JPH039679A - ｎ行並列読み出し固体撮像素子を用いた撮像装置 - 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〕 この発明は、ＣＯＤ　（ｃｈａｒｇｅ−ｃｏｕｐｌｅｄ
　ｄｅｖｉｃｅ）等の電荷転送型の固体撮像素子を用い
た撮像装置に関する。

〔従来の技術〕

近年、ＣＣＤセンサ等の固体撮像素子を用いたビデオカ
メラ、スチルビデオカメラ等が種々開発されている。そ
して、これらの用いられるＣＣＤセンサの画素数は、民
生用製品では〜４０４画素程度である。

しかしながら、Ｅ　Ｄ　（ｅｘｔｅｎｄｅｄ　ｄｅｆｉ
ｎｊｔｉｏｎ）　ＴＶ　、　ＨＤ　（ｈｉｇｈｔ　ｄｅ
ｆｉｎｉｔｉｏｎ）Ｔ　Ｖ等の新しいＴＶ方式の開発等
にともない、より画素数の多いＣＣＤセンサの開発が期
待されている。

例えば、ＨＤＴＶ用ＣＣＤセンサとしてＺｏｏ万画素の
ＣＣＤセンサの発表もある。

ところがこのようにＣＣＤセンサの画素数を増すと、駆
動周波数が高くなり、駆動電力もばかにならなくなると
ともに、撮像素子自身の発熱も問題となってくる。また
検出アンプ系の帯域も広くとらなくてはならなくなるた
め雑音も増大する。

これらの問題をともに低減する手法として並列読み出し
法が検討されている。

第２図に、２行並列水平ＣＣＤを用いた２行並列読み出
しＣＣＤセンサの例を示す。この例の場合、駆動周波数
は半分、雑音は１／Ｊ２が見込まれるほか、水平ＣＣＤ
の単位ピッチを倍にでき。

加工も容易になるメリットがあるといわれている。さら
に、３並列、４並列の読み出し法に対応したＣＣＤセン
サも考えられる。

第３図には、第２図に示した２行並列読み出しＣＣＤセ
ンサから読み出した出力１および出力２を連続した信号
に合成するためのマルチプレクス回路を示す。

第３図において、出力１．出力２は、前述の２行並列読
み出しＣＣＤセンサからの出力信号で２重サンプリング
）等の処理はすでに施されているものとする。

出力１．出力２は３０１．３０２のアンプでそれぞれ等
しい振幅となる様にゲイン調整される。

次に３０３，３０４のクランプ回路で、それぞれの基準
電圧Ｖ　、　１　、　Ｖ　、、２にクランプされる。こ
のクランプパルスとしては水平オプティカル・ブラック
画素（水平黒基準用画素）を示すＣＰＯＢパルスが用い
られる（以下オプティカル・ブラックをＯＢという）。

ところで、本来はＶｒｌ＝Ｖｒ２とするべきであるが、
クランプ回路のバラツキ等により出力クランプレベルに
オフセットが生ずるため、Ｖｒｌ　　％Ｆ、２＝±Δと
して、出力のクランプレベルを同一の直流電位に調整し
ている。このようにして、出力１．出力２はそれぞれ等
しい振幅。

直流レベルになる。スイッチＳでは、これらの信号を画
素毎にスイッチングし出力１．出力２をマルチブレクス
する。

また、３行並列読み出しＣＣＤセンサ、４行並列読み出
しＣＣＤセンサ・−・・・などについても同様な構成に
よりＣＣＤセンサ出力信号をマルチブレクスして連続し
た信号に変換することができる。

〔発明が解決しようとする：Ｊ題〕

しかし、この様な構成で実際に撮像装置を構成した場合
、第３図に示した各アンプ及び各クランプ回路の各ゲイ
ン及び各クランプ電位が温度等により微少変化してしま
う。この結果、映像信号中にキャリア・リークが発生す
る。

特に、マルチブレクスされた出力信号は、一般に後に続
く映像信号処理回路中のガンマ補正回路により、低輝度
部が大きく伸張されるため（第４図参照）、キャリア・
リークの影響が特に目立つようになる。逆に、映像信号
中の高輝度部は、ガンマ補正回路により圧縮されるので
キサリア・リークの影響は、あまり目立たなくなる。

この様なキャリア・リークは、３行並列読み出しＣＣＤ
センサ、４行並列読み出しＣＣＤセンサ・・・・・・と
なるに従って低い周波数のキャリア・リークとなる（但
し、同一水平素数のＣＣＤセンサの場合）。

本発明は、このような事情のもとてなさねたもので、マ
ルチプレクスの際のキャリア・リークの少い、ｎ行並列
読み出し固体撮像素子を用いた撮像装置を提供すること
を目的とするものである。

（３題を解決するための手段〕 本発明は、前記目的を達成するため、ｎ行並列読み出し
固体撮像素子を用いた撮像装置をつぎの（１）、（２）
のとおりに構成する。

（１）垂直オプティカル・ブラック画素を有するｎ（但
しｎ＝２．３．４・−−−−−＞行並列読み出し固体撮
像素子を用いた撮像装置であって、該固体撮像素子のｎ
個の出力を夫々受けて利得調整を行うｎ個の増幅手段と
、該増幅手段の出力信号を夫々受けそのオプティカル・
ブラック画素部分のレベルを、基準レベルにクランプす
る１個のクランプ手段及びフィールドバック信号による
可変レベルにクランプする（ｎ−１）個のクランプ手段
と、該クランプ手段のｎ個の出力信号をマルチプレスク
するスイッチ手段と、該スイッチ手段の出力信号に対し
非画素信号期間をマスクするブランキング手段と、該ブ
ランキング手段よりも後段部の映像信号より前記（ｎ−
１）個のクランプ手段の前記フィールドバック信号を生
成する（ｎ−１）個のクランプレベル制御手段とを備え
ていることをｎ行並列読み出し固体撮像素子を用いた撮
像装置。

（２）前記（１）記載の撮像装置において、各クランプ
レベル制御手段は、垂直オプティカル・ブラック期間か
らブランキング期間を除いた期間中の、当該クランプレ
ベル制御手段がフィードバック信号を供給するクランプ
手段の出力信号と基準レベルにクランプするクランプ手
段の出力信号との差に対応したフィールドバック信号を
生成するものであるｎ行並列読み出し固体撮像素子を用
いた撮像装置。

（作用〕 前記（１）、（２）の構成により、各増幅手段及び各ク
ランプ手段における各ゲイン及び各クランプ電位が温度
等により変動しても、各クランプ手段の出力信号は同一
レベルにクランプされる。

〔実施例〕

以下、本発明を実施例により説明する。

第１図に、３行並列読み出しＣＣＤセンサからの出力信
号Ｅ　ｒ　、　Ｅ２　、　Ｅ３をマルチブレクスする際
の、本発明の実施例を示す。

但し、Ｅ１〜Ｅ３はＣＤＳ　（相関２重サンプリング）
等の信号処理はすでに受けているものとする。

第１図において、ＣＣＤセンサ出力Ｅ１〜Ｅ３は、１０
１〜１０３の増幅器（増幅手段）により、それぞれ等し
い振幅となる。次に１０４〜１０６のクランプ回路（ク
ランプ手段）により、それぞれＶｒｌ〜ｖ、、３の電位
にクランプされる。この際、クランプパルスとしては、
水平及び垂直のＯＢの位置を示すＣＰＯＢパルスを用い
る。そして、スイッチＳ、（スイッチ手段）により各信
号をマルチブレクスして連続した映像信号を得る。

次に、１０７のブランキング回路（ブランキング手段）
により、映像信号のブランキング期間をマスクする（所
定の直流レベルに置き換える）。

次に１０８〜１１０，１１６〜１１８のサンプル＆ホー
ルド回路及び１１１．１１９の減算器により、第５図に
示すＶ　Ｂ＠、　Ｖ　ｅ４を得る。ただし、第５図では
、各出カイ３号のクランプレベルが理解し易いように、
光入力のない状態で示している。

各サンプル＆ホールド回路に加えるサンプルパルスＣに
１〜ＣＫ３は、第５図に示す通りであり、信号Ｅ。ｕｔ
中に含まれる信号Ｅ、〜Ｅ３の各クランプ電位の誤差信
号を信号Ｅ２を基準として求めるため、相関２ｆｆｌサ
ンプリングと同一の構成により得る。

従って、第５図に示すＶ　６６は、信号Ｅ、　−Ｅ２に
相当し、またｖ　ａ　ｂ　＝　Ｅ　３　　Ｅ　２に相当
する。なお、Ｖ６６、　Ｗｅｂは、ＯＢ期間においての
み真の誤差信号としての意味をもつ。次に、Ｖ　６　Ｂ
　。

Ｖ。ｂは、それぞれ１１２．１２０のアンプで増幅され
る。

そして、１１３，１２１のクランプ回路にてブランキン
グ期間（ＢＬＫ）を所定の電位にクランプする。そして
、１１５，１２３のレベル比較器により各クランプ電位
（ブランキング期間の電位でもある）と、誤差信号ｖｅ
の差を求めそれを誤差電流として出力する。

そして、この各誤差電流１ｅは、スイッチＳｚ、Ｓ：ｒ
により第６図に示す垂直ＯＢ期間であるＣＰＯＢ”パル
スの期間のみコンデンサＣ，，Ｃ２へ供給される。そし
て、このコンデンサＣ，，Ｃ２の電位は、次のＦＥＴト
ランジスタＴ、、、Ｔ、、によるソース・フォロアでバ
ッファリングされ、１０６，１０４の各クランプ回路に
フィードバックされクランプ電位となる。即ち、垂直０
８７ｇ１間（ＣＰＯＢ’　）からブランキング期間（Ｂ
ＬＫ）を除いた期間中の、信号Ｖ、、。

Ｖｅｂをとり出して、ブランキング期間中の直流レベル
の影響を除き、真の誤差信号のみを各クランプ回路１０
４，１０６にフィールドバックし、該回路１０４，１０
６のクランプレベルを制御する。このフィールドパック
制御が行われるのは、垂直ＯＢ期間のみであり、映像信
号期間では、コンデンサＣ，，Ｃ２の電位を１フイ一ル
ド期間保持することで、各信号Ｅ、、Ｅ２のクランプ電
位を保持する。

このようにして、各クランプ回路からの出力信号！１１
＋　、　Ｅ２　、　Ｅ３を同一直流レベルにクランプす
ることができる。

以上のサンプル及ホール８回路、減算器、クランプ回路
、レベル比較器、スイッチ等の部分が、請求項でいう”
クランプレベル制御手段“を構成している。

第１図に示す実施例において、ブランキング回路の出力
を用いてフィードバック制御を行っているが、本発明は
こわに限定されるものではなく、ガンマ補正などの映像
信号処理を行った後の、映像信号を用いてもさしつかえ
ない。また、本発明は、一般にｎ（但しｎ＝２．３．４
・・・・・・）行並列読み出し撮像素子を用いた撮像装
置に対しても通用可能である。

（発明の効果） 以上説明したように１本発明によれば、ｎ行並列読み出
し固体撮像素子のｎ個の出力信号を常に同一の直流レベ
ルにクランプしてマルチプレクスできるため、キャリア
・リークの発生を十分低くすることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例のブロック図、第２図は２
行水平ＣＯＤにより並列読み出しＣＣＤセンサの概念図
、第３図は同ＣＣＤセンサのためのマルチプレクス回路
、第４図はガンマ補正回路の人出力特性図、第５図はク
ランプ回路１０４〜１０６．スイッチＳ＋の動作説明図
、第６図前記実施例の第１フイールドの動作を示すタイ
ミングチャートである。 １０１〜ｌ　Ｏ３＝−−−−増幅器（増幅手段）力゛ｙ
マ禰゛正口路のへ土力竹・陛図 第４８１ １１３．１２１・・・・・・クランプ回路１１５．１２
３・・・・・・レベル比較器Ｓ、−・・・・・スイッチ
（スイッチ手段）Ｓ２　、　Ｓ３　”・・・・スイッチ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）垂直オプティカル・ブラック画素を有するｎ（但
   しｎ＝２、３、４・・・・・・）行並列読み出し固体撮
   像素子を用いた撮像装置であって、該固体撮像素子のｎ
   個の出力を夫々受けて利得調整を行うｎ個の増幅手段と
   、該増幅手段の出力信号を夫々受けそのオプティカル・
   ブラック画素部分のレベルを、基準レベルにクランプす
   る１個のクランプ手段及びフィールドバック信号による
   可変レベルにクランプする（ｎ−１）個のクランプ手段
   と、該クランプ手段のｎ個の出力信号をマルチプレスク
   するスイッチ手段と、該スイッチ手段の出力信号に対し
   非画素信号期間をマスクするブランキング手段と、該ブ
   ランキング手段よりも後段部の映像信号より前記（ｎ−
   １）個のクランプ手段の前記フィールドバック信号を生
   成する（ｎ−１）個のクランプレベル制御手段とを備え
   ていることを特徴とするｎ行並列読み出し固体撮像素子
   を用いた撮像装置。
2. （２）請求項１記載の撮像装置において、各クランプレ
   ベル制御手段は、垂直オプティカル・ブラック期間から
   ブランキング期間を除いた期間中の、当該クランプレベ
   ル制御手段がフィードバック信号を供給するクランプ手
   段の出力信号と基準レベルにクランプするクランプ手段
   の出力信号との差に対応したフィールドバック信号を生
   成するものであることを特徴とするｎ行並列読み出し固
   体撮像素子を用いた撮像装置。