JPS6362265A - 固体撮像装置の出力回路 - Google Patents
固体撮像装置の出力回路Info
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- JPS6362265A JPS6362265A JP61205923A JP20592386A JPS6362265A JP S6362265 A JPS6362265 A JP S6362265A JP 61205923 A JP61205923 A JP 61205923A JP 20592386 A JP20592386 A JP 20592386A JP S6362265 A JPS6362265 A JP S6362265A
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- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 14
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 claims description 37
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 8
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 abstract 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 2
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000012827 research and development Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
- H01L29/76—Unipolar devices, e.g. field effect transistors
- H01L29/762—Charge transfer devices
- H01L29/765—Charge-coupled devices
- H01L29/768—Charge-coupled devices with field effect produced by an insulated gate
- H01L29/76816—Output structures
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の目的〕
（産業上の利用分野）
本発明は、ＣＯＤ等の電荷転送素子を使用した撮像装置
に係り、撮像信号電荷を１画素づつリセットしなから撮
像デバイス上にある前置増幅器を使って撮像デバイスの
外部に信号電圧として出力する固体撮像装置の出力回路
ｔ’ｃ関する。
に係り、撮像信号電荷を１画素づつリセットしなから撮
像デバイス上にある前置増幅器を使って撮像デバイスの
外部に信号電圧として出力する固体撮像装置の出力回路
ｔ’ｃ関する。
（従来の技術）
最近固体撮像デバイスを用いたテレビカメラの研究開発
が盛んに行われている。固体撮像デバイスには、ＣＣＤ
等の電荷転送素子やＭＯ８等２次元的に場所を指定して
、そこの場所の信号を読み出すものがある。これらの固
体撮像デバイスは、半導体基板上に絶ＲＭを介して電極
を多数配列した構造を有・シミ゛゛半導体内部にポテン
シャル井戸を作りこのポテンシャル井戸に光電効果によ
り発生させたキャリヤ（電荷）を蓄積し、その電荷を電
極に所定の規則にしたがって電圧を印加することにより
、半導体基板上に沿って決まった方向に転送し出力端か
ら撮像信号として取り出すものである。
が盛んに行われている。固体撮像デバイスには、ＣＣＤ
等の電荷転送素子やＭＯ８等２次元的に場所を指定して
、そこの場所の信号を読み出すものがある。これらの固
体撮像デバイスは、半導体基板上に絶ＲＭを介して電極
を多数配列した構造を有・シミ゛゛半導体内部にポテン
シャル井戸を作りこのポテンシャル井戸に光電効果によ
り発生させたキャリヤ（電荷）を蓄積し、その電荷を電
極に所定の規則にしたがって電圧を印加することにより
、半導体基板上に沿って決まった方向に転送し出力端か
ら撮像信号として取り出すものである。
これらの固体撮像デバイスにおいて撮像信号は電荷量と
して得られ、この電荷量を電圧信号に変換するため通常
、撮像デバイス上に形成されたＭ）８トランジスタによ
る前置増幅器が使用される。このような撮像デバイスを
用いたテレビカメラで暗い照明の被写体を撮像する場合
、撮像デバイスから出力される撮像信号が少なくなり、
同時に撮像デバイスから出力されるノイズ（雑音）によ
り制限される。この雑音は撮像デバイスに印加する電源
に混入してくる。ものと、撮像デバイス内部で発生する
ものとに分けられる。第５図は、従来構造の固体撮像デ
バイス（ここではＣＯＤ ）の出力部の構成であり、水
平転送電極１３および１４により運ばれて来た信号電荷
は出力電接１６を通り第１の前置増幅器１８に送られ、
電圧に変換し、第２の前置増幅器１９で出力抵抗を小さ
くして出力する。リセットドレイン１７には１画素づつ
リセットする基準レベルとなる電圧が電源２３により写
えられる。第１の前置増幅器１８、第２の前置増幅器１
９の電源は、電＃、２２に接続される。これらの電源の
もう一方の端子は、サブストレー）２１に接続される通
常、これらの電源には１５Ｖが使用され、カメラ用電源
から昇圧して用いていた。
して得られ、この電荷量を電圧信号に変換するため通常
、撮像デバイス上に形成されたＭ）８トランジスタによ
る前置増幅器が使用される。このような撮像デバイスを
用いたテレビカメラで暗い照明の被写体を撮像する場合
、撮像デバイスから出力される撮像信号が少なくなり、
同時に撮像デバイスから出力されるノイズ（雑音）によ
り制限される。この雑音は撮像デバイスに印加する電源
に混入してくる。ものと、撮像デバイス内部で発生する
ものとに分けられる。第５図は、従来構造の固体撮像デ
バイス（ここではＣＯＤ ）の出力部の構成であり、水
平転送電極１３および１４により運ばれて来た信号電荷
は出力電接１６を通り第１の前置増幅器１８に送られ、
電圧に変換し、第２の前置増幅器１９で出力抵抗を小さ
くして出力する。リセットドレイン１７には１画素づつ
リセットする基準レベルとなる電圧が電源２３により写
えられる。第１の前置増幅器１８、第２の前置増幅器１
９の電源は、電＃、２２に接続される。これらの電源の
もう一方の端子は、サブストレー）２１に接続される通
常、これらの電源には１５Ｖが使用され、カメラ用電源
から昇圧して用いていた。
（発明が解決しようとした問題点）
以上のように、リセットドレインと前置増幅器に別々の
電源を用いているため、雑音の混入が多く、カメラのダ
イナミックレンジを低下させていた。
電源を用いているため、雑音の混入が多く、カメラのダ
イナミックレンジを低下させていた。
本発明は上記問題に対処なされたもので、耐雑音特性を
向上させ、テレビカメラのダイナミックレンジを大きく
することできる固体撮像装置の出力回路を提供するもの
である。
向上させ、テレビカメラのダイナミックレンジを大きく
することできる固体撮像装置の出力回路を提供するもの
である。
（問題点を解決するための手段）
本発明は、リセットドレインと第１のプリアンプの電源
を半導体基板上で接続して、安定化した電源を印加し、
第２のプリアンプの電源は前述の電源とは別の電源を接
続したことにある。
を半導体基板上で接続して、安定化した電源を印加し、
第２のプリアンプの電源は前述の電源とは別の電源を接
続したことにある。
（作 用）
上述手段によれば、出力電圧が電源電圧変動の影響を受
は易い、リセットドレインと第１のプリアンプの電源を
第２のプリアンプか−ら独立させて安定化された電源に
接続した事により、撮像デバイスを駆動する時等に発生
する雑音が第１のプリアンプの電源、リセットドレイン
に混入しにくいので出力信号に雑音として現れるのがわ
ずかとなり、テレビカメラのダイナミックレンジが拡大
される。
は易い、リセットドレインと第１のプリアンプの電源を
第２のプリアンプか−ら独立させて安定化された電源に
接続した事により、撮像デバイスを駆動する時等に発生
する雑音が第１のプリアンプの電源、リセットドレイン
に混入しにくいので出力信号に雑音として現れるのがわ
ずかとなり、テレビカメラのダイナミックレンジが拡大
される。
（実施例）
第１図は、本発明の一実施例としてのＣＯＤイメージセ
ンサの出力部の構成図である。第１図において破線で囲
まれた部分は、撮像デバイス内で構成されていて、１及
び２は電荷転送用の電極、３は転送電荷を１画素毎に初
期状態に設定するためのリセット電極で、１，２．３そ
れぞれの電極には転送用の信号であるクロックパルスが
印加され、４は出力制御電極で出力信号を制御する直流
電圧が印加され、５はリセットドレイン、６は第１のプ
リアンプ（’ｌ’ｒ １ ）で、電源は５のリセットド
レインと撮像デバイス内で接続され、１１の安定化さも
た電源に接続され、転送されてきた信号電荷を電圧４【
変換して、７へ出力し、７は第２のプリアンプ（Ｔｒ２
）で、６の第１のプリアンプの出力を撮像デバイスから
出力できるレベルに増幅するアンプで、電源は電流供給
能力の大きい１ｏの電源に接続され、入力は６の出力、
出方は８の出力端子に接続され、９はサブストレート端
子で撮像デバイスの全ての基準であり、通常は接地電位
に固定され、１０は第２のプリアンプ用電源で、７の電
源端子に接続され、電源の他の端子は９のサブストレー
トに接続され、１１は信号の基準レベルを司る安定化さ
れた電源で、６の電源端子及び５に接続されて、他の端
子はｌＯと同様に９のサブストレートに接続されている
。
ンサの出力部の構成図である。第１図において破線で囲
まれた部分は、撮像デバイス内で構成されていて、１及
び２は電荷転送用の電極、３は転送電荷を１画素毎に初
期状態に設定するためのリセット電極で、１，２．３そ
れぞれの電極には転送用の信号であるクロックパルスが
印加され、４は出力制御電極で出力信号を制御する直流
電圧が印加され、５はリセットドレイン、６は第１のプ
リアンプ（’ｌ’ｒ １ ）で、電源は５のリセットド
レインと撮像デバイス内で接続され、１１の安定化さも
た電源に接続され、転送されてきた信号電荷を電圧４【
変換して、７へ出力し、７は第２のプリアンプ（Ｔｒ２
）で、６の第１のプリアンプの出力を撮像デバイスから
出力できるレベルに増幅するアンプで、電源は電流供給
能力の大きい１ｏの電源に接続され、入力は６の出力、
出方は８の出力端子に接続され、９はサブストレート端
子で撮像デバイスの全ての基準であり、通常は接地電位
に固定され、１０は第２のプリアンプ用電源で、７の電
源端子に接続され、電源の他の端子は９のサブストレー
トに接続され、１１は信号の基準レベルを司る安定化さ
れた電源で、６の電源端子及び５に接続されて、他の端
子はｌＯと同様に９のサブストレートに接続されている
。
第２図は、第１のプリアンプ（’ｒｒ１）と第２のプリ
アンプ（Ｔｒ ２ ）の静特性で電源電圧（Ｖｎ）と電
源を流の関係を現している。Ｔｒｌの電源電流は電源電
圧に大きく依存している。Ｔｒ２の電源電流は電源電圧
に程んど依存しない。撮像デバイスのプリアンプは電源
電流の変化が出力へ現われるソースホロワを使用してい
る。第３図はＴｒｌとＴｒ２の電源電圧の変化に対する
出力電圧の変化であり、電源電圧の変化に対して電源電
流の変化が大きいＴｒｌは出力電圧の変化も大きくなり
、電源電流の変化が少ないＴｒ２は出力電圧もあまり変
化しない。以上のことからＴｒｌとリセットドレインに
安定化した電源を印加すると、撮像デバイスから出力さ
れる出力電圧の変化が小さくなる。
アンプ（Ｔｒ ２ ）の静特性で電源電圧（Ｖｎ）と電
源を流の関係を現している。Ｔｒｌの電源電流は電源電
圧に大きく依存している。Ｔｒ２の電源電流は電源電圧
に程んど依存しない。撮像デバイスのプリアンプは電源
電流の変化が出力へ現われるソースホロワを使用してい
る。第３図はＴｒｌとＴｒ２の電源電圧の変化に対する
出力電圧の変化であり、電源電圧の変化に対して電源電
流の変化が大きいＴｒｌは出力電圧の変化も大きくなり
、電源電流の変化が少ないＴｒ２は出力電圧もあまり変
化しない。以上のことからＴｒｌとリセットドレインに
安定化した電源を印加すると、撮像デバイスから出力さ
れる出力電圧の変化が小さくなる。
８ｇ４図は本発明の他の実施例（４！許請求の範囲第３
項に相箔する）を示す図で、リセットドレイン５と第１
の前置増幅器６の電源は、１．２の同一デバイス上に形
成された昇圧回路の出力に接続され、昇圧回路の入力１
２は、第２以降の前置増幅器７の電源と接続され、同じ
電源に接続される。
項に相箔する）を示す図で、リセットドレイン５と第１
の前置増幅器６の電源は、１．２の同一デバイス上に形
成された昇圧回路の出力に接続され、昇圧回路の入力１
２は、第２以降の前置増幅器７の電源と接続され、同じ
電源に接続される。
この場合、前述の他に電源が共通となる利点がある。
（１１以上の様に撮像デバイスの出力部に本発明による
構造を使用すれば、リセットドレインと第１のプリアン
プの電源が撮像デバイス内で相互に接続されて安定化さ
れた電源に接続されるので、電源電圧の変動等、外部雑
音に対する出力電圧への ゛影響が少なくなる。
構造を使用すれば、リセットドレインと第１のプリアン
プの電源が撮像デバイス内で相互に接続されて安定化さ
れた電源に接続されるので、電源電圧の変動等、外部雑
音に対する出力電圧への ゛影響が少なくなる。
（２）リセットドレインおよび第１のプリアンプの電源
に第２のプリアンプの電源より大きな電圧を印加する場
合、従来構造の撮像デバイスに比べて必要な電源を昇圧
して用いるので低消費電力化となる。
に第２のプリアンプの電源より大きな電圧を印加する場
合、従来構造の撮像デバイスに比べて必要な電源を昇圧
して用いるので低消費電力化となる。
（３）リセットドレインおよび第１のプリアンプの電源
用に昇圧回路を、撮像デバイス上に形成した場合、リセ
ットドレイン及び第１のプリアンプへの電源配線が短か
くなるので、より一層外部雑音の影響が少なくなる。
用に昇圧回路を、撮像デバイス上に形成した場合、リセ
ットドレイン及び第１のプリアンプへの電源配線が短か
くなるので、より一層外部雑音の影響が少なくなる。
第１図は本発明による撮像デバイス出力部の構造を示す
図、第２図は第１の前置増幅器（Ｔｒｌ ）と第２の前
置増幅器（’ｒｒ２）の静特性を示す図、第３図はＴｒ
ｌとＴ ｒ ２の出力電圧の電源電圧依存性を示す図、
第４図は本発明の他の実施例を説明するための構成図、
第５図は従来構造の出力部の構成を示す図である。 １．２・・・電荷転送用電極、３・・・リセット電極、
４・・・出力制御電極、５・・・リセットドレイン、６
・・・第１のプリアンプ（’ｒｒｌ）、７・・・第２の
プリアンプ（Ｔｒ２）、８・・・出力端子、９・・・サ
ブストレート、１０・・・第２のプリアンプ用電源、１
１・・・第１のプリアンプとリセットドレイン用の安定
化電源、１２・・・昇圧回路、１３．１４・・・電荷転
送用電極、１５・・・リセット電極、１６・・・出力制
御電極、１７・・・リセットドレイン、１８・・・第１
の前置増幅器、１９・・・第２の前置増幅器、２０・・
・出力端子、２１・・・サブストレート、２２・・・電
源。 第１図 第２！ｌ；′Ｉ 第３図
図、第２図は第１の前置増幅器（Ｔｒｌ ）と第２の前
置増幅器（’ｒｒ２）の静特性を示す図、第３図はＴｒ
ｌとＴ ｒ ２の出力電圧の電源電圧依存性を示す図、
第４図は本発明の他の実施例を説明するための構成図、
第５図は従来構造の出力部の構成を示す図である。 １．２・・・電荷転送用電極、３・・・リセット電極、
４・・・出力制御電極、５・・・リセットドレイン、６
・・・第１のプリアンプ（’ｒｒｌ）、７・・・第２の
プリアンプ（Ｔｒ２）、８・・・出力端子、９・・・サ
ブストレート、１０・・・第２のプリアンプ用電源、１
１・・・第１のプリアンプとリセットドレイン用の安定
化電源、１２・・・昇圧回路、１３．１４・・・電荷転
送用電極、１５・・・リセット電極、１６・・・出力制
御電極、１７・・・リセットドレイン、１８・・・第１
の前置増幅器、１９・・・第２の前置増幅器、２０・・
・出力端子、２１・・・サブストレート、２２・・・電
源。 第１図 第２！ｌ；′Ｉ 第３図
Claims (3)
- （１）同一の半導体基板上に電荷蓄積部と電荷転送部と
、転送された電荷を電圧にして撮像素子の外部に取り出
す複数の前置増幅器と、信号読み出し時に１画素づつリ
セット動作をさせるためのリセット電極が形成される撮
像素子における出力回路の構成で、リセット用の電源と
第１の前置増幅器の電源が半導体基板上で接続され、第
２以降の前置増幅器とは別の電源に接続されることを特
徴とした固体撮像装置の出力回路。 - （２）前記第１の前置増幅器およびリセット動作用の電
源に、第２以降の前置増幅器の電源電圧よりも高いリセ
ット動作に必要な電圧を印加する事を特徴とした特許請
求の範囲第１項記載の固体撮像装置の出力回路。 - （３）前記第１の前置増幅器およびリセット動作用の電
源に、第２以降の前置増幅器の電源電圧よりも高い電圧
を印加する場合、第１の前置増幅器、第２の前置増幅器
、電荷転送部、リセット動作する電極が形成される同じ
半導体基板上に昇圧回路を形成し、第１の前置増幅器の
電源とリセット動作用の電源に同じ半導体基板上に形成
された昇圧回路から電源を供給することを特徴とした特
許請求の範囲第２項記載の固体撮像装置の出力回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61205923A JPS6362265A (ja) | 1986-09-03 | 1986-09-03 | 固体撮像装置の出力回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61205923A JPS6362265A (ja) | 1986-09-03 | 1986-09-03 | 固体撮像装置の出力回路 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6362265A true JPS6362265A (ja) | 1988-03-18 |
Family
ID=16514978
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61205923A Pending JPS6362265A (ja) | 1986-09-03 | 1986-09-03 | 固体撮像装置の出力回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6362265A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0536688A2 (en) * | 1991-10-08 | 1993-04-14 | Sony Corporation | MOS transistor and charge detector using same |
-
1986
- 1986-09-03 JP JP61205923A patent/JPS6362265A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0536688A2 (en) * | 1991-10-08 | 1993-04-14 | Sony Corporation | MOS transistor and charge detector using same |
| EP0536688A3 (ja) * | 1991-10-08 | 1994-04-20 | Sony Corp |
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