JPH07312727A - 撮像素子出力信号処理回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は撮像素子のＯＢ部なしで出力信号の
基準レベルを得ることのできる撮像素子出力信号処理回
路の提供を目的とする。 【構成】 撮像素子の出力信号１１のフィードスルー部
における第１のサンプリングパルス１２に基づき出力信
号１１をサンプリングする第１のサンプルホールド回路
１４と、出力信号１１の信号部における第２のサンプリ
ングパルス１２に基づき出力信号１１をサンプリングす
る第２のサンプルホールド回路１５と、第１のサンプリ
ングパルスに基づき第１のサンプルホールド回路１４の
出力信号をサンプリングする第３のサンプルホールド回
路１６と、第２および第３のサンプルホールド回路の出
力の差分を取る差分回路１７と、第２のサンプルホール
ド回路１５の入力パルスを第１のサンプリングパルス１
２に切り換える切り換え手段とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ビデオカメラ等に用い
られる撮像素子の出力信号をサンプリングする撮像素子
出力信号処理回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、ビデオカメラにはイメージセンサ
として撮像素子（ＣＣＤ）が一般に用いられており、ビ
デオカメラの小型化・低価格化のため撮像素子の小型化
・低価格化の要請は強い。

【０００３】以下にビデオカメラに用いられている撮像
素子の出力信号をサンプリングする従来の撮像素子出力
信号処理回路に（相関二重サンプリング回路）について
説明する。

【０００４】図６はビデオカメラの撮像部のブロック図
を示すものである。図６において、５は光学レンズ、１
は光学レンズ５から入力された光学的画像を電気的撮像
信号に変換する撮像素子（ＣＣＤ）、２は撮像素子１の
出力信号をサンプリングする撮像素子出力信号処理回
路、３は撮像素子出力信号処理回路２の出力にＡＧＣ，
ガンマ補正を行う映像信号処理回路、４は映像信号処理
回路３の出力をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器で
あり、以下画像表示部、映像信号記録部から信号が送ら
れる。

【０００５】また、図７は従来の撮像素子（ＣＣＤ）の
構造概略図を示したものである。６に撮像素子の出力信
号の基準レベルを得るためのＯＢ部、７はフォトダイオ
ードであり、フォトダイオードの出力電荷は図中の矢印
８の方向から電荷転送され、信号出力が得られる。

【０００６】図８は撮像素子の出力信号をサンプリング
する撮像素子出力信号処理回路（相関二重サンプリング
回路）のブロック図である。

【０００７】図８において、１１は撮像素子の出力信号
が入力される撮像素子出力信号の入力端子、１２は撮像
素子の出力信号をフィードスルー部でサンプリングする
ための第１のサンプリングパルスを入力する第１のパル
ス入力端子、１３は撮像素子の出力信号を信号部でサン
プリングするための第２のサンプリングパルスを入力す
る第２のパルス入力端子、１４は第１のサンプリングパ
ルスに基づき撮像素子の出力信号のフィードスルー部に
おける信号レベルをサンプリングする第１のサンプルホ
ールド回路、１５は第２のサンプリングパルスに基づき
撮像素子の出力信号の信号部における信号レベルをサン
プリングする第２のサンプルホールド回路、１６は第２
のサンプリングパルスに基づき第１のサンプルホールド
回路１４の出力信号を再度サンプリングする第３のサン
プルホールド回路、１７は第２のサンプルホールド回路
１５の出力信号と第３のサンプルホールド回路１６の出
力信号の差分を取る差分回路である。

【０００８】以上のように構成された従来の撮像素子出
力信号処理回路の動作を図９を用いて説明する。

【０００９】図９は従来の撮像素子出力信号処理回路の
各部の信号波形を示したものである。

【００１０】図９において、（ａ）は撮像素子の出力信
号の波形図である。図９（ａ）において、区間Ａは撮像
素子のＯＢ部（図７におけるＯＢ部６）の出力信号、区
間Ｂは撮像素子の信号出力部の出力信号を示すものであ
る。

【００１１】また、ｍ点，ｎ点は撮像素子においてリセ
ットパルス入力後信号出力前のフィードスルー部を示す
ものである。また、ｓ点，ｔ点は撮像素子の出力信号の
信号部を示すものである。ｌ点，ｒ点においては撮像素
子の信号レベルはＯＢ部であるから０となる。また、フ
ィードスルー部ｍ点，ｎ点においてはリセット後の脈動
により信号レベルは完全０とはならない。

【００１２】また、図９（ｂ）は第１のサンプリングパ
ルスの波形図であり、図９（ａ）のフィードスルー部ｍ
点，ｎ点およびｌ点で等間隔にパルスが加えられてい
る。

【００１３】図９（ｄ）は第２のサンプリングパルスの
波形図であり、図９（ａ）の信号部ｓ点，ｔ点およびｒ
点で等間隔にパルスが加えられている。

【００１４】第１のサンプルホールド回路１４は、第１
のサンプリングパルス（図９（ｂ））で撮像素子の出力
信号をＯＢ部およびフィードスルー部でサンプリング
し、図９（ｃ）の波形を得る。

【００１５】また、第２のサンプルホールド回路１５
は、第２のサンプリングパルス（図９（ｄ））で撮像素
子の出力信号をＯＢ部および信号部でサンプリングし、
図９（ｅ）を得る。

【００１６】第１のサンプルホールド回路１４の出力信
号（図９（ｃ））は、第２のサンプルホールド回路の出
力信号と同期をとって撮像素子の出力信号レベルを正確
に得るべく、再度第２のサンプリングパルス（図９
（ｄ））でサンプリングされる。

【００１７】差分回路１７には、パルス図９（ｃ）の信
号を再度サンプリングした第３のサンプルホールド回路
１６の出力信号と第２のサンプルホールド回路１５の出
力信号（図９（ｅ））が入力され、双方の差分を取って
図９（ｆ）に示す信号が得られる。

【００１８】図９（ｆ）において、区間Ａ（ＯＢ部）が
撮像素子の出力信号の基準レベルとされ、区間Ｂ（信号
出力部）により撮像素子出力信号成分が得られる。

【００１９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記の従
来の構成では、撮像素子の出力信号の基準レベルを検出
するために撮像素子に図９に示すＯＢ部６が必要であっ
た。そのため、撮像素子のチップサイズが大きくなると
いう問題点を有していた。

【００２０】本発明は、上記従来の問題点を解決するも
ので、撮像素子のＯＢ部なしで出力信号の基準レベルを
得る撮像素子出力信号処理回路の提供を目的とする。

【００２１】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
本発明は、撮像素子の出力信号のフィードスルー部にお
ける信号レベルをサンプリングする第１のサンプルホー
ルド回路と、前記撮像素子の出力信号の信号部における
信号レベルをサンプリングする第２のサンプルホールド
回路と、前記第１のサンプルホールド回路の出力信号と
前記第２のサンプルホールド回路の出力信号の差分を取
る差分回路とを設け、前記差分回路の２つの入力端子の
双方に同一の信号レベルを加えたときの前記差分回路の
出力を前記撮像素子の出力信号の基準レベルとする。

【００２２】

【作用】本発明は上記構成により、撮像素子の出力信号
の基準レベルを必要とするタイミングで差分回路の２つ
の入力端子に加える信号レベルを同一にすることで、撮
像素子のＯＢ部をなくし、任意に基準レベルを得ること
ができる。

【００２３】

【実施例】以下本発明の一実施例について、図面を参照
しながら説明する。

【００２４】図１において、２１は、撮像素子の出力信
号の基準レベルを必要とする期間において、第２のサン
プルホールド回路１５の入力パルスを信号部における第
２のサンプリングパルスからフィードスルー部における
第１のサンプリングパルスに切り換える切換スイッチで
あり、２０は切換スイッチ２１を制御する基準レベル検
出用パルスである。なお、図１に示す撮像素子出力信号
処理回路の他の構成部分は、図８に示す撮像素子出力信
号処理回路の構成と同一であるため、同一符号を付して
説明を略す。

【００２５】以上のように構成された本発明の一実施例
の動作を図２を用いて説明する。図２（ａ）は撮像素子
の出力信号の波形図である。

【００２６】図２（ａ）において、ｌ，ｍ，ｎ，ｏ点は
フィードスルー部であり、ｒ，ｓ，ｔ，ｕ点は信号部で
ある。また、図２（ｂ）はフィードスルー部における第
１のサンプリングパルスの波形図である。

【００２７】また、図２（ｄ）は第２のサンプルホール
ド回路に加えるパルスであり、図２における区間Ｃにお
いては信号部における第２のサンプリングパルスが加え
られている。

【００２８】すなわち、区間Ｃにおいては、従来の撮像
素子出力信号処理回路と同様に撮像素子の出力信号がサ
ンプリングされて差分回路１７から出力される（図２
（ｆ）における区間Ｃ）。一方、撮像素子出力信号の基
準レベルを必要とする区間（区間Ｄ）では基準レベル検
出用パルス２０に基づき切換スイッチ２１が第２のサン
プルホールド回路１５に加えるパルスをフィードスルー
部における第１のサンプリングパルスとし（図２（ｄ）
における区間Ｄ）、第２のサンプルホールド回路１５の
出力と第３のサンプルホールド回路１６の出力を同一信
号レベルとして差分回路１７の２つの入力端子に加える
ことにより、差分回路１７の出力は０となって撮像素子
出力信号の基準レベルを得ることができる（図２（ｆ）
における区間Ｄ）。

【００２９】以上のように本実施例によれば、撮像素子
に基準レベルを作るためのＯＢ部（図７におけるＯＢ部
６）が存在しなくても、任意のタイミングで基準レベル
を得ることができるため、撮像素子（ＣＣＤ）の小型化
が可能となる。

【００３０】一般に、ＣＣＤには基準レベルを得るため
に全面積の４％近いＯＢ部が設けられており、本実施例
によればＯＢ部を除いてＣＣＤを小型化することがで
き、ひいてはＣＣＤの軽量化・低価格化にも貢献するこ
とができる。

【００３１】また、近年、カメラ一体型ＶＴＲのオート
フォーカス装置として光学レンズのみならずＣＣＤを駆
動して合照状態を得る方法が用いられているが（たとえ
ば特開平５−１９９４４６号など）、本実施例により、
ＣＣＤのＯＢ部をなくしＣＣＤを小型化することができ
れば、ＣＣＤの駆動が容易となり、ＣＣＤを駆動させる
フォーカス装置の性能向上、装置の小型化・省電力化
等、種々の効果をえることができる。

【００３２】さらに、本実施例によれば、簡易な構成で
ＣＣＤを小型化できるため、ＣＣＤを用いたカメラ一体
型ＶＴＲの携帯性の向上、製造コストの削減を可能と
し、ひいてはカメラ一体型ＶＴＲの普及に大きく貢献し
うるものである。

【００３３】なお、本実施例においては、基準レベルを
得る区間で第２のサンプルホールド回路１５の入力パル
スをフィードスルー部の第１のサンプリングパルスとし
たが、図３に示すように、基準レベルを得る区間で第１
のサンプルホールド回路の入力パルスを信号部の第２の
サンプリングパルスに切り換えることとしても差分回路
１７の２つの入力端子には同一の信号レベルが入力さ
れ、差分回路１７の出力は０となって同様に基準レベル
を得ることができる。

【００３４】また、図４に示すように、第２のサンプル
ホールド回路１５の手前に新たな第４のサンプルホール
ド回路１８を設け、撮像素子の出力信号の信号部を検出
する区間では、第４のサンプルホールド回路に信号部に
おける第２のサンプリングパルスを加え、また基準レベ
ルを得る区間では、フィードスルー部における第１のサ
ンプリングパルスを加えるよう切り換えることによって
も同様に差分回路１７に入力される信号レベルは同一と
なり、基準レベルを得ることができる。

【００３５】さらに、図５に示すように、撮像素子の出
力信号の信号部をサンプリングする区間において、撮像
素子の出力信号が入力されていた第２のサンプルホール
ド回路１５の入力を、基準レベルを得る区間では第１の
サンプルホールド回路１４の出力に切り換えることによ
り、第２および第３のサンプルホールド回路１５，１６
の出力信号は同一レベルとなり、差分回路１７の出力は
０となって基準レベルを得ることができる。

【００３６】また、図示はしないが、基準レベルを得る
区間において、差分回路１７の２つの入力端子の双方に
第３のサンプルホールド回路の出力、または第２のサン
プルホールド回路の出力の一方のみを加えることによっ
ても同様に差分回路１７の出力は０となって基準レベル
を得ることができる。

【００３７】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、撮像素子
の出力信号の基準レベルを必要とするタイミングで差分
回路の２つの入力端子に加える信号レベルを同一にする
ことで、任意に基準レベルを得ることができ、撮像素子
のＯＢ部をなくして撮像素子の小型化が可能となる。

【００３８】また、本発明によれば、簡易な構成で基準
レベルを得ることができ、撮像素子の小型化とともに低
価格も実現できるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例である撮像素子出力信号
処理回路のブロック図

【図２】同回路の各部の波形図

【図３】本発明の第２の実施例である撮像素子出力信号
処理回路のブロック図

【図４】本発明の第３の実施例である撮像素子出力信号
処理回路のブロック図

【図５】本発明の第４の実施例である撮像素子出力信号
処理回路のブロック図

【図６】ビデオカメラの撮像部のブロック図

【図７】従来の撮像素子の構造概略図

【図８】従来の撮像素子出力信号処理回路のブロック図

【図９】同回路の各部の波形図

【符号の説明】

６ ＯＢ部 １１ 撮像素子出力信号入力端子 １２ 第１のサンプリングパルス入力端子 １３ 第２のサンプリングパルス入力端子 １４ 第１のサンプルホールド回路 １５ 第２のサンプルホールド回路 １６ 第３のサンプルホールド回路 １７ 差分回路 ２０ 基準レベル検出用パルス ２１ 切換スイッチ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 21/339

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 撮像素子の出力信号のフィードスルー部
   における信号レベルをサンプリングする第１のサンプル
   ホールド回路と、前記撮像素子の出力信号の信号部にお
   ける信号レベルをサンプリングする第２のサンプルホー
   ルド回路と、前記第１のサンプルホールド回路の出力信
   号と前記第２のサンプルホールド回路の出力信号の差分
   を取る差分回路とを有し、前記差分回路の２つの入力端
   子の双方に同一の信号レベルを加えたときの前記差分回
   路の出力を前記撮像素子の出力信号の基準レベルとする
   ことを特徴とした撮像素子出力信号処理回路。
2. 【請求項２】 撮像素子の出力信号のフィードスルー部
   においてサンプリングパルスを発生させる第１のサンプ
   リングパルス発生手段と、前記第１のサンプリングパル
   スに基づき前記フィードスルー部における信号レベルを
   サンプリングする第１のサンプルホールド回路と、前記
   撮像素子の出力信号の信号部においてサンプリングパル
   スを発生させる第２のサンプリングパルス発生手段と、
   前記第２のサンプリングパルスに基づき前記信号部にお
   ける信号レベルをサンプリングする第２のサンプルホー
   ルド回路と、前記第１のサンプルホールド回路の出力信
   号を前記第２のサンプリングパルスに基づきサンプリン
   グする第３のサンプルホールド回路と、前記第３のサン
   プルホールド回路の出力信号と前記第２のサンプルホー
   ルド回路の出力信号の差分を取る差分回路とを有し、前
   記撮像素子の出力信号の基準レベルを得るときは、前記
   第１または前記第２のサンプリングパルスの一方のみを
   前記第１および第２のサンプルホールド回路に入力する
   切り換え手段を設けたことを特徴とする撮像素子出力信
   号処理回路。
3. 【請求項３】 撮像素子の出力信号の基準レベルを得る
   ときは、前記第２のサンプルホールド回路に前記第１の
   サンプルホールド回路の出力信号を入力する切り換え手
   段を設けたことを特徴とする請求項２記載の撮像素子出
   力信号処理回路。
4. 【請求項４】 撮像素子の出力信号の基準レベルを得る
   ときは、前記第２のサンプルホールド回路の出力信号ま
   たは前記第３のサンプルホールド回路の出力信号の一方
   のみを前記差分回路の２つの入力端子に入力する切り換
   え手段を設けたことを特徴とする請求項２記載の撮像素
   子出力信号信号処理回路。