JP3003302B2 - 固体撮像素子の信号処理回路及び信号処理方法 - Google Patents
固体撮像素子の信号処理回路及び信号処理方法Info
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- JP3003302B2 JP3003302B2 JP3203798A JP20379891A JP3003302B2 JP 3003302 B2 JP3003302 B2 JP 3003302B2 JP 3203798 A JP3203798 A JP 3203798A JP 20379891 A JP20379891 A JP 20379891A JP 3003302 B2 JP3003302 B2 JP 3003302B2
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
- H04N25/60—Noise processing, e.g. detecting, correcting, reducing or removing noise
- H04N25/616—Noise processing, e.g. detecting, correcting, reducing or removing noise involving a correlated sampling function, e.g. correlated double sampling [CDS] or triple sampling
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Multimedia (AREA)
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- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、固体撮像素子の信号処
理回路及び信号処理方法に関し、特に、複数の水平転送
部を有し、単位画素当りの画素情報を単色処理するよう
になされた固体撮像素子の信号処理回路及び信号処理方
法に関する。
理回路及び信号処理方法に関し、特に、複数の水平転送
部を有し、単位画素当りの画素情報を単色処理するよう
になされた固体撮像素子の信号処理回路及び信号処理方
法に関する。
【０００２】
【従来の技術】固体撮像素子の１種として、水平転送部
のパターンルールの緩和や動作周波数の低減のために、
複数本（例えば、２本）の水平転送部を持つＣＣＤ固体
撮像素子が知られている。このＣＣＤ固体撮像素子で
は、各水平転送部の出力端に配された出力部から導出さ
れる２チャネルの出力信号の合成処理が行われる。
のパターンルールの緩和や動作周波数の低減のために、
複数本（例えば、２本）の水平転送部を持つＣＣＤ固体
撮像素子が知られている。このＣＣＤ固体撮像素子で
は、各水平転送部の出力端に配された出力部から導出さ
れる２チャネルの出力信号の合成処理が行われる。
【０００３】この２チャネルの出力信号の合成方式とし
ては、従来、切換えサンプルホールド方式や切換えゲー
ト方式等、２チャネルの出力信号を所定周期で交互に導
出する方式のものや、２チャネルの出力信号を単純に加
算合成する方式のものが用いられていた。
ては、従来、切換えサンプルホールド方式や切換えゲー
ト方式等、２チャネルの出力信号を所定周期で交互に導
出する方式のものや、２チャネルの出力信号を単純に加
算合成する方式のものが用いられていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、切換え
サンプルホールド方式や切換えゲート方式等による前者
の方式の場合は、合成後の画像の周波数特性は良好であ
るが、加算合成による後者の方式の場合よりも、Ｓ／Ｎ
で劣るという問題点があった。逆に、後者の方式の場合
は、前者の方式の場合に比べて合成信号のＳ／Ｎの面で
は優れているが、周波数特性の面で劣るという問題点が
あった。
サンプルホールド方式や切換えゲート方式等による前者
の方式の場合は、合成後の画像の周波数特性は良好であ
るが、加算合成による後者の方式の場合よりも、Ｓ／Ｎ
で劣るという問題点があった。逆に、後者の方式の場合
は、前者の方式の場合に比べて合成信号のＳ／Ｎの面で
は優れているが、周波数特性の面で劣るという問題点が
あった。
【０００５】本発明は、上述した点に鑑みてなされたも
のであり、高解像度が必要な画像の場合には周波数特性
の良好な合成信号を、またＳ／Ｎが要求される画像の場
合には高Ｓ／Ｎの合成信号を適宜導出できるようにした
固体撮像素子の信号処理回路及び信号処理方法を提供す
ることを目的とする。
のであり、高解像度が必要な画像の場合には周波数特性
の良好な合成信号を、またＳ／Ｎが要求される画像の場
合には高Ｓ／Ｎの合成信号を適宜導出できるようにした
固体撮像素子の信号処理回路及び信号処理方法を提供す
ることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明による信号処理回路は、行列状に配置された
複数個のセンサ部と、これらセンサ部の垂直列毎に配さ
れて各センサ部から読み出された信号電荷を垂直転送す
る複数の垂直転送部と、これら垂直転送部から行単位で
転送される信号電荷を各々独立にかつ並行して水平転送
する複数の水平転送部とを有し、前記複数個のセンサ部
の垂直列毎の信号電荷を前記複数の水平転送部で分担し
て転送する固体撮像素子において、複数の水平転送部の
各々で転送された信号電荷に基づく多チャネルの出力信
号を所定周期で交互に導出する切換え手段と、多チャネ
ルの出力信号を加算合成する加算手段と、これら手段の
各出力信号を所定の比率で合成する合成手段とを備えた
構成となっている。
に、本発明による信号処理回路は、行列状に配置された
複数個のセンサ部と、これらセンサ部の垂直列毎に配さ
れて各センサ部から読み出された信号電荷を垂直転送す
る複数の垂直転送部と、これら垂直転送部から行単位で
転送される信号電荷を各々独立にかつ並行して水平転送
する複数の水平転送部とを有し、前記複数個のセンサ部
の垂直列毎の信号電荷を前記複数の水平転送部で分担し
て転送する固体撮像素子において、複数の水平転送部の
各々で転送された信号電荷に基づく多チャネルの出力信
号を所定周期で交互に導出する切換え手段と、多チャネ
ルの出力信号を加算合成する加算手段と、これら手段の
各出力信号を所定の比率で合成する合成手段とを備えた
構成となっている。
【０００７】本発明による信号処理方法は、行列状に配
置された複数個のセンサ部と、これらセンサ部の垂直列
毎に配されて各センサ部から読み出された信号電荷を垂
直転送する複数の垂直転送部と、これら垂直転送部から
行単位で転送される信号電荷を各々独立にかつ並行して
水平転送する複数の水平転送部とを有し、前記複数個の
センサ部の垂直列毎の信号電荷を前記複数の水平転送部
で分担して転送する固体撮像素子の信号処理方法であっ
て、複数の水平転送部の各々で転送された信号電荷に基
づく多チャネルの出力信号を所定周期で交互に導出する
とともに、多チャネルの出力信号を加算合成し、交互に
導出した信号と加算合成した信号とを所定の比率で合成
して出力する。
置された複数個のセンサ部と、これらセンサ部の垂直列
毎に配されて各センサ部から読み出された信号電荷を垂
直転送する複数の垂直転送部と、これら垂直転送部から
行単位で転送される信号電荷を各々独立にかつ並行して
水平転送する複数の水平転送部とを有し、前記複数個の
センサ部の垂直列毎の信号電荷を前記複数の水平転送部
で分担して転送する固体撮像素子の信号処理方法であっ
て、複数の水平転送部の各々で転送された信号電荷に基
づく多チャネルの出力信号を所定周期で交互に導出する
とともに、多チャネルの出力信号を加算合成し、交互に
導出した信号と加算合成した信号とを所定の比率で合成
して出力する。
【０００８】
【作用】本発明による信号処理回路及び信号処理方法に
おいて、多チャネルの出力信号を所定周期で交互に導出
した出力と、多チャネルの出力信号を単純に加算合成し
た出力とを所定の比率で合成、例えば択一的に（合成比
率が０：１又は１：０）出力することで、高解像度が必
要な画像の場合には周波数特性の良好な合成信号を、Ｓ
／Ｎが要求される画像の場合には高Ｓ／Ｎの合成信号を
適宜導出する。
おいて、多チャネルの出力信号を所定周期で交互に導出
した出力と、多チャネルの出力信号を単純に加算合成し
た出力とを所定の比率で合成、例えば択一的に（合成比
率が０：１又は１：０）出力することで、高解像度が必
要な画像の場合には周波数特性の良好な合成信号を、Ｓ
／Ｎが要求される画像の場合には高Ｓ／Ｎの合成信号を
適宜導出する。
【０００９】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細
に説明する。図１は、本発明の一実施例を示すブロック
図であり、単位画素当りの画素情報が単色処理される白
黒カメラや３板式カラーカメラに用いられるＣＣＤ固体
撮像素子に適用される。
に説明する。図１は、本発明の一実施例を示すブロック
図であり、単位画素当りの画素情報が単色処理される白
黒カメラや３板式カラーカメラに用いられるＣＣＤ固体
撮像素子に適用される。
【００１０】図において、入射光を画素単位で信号電荷
に変換して蓄積する受光部を形成すべく画素単位で行列
状に２次元配列された複数個のフォトセンサ１と、これ
らフォトセンサ１の垂直列毎に配され、各センサ１から
読み出された信号電荷を垂直方向に転送する垂直ＣＣＤ
（垂直転送部）２とによって撮像領域３が構成されてい
る。垂直ＣＣＤ２は、垂直走査に相当する動作を受け持
っており、垂直転送クロックφＶ１〜φＶ４によって４
相駆動される。
に変換して蓄積する受光部を形成すべく画素単位で行列
状に２次元配列された複数個のフォトセンサ１と、これ
らフォトセンサ１の垂直列毎に配され、各センサ１から
読み出された信号電荷を垂直方向に転送する垂直ＣＣＤ
（垂直転送部）２とによって撮像領域３が構成されてい
る。垂直ＣＣＤ２は、垂直走査に相当する動作を受け持
っており、垂直転送クロックφＶ１〜φＶ４によって４
相駆動される。
【００１１】垂直ＣＣＤ２の出力側には、垂直ＣＣＤ２
から行単位で移された信号電荷を各々独立にかつ並行し
て水平方向に転送する例えば２本の水平ＣＣＤ（水平転
送部）４，５が併置されている。これら水平ＣＣＤ４，
５は、水平走査に相当する動作を受け持っており、水平
転送クロックφＨ１，φＨ２により２相駆動される。
から行単位で移された信号電荷を各々独立にかつ並行し
て水平方向に転送する例えば２本の水平ＣＣＤ（水平転
送部）４，５が併置されている。これら水平ＣＣＤ４，
５は、水平走査に相当する動作を受け持っており、水平
転送クロックφＨ１，φＨ２により２相駆動される。
【００１２】水平ＣＣＤ４，５間には、垂直ＣＣＤ２か
ら転送されてきた信号電荷を１行おきに両水平ＣＣＤ
４，５に振り分けるための振分け転送ゲート６が配され
ている。水平ＣＣＤ４，５の各出力側には、転送されて
きた信号電荷を検出して電圧信号に変換する例えばフロ
ーティングディフュージョンアンプからなる出力部７，
８が設けられており、これら出力部７，８から２チャネ
ルの出力信号が導出される。
ら転送されてきた信号電荷を１行おきに両水平ＣＣＤ
４，５に振り分けるための振分け転送ゲート６が配され
ている。水平ＣＣＤ４，５の各出力側には、転送されて
きた信号電荷を検出して電圧信号に変換する例えばフロ
ーティングディフュージョンアンプからなる出力部７，
８が設けられており、これら出力部７，８から２チャネ
ルの出力信号が導出される。
【００１３】２チャネルの出力信号は、本発明に係る信
号処理回路９Ａに入力される。この信号処理回路９Ａに
おいて、２チャネルの入力信号は先ず、ＣＤＳ（相関二
重サンプリング）回路１０，１１でそれぞれ低域雑音の
低減処理がなされる。このＣＤＳ回路１０，１１は、特
にフローティングディフュージョンアンプのアンプ雑音
やリセット雑音の低域成分の除去に有効なものである。
このＣＤＳ回路１０，１１に代えて、積分形ＣＤＳ回
路、ＡＧＩ(Alternate Gain Inversion;交互利得反転）
回路、ＲＤＳ(Reflection-Delayed Noise Suppression;
反射形遅延差雑音除去）回路等を用いることも可能であ
る。
号処理回路９Ａに入力される。この信号処理回路９Ａに
おいて、２チャネルの入力信号は先ず、ＣＤＳ（相関二
重サンプリング）回路１０，１１でそれぞれ低域雑音の
低減処理がなされる。このＣＤＳ回路１０，１１は、特
にフローティングディフュージョンアンプのアンプ雑音
やリセット雑音の低域成分の除去に有効なものである。
このＣＤＳ回路１０，１１に代えて、積分形ＣＤＳ回
路、ＡＧＩ(Alternate Gain Inversion;交互利得反転）
回路、ＲＤＳ(Reflection-Delayed Noise Suppression;
反射形遅延差雑音除去）回路等を用いることも可能であ
る。
【００１４】ＣＤＳ回路１０，１１を経た２チャネルの
信号は、切換えＳ／Ｈ（サンプル／ホールド）回路１２
及び加算器１３の各々の２入力となる。切換えＳ／Ｈ回
路１２は、図２（Ａ）に示すように、２チャネルの信号
を各々入力とするスイッチＳＷ１，ＳＷ２及びこれらス
イッチＳＷ１，ＳＷ２の各出力端と接地間に接続された
コンデンサＣからなり、図２（Ｂ）のタイミング関係で
のスイッチＳＷ１，ＳＷ２のスイッチングによって２チ
ャネルの信号をサンプルホールドすることにより、２チ
ャネルの信号を所定の周期τで交互に導出する。
信号は、切換えＳ／Ｈ（サンプル／ホールド）回路１２
及び加算器１３の各々の２入力となる。切換えＳ／Ｈ回
路１２は、図２（Ａ）に示すように、２チャネルの信号
を各々入力とするスイッチＳＷ１，ＳＷ２及びこれらス
イッチＳＷ１，ＳＷ２の各出力端と接地間に接続された
コンデンサＣからなり、図２（Ｂ）のタイミング関係で
のスイッチＳＷ１，ＳＷ２のスイッチングによって２チ
ャネルの信号をサンプルホールドすることにより、２チ
ャネルの信号を所定の周期τで交互に導出する。
【００１５】この切換えＳ／Ｈ回路１２に代えて、図３
（Ａ）に示すように、２チャネルの信号をそれぞれ入力
とするスイッチＳＷ１，ＳＷ２からなり、図３（Ｂ）に
示す如き互いに逆相の駆動パルスによってスイッチＳＷ
１，ＳＷ２をスイッチング制御することにより、２チャ
ネルの信号を所定の周期τで交互に導出する切換えゲー
ト方式の回路構成のものを用いることも可能である。
（Ａ）に示すように、２チャネルの信号をそれぞれ入力
とするスイッチＳＷ１，ＳＷ２からなり、図３（Ｂ）に
示す如き互いに逆相の駆動パルスによってスイッチＳＷ
１，ＳＷ２をスイッチング制御することにより、２チャ
ネルの信号を所定の周期τで交互に導出する切換えゲー
ト方式の回路構成のものを用いることも可能である。
【００１６】再び図１において、加算器１３は、２チャ
ネルの信号を単純に加算合成する。切換えＳ／Ｈ回路１
２及び加算器１３の各出力信号は切換えスイッチ１４の
２入力となる。この切換えスイッチ１４は、例えば手動
操作によって切り換えられるものであり、切換えＳ／Ｈ
回路１２及び加算器１３の各出力信号のいずれか一方を
合成出力として択一的に導出する。
ネルの信号を単純に加算合成する。切換えＳ／Ｈ回路１
２及び加算器１３の各出力信号は切換えスイッチ１４の
２入力となる。この切換えスイッチ１４は、例えば手動
操作によって切り換えられるものであり、切換えＳ／Ｈ
回路１２及び加算器１３の各出力信号のいずれか一方を
合成出力として択一的に導出する。
【００１７】ここで、切換えＳ／Ｈ回路１２及び加算器
１３による各合成信号の特性について比較すると、切換
えＳ／Ｈ回路１２による２チャネル信号の合成方式で
は、加算器１３による単純な加算合成方式に比較して周
波数特性の面で優れているものの、Ｓ／Ｎの面で劣り、
逆に加算器１３による合成方式では、切換えＳ／Ｈ回路
１２による合成方式に比較してＳ／Ｎの面で優れている
ものの、周波数特性の面で劣っている。
１３による各合成信号の特性について比較すると、切換
えＳ／Ｈ回路１２による２チャネル信号の合成方式で
は、加算器１３による単純な加算合成方式に比較して周
波数特性の面で優れているものの、Ｓ／Ｎの面で劣り、
逆に加算器１３による合成方式では、切換えＳ／Ｈ回路
１２による合成方式に比較してＳ／Ｎの面で優れている
ものの、周波数特性の面で劣っている。
【００１８】したがって、高解像度が必要な画像の場合
には、切換えスイッチ１４を切換えＳ／Ｈ回路１２側に
切り換えることによって高解像度が得られ、またＳ／Ｎ
が要求される画像の場合には、切換えスイッチ１４を加
算器１３側に切り換えることによって高Ｓ／Ｎが得られ
ることになる。
には、切換えスイッチ１４を切換えＳ／Ｈ回路１２側に
切り換えることによって高解像度が得られ、またＳ／Ｎ
が要求される画像の場合には、切換えスイッチ１４を加
算器１３側に切り換えることによって高Ｓ／Ｎが得られ
ることになる。
【００１９】なお、上記実施例では、切換えＳ／Ｈ回路
１２及び加算器１３の各出力信号を切換えスイッチ１４
によって択一的（合成比率１：０又は０：１）に導出す
るとしたが、図４に示すように、切換えＳ／Ｈ回路１２
及び加算器１３の各出力信号を可変抵抗器１５によって
所定の比率で合成して導出するように構成することも可
能である（信号処理回路９Ｂ）。
１２及び加算器１３の各出力信号を切換えスイッチ１４
によって択一的（合成比率１：０又は０：１）に導出す
るとしたが、図４に示すように、切換えＳ／Ｈ回路１２
及び加算器１３の各出力信号を可変抵抗器１５によって
所定の比率で合成して導出するように構成することも可
能である（信号処理回路９Ｂ）。
【００２０】また、上記実施例においては、切換えスイ
ッチ１４を手動切換えとしたが、画像の明暗や周波数特
性に応じて切換えスイッチ１４を自動的に切り換え、画
像全体を均一もしくは部分的に制御するように構成する
ことも可能である。
ッチ１４を手動切換えとしたが、画像の明暗や周波数特
性に応じて切換えスイッチ１４を自動的に切り換え、画
像全体を均一もしくは部分的に制御するように構成する
ことも可能である。
【００２１】さらに、本発明は、ＣＣＤ固体撮像素子へ
の適用に限定されるものではなく、点順次の多チャネル
出力を導出できる固体撮像素子であれば良く、またＣＣ
Ｄ固体撮像素子の解像度を上げる目的で採られる空間画
素ずらしや、ＣＣＤ固体撮像素子の振動による画素ずら
しにより、等価的に多チャネル出力を導出できる周知の
画素ずらし技術にも適用し得るものである。
の適用に限定されるものではなく、点順次の多チャネル
出力を導出できる固体撮像素子であれば良く、またＣＣ
Ｄ固体撮像素子の解像度を上げる目的で採られる空間画
素ずらしや、ＣＣＤ固体撮像素子の振動による画素ずら
しにより、等価的に多チャネル出力を導出できる周知の
画素ずらし技術にも適用し得るものである。
【００２２】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
行列状に配置された複数個のセンサ部と、これらセンサ
部の垂直列毎に配されて各センサ部から読み出された信
号電荷を垂直転送する複数の垂直転送部と、これら垂直
転送部から行単位で転送される信号電荷を各々独立にか
つ並行して水平転送する複数の水平転送部とを有する固
体撮像素子において、複数の水平転送部の各々で転送さ
れた信号電荷に基づく多チャネルの出力信号を所定周期
で交互に導出した出力と、多チャネルの出力信号を単純
に加算合成した出力とを所定の比率で合成して導出する
ように構成したので、高解像度が必要な画像の場合には
周波数特性の良好な合成信号を、Ｓ／Ｎが要求される画
像の場合には高Ｓ／Ｎの合成信号を適宜導出できる効果
がある。
行列状に配置された複数個のセンサ部と、これらセンサ
部の垂直列毎に配されて各センサ部から読み出された信
号電荷を垂直転送する複数の垂直転送部と、これら垂直
転送部から行単位で転送される信号電荷を各々独立にか
つ並行して水平転送する複数の水平転送部とを有する固
体撮像素子において、複数の水平転送部の各々で転送さ
れた信号電荷に基づく多チャネルの出力信号を所定周期
で交互に導出した出力と、多チャネルの出力信号を単純
に加算合成した出力とを所定の比率で合成して導出する
ように構成したので、高解像度が必要な画像の場合には
周波数特性の良好な合成信号を、Ｓ／Ｎが要求される画
像の場合には高Ｓ／Ｎの合成信号を適宜導出できる効果
がある。
【図１】本発明の一実施例を示すブロック図である。
【図２】切換えサンプルホールド方式の具体例を示す回
路図（Ａ）及びその回路制御をなすタイミングチャート
（Ｂ）である。
路図（Ａ）及びその回路制御をなすタイミングチャート
（Ｂ）である。
【図３】切換えゲート方式の具体例を示す回路図（Ａ）
及びその回路制御をなすタイミングチャート（Ｂ）であ
る。
及びその回路制御をなすタイミングチャート（Ｂ）であ
る。
【図４】本発明の他の実施例を示すブロック図である。
１…フォトセンサ、２…垂直ＣＣＤ、３…撮像領域、
４，５…水平ＣＣＤ、９Ａ，９Ｂ…信号処理回路、１
０，１１…ＣＤＳ（相関二重サンプリング）回路、１２
…切換えＳ／Ｈ回路、１３…加算器、１４…切換えスイ
ッチ、１５…可変抵抗器
４，５…水平ＣＣＤ、９Ａ，９Ｂ…信号処理回路、１
０，１１…ＣＤＳ（相関二重サンプリング）回路、１２
…切換えＳ／Ｈ回路、１３…加算器、１４…切換えスイ
ッチ、１５…可変抵抗器
Claims (2)
- 【請求項１】 行列状に配置された複数個のセンサ部
と、これらセンサ部の垂直列毎に配されて各センサ部か
ら読み出された信号電荷を垂直転送する複数の垂直転送
部と、これら垂直転送部から行単位で転送される信号電
荷を各々独立にかつ並行して水平転送する複数の水平転
送部とを有し、前記複数個のセンサ部の垂直列毎の信号
電荷を前記複数の水平転送部で分担して転送する固体撮
像素子の信号処理回路であって、 前記複数の水平転送部の各々で転送された信号電荷に基
づく多チャネルの出力信号を所定周期で交互に導出する
切換え手段と、 前記多チャネルの出力信号を加算合成する加算手段と、前記切換え手段及び前記加算手段 の各出力信号を所定の
比率で合成する合成手段とを備えたことを特徴とする信
号処理回路。 - 【請求項２】 行列状に配置された複数個のセンサ部
と、これらセンサ部の垂直列毎に配されて各センサ部か
ら読み出された信号電荷を垂直転送する複数の垂直転送
部と、これら垂直転送部から行単位で転送される信号電
荷を各々独立にかつ並行して水平転送する複数の水平転
送部とを有し、前記複数個のセンサ部の垂直列毎の信号
電荷を前記複数の水平転送部で分担して転送する固体撮
像素子の信号処理方法であって、 前記複数の水平転送部の各々で転送された信号電荷に基
づく多チャネルの出力信号を所定周期で交互に導出する
とともに、前記多チャネルの出力信号を加算合成し、 交互に導出した信号と加算合成した信号とを所定の比率
で合成して出力することを特徴とする信号処理方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3203798A JP3003302B2 (ja) | 1991-07-17 | 1991-07-17 | 固体撮像素子の信号処理回路及び信号処理方法 |
| US07/913,970 US5379125A (en) | 1991-07-17 | 1992-07-17 | Signal processing circuit for solid-state image sensor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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