JPH055227B2 - - Google Patents

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JPH055227B2
JPH055227B2 JP58044193A JP4419383A JPH055227B2 JP H055227 B2 JPH055227 B2 JP H055227B2 JP 58044193 A JP58044193 A JP 58044193A JP 4419383 A JP4419383 A JP 4419383A JP H055227 B2 JPH055227 B2 JP H055227B2
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JP
Japan
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signal
output
pulse
circuit
solid
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JP58044193A
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JPS59171371A (ja
Inventor
Toshuki Akyama
Moriji Izumida
Naoki Ozawa
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
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Publication of JPS59171371A publication Critical patent/JPS59171371A/ja
Publication of JPH055227B2 publication Critical patent/JPH055227B2/ja
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    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Picture Signal Circuits (AREA)
  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は低周波の雑音を低減する固体撮像装置
の駆動方法と信号読み出し方法に関する。
〔従来技術〕
第1図は従来のCCD型固体撮像装置の原理図
である。マトリツクス状に配列された光ダイオー
ド2からなる感光部9と、光ダイオードに蓄積さ
れた光信号を読み出すための縦方向のCD11〜
1Nおよび水平方向のCCD3と、転送された信
号を増幅して出力する出力AMP4から成つてい
る。
第2図は出力AMP4の回路例である。30は
水平方向のCCD3で転送した信号電荷料QSを電
圧量に変換する小さい静電容量Q0、31は容量
C0間に信号電荷量QSに比例して生じる信号電圧
V0=QS/C0を低インピーダンスで出力するソー
ス・フオロア用MOS型FET、32は容量C0内の
信号電荷量QSを外部に取り除くためのリセツト
用MOS型FETである。
この第1図、第2図の構造の素子において、信
号は次の様にして読み出される。すなわちまず1
フレーム期間で光ダイオード2に蓄積した信号電
荷を、垂直帰線期間の間に縦方向のCCD11〜
1N内に移す。縦方向のCCDは水平帰線期間ご
とに1ラインづつ転送し、信号電荷を水平方向の
CCD3に順次移す。水平帰線期間に水平方向の
CCDに移した信号電荷は、それに続く1水平期
間の間に水平方向のCCDにクロツクパルスを加
えることによつて順次容量C0内に転送する。l
番目のクロツクパルスで容量C0に移した信号電
荷Q(l) Sは、容量C0間に電圧V(l) 0を生じ、ソース・フ
オロア出力端33から電圧振幅V(l) 0の信号パルス
第3図4lを出力する。この後信号電荷Q(l) Sをリ
セツト用MOS型FETを通して外部に取り除く。
また次のl+1番目のクロツクパルスで再び次の
信号電荷Q(l+1) Sを容量C0に移し、電圧振幅V(l+1) 0
信号パルス第3図4(l+1)を出力する。以下
同様の操作を繰り返すことによつて、順次信号を
信号電荷Q(l) Sに比例した電圧振幅V(l) 0を持つ信号パ
ルス列第3図cとして出力する。
第4図は第3図cの出力信号パルス列の周波数
分布の説明図である。すなわち出力信号パルス列
の振幅を変調する信号電荷の列…Q(l) S(tl-1)、Q(l) S
(tl)、Q(l+1) S(tl+1)、…周波数分布が第4図aに

す分布を持つとき、第3図cの出力信号パルス列
の周波数分布は第4図bの様になる。図において
50はベースバンド成分で、パルス振幅変調する
ことによる周波数特性sinπfτ/πf(ただしτ=パ
ルス幅)を第4図aの変調信号に掛けた周波数分
布を示している。また51は基本波成分で、リセ
ツトパルスと同じ周波数frの搬送波とその側波帯
から成つている。以下5mは第3図cの第m次高
調波成分で、周波数m×frの搬送波とその側帯波
から成つている。
第5図は第3図cの出力信号パルス列から映像
信号(変調信号成分)を取り出す回路の回路構成
例を示したものである。固体撮像装置7の出力信
号パルス列第3図cは、初めLPF61を通す。
これにより出力信号パルス列のベースバンド成分
第4図b50のみ取り出し、信号処理回路62に
よつてSYNC他のテレビ信号の同期信号を挿入し
てテレビ信号として出力する。図において63は
固体撮像装置の駆動回路である。なお上記の方法
で取り出す出力信号パルス列のベースバンド成分
50のレベルは、出力信号パルスの幅τ(容量C0
内に信号電荷を保持する時間)に比例して増大す
る。従つて第5図の信号読み出し方法では、パル
スの幅τはできるだけ広くし、ほぼリセツトパル
ス同期Tに等しくなるように調節するのが望まし
い。
ところで固体撮像装置では、出力AMP第1図
4の初段のトランジスタ31は一般にMOS型
FETで構成する。第2図のごとく容量C0間電圧
を初段トランジスタのゲート端子に加えるタイプ
のAMPのランダム雑音は、主に熱雑音と1/f雑音
とから構成される。第6図は第4図の出力信号パ
ルス列の周波数分布に上記雑音成分を重ねて示し
たもので、60は1/f雑音を、64は熱雑音を示
している。第6図からも明らかなように、熱雑音
の周波数分布が平坦なのに対し、1/f雑音は低周
波成分ほど大きく、画面上で横方向に線状に雑音
が現われるため画室を著しく劣化させている。特
にMOS型FETではこの1/f雑音が大きく、その影
響が著しい。
〔発明の目的〕
本発明の目的は、上述第1図の固体撮像装置に
おいて、1/f雑音等による低周波雑音成分の低減
された映像信号を得る固体撮像装置の駆動方法及
び信号の読み出し方法を提供することにある。
〔発明の概要〕
上記目的を達成するため本発明は、第1に固体
撮像装置出力信号パルス列のパルス幅τ(容量C0
内に信号電荷QSを保持する時間)をリセツトパ
ルス周期Tの役半分τ≒T/2に設定すること、
第2に上記設定時の出力パルス列の基本波成分か
ら同期検波によつて映像信号を取り出すこと、第
3に同期検波に用いる局部信号は、リセツトパル
スの基本波の位相を調節して出力信号パルス列基
本波成分の搬送波と同一位相にしたものを用いる
ことに特徴がある。
一般に第3図c出力信号パルス列の振幅V(l) 0が Q(l) S=kcos(Ptl) (1) ただし tl=n×T の信号電荷量によつて変化している時、第3図c
の出力信号パルス列は V0(t)=1/T〔const+2/PsinPτ/2×kcosPt+2
m=1 {2/mωRsinmωR/2×cosmωRt +2/mωR−Psin(mωR−P)τ/2×k/2cos(
R−P)t+2/mωR+Psin(mωR+P)τ/2×
k/2cos(mωR
+P)t}〕 (2) ただし ωR=2πfR=2π/T と表わせる。上式において第1項は直流レベル、
第2項はベースバンド成分(第4図50)、第3
項は基本波成分及びその高調波成分(第4図5
1,52,…)を表わす。
従来の信号読み出し方法第5図は、(2)式第2項
をLPFを使つて取り出すもので、この方法では
前述した項に(2)式の混入した1/f雑音等大きさ
低周波雑音もそのまま読み出した信号内に混入す
る。
本発明ではこれら1/f雑音等低周波雑音の混
入を防止するため、これらの雑音レベルが小さい
高い周波数領域、特に(2)式第3項m=1の項に当
たる基本波成分をBPFで取り出し、リセツトパ
ルス基本波の位相を調節して作つた局部信号 cosωRt (3) を乗積する同期検波により映像信号を取り出す。
すなわち(3)式の局部信号を(2)式m=1の基本波
成分に乗積した信号 f(t)∝(sinτ/2(ωR−P)/ωR−P+sinτ/2
(ωR+P)/ωR+P) ×ksosPt +(周波数3/4πωR以上の項) (4) のベースバンド成分((4)式第1項)をLPFで取
り出し、周波数特数の補正をほどこすことによ
り、1/f雑音等低周波雑音の少ない映像信号 kcosPt (5) を得ることができる。
この時(4)式第1項から明らかなように検波信号
の大きさは第3図cの出力信号パルスの幅τによ
つて変化する。特に低周波雑音に対するSNを決
めるP〜0における検波信号の大きさは、 |sinωR/2τ/ωR| に比例して変化する。従つて |sinωR/2τ/ωR| が最大値を取る時、すなわち出力信号のホールド
時間を τ≒T/2 (6) に設定することにより、最もSNのよい映像信号
を得るとができる。
以上述べたように本発明による固体撮像装置の
駆動方法及び信号の読み出し方法においては、
1/f雑音等低周波雑音の少ない、SNの高い安
定し映像信号を得ることができる。
以上基本成分から信号を取り出す場合について
述べたが、一般にm次高調波成分から同様にして
信号を読み出すことができる。ただしこの時、第
3図cの出力信号パルスの幅τを τ≒2n+1/2m×T (7) ただし n=0、1、…、m−1 に設定することにより、高SNの信号を読み出す
ことができる。
〔発明の実施例〕
第7図、第8図は本発明の方法を実現する信号
の読み出し方法とその駆動方法の一実施例であ
る。第7図において、固体撮像装置7はクロク周
波数7.16MHzで駆動する。また第8図に示すよう
にリセツトパルスφRの幅はリセツトパルス周期
T=140nsecの半分70msec以下にするとともに信
号転送パルスφH2の立ち上がり位置がリセツトパ
ルスの立ち上がり位置のほぼ中心になるように
し、出力信号パルスの幅τ(容量C0に信号電荷を
保持する時間)がリセツトパルス周期Tの約半分
になるように設定する。出力信号パルス列は体育
3.58MHz〜10.74MHzのBPF71を通し基本波成
分を取り出し、同期検波回路72によつて検波し
た後、信号処理回路62によつて周波数特性の補
正とテレビ信号の同期信号を挿入してテレビ信号
として出力する。一方同期検波回路72で使用す
る局部信号は、リセツトパルスφRおよびこれに
同期した信号転送パルスφH2を使い、多安定マル
チバイブレータ73によつて出力信号パルス列と
同位相のパルス第7図dを作り、BPF74によ
つてその基本波を取り出した後、検波回路72内
で位相の微調節を行なつたものを使用する。
映像信号は出力信号に混入している1/f雑音
等低周波雑音の少ない基本波成分の帯域から取り
出すとともに、基本波成分のレベルが最大になる
ように出力信号パルスの幅τをリセツトパルス周
期Tの約半分τ≒T/2に設定してあるため、低
周波雑音の少ない、高SN比の映像信号を得るこ
とができる。また基本波成分からの映像信号の検
波は出力信号パルス列に完全に同期したリセツト
パルスから作る局部信号を用いて同期検波するた
め、安定した映像信号の検波を行なうことができ
る。
以上第2図の出力AMP回路例によつて説明し
たが、第9図の出力AMP回路等、一般にAMP入
力端容量C0間に現われる信号電圧を電力あるい
は電圧増幅するタイプの出力AMP回路を有する
CCD型固体撮像装置あるいは第10図の様な
MOS型とCCD型を結合したタイプの固体撮像装
置やCCD型ラインセンサ、CCD型遅延線等の信
号読み出しにも使用することができる。
〔発明の効果〕
本発明によれば、CCD型等出力AMP入力端容
量C0間に現われる信号電圧を電力あるいは電圧
増幅するタイプの出力AMPを有する固体撮像装
置において、1/f雑音等の低周波雑音の少ない
信号を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来のCCD型固体撮像装置の原理図、
第2図は出力AMPの回路例、第3図は出力信号
波形、第4図、第6図は第3図出力信号の周波数
分布、第5図は従来の信号読み出し及び信号処理
回路の構成、第7図は本発明による信号読み出し
回路及び信号処理回路例、第8図は本発明による
固体撮像装置及び信号処理回路の駆動方法、第9
図は第2図以外の出力AMP回路例、第10図は
本発明を適用できるCCD型以外の固体撮像装置
の原理図である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 所定周期Tの信号転送パルスに応じてパルス
    的に送られて来る信号電荷QSを、AMP入力端静
    電容量C0内に蓄積し、該容量C0間に現われる信
    号電圧を電力増幅あるいは電圧増幅して出力する
    出力AMP回路と、該出力AMP回路からの出力信
    号パルス列の基本波成分を含むm次高調波成分か
    ら信号成分を抽出し検波する検出回路と、上記出
    力AMP回路と上記検出回路とを駆動するための
    駆動回路とを有する固体装置の信号読み出し方法
    において、上記駆動回路が、上記出力AMP回路
    から出力する出力信号パルスの幅τを、 τ≒2n+1/2m×T (ただし、m=1、2、…、n=m−1、T=リ
    セツトパルス周期)を満たすように駆動し、上記
    リセツトパルスと上記信号転送パルスとから生成
    される出力信号と同位相、同一パルス幅τを有す
    るパルスに応じて、上記検出回路を駆動すること
    を特徴とする固体装置の信号読み出し方法。
JP58044193A 1983-03-18 1983-03-18 固体装置の信号読み出し方法 Granted JPS59171371A (ja)

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JPS524113A (en) * 1975-06-28 1977-01-13 Nippon Hoso Kyokai <Nhk> Solid pickup equipment

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