JP3751187B2 - 固体撮像装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は固体撮像装置に係り、特にオプティカル・ブラックを一定値に設定するオプティカル・ブラック・クランプ回路に特徴を有する固体撮像装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来より被写体からの光を撮像する装置として、チャージ・カップルド・デバイス(以下、CCDという)等の固体撮像素子を用いた固体撮像装置がある。このCCDには、画素の一部を遮光することにより、光電変換が行われないオプティカル・ブラック(以下、OBという)部が設けられている。OB部はCCDの有効画素の前後に配置され、OB部からの出力は光が入射しないため信号の黒レベルに相当している。CCDを用いた固体撮像装置では、このOBレベルを映像信号の黒レベルの基準として用いており、OB部を基準レベルに合わせるクランプ処理が行われている。
【0003】
図12は従来例の固体撮像装置の構成図であり、(a)は全体構成図、(b)はOBクランプ回路のブロック図である。図12(a)において、CCD50の出力はOBクランプ回路52に入力される。OBクランプ回路52では、タイミング発生回路53から出力されるOBクランプ用信号OBCP55によって、CCD50出力のOB部を基準レベルに合わせる。その後、信号処理回路54にてガンマ、ニー処理等が施されてから外部に出力される。
【0004】
図12(b)を用いて、OBクランプ回路52とその動作を説明する。CCD50の出力はアンプ56の+側に入力され、増幅された後、スイッチ(以下SWという)57を介してコンデンサC11に供給される。OBCP55は、OB部に相当する時間だけスイッチSW57を閉じる(オン)働きをする。そうすればコンデンサC11には、CCD50出力のOB部相当の電圧が保持されることになる。通常CCD50の出力には暗電流が含まれており、この値はOB部と有効画素部では等しくなる。従ってOBクランプ動作は、暗電流の影響をキャンセルするとともに、黒レベル位置を調整する働きもする。
【0005】
ボリュームVR1の両端は電源±Vccに接続されており、ボリュームVR1を調整することで黒レベル位置を調整する。ボリュームVRの出力は抵抗R10とコンデンサC10から成るローパス・フィルタ(以下、LPFという)を介してアンプ58に入力される。アンプ58ではコンデンサC11のレベルとVR1からの出力とを比較して、その差を増幅する。通常OPアンプは100dB(10万倍)ぐらいの開ループゲインがあり、アンプ58でもこの程度のゲインを有している。従って、アンプ58の−入力と+入力の差異がごく僅かでも、出力は大きく変動する。アンプ58の入力にはローパスフィルタが接続されているため、その出力は緩やかに変化する。アンプ58の出力をアンプ56の−入力に加えることで、CCD50出力の信号レベルが調整される。
【0006】
図13は従来例の固体撮像装置のタイミングチャートであり、図13(a)は水平タイミングチャートである。CCD50出力の一水平期間の内、信号として扱われるのが映像期間とOB部である。OB部に相当する期間で、OBCP55がHレベルになり、スイッチSW57を閉じる。つまりOB部の期間の値をコンデンサC11に保持することで、一水平期間全体の信号レベルをシフトさせたものがOBクランプ回路52の出力となる。
【0007】
図13(b)は垂直タイミングを示すタイミングチャートであり、一垂直期間のうち垂直ブランク期間は信号出力がなく、且つOBCP55も出力されない。一般的なOBクランプ動作では、垂直ブランク期間(20〜50水平期間)程度はコンデンサC11に蓄えた電圧で代用しても問題ない。つまり影響がない程度の時定数(抵抗R10、コンデンサC10)に設定されている。
【0008】
図13(c)は4フィールド蓄積時のタイミングチャートである。これはCCD50からの信号読み出しを4フィールドに1回にした場合の高感度モードでの動作である。CCD50からの信号出力がないときにOBクランプ動作が実施されれば、間違った値を保持することとなるため、出力のない期間ではOBCP55は常にLレベルに保持されている。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
図13(b)において、環境の大きな変化がない限りCCD50出力のOB部の期間のレベルはほぼ一定である。そのような条件下では、アンプ56、58によって閉ループが作られているため、アンプ56、58の出力は一定値で安定する。しかし厳密に観測すれば、アンプ58の出力は微妙な振動を繰り返している。
【0010】
以下にこの現象について説明する。図14(a)は連続クランプ、図14(b)はnフィールド蓄積の場合のタイミングチャートである。図14(a)において、アンプ58の出力は縦軸を拡大して示している。OBCP55は一水平期間に一度、OB部の期間でHレベルとなるものであり、コンデンサC11にその値が保持される。この時アンプ58の+及び−入力の差異が開ループゲインに応じて増幅され、その結果アンプ56出力のレベル全体がシフトすることになる。その後再びスイッチSW57が閉じられると、レベルがシフトしたOB部の値がコンデンサC11に取り込まれ、アンプ58の出力も変動する。
【0011】
従って、図14(a)においてOBCP55が出力される毎に、アンプ58の出力は微妙に上下動する。目標値αは、本来アンプ58の出力が安定すべき値であり、αを中心に誤差εの範囲でアンプ58の出力は振動する。つまり回路全体としては、OBクランプが実行され目標値αとの誤差εが検出されると、その誤差εを抑圧する方向に制御が働く。
【0012】
OBクランプ動作は一水平期間に一度しか実施されないため、その時保持された値で残りの期間を制御することになり、誤差εはどうしても発生する。尚全期間がOB部のような場合(スイッチSW57を常時オンさせた場合)であれば、アンプ58の出力は目標値αになる。OBクランプ動作はサンプリング制御しか実施できないため、アンプ58の出力の微少振動は避けられないものである。
【0013】
但し誤差εを少なくするには、図12(b)の制御方式が最も優れた方式の1つである。実際の誤差εは非常に小さな値であり、映像信号にとっては完全に無視できる値である。
【0014】
しかしながらこの方式の場合、蓄積フィールド数を更に増加させると問題が発生する。図14(b)に示すnフィールド蓄積の場合には、nフィールドに1回だけ信号が読み出され(期間T)、それ以外の期間はOBCP55は出力されない(期間S)。従ってn−1フィールドの間コンデンサC11の値はほとんど変化しない。
【0015】
図14(a)でも説明したように、最後にOBCP55が出力された時、目標値αとの誤差を抑圧する方向にアンプ58の出力は変動していく。OBCP55が出力されない期間Sは、目標値αを越えても誤差を抑圧する制御が働かないので、誤差が拡大し続ける。最後には、アンプ58の電源電圧まで到達して飽和してしまう。その後期間TになってOBCP55が出力され、コンデンサC11の値が変化することで、アンプ58の出力は目標値αに向かって変化する。
【0016】
しかしながら、OBCP55が出力される期間Tは一垂直期間だけであり、期間Sに入るとフィードバックが働かず目標値との誤差は以前のように拡大してしまう。図14(b)に示したアンプ58の出力の変動は、そのままアンプ56に入力されるため、信号処理回路54への入力信号にもこの変動が重畳されてしまう。これが最終的な映像信号に垂直シェーディングとして現れ、大きな画像破綻を招くことになる。
【0017】
特に図14(b)のようにアンプ58の出力が飽和レベル(±Vcc)まで到達すると、映像信号に大きなレベルシフトが発生する。これが交互に発生するため、周期的な白黒パターンを繰り返すことになり、発振と同様の現象となる。時定数によって現象は多少緩和されるものの、蓄積フィード数を増加させれば必ず発生する現象であり、どうしても避けられない問題であった。
【0018】
又OBCP55を期間Sを含めて常時出力した場合、CCD50から出力されていない信号をコンデンサC11に保持することとなる。つまり正常なフィードバック機能が働かない状態である。この場合”信号有り”から”信号無し”、”信号無し”から”信号有り”へ変化する部分で大きなシェーディングが発生し、補正処理では修復不能なレベルとなる。又蓄積数を増加させると、前述した周期的な白黒パターンを繰り返す場合もある。
【0019】
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、固体撮像素子に複数フィールド分電荷を蓄積したときでも、シェーディングや発振状の現象を発生させないようにした固体撮像装置を提供することを目的とする。
【0020】
【課題を解決するための手段】
本願の請求項1記載の発明は、固体撮像素子から出力されるオプティカル・ブラック部を一定値に合わせるクランプ手段を有する固体撮像装置であって、前記クランプ手段は、前記固体撮像素子の出力が一方の入力端に入力される第1のアンプ手段と、オプティカル・ブラック部でオンとなるスイッチ及び保持部を含み、前記第1のアンプ手段の出力をサンプルする第1のサンプル手段と、出力の目標値を設定する目標値設定手段と、前記第1のサンプル手段からの出力及び前記目標値設定手段からローパスフィルタ手段を介して目標値レベルが与えられ、それらの差を増幅し、前記第1のアンプ手段に入力する第2のアンプ手段と、前記第2のアンプ手段の出力を前記固体撮像素子から出力が得られる期間にサンプルする第2のサンプル手段と、前記第2のアンプ手段の出力と前記第2のサンプル手段の出力との差を増幅する第3のアンプ手段と、前記第3のアンプ手段の出力端を前記固体撮像素子から信号が出力されない期間に前記第1のサンプル手段の保持部に接続し、前記固体撮像素子から信号が出力される期間にその接続を停止するスイッチ手段と、を具備することを特徴とするものである。
【0021】
本願の請求項2記載の発明は、固体撮像素子から出力されるオプティカル・ブラック部を一定値に合わせるクランプ手段を有する固体撮像装置であって、前記クランプ手段は、前記固体撮像素子の出力が一方の入力端に入力される第1のアンプ手段と、オプティカル・ブラック部でオンとなるスイッチ及び保持部を含み、前記第1のアンプ手段の出力をサンプルする第1のサンプル手段と、出力の目標値を設定する目標値設定手段と、前記第1のサンプル手段からの出力及び前記目標値設定手段からローパスフィルタ手段を介して目標値レベルが与えられ、それらの差を増幅し、前記第1のアンプ手段に入力する第2のアンプ手段と、前記第2のアンプ手段の出力を前記固体撮像素子から出力が得られる期間にサンプルする第2のサンプル手段と、前記第2のアンプ手段の出力と前記第2のサンプル手段の出力との差を増幅する第3のアンプ手段と、前記第3のアンプ手段の出力端を前記固体撮像素子から信号が出力されない期間に前記ローパスフィルタに接続し、前記固体撮像素子から信号が出力される期間にその接続を停止するスイッチ手段と、を具備することを特徴とするものである。
【0022】
本願の請求項3記載の発明は、固体撮像素子から出力されるオプティカル・ブラック部を一定値に合わせるクランプ手段を有する固体撮像装置であって、前記クランプ手段は、前記固体撮像素子の出力が一方の入力端に入力される第1のアンプ手段と、オプティカル・ブラック部を含み、垂直ブランク期間以外に動作するスイッチ及び保持部を含み、前記第1のアンプ手段の出力をサンプルする第1のサンプル手段と、出力の目標値を設定する目標値設定手段と、前記第1のサンプル手段からの出力及び前記目標値設定手段からローパスフィルタ手段を介して目標値レベルが与えられ、それらの差を増幅し、前記第1のアンプ手段に入力する第2のアンプ手段と、前記第2のアンプ手段の出力を前記固体撮像素子から出力が得られる期間にサンプルする第2のサンプル手段と、前記第2のアンプ手段の出力と前記第2のサンプル手段の出力との差を増幅する第3のアンプ手段と、前記固体撮像素子から信号が出力されない期間に前記第3のアンプ手段の出力を前記第1のサンプル手段に入力し、前記固体撮像素子から信号が出力される期間に前記第1のアンプ手段の出力を前記第1のサンプル手段に入力するスイッチ手段と、を具備することを特徴とするものである。
【0023】
本願の請求項4記載の発明は、固体撮像素子から出力されるオプティカル・ブラック部を一定値に合わせるクランプ手段を有する固体撮像装置であって、前記クランプ手段は、前記固体撮像素子の出力を増幅する第1のアンプ手段と、オプティカル・ブラック部での前記第1のアンプ手段の出力をサンプルする第1のサンプル手段と、出力の目標値を設定する目標値設定手段と、前記第1のサンプル手段の出力、及び前記目標値設定手段からローパスフィルタ手段を介して目標値レベルが与えられ、それらの差を増幅し、その出力を前記第1のアンプ手段に出力する第2のアンプ手段と、前記固体撮像素子からの出力が得られる期間に動作して前記ローパスフィルタ手段の時定数及び前記第2のアンプ手段の増幅度の一方を変化させるスイッチ手段と、を具備することを特徴とするものである。
【0024】
本願の請求項5記載の発明は、請求項4の固体撮像装置において、前記スイッチ手段は、前記固体撮像素子から信号が出力される期間にオフ状態となり、前記第2のアンプ手段の帰還抵抗を非接続とし、前記固体撮像素子から信号が出力されない期間はオン状態となり、前記第2のアンプ手段に帰還抵抗を接続するものであり、前記第1のサンプル手段は、前記固体撮像素子から信号が出力されない期間は動作しないようにしたことを特徴とするものである。
【0027】
【発明の実施の形態】
(実施の形態1)
本発明の実施の形態1における固体撮像装置について図面を用いて説明する。図1(a)は本実施の形態における固体撮像装置の全体構成を示すブロック図である。図1(a)において、CCD1からの信号はOBクランプ回路3を介して信号処理回路4に与えられる。OBクランプ回路3にはタイミング発生回路5よりオプティカル・ブラック・クランプ・パルス(OBCP)6及びイネーブル信号(以下、ENという)7が供給され、オプティカル・ブラックでのクランプが成され、OB部を基準レベルに合わせる。その後信号処理回路4にてガンマ・ニー処理等が施されて出力される。
【0028】
図1(b)はOBクランプ回路3の構成を示すブロック図である。実施の形態1において第1のアンプ手段はアンプ12、第2のアンプ手段はアンプ11、第3のアンプ手段はアンプ13である。又第1のサンプル手段はスイッチSW14と保持部であるコンデンサC3、第2のサンプル手段はスイッチSW15とコンデンサC2、スイッチ手段はスイッチSW16に相当する。
【0029】
図1(b)において、CCD1の出力はアンプ12に入力され、増幅される。アンプ12からの出力は信号処理回路4に出力され、又スイッチSW14を経てコンデンサC3及びアンプ11の+入力に入る。目標値設定回路10はアンプ11出力の目標値αを設定するものであり、通常、ボリューム等で構成される。目標値αはアンプ11の−入力と抵抗R1及びコンデンサC1から成るローパスフィルタ(LPF)に入力される。
【0030】
実施の形態1の特徴は、図中破線で示す部分、即ちアンプ13、スイッチSW15、スイッチSW16、コンデンサC2を設けたことにある。本実施の形態では、nフィールド蓄積を実施する場合、n−1フィールドの期間、OBCP6は出力されない。OBCP6が出力されない期間はSW16がオンとなってアンプ13の出力がコンデンサC3及びアンプ11の+入力端に入力される。つまりアンプ11にとってフィードバック信号が存在することになるため、正常な制御が実施される。
【0031】
図2はタイミングチャートであり、図2を参照しながら実施の形態1の動作について説明する。図2(a)はnフィールド蓄積時のタイミングチャート、図2(b)はその振幅を拡大した図である。CCD1の出力信号は、一垂直期間だけ出力され、OBCP6もその期間Tだけ動作し、期間Sでは停止する。期間TではOBCP6が一水平期間毎にオンとなり、コンデンサC3に入力された信号がアンプ11,12を経てフィードバックされる。従ってコンデンサC3の電圧は期間Tの間はある一定値を中心に変動し、期間Sの間は最後の値を保持する。期間SではスイッチSW14はオープン状態となり、フィードバック信号が帰ってこなくなる。
【0032】
一方スイッチSW15、スイッチSW16には、タイミング発生回路5からEN7が供給され、オン/オフが制御される。図2(a)に示すように期間TではEN7がHレベル、期間SではLレベルとなる。EN7がHの期間TではスイッチSW15がオン(閉成)状態、SW16がオフ(オープン)状態であり、コンデンサC2にアンプ11の出力値が入力される。従ってスイッチSW14、スイッチSW16は同時にオンすることはない。
【0033】
EN7がLの期間SではスイッチSW15がオフし、コンデンサC2にアンプ11出力の平均値が保持され、スイッチSW16はオン状態となる。アンプ13にはコンデンサC2の出力と、アンプ11の出力とが入力され、その誤差が増幅され、スイッチSW16を通じてコンデンサC3に供給される。結果としてフィードバック制御が動作したことになり、アンプ11出力が変動する。
【0034】
図2(b)は部分拡大図であり、コンデンサC2のレベル及びアンプ11の出力レベル変動を示しており、期間Tの間は目標値αを中心に変動している。期間SになるとコンデンサC2はホールドされるため、期間Tの最後の値を保持することになる。コンデンサC2のレベルが一定値となり、その値がコンデンサC3に反映され、アンプ11の出力はシフトする。この時アンプ11は目標値βを中心にわずかに変動することになるが、コンデンサC2が最後にホールドした値に影響されるため、期間Sになる毎に目標値がβ,β’等と変動していく。
【0035】
説明のために拡大して表示したが、実際の目標値α、βの誤差は非常に小さい値であり、通常のOBクランプ動作の範囲内のためこの程度の変動は全く問題ない。従ってフィールド蓄積数nが増加しても(期間Sの増加)、OBクランプ動作は正常に機能する。
【0036】
図3は実施の形態1における各部の他の構成図である。図3(a)は目標値設定回路10Aを示している。この目標値設定回路10Aでは、図示しないマイクロコンピュータから出力されたデジタル信号をD/Aコンバータ18にてアナログ信号に変換し、アンプ17でインピーダンス変換した後、図1(b)に示すアンプ11の−入力端に入力する。このようにすればマイクロコンピュータで目標値が変更できるため、調整が容易になるという利点がある。
【0037】
図3(b)は図1(b)に一点鎖線で示したブロックの別構成であり、コンデンサC2、スイッチSW15は同じである。図3(b)ではアンプ19の−入力端にLPFを構成する抵抗R2,コンデンサC4が接続され、急峻すぎる変動を抑える働きをする。
【0038】
図3(c)も図1(b)に一点鎖線で示したブロックの他の構成例である。ここではアンプ13やアンプ19のような高ゲインのアンプに代えて、抵抗R3,R4によって低ゲインに設定したアンプ20を用いることで、急峻な変動を抑えている。又スイッチSW16が閉じられた場合は、抵抗R5とコンデンサC3とでLPFを構成し、更に変動を抑えている。尚抵抗R5は図1(b)に示すアンプ13に接続するだけでLPFを構成し、同様の効果を得ることができる。
【0039】
(実施の形態2)
本発明の実施の形態2における固体撮像装置について図面を用いて説明する。図4は実施の形態2における固体撮像装置のOBクランプ回路の構成を示すブロック図である。実施の形態1ではアンプ11の出力をホールドし、アンプ11の+入力にフィードバックさせた。実施の形態2の特徴は、これをアンプ11の−入力にフィードバックさせることにある。図4において実施の形態1と同一部分については、同一番号を付している。又その動作についても、同一番号の部分は実施の形態1と同じであり、図2を参照する。
【0040】
尚実施の形態2においては、第3のアンプ手段はアンプ22、スイッチ手段はスイッチSW21である。アンプ11の出力はスイッチSW15を経て、コンデンサC2に及びアンプ22の−入力端に入力される。又アンプ11の出力端はアンプ22の+入力端に接続される。アンプ22の出力端には抵抗R6が接続され、スイッチSW21を経てアンプ11の−入力端にフィードバックされる。
【0041】
次にこの実施の形態の動作について図5を用いて説明する。前述した実施の形態1と同一部分は図2と同様である。EN7がHの期間TはスイッチSW15がオン状態、SW21はオフ状態であり、EN7がLの期間SはスイッチSW15はオフ状態、SW21はオン状態となる。ENがLでSW21がオン状態となれば、アンプ22の出力がSW21を介してアンプ11の−入力端にフィードバックされる。図5に示すように、コンデンサC2は期間Tではアンプ11の出力がそのまま加わり、期間Sでは、期間Sに移行する瞬間の値を保持し続ける。又保持されたコンデンサC2の値がアンプ11にフィードバックされるため、アンプ11出力は期間Tでは目標値αを中心に変動するが、期間Sでは目標値γやγ’の値をとる。
【0042】
従ってフィールド蓄積数nが増加し、期間Sが長くなっても、OBクランプ動作は正常に機能する。実施の形態1とは、アンプ11出力及びコンデンサC2が接続されている入力の極性と、アンプ11入力へのフィードバックさせる極性が異なっている。つまり2カ所の極性が異なることで、実施の形態1と同様の動作を実現できることになる。
【0043】
(実施の形態3)
図6は実施の形態3における固体撮像装置のOBクランプ回路の構成を示すブロック図である。実施の形態3において、実施の形態1,2と同じ構成については同一の番号を付しており、その動作についても、同番号の部分は省略する。実施の形態3において、スイッチ手段はスイッチSW25である。実施の形態3の特徴は、OBCP26を常に断続的に動作させることにある。スイッチSW25はアンプ12又は13の出力をEN7によって選択し、スイッチSW14に供給する切換スイッチである。
【0044】
次にこの実施の形態3の動作について図7を用いて説明する。OBCP26は期間Tで出力されるばかりでなく、垂直ブランク期間を除いて期間Sにおいても断続的に出力されている。期間TにおいてEN7がHであり、このときスイッチSW25はアンプ12の出力を選択しスイッチSW14に供給する。つまり期間Tでは通常動作であるためCCD1のOB部のレベルがコンデンサC3に入力される。一方期間SではEN7はLであるため、スイッチSW25はアンプ13の出力を選択する。従って期間Sでは、アンプ13の出力がサンプル手段のコンデンサC3に入力されサンプリングされる。
【0045】
結果としてOBCP26は、通常動作やnフィールド蓄積時に関わらず連続出力で動作可能となる。期間Sにおいて、アンプ13出力からコンデンサC3に供給される信号は離散的となるが、通常のサンプリング制御となんら変わりないため全く問題ない。尚期間Sでは、OBCP26のパルスの幅やタイミングは任意であってもよい。
【0046】
(実施の形態4)
図8は実施の形態4における固体撮像装置のOBクランプ回路の構成を示すブロック図である。実施の形態1〜3と同じ構成については同番号を付しており、その動作についても、同一番号の部分は省略する。実施の形態4において、スイッチ手段はスイッチSW27である。実施の形態4の特徴は、期間Tにおいて抵抗R1とコンデンサC1でローパスフィルタを構成するが、期間Sにおいては抵抗R1とR7で増幅回路を構成することにある。
【0047】
スイッチSW27はEN7によって制御されており、EN7がHではスイッチSW27はオープン状態のため、抵抗R1とコンデンサC1によりLPFが形成される。又EN7がLではスイッチSW27が閉じられ、アンプ11、抵抗R1と抵抗R7による増幅回路と、抵抗R7とコンデンサC1によるLPFの構成となる。
【0048】
次にこの実施の形態の動作について図9を用いて説明する。図示のようにOBCP6及びEN7の動作は、実施の形態1,2と同様である。従来、期間Sでは電源電圧(±Vcc)まで上昇したものが、本実施の形態では目標値設定回路10と抵抗R1,R7とで定まる値までしか変化しない。従ってアンプ11の出力は期間Sにおいて一定値をとるようになる。その結果、シェーディングも最小限に抑えることができる。又スイッチSW27を2入力型のスイッチにし、コンデンサC1とR7を選択する構成にすれば、LPFの影響もまったくなくなる。
【0049】
(実施の形態5)
本発明の実施の形態5における固体撮像装置について図面を用いて説明する。図10(a)は実施の形態5における固体撮像装置の全体構成図、図10(b)はOBクランプ回路のブロック図である。実施の形態1〜4と同じ構成については同番号を付しており、その動作についても、同一番号の部分は省略する。尚実施の形態5において、第2のサンプル手段はスイッチSW35、C5とアンプ37であり、セレクト手段はスイッチSW36である。
【0050】
図10(a)において、CCD1の出力はOBクランプ回路30を介して信号処理回路4に与えられる。OBクランプ回路30はタイミング発生回路31からEN7、サンプル信号(以下、SPという)32、OBCP33が供給される。実施の形態5の特徴は、CCD1から出力されるOB部相当のレベルを期間Sの間保持することにある。従来構成での問題は、CCD1からの出力信号がnフィールドに1回になることにより発生する。そこで実施の形態5では、CCD1出力のOB部相当を、期間Sの間ホールドする。これによって、CCD1から常に信号が出力されるのと等価になり、OBクランプ動作に問題は生じなくなる。つまりOBクランプ動作を連続して実施しても、アンプ11出力が電源電圧(±Vcc)まで振れることはない。
【0051】
図10(b)においてCCD1の出力はスイッチSW36を介してアンプ12の+入力端に与えられる。CCD1の出力は又スイッチSW35を介してコンデンサC5及びアンプ37に出力される。アンプ37はボルテージフォロワ回路であり、その出力はスイッチSW36の一方の入力端に与えられる。スイッチSW35はサンプル信号SP32によって制御され、スイッチSW36はイネーブル信号ENによって制御される。
【0052】
図11は実施の形態5のタイミングチャートであり、図11(a)は垂直タイミング、図11(b)は水平タイミングである。図10(b)と図11を用いて詳細なタイミングについて説明する。
【0053】
サンプル信号SP32は期間TのOB部だけ出力されており、SP32がHのときにスイッチSW35が閉じる。この動作によって、CCD1出力のOB相当部のレベルをコンデンサC5にサンプルし、SP32がLとなる最後の値をホールドすることになる。従ってアンプ37の出力は、期間Tでは若干変動するが、期間Sではホールドされるため一定値になる。このレベルはアンプ37でインピーダンス変換されてスイッチSW36に供給される。CCD1から信号が出力されている期間TではEN7がHであり、スイッチSW36はCCD1の出力を選択している。
【0054】
又EN7がLでは、スイッチSW36はアンプ37の出力を選択する。OBCP33は垂直ブランク期間を除いて図11(a)に示すように常時断続して出力されているため、アンプ11には常にフィードバックがかかることなる。よって、アンプ11出力が電源電圧まで振れることはない。
【0055】
尚実施の形態2〜5においても、図3に示した目標値設定回路10Aなどの別構成を用いても良いことは言うまでもない。又本発明の主旨を満たす限り、種々変更可能なことは当然のことである。
【0056】
【発明の効果】
以上説明したように本願の請求項1〜5の発明による固体撮像装置では、複数フィールド蓄積動作を行ったときにも、シェーディングや白黒パターンを繰り返す発振状の現象が発生することもない。しかもこれらの効果を簡易な構成で実現できるため、実用上極めて有効である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態1における固体撮像装置の構成図であり、(a)は全体構成図、(b)はOBクランプ回路のブロック図を示す。
【図2】実施の形態1におけるタイミングチャートであり、(a)はnフィールド蓄積、(b)は部分拡大のタイミングチャートを示す。
【図3】(a)〜(c)は実施の形態1における各部の他の構成を示す図である。
【図4】実施の形態2における固体撮像装置のOBクランプ回路の構成を示すブロック図である。
【図5】本実施の形態による拡大したタイミングチャートを示す。
【図6】実施の形態3における固体撮像装置のOBクランプ回路の構成を示すブロック図である。
【図7】本実施の形態による拡大したタイミングチャートを示す。
【図8】実施の形態4における固体撮像装置のOBクランプ回路の構成を示すブロック図である。
【図9】本実施の形態による拡大したタイミングチャートを示す。
【図10】実施の形態5における固体撮像装置の構成図を示す図であり、(a)は全体構成図、(b)はOBクランプ回路のブロック図を示す。
【図11】本実施の形態による固体撮像装置の垂直タイミング及び水平タイミングを示すタイミングチャートである。
【図12】従来例の固体撮像装置の構成図であり、(a)は全体構成図、(b)はOBクランプ回路のブロック図を示す。
【図13】従来例の固体撮像装置のタイミングチャートであり、(a)は水平タイミング、(b)は垂直タイミング、(c)は4フィールド蓄積の場合のタイミングチャートを示す。
【図14】従来例の固体撮像装置のタイミングチャートであり、(a)は連続クランプ、(b)はnフィールド蓄積の場合のタイミングチャートを示す。
【符号の説明】
1,50 CCD
3,30,52 OBクランプ回路
4 信号処理回路
5,31 タイミング発生回路
10 目標値設定回路
56,58,11〜13 アンプ
57,14〜16,21,25,27,35,36 スイッチ
Claims (5)
- 固体撮像素子から出力されるオプティカル・ブラック部を一定値に合わせるクランプ手段を有する固体撮像装置であって、
前記クランプ手段は、
前記固体撮像素子の出力が一方の入力端に入力される第1のアンプ手段と、
オプティカル・ブラック部でオンとなるスイッチ及び保持部を含み、前記第1のアンプ手段の出力をサンプルする第1のサンプル手段と、
出力の目標値を設定する目標値設定手段と、
前記第1のサンプル手段からの出力及び前記目標値設定手段からローパスフィルタ手段を介して目標値レベルが与えられ、それらの差を増幅し、前記第1のアンプ手段に入力する第2のアンプ手段と、
前記第2のアンプ手段の出力を前記固体撮像素子から出力が得られる期間にサンプルする第2のサンプル手段と、
前記第2のアンプ手段の出力と前記第2のサンプル手段の出力との差を増幅する第3のアンプ手段と、
前記第3のアンプ手段の出力端を前記固体撮像素子から信号が出力されない期間に前記第1のサンプル手段の保持部に接続し、前記固体撮像素子から信号が出力される期間にその接続を停止するスイッチ手段と、を具備することを特徴とする固体撮像装置。 - 固体撮像素子から出力されるオプティカル・ブラック部を一定値に合わせるクランプ手段を有する固体撮像装置であって、
前記クランプ手段は、
前記固体撮像素子の出力が一方の入力端に入力される第1のアンプ手段と、
オプティカル・ブラック部でオンとなるスイッチ及び保持部を含み、前記第1のアンプ手段の出力をサンプルする第1のサンプル手段と、
出力の目標値を設定する目標値設定手段と、
前記第1のサンプル手段からの出力及び前記目標値設定手段からローパスフィルタ手段を介して目標値レベルが与えられ、それらの差を増幅し、前記第1のアンプ手段に入力する第2のアンプ手段と、
前記第2のアンプ手段の出力を前記固体撮像素子から出力が得られる期間にサンプルする第2のサンプル手段と、
前記第2のアンプ手段の出力と前記第2のサンプル手段の出力との差を増幅する第3のアンプ手段と、
前記第3のアンプ手段の出力端を前記固体撮像素子から信号が出力されない期間に前記ローパスフィルタに接続し、前記固体撮像素子から信号が出力される期間にその接続を停止するスイッチ手段と、を具備することを特徴とする固体撮像装置。 - 固体撮像素子から出力されるオプティカル・ブラック部を一定値に合わせるクランプ手段を有する固体撮像装置であって、
前記クランプ手段は、
前記固体撮像素子の出力が一方の入力端に入力される第1のアンプ手段と、
オプティカル・ブラック部を含み、垂直ブランク期間以外に動作するスイッチ及び保持部を含み、前記第1のアンプ手段の出力をサンプルする第1のサンプル手段と、
出力の目標値を設定する目標値設定手段と、
前記第1のサンプル手段からの出力及び前記目標値設定手段からローパスフィルタ手段を介して目標値レベルが与えられ、それらの差を増幅し、前記第1のアンプ手段に入力する第2のアンプ手段と、
前記第2のアンプ手段の出力を前記固体撮像素子から出力が得られる期間にサンプルする第2のサンプル手段と、
前記第2のアンプ手段の出力と前記第2のサンプル手段の出力との差を増幅する第3のアンプ手段と、
前記固体撮像素子から信号が出力されない期間に前記第3のアンプ手段の出力を前記第1のサンプル手段に入力し、前記固体撮像素子から信号が出力される期間に前記第1のアンプ手段の出力を前記第1のサンプル手段に入力するスイッチ手段と、を具備することを特徴とする固体撮像装置。 - 固体撮像素子から出力されるオプティカル・ブラック部を一定値に合わせるクランプ手段を有する固体撮像装置であって、
前記クランプ手段は、
前記固体撮像素子の出力を増幅する第1のアンプ手段と、
オプティカル・ブラック部での前記第1のアンプ手段の出力をサンプルする第1のサンプル手段と、
出力の目標値を設定する目標値設定手段と、
前記第1のサンプル手段の出力、及び前記目標値設定手段からローパスフィルタ手段を介して目標値レベルが与えられ、それらの差を増幅し、その出力を前記第1のアンプ手段に出力する第2のアンプ手段と、
前記固体撮像素子からの出力が得られる期間に動作して前記ローパスフィルタ手段の時定数及び前記第2のアンプ手段の増幅度の一方を変化させるスイッチ手段と、を具備することを特徴とする固体撮像装置。 - 前記スイッチ手段は、前記固体撮像素子から信号が出力される期間にオフ状態となり、前記第2のアンプ手段の帰還抵抗を非接続とし、前記固体撮像素子から信号が出力されない期間はオン状態となり、前記第2のアンプ手段に帰還抵抗を接続するものであり、
前記第1のサンプル手段は、前記固体撮像素子から信号が出力されない期間は動作しないようにしたことを特徴とする請求項4記載の固体撮像装置。
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