JPH0646256A - 固体撮像素子の信号処理回路 - Google Patents

固体撮像素子の信号処理回路

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JPH0646256A
JPH0646256A JP4199639A JP19963992A JPH0646256A JP H0646256 A JPH0646256 A JP H0646256A JP 4199639 A JP4199639 A JP 4199639A JP 19963992 A JP19963992 A JP 19963992A JP H0646256 A JPH0646256 A JP H0646256A
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JP
Japan
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signal
circuit
level
output
component
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JP4199639A
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Inventor
Hiroyuki Yamamoto
裕之 山本
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Konica Minolta Inc
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Konica Minolta Inc
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Abstract

(57)【要約】 【目的】オフセット・レベルを有するアナログ信号を容
量結合をせずにオフセット・レベルにクランプする。 【構成】エミッタフォロワ回路2、3で電流増幅された
CCD1の出力信号のDC成分VDCを1走査毎にコンデ
ンサC11、C12で保持し、CCD1の出力信号からこの
DC成分の信号レベルと比較して差動信号を出力する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は固体撮像素子の信号処理
回路に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、画像読み取り装置で画像を読み取
り、画像をディジタル化して用紙等に複写するディジタ
ル複写機が開発されている。この画像読み取り装置で
は、原稿等を光学系を走査して固体撮像素子で読み取
り、読み取ったアナログ信号を信号処理回路でレベル設
定等の処理を行ってからディジタル化し、画像処理回路
等に出力するようにしている。また固体撮像素子には例
えばCCD(Charge CoupledDevice:電荷結合素子) 等
が用いられている。このCCDの出力信号にはオフセッ
ト・レベルであるDC成分が3〜6V程度あり、このD
C成分の処理が大きな問題となる。即ち、信号処理回路
の電源電圧は通常±5Vであり、この場合、CCD出力
信号の回路の入力範囲は電源電圧等で制限されて±4V
程度となってしまうため、CCDの出力信号にDC成分
がこれだけあると信号の処理が出来なくなってしまう。
またCCDの出力信号をそのまま増幅するとこのDC成
分も増幅されてしまうために本来の信号成分の増幅が出
来なくなってしまう。この為、CCDの信号処理回路で
は、このDC成分を除去する必要があり、従来では、コ
ンデンサによる容量結合回路でDC成分の除去を行って
いる。
【0003】図3は従来のCCDの信号処理回路を示
す。図3において、CCD1は、制御回路17からドライ
バ16を介して入力したCCD駆動信号に基づいて、結像
された画像を光電変換する。CCD1の出力は奇数、偶
数チャンネル毎に夫々エミッタフォロワ回路2、3に出
力され、電流増幅される。容量結合回路4、5は夫々コ
ンデンサC1 、C2 からなり、容量結合回路4(5)は
エミッタフォロワ回路2(3)とサンプルホールド回路
6(7)の間に介装される。このエミッタフォロワ回路
2(3)と容量結合回路4(5)が接続した回路はAC
アンプとなる。
【0004】奇数(偶数)チャンネルのCCD1の出力
信号は容量結合回路4(5)を介してサンプルホールド
回路6(7)に出力され、制御回路17から出力されたサ
ンプルパルス毎に保持される。DCレベルクランプ回路
8(9)はサンプルホールド回路6(7)で保持された
信号を、制御回路17から1走査毎に出力されたクランプ
パルスに基づいて基準レベルにクランプ(直流分再生)
する回路であり、図4(A)、(B)においてその具体
的回路を示す。(A)ではスイッチ21で点pをアースに
接続することにより、また(B)ではスイッチ24で点q
をアースに接続することによりクランプレベルがアース
になる。尚、19、20はバッファ、22、23はオペアンプで
あり、C3 〜C5 はコンデンサ、R1 は抵抗である。
【0005】DCレベルクランプ回路8、9の出力信号
は奇数・偶数チャンネル合成回路10に入力され、基準レ
ベルにクランプされた奇数、偶数チャンネルの信号がこ
こで合成される。奇数・偶数合成回路10の出力信号は電
圧制御アンプ11で所定のゲインで増幅され、黒レベルク
ランプ回路13において制御回路17から出力されたクラン
プパルス毎に所定の黒レベルに設定される。黒レベルク
ランプ回路13の出力信号は、A/D変換回路15に入力さ
れ、制御回路17からA/D変換回路15に出力されたA/
Dクロック毎にディジタル化され、画像処理回路等に出
力される。
【0006】A/D変換回路15の出力信号は制御回路17
にも出力され、制御回路17で電圧制御アンプ11用のゲイ
ン制御データ、黒レベルクランプ回路13用の黒レベル制
御データが生成されて夫々D/A変換回路12、14でアナ
ログ化されて夫々電圧制御アンプ11、黒レベルクランプ
回路13に入力される。前記電圧制御アンプ11の所定のゲ
イン、黒レベルクランプ回路13の所定の黒レベルはゲイ
ン制御データ、黒レベル制御データに応じて設定され
る。
【0007】制御回路17はCPU18によって制御され、
制御回路17から出力される各パルス、制御データはCP
U18からの指令に基づいて出力される。次に動作を説明
する。図5はCCD1から出力された信号波形例を示
し、(A)は正弦波、(B)はパルスの周期に比してパ
ルス出力期間が短いパルスを示す。
【0008】CCD1の出力信号が正弦波(A)の場
合、CCD1の出力信号を夫々コンデンサC1 、C2
容量結合させれば、例えば0Vである信号レベルVREF
の正側の波形面積S1 の積分値と負側の波形面積S2
積分値とが等しくなるように信号レベルVREF が決ま
り、CCD1の出力信号のバランスが保たれるようにな
る。この場合、信号レベルVREF はCCD1の出力信号
の全振幅の半分になる。
【0009】CCD1の出力信号がパルス信号(B)で
ある場合、波形面積S3 、S4 の積分値が等しくなるよ
うに信号レベルVREF が決まると、信号レベルVREF
CCD1の出力信号の全振幅の半分とはならない。つま
り波形によっては信号振幅の半分の電圧でバランスはと
れないことになる。したがってCCD1の出力信号を1
度容量結合させた場合には、必ず直流分再生しなければ
基準レベルVREF が一定とならない。CCD1の信号処
理回路では、この基準レベルVREF を黒レベルに設定す
るので、黒レベルが変動すれば、信号の振幅変化に応じ
て出力画像に濃度変化あるいはコントラスト変化が生じ
てしまう。そこでDCレベルクランプ回路8、9でクラ
ンプ動作を1走査毎に1回行うようにしている。
【0010】このように従来のCCD1の信号処理回路
では、容量結合回路4、5を回路中に介装してACアン
プを構成し、所定の基準レベルVREF にクランプするこ
とによりCCD1のDC成分を除去している。ACアン
プを構成する理由は、回路を安価に構成することが出来
からであり、ACアンプを構成すれば例えばDCアンプ
に存在するDCドリフトも発生しない。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】ところで、従来のCC
Dの信号処理回路では、ACアンプを構成してCCD1
の出力信号を容量結合させた為に、処理するアナログ信
号のDC特性に影響が出てしまう。即ち、1走査内で信
号に大きな変動があった場合、対応できなくなってしま
う。特に画像信号では常に振幅の変動があり、またCC
D1の出力を奇数、偶数チャンネルに分けた場合、奇数
・偶数チャンネル合成回路10で合成する際に、両方の信
号レベルVREF が異なってしまうおそれもある。この信
号の変動への対応特性はACアンプの時定数によって決
定され、従来では、容量結合回路4、5の容量値を大き
くするか、あるいは入力インピーダンスを高くしてカッ
トオフ周波数を低下させていた。しかしそれでも低域で
の特性や、直流再生の周期、即ち1走査内の信号の変動
に対する特性があまりよくなく、コンデンサC1 、C 2
も大容量になってしまう。
【0012】本発明ではこのような従来の課題に鑑みて
なされたもので、オフセット・レベルを有するアナログ
信号を容量結合をせずにオフセット・レベルに直流分再
生し、低域特性の良好な電荷結合素子の信号処理回路を
提供することを目的とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】このため本発明は、固体
撮像素子の出力信号を、オフセット・レベルにクランプ
するクランプ回路を備えた固体撮像素子の信号処理回路
において、前記クランプ回路を、前記固体撮像素子の出
力信号のオフセット・レベルを保持する保持回路と、前
記固体撮像素子の出力信号と前記保持回路で保持したオ
フセット・レベルとを比較して差動信号を出力する差動
回路と、で構成するようにした。
【0014】
【作用】上記の構成によれば、固体撮像素子の出力信号
のオフセット・レベルは保持回路により保持される。ま
た固体撮像素子の出力信号は保持回路で保持したオフセ
ット・レベルと差動回路で比較され差動信号が出力され
る。これにより容量結合回路を構成しなくても、固体撮
像素子の出力信号をオフセット・レベルでクランプする
ことが可能となり、低域特性が良好となり、固体撮像素
子の出力信号の低域の特性が安定する。
【0015】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図1及び2に基づ
いて説明する。尚、図3と同一要素のものについては同
一符号を付して説明は省略する。本実施例を示す図1に
おいて、スイッチ回路31は、エミッタフォロワ回路2、
3の出力を夫々断・接する奇数、偶数チャンネル用スイ
ッチを有し、スイッチ回路31には制御回路17からドライ
バ32を介して1走査毎にクランプパルスが入力され、ス
イッチ回路31のスイッチが閉じる。奇数、偶数チャンネ
ル側のコンデンサC11、C12は、一方でアースに接続
し、他方で夫々スイッチ回路31の奇数、偶数チャンネル
のスイッチを介してエミッタフォロワ回路2、3に接続
し、スイッチ回路31のスイッチが閉じた時、エミッタフ
ォロワ回路2、3の出力信号で充電される。保持回路
は、スイッチ回路31と、コンデンサC11、C12と、入力
インピーダンスが高い高入力抵抗バッファ33、34と、に
よって構成されている。オペアンプ35は、抵抗R11〜R
14と共に差動回路としての差動アンプを構成し、コンデ
ンサC11の端子電圧を、高入力抵抗バッファ33を介して
非反転入力し、エミッタフォロワ回路2の出力信号を抵
抗R11を介して入力し、差動信号をサンプルホールド回
路6に出力する。オペアンプ36は、抵抗R15〜R18と共
に差動アンプを構成し、コンデンサC12の端子電圧を、
入力インピーダンスが高い高入力抵抗バッファ34を介し
て非反転入力し、エミッタフォロワ回路3の出力信号を
抵抗R17を介して入力し、差動信号をサンプルホールド
回路7に出力する。
【0016】次に動作を説明する。本実施例の信号波形
図である図2において、エミッタフォロワ回路2、3か
らは信号aが出力される。この信号aの0V以上、DC
成分VDC未満が信号部分であり、DC成分VDC以上がC
CD1のリセットノイズでありオフセット・レベルであ
る。制御回路17からドライバ32を介してスイッチ回路31
にハイレベル信号「H」のクランプパルスbが、1走査
毎のブランキング期間中である時間T1 、T 2 、T3
入力される。このクランプパルスbが入力された時、ス
イッチ回路31のスイッチが閉じ、コンデンサC11、C12
が充電され、高入力抵抗バッファ33、34の出力信号cは
クランプパルスb出力期間中の時間T1 にDC成分VDC
の信号レベルとなる。この信号レベルはオペアンプ35、
36に非反転入力される。そしてクランプパルスbが
「L」に立ち下がると、スイッチ回路31のスイッチが開
き、また高入力抵抗バッファ33、34も入力インピーダン
スが高くなっているので、コンデンサC11、C12にDC
成分VDCが保持され、高入力抵抗バッファ33、34を介し
てオペアンプ35、36の非反転入力に入力され、オペアン
プ35、36により、このDC成分VDCと反転入力されたエ
ミッタフォロワ回路2、3の出力信号とが比較され、サ
ンプルホールド回路6、7にその差動信号dが出力され
る。したがって差動信号dの信号部分が0V以上、リセ
ットノイズが0V未満となり、サンプルホールド回路
6、7で信号dの信号部分だけがサンプルホールドされ
る。
【0017】かかる構成によれば、エミッタフォロワ回
路2、3で電流増幅されたCCD1の出力信号のDC成
分VDCを1走査毎にコンデンサC11、C12で保持し、C
CD1の出力信号からこのDC成分の信号レベルと比較
して差動信号を出力することにより、容量結合回路を有
せずにCCD1のDC成分VDCを除去することが出来
る。したがって1走査期間毎のDC成分VDCが変動しな
くなり、従来の容量結合回路により発生していた低域で
の特性悪化や1走査内での基準レベルの変動による特性
悪化等が解決される。そして低域特性が安定するので、
出力画像についても安定した濃度、コントラストを得る
ことが出来る。さらに従来の容量結合回路で必要とした
大容量コンデンサも必要がなくなって小型化が可能とな
り、オペアンプ等を多数含んだアナログLSI技術も向
上して容易に入手できる為、コストも低減出来る。
【0018】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、固
体撮像素子の出力信号のオフセット・レベルを保持して
固体撮像素子の出力信号とこのオフセット・レベルとの
差動信号を出力することにより、容量結合回路を有せず
にオフセット・レベルを除去することが出来、固体撮像
素子の出力信号の低域特性が安定し、出力画像について
も安定した濃度、コントラストを得ることが出来る。。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す回路図。
【図2】図1の信号波形図。
【図3】従来のCCDの信号処理回路の回路図。
【図4】図3のDCレベルクランプ回路の具体例を示す
回路図。
【図5】図3の信号波形図。
【符号の説明】
1 CCD 6、7 サンプルホールド回路 2、3 エミッタフォロワ回路 31 スイッチ回路 35、36 オペアンプ C11、C12 コンデンサ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】固体撮像素子の出力信号を、オフセット・
    レベルにクランプするクランプ回路を備えた固体撮像素
    子の信号処理回路において、 前記クランプ回路を、 前記固体撮像素子の出力信号のオフセット・レベルを保
    持する保持回路と、 前記固体撮像素子の出力信号と前記保持回路で保持した
    オフセット・レベルとを比較して差動信号を出力する差
    動回路と、 で構成したことを特徴とする固体撮像素子の信号処理回
    路。
JP4199639A 1992-07-27 1992-07-27 固体撮像素子の信号処理回路 Pending JPH0646256A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100399954B1 (ko) * 2000-12-14 2003-09-29 주식회사 하이닉스반도체 아날로그 상호 연관된 이중 샘플링 기능을 수행하는씨모스 이미지 센서용 비교 장치

Cited By (1)

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KR100399954B1 (ko) * 2000-12-14 2003-09-29 주식회사 하이닉스반도체 아날로그 상호 연관된 이중 샘플링 기능을 수행하는씨모스 이미지 센서용 비교 장치

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