JPH02199974A - Ｃｃｄ出力回路 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、例えばＣＣＤ　（チャージ・カップルド・デ
バイス）を用いた固体撮像装置等に用いて〔発明の概要
〕 本発明にかかるＣＣＤ出力回路は、ＣＣＤ出力信号をコ
ンデンサを介してサンプルホールド回路に人力し、この
サンプルホールド回路からの出力信号の出力電圧と基準
電圧とを比較し、上記ＣＣＤ出力信号のクロック周期よ
り十分に長い周期で比較し、この比較出力をコンデンサ
と上記サンプルホールド回路との接続点に帰還すること
により、該サンプルホールド回路のオフセントによる悪
影響を低減することができ、Ｓ／Ｎ、周波数特性。

感度の向上をはかることができる。

〔従来の技術〕

従来、一般に第４図または、第５図に示すようなＣＣＤ
出力回路が用いられていた。

先ず、第４図のＣＣＤ出力回路において、第３図（ａ）
に示すような少なくとも基準レベル部Ｒ０と信号部Ｒ０
とがクロック周期Ｔａで繰り返すようなＣＣＤＣＤ固体
素像素子らの出力信号が入力端子３１を介して入力され
る。

なお、同図（ａ）に示すＲｍはプリチャージパルス部で
ある。

このようなＣＣＤ出力信号は、コンデンサ３２を介すこ
とにより直流分がカットされ、さらに、端子３３より電
源供給のされている抵抗３４及び片端が接地されている
抵抗３５から成る分圧抵抗の分電圧により直流電圧が決
定され、サンプルホールド回路３６．３７に入力される
。

サンプルホールド回路３６では、ＣＣＤ出力信号の基準
レベル部Ｒ０を該ＣＣＤ出力信号のクロック周期ＴＡに
同期した、第３図（ｂ）に示すサンプリングパルスＳＨ
Ｐでサンプリングしホールドして、この出力信号をサン
プルホールド回路３日に出力する。

サンプルホールド回路３７では、ＣＣＤ出力信号の信号
部Ｒ，を第３図（ｃ）に示すサンプリングパルスＳＨＤ
を用いサンプリングしホールドし、この出力信号を差動
増幅器３９の反転入力端子３９ｂに入力する。

差動増幅器３９では、反転入力端子３９ｂに入力される
ＣＣＤ出力信号の信号部をサンプルホールドした信号と
、非反転入力端子３９ａに入力される該ＣＯＤ出力信号
の基準レベル部をサンプルホールドした信号とを比較し
て、その差分を増幅して出力するため、非反転入力端子
３９ａに入力される基準レベル信号は、サンプルホール
ド回路３８において、サンプルホールド回路３７と同じ
サンプリングパルスＳＨＤにより、同じタイミングでサ
ンプリングされホールドされる。

差動増幅器３９の出力信号は出力端子４０を介して取り
出される。

次に第４図のＣＣＤ出力回路において、入力端子４１よ
り入力された第３図（ａ）に示すようなＣＣＤ出力信号
は、コンデンサ４２を介することにより直流成分がカッ
トされる。コンデンサ４２と後に説明するサンプルホー
ルド回路４３の接続点には、接地との間にスイッチ４４
及び基準電圧の表れている定電圧源４５から成るクラン
プ回路４６が接続されている。上記ＣＣＤ出力信号は、
このクランプ回路４６のスイッチ４４が第３図（ｂ）に
示すサンプリングパルスＳＨＰのタイミングでオン動作
するため、電？ａ４５の電圧に基準レベル部Ｒｃがクラ
ンプされサンプルホールド回路４３に入力される。サン
プルホールド回路４３では、ＣＣＤ出力信号の信号部Ｒ
，が第３図（Ｃ）に示すサンプリングパルスＳＨＤによ
りサンプリングされホールドされ増幅器４７によって増
幅され、出力端子４８を介して出力される。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところが上述した第４図に示す従来のＣＣＤ出力回路は
、端子３３から分圧抵抗に一定の電流を供給し、入力さ
れるＣＣＤ出力信号の平均的な直流レベルを決定してお
り、該ＣＣＤ出力信号の基準レベル部の変動（ＡＰＬ（
アベレージ・ピクチャー・レベル）変動〕の影響を受け
るため、入力ＣＣＤ出力信号のダイナミックレンジを大
きくする必要がある。このため、低電圧化が困難であり
、例えば電池駆動タイプのような低電圧で駆動する小型
機器等への対応がとりにくかった。

また、サンプルホールド回路３７．３８のオフセットの
ばらつきによるオフセット差がそのまま増幅され、出力
される信号にはレベル誤差が生じる。このため、差動増
幅器３９のアンプゲインを上げることができず、高感度
化が難しかった。

第５図に示す従来のＣＣＤ出力回路は、クランプ回路４
６でＣＣＤ出力信号の基準レベル部を高速クランプする
ため、スイッチ４４のスイッチング動作等によるクラン
プノイズがでてしまったり、サンプルホールド回路４３
の出力信号に表れるヒゲノイズやドループ等がそのまま
増幅されてしまうため、やはり増幅器４７のアンプゲイ
ンを上げ難く、また、クランプする速度が高速（画素毎
）のため精度を出し難く、増幅器４７に入力する出力信
号の直流レベルの誤差が問題となるため入力ダイナミッ
クレンジの設定が困難であり、やはり高感度化が難しか
った。

そこで、このような問題を解決するため第６図及び第７
図に示すようなＣＣＤ出力回路が知られている。

すなわち、第６図に示すＣＣＤ出力回路において、入力
端子５１よりコンデンサ５２を介して入力された第３図
（ａ）に示すようなＣＣＤ出力信号は、スイッチ５３と
基準電圧の表れている電源手段５４とを直列接続したク
ランプ回路５５によって、例えば−水平走査期間毎の低
速でクランプされサンプルホールド回路３６及び３７に
入力される。

サンプルホールド回路３６の出力信号は、サンプルホー
ルド回路３８に入力される。

これらのサンプルホールド回路３６，３７．３８は、第
４図の各回路３６，３７．３８と同じような動作を行う
ものである。

サンプルホールド回路３７の出力信号は差動増幅器５６
の反転入力端子５６ｂに、サンプルホールド回路３８の
出力信号はＤＣシフト回路５７に入力される。このＤＣ
シフト回路５７にはサンプルホールド回路３７の出力電
圧と該ＤＣシフト回路５７の出力電圧とを比較する比較
器５８からの比較信号が供給されており、該ＤＣシフト
回路５７は、この比較信号に応じて内部抵抗を可変し出
力信号の電圧制御をし、出力信号を差動増幅器５６の非
反転入力端子５６ａに入力している。そして、比較増幅
器５６では非反転入力端子５６ａに入力された出力信号
と反転入力端子５６ｂに人力された出力信号とを比較し
てその差分を増幅し出力端子５９を介して出力している
。

次に第７図の従来例においては、上述した第６図のＣＣ
Ｄ出力回路のＤＣシフト回路５７を、サンプルホールド
回路３６とサンプルホールド回路３８との間に移動し接
続したものである。この第７図の従来例の他の構成は第
６図と同様であるため、対応する部分には第６図と同じ
符号を付すことで説明を省略する。

しかしながら、これらの第６図及び第７図に示す従来の
ＣＣＤ出力回路においては、ＤＣシフト回路５７は可変
抵抗等によって電圧制御が行われるため、ＤＣシフト回
路５７で周波数特性が劣化したり、Ｓ／Ｎの悪化があっ
た。また、上記第４図及び第５図に示すＣＣＤ出力回路
よりも回路規模が大きくサンプルホールド回路３７．３
８の出力信号に重畳しているヒゲノイズやドループ等を
そのまま増幅してしまっていた。

さらに、第７図に示す従来のＣＣＤ出力回路においては
、上記第６図に示すＣＣＤ出力回路よりもＤＣシフト回
路５７でのＳ／Ｎの悪化が大きく、また、該ＤＣシフト
回路５７で発生したノイズがサンプルホールド回路３日
に供給されることにより、所謂折り返しノイズが発生し
てしまっていた。

本発明は上述のような課題に鑑みなされたものであり、
簡単な回路構成で達成でき、Ｓ／Ｎ、周波数特性の劣化
が起こらず高感度化が可能なＣＣＤ出力回路の提供を目
的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明にかかるＣＣＤ出力回路は上述の課題を解決する
ために、ＣＣＤ出力信号をコンデンサを介してサンプル
ホールド回路に入力し、該ＣＯＤ出力信号の画像信号部
をサンプリングして出力するようなＣＣＤ出力回路にお
いて、上記サンプルホールド回路の出力電圧と基準電圧
とを、上記ＣＣＤ出力信号のクロック周期より長い周期
で比較し、この比較出力を上記コンデンサとサンプルホ
ールド回路との接続点に帰還することを特徴としている
。

〔作　用〕

本発明にかかるＣＣＤ出力回路は、コンデンサを介して
入力されるＣＣＤ出力信号をサンプルホールド回路に入
力し、このサンプルホールド回路からの出力電圧と基準
電圧とを上記ＣＣＤ出力信号のクロック周期より長い周
期で比較し、比較出力を上記コンデンサとサンプルホー
ルド回路との接続点に帰還することにより、ＤＣシフト
回路を不要としながらサンプルホールド回路のオフセッ
ト差による悪影響をなくすことができ、Ｓ／Ｎ、周波数
特性及び感度の向上をはかることができる。

〔実施例〕

以下、本発明にがかるＣＣＤ出力回路の実施例について
図面を参照しながら説明する。

第１図は本発明にかかるＣＣＤ出力回路の第１の実施例
となる概略的なブロック図である。

この第１図において、入力端子１を介し第３図（ａ）に
示すような少なくとも基準レベル部Ｒｃと信号部Ｒｏと
が一定の周期ＴＡで繰り返すようなＣＣＤ（固体撮像素
子）からの出力信号が入力されでいる。このＣＣＤ出力
信号はコンデンサ２．３によって直流成分がカットされ
、それぞれのサンプルホールド回路４．５に入力される
。

サンプルホールド回路４では、上記ＣＣＤ出力信号の基
準レベル部Ｒｅを第３図（ｂ）に示すサンプリングパル
スＳＨＰでサンプリングしホールドして出力信号Ｖ、を
出力する。この出力信号ＶＰ１はサンプルホールド回路
６に入力される。

サンプルホールド回路５では、入力されるＣＣＤ出力信
号の信号部Ｒ，を第３図（ｃ）に示すサンプリングパル
スＳＨＤを用いてサンプリングしホールドして出力信号
ＶＤＩを出力する。この出力信号ＶＤＩは、差動増幅器
７の反転入力端子７ｂに入力される。

サンプルホールド回路６では、差動増幅器７の一対の入
力端子に入力する出力信号レベルの差を少なくしたいた
め、上記サンプルホールド回路５のサンプリングパルス
ＳＨＤを用い同じタイミングでサンプリングが行われる
。すなわち、サンプルホールド回路６では、上記入力さ
れた出力信号■□をサンプリングパルスＳＨＤでサンプ
リングしホールドして出力信号ｖｐｔを出力する。この
出力信号Ｖ□は、差動増幅器７の非反転入力端子７ａに
入力される。

しかし、サンプルホールド回路４，５．６にはオフセッ
トレベルにばらつきがあるため、サンプルホールド回路
５．６の出力レベルに誤差が生じる。このレベル誤差を
補正するために電流出力型の比較器８．９が設けられて
いる。

この電流出力型の比較器８．９は、それぞれ出力信号Ｖ
、、Ｖｌ１１の出力電圧を反転入力端子８ａ９ａに入力
し、定電圧源１０からの基準電圧■１．。

を非反転入力端子８ｂ、９ｂに入力し、上記ＣＣＤ出力
信号のクロック周期よりも十分長い周期、例えば−水平
走査期間で比較して、該出力電圧と基準電圧との差分を
電流出力として上記コンデンサ２とサンプルホールド回
路４との接続点及びコンデンサ３とサンプルホールド回
路５との接続点に帰還する。これにより、サンプルホー
ルド回路５．６の各出力信号の直流レベルが上記基準電
圧■、。、に制御されるように、サンプルホールド回路
４，５の各入力信号の直流レベルを上記帰還信号により
クランプ制御することができ、オフセット差のない出力
信号ｖＰｔ＋　ＶＤ＋を差動増幅器７に入力することが
できる。

差動増幅器７では、入力された出力信号■、２゜Ｖｌｌ
＋を比較し、その差分を増幅して出力信号■。ｕ７を出
力端子１１を介して出力している。

以上の説明から明らかなように、本発明の第１の実施例
にかかるＣＣＤ出力回路は、従来のようにオフセットレ
ベルの誤差を、ＤＣシフト回路の抵抗骨を可変し電圧制
御して補正するのではなく、各サンプルホールド回路５
．６の出力信号ＶＤＩＶＰＩを基準電圧Ｖ　ｒｌｆと比
較しそれぞれの差分を帰還することによりオフセット差
の補正をすることができ、Ｓ／Ｎ、周波数特性が向上し
、また、ＡＰＬ変動を受けないため高感度化が可能とな
る。

次に第２図を用いて本発明の第２の実施例にがかるＣＣ
Ｄ出力回路の説明をする。

この第２図において、入力端子２Ｉよりコンデンサ２２
を介してサンプルホールド回路２３にＣＣＤ出力信号が
入力されている。

コンデンサ２２とサンプルホールド回路２３の接続点に
は、後に説明する比較器２４からの比較信号に応じた電
圧を出力する可変電圧源２５及びスイッチ２６とからな
るクランプ回路２７が挿入接続されている。

サンプルホールド回路２３は、入力されるＣＣＤ出力信
号の信号部を第３図（Ｃ）に示すサンブリングパルスＳ
ＨＤでサンプリングしホールドして出力信号ｖ、ｔを出
力する。

比較器２４は、反転入力端子２４ａに入力される上記出
力信号■、の出力電圧と、非反転入力端子２４ｂに入力
される定電圧源２９からの基準電圧■、とをＣＣＤ出力
信号のクロック周期よりも長い周期、例えば−水平周期
で比較し、この誤差分を比較信号としてクランプ回路２
７の可変電圧源２５に入力する。このクランプ回路２７
は、第３図（ｂ）に示すサンプリングパルス（クランプ
パルス）ＳＨＰの周期（高速）でオン動作するスイッチ
２６のスイッチング動作により、上記可変電圧源２５に
入力された比較器２４からの比較信号に応じたレベルに
ＣＣＤ出力信号の基準レベル部を確実にクランプするこ
とができる。

このような上記サンプルホールド回路２３からの出力信
号■、は、増幅器２日により増幅され出力端子３０を介
して出力される。

以上の説明から明らかなように、本発明の第２の実施例
にかかるＣＣＤ出力回路は、サンプルホールド回路２３
の出力信号■、の電圧と、基準電圧とを、例えば−水平
走査期間周期毎に比較して、この比較信号を帰還するこ
とにより、ＣＣＤ出力信号の基準レベル部を該比較信号
に応じたレベルにクランプするクランプ精度が向上し、
ＡＰＬ変動に対応することができ、また、サンプルホー
ルド回路のドループ等の問題がなく高感度化が可能とな
る。

また、回路構成が簡単なため低価格機への対応ができる
。

〔発明の効果〕

本発明にかかるＣＣＤ出力回路は、人力されるＣＣＤ出
力信号をコンデンサを用いて直流カットし、この直流カ
ットしたＣＣＤ出力信号をサンプルホールド回路に入力
し、サンプルホールド回路の出力電圧と基準電圧とを、
入力されたＣＣＤ出力信号のクロック周期より長い周期
（例えば−水平走査帰還毎）で比較して、この比較信号
を上記コンデンサとサンプルホールド回路との間に帰還
することにより、上記サンプルホールド回路のオフセッ
トによる悪影響を補正することができ、Ｓ／Ｎ、周波数
特性、感度の向上をはかることができる。

４・・・・・・・・・・・・・・・・比較器５・・・・
・・・・・・・・・・・・可変電圧源８・・・・・・・
・・・・・・・・・増幅器１．３０・・・・・・・・・
・出力端子

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にがかるＣＣＤ出力回路の第１の実施例
の概略的なブロック図、第２図は本発明にかかるごＣＤ
出力回路の第２の実施例の概略的なブロック図である。 第３図はＣＣＤ出力信号及びサンプリングパルスのタイ
ムチャート、第４図乃至第７図は従来のＣＣＤ出力回路
の概略的なブロック図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ＣＣＤ出力信号をコンデンサを介してサンプルホールド
   回路に入力し、該ＣＣＤ出力信号の画像信号部をサンプ
   リングして出力するようなＣＣＤ出力回路において、 上記サンプルホールド回路の出力電圧と基準電圧とを、
   上記ＣＣＤ出力信号のクロック周期より長い周期で比較
   し、この比較出力を上記コンデンサとサンプルホールド
   回路との接続点に帰還することを特徴とするＣＣＤ出力
   回路。