JP2008124713A - Analog signal processing circuit and imaging apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、デジタルスチルカメラ等に用いられるCCD(Charge Coupled Device)から出力される信号を処理するアナログ信号処理回路、及びそのようなアナログ信号処理回路を用いた撮像装置に関する。 The present invention relates to an analog signal processing circuit that processes a signal output from a CCD (Charge Coupled Device) used in a digital still camera or the like, and an imaging apparatus using such an analog signal processing circuit.
デジタルスチルカメラ、ビデオカメラ、携帯電話及び監視カメラ等の撮像装置は、CCDと、CCDから出力されるCCD出力信号を処理するアナログ信号処理回路と、を有する。特許文献1に記載のアナログ信号処理回路を図5に示す。図5に示すように、アナログ信号処理回路510は、CCD出力信号を外付けの入力カップリングコンデンサCinを介して入力端子1に入力される。
Imaging devices such as a digital still camera, a video camera, a mobile phone, and a surveillance camera have a CCD and an analog signal processing circuit that processes a CCD output signal output from the CCD. An analog signal processing circuit described in Patent Document 1 is shown in FIG. As shown in FIG. 5, the analog
入力端子1とCDS(Correlated Double Sampling)回路4との間には、入力インピーダンス2の一端が接続され、入力インピーダンス2の他端とグランド電位との間に基準電圧源3が接続される。入力端子1の電位は、入力カップリングコンデンサCinと入力インピーダンス2とのRC積分動作により決まる。 One end of the input impedance 2 is connected between the input terminal 1 and a CDS (Correlated Double Sampling) circuit 4, and the reference voltage source 3 is connected between the other end of the input impedance 2 and the ground potential. The potential of the input terminal 1 is determined by the RC integration operation of the input coupling capacitor Cin and the input impedance 2.
CDS回路4は、アナログ信号処理回路510と同一のICチップに形成されるパルス信号発生器(図示せず)が生成するパルス信号Pに基づいて動作し、入力端子1に入力された信号から信号成分のみを抽出して、出力信号cを生成する。
The CDS circuit 4 operates based on a pulse signal P generated by a pulse signal generator (not shown) formed on the same IC chip as the analog
図6に、図5に示す従来のアナログ信号処理回路の動作波形を示す。CCD出力信号は、通常、1画素毎に、1画素の区切りを示すためのリセットパルス期間と、基準となる電圧レベルを示すためのフィードスルー期間と、信号成分を示すための信号期間とを含むが、動作説明をわかりやすくするために、図6(a)に示すCCD出力信号は、リセットパルス期間の信号が省略された波形になっている。 FIG. 6 shows operation waveforms of the conventional analog signal processing circuit shown in FIG. The CCD output signal usually includes, for each pixel, a reset pulse period for indicating the separation of one pixel, a feedthrough period for indicating a reference voltage level, and a signal period for indicating a signal component. However, in order to make the explanation of the operation easy to understand, the CCD output signal shown in FIG. 6A has a waveform in which the signal of the reset pulse period is omitted.
図6(a)に示すCCD出力信号の信号期間の信号成分がないとき、入力カップリングコンデンサCinと入力インピーダンス2とのRC積分動作の積分中心の電位は基準電圧VREFになる。すなわち、図6(c)に示すように入力端子1の電位は基準電圧VREFになる。信号期間の信号成分があるときのフィールドスルー期間における入力端子1の電位は、RC積分動作により、CCD出力信号の信号成分の電圧レベルによって変動し、図6(c)に示すように基準電圧VREFより高い電圧になる。 When there is no signal component in the signal period of the CCD output signal shown in FIG. 6A, the potential at the integration center of the RC integration operation of the input coupling capacitor Cin and the input impedance 2 becomes the reference voltage VREF. That is, as shown in FIG. 6C, the potential of the input terminal 1 becomes the reference voltage VREF. The potential of the input terminal 1 during the field-through period when there is a signal component of the signal period varies depending on the voltage level of the signal component of the CCD output signal due to the RC integration operation, and as shown in FIG. 6C, the reference voltage VREF. Higher voltage.
CDS回路4は、図6(b)に示すパルス信号Pの立ち上がりのタイミングでCCD出力信号の基準となる電圧レベルをサンプリングし、パルス信号Pの立ち下がりのタイミングでCCD出力信号の信号成分の電圧レベルをサンプリングし、CCD出力信号の基準の電圧レベルと信号成分の電圧レベルとの差に基づいて、CCD出力信号から信号成分を抽出する。図6(e)に示すように、CDS回路4は、パルス信号Pの立ち下がりのタイミングで抽出した信号成分を含む出力信号cを出力し、パルス信号Pの立ち上がりのタイミングで出力信号cを所定の電圧レベルに戻す。通常、CDS回路4は、差動アンプ等を用いて信号成分を抽出し、増幅する。このとき、図6(e)に示すように、極性が反転されて、出力信号cが出力される。
CCD出力信号が急激に変化したとき、例えば図6(a)に示すように、信号期間の信号成分がない状態から信号成分がある状態に変化したとき、入力カップリングコンデンサCinと入力インピーダンス2とのRC積分動作により、入力端子1のフィールドスルー期間の電圧レベルは徐々に基準電圧VREFより高くなる。フィールドスルー期間の電圧レベルが変動している間、CDS回路4がサンプリングするフィードスルー期間の電圧レベルと信号期間の電圧レベルとが変化し続ける。このとき、図6(d)に示すように、入力端子1の電圧波形から本来の信号成分を差し引いた波形、すなわちCCD出力信号の基準となる電圧レベルは、徐々に上昇する。そのため、パルス信号Pの立ち上がりと立ち下がりのタイミングとでは、基準となる電圧レベルが異なってしまう。この基準となる電圧レベルの差が信号成分を抽出する際に影響するため、フィードスルー期間の電圧レベルと信号期間の電圧レベルとの差により生成されるCDS回路4の出力信号cは、図6(e)の範囲Yに示すように本来の信号成分のレベルに応じた値にならない。このように、従来のアナログ信号処理回路では、CCDの出力信号が急激に変化した場合、フィードスルー期間の電圧レベルが一定になるまでの間、CDS回路の出力信号cのレベルが過渡的に劣化してしまうという問題があった。 When the CCD output signal changes abruptly, for example, as shown in FIG. 6A, when the signal component in the signal period changes from the absence of the signal component to the presence of the signal component, the input coupling capacitor Cin and the input impedance 2 By the RC integration operation, the voltage level in the field through period of the input terminal 1 gradually becomes higher than the reference voltage VREF. While the voltage level of the field through period is fluctuating, the voltage level of the feed through period sampled by the CDS circuit 4 and the voltage level of the signal period continue to change. At this time, as shown in FIG. 6 (d), the waveform obtained by subtracting the original signal component from the voltage waveform at the input terminal 1, that is, the voltage level serving as a reference for the CCD output signal gradually increases. For this reason, the reference voltage level differs between the rising timing and falling timing of the pulse signal P. Since the difference in the reference voltage level affects the extraction of the signal component, the output signal c of the CDS circuit 4 generated by the difference between the voltage level in the feedthrough period and the voltage level in the signal period is shown in FIG. As shown in the range Y of (e), the value does not correspond to the level of the original signal component. As described above, in the conventional analog signal processing circuit, when the output signal of the CCD changes suddenly, the level of the output signal c of the CDS circuit deteriorates transiently until the voltage level in the feedthrough period becomes constant. There was a problem of doing.
本発明は、上記従来の問題を解決するものであって、CCDの出力信号が急激に変化した場合であっても、CDS回路の出力信号のレベルが過渡的に劣化することを防止するアナログ信号処理回路、及びアナログ信号処理回路を有する撮像装置を実現することを目的とする。 The present invention solves the above-described conventional problems, and is an analog signal that prevents the level of the output signal of the CDS circuit from transiently deteriorating even when the output signal of the CCD suddenly changes. It is an object of the present invention to realize an imaging device having a processing circuit and an analog signal processing circuit.
本発明のアナログ信号処理回路は、CCDから出力されるフィードスルー期間と信号期間とを有するCCD出力信号を外付けの入力カップリングコンデンサを介して入力する入力端子と、CCD出力信号のフィードスルー期間における電圧レベルと、CCD出力信号の信号期間における電圧レベルとの差に基づいて、出力信号を生成するCDS回路と、入力カップリングコンデンサと共に積分動作を行う入力インピーダンスと、入力インピーダンスに接続された基準電圧源と、フィールドスルー期間における入力端子の電圧レベルを基準電圧源の電圧に維持するDCフィードバック回路と、を有する。 An analog signal processing circuit of the present invention includes an input terminal for inputting a CCD output signal having a feedthrough period and a signal period output from a CCD through an external input coupling capacitor, and a feedthrough period for a CCD output signal. , And a CDS circuit that generates an output signal based on the difference between the voltage level in the signal period of the CCD output signal, an input impedance that performs an integration operation with the input coupling capacitor, and a reference connected to the input impedance A voltage source, and a DC feedback circuit that maintains the voltage level of the input terminal in the field-through period at the voltage of the reference voltage source.
上記DCフィードバック回路は、入力端子とCDS回路との間に一端を接続された第1のスイッチと、第1のスイッチの他端と非反転入力端子とを接続され、反転入力端子と出力端子とを接続されたバッファ回路と、第1のスイッチとバッファ回路との接続点とグランド電位との間に接続された第1のコンデンサと、バッファ回路の出力端子に一端を接続された第2のスイッチと、第2のスイッチの他端を反転入力端子に接続され、非反転入力端子を入力インピーダンスと基準電圧源との間に接続され、出力端子を入力端子とCDS回路との間に接続されたコンパレータと、第2のスイッチとコンパレータとの接続点に一端を接続され、他端をグランド電位に接続された第2のコンデンサと、を有しても良い。 The DC feedback circuit includes a first switch having one end connected between the input terminal and the CDS circuit, a second end of the first switch and a non-inverting input terminal, and an inverting input terminal and an output terminal. A buffer circuit connected to each other, a first capacitor connected between the connection point of the first switch and the buffer circuit and the ground potential, and a second switch having one end connected to the output terminal of the buffer circuit And the other end of the second switch is connected to the inverting input terminal, the non-inverting input terminal is connected between the input impedance and the reference voltage source, and the output terminal is connected between the input terminal and the CDS circuit. A comparator and a second capacitor having one end connected to a connection point between the second switch and the comparator and the other end connected to the ground potential may be included.
本発明の撮像装置は、CCD出力信号を生成するCCDと、パルス信号を生成するパルス信号発生器と、パルス信号に基づいて動作し、CCD出力信号を処理するアナログ信号処理回路と、アナログ信号処理回路から出力される信号を処理するDSPと、を有する。 An imaging apparatus of the present invention includes a CCD that generates a CCD output signal, a pulse signal generator that generates a pulse signal, an analog signal processing circuit that operates based on the pulse signal and processes the CCD output signal, and analog signal processing And a DSP for processing a signal output from the circuit.
CCDとアナログ信号処理回路は、同一のICチップで形成されても良い。パルス信号発生器とアナログ信号処理回路は、同一のICチップで形成されても良い。DSPとアナログ信号処理回路は、同一のICチップで形成されても良い。 The CCD and the analog signal processing circuit may be formed by the same IC chip. The pulse signal generator and the analog signal processing circuit may be formed by the same IC chip. The DSP and the analog signal processing circuit may be formed by the same IC chip.
本発明のアナログ信号処理回路によれば、CCDの出力信号が急激に変化した場合であっても、フィールドスルー期間における入力端子の電圧を一定にすることにより、信号期間における基準の電圧レベルがフィールドスルー期間における基準の電圧レベルと同じ値になるため、CDS回路の出力信号のレベルが過渡的に劣化することを防止することができる。 According to the analog signal processing circuit of the present invention, even when the output signal of the CCD suddenly changes, the reference voltage level in the signal period is set to the field by making the voltage of the input terminal in the field through period constant. Since it becomes the same value as the reference voltage level in the through period, it is possible to prevent the level of the output signal of the CDS circuit from being deteriorated transiently.
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[撮像装置の構成]
図1に、本発明の実施形態の撮像装置を示す。本発明の撮像装置は、CCD出力信号を生成するCCD100と、CCD100に接続された入力カップリングコンデンサCinと、入力カップリングコンデンサCinを介して入力されたCCD出力信号を処理してデジタル信号に変換するアナログフロントエンド200とを有する。
[Configuration of imaging device]
FIG. 1 shows an imaging apparatus according to an embodiment of the present invention. The imaging apparatus of the present invention processes a
アナログフロントエンド200は、入力カップリングコンデンサCinを介して入力されたCCD出力信号を処理してアナログ信号を出力するアナログ信号処理回路210と、アナログ信号処理回路210から出力されるアナログ信号をデジタル信号に変換するA/D変換器220とを有する。
The
本発明の撮像装置は、アナログフロントエンド200の出力信号を入力して、YUV信号の生成等を行うDSP(Digital Signal Processor)300と、各種パルス信号を生成して、CCD100、アナログ信号処理回路210、及びDSP300に出力するパルス信号発生器400と、をさらに有する。本実施形態において、パルス信号発生器400は、アナログ信号処理回路210の動作タイミングを制御するためのパルス信号A,B,Pを生成し、アナログ信号処理回路210に出力する。アナログフロントエンド200とパルス信号発生器400は、同一のICチップで形成される。
The image pickup apparatus of the present invention receives an output signal from the
[アナログ信号処理回路の内部構成]
図2に、アナログ信号処理回路210の内部構成を示す。アナログ信号処理回路210は、図1に示す外付けの入力カップリングコンデンサCinを介してCCD出力信号を入力される入力端子1と、図1に示すパルス信号発生器400が生成するパルス信号Pに基づいて動作し、入力端子1に入力された信号から所望の信号成分のみを抽出して増幅することにより出力信号cを生成するCDS回路4とを有する。
[Internal configuration of analog signal processing circuit]
FIG. 2 shows the internal configuration of the analog
CCD出力信号は、1画素毎に、1画素の区切りを示すリセットパルス期間、基準となる電圧レベルを示すためのフィールドスルー期間、及び信号成分の電圧レベルを示すための信号期間を含む。フィールドスルー期間と信号期間におけるCCD出力信号には、CCD100内の受光部において検出された光電荷が増幅されるときに生じるアンプ雑音やCCD100内の電荷検出用差動アンプのリセット時に発生するリセット雑音等の雑音が含まれる。
The CCD output signal includes, for each pixel, a reset pulse period indicating the separation of one pixel, a field through period for indicating a reference voltage level, and a signal period for indicating a voltage level of a signal component. In the CCD output signal in the field-through period and the signal period, amplifier noise generated when the photocharge detected in the light receiving unit in the
CDS回路4は、差動アンプ等を用いて、信号期間における電圧レベルからフィールドスルー期間における電圧レベルを差し引くことにより、CCD出力信号に含まれる雑音を除去し、信号成分のみを抽出し、増幅して出力する。また、CDS回路4は、極性を反転させて出力信号cを出力する。 The CDS circuit 4 uses a differential amplifier or the like to subtract the voltage level in the field through period from the voltage level in the signal period, thereby removing noise contained in the CCD output signal and extracting and amplifying only the signal component. Output. The CDS circuit 4 outputs the output signal c with the polarity reversed.
入力端子1とCDS回路4との間に、入力インピーダンス2の一端が接続され、入力インピーダンス2の他端に、基準電圧VREFを出力する基準電圧源3の一端が接続される。基準電圧源3の他端は、グランド電位に接続される。入力インピーダンス2は、図1に示す入力カップリングコンデンサCinと共にRC積分回路を構成する。 One end of the input impedance 2 is connected between the input terminal 1 and the CDS circuit 4, and one end of the reference voltage source 3 that outputs the reference voltage VREF is connected to the other end of the input impedance 2. The other end of the reference voltage source 3 is connected to the ground potential. The input impedance 2 forms an RC integration circuit together with the input coupling capacitor Cin shown in FIG.
アナログ信号処理回路210は、さらに、DCフィードバック回路5を有する。DCフィードバック回路5は、CCD出力信号のフィールドスルー期間における入力端子1の電圧を一定にする。
The analog
[DCフィードバック回路の内部構成]
DCフィードバック回路5において、スイッチ6は入力端子1とCDS回路4との間に一端を接続され、他端をバッファ回路8の非反転入力端子に接続される。スイッチ6は、パルス信号発生器400が生成するパルス信号Aに基づいて、オン/オフを切り替える。本実施形態において、パルス信号AがHighの期間にスイッチ6はオンし、パルス信号AがLowの期間にスイッチ6はオフする。
[Internal configuration of DC feedback circuit]
In the DC feedback circuit 5, one end of the
バッファ回路8の反転入力端子は出力端子に接続される。コンデンサC1は、スイッチ6とバッファ回路8の非反転入力端子との間に一端を接続され、他端をグランド電位に接続される。
The inverting input terminal of the buffer circuit 8 is connected to the output terminal. The capacitor C1 has one end connected between the
スイッチ7は、バッファ回路8の出力端子とコンパレータ9の反転入力端子との間に接続される。スイッチ7は、パルス信号発生器400が生成するパルス信号Bに基づいて、オン/オフを切り替える。本実施形態において、パルス信号BがHighの期間にスイッチ7はオンし、パルス信号BがLowの期間にスイッチ7はオフする。コンデンサC2は、一端をスイッチ7とコンパレータ9の反転入力端子との間に接続され、他端をグランド電位に接続される。
The switch 7 is connected between the output terminal of the buffer circuit 8 and the inverting input terminal of the
コンパレータ9の非反転入力端子は、基準電圧源3と入力インピーダンス2との間に接続され、コンパレータ9の出力端子は、入力端子1とCDS回路4との間に接続される。
The non-inverting input terminal of the
DCフィードバック回路5において、バッファ回路8の出力端子とスイッチ7との接続点を接続点aとし、スイッチ回路7とコンパレータ9の反転入力端子とコンデンサC2との接続点を接続点bとする。
In the DC feedback circuit 5, a connection point between the output terminal of the buffer circuit 8 and the switch 7 is a connection point a, and a connection point between the inverting input terminal of the switch circuit 7 and the
[アナログ信号処理回路の動作]
図3(a)にCCD出力信号の波形、図3(b)にパルス信号Aの波形、図3(c)にDCフィードバック回路5の接続点aにおける電圧の波形、図3(d)にパルス信号Bの波形、及び図3(e)にDCフィードバック回路5の接続点bにおける電圧の波形を示す。図3(a)に示すように、フィールドスルー期間における電圧値は基準電圧VREFに等しい。
[Operation of analog signal processing circuit]
3A shows the waveform of the CCD output signal, FIG. 3B shows the waveform of the pulse signal A, FIG. 3C shows the waveform of the voltage at the connection point a of the DC feedback circuit 5, and FIG. 3D shows the pulse. The waveform of the signal B and the waveform of the voltage at the connection point b of the DC feedback circuit 5 are shown in FIG. As shown in FIG. 3A, the voltage value in the field through period is equal to the reference voltage VREF.
パルス信号AがHighの期間、スイッチ6がオンすると、接続点aの電圧は入力端子1に入力されるCCD出力信号をモニターした値となり、図3(c)に示すようにCCD出力信号のリセットパルス期間の一部とフィールドスルー期間の一部とを含んだ波形になる。パルス信号AがLowになり、スイッチ6がオフすると、スイッチ6がオフしたときの電圧値が保持されるため、接続点aの電圧は基準電圧VREFのままとなる。
When the
パルス信号BがHighの期間、スイッチ7がオンすると、接続点bの電圧は接続点aの電圧と等しくなる。スイッチ7がオンの間、接続点aの電圧は図3(c)に示すように基準電圧VREFを保持しているため、接続点bの電圧は基準電圧VREFになる。パルス信号AがLowになり、スイッチ7がオフすると、スイッチ7がオフしたときの電圧値が保持されるため、接続点bの電圧は基準電圧VREFのままとなる。このように、接続点bの電圧は、図3(e)に示すように、スイッチ7がオンのときとオフのときを含めて常に基準電圧VREFになる。 When the switch 7 is turned on while the pulse signal B is High, the voltage at the connection point b becomes equal to the voltage at the connection point a. While the switch 7 is on, the voltage at the connection point a holds the reference voltage VREF as shown in FIG. 3C, so that the voltage at the connection point b becomes the reference voltage VREF. When the pulse signal A becomes Low and the switch 7 is turned off, the voltage value at the time when the switch 7 is turned off is held, so that the voltage at the connection point b remains at the reference voltage VREF. Thus, as shown in FIG. 3E, the voltage at the connection point b always becomes the reference voltage VREF including when the switch 7 is on and when it is off.
図4(a)にCCD出力信号の波形、図4(b)にパルス信号Pの波形、図4(c)にアナログ信号処理回路210の入力端子1の電圧波形、図4(d)に参考のために示した入力端子1の波形から本来の信号成分を差し引いた波形、及び図4(e)にCDS回路4の出力信号cの波形を示す。図4(a)のCCD出力信号の波形は、説明を簡単にするために、リセットパルス期間の信号を省略している。
4A shows the waveform of the CCD output signal, FIG. 4B shows the waveform of the pulse signal P, FIG. 4C shows the voltage waveform of the input terminal 1 of the analog
図2に示すCDS回路4は、図4(b)に示すパルス信号Pの立ち上がりのタイミングでCCD出力信号の基準となる電圧レベルをサンプリングし、パルス信号Pの立ち下がりのタイミングでCCD出力信号の信号成分の電圧レベルをサンプリングし、CCD出力信号の基準の電圧レベルと信号成分の電圧レベルとの差に基づいて、CCD出力信号から信号成分を抽出する。CDS回路4は、パルス信号Pの立ち下がりのタイミングで抽出した信号成分を含む出力信号cを出力し、パルス信号Pの立ち上がりのタイミングで出力信号cを所定の電圧レベルに戻す。CCD出力信号の信号期間の信号成分がない間は、CCD出力信号の基準の電圧レベルと信号成分の電圧レベルとの差がないため、CDS出力信号cは一定の値となる。 The CDS circuit 4 shown in FIG. 2 samples the voltage level serving as a reference for the CCD output signal at the rise timing of the pulse signal P shown in FIG. 4B, and the CCD output signal is sampled at the fall timing of the pulse signal P. The voltage level of the signal component is sampled, and the signal component is extracted from the CCD output signal based on the difference between the reference voltage level of the CCD output signal and the voltage level of the signal component. The CDS circuit 4 outputs the output signal c including the signal component extracted at the falling timing of the pulse signal P, and returns the output signal c to a predetermined voltage level at the rising timing of the pulse signal P. While there is no signal component in the signal period of the CCD output signal, there is no difference between the reference voltage level of the CCD output signal and the voltage level of the signal component, so the CDS output signal c has a constant value.
信号成分が含まれるCCD出力信号が入力され始めると、図1に示す入力カップリングコンデンサCinと図2に示す入力インピーダンス2とのRC積分動作により、フィールドスルー期間における入力端子1の電圧は変動しようとするが、コンパレータ9と入力インピーダンス2とにより入力端子1の電圧は基準電圧VREFに維持される。よって、フィールドスルー期間における入力端子1の電圧は、図4(c)に示すようにCCD出力信号の信号期間の電圧レベルに関係なく、常に基準電圧VREFに保たれる。
When a CCD output signal including a signal component starts to be input, the voltage of the input terminal 1 during the field-through period will fluctuate due to the RC integration operation of the input coupling capacitor Cin shown in FIG. 1 and the input impedance 2 shown in FIG. However, the voltage of the input terminal 1 is maintained at the reference voltage VREF by the
信号成分が含まれるCCD出力信号が入力され始めると、CDS回路4は、パルス信号Pの立ち上がりのタイミングで、CCD出力信号の基準の電圧レベルとして、フィールドスルー期間における基準電圧VREFをサンプリングし、パルス信号Pの立ち下がりのタイミングでCCD出力信号の信号成分の電圧レベルをサンプリングし、基準電圧VREFと信号成分の電圧レベルとの差に基づいて、出力信号cを生成する。 When the CCD output signal including the signal component starts to be input, the CDS circuit 4 samples the reference voltage VREF in the field through period as the reference voltage level of the CCD output signal at the rising timing of the pulse signal P, and outputs the pulse. The voltage level of the signal component of the CCD output signal is sampled at the falling timing of the signal P, and the output signal c is generated based on the difference between the reference voltage VREF and the voltage level of the signal component.
フィールドスルー期間における入力端子1の電圧が、CCD出力信号が信号成分を含むか否かに関わらず、常に変化しないため、信号成分を含むCCD出力信号が入力端子1に入力されるようになった後も、パルス信号Pの立ち上がりのタイミングと立ち下がりのタイミングにおけるCCD出力信号の基準となる電圧レベルは図4(d)に示すように同じである。よって、CDS回路4は、信号成分を含むCCD出力信号が入力端子1に入力されるようになった直後でも、フィールドスルー期間における基準電圧VREFと信号期間の信号成分の電圧との差に基づいて、図4(e)の範囲Xに示すように、本来の信号成分の電圧レベルに基づいた出力信号cを生成することができる。 Since the voltage at the input terminal 1 during the field-through period does not always change regardless of whether the CCD output signal includes a signal component, the CCD output signal including the signal component is input to the input terminal 1 Thereafter, the reference voltage level of the CCD output signal at the rising timing and falling timing of the pulse signal P is the same as shown in FIG. Therefore, the CDS circuit 4 is based on the difference between the reference voltage VREF in the field through period and the voltage of the signal component in the signal period even immediately after the CCD output signal including the signal component is input to the input terminal 1. As shown in the range X of FIG. 4E, an output signal c based on the voltage level of the original signal component can be generated.
以上のように、本実施形態によれば、DCフィードバック回路5が入力端子1の電圧をモニターして、フィールドスルー期間における入力端子1の電圧が変動しないように制御する。これにより、CCD出力信号が急激に変化した場合、例えばCCD出力信号が信号成分のない状態から信号成分を含む状態に変化した場合であっても、入力端子1のフィールドスルー期間の電圧を一定に保つことができる。これにより、信号成分を含むCCD出力信号が入力端子1に入力され始めた直後であっても、パルス信号Pの立ち上がり時におけるCCD出力信号の基準となる電圧レベルと、パルス信号Pの立ち下がり時におけるCCD出力信号の基準となる電圧レベルとは、図4(d)に示すように同じである。よって、信号成分を含むCCD出力信号が入力端子1に入力され始めた後も、CCD出力信号のフィールドスルー期間の電圧レベルと信号期間の電圧レベルとの差をもとめることにより、本来の信号成分に基づいた出力信号cを生成することができる。このように、DCフィードバック回路5がフィールドスルー期間における入力端子1の電圧が変動しないように制御することにより、CDS回路4が出力するCDS出力信号cの電圧レベルが過渡的に劣化することを防止することができる。これにより、図4(e)に示すようにCDS出力信号cに基づいてDSP300が画像処理を行っても正常に映像を出力することができ、例えば映像の暗いところと明るいところの境界線がぼやけなくなる。
As described above, according to the present embodiment, the DC feedback circuit 5 monitors the voltage at the input terminal 1 and controls so that the voltage at the input terminal 1 does not fluctuate during the field-through period. Thereby, even when the CCD output signal changes abruptly, for example, when the CCD output signal changes from a state having no signal component to a state including a signal component, the voltage in the field through period of the input terminal 1 is kept constant. Can keep. As a result, even immediately after the CCD output signal including the signal component starts to be input to the input terminal 1, the voltage level serving as a reference for the CCD output signal at the rise of the pulse signal P and the fall of the pulse signal P The voltage level serving as a reference for the CCD output signal in FIG. 4 is the same as shown in FIG. Therefore, even after the CCD output signal including the signal component starts to be input to the input terminal 1, the original signal component is obtained by calculating the difference between the voltage level of the field output period of the CCD output signal and the voltage level of the signal period. Based on this, an output signal c can be generated. As described above, the DC feedback circuit 5 controls the voltage of the input terminal 1 so as not to fluctuate during the field-through period, thereby preventing the voltage level of the CDS output signal c output from the CDS circuit 4 from being deteriorated transiently. can do. As a result, as shown in FIG. 4 (e), even if the
なお、本実施形態においては、アナログフロントエンド200とパルス信号発生器400は同一のICチップで形成されるとしたが、同一のICチップに組み込むかどうかは任意に決めることができる。例えば、アナログフロントエンド200とパルス信号発生器400は別々のICチップで形成されても良い。また、図1に示すCCD100がアナログフロントエンド200と同一のICチップで形成されても良いし、DSP300がアナログフロントエンド200と同一のICチップで形成されても良い。図1に示す撮像装置の構成要素のいずれが同一のICチップに組み込まれるかは任意に決めることができ、例えば図1に示す撮像装置の構成要素の全てが同一のチップで形成されても良い。
In the present embodiment, the analog
本発明のアナログ信号処理回路によれば、CCDの出力信号が急激に変化した場合であってもCDS回路の出力信号のレベルが過渡的に劣化することを防止することができるという効果を有し、デジタルスチルカメラ、ビデオカメラ、携帯電話及び監視カメラ等の各種の撮像装置に有用である。 According to the analog signal processing circuit of the present invention, it is possible to prevent the level of the output signal of the CDS circuit from being deteriorated transiently even when the output signal of the CCD suddenly changes. It is useful for various imaging devices such as a digital still camera, a video camera, a mobile phone, and a surveillance camera.
1 入力端子
2 入力インピーダンス
3 基準電圧源
4 CDS回路
5 DCフィードバック回路
6、7 スイッチ
8 バッファ回路
9 コンパレータ
100 CCD
200 アナログフロントエンド
210 アナログ信号処理回路
220 A/D変換器
300 DSP
400 パルス信号発生器
C1、C2 コンデンサ
Cin 入力カップリングコンデンサ
1 Input terminal 2 Input impedance 3 Reference voltage source 4 CDS circuit 5
200
400 Pulse signal generator C1, C2 Capacitor Cin Input coupling capacitor
Claims (6)
前記CCD出力信号のフィードスルー期間における電圧レベルと、前記CCD出力信号の信号期間における電圧レベルとの差に基づいて、出力信号を生成するCDS回路と、
前記入力カップリングコンデンサと共に積分動作を行う入力インピーダンスと、
前記入力インピーダンスに接続された基準電圧源と、
前記フィールドスルー期間における前記入力端子の電圧レベルを前記基準電圧源の電圧に維持するDCフィードバック回路と、
を有するアナログ信号処理回路。 An input terminal for inputting a CCD output signal having a feedthrough period and a signal period output from the CCD via an external input coupling capacitor;
A CDS circuit that generates an output signal based on a difference between a voltage level in the feedthrough period of the CCD output signal and a voltage level in the signal period of the CCD output signal;
An input impedance for integrating with the input coupling capacitor;
A reference voltage source connected to the input impedance;
A DC feedback circuit that maintains the voltage level of the input terminal at the voltage of the reference voltage source during the field-through period;
An analog signal processing circuit.
前記入力端子と前記CDS回路との間に一端を接続された第1のスイッチと、
前記第1のスイッチの他端と非反転入力端子とを接続され、反転入力端子と出力端子とを接続されたバッファ回路と、
前記第1のスイッチと前記バッファ回路との接続点とグランド電位との間に接続された第1のコンデンサと、
前記バッファ回路の出力端子に一端を接続された第2のスイッチと、
前記第2のスイッチの他端を反転入力端子に接続され、非反転入力端子を前記入力インピーダンスと前記基準電圧源との間に接続され、出力端子を前記入力端子と前記CDS回路との間に接続されたコンパレータと、
前記第2のスイッチと前記コンパレータとの接続点に一端を接続され、他端をグランド電位に接続された第2のコンデンサと、
を有する請求項1に記載のアナログ信号処理回路。 The DC feedback circuit includes:
A first switch having one end connected between the input terminal and the CDS circuit;
A buffer circuit in which the other end of the first switch and a non-inverting input terminal are connected, and an inverting input terminal and an output terminal are connected;
A first capacitor connected between a connection point between the first switch and the buffer circuit and a ground potential;
A second switch having one end connected to the output terminal of the buffer circuit;
The other end of the second switch is connected to an inverting input terminal, a non-inverting input terminal is connected between the input impedance and the reference voltage source, and an output terminal is connected between the input terminal and the CDS circuit. Connected comparator,
A second capacitor having one end connected to a connection point between the second switch and the comparator and the other end connected to a ground potential;
The analog signal processing circuit according to claim 1.
パルス信号を生成するパルス信号発生器と、
前記パルス信号に基づいて動作し、前記CCD出力信号を処理する請求項1又は請求項2に記載のアナログ信号処理回路と、
前記アナログ信号処理回路から出力される信号を処理するDSPと、
を有する撮像装置。 A CCD for generating a CCD output signal;
A pulse signal generator for generating a pulse signal;
The analog signal processing circuit according to claim 1 or 2, which operates based on the pulse signal and processes the CCD output signal;
A DSP for processing a signal output from the analog signal processing circuit;
An imaging apparatus having
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP2006305349A JP2008124713A (en) | 2006-11-10 | 2006-11-10 | Analog signal processing circuit and imaging apparatus |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US8659339B2 (en) | 2010-11-29 | 2014-02-25 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Offset canceling circuit, sampling circuit and image sensor |
-
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- 2006-11-10 JP JP2006305349A patent/JP2008124713A/en not_active Withdrawn
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