JPS601791B2 - solid-state imaging device - Google Patents
solid-state imaging deviceInfo
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- JPS601791B2 JPS601791B2 JP54071417A JP7141779A JPS601791B2 JP S601791 B2 JPS601791 B2 JP S601791B2 JP 54071417 A JP54071417 A JP 54071417A JP 7141779 A JP7141779 A JP 7141779A JP S601791 B2 JPS601791 B2 JP S601791B2
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- H04N25/63—Noise processing, e.g. detecting, correcting, reducing or removing noise applied to dark current
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- Processing Of Color Television Signals (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は遅延線として電荷転送素子を利用した遅延回路
を含む固体撮像装置の特性改善に関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to improving the characteristics of a solid-state imaging device including a delay circuit using a charge transfer element as a delay line.
被写体の光学像をテレビジョン信号に変換する撮像素子
として最近固体撮像素子が注目されている。Solid-state image sensors have recently attracted attention as image sensors that convert optical images of objects into television signals.
この固体撮像素子を用いたカラーカメラは固体撮像素子
を使用する数によって単板式カラーカメラ、2板式カラ
ーカメラ及び3板式カラーカメラの3つの方式に大別さ
れる、いずれの方式においてもカラーカメラの性能とし
て感度、解像度、S/N、安定度の良し悪しが、主に評
価の対象となる為にこれらの性能がより良く実現出来る
各種カメラが今までに数多〈提案されている。これらの
中で色信号の分離及び合成の為に固体撮像素子からの出
力信号と、この世力信号を1水平走査期間(以後IHと
云う)遅延した信号とを用いる方式のカラーカメラがあ
る。Color cameras using this solid-state image sensor are roughly divided into three types depending on the number of solid-state image sensors used: a single-chip color camera, a two-chip color camera, and a three-chip color camera. Since sensitivity, resolution, S/N, and stability are the main performance factors to be evaluated, a large number of various cameras have been proposed that can better achieve these performances. Among these, there is a color camera that uses an output signal from a solid-state image pickup device and a signal delayed by one horizontal scanning period (hereinafter referred to as IH) from a conventional signal to separate and combine color signals.
このカラー力メラの一例を第1図に、また、このカラー
カメラに用いるモザイク状の色フィルターを第2図に示
す。第2図においてGと示したのは緑色の光を透過する
緑色フィルター13で、Rと示したのは赤色の光を透過
する赤色フィルター14で、Bと示したのは青色の光を
透過する青色フィルター15である。ある一つの行(第
N行とする)では、GとRとが1画素毎交互に並んでお
り、第N行の一つ前の行(第N−1行)と一つ後の行(
第N十1行)ではGとBとが1画素毎交互に並んでいる
。しかもGだけに着目すると、第N行のGは第N−1行
と第N+1行のGの間に、即ち、市松模様に配列されて
いる。この様にモザイク状色フィルターでは、高解像度
を必要とする色光、例えば緑色のフィルターを市松模様
に配列するのが一般的である。(例えば特開昭51−1
12228特関昭53−71522)第1図のカラー固
体撮像素子1は、第2図に示すモザイク状色フィルター
を備えた固体撮像素子で、この出力信号(以後源信号と
云う)はクランプ回路2とIH遅延回路3に供給される
。IH遅延回路3は電荷転送素子を用いた遅延回路で、
この出力信号(以後IH遅延信号と云う)の形状は原信
号と同じ様にPAM(P山seAmplitudeMo
d山ation)信号となっている。An example of this color camera is shown in FIG. 1, and a mosaic color filter used in this color camera is shown in FIG. In Fig. 2, the symbol G is the green filter 13 that transmits green light, the symbol R is the red filter 14 that transmits red light, and the symbol B is the filter 14 that transmits blue light. This is a blue filter 15. In one row (referred to as the N-th row), G and R are arranged alternately for each pixel, and the row before the N-th row (row N-1) and the row after the N-th row (row
In the N11th row), G and B are arranged alternately for each pixel. Moreover, when focusing only on G, the G on the Nth row is arranged between the G on the N-1th row and the G on the N+1th row, that is, in a checkered pattern. In this way, in a mosaic color filter, filters for colored light that requires high resolution, for example, green, are generally arranged in a checkered pattern. (For example, JP-A-51-1
12228 Tokusei Sho 53-71522) The color solid-state image sensor 1 shown in FIG. 1 is a solid-state image sensor equipped with a mosaic color filter shown in FIG. and is supplied to the IH delay circuit 3. The IH delay circuit 3 is a delay circuit using a charge transfer element.
The shape of this output signal (hereinafter referred to as the IH delayed signal) is PAM (P mountain se Amplitude Mo) in the same way as the original signal.
d-mountation) signal.
このIH遅延信号はクランプ回路4に供給されて直流再
生された後、ゲート回路6、スイッチ回路8及びスイッ
チ回路9に供給される。一方クランプ回路2で直流再生
された原信号は、ゲート回路5、スイッチ回路8及びス
イッチ回路9に供給される。ゲート回路5では原信号か
らG信号だけをゲートし、ゲート回路6ではIH遅延信
号からG信号だけをゲートして、これらのゲートしたG
信号を混合回路7で混合してG信号としている。一方B
信号は第2図に示すモザイク状色フィルター12の構成
から判かる様に一行おきにしかカラー固体撮像素子1か
ら得られないので、B信号の無い行は、原信号をIH遅
延したIH遅延信号から得ている。即ち、スイッチ回路
8はIH毎に原信号とIH遅延信号とを切替える様に動
作し、スイッチ回路8の出力はサンプルホ−ルド回路1
川こ供給されて、B信号のみをサンプルホールドして連
続したB信号を得ている。R信号の合成もB信号と同様
にして得られるので説明を省略する。この様な構成でカ
ラー固体撮像素子1から色信号を分離し、合成する場合
に最も注意しなければならないのは、カラー団体撮像素
子1への入射光を遮断したときに得られる黒レベルがク
ランプ回路2の出力で得られる原信号とクランプ回路4
で得られるIH遅延信号とで一致していなければならな
いということである。もし、これらの信号間で、何らか
の原因により黒レベルの不一致が生ずると、混合回路7
から得られるG信号はカラー固体撮像素子1の水平転送
周波数の1/2の周波数の同期性雑音を発生させること
になり、また、サンプルホールド回路10から得られる
B信号及びサンプルホールド回路11から得られるR信
号においては、水平走査周波数の1/2の周波数の同期
性雑音を発生させることになり、これらの色信号より合
成したカラーテレビジョン信号の画質を著しく劣化させ
ることになる。この原信号及びIH遅延信号の黒レベル
の変動の原因としては、クランプ回路2及びクランプ回
路4の直流電圧の温度による変動、IH遅延回路3に使
用している電荷転送素子の時電流の温度による変動及び
この電荷転送素子の信号入力部における温度変動による
信号入力時性の変動などが挙げられる。This IH delay signal is supplied to a clamp circuit 4 for DC regeneration, and then supplied to a gate circuit 6, a switch circuit 8, and a switch circuit 9. On the other hand, the original signal DC-regenerated by the clamp circuit 2 is supplied to a gate circuit 5, a switch circuit 8, and a switch circuit 9. The gate circuit 5 gates only the G signal from the original signal, and the gate circuit 6 gates only the G signal from the IH delay signal.
The signals are mixed in a mixing circuit 7 to produce a G signal. On the other hand B
As can be seen from the configuration of the mosaic color filter 12 shown in FIG. 2, signals can only be obtained from the color solid-state image sensor 1 every other row, so the rows without the B signal are IH delayed signals obtained by delaying the original signal by IH. I'm getting it from That is, the switch circuit 8 operates to switch between the original signal and the IH delayed signal for each IH, and the output of the switch circuit 8 is sent to the sample and hold circuit 1.
A continuous B signal is obtained by sampling and holding only the B signal. Since the R signal is synthesized in the same manner as the B signal, the explanation will be omitted. When separating and combining color signals from the color solid-state image sensor 1 with such a configuration, the most important thing to be careful about is that the black level obtained when the light incident on the color group image sensor 1 is blocked is clamped. Original signal obtained from the output of circuit 2 and clamp circuit 4
This means that it must match the IH delay signal obtained in . If a black level mismatch occurs between these signals for some reason, the mixing circuit 7
The G signal obtained from the sample and hold circuit 10 generates synchronous noise with a frequency that is half the horizontal transfer frequency of the color solid-state image sensor 1, and the B signal obtained from the sample and hold circuit 10 and the signal obtained from the sample and hold circuit In the R signal, synchronized noise having a frequency of 1/2 of the horizontal scanning frequency is generated, which significantly deteriorates the image quality of the color television signal synthesized from these color signals. The causes of variations in the black level of the original signal and the IH delay signal include variations due to the temperature of the DC voltage of the clamp circuits 2 and 4, and variations due to the temperature of the current in the charge transfer element used in the IH delay circuit 3. Examples include fluctuations and fluctuations in signal input timing due to temperature fluctuations at the signal input section of the charge transfer element.
クランプ回路における直流電圧の温度変動による同期性
雑音の発生はクランプ回路2またはクランプ回路4の単
独の直流電圧の温度変動値がそのまま同期性雑音のレベ
ルとなるのではなく、これらのクランプ回路による直流
電圧の温度変動値の差が同期性雑音のレベルとなる。従
つて、クランプ回路2とクランプ回路4を構成する部品
、特に温度の影響を受けやすい半導体部品について温度
特性の揃ったものを使用し、プリント板に実装する場合
にも、これらの部品を出来るだけ接近して配置すること
により実用上問題のない程度の同期雑音レベルにまで減
少させることができる。しかし、IH遅延線による黒レ
ベルの温度変動はその変動値そのものが、同期性雑音レ
ベルとなるので極力少ないレベルに押さえる必要がある
。The generation of synchronous noise due to temperature fluctuations in the DC voltage in the clamp circuit is not caused by the temperature fluctuation value of the DC voltage of clamp circuit 2 or clamp circuit 4 alone becoming the synchronous noise level, but by the DC voltage caused by these clamp circuits. The difference in voltage temperature fluctuation values becomes the level of synchronous noise. Therefore, the parts constituting the clamp circuits 2 and 4, especially semiconductor parts that are easily affected by temperature, should be made with uniform temperature characteristics, and when mounted on a printed board, these parts should be used as much as possible. By arranging them close to each other, the synchronization noise level can be reduced to a level that poses no problem in practice. However, since the temperature fluctuation of the black level due to the IH delay line itself becomes a synchronous noise level, it is necessary to suppress it to a level as low as possible.
電荷転送素子で発生する階電流の常温での値は電荷転送
素子を製作するときの諸条件、駆動周波数により異るが
、数mVから数1仇hVの値である。この階電流の温度
に対する変化の割合は1020の温度上昇で約2倍の割
合で増加する。従って、例えば常温で1肌Vの階電流が
あるとすると1000の温度上昇で2皿Vとなり、前述
の同期性雑音が10hV増加することになる。これは原
信号の標準信号レベルを20皿Vとすれば、同期性雑音
のS/Nは2母旧となり、同期性雑音のS/Nの許容限
界は一般には4MBと云われているから、この値はかな
り悪いものであり、実用上問題となってくる。また、電
荷転送素子の信号入力部においても電荷転送素子の材料
が半導体であるから温度によって入力特性が変化するこ
ともある。この様に固体撮像素子からのPAM信号と、
この信号を電荷転送素子を用いてIH遅延させたPAM
信号とをPAM信号のままで、演算する場合にはIH遅
延線として用いた電荷転送素子の黒レベルの温度変動が
同期性雑音を発生させ、従って、テレビジョン信号の画
質を劣化させる大きな原因となっていた。The value of the floor current generated in a charge transfer device at room temperature varies depending on the conditions for manufacturing the charge transfer device and the driving frequency, but it ranges from several mV to several tens of hV. The rate of change in this floor current with respect to temperature increases approximately twice as much as the temperature increases by 1020 degrees. Therefore, for example, if there is a floor current of 1 skin V at room temperature, a rise in temperature of 1000 degrees will result in a floor current of 2 skin V, and the above-mentioned synchronous noise will increase by 10 hV. This is because if the standard signal level of the original signal is 20V, the S/N of synchronous noise will be 2, and the allowable limit of S/N of synchronous noise is generally said to be 4MB. This value is quite bad and poses a practical problem. Furthermore, since the material of the charge transfer element is a semiconductor in the signal input section of the charge transfer element, the input characteristics may change depending on the temperature. In this way, the PAM signal from the solid-state image sensor,
A PAM that delays this signal by IH using a charge transfer element.
When calculating the signal as a PAM signal, temperature fluctuations in the black level of the charge transfer element used as the IH delay line generate synchronous noise, which is a major cause of deterioration of the image quality of the television signal. It had become.
本発明の目的は、この様な欠点を改善した固体撮像装置
を提供するもので、その動作原理について詳細に説明す
る。An object of the present invention is to provide a solid-state imaging device that improves these drawbacks, and its operating principle will be explained in detail.
電荷転送素子へ信号を入力する方法としては、これまで
にダイナミック電流注入法、ダイオードカットオフ法、
電位平衡法などが知られている。Up to now, methods for inputting signals to charge transfer devices include dynamic current injection method, diode cutoff method,
A potential balancing method is known.
(例えば、C.R.SEQU州ANDM.F.TOMP
SETT著CHARGE TRANSFERDEVEI
CES P48〜P52)第3図は、これらの信号入力
法を説明する図である。第3図Aは、ダイナミック電流
注入法と呼ばれるもので、ゲート電極IGに一定電圧を
印加し、信号は入力ダィオード‘こ印加されるが、もち
ろん信号をゲート電極IGに印加し、一定電圧を入力ダ
ィオード‘こ印加してもよい。(For example, C.R.SEQU state ANDM.F.TOMP
Written by SETT CHARGE TRANSFER DEVEI
CES P48-P52) FIG. 3 is a diagram for explaining these signal input methods. Figure 3A shows what is called the dynamic current injection method, in which a constant voltage is applied to the gate electrode IG, and a signal is applied to the input diode.Of course, a signal is applied to the gate electrode IG, and a constant voltage is input. A diode may also be applied.
電荷転送素子に入力される信号電荷量は、いずれの場合
も入力ダイオードmとゲート電極IGの電圧差によって
決まる。第3図Bはダイオードカットオフ法、または電
圧入力法と呼ばれるもので、入力ダィオード‘こ信号を
印加し、ゲート電極にパルスを印加し、入力ダイオード
mと転送電極ぐ2の間をこのパルスによって開閉し、入
力ダイオードIDと転送電Z極少2の電位差に相当する
信号電荷を電荷転送素子に注入する方法である。第3図
Cは電荷平衡法または電荷プリセット法と呼ばれるもの
で、入力ダイオードIDにパルスを印加し、第1ゲート
電極GIに一定電圧を印加し、第2ゲート電極G2 1
に信号を印加し、第1ゲート電極GIと第2ゲート電極
G2の電位差に相当する信号電荷を、入力ダイオードI
Dに印加したパルスによって入力ダイオードIDから電
荷転送素子に注入する方法である。従って、例えば、こ
の電位平衡法において2第2ゲート電極G2に印加する
信号をクランプ回路を介して第2ゲート電極G2に印加
するものとすれば信号の無いときにクランプ回路によっ
て与えられた直流電圧と第1ゲート電極GIに印放され
た一定電圧との電位差に相当する一定電樹(以2後バイ
アス電荷という)が電荷転送素子に入力されることにな
る。このバイアス電荷量はクランプ回路によって与えら
れる直流電圧または第1ゲート電極GIに印加された一
定電圧を変えることによって自由に変えることが出釆る
。従って、電荷3転送素子内で温度によって変化した階
電流に相当する電荷量を、上記のバイアス電荷によって
打ち消すことが出来る。これを第4図により更に詳細に
説明する。第4図は電荷転送素子を電位平衡法によって
信号を入力したときの入出力特性で横軸3は、第2ゲー
ト電極G2と第1ゲート電極の電位差(以後G2一GI
という)で、縦軸は出力信号の振中である。曲線Aは常
温における特性曲線で、曲線Bは常温よりも高いある温
度THにおける特性曲線で曲線Aよりも(V。,−VD
o)に相当する分だけ、上方に平行移動している。ここ
でV。oは常温における階電流に相当する電圧レベル、
V。,は温度THにおける晴電流に相当する電圧レベル
である。今常温において(G2−GI)をVGに設定し
たとすると、そのときの出力レベルはVoとなる。この
Voは階電流分のV。oとバイアス電荷分との和になっ
ている。即ち、バイアス電荷は(Vo−V。o)に相当
する量だけ注入されていることになる。この状態で温度
がTHになったとすると、入出力特性は曲線Bになるか
ら出力レベルはV,となる。即ち、温度上昇によって階
電流が(V。,−V。o)増加したことにより出力レベ
ルが(V,一Vo)増加したことになる。この増加分を
減らす為には(G2−GI)を減少させ、第3図のVG
にすれば、曲線Bで常温における出力レベルと同じV′
oを得ることが出来、階電流の温度変化による変動分を
打ち消して、常に同一の出力レベルを得ることが出来る
。また、電荷転送素子で発生する階電流を検出する為に
は電荷転送素子に入力される固体撮像素子の出力信号の
うち、映像情報信号を含まない部分で、更に固体撮像素
子で発生する賭電流を、ほとんど含まない部分に相当す
る電荷転送素子の出力信号をゲートしなければならない
。In either case, the amount of signal charge input to the charge transfer element is determined by the voltage difference between the input diode m and the gate electrode IG. Figure 3B shows what is called the diode cutoff method or voltage input method, in which this signal is applied to the input diode, a pulse is applied to the gate electrode, and the pulse is used to connect the input diode m and the transfer electrode 2. In this method, a signal charge corresponding to the potential difference between the input diode ID and the transfer voltage Z is injected into the charge transfer element by opening and closing. FIG. 3C shows the so-called charge balance method or charge preset method, in which a pulse is applied to the input diode ID, a constant voltage is applied to the first gate electrode GI, and the second gate electrode G2 1
A signal is applied to the input diode I, and a signal charge corresponding to the potential difference between the first gate electrode GI and the second gate electrode G2 is applied to the input diode I.
In this method, charge is injected from the input diode ID into the charge transfer element using a pulse applied to D. Therefore, for example, in this potential balance method, if the signal to be applied to the second gate electrode G2 is applied to the second gate electrode G2 via the clamp circuit, the DC voltage applied by the clamp circuit when there is no signal is A constant electric tree (hereinafter referred to as bias charge) corresponding to the potential difference between the constant voltage applied to the first gate electrode GI and the constant voltage applied to the first gate electrode GI is input to the charge transfer element. This amount of bias charge can be freely changed by changing the DC voltage applied by the clamp circuit or the constant voltage applied to the first gate electrode GI. Therefore, the amount of charge corresponding to the floor current that changes due to temperature within the charge 3 transfer element can be canceled out by the bias charge described above. This will be explained in more detail with reference to FIG. Figure 4 shows the input/output characteristics when a signal is input to the charge transfer element using the potential balance method.
), and the vertical axis is the amplitude of the output signal. Curve A is a characteristic curve at room temperature, and curve B is a characteristic curve at a certain temperature TH higher than room temperature.
It has moved upward in parallel by an amount corresponding to o). Here V. o is the voltage level corresponding to the floor current at room temperature,
V. , is the voltage level corresponding to the clear current at the temperature TH. If (G2-GI) is now set to VG at room temperature, the output level at that time will be Vo. This Vo is the V for the floor current. It is the sum of o and the bias charge. That is, the bias charge is injected in an amount corresponding to (Vo-V.o). If the temperature reaches TH in this state, the input/output characteristics will be curve B, so the output level will be V. That is, the floor current increases by (V., -V.o) due to the rise in temperature, which causes the output level to increase by (V, -Vo). In order to reduce this increase, (G2-GI) is decreased, and VG in Figure 3 is
, the output level of curve B is the same as the output level at room temperature, V'
It is possible to obtain the same output level at all times by canceling out the fluctuations in floor current due to temperature changes. In addition, in order to detect the floor current generated in the charge transfer device, the output signal of the solid-state image sensor that is input to the charge transfer device must be detected at a portion that does not include the video information signal. It is necessary to gate the output signal of the charge transfer device corresponding to the portion that hardly contains .
この様な信号は帰線消去期間内に存在する。即ち、固体
撮像素子を駆動するとき水平転送レジス外ま常に動作さ
せておき、垂直転送レジスタは垂直帰線消去期間の所定
期間は動作を止めて垂直転送レジスタからは水平転送レ
ジスタに信号が送られない様にしておくと、この期間に
固体撮像素子から出力される信号は映像情報を含まず、
情電流もほとんど含まない信号となっている。更に水平
転送レジスタの素子数が対応する垂直転送レジスタ列よ
りも多くなっている閏体撮像素子においては、垂直転送
レジスタ列に対応しない部分の水平転送レジスタの素子
より得られる信号は映像情報を含まず階電流も殆んど含
まない信号となっている。この信号は通常水平婦線消去
期間に存在する様に水平転送レジスタのクロックパルス
の周波数を決めている。従って、電荷転送素子で発生す
る階電流は固体撮像素子の出力信号の帰線消去期間の所
定の期間に存在する映像情報を含まず、階電流もほとん
ど含まない部分に相当する電荷転送素子の出力信号をゲ
ートし、積分することによって脂電流を直流電圧として
検出することが出来る。このとき垂直婦線消去期間(又
は水平帰線消去期間)に検出する場合には検出の繰返し
周期が1垂直走査期間(又は1水平走査期間)毎となる
ので、積分するときの時定数を検出の繰返し周期よりも
充分大きくする必要がある。以上、説明したように電荷
転送素子の出力信号の帰線消去期間内の信号の一部分を
ゲートして電荷転送素子内で発生する暗電流を検出して
、そのレベルに応じた直流電圧に変換して第1ゲート電
極に印加するか、または入力信号をクランプするための
クランプ回路を介して第2ゲート電極G2に印加するこ
とによって、階電流の変化分を自動的に補償することが
出来る。Such a signal is present during the blanking period. That is, when driving the solid-state image sensor, the horizontal transfer register is always operated outside the horizontal transfer register, and the vertical transfer register stops operating for a predetermined period of the vertical blanking period, and a signal is sent from the vertical transfer register to the horizontal transfer register. If you make sure that this is not the case, the signal output from the solid-state image sensor during this period will not contain any video information.
The signal contains almost no emotional current. Furthermore, in a reel image sensor in which the number of elements in the horizontal transfer register is greater than the number of elements in the corresponding vertical transfer register row, the signals obtained from the elements of the horizontal transfer register in the portion that do not correspond to the vertical transfer register row contain video information. The signal contains almost no ground current. This signal normally determines the frequency of the horizontal transfer register clock pulses as present during the horizontal line erase period. Therefore, the floor current generated in the charge transfer element does not include the video information that exists during a predetermined period of the blanking period of the output signal of the solid-state image sensor, and the output of the charge transfer element corresponds to a portion that does not include almost any floor current. By gating and integrating the signal, the fat current can be detected as a DC voltage. At this time, when detecting during the vertical blanking period (or horizontal blanking period), the detection repetition period is every vertical scanning period (or one horizontal scanning period), so the time constant when integrating is detected. It is necessary to make it sufficiently larger than the repetition period of . As explained above, a portion of the signal within the blanking period of the output signal of the charge transfer element is gated to detect the dark current generated within the charge transfer element and convert it into a DC voltage according to its level. By applying the input signal to the first gate electrode G2 or applying it to the second gate electrode G2 via a clamp circuit for clamping the input signal, it is possible to automatically compensate for changes in the floor current.
以上の説明は電位平衡法による信号入力の場合の晴電流
の温度補償について述べたが、第3図による信号入力法
の説明からも明らかな様にダイナミック電流注入法やダ
イオードカットオフ法でも同様にB音電流の補償が出来
るし、更に脂電流の温度補償のみならず、バイアス電荷
を注入する信号入力特性の温度変化によるバイアス電荷
量の変化分をも補償することが出来る。The above explanation has been about temperature compensation of the current in the case of signal input using the potential balance method, but as is clear from the explanation of the signal input method in Figure 3, the same applies to the dynamic current injection method and the diode cutoff method. It is possible to compensate for the B sound current, and also to compensate for not only the temperature compensation for the fat current but also the change in the amount of bias charge caused by a temperature change in the signal input characteristics for injecting the bias charge.
以下、本発明について実施例を示す図面を参照して説明
する。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below with reference to drawings showing embodiments.
第5図は本発明の一実施例を示す図で、固体撮像素子を
1個用いたカラー固体撮像装置の色分離の部分だけを示
したもので、信号処理回路及びカラーエンコーダー回路
は省略してある。カラー固体撮像素子16の出力信号(
以後原信号と云う)は、増中器17と原信号を微小時間
遅延する為の遅延回路21に供給される。この遅延回路
21はIH遅延線として用いている電荷転送素子23に
効率良く原信号を入力する為に電荷転送素子23に印加
される転送パルス(図示せず)や、サンプリングパルス
(電荷転送素子23の端子41を通して入力ダイオード
に印加される)との位相を調整するものであるが、源信
号の極性を反転する為の反転増中器も含まれている。遅
延回路21の出力信号はクランプ回路22に供給されて
いて増中器31の出力である直流電圧にクランプされて
、電荷転送素子23の端子43を通して第2ゲート電極
に供給される。第1ゲート電極には端子42を通して基
準電圧発生回路33から一定の直流電圧が印加され、入
力ダイオードには端子41を通してサンプリングパルス
が印加される。電荷転送素子23の入力部におけるこの
様な信号入力の方法は前述した電位平衡法による入力方
法で、バイアス電荷の量はカラー固体撮像素子16へ入
射される光を断にして基準電圧発生回路32の直流電圧
を可変することによって任意に設定出来る。このバイア
ス電荷を注入する目的は第4図に示す様な電位平衡法に
よる入出力特性から判る様に入力電圧が小さい部分則ち
入力電荷量が少ない部分では良好な信号の直線性が得ら
れない為に動作点を良好な直線性が得られる部分に設定
する為と前述した様に、温度変化によって変化した階電
流の変化分や入力部における信号入力特性の変化分を打
ち消す為である。電荷転送素子23の端子44には原信
号が、IH遅延したIH遅延信号が得られ、穣衡増中器
24を通って増中器25とクランプ回路28ではIH遅
延信号に含まれている温度などの周囲条件の変化によっ
ても変化しない基準レベルをバイアス電荷を与える為の
基準電圧発生回路32からの基準電圧にクランプしてゲ
ート回路29に供給する。ゲート回路29では端子45
に供給されたゲートパルス(垂直帰線消去期間または水
平帰線消去期間にのみ存在する)によってIH遅延信号
に含まれる電荷転送素子内で発生した階電流及びバイア
ス電荷に相当する信号をゲートし、このゲートした信号
を、積分及び保持回路30で、この信号に相当する直流
電圧に変換し保持して増中器31で反転増中しクランプ
回路22に供給する。従って、もし電荷転送素子23の
出力信号に含まれる階電流が温度によって増加(または
減少:以下同じ)すると、積分及び保持回路30の出力
直流電圧が増加(減少)し、この電圧が増中器31で反
転増中されてクランプ回路22を介して端子43から第
2ゲート電極に印加され、第1ゲート電極と第2ゲート
電極の電位差が小さく(大きく)なる様に、即ちバイア
ス電荷の注入量が少なく(多く)なる様に動作し、出力
信号を減少(増加)させ、階電流の変化分を打ち消すこ
とが出来る。即ち、カラー固体撮像素子16への入射光
を遮断したときに、IH遅延信号の基準レベルからの黒
部分の信号レベル(黒レベル)を常に一定とすることが
出来る。FIG. 5 is a diagram showing one embodiment of the present invention, showing only the color separation part of a color solid-state imaging device using one solid-state imaging device, and omitting the signal processing circuit and color encoder circuit. be. The output signal of the color solid-state image sensor 16 (
The original signal (hereinafter referred to as the original signal) is supplied to an intensifier 17 and a delay circuit 21 for delaying the original signal by a small amount of time. This delay circuit 21 is used to input transfer pulses (not shown) applied to the charge transfer element 23 and sampling pulses (charge transfer element 23 An inverting amplifier is also included to invert the polarity of the source signal. The output signal of the delay circuit 21 is supplied to a clamp circuit 22, clamped to the DC voltage output from the multiplier 31, and supplied to the second gate electrode through the terminal 43 of the charge transfer element 23. A constant DC voltage is applied to the first gate electrode from the reference voltage generation circuit 33 through the terminal 42, and a sampling pulse is applied to the input diode through the terminal 41. The method of inputting such a signal at the input section of the charge transfer element 23 is the input method using the above-mentioned potential balance method, and the amount of bias charge is determined by cutting off the light incident on the color solid-state image sensor 16 and inputting the signal to the reference voltage generation circuit 32. It can be set arbitrarily by varying the DC voltage. The purpose of injecting this bias charge is that good signal linearity cannot be obtained in areas where the input voltage is small, that is, areas where the amount of input charge is small, as can be seen from the input/output characteristics obtained by the potential balance method as shown in Figure 4. This is to set the operating point at a portion where good linearity can be obtained, and to cancel out changes in floor current caused by temperature changes and changes in signal input characteristics at the input section, as described above. The original signal is obtained at the terminal 44 of the charge transfer element 23, and the IH delayed signal obtained by IH delay is obtained. A reference level that does not change even with changes in ambient conditions such as the above is clamped to the reference voltage from the reference voltage generation circuit 32 for providing bias charge and is supplied to the gate circuit 29. In the gate circuit 29, the terminal 45
gate a signal corresponding to the floor current and bias charge generated in the charge transfer element included in the IH delay signal by a gate pulse (present only during the vertical blanking period or horizontal blanking period) supplied to the IH delay signal; This gated signal is converted into a direct current voltage corresponding to this signal in an integration and holding circuit 30 and held, inverted and multiplied by an intensifier 31 and supplied to a clamp circuit 22 . Therefore, if the current included in the output signal of the charge transfer element 23 increases (or decreases; the same applies hereinafter) due to temperature, the output DC voltage of the integrating and holding circuit 30 increases (decreases), and this voltage 31 and applied to the second gate electrode from the terminal 43 via the clamp circuit 22, in order to reduce (increase) the potential difference between the first gate electrode and the second gate electrode, that is, the amount of bias charge injection. The output signal decreases (increases) and the change in floor current can be canceled out. That is, when light incident on the color solid-state image sensor 16 is blocked, the signal level (black level) of the black portion from the reference level of the IH delay signal can always be kept constant.
このような補償を受けたIH遅延信号は増中器25を通
って、クランプ回路26に供給される。一方、増中器1
7で増中された原信号は・クランプ回路18に供給され
る。クランプ回路18では原信号にある直流電圧を印加
し、クランプ回路26ではIH遅延信号にある直流電圧
を印加して、両信号の黒レベル差間に差が無い様にクラ
ンプ回路18またはクランプ回路26のクランプ電圧を
調整する。この様に調整された原信号及びIH遅延信号
から緑信号、青信号及び赤信号を分離するのであるが分
離の方法については、第1図で説明した方法と同じであ
るので説明を省略する。The IH delay signal thus compensated is supplied to a clamp circuit 26 through an intensifier 25. On the other hand, intensifier 1
The original signal amplified in step 7 is supplied to a clamp circuit 18. The clamp circuit 18 applies a certain DC voltage to the original signal, and the clamp circuit 26 applies a certain DC voltage to the IH delay signal, so that the clamp circuit 18 or the clamp circuit 26 Adjust the clamp voltage. The green signal, green signal, and red signal are separated from the original signal and IH delayed signal adjusted in this way, and the method of separation is the same as that described in FIG. 1, so a description thereof will be omitted.
第6図は本発明の他の実施例を示す図で、第5図で説明
した実施例との相違点は、クランプ回路22に供給する
制御電圧を発生させる方法が異ることにあり、第5図と
同一構成要素は同一記号で示している。FIG. 6 is a diagram showing another embodiment of the present invention, and the difference from the embodiment explained in FIG. 5 is that the method of generating the control voltage to be supplied to the clamp circuit 22 is different. Components that are the same as those in FIG. 5 are indicated by the same symbols.
即ち、電荷転送素子23の端子44に得られたIH遅延
信号は緩衡増中器24を通ってゲート回路47に供給さ
れる。このとき緩衝増中器24は直結増中器で、端子4
4で得られたIH遅延信号の直流成分もそのまま伝達す
るものである。しかし、この直流成分が周囲温度の変動
によって変化する場合には、クランプ回路46を介して
ゲート回路47に供給する必要がある。ゲート回路47
では端子51に供給されたゲ−トパルス(垂直帰線消去
期間または水平消去期間のみ存在する)によって、IH
遅延信号に含まれる電荷転送素子23の暗電流信号をゲ
ートし、このゲートされた信号は積分及び保持回路48
で晴電流に相当する直流電圧に変換され保持されて差動
増中器49の1つの入力端子に供給される。差動増中器
49のもう一つの入力端子には、バイアス電荷量を設定
するための基準直流電圧が基準電圧発生回路50から供
給される。この2つの入力信号の差信号が増中されてク
ランプ回路22に供給される。従って、もし電荷転送素
子23の出力信号に含まれる賭電流が温度変動によって
変化すると、この変化に応じて差動増中器49の出力の
直流電圧が変化し、クランプ回路22及び端子43を介
して電荷転送素子23の第2ゲート電極に印加されて、
階電流の変化分を打ち消す様に動作する。制御電圧を発
生させる部分以外は第1の実施例と同じであるので説明
を省略する。以上、説明した様に本発明によれば、遅延
線として用いた電荷転送素子の温度変動による出力しベ
ル変動が無くなり、常に安定した出力信号が得られ、同
期性ノイズの軽減された画質の良い固体撮像装置を実現
することが出来る。なお、本発明に用いることの出来る
電荷転送素子は二次元固体撮像素子と同一チップ上に形
成されたものでも、別のチップに形成されたものでも良
い。That is, the IH delay signal obtained at the terminal 44 of the charge transfer element 23 is supplied to the gate circuit 47 through the buffer multiplier 24. At this time, the buffer multiplier 24 is a direct-coupled multiplier, and the terminal 4
The DC component of the IH delay signal obtained in step 4 is also transmitted as is. However, if this DC component changes due to fluctuations in ambient temperature, it is necessary to supply it to the gate circuit 47 via the clamp circuit 46. Gate circuit 47
In this case, the IH
The dark current signal of the charge transfer element 23 included in the delayed signal is gated, and this gated signal is sent to the integration and holding circuit 48.
The voltage is converted into a DC voltage corresponding to the clear current, held, and supplied to one input terminal of the differential multiplier 49. Another input terminal of the differential multiplier 49 is supplied with a reference DC voltage from a reference voltage generation circuit 50 for setting the amount of bias charge. The difference signal between these two input signals is amplified and supplied to the clamp circuit 22. Therefore, if the current included in the output signal of the charge transfer element 23 changes due to temperature fluctuation, the DC voltage of the output of the differential multiplier 49 changes in accordance with this change, is applied to the second gate electrode of the charge transfer element 23,
It operates to cancel out the change in floor current. The parts other than the part that generates the control voltage are the same as the first embodiment, so the explanation will be omitted. As described above, according to the present invention, there is no output bell fluctuation caused by temperature fluctuations of the charge transfer element used as a delay line, and a stable output signal is always obtained, resulting in good image quality with reduced synchronous noise. A solid-state imaging device can be realized. Note that the charge transfer device that can be used in the present invention may be formed on the same chip as the two-dimensional solid-state image sensor, or may be formed on a separate chip.
また、ゲート回路と積分及び保持回路はサンプルホール
ド回路でも良いことは明らかである。Further, it is clear that the gate circuit and the integration and holding circuit may be a sample and hold circuit.
第1図は従来技術を説明する為のカラー固体撮像装置の
一例のブロック図、第2図はモザイク状色フ.ィルター
の配列図、第3図A〜Cは霞滴転送素子の信号入力法を
説明するための図、第4図は電荷転送素子の入出力特性
を示す図、第5図は本発明による固体撮像装置の第1の
実施例のブロック図、第6図は第2の実施例のブロック
図である。
1......カラー固体撮像素子、2,4…・・・ク
ラップ回路、3・・・・・・IH遅延回路、5,6…・
・・ゲート回路、7……混合回路、8,9……スイッチ
回路、10,11……サンプルホールド回路、12・・
…・モザイク状フィルター、13・・・・・・緑色フィ
ルター、14・・・・・・赤色フィルター、15・・・
・・・青色フィルター、16…・・・カラー固体撮像素
子、17,25…・・・増中器、18,26・・・・・
・クランプ回路、19,27……ゲート回路、20……
混合回路、21・・・…遅延回路、22・・…・クラン
プ回路、23・・・・・・電荷転送素子、24…・・・
穣衡増中器、28……クランプ回路、29……ゲート回
路、30・・・・・・積分及び保持回路、31…・・・
増中器、32,33…・・・基準電圧発生回路、34,
36・・・・・・スイッチ回路、35,37・…・・サ
ンプルホールド回路、38,39,40,41,42,
43,44,45・・・・・・端子、46・・・・・・
クランプ回路、47・・・・・・ゲート回路、48・・
・・・・積分及び保持回路、49・…・・差動増中器、
50・・・・・・基準電圧発生回路、51・・・・・・
端子。
オー図
才2図
才3図
才4図
才5図
才6図FIG. 1 is a block diagram of an example of a color solid-state imaging device for explaining the conventional technology, and FIG. 2 is a block diagram of an example of a color solid-state imaging device. 3A to 3C are diagrams for explaining the signal input method of the mist transfer element, Figure 4 is a diagram showing the input/output characteristics of the charge transfer element, and Figure 5 is a diagram of the solid state according to the present invention. A block diagram of the first embodiment of the imaging device, and FIG. 6 is a block diagram of the second embodiment. 1. .. .. .. .. .. Color solid-state image sensor, 2, 4... Clap circuit, 3... IH delay circuit, 5, 6...
...gate circuit, 7...mixing circuit, 8,9...switch circuit, 10,11...sample hold circuit, 12...
...Mosaic filter, 13...Green filter, 14...Red filter, 15...
...Blue filter, 16...Color solid-state image sensor, 17,25...Intensifier, 18,26...
・Clamp circuit, 19, 27... Gate circuit, 20...
Mixing circuit, 21...delay circuit, 22...clamp circuit, 23...charge transfer element, 24...
Equilibrium multiplier, 28...clamp circuit, 29...gate circuit, 30...integration and holding circuit, 31...
Multiplier, 32, 33...Reference voltage generation circuit, 34,
36... Switch circuit, 35, 37... Sample hold circuit, 38, 39, 40, 41, 42,
43, 44, 45... terminal, 46...
Clamp circuit, 47... Gate circuit, 48...
... Integral and holding circuit, 49... Differential multiplier,
50...Reference voltage generation circuit, 51...
terminal. 2 figures, 3 figures, 4 figures, 5 figures, 6 figures
Claims (1)
信号を1水平走査期間遅延させる電荷転送素子を含む遅
延回路からの遅延信号とから映像信号を合成する固体映
像装置において、前記遅延信号の帰線消去期間内の一部
分をゲートし、このゲートした信号を直流電圧に変換す
る手段を有し、該変換された直流電圧をクランプ回路を
介して前記電荷転送素子に供給するようにしたことを特
徴とする固体撮像装置。1. In a solid-state video device that synthesizes a video signal from a video signal obtained from a two-dimensional solid-state image sensor and a delay signal from a delay circuit including a charge transfer element that delays this signal by one horizontal scanning period, The method further includes means for gating a part of the blanking period, converting the gated signal into a DC voltage, and supplying the converted DC voltage to the charge transfer element via a clamp circuit. Characteristic solid-state imaging device.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP54071417A JPS601791B2 (en) | 1979-06-07 | 1979-06-07 | solid-state imaging device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP54071417A JPS601791B2 (en) | 1979-06-07 | 1979-06-07 | solid-state imaging device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS55163968A JPS55163968A (en) | 1980-12-20 |
| JPS601791B2 true JPS601791B2 (en) | 1985-01-17 |
Family
ID=13459911
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP54071417A Expired JPS601791B2 (en) | 1979-06-07 | 1979-06-07 | solid-state imaging device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS601791B2 (en) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61154065A (en) * | 1984-12-26 | 1986-07-12 | Nec Corp | Infrared detector |
| JPH0759056B2 (en) * | 1986-03-05 | 1995-06-21 | キヤノン株式会社 | Solid-state imaging device |
| JP2635325B2 (en) * | 1987-04-17 | 1997-07-30 | キヤノン株式会社 | Solid-state imaging device |
-
1979
- 1979-06-07 JP JP54071417A patent/JPS601791B2/en not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS55163968A (en) | 1980-12-20 |
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