JPS63276381A - Picture input device - Google Patents

Picture input device

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Publication number
JPS63276381A
JPS63276381A JP62111581A JP11158187A JPS63276381A JP S63276381 A JPS63276381 A JP S63276381A JP 62111581 A JP62111581 A JP 62111581A JP 11158187 A JP11158187 A JP 11158187A JP S63276381 A JPS63276381 A JP S63276381A
Authority
JP
Japan
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signal
circuit
solid
state image
output
Prior art date
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Pending
Application number
JP62111581A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masayuki Shimura
志村 雅之
Yoshikuni Tanaka
田中 敬訓
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NEC Home Electronics Ltd
NEC Corp
Original Assignee
NEC Home Electronics Ltd
NEC Corp
Nippon Electric Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by NEC Home Electronics Ltd, NEC Corp, Nippon Electric Co Ltd filed Critical NEC Home Electronics Ltd
Priority to JP62111581A priority Critical patent/JPS63276381A/en
Publication of JPS63276381A publication Critical patent/JPS63276381A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To improve the S/N of a video signal and to obtain a picture with high resolution by clamping a feed through period of an output signal from a solid-state image pickup element and extracting only the effective signal portion. CONSTITUTION:A video signal from a solid-state image pickup element 11 is inputted to a clamp circuit 12 and part of the feed through period is clamped by a clamp pulse CP and subjected to DC recovery at a prescribed voltage. The DC recovery signal from the clamp circuit 12 is given to an extraction circuit 13 and only a requested color signal is extracted. The color signal extracted is outputted via amplifiers 14G, 14R, 14B, low pass filters 15G, 15R, 15B, a processing circuit 20 and an encoder 21.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は半導体固体撮像素子を用いた画像入力装置に関
し、特に映像信号の信号対雑音比を改□善すると共に高
解像度の画像を得ることができる画像入力装置に関する
ものである。
[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention relates to an image input device using a semiconductor solid-state image sensor, and in particular to improving the signal-to-noise ratio of a video signal and obtaining a high-resolution image. This invention relates to an image input device that can perform

〔従来の技術〕[Conventional technology]

半導体固体撮像素子を用いた画像入力装置は、小型化、
低消費電力化、長寿命化及び低価格化が図れることから
、急速に普及してきそいる。かかる画像入力装置の半導
体固体撮像素子は、周知のように、10(mm)角位の
半導体基板上に20万個以上の多数の画素を並べて構成
したものであり、これら画素に入射する光に応じて光電
荷を発生させ、その光電荷を各画素に一時蓄えておき、
ついで固体走査方式によって読み出してゆ(ようにした
ものである。このような半導体固体撮像素子から光電荷
を読み出す固体走査方式は、半導体基板上に独立して多
数並べた画素に対して回路的に走査パルスを加えて画素
に蓄積された光電荷をつぎつぎに読み出すようにしたも
のであり、X−Yアドレス方式と、電荷転送方式とがあ
る0本発明では、電荷転送方式の半導体固体撮像素子の
画像入力装置を対象とする。
Image input devices using semiconductor solid-state image sensors are becoming smaller and
It is rapidly becoming popular because it can achieve lower power consumption, longer life, and lower price. As is well known, the semiconductor solid-state image sensor of such an image input device is constructed by arranging a large number of pixels, 200,000 or more, on a 10 (mm) square semiconductor substrate, and the light incident on these pixels is Accordingly, a photocharge is generated and the photocharge is temporarily stored in each pixel.
This is then read out using a solid-state scanning method.The solid-state scanning method for reading out photoelectric charges from such a semiconductor solid-state image sensor uses circuitry for a large number of pixels arranged independently on a semiconductor substrate. The photoelectric charge accumulated in the pixels is read out one after another by applying a scanning pulse, and there are an X-Y addressing method and a charge transfer method. Targeted at image input devices.

第5図は上述した画像入力装置の半導体固体撮像素子の
出力部を示す模式図である。
FIG. 5 is a schematic diagram showing the output section of the semiconductor solid-state image sensor of the above-described image input device.

第5図において、半導体基板1上に絶縁膜を介し転送電
極2 Hl、2 Hz、2 H3,2H4及び出力ゲー
ト3が形成されており、出力ゲート3の図示右側には該
基板1の内部にフローティングジャンクション4が形成
されている。このフローティングジャンクション4の図
示右側には該基[1上に絶縁膜を介してリセット電極5
が形成されており、この電極5に隣接してリセットドレ
イン6が該基板1内に設けられている。このフローティ
ングジャンクション4をソース、リセット電極5をゲー
ト、リセットドレイン6をドレインとする電界効果トラ
ンジスタ(FET)が形成されけることになる。そこで
、リセット電極5を以後リセットゲート5と称すること
にする。また、フローティングジャンクシ巧ン4には、
FETl−ランジスタTPI+ TFt、 ”rr3.
 T□からなる2段ソースフォロワ構成のセンス増幅回
路7の入力端が接続されている。該増幅回路7の端子■
□には電池8の(+)極が接続されており、該増幅回路
7の端子■5.と、電池8の(−)極とはアースに接続
されている。また、転送電極2 Hl、2 H−,2H
z、2 H−1出力ゲート3、リセット5、及びリセッ
トドレイン6には、所定のパルス等を印加するようにし
である。光電変換された信号電荷は、前記転送電極2H
,,2H□2H,,2H,、に印加されるパルスにより
該基板1中を図示右方に転送されてゆき、フローティン
グジャンクション4で検知されてセンス増幅回路7に入
力されるようにしである。′該センス増幅回路7は、前
記信号を増幅し、出力端子V。Uアから出力できるよう
に構成されている。
In FIG. 5, transfer electrodes 2 Hl, 2 Hz, 2 H3, 2H4 and an output gate 3 are formed on a semiconductor substrate 1 via an insulating film, and on the right side of the output gate 3 there is a A floating junction 4 is formed. On the right side of the floating junction 4 in the figure, a reset electrode 5 is placed on the group [1 through an insulating film].
A reset drain 6 is provided in the substrate 1 adjacent to the electrode 5. A field effect transistor (FET) is formed in which the floating junction 4 serves as a source, the reset electrode 5 serves as a gate, and the reset drain 6 serves as a drain. Therefore, the reset electrode 5 will be hereinafter referred to as a reset gate 5. In addition, Floating Junction 4 also has
FETl-transistor TPI+TFt, "rr3.
The input terminal of a sense amplifier circuit 7 having a two-stage source follower configuration consisting of T□ is connected. Terminal ■ of the amplifier circuit 7
The (+) pole of the battery 8 is connected to □, and the terminal 5 of the amplifier circuit 7 is connected to □. and the (-) pole of the battery 8 are connected to ground. In addition, transfer electrodes 2 Hl, 2 H-, 2H
A predetermined pulse or the like is applied to the z, 2 H-1 output gate 3, reset 5, and reset drain 6. The photoelectrically converted signal charges are transferred to the transfer electrode 2H.
, 2H□2H, , 2H, , are transferred to the right in the figure through the substrate 1, detected by the floating junction 4, and input to the sense amplifier circuit 7. 'The sense amplifier circuit 7 amplifies the signal and outputs it to the output terminal V. It is configured so that it can be output from the UA.

このように構成された出力部の動作を第5図及び、第6
図のフローチャートを参照しながら説明する。
The operation of the output section configured in this way is shown in FIGS. 5 and 6.
This will be explained with reference to the flowchart shown in the figure.

該基板1上の転送電極2 Hl、2 Hz、2 Hsに
し所定のパルスφH1,φH2,φH3を与えて図示右
方に信号電荷を移動させる0次に、該基Fi1上の転送
電極2H,に、第6(A)に示すパルスφH4を印加し
て、信号電荷を転送電極2H,の下に集めておき(期間
jl”” F) %信号電荷をフローティングジャンク
ション4で検出する(期間t3〜t8、第6図(E)参
照)、また、リセットパルスR3を第6図(B)に示す
ように期間t4〜t、でリセットゲート5に与えること
により、リセットドレイン6からは第6図(D)に示す
出力信号が得られることになる。一方、フローティング
ジャンクション4で検出された信号は、センス増幅回路
7で増幅されて出力端子V。いから取り出される。ここ
で、前記基板1上のリセット電極5に第6図で示すタイ
ミングをもってリセットパルスを印加し、該フローティ
ングジャンクション4を基準電位にリセットする。とこ
ろで、前記出力信号には、リセットげ一ト5にリセット
パルスが印加されてリセットゲート5がオンの期間(t
a〜ts)に、フローティングジャンクシ四ン4.リセ
ントゲート5゜リセットドレイン6からなるFETから
の熱雑音と、リセットゲート5に加えるリセットパルス
の振幅変動の混合による雑音とからなるリセット雑音が
含まれることになる。したがって、この出力信号をロー
パスフィルタで平均化すると、平均化した出力信号にリ
セット雑音による低周波成分が含まれてしまうことにな
り、再生画像が非常に劣化してしまう。
The transfer electrodes 2H on the substrate 1 are given predetermined pulses φH1, φH2, φH3 at 2Hz, 2Hs to move the signal charges to the right in the figure.Next, the transfer electrodes 2H on the base Fi1 are , the pulse φH4 shown in the sixth (A) is applied to collect the signal charge under the transfer electrode 2H (period jl""F), and the % signal charge is detected at the floating junction 4 (period t3 to t8). , see FIG. 6(E)), and by applying the reset pulse R3 to the reset gate 5 during the period t4 to t as shown in FIG. 6(B), the reset pulse R3 as shown in FIG. ) will be obtained. On the other hand, the signal detected at the floating junction 4 is amplified by the sense amplifier circuit 7 and sent to the output terminal V. It's taken out from there. Here, a reset pulse is applied to the reset electrode 5 on the substrate 1 at the timing shown in FIG. 6 to reset the floating junction 4 to the reference potential. Incidentally, the output signal includes a period (t) in which a reset pulse is applied to the reset gate 5 and the reset gate 5 is on.
a~ts), floating junk 4. This includes reset noise consisting of thermal noise from the FET consisting of the recent gate 5° and reset drain 6, and noise due to a mixture of amplitude fluctuations of the reset pulse applied to the reset gate 5. Therefore, if this output signal is averaged by a low-pass filter, the averaged output signal will contain low frequency components due to reset noise, and the reproduced image will be significantly degraded.

このため、従来、このリセット雑音を除去して信号対雑
音比(S/N)を改善する手段として、出力信号の安定
期間の基準電位をある一定の電位にクランプした後、有
効信号期間の信号電位をサンプリングする相関二重サン
プリング法が提案されている。
For this reason, conventionally, as a means to remove this reset noise and improve the signal-to-noise ratio (S/N), the reference potential during the stable period of the output signal is clamped to a certain constant potential, and then the signal during the effective signal period is A correlated double sampling method for sampling potentials has been proposed.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

ところで、カラー半導体固体描像素子の色信号の分離は
、従来、上記相関二重サンプリング法を利用して行って
きた。例えば、R(赤)、G(緑)、B(青)の縦スト
ライプフィルタを採用したカラー半導体固体過像素子の
場合、出力信号の安定するフィールドスルー期間(第6
図t3〜t4゜t、〜tb)をクランプした後、それぞ
れの色信号に対応する有効信号部分をサンプリングする
ことで、色信号を分離していた。したがって、色信号R
1G、  Bは、この場合、一画素の信号が三画素分に
平均されることになる。次に、輝度信号を得る方法とし
ては、C(8号のみをサンプリングするものと、全ての
信号の有効期間をサンプリングするものとがある。
By the way, separation of color signals of a color semiconductor solid-state imaging device has conventionally been carried out using the above-mentioned correlated double sampling method. For example, in the case of a color semiconductor solid-state imager that employs vertical stripe filters of R (red), G (green), and B (blue), the field-through period (sixth
After clamping the signals t3 to t4 (t, to tb) in FIGS. 3 and 4, the color signals were separated by sampling effective signal portions corresponding to each color signal. Therefore, the color signal R
For 1G and B, in this case, the signal of one pixel is averaged over three pixels. Next, as methods for obtaining a luminance signal, there are two methods: one that samples only C(8), and one that samples the effective period of all signals.

G信号のみをサンプリングする方法は、サンプリング点
が全画素の173となることから解像度が非常に低下し
、画素数が少なくなると輝度信号の大きさに問題がある
In the method of sampling only the G signal, since the sampling point is 173 of all pixels, the resolution is extremely reduced, and as the number of pixels decreases, there is a problem with the magnitude of the luminance signal.

金色信号の有効期間をサンプリングする方法は、単純に
サンプリングするだけなので、その輝度成分としてのG
、B、Rの混合比をカラーフィルタの分光透過率で制i
HLなければならずフィルタの設計が困難であることに
加えて、有彩色の被写体では各色の信号量が異なるため
、信号量の差が輝度信号に現れて偽信号となるという問
題がある。
The method of sampling the valid period of the golden signal is simply sampling, so G as its luminance component is
, B, and R are controlled by the spectral transmittance of the color filter.
In addition to the fact that HL is necessary and it is difficult to design a filter, in the case of a chromatic object, the signal amount of each color is different, so there is a problem that the difference in signal amount appears in the luminance signal and becomes a false signal.

さらに、サンプリングした各色信号の信号量を正規化し
た後に加算して輝度信号を作るには、各色の画素情報が
平均化されているために十分な解像度が得られないとい
う問題がある。
Furthermore, if the signal amount of each sampled color signal is normalized and then added to create a luminance signal, there is a problem that sufficient resolution cannot be obtained because the pixel information of each color is averaged.

加えて、サンプリングすることにより、ナイキスト以上
の周波数成分が信号帯域内に降り返ることにより発生す
るノイズも存在する。
In addition, due to sampling, there is also noise generated when frequency components higher than Nyquist fall back into the signal band.

本発明の目的は、上記問題点を解消し、映像信号のS/
Nを向上させると共に高解像度の画像をえられるように
した画像入力装置を提供することにある。
It is an object of the present invention to solve the above problems and to
An object of the present invention is to provide an image input device that can improve N and obtain high-resolution images.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

上記目的を達成した本発明に係る画像入力装置は、半導
体基板に入射した信号を信号電荷に変換し、この信号電
荷を基に電気信号を出力する固体撮像素子と、前記固体
撮像素子からの出力信号のフィードスルー期間をクラン
プして直流再生する直流再生回路と、前記直流再生回路
からの信号のうち有効信号部分のみを抜き取る抜き取り
回路とを含んでなることを特徴とするものである。
An image input device according to the present invention that achieves the above object includes a solid-state image sensor that converts a signal incident on a semiconductor substrate into a signal charge and outputs an electric signal based on the signal charge, and an output from the solid-state image sensor. The present invention is characterized in that it includes a DC regeneration circuit that regenerates DC by clamping the feed-through period of the signal, and a sampling circuit that extracts only the effective signal portion of the signal from the DC regeneration circuit.

また、他の発明は、半導体基板に入射した光信号を信号
電荷に変換し、この信号電荷を基に電気信号を出力する
固体撮像素子と、前記固体撮像素子からの出力信号のフ
ィードスルー期間をクランプして直流再生する直流再生
回路と、前記直流再生回路からの信号のうちを効信号部
分のみを抜き取る抜き取り回路と、前記抜き取り回路か
ら得られた各色信号をそれぞれ個別に増幅制御して所定
振幅の出力信号を出力する可変利得増幅回路と、前記可
変利得増幅回路からの各色信号を混合して輝度信号とし
て出力する混合回路とを含んで構成したことを特徴とす
るものである。
Another invention provides a solid-state imaging device that converts an optical signal incident on a semiconductor substrate into a signal charge and outputs an electrical signal based on the signal charge, and a feed-through period of an output signal from the solid-state imaging device. A DC regeneration circuit that clamps and regenerates DC, a sampling circuit that extracts only the effective signal portion of the signal from the DC reproduction circuit, and amplification control of each color signal obtained from the sampling circuit individually to obtain a predetermined amplitude. The present invention is characterized in that it includes a variable gain amplifier circuit that outputs an output signal of the variable gain amplifier circuit, and a mixing circuit that mixes each color signal from the variable gain amplifier circuit and outputs the resultant signal as a luminance signal.

〔作 用〕[For production]

本発明は、固体撮像素子からの出力信号のリセット後の
フィードスルー期間を直流再生回路で直流再生し、リセ
ットによる低周波雑音を除去している。また、この直流
再生回路からの信号有効信号期間のみを抜き取り回路で
抜き取るようにした。
In the present invention, a DC regeneration circuit performs DC regeneration during the feed-through period after the output signal from the solid-state image sensor is reset, thereby removing low frequency noise caused by the reset. Further, only the valid signal period from the DC regeneration circuit is extracted by the extraction circuit.

これによりサンプリングに伴う折り返し雑音が減少する
This reduces aliasing noise associated with sampling.

さらに、抜き取り回路で抜き取った信号を個々に可変利
得増幅回路で増幅して所定振幅の出力信号とし、これら
を混合回路で混合して輝度信号を得るようにしたので、
高解像度の画面を得ることができる。
Furthermore, the signals extracted by the extraction circuit are individually amplified by variable gain amplifier circuits to produce output signals of a predetermined amplitude, and these are mixed by a mixing circuit to obtain a luminance signal.
You can get a high resolution screen.

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。 Embodiments of the present invention will be described below based on the drawings.

第1図乃至第4図は本発明の詳細な説明するために示す
図であり、第1図は同実施例を示すブロック図、第2図
は同実施例の固体撮像素子を示す図、第3図は同実施例
の作用を説明するために示すフローチャート、第4図は
同実施例の抜き取り回路の具体例を示す回路図である。
1 to 4 are diagrams shown to explain the present invention in detail, FIG. 1 is a block diagram showing the embodiment, FIG. 2 is a diagram showing a solid-state image sensor of the embodiment, and FIG. FIG. 3 is a flow chart shown to explain the operation of the same embodiment, and FIG. 4 is a circuit diagram showing a specific example of the sampling circuit of the same embodiment.

第1図に示す実施例は、半導体基板上の光信号を信号電
荷に変換して映像信号として出力できる固体↑層像素子
11と、この固体撮像素子からの出力信号のリセット後
フィードスルー期間の一部をクランプパルスCPにより
クランプして所定の電圧に直流再生する直流再生回路と
してのクランプ回路12と、前記直流再生回路としての
クランプ回路12からの直流再生信号から要求される色
信号のみを取り出すため、抜き取りパルスG P l+
 G P z、 GP3によりゲート制御されるゲート
回路13C;、 13R,13Bからなる抜き取り回路
13と、前記抜き取り回路13からの各色信号SG、S
ア、Ssを増幅する増幅回路14G、 14R,14B
と、各増幅器14G、 14R,14Bからの出力信号
を帯域制限するローパスフィルタ15G、 15R,1
5Bと、前記抜き取り回路13により得られた各色信号
S c、 S *、 S mを、輝度信号の三原色の刺
激値を表す第(1)式によりG信号部11.を基準値に
してR信号部、、B信号Smの振幅制御して増幅する可
変利得増幅回路16G、 16R,16Bと、各増幅回
路160.16R,16Bから得られた各信号を混合す
る混合回路17と、該混合回路17からの信号増幅する
増幅回路18と、該増幅回路18からの信号を帯域制限
するローパスフィルタ19と、このローパスフィルタ1
9及び前記ローパスフィルタ15G、 15R,15B
からの信号をプロセス処理する処理回路20と、該処理
回路20からの信号からNTSC信号とするエンコーダ
21と、該固体撮像素子11を駆動する水平駆動パルス
φHを基にクランプパルスCP、抜き取りパルスCP 
、、 G P、、 CP 、を出力する制御回路22と
から構成されている。
The embodiment shown in FIG. 1 includes a solid-state ↑ layer image element 11 that can convert an optical signal on a semiconductor substrate into a signal charge and output it as a video signal, and a feed-through period after reset of the output signal from this solid-state image sensor. A clamp circuit 12 is used as a DC regeneration circuit that clamps a portion of the DC signal with a clamp pulse CP and regenerates the DC voltage to a predetermined voltage, and extracts only the required color signal from the DC reproduction signal from the clamp circuit 12 as the DC regeneration circuit. Therefore, the extraction pulse G P l+
GPz, a gate circuit 13C gate-controlled by GP3; a sampling circuit 13 consisting of 13R, 13B; and each color signal SG, S from the sampling circuit 13;
A. Amplification circuits 14G, 14R, 14B that amplify Ss
and low-pass filters 15G, 15R, 1 that band-limit the output signals from each amplifier 14G, 14R, 14B.
5B, and each color signal S c, S *, S m obtained by the sampling circuit 13 is input to the G signal section 11. Variable gain amplifier circuits 16G, 16R, 16B that control and amplify the amplitude of the R signal section, B signal Sm using the reference value as a reference value, and a mixing circuit that mixes each signal obtained from each amplifier circuit 160, 16R, 16B. 17, an amplifier circuit 18 for amplifying the signal from the mixing circuit 17, a low-pass filter 19 for band-limiting the signal from the amplifier circuit 18, and this low-pass filter 1.
9 and the low pass filters 15G, 15R, 15B
A processing circuit 20 that processes signals from the processing circuit 20, an encoder 21 that converts the signals from the processing circuit 20 into NTSC signals, and a clamp pulse CP and a sampling pulse CP based on the horizontal drive pulse φH that drives the solid-state image sensor 11.
, , G P , CP , and a control circuit 22 that outputs .

また、輝度信号の三原色の刺激値を表す式は、輝度信号
をEy、R信号値をE R,G信号値をEG。
Furthermore, the formula expressing the stimulus values of the three primary colors of the luminance signal is Ey for the luminance signal, E R for the R signal value, and EG for the G signal value.

B信号値をE、とすると、 E y−0,30E、 + 0.59E 、 + 0.
11E 、 −−−−−−(1)で与えられる。
When the B signal value is E, E y-0, 30E, + 0.59E, + 0.
11E, -------(1) is given.

第2図(1)はカラーフィルタ IIIG 、IIIR
,111Bが縦方向に配設されており、各フィルタ 1
11G 、IIIR、IIIBの線列が順に繰り返され
てストライプ状になっており、各フィルタ IIIG 
、IIIR,111Bの下部に光電変換部111が構成
されている。
Figure 2 (1) shows color filters IIIG and IIIR.
, 111B are arranged vertically, and each filter 1
The line rows of 11G, IIIR, and IIIB are repeated in order to form a stripe shape, and each filter IIIG
, IIIR, 111B, a photoelectric conversion section 111 is configured.

これら光電変換部111の各横側には光電変換された信
号電荷を転送する第1信号電荷転送部112が垂直に設
けられており、これら信号電荷転送部112の下方に第
2信号電荷転送部113が設けられている。該第2信号
電荷転送部113から転送され電荷を検出し出力する出
力増幅回路114が設けられている。この出力増幅回路
114からは、G、R。
A first signal charge transfer section 112 for transferring photoelectrically converted signal charges is vertically provided on each side of these photoelectric conversion sections 111, and a second signal charge transfer section is provided below these signal charge transfer sections 112. 113 is provided. An output amplification circuit 114 is provided that detects and outputs charges transferred from the second signal charge transfer section 113. From this output amplification circuit 114, G and R are output.

Bの信号が出力される。A signal B is output.

第2図(n)は第2信号電荷転送部113が2本で構成
されており、1本の信号電荷転送部113にはG信号の
みを、他の1本の信号電荷転送部113にはR信号/B
信号が転送できるようにしたものであり、各転送部11
3G 、113RBには出力増幅回路114G、、u4
RBが設けられている。出力増幅回路114GからはG
信号が、出力回路114RBからはR信号/B信号が、
それぞれ出力される。
In FIG. 2(n), the second signal charge transfer section 113 is composed of two, and one signal charge transfer section 113 receives only the G signal, and the other signal charge transfer section 113 receives only the G signal. R signal/B
It is designed so that signals can be transferred, and each transfer unit 11
3G, 113RB has an output amplifier circuit 114G, u4
RB is provided. G from the output amplifier circuit 114G
The signal is output from the output circuit 114RB, and the R signal/B signal is output from the output circuit 114RB.
Each is output.

尚、第2図(I)ではG=R”−Bフィルタとしてあり
、第2図(n)ではG−R−G−Bフィルタとしである
。したがって、出力信号は、第2図N)ではG−R−B
信号が、第2図(I[)では第2信号電荷転送部113
GからはG信号が、第2信号電荷転送部113RBから
はR信号/B信号力(それぞれ出力されることになる。
In addition, in FIG. 2 (I), it is a G=R"-B filter, and in FIG. 2 (n), it is a G-R-G-B filter. Therefore, the output signal is as shown in FIG. G-R-B
In FIG. 2 (I[), the signal is transferred to the second signal charge transfer unit 113.
The G signal is output from the G signal, and the R signal/B signal power (respectively) is output from the second signal charge transfer unit 113RB.

上述のように構成された実施例の作用を第1図乃至第3
Tj!Jを参照しながら説明する。以下の説明では第2
図(1)の場合の固体撮像素子を用いたものとして説明
する。
The operation of the embodiment configured as described above is illustrated in FIGS. 1 to 3.
Tj! This will be explained with reference to J. In the following explanation, the second
A description will be given assuming that the solid-state image sensor shown in FIG. (1) is used.

固体撮像素子11からの出力信号は、第3図(a)に示
すように、G信号、R信号、B信号で振幅が異なってい
る。この出力信号のフィードスルー期間(第3図L I
−j a )において、クランプ回路12に対し制御回
路22から水平駆動パルスφHと同じ周波数のクランプ
パルスCP(第3図(b)t2〜t3)を与えてそのフ
ィードスルー期間(第3 図tl−t a’ )の一部
をクランプし、所定の電位に直流再生する。次に、抜き
取り回路13の第1ゲート回路13Gに抜き取りパルス
(第315(c)t。
As shown in FIG. 3(a), the output signals from the solid-state image sensor 11 have different amplitudes for the G signal, R signal, and B signal. The feedthrough period of this output signal (Fig. 3)
-j a ), the control circuit 22 supplies the clamp pulse CP (FIG. 3(b) t2 to t3) with the same frequency as the horizontal drive pulse φH to the clamp circuit 12, and the feedthrough period (FIG. 3 tl- A part of t a' ) is clamped and DC regenerated to a predetermined potential. Next, a sampling pulse (315(c)t) is applied to the first gate circuit 13G of the sampling circuit 13.

〜ts)を与えて有効信号部分(第3図t、〜tS)を
抜き取ると、第3図(f)の如きG信号Scが得られる
ことになる。
~ts) and extracting the effective signal portion (t, ~tS in FIG. 3), a G signal Sc as shown in FIG. 3(f) is obtained.

また、クランプ回路12に対して制御回路22から水平
駆動パルスφHと同じ周波数のクランプパルスCP(第
3図(b)t+z〜t13)を与えてフィードスルー期
間(第3図tll〜t、4)の一部をクランプして所定
電圧の直流を再生し、ついで抜き取り回路13の第2ゲ
ート回路13Rに抜き取りパルス(第3図(d)t+a
〜t+s)を与えて有効信号部分(第3図11〜t24
)を抜き取ると、第3図(g)の如きR信号部、lが得
られることになる。
In addition, the control circuit 22 supplies the clamp pulse CP (from t+z to t13 in FIG. 3) with the same frequency as the horizontal drive pulse φH to the clamp circuit 12, thereby starting the feedthrough period (tll to t, 4 in FIG. 3). A part of the DC voltage is clamped to regenerate a DC of a predetermined voltage, and then a sampling pulse (FIG. 3(d) t+a
~t+s) to obtain the effective signal portion (Fig. 3, 11 to t24)
), an R signal portion, l, as shown in FIG. 3(g) will be obtained.

同様に、クランプ回路12に対して制御回路22からク
ランプパルスCP(第3図(b)tzz−tzs)を与
えてフィードスルー期間(第3図11+〜t24)の一
部をクランプして所定電圧の直流を再生し、ついで抜き
取り回路13の第3ゲート回路13Bに第3図(e)に
示す抜き取りパルスを与えて有効信号部分(第3図tz
4〜t2.)を抜き取ると、第3(h)の如きB信号部
、が得られるようになる。
Similarly, a clamp pulse CP (tzz-tzs in FIG. 3(b)) is applied from the control circuit 22 to the clamp circuit 12 to clamp a part of the feedthrough period (11+ to t24 in FIG. 3) to obtain a predetermined voltage. Then, a sampling pulse shown in FIG. 3(e) is given to the third gate circuit 13B of the sampling circuit 13 to reproduce the effective signal portion (tz
4-t2. ), a B signal part like the third (h) can be obtained.

上記を繰り返せば、G−4R→B→G→R→B→−・・
・・・・・と繰り返す色信号S 、、 S *、 S 
mが得られることになる。
If you repeat the above, G-4R→B→G→R→B→-...
The color signal S ,, S *, S that repeats...
m will be obtained.

このようように抜き取り回路13で分離された三つの色
信号S s、 S +t、 S sは、増幅回路14G
、 14R。
The three color signals Ss, S+t, and Ss separated by the extraction circuit 13 in this way are sent to the amplifier circuit 14G.
, 14R.

14Bでそれぞれ増幅された後にローパスフィルタ15
G、 15R,15Bで帯域制限されて処理回路20に
与えられる。一方、抜き取り回路13で分離された三つ
の色信号S、、Sえ、Smは、常にG信号部0.を基準
値としてR信号部え、B信号部6を第(1)式の関係を
もたせて増幅する増幅回路16G、 16R。
After each amplification by 14B, low pass filter 15
The signal is band-limited by G, 15R, and 15B and provided to the processing circuit 20. On the other hand, the three color signals S, S, Sm separated by the extraction circuit 13 are always in the G signal part 0. Amplifying circuits 16G and 16R amplify the R signal part 6 using the reference value as a reference value, and the B signal part 6 with the relationship expressed by equation (1).

16Bで増幅されてから、混合回路18に与えられる。After being amplified by 16B, it is applied to the mixing circuit 18.

混合回路18では、前記各増幅回路16C;、 16R
,16Bで特定の関係をもって増幅された各色信号を混
合して第3図(i)に示すような混合信号(輝度信号)
が得られる。このような輝度信号については、前記増幅
回路16R,16Bが上述したように増幅動作をし、か
つそのように増幅されたG−R−B信号を混合回路17
で加算するので、色信号の欠落していた画素部分が他の
色信号によって正確に補間されることになり、しかも輝
度信号としては全画素の信号を利用することができるよ
うになる。
In the mixing circuit 18, each of the amplifier circuits 16C;, 16R
, 16B with a specific relationship are mixed to produce a mixed signal (luminance signal) as shown in FIG. 3(i).
is obtained. Regarding such a luminance signal, the amplifying circuits 16R and 16B perform an amplifying operation as described above, and the G-R-B signal thus amplified is sent to the mixing circuit 17.
Since the pixel portions where the color signal is missing are accurately interpolated with other color signals, the signals of all pixels can be used as the luminance signal.

したがって、輝度信号の帯域は、原理的には、固体撮像
素子の画素数で決定されるナイキスト限界まであり、限
界解像度まで得られることになる。
Therefore, the band of the luminance signal is, in principle, up to the Nyquist limit determined by the number of pixels of the solid-state image sensor, and the maximum resolution can be obtained.

この輝度信号は、この後、増幅回路18で増幅されてか
らローパスフィルタ19で帯域制限をされて処理回路2
0に与えられる。
This luminance signal is then amplified by an amplifier circuit 18, band-limited by a low-pass filter 19, and then sent to a processing circuit 2.
given to 0.

処理回路20に与えられた色信号と輝度信号とはプロセ
ス処理された後に、エンコーダ21にてN、TSC信号
とされる。
After being processed, the color signal and luminance signal supplied to the processing circuit 20 are converted into N and TSC signals by the encoder 21.

上述したように本実施例によれば、分離された色信号に
は信号部のみが抜き取られており、リセット雑音や折返
し雑音の含まない信号となる。
As described above, according to this embodiment, only the signal portion is extracted from the separated color signal, resulting in a signal that does not contain reset noise or aliasing noise.

また、本実施例によれば、一つの分離色信号に着目する
と、他の二つの分離色信号にはこの信号の欠落している
信号位置の輝度情報を含んでいるので、これらの信号を
G信号を基準として撮像条件に合わせて信号量を制御し
た後加算することにより、輝度信号としては全画素を平
均化したものとする信号が得られることになって原理的
には白黒テレビカメラと同等の画素情報が得られること
になる。
Further, according to this embodiment, when focusing on one separated color signal, the other two separated color signals contain luminance information at the signal position where this signal is missing, so these signals are By using the signal as a reference and controlling the signal amount according to the imaging conditions and then adding it, a luminance signal that is the average of all pixels is obtained, which is equivalent in principle to a black and white television camera. pixel information will be obtained.

第4図は本実施例の要部の具体的回路例を示す回路図で
ある。
FIG. 4 is a circuit diagram showing a specific circuit example of the main part of this embodiment.

第4図において、固体撮像素子11からの信号は増幅回
路23を介してクランプ回路12に供給されるようにな
っている。クランプ回路12には、固体撮像素子11の
ほかにクランプパルスCP及びクランプレベルを指定す
るための信号が入力されている。
In FIG. 4, a signal from the solid-state image sensor 11 is supplied to the clamp circuit 12 via the amplifier circuit 23. In addition to the solid-state image sensor 11, the clamp circuit 12 receives a clamp pulse CP and a signal for specifying a clamp level.

クランプ回路12からの出力は増幅回路24を介して抜
き取り回路13のゲート回路13G、 13R,13B
に供給されるようになっている。抜き取り回路13の各
ゲート13G、 13R,13Bには、それぞれ抜き取
りパルスG P 、、 CP 、、 G P 、がコン
デンサ25G。
The output from the clamp circuit 12 is sent to the gate circuits 13G, 13R, and 13B of the sampling circuit 13 via the amplifier circuit 24.
is being supplied to. At each gate 13G, 13R, 13B of the extraction circuit 13, extraction pulses G P , CP , , G P are connected to a capacitor 25G.

25R,25Bを介して供給されるようになっている。It is designed to be supplied via 25R and 25B.

ゲート回路13GはトランジスタT rl O〜T P
I 3と、抵抗RIO〜RHと、ダイオードD1゜とで
構成した2重平衡差動型カレントスイッチ回路で構成し
である。各ゲート回路13R,13Bも同じ2重平衡差
動型カレントスイッチ回路で構成しである。
The gate circuit 13G is a transistor T rl O to T P
It is composed of a double balanced differential current switch circuit composed of I3, resistors RIO to RH, and a diode D1. Each gate circuit 13R, 13B is also constructed of the same double balanced differential type current switch circuit.

また、クランプ回路12からの信号は増幅回路24を介
して、ゲート回路13G、13R,13Bをそれぞれ構
成する2重平衡差動型カレントスイッチ回路のトランジ
スタTPISのエミンタとトランジスタTr17のコレ
クタとの接続点にそれぞれ供給されるようになっている
。抜き取りパルスG P +、 G P2+ CP 、
も各2重平衡差動型カレントスイッチ回路のトランジス
タT11゜+ T r+ 3のベースに供給されるよう
になっている。抜き取り回路13の各出力は、各2重平
衡差動型カレントスイッチ回路のトランジスタT r+
 I+ T r+ 3のコレクタから取り出すようにな
っている。
Further, the signal from the clamp circuit 12 is transmitted via the amplifier circuit 24 to the connection point between the emitter of the transistor TPIS and the collector of the transistor Tr17 of the double-balanced differential current switch circuit constituting each of the gate circuits 13G, 13R, and 13B. are supplied to each. Extraction pulse G P +, G P2+ CP,
is also supplied to the base of the transistor T11°+Tr+3 of each double-balanced differential current switch circuit. Each output of the extraction circuit 13 is connected to a transistor T r+ of each double balanced differential current switch circuit.
It is designed to be taken out from the collector of I+Tr+3.

このように抜き取り回路13の各ゲート回路13G。In this way, each gate circuit 13G of the extraction circuit 13.

13R,13Bに2重平衡差動型カレントスイッチ回路
を用いた理由は次のとおりである。
The reason why double balanced differential current switch circuits are used for 13R and 13B is as follows.

すなわち、前記抜き取り回路13には、信号加算による
帯域向上を十分に得るためと、サンプルホールドによる
折り返し雑音をなくすために、有効信号部分のみを確実
に抜き出せる機能を持たせる必要がある。加えて、固体
撮像素子11の出力信号はクロック周波数が約7 (M
H2)以下となって高い周波数であるため、通常のMO
Sゲートやスイッチ回路では、スイッチ回路の静電容量
や、配線による静電容量の如きわずか静電容量の存在に
よってもホールド効果をもたらし、加算する信号のアパ
ーチャが広がってしまうという不都合が生じる。そこで
、このような不都合を生ぜず、確実な抜き取り動作をさ
せ得る第4図の如き2重平衡差動型カレントスイッチ回
路を各ゲート回路13G。
That is, the extraction circuit 13 needs to have a function of reliably extracting only the effective signal portion in order to sufficiently improve the band by signal addition and to eliminate aliasing noise due to sample and hold. In addition, the output signal of the solid-state image sensor 11 has a clock frequency of approximately 7 (M
Since the frequency is higher than H2), the normal MO
In S gates and switch circuits, even the presence of a small amount of capacitance, such as the capacitance of the switch circuit or the capacitance due to wiring, causes a hold effect, causing the inconvenience that the aperture of the signal to be added becomes wider. Therefore, each gate circuit 13G is provided with a double balanced differential current switch circuit as shown in FIG. 4, which does not cause such inconvenience and can perform a reliable extraction operation.

13R,13Bに採用したものである。This was adopted for 13R and 13B.

尚、本発明はつぎのように変形応用ができる。Incidentally, the present invention can be modified and applied as follows.

(a)上記実施例では抜き取りパルスG P l+ G
 P 、。
(a) In the above embodiment, the extraction pulse G P l+ G
P.

GP、を矩形波で説明したが、これに限らず正弦波を用
いてもよい。抜き取りパルス自身の雑音のことを考える
と正弦波の方が有効である。
Although GP has been described using a rectangular wave, the present invention is not limited to this, and a sine wave may also be used. Considering the noise of the sampling pulse itself, a sine wave is more effective.

(b)上記実施例では固体撮像素子についてCODで説
明したが、これに限らず例えばCPDであってもよい。
(b) In the above embodiments, the solid-state image sensing device has been described as a COD, but is not limited to this, and may be a CPD, for example.

(c)本実施例ではテレビカメラの例で説明した力(こ
れに限らず各種の画像入力装置として応用できる。
(c) In this embodiment, the force explained in the example of a television camera (not limited to this, the force can be applied to various image input devices).

(d)本実施例では第2信号電荷転送部(水平レジスタ
)113が一本の場合で説明したが、第2信号電荷転送
部(水平レジスタ)113が二本の場合であってもよい
。この場合、リセット、フィードスルー期間に画素情報
を埋め込むことができ、一層有効である。
(d) In this embodiment, the case where there is one second signal charge transfer section (horizontal register) 113 has been described, but the case may be such that there are two second signal charge transfer sections (horizontal register) 113. In this case, pixel information can be embedded in the reset and feed-through periods, which is even more effective.

(e)本実施例ではG−R−B、G−=R−G−Bの原
色フィルタにより説明したが、もちろんG−Y。
(e) In this embodiment, the primary color filter is G-R-B, G-=R-G-B, but of course G-Y.

(イエロー)−C,(シアン)、C=Y、−G−2Cy
のような補色系のフィルタであってもよい。
(yellow) -C, (cyan), C=Y, -G-2Cy
It may also be a complementary color filter such as.

また、縦ストライブフィルタに限らない。Moreover, it is not limited to a vertical stripe filter.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上述べたように本発明によれば、固体撮像素子からの
出力信号のうちから有効信号部のみを抜き出すようにし
たので、従来のようなりセント雑音やサンプリングによ
る折り返し雑音をなくして映像信号の信号対雑音比を著
しく向上させ得るという効果がある。また、本発明によ
れば、抜き出した色信号を特定の関係をもたせて増幅し
これらを加算するようにしたので、高解像度の画像を得
ることができるという効果もある。
As described above, according to the present invention, only the effective signal portion is extracted from the output signal from the solid-state image pickup device, so that the video signal signal is eliminated from the conventional cent noise and aliasing noise due to sampling. This has the effect of significantly improving the noise ratio. Further, according to the present invention, since the extracted color signals are amplified with a specific relationship and these are added, it is also possible to obtain a high-resolution image.

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

第1図は本発明の実施例を示すブロック図、第2図は同
実施例で用いる固体撮像素子を示す図、第3図は同実施
例の作用を説明するために示すタイムチャート、第4図
は同実施例で用いる抜き取り回路の具体的回路例を示す
回路図、第5図は従来例を示す模式図、第6図は従来例
の動作を説明するために示すタイムチャートである。 11−・半導体固体撮像素子、12−クランプ回路(直
流再生回路) 、13−抜き取り回路、13G、 13
R,13B−一一一ゲート回路、14G、、  14R
,14B、  18−・増幅回路、15C;、 15R
,15B、 19−・−ローパスフィルタ、16G、 
16R,16B−・可変利得増幅回路、17−混合回路
、20・・−・処理回路、21・−エンコーダ、22−
・−制御回路。 代理人 弁理士 村 上 友 − 第2図 (I) (1[) 第4図
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a diagram showing a solid-state image sensor used in the embodiment, FIG. 3 is a time chart shown to explain the operation of the embodiment, and FIG. FIG. 5 is a circuit diagram showing a specific circuit example of the extraction circuit used in the same embodiment, FIG. 5 is a schematic diagram showing a conventional example, and FIG. 6 is a time chart shown to explain the operation of the conventional example. 11-・Semiconductor solid-state image sensor, 12-clamp circuit (DC regeneration circuit), 13-extraction circuit, 13G, 13
R, 13B-111 gate circuit, 14G, 14R
, 14B, 18-・Amplification circuit, 15C;, 15R
, 15B, 19--low pass filter, 16G,
16R, 16B--variable gain amplifier circuit, 17--mixing circuit, 20--processing circuit, 21--encoder, 22-
・-Control circuit. Agent Patent Attorney Tomo Murakami - Figure 2 (I) (1[) Figure 4

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)半導体基板に入射した光信号電荷に変換し、この
信号電荷を基に電気信号を出力する固体撮像素子と、前
記固体撮像素子からの出力信号のフィードスルー期間を
クランプして直流再生する直流再生回路と、前記直流再
生回路からの信号のうち有効信号部分のみを抜き取る抜
き取り回路とを含んでなることを特徴とする画像入力装
置。
(1) A solid-state image sensor that converts an optical signal incident on a semiconductor substrate into an electric charge and outputs an electrical signal based on this signal charge, and performs DC regeneration by clamping the feed-through period of the output signal from the solid-state image sensor. An image input device comprising: a DC regeneration circuit; and a sampling circuit that extracts only a valid signal portion of a signal from the DC reproduction circuit.
(2)前記特許請求の範囲第1項において、前記抜き取
り回路は、二重平衡差動型カレントスイッチ回路で構成
したことを特徴とする画像入力装置。
(2) The image input device according to claim 1, wherein the sampling circuit is constructed of a double-balanced differential current switch circuit.
(3)半導体基板に入射した光信号を信号電荷に変換し
、この信号電荷を基に電気信号を出力刷る固体固体撮像
素子と、前記固体撮像素子からの出力信号のフィードス
ルー期間をクランプして直流再生する直流再生回路と、
前記直流再生回路からの信号のうち有効信号部分のみを
抜き取る抜き取り回路と、前記抜き取り回路から得られ
た各色信号をそれぞれ個別に増幅制御して所定振幅の出
力信号を出力する可変利得増幅回路と、前記可変利得増
幅回路からの各色信号を混合して輝度信号として出力す
る混合回路とを含んで構成したことを特徴する画像入力
装置。
(3) A solid-state image sensor that converts an optical signal incident on a semiconductor substrate into a signal charge and outputs an electrical signal based on the signal charge, and a solid-state image sensor that clamps the feed-through period of the output signal from the solid-state image sensor. A DC regeneration circuit that regenerates DC;
a sampling circuit that extracts only an effective signal portion of the signal from the DC reproduction circuit; a variable gain amplifier circuit that individually amplifies and controls each color signal obtained from the sampling circuit to output an output signal of a predetermined amplitude; An image input device comprising: a mixing circuit that mixes each color signal from the variable gain amplifier circuit and outputs the mixture as a luminance signal.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100394777C (en) * 2004-06-02 2008-06-11 佳能株式会社 Solid-state image pickup device and camera

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100394777C (en) * 2004-06-02 2008-06-11 佳能株式会社 Solid-state image pickup device and camera

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