JPH0556356A - Signal processing circuit - Google Patents

Signal processing circuit

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JPH0556356A
JPH0556356A JP3238961A JP23896191A JPH0556356A JP H0556356 A JPH0556356 A JP H0556356A JP 3238961 A JP3238961 A JP 3238961A JP 23896191 A JP23896191 A JP 23896191A JP H0556356 A JPH0556356 A JP H0556356A
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converter
output
signal
circuit
signal processing
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JP3238961A
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Japanese (ja)
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Masayuki Uno
正幸 宇野
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Olympus Corp
Original Assignee
Olympus Optical Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPH0556356A publication Critical patent/JPH0556356A/en
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    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/70SSIS architectures; Circuits associated therewith
    • H04N25/76Addressed sensors, e.g. MOS or CMOS sensors
    • H04N25/78Readout circuits for addressed sensors, e.g. output amplifiers or A/D converters

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
  • Analogue/Digital Conversion (AREA)

Abstract

PURPOSE:To operate an analog signal processing with a high precision almost without increasing a circuit scale by constituting a signal processing circuit so that the output of a sample-and-hold circuit can be one input of an arithmetic amplifier. CONSTITUTION:This signal processing circuit is constituted of a differential circuit 4 which searches a difference between an output signal from a sensor 1 and the signal held by a sample-and-hold circuit 5 after D/A converting output data stored in a memory 10, and a serial comparison type A/D converter 6 constituted of a converter 7 which converts the analog output signal of the differential circuit 4 into the digital signal, D/A converter 9, and shift register 8 for a serial comparison. Then, the operations of both one part of an A/D converter which converts the analog output signal of the arithmetic amplifier into the digital signal, and the D/A converter which converts the digital signal into the analog signal, are attained by the serial comparison type A/D converter 6. Therefore, the analog signal processing with the high precision can be attained almost without increasing the circuit scale.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、信号処理回路、特に
複数の光電変換素子を有するライセンサ又はエリアセン
サ等の固体撮像装置における画素間のオフセット出力分
のばらつき、すなわち固定パターンノイズを除去し、各
画素の光量に対応する信号成分をA/D変換する信号処
理回路に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention eliminates variations in offset output between pixels in a solid-state imaging device such as a lisensor or area sensor having a plurality of photoelectric conversion elements, that is, fixed pattern noise. The present invention relates to a signal processing circuit for A / D converting a signal component corresponding to the light amount of each pixel.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般に、ライセンサやエリアセンサ等の
固体撮像装置の高感度化のアプローチとして、SIT,
AMI,CMD,BASIS,FGA等の増幅型固体撮
像素子が提案されている。これらの増幅型固体撮像素子
は、いずれも各画素毎に増幅素子を有するため高感度で
あるが、増幅素子のばらつきに起因する固定パターンノ
イズが問題となっている。
2. Description of the Related Art Generally, as an approach for increasing the sensitivity of a solid-state image pickup device such as a licensor or an area sensor, SIT,
Amplified solid-state imaging devices such as AMI, CMD, BASIS, and FGA have been proposed. Each of these amplification type solid-state imaging devices has high sensitivity because it has an amplification element for each pixel, but there is a problem of fixed pattern noise due to variations in the amplification element.

【0003】この問題点を解決するために、従来、図8
に示すようにA/D変換器とメモリと差動回路等からな
る固定パターンノイズ抑圧回路が知られている。この固
定パターンノイズ抑圧回路の動作原理は、まずスイッチ
SW1をDARK側に接続し、センサ101 を遮光状態に
して該センサ101 の暗時出力データをアンプ102 を介し
てA/D変換器103 でデジタルデータに変換してメモリ
104 に記憶させる。その後センサ101 の遮光状態を解除
し、被写体撮影を行う際には、スイッチSW1をSIG
側に接続し、センサ101 の出力信号をA/D変換したデ
ジタルデータと、先にメモリ104 に記憶された暗時出力
データを差動回路105 でデジタル的に差分をとり、その
データを信号出力とするものである。
In order to solve this problem, conventionally, FIG.
There is known a fixed pattern noise suppression circuit including an A / D converter, a memory, a differential circuit and the like as shown in FIG. The principle of operation of this fixed pattern noise suppression circuit is that the switch SW1 is first connected to the DARK side, the sensor 101 is set in the light-shielded state, and the dark output data of the sensor 101 is digitalized by the A / D converter 103 via the amplifier 102. Memory converted to data
Memorize in 104. After that, when the light shielding state of the sensor 101 is released and the subject is photographed, switch SW1 is switched to SIG.
Connected to the output side of the sensor 101, the digital signal obtained by A / D converting the output signal of the sensor 101 and the dark output data previously stored in the memory 104 are digitally differentiated by the differential circuit 105, and the data is output as a signal. It is what

【0004】しかしながら、この固定パターンノイズ抑
圧回路には次のような問題点がある。すなわち、例えば
図9に示すように、信号成分aより固定パターンノイズ
bが大きな場合、A/D変換器が8ビットとすると、こ
のA/D変換器の入力レンジに固定パターンノイズを含
む信号成分cを割り付けるため、信号成分は最高でも7
ビット以下の精度しか得ることができない。また実際は
被写体の明るさが変化しても、A/D変換器で飽和しな
いように余裕をもってレベルの割り付けをしなければな
らないので、信号の精度、すなわち量子化雑音によるS
/Nは更に悪くなる。これを改善するには、A/D変換
器の精度を10ビットあるいは12ビットと上げるしかない
が、A/D変換器の精度を上げるとコストの増加につな
がるという問題点がある。
However, this fixed pattern noise suppression circuit has the following problems. That is, for example, as shown in FIG. 9, when the fixed pattern noise b is larger than the signal component a, assuming that the A / D converter has 8 bits, the signal component including the fixed pattern noise in the input range of this A / D converter. Since c is assigned, the maximum signal component is 7
You can only get sub-bit accuracy. Further, in reality, even if the brightness of the subject changes, it is necessary to allocate the levels with a margin so that the A / D converter does not saturate the signal.
/ N gets worse. The only way to improve this is to raise the precision of the A / D converter to 10 bits or 12 bits, but raising the precision of the A / D converter leads to an increase in cost.

【0005】これに対し、上記問題点を解決するため、
図10に示すように更にD/A変換器を加えた構成の固定
パターンノイズ抑圧回路が知られている。この回路は、
図8に示した回路と同様に、スイッチSW1,SW2を
DARK側に接続し暗時出力データをアンプ108 ,A/
D変換器103 を介してメモリ104 に取り込む。なおこの
場合スイッチSW2を介して初期データ(0)が入力さ
れるようになっている。この際、図8に示した回路と異
なるのは、図11の(A)の信号波形図に示すように、A
/D変換器103の入力レンジ全体に固定パターンノイズ
成分を割り付けることである。この後、被写体を撮像す
るときは、スイッチSW1,SW2をSIG側に接続す
ることにより、メモリ104 に記憶された暗時出力データ
をD/A変換器106 に送りアナログ信号に変換し、この
アナログ暗時信号と被写体撮像時の出力信号の差分を差
動回路102 で行う。そしてこの出力をアンプ107を通し
て適切なゲインにしてA/D変換器103 でA/D変換す
ると、信号出力は図11の(C)に示すように8ビットに
近い精度を得ることができる。なお図11の(B)は、被
写体撮像時の被写体信号と固定パターンノイズの加算さ
れた信号波形を示す図である。しかしながら、この固定
パターンノイズ抑圧回路は、A/D変換器の他にD/A
変換器を要するため、回路規模が大きくなるという問題
点を含んでいる。またこの回路構成では、A/D変換器
とD/A変換器の直線性が一致していない場合、量子化
誤差が増加されるという問題点も含んでいる。
On the other hand, in order to solve the above problems,
As shown in FIG. 10, there is known a fixed pattern noise suppression circuit having a configuration in which a D / A converter is further added. This circuit
Similar to the circuit shown in FIG. 8, the switches SW1 and SW2 are connected to the DARK side to output the dark output data to the amplifiers 108 and A /.
It is taken into the memory 104 via the D converter 103. In this case, the initial data (0) is input via the switch SW2. At this time, the difference from the circuit shown in FIG. 8 is that as shown in the signal waveform diagram of FIG.
A fixed pattern noise component is assigned to the entire input range of the / D converter 103. After that, when the subject is imaged, by connecting the switches SW1 and SW2 to the SIG side, the dark output data stored in the memory 104 is sent to the D / A converter 106 and converted into an analog signal. The differential circuit 102 performs the difference between the dark signal and the output signal at the time of imaging the subject. When this output is converted to an appropriate gain through the amplifier 107 and A / D converted by the A / D converter 103, the signal output can obtain an accuracy close to 8 bits as shown in FIG. Note that FIG. 11B is a diagram showing a signal waveform obtained by adding the subject signal and the fixed pattern noise when the subject is imaged. However, this fixed pattern noise suppression circuit uses a D / A converter in addition to the A / D converter.
Since a converter is required, there is a problem that the circuit scale becomes large. In addition, this circuit configuration has a problem that the quantization error increases when the linearity of the A / D converter and the D / A converter do not match.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】上記のように、従来の
固定パターンノイズ抑圧回路において、固定パターンノ
イズを含む信号から、A/D変換器及びメモリを用い
て、デジタル的に差分をとって固定パターンノイズを除
去する場合には、実信号の精度がA/D変換器の精度よ
り悪くなってしまうという問題点があり、一方、D/A
変換器を追加してアナログ的に差分をとって固定パター
ンノイズを除去する場合には、精度はよくなるけれども
D/A変換器の追加により回路規模が大きくなるという
問題点がある。
As described above, in the conventional fixed pattern noise suppression circuit, a signal containing fixed pattern noise is digitally fixed by using an A / D converter and a memory. When removing the pattern noise, there is a problem that the accuracy of the actual signal becomes worse than the accuracy of the A / D converter.
When a converter is added and analog difference is taken to remove fixed pattern noise, the accuracy is improved, but the addition of the D / A converter increases the circuit scale.

【0007】本発明は、従来の固定パターンノイズ抑圧
回路における上記問題点を解消するためになされたもの
で、回路規模を殆ど拡大せずにアナログ的に高精度で処
理を行えるようにした信号処理回路を提供することを目
的とする。
The present invention has been made in order to solve the above problems in the conventional fixed pattern noise suppression circuit, and it is a signal processing that can be processed with high accuracy in an analog manner without increasing the circuit scale. The purpose is to provide a circuit.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段及び作用】上記問題点を解
決するため、本発明は、複数入力信号の演算を行う演算
増幅器と、該演算増幅器の出力のアナログ信号をデジタ
ル信号に変換するための、コンパレータとD/A変換器
と逐次比較用シフトレジスタを含む逐次比較型A/D変
換器と、該A/D変換器に含まれるD/A変換器の出力
を保持するためのサンプル・ホールド回路とを備え、該
サンプル・ホールド回路の出力を前記演算増幅器の一入
力とするように信号処理回路を構成するものである。
SUMMARY OF THE INVENTION In order to solve the above problems, the present invention provides an operational amplifier for performing an operation on a plurality of input signals, and an analog signal output from the operational amplifier for converting the analog signal into a digital signal. , A successive approximation A / D converter including a comparator, a D / A converter, and a successive approximation shift register, and a sample hold for holding the output of the D / A converter included in the A / D converter And a circuit, and the signal processing circuit is configured so that the output of the sample and hold circuit is one input of the operational amplifier.

【0009】このように構成した信号処理回路におい
て、逐次比較型A/D変換器を構成するD/A変換器
は、演算増幅器のアナログ出力信号をデジタル信号に変
換するA/D変換器の一部と、デジタル信号をアナログ
信号に変換するD/A変換器の2つの動作を行うため、
回路規模を殆ど大きくせずにアナログ的に高精度で信号
処理を行うことができる。またA/D変換器の直線性と
D/A変換器の直線性は一致するため、A/D変換した
後にD/A変換することにより生ずる歪みは、A/D変
換することにより生ずる量子化雑音のみであり、それ以
外の余分な歪みは発生しない。
In the signal processing circuit thus constructed, the D / A converter constituting the successive approximation A / D converter is one of the A / D converters for converting the analog output signal of the operational amplifier into a digital signal. And the D / A converter that converts a digital signal into an analog signal,
It is possible to perform signal processing with high accuracy in an analog manner without increasing the circuit scale. Further, since the linearity of the A / D converter and the linearity of the D / A converter are the same, the distortion caused by the D / A conversion after the A / D conversion is quantized by the A / D conversion. Only noise and no other extra distortion.

【0010】[0010]

【実施例】次に実施例について説明する。図1は、本発
明に係る信号処理回路の一実施例を示す回路構成図で、
この実施例は本発明をセンサの固定パターンノイズ抑圧
回路に適用したものである。図において、1はセンサ、
2はバッファ、3はセンサ1の出力をサンプル・ホール
ドするサンプル・ホールド回路、4は差動回路で、サン
プル・ホールド回路3の出力と後述のD/A変換器9の
出力をサンプル・ホールドするサンプル・ホールド回路
5の出力との差分を出力するものである。6は差動回路
4の差分出力をA/D変換する逐次比較型A/D変換器
で、コンパレータ7と、逐次比較用シフトレジスタ8
と、D/A変換器9とで構成されている。この逐次比較
型A/D変換器6では、D/A変換器9の上位ビットか
ら1ビットずつ逐次比較用シフトレジスタ8でD/A変
換器9のデジタル入力を走査しながら、そのD/A変換
器9の出力電圧と信号入力電圧とをコンパレータ7で比
較しながら上位ビットより量子化を行い、下位ビットま
で走査終了した時点で完全な量子化符号が得られるよう
になっている。この実施例では、この逐次比較型A/D
変換器6は8ビットとしており、そのデジタル出力線は
図において8ビットと示している。なお当然のことなが
ら、このビット数は使用システムの用途により変えても
全く問題ない。
EXAMPLES Next, examples will be described. FIG. 1 is a circuit configuration diagram showing an embodiment of a signal processing circuit according to the present invention.
In this embodiment, the present invention is applied to a fixed pattern noise suppression circuit of a sensor. In the figure, 1 is a sensor,
Reference numeral 2 is a buffer, 3 is a sample and hold circuit that samples and holds the output of the sensor 1, and 4 is a differential circuit that samples and holds the output of the sample and hold circuit 3 and the output of a D / A converter 9 described later. The difference from the output of the sample and hold circuit 5 is output. Reference numeral 6 is a successive approximation type A / D converter that performs A / D conversion on the differential output of the differential circuit 4, and includes a comparator 7 and a successive approximation shift register 8
And a D / A converter 9. In this successive approximation type A / D converter 6, while the digital input of the D / A converter 9 is scanned by the successive approximation shift register 8 from the upper bits of the D / A converter 9 one by one, While the output voltage of the converter 9 and the signal input voltage are compared by the comparator 7, the upper bit is quantized, and the complete quantized code is obtained when the scanning is completed up to the lower bit. In this embodiment, this successive approximation A / D
The converter 6 has 8 bits, and its digital output line is shown as 8 bits in the figure. As a matter of course, there is no problem even if the number of bits is changed depending on the usage of the system used.

【0011】前記A/D変換器6のデジタル出力はメモ
リ10に入力されるようになっており、このメモリ10はセ
ンサ1の暗時の出力データ、すなわち固定パターンノイ
ズデータを書き込むためのものであり、このメモリ10の
出力データはスイッチSW1を介してD/A変換器9に
入力されるようになっている。このスイッチSW1は、
前記D/A変換器9を逐次比較型A/D変換器6の一部
として使用する場合と、メモリ10のデータをアナログ信
号に変換する場合との切り換えを行うためのものであ
り、スイッチSW1が端子A/D側に接続される場合は
前者の動作を行い、スイッチSW1が端子D/A側に接
続される場合は後者の動作を行う。逐次比較型A/D変
換器6への入力信号は、前述のとおり、センサ1の信号
をサンプル・ホールドした電圧と、メモリ10のデータを
D/A変換しサンプル・ホールドした電圧との差動回路
4を介して得られる差分であり、サンプル・ホールド回
路3,5の一構成例と差動回路4の一構成例を、それぞ
れ図2,3に示す。なお図2において、11, 12はバッフ
ァであり、図3において、13はオペアンプである。
The digital output of the A / D converter 6 is input to the memory 10. The memory 10 is for writing output data of the sensor 1 in the dark, that is, fixed pattern noise data. The output data of the memory 10 is input to the D / A converter 9 via the switch SW1. This switch SW1 is
The switch SW1 is used to switch between the case where the D / A converter 9 is used as a part of the successive approximation A / D converter 6 and the case where the data in the memory 10 is converted into an analog signal. Is connected to the terminal A / D side, the former operation is performed, and when the switch SW1 is connected to the terminal D / A side, the latter operation is performed. As described above, the input signal to the successive approximation A / D converter 6 is the differential between the voltage obtained by sampling and holding the signal of the sensor 1 and the voltage obtained by D / A converting the data in the memory 10 and holding it. 2 and 3, which are differences obtained through the circuit 4, one configuration example of the sample and hold circuits 3 and 5 and one configuration example of the differential circuit 4. 2, 11 and 12 are buffers, and 13 is an operational amplifier in FIG.

【0012】次に、このように構成されて固定パターン
ノイズ抑圧回路の動作を、図4に示したタイミングチャ
ートを参照しながら説明する。センサ出力及びサンプル
・ホールド回路3,5並びに差動回路4の各出力信号に
おいて、センサ1の暗時出力を取り込むときを破線で示
し、光が入射されている時の出力を実線で示している。
センサ1の暗時出力は、入射光を遮光又は絞りを小さく
して得る以外に、センサ1での蓄積時間を十分短くする
ことによって得ることができる。
Next, the operation of the fixed pattern noise suppressing circuit configured as described above will be described with reference to the timing chart shown in FIG. In each of the output signals of the sensor output and sample / hold circuits 3 and 5, and the differential circuit 4, the time when the dark output of the sensor 1 is taken in is shown by a broken line, and the output when light is incident is shown by a solid line. ..
The dark output of the sensor 1 can be obtained not only by blocking the incident light or by reducing the diaphragm, but also by sufficiently shortening the accumulation time in the sensor 1.

【0013】センサ出力は、一定周期T0 で各画素に対
応する信号電圧が出力される。このセンサ出力で画素の
信号が現れている期間を選んで、スイッチSW1をD/
A側に接続しメモリ10のデータを出力する。このメモリ
データは、暗時出力を取り込むときは0にリセットして
おき、光信号をA/D変換する場合は、各画素に対応す
る暗時出力のA/D変換データが出力されるようにして
おく。図4でスイッチSW1のパルスが“H”レベルの
とき(期間T1 )が、メモリデータをD/A変換器9よ
り出力する期間に対応する。このT1 の期間に信号φSH
を“H”レベルにしてサンプル・ホールドを行うことに
より、サンプル・ホールド回路3のS/H1出力にはセ
ンサの信号出力が保持され、サンプル・ホールド回路5
のS/H2出力にはメモリデータ出力のアナログ値が保
持される。
As a sensor output, a signal voltage corresponding to each pixel is output at a constant cycle T 0 . Select the period in which the pixel signal appears in this sensor output and set the switch SW1 to D /
It connects to the A side and outputs the data in the memory 10. This memory data is reset to 0 when the dark output is fetched, and when the optical signal is A / D converted, the dark output A / D converted data corresponding to each pixel is output. Keep it. In FIG. 4, when the pulse of the switch SW1 is at the “H” level (period T 1 ), it corresponds to the period in which the memory data is output from the D / A converter 9. During this T 1 , the signal φ SH
Is set to the "H" level to perform sample and hold, the signal output of the sensor is held at the S / H1 output of the sample and hold circuit 3, and the sample and hold circuit 5
The analog value of the memory data output is held in the S / H2 output of the.

【0014】暗時の場合は、メモリデータが0、すなわ
ちアナログ信号が0レベルであるため、差動回路4の出
力は、センサ信号に対応する信号が現れ、すなわち暗時
の固定パターンノイズがそのまま出力される。期間T2
でスイッチSW1をA/D側に接続し、逐次比較型A/
D変換器6においてA/D変換を行い、この暗時固定パ
ターンノイズデータをメモリ10に記憶する。
In the case of darkness, since the memory data is 0, that is, the analog signal is 0 level, the signal corresponding to the sensor signal appears in the output of the differential circuit 4, that is, the fixed pattern noise in darkness remains as it is. Is output. Period T 2
Switch SW1 is connected to the A / D side with
A / D conversion is performed in the D converter 6, and the dark fixed pattern noise data is stored in the memory 10.

【0015】このように一度暗時固定パターンノイズの
データをメモリ10に取り込んだ状態で、次にセンサ1に
おいて光積分を行い明時信号を出力する。暗時と同様
に、T1 の期間でセンサ信号とD/A変換信号をサンプ
ル・ホールドし、期間T2 でA/D変換を行う。明時の
場合は、サンプル・ホールド回路5からは、暗時で取り
込んだ固定パターンノイズ信号が出力されるため、差動
回路4の出力には、この固定パターンノイズが除去され
た信号が現れる。この信号はA/D変換器6でデジタル
信号に変換され出力される。
In this manner, once the dark fixed pattern noise data has been fetched into the memory 10, the sensor 1 then performs optical integration to output a bright signal. Like the dark, the sensor signals and D / A converted signal and sample-and-hold for a period of T 1, performs A / D conversion in a period T 2. In the case of bright time, the fixed pattern noise signal taken in in the dark is output from the sample and hold circuit 5, so that a signal from which the fixed pattern noise is removed appears in the output of the differential circuit 4. This signal is converted into a digital signal by the A / D converter 6 and output.

【0016】以上説明したように、この実施例では1つ
の逐次比較型A/D変換器6に含まれるD/A変換器9
により、固定パターンノイズデータをアナログ信号に変
換するため、図8に示した従来の固定パターンノイズ抑
圧回路と比べて、回路規模は殆ど大きくならない。また
D/A変換器が多少の非直線特性を有していても、A/
D変換の特性とD/A変換の特性は一致するため、量子
化雑音以外の特性劣化要因は相殺され、再現性のよい固
定パターンノイズのアナログ出力が得られ、精度よく固
定パターンノイズが除去できる。
As described above, in this embodiment, the D / A converter 9 included in one successive approximation A / D converter 6 is used.
As a result, the fixed pattern noise data is converted into an analog signal, so that the circuit scale does not become large as compared with the conventional fixed pattern noise suppression circuit shown in FIG. Even if the D / A converter has some non-linear characteristics,
Since the characteristics of D conversion and the characteristics of D / A conversion are the same, factors of characteristic deterioration other than quantization noise are canceled out, an analog output of fixed pattern noise with good reproducibility is obtained, and fixed pattern noise can be removed accurately. ..

【0017】上記実施例では、逐次比較型A/D変換器
を用いてサンプル・ホールド回路の追加により、図10に
示した抑圧回路と同様の精度のよい固定パターンノイズ
除去作用を行うものを示したが、次に、このサンプル・
ホールド部及び差動部を更に簡単な構成とした第2実施
例を図5に示す。この実施例では、後段部の構成は第1
実施例と同様であるが、差動部を直並列コンデンサ
1,C2 とで構成し、サンプル・ホールド部をスイッ
チSW2,SW3,SW4とで構成し、回路構成がかな
り簡単化されている。なお図において、2-1,2-2はい
ずれもバッファである。
In the above-described embodiment, a sample-and-hold circuit is added by using the successive approximation A / D converter to perform the fixed pattern noise removing operation with high accuracy similar to that of the suppressing circuit shown in FIG. But next, this sample
FIG. 5 shows a second embodiment in which the hold section and the differential section have a simpler configuration. In this embodiment, the structure of the rear part is the first
Same as the embodiment, but the differential part is composed of the series-parallel capacitors C 1 and C 2, and the sample and hold part is composed of the switches SW2, SW3 and SW4, and the circuit structure is considerably simplified. .. In the figure, both 2-1 and 2-2 are buffers.

【0018】次にこのように構成した第2実施例の動作
を、図6に示したタイミングチャートを参照しながら説
明する。図6に示すセンサ出力及び直並列コンデンサC
1 ,C2 の入力側のノードN1,出力側のノードN2の
信号波形において、センサ1の暗時出力を取り込むとき
のレベルを破線で示し、光が入射されているときのレベ
ルを実線で示している。スイッチSW1が“H”レベル
のときには、D/Aモードに切り換えられ、D/A変換
器9はメモリデータのD/A変換出力を発生し、“L”
レベルのときにはA/Dモードに切り換えられ、D/A
変換器9は逐次比較型A/D変換器6の一部として動作
する。スイッチSW1が“H”レベルのとき、まずスイ
ッチSW3,SW4がONして、直列コンデンサC2
D/A変換出力を保持する。次にスイッチSW3,SW
4はOFFし、スイッチSW2がONして、並列コンデ
ンサC1にセンサ出力が保持される。コンデンサC1
2 の容量が等しいとすると、ノードN1にはセンサ出
力が現れ、ノードN2にはそのセンサ出力から直列コン
デンサC2 の電位分、すなわちD/A変換出力の電位が
引かれた差分出力が現れる。この差分出力を期間T3
A/D変換する。
Next, the operation of the second embodiment thus constructed will be described with reference to the timing chart shown in FIG. Sensor output and serial-parallel capacitor C shown in FIG.
In the signal waveforms of the input side node N1 and the output side node N2 of 1 and C 2 , the level when the dark output of the sensor 1 is taken in is shown by the broken line, and the level when light is incident is shown by the solid line. ing. When the switch SW1 is at "H" level, it is switched to the D / A mode, the D / A converter 9 generates the D / A conversion output of the memory data, and "L".
When the level is reached, the mode is switched to A / D mode and D / A
The converter 9 operates as a part of the successive approximation A / D converter 6. When the switch SW1 is at "H" level, the switches SW3 and SW4 are first turned on to hold the D / A conversion output in the series capacitor C 2 . Next, the switches SW3, SW
4 is turned off, the switch SW2 is turned on, and the sensor output is held in the parallel capacitor C 1 . Capacitor C 1 ,
If the capacitances of C 2 are equal, a sensor output appears at the node N 1, and a differential output obtained by subtracting the potential of the series capacitor C 2 , that is, the potential of the D / A conversion output from the sensor output appears at the node N 2. .. This difference output is A / D converted in the period T 3 .

【0019】暗時出力取り込み時には、D/A変換器9
からの出力を常に0にすると、T3 の期間でノードN2
にはセンサ出力が直接現れるため、そのセンサ出力を逐
次比較型A/D変換器6でA/D変換してメモリ10に暗
時出力データとして取り込む。次にセンサ1の光積分出
力取り込み時には、期間T1 で直列コンデンサC2 に、
先にメモリ10に取り込んだ暗時出力データをD/A変換
器9を介して保持し、期間T2 でセンサ出力を並列コン
デンサC1 に保持すると、ノードN2には暗時の固定パ
ターンノイズ分が除去された信号が現れる。このノード
N2に現れる信号を期間T3 でA/D変換し、出力デー
タとして出力する。
The D / A converter 9 is used for capturing the output in the dark.
Always set to 0 the output from the node in the period T 3 N2
Since the sensor output directly appears in the, the sensor output is A / D converted by the successive approximation type A / D converter 6 and taken into the memory 10 as dark output data. Then when the optical integrator output uptake sensor 1, the series capacitor C 2 in period T 1,
When the dark output data previously fetched in the memory 10 is held via the D / A converter 9 and the sensor output is held in the parallel capacitor C 1 during the period T 2 , the fixed pattern noise amount in the dark at the node N2. The signal with the removed signal appears. The signal appearing at the node N2 is A / D converted in the period T 3 and output as output data.

【0020】上記各実施例では、逐次比較型A/D変換
器を用いた固定パターンノイズ抑圧回路を示したが、こ
の逐次比較型A/D変換器の代わりに、内部にD/A変
換器を有する直並列型A/D変換器を用いることもでき
る。図7は、この直並列型A/D変換器20を用いた本発
明の第3実施例を示す回路構成図である。この直並列型
A/D変換器20は、上位A/D変換器21, D/A変換器
22, 下位A/D変換器23, 差動回路24で構成されてお
り、図4に示した第1実施例のタイミングチャートと同
じタイミングで固定パターンノイズを除去することがで
きる。但し、通常直並列型A/D変換器20に含まれてい
るD/A変換器22は、上位ビット分の精度であり、8ビ
ットのA/D変換器ならば4〜5ビット精度であるた
め、固定パターンノイズもその精度分しか除去できな
い。したがって、より精度よく固定パターンノイズを除
去するには、更にデジタル的に減算する必要があるが、
一度アナログ信号で大まかに減算するため、A/D変換
器の入力レンジを有効に利用できる。
In each of the above embodiments, the fixed pattern noise suppressing circuit using the successive approximation type A / D converter is shown. However, instead of this successive approximation type A / D converter, the D / A converter is internally provided. It is also possible to use a serial-parallel type A / D converter having FIG. 7 is a circuit configuration diagram showing a third embodiment of the present invention using the serial / parallel A / D converter 20. This serial-parallel type A / D converter 20 includes a high-order A / D converter 21 and a D / A converter.
It is composed of 22, the lower A / D converter 23 and the differential circuit 24, and can remove fixed pattern noise at the same timing as the timing chart of the first embodiment shown in FIG. However, the D / A converter 22 normally included in the serial / parallel type A / D converter 20 has an accuracy of higher bits, and an 8-bit A / D converter has an accuracy of 4 to 5 bits. Therefore, the fixed pattern noise can be removed only by the accuracy. Therefore, in order to remove the fixed pattern noise more accurately, it is necessary to further perform digital subtraction.
Since the analog signal is once roughly subtracted, the input range of the A / D converter can be effectively used.

【0021】[0021]

【発明の効果】以上実施例に基づいて説明したように、
本発明によれば、回路規模を大きくせずに、アナログ信
号上で信号処理を行えるので、A/D変換器入力レンジ
を有効に使え、高精度で信号処理を行うことができる。
またA/D変換器とD/A変換器の直線性等の特性が一
致するため、量子化雑音も不要に重畳されない等の利点
が得られる。
As described above on the basis of the embodiments,
According to the present invention, since signal processing can be performed on an analog signal without increasing the circuit scale, the A / D converter input range can be effectively used and signal processing can be performed with high accuracy.
Further, since the characteristics such as the linearity of the A / D converter and the D / A converter are the same, there is an advantage that quantization noise is not unnecessarily superimposed.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明に係る信号処理回路の第1実施例を示す
回路構成図である。
FIG. 1 is a circuit configuration diagram showing a first embodiment of a signal processing circuit according to the present invention.

【図2】図1に示した実施例におけるサンプル・ホール
ド回路の構成例を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing a configuration example of a sample hold circuit in the embodiment shown in FIG.

【図3】図1に示した実施例における差動回路の構成例
を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing a configuration example of a differential circuit in the embodiment shown in FIG.

【図4】図1に示した実施例の動作を説明するためのタ
イミングチャートである。
FIG. 4 is a timing chart for explaining the operation of the embodiment shown in FIG.

【図5】第2実施例を示す回路構成図である。FIG. 5 is a circuit configuration diagram showing a second embodiment.

【図6】第2実施例の動作を説明するためのタイミング
チャートである。
FIG. 6 is a timing chart for explaining the operation of the second embodiment.

【図7】第3実施例を示す回路構成図である。FIG. 7 is a circuit configuration diagram showing a third embodiment.

【図8】従来の固定パターンノイズ抑圧回路の構成例を
示す回路構成図である。
FIG. 8 is a circuit configuration diagram showing a configuration example of a conventional fixed pattern noise suppression circuit.

【図9】図8に示した固定パターンノイズ抑圧回路の動
作を説明するための信号波形図である。
9 is a signal waveform diagram for explaining the operation of the fixed pattern noise suppression circuit shown in FIG.

【図10】従来の固定パターンノイズ抑圧回路の他の構成
例を示す回路構成図である。
FIG. 10 is a circuit configuration diagram showing another configuration example of a conventional fixed pattern noise suppression circuit.

【図11】図10に示した固定パターンノイズ抑圧回路の動
作を説明するための信号波形図である。
11 is a signal waveform diagram for explaining the operation of the fixed pattern noise suppression circuit shown in FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 センサ 2 バッファ 3,5 サンプル・ホールド回路 6 逐次比較型A/D変換器 7 コンパレータ 8 逐次比較用シフトレジスタ 9 D/A変換器 10 メモリ 20 直並列型A/D変換器 1 sensor 2 buffer 3, 5 sample and hold circuit 6 successive approximation A / D converter 7 comparator 8 successive approximation shift register 9 D / A converter 10 memory 20 serial-parallel A / D converter

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 複数入力信号の演算を行う演算増幅器
と、該演算増幅器の出力のアナログ信号をデジタル信号
に変換するための、コンパレータとD/A変換器と逐次
比較用シフトレジスタを含む逐次比較型A/D変換器
と、該A/D変換器に含まれるD/A変換器の出力を保
持するためのサンプル・ホールド回路とを備え、該サン
プル・ホールド回路の出力を前記演算増幅器の一入力と
することを特徴とする信号処理回路。
1. An operational amplifier for operating a plurality of input signals, and a successive approximation including a comparator, a D / A converter, and a successive approximation shift register for converting an analog signal output from the operational amplifier into a digital signal. Type A / D converter and a sample / hold circuit for holding the output of the D / A converter included in the A / D converter, the output of the sample / hold circuit being one of the operational amplifiers. A signal processing circuit characterized by being input.
【請求項2】 請求項1記載の信号処理回路において、
演算増幅器の代わりに、入力信号を保持するコンデンサ
とD/A変換器出力を保持するコンデンサを備え、それ
らに蓄積された電荷の差分をとることにより差分演算を
行う回路を用いたことを特徴とする信号処理回路。
2. The signal processing circuit according to claim 1, wherein
Instead of the operational amplifier, a capacitor that holds an input signal and a capacitor that holds the output of the D / A converter are provided, and a circuit that performs a difference operation by calculating the difference between the charges accumulated in them is used. Signal processing circuit.
【請求項3】 請求項1記載の信号処理回路において、
前記逐次比較型A/D変換器の代わりに、上位ビット用
A/D変換器と下位ビット用A/D変換器と上位ビット
用D/A変換器とを含む直並列型A/D変換器を用い、
該直並列型A/D変換器の上位ビット用のD/A変換器
出力を保持するためのサンプル・ホールド回路の出力
を、演算増幅器の一入力とすることを特徴とする信号処
理回路。
3. The signal processing circuit according to claim 1, wherein
A serial / parallel A / D converter including an A / D converter for upper bits, an A / D converter for lower bits, and a D / A converter for upper bits instead of the successive approximation A / D converter Using
A signal processing circuit characterized in that the output of a sample hold circuit for holding the output of the D / A converter for the upper bits of the serial-parallel type A / D converter is one input of an operational amplifier.
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