JPH04968A - 信号処理回路 - Google Patents

信号処理回路

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JPH04968A
JPH04968A JP2102442A JP10244290A JPH04968A JP H04968 A JPH04968 A JP H04968A JP 2102442 A JP2102442 A JP 2102442A JP 10244290 A JP10244290 A JP 10244290A JP H04968 A JPH04968 A JP H04968A
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Ikuo Akiyama
秋山 郁男
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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〕 本発明は信号処理回路に関し、特に、電荷結合素子の雑
音出力を低減し、電荷結合素子の信号対雑音比を改善す
る信号処理回路に関する。
〔従来の技術〕
一般に、電荷結合素子(以後、CCDと記す)の雑音源
には、固定パターン雑音、暗電流によるショット雑音、
リセット雑音、出力増幅器雑音等がある。とりわけ、近
年のCCD固体撮像素子においてはチップサイズが縮小
化され、且つ多画素化される傾向にあるため、これらの
傾向に伴う信号蓋の減少に対応して、上述した雑音の低
減が強く望まれている。
上述した雑音の内、リセット雑音および出力増幅器雑音
の低周波数域成分を低減させるCCDの雑音除去回路の
一例として、本出願人の発明による“電荷結合素子の信
号処理回路” (特願昭63−034518号)に記載
されている反射形遅延差雑音除去回路がある。この回路
は、第3図に示されるように、CCD 13の出力部に
接続された電圧増幅器14と、電圧増幅器14の出力部
にその一端が接続された抵抗素子15と、入力端子が抵
抗素子15の他端に接続され、且つ出力端子が接地され
ている遅延線16と、抵抗素子15の他端と遅延線16
の入力端子に共通に接続されているバッファ増幅器17
と、バッファ増幅器17からの出力信号を、一定期間ゲ
ートパルスΦ。により抜出すゲート回路18と、ゲート
回路18の出力部に接続された低域フィルタ19と、を
儂えて構成される。
以下、この反射形遅延差減音除去回路を、CCDに対応
する信号処理回路の一従来例として、第3図に示される
ブロック図と、第4図(a)、(b)。
(c)および(d)に示される各部の主要信号のタイミ
ング−チャート図とを参照して説明する。
まず、CCD13からの出力信号は、電圧増幅器14と
抵抗素子15を介して遅延線16の入力端子に印加され
る。抵抗素子15の抵抗値は遅延線16の特性インピー
ダンスに等しく選ばれており、前記CCD出力信号(第
4図(a)参照)は整合状態にて遅延線16に入力され
、遅延時間でだけ遅延された後に接地されている出力端
に達し、出力端におU)で全反射され、位相反転されて
逆戻りする。この反射信号は、遅延線16において再度
遅延時間τだけ遅延された後に入力端子に達する。即ち
、この反射信号(第4図(b)参照)は、CCD出力信
号に比較して遅延時間2τだけ遅延され、且つ位相が反
転されて出力されて、抵抗素子15の出力端において前
記CCD出力信号と混合される。この場合、遅延線16
の遅延時間τは、CCD出力信号の信号出力期間Tsと
、遅延信号のフィールドスルー期間Tttとが、所定期
間Tだけ重なり合う長さの半分に選ばれている。即ち、
O<2τ<Trt+Tsを満足するようにする。この場
合、TSとTrtの大小関係により重なり合う期間Tは
下記のようになる。
(イ)Ts>Trt、 O< 2τ<T、、のとき、 
 T=2τ(ロ)Ts>Tri、 Trt≦2τ<Ts
のとき、  T=Trt(ハ)Ts>Trt、 TiS
2 r < Trt + Ts  のとき、T=T□十
T5−2τ (ニ)Ts< Trt 、 O< 2 r < T5 
 のとき、 T=2r(本)Ts<Trt、 Ts≦2
τ<Tttのとき、T=Ts(へ>Ts<Ttt、 T
tt≦2τ<T、、 +Ts  のとき、T=rrt 
 +TS−2τ この重複する時間T内において、端子53からゲート・
パルスΦGがゲート回路18に入力される。
−例として、Tft≠Tsが成立つ系においては、2τ
≠Tsとすればよい0例えば、水平レジスタ部に、デュ
アルチャンネル構造を有する200万画素高精細度CC
Dイメージセンサの場合には、水平レジスタ1本当り3
7.125MHzのクロック周波数で動作し、遅延時間
では6.7ns近辺の値に選ばれている。抵抗素子15
において混合された信号(第4図(c) I’照)は、
バッファ増幅器17を介してゲート回路18に印加され
、ゲート回路18において、前述のゲート・パルスΦ0
 (第4図(d)参照)により信号出力期間Tsとフィ
ールドスルー期間Tftが重複する期間(tlt  t
tz)の信号のみが抽出されて、低域フィルタ19に入
力される。低域フィルタ19においては、ゲート回路1
8において抽出された入力信号が平均化され、通常の連
続した映像信号に変換されて、端子54より出力される
上記の説明より明らかなように、この信号処理回路にお
いては、信号出力レベルとフィールドスルー・レベルの
電位差により表わされるCCDの正確な出力信号のみが
、各クロック周期ごとに出力される。従って、信号出力
レベルと、フィールドスルー・レベルのクロック周期ご
とのばらつきの原因となっている、リセット雑音および
出力アンプ雑音の低周波数域成分が低減される。
〔発明が解決しようとする課題〕
上述した従来のCCDに対応する信号処理回路において
は、リセット雑音および出力アンプ雑音等の低周波数成
分については、はぼ完全に除去することができるものの
、抵抗素子15にてインピーダンス整合がとられている
ために、信号の振幅レベルが半減し、後段のゲート回路
18等において、クロック雑音等が混入し易いという問
題がある。
これらの雑音混入の割合を低減するためには、電圧増幅
器14において予め増幅し、信号振幅を高レベルにして
おけばよいが、CCD出力信号には信号出力期間Tsお
よびフィールドスルー期間Tftの他に、リセット期間
T、(第4図(a)参照)が含すれでおり、また、この
リセット期間T、における信号レベル即ちリセット・レ
ベルは、−船釣に信号出力レベルに比較して数倍大きい
ため、CCD出力信号全体を無歪にて増幅するためには
、電圧増幅器14としては、広帯域で且つ広いダイナミ
ック・レンジを有する特性が要求される。
この結果、必然的に電源電圧および消費電力が増大する
という問題が生じる0例えば、前述した200万画素C
CDイメージセンサの場合、リセット・レベルは約IV
 、CCD信号出力レベルは約500mVであるが、こ
の場合において、電圧増幅器14において、このCCD
信号出力レベルを2倍に増幅し、且つ、特性インピーダ
ンス75Ωの遅延線16を無歪にて駆動するためには、
信号電流だけでも少なくとも20mAの電流が必要とな
る。これは回路系の特性インピーダンスが高い通常のビ
デオ増幅器の信号xffLが1■A以下であるのに比較
して、遥かに大きい電流値である。
即ち、従来のCCDに対応する信号処理回路においては
、前記CCDから出力される雑音レベルの低減対策に付
随して、消費電力が著しく増大するという欠点がある。
〔課題を解決するための手段〕
本発明の信号処理回路は、電荷結合素子の出力信号を入
力し、この出力信号のリセット期間に対応する信号部分
を切除した信号Aを出力する第1の信号処理回路と、前
記信号Aに所定の遅延時間を付与して遅延信号Aを生成
し、前記遅延時間としては、信号Aの出力期間と、遅延
信号Aのフィールドスルー期間とが所定期間重なり合う
時間長に設定して、信号Aと遅延信号Aとを混合して信
号Bを生成して出力する第2の信号処理回路と、前記信
号Bを入力して、信号Aの出力期間と、遅延信号Aのフ
ィールドスルー期間とが重なり合う期間の信号を抽出す
る第3の信号処理回路と、を備えて構成される。
〔実施例〕
次に、本発明について図面を参照して説明する。第1図
は、本発明の一実施例のブロック図である。第1図に示
されるように、本実施例は、CCDIの出力部に接続さ
れる第1のバッファ増幅器2と、第2のバッファ増幅器
2の出力部に接続され、第2の抵抗素子10.ダイオー
ド11および基準電圧源12を含み、CCD出力信号の
内の不要部分であるリセット期間の信号を切除するリミ
ット回路3と、リミット回路3の出力部に接続される電
圧増幅器4と、この電圧増幅器4の出力部にその一端が
接続される第1の抵抗素子5と、入力端子が第1の抵抗
素子5の他端に接続され、且つ出力端子が接地されてい
る遅延線6と、第1の抵抗素子5の他端と遅延!6の入
力端子に共通に接続される第2のバッファ増幅器7と、
この第2のバッファ増幅器7の出力信号の一定期間をゲ
ート・パルスΦGにより抽出するデート回路8と、ゲー
ト回路8の出力部に接続される低域フィルタ9と、を備
えて構成される。
以下、本実施例について、第1図のブロック図と、第2
図(a)、(b)、(c)、(d)、(e)および(f
)に示される各部の主要信号のタイミング・チャート図
を参照して説明する。
第1図において、CCD 1から出力されるCCC出力
信号は、第1のバッファ増幅器2を介してリミット回路
3に入力される。リミット回路3においては、基準電圧
源12の基準電圧ER以上のレベルの入力信号は、この
基準電圧ERのレベルに制限される。従って、基準電圧
ERをCCD出力信号のフィールドスルー・レベルより
も若干高いレベルに設定しておけば、第2図(a)、(
b)、(c)、(d)、(e)および(f)に示される
ように、不要部分であるリセット期間に対応する信号が
切除される。電圧増幅器4においては、リミット回路3
においてリセット期間が切除された信号が所定のレベル
に増幅されるが、第2図(c)においては、増幅率が2
倍の場合が示されている。
この場合、電圧増幅器4においては、前記従来例の場合
のように、CCD出力信号の内の不要部分であるリセッ
ト期間の信号をも無歪にて増幅する必要がないため、消
費電力は大幅に軽減される0例えば、従来例の場合と同
様に、CCD出力信号のリセット・レベルを約1v、信
号出力レベルを約500mV 、電圧増幅器4の増幅率
を2倍、遅延線6の特性インピーダンスを75Ωと仮定
した場合には、信号電流は7mAとなり、従来例の場合
に比較して約3分の1に軽減される。
電圧増幅器4の出力信号は、第1の抵抗素子らを介して
遅延線6の入力端子に印加されるにこにおいて、第1の
抵抗素子5の抵抗値は、遅延線6の特性インピーダンス
に等しい値に選ばれている。遅延線6の入力端子に印加
された信号は、遅延線6により遅延時間τだけ遅延され
た後に出力端子に到達し、出力端子において全反射され
て位相反転した後に、遅延線6を経由して更に遅延時間
τだけ遅延された後に入力端子に逆戻りする。
この遅延線6における信号入出力の関係は、前述の従来
例の場合と全く同様である。
従って、遅延線6の入力端子における反射信号は、電圧
増幅器4からの出力信号に比較して、遅延時間2τだけ
遅延され、且つ位相が反転されている。よって、遅延I
16の遅延時間τを適切な値に選べば、電圧増幅器4の
出力信号における信号出力期間Tsと、遅延Ii6の入
力端における反射信号のフィールドスルー期間Trtと
を重ね合せることかて′きる。
今、前述のように、0く2τ<Trt + TSとする
。−例として、従来例と同様に、水平レジスタ部にデュ
アルチャンネル横辺を有する20Ω万画素高精細度CC
Dイメージセンサに、本発明によるCCDの信号処理回
路を適用する場合には、水平レジスタ1本当たり37.
125M Hzのクロック周波数で動作しているため、
遅延時間τはを6.7ns、即ち、2τを13.5ns
近辺の値を選ぶのが妥当である。
上述の電圧増幅器4からの出力信号と遅延線6からの反
射信号は、第1の抵抗素子5において混合され、第2の
バッファ増幅器7に入力される。
第2図(a)、(b)、(c)、(d)、(e)および
(f)の該当タイミング・チャートに示されるように、
第2のバッファ増幅器7からは、時刻11〜T2の期間
だけに限定して見ると、電圧増幅器4の出力信号のレベ
ルからフィールドスルー・レベルが減算されたレベルの
信号が出力される。
次いで、ゲート回路8においては、端子51から入力さ
れるゲート・パルスΦGを用いて、上述した時刻L1〜
L2の期間の信号のみが抽出される。この抽出された信
号は、低域フィルタ9に入力されて平均化され、通常の
連続した映像信号に変換されて端子52より出力される
即ち、以上の動作は、CCD出力信号の成る時刻のクロ
ック期間に着目すれば、このクロック期間内の信号出力
レベルから同一のクロック期間内のフィールドスルー・
レベルを減算したことと等価である。よって、本発明に
よる信号処理回路においては、信号出力レベルとフィー
ルドスルー・レベルの電位差により表わされるCCDの
正確な出力信号情報のみが、各クロック周期ごとに出力
されることになる。換言すれば、本発明による信号処理
回路を用いることにより、信号出力レベルとフィールド
スル・レベルの、クロック周期ごとのばらつきの要因で
あるリセット雑音および出力アンプ雑音等の低周波数域
成分が低減される。また、同時に、CCD出力信号の不
要部分を切除するリミット回路が設けられているために
、信号処理回路自体の低消費電力化が漸現される。
〔発明の効果〕
以−ヒ、詳細に説明したように、本発明は、CCD出力
信号に対応する信号処理回路において、前記CCD出力
信号のリセット期間に対応する信号を予め切除して得ら
れる信号を対象として、遅延差雑音除去処理作用を適用
することにより、信号処理回路自体の消費電力を大幅に
削減し、且つ、リセット雑音および出力アンプ雑音等を
効率よく低減することのできるという効果がある。
【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(a)
、(b)、(c)、(d)、(e)および(f)は、前
記一実施例における主要信号のタイミング・チャートを
示す図、第3図は、従来例のブロック図、第4図(a)
、(b)、(c)および(d)は、前記従来例における
主要信号のタイミング・チャートを示す図である。 図において、1.I3・・・・・・CCD、2・・・・
・・第1のバッファ増幅器、3・・・・・・リミット回
路、4,14・・・・・・電圧増幅器、5・・・・・・
第1の抵抗素子、6,16・・・・・・遅延線、7・−
・・・・第2のバッファ増幅器、8,18・・・・・・
ゲート回路、9,19・・・・・・低域フィルタ、10
・・・・・・第2の抵抗素子、11・・・・・・ダイオ
ード、12・・・・・・基準電圧源。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】  電荷結合素子の出力信号を入力し、この出力信号のリ
    セット期間に対応する信号部分を切除した信号Aを出力
    する第1の信号処理回路と、 前記信号Aに所定の遅延時間を付与して遅延信号Aを生
    成し、前記遅延時間としては、信号Aの出力期間と、遅
    延信号Aのフィールドスルー期間とが所定期間重なり合
    う時間長に設定して、信号Aと遅延信号Aとを混合して
    信号Bを生成して出力する第2の信号処理回路と、 前記信号Bを入力して、信号Aの出力期間と、遅延信号
    Aのフィールドスルー期間とが重なり合う期間の信号を
    抽出する第3の信号処理回路と、を備えることを特徴と
    する信号処理回路。
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63149968A (ja) * 1986-12-12 1988-06-22 Olympus Optical Co Ltd 固体撮像信号処理回路

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS63149968A (ja) * 1986-12-12 1988-06-22 Olympus Optical Co Ltd 固体撮像信号処理回路

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