JPS62260480A - Ｃｃｄ読み出し方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明はＣＣＤＣＣＤ撮像素子号読み出し方法に関する
ものであり、特に、撮像素子に組み込まれているフロー
ティングディフュージョン増幅器（ＦＤＡ）により発生
するノイズや、出力ダイオードのリセット時に発生する
リセットノイズに影響されることなく、映像信号を低雑
音で読み出すと共に、撮像素子駆動回路などのタイミン
グジッターによる影響を少なくし、ランダムノイズや固
定パターンノイズを少なくしたものである。

［従来の技術］ リセットノイズを除去するために従来から相関２重サン
プリング法が用いられているが、ＦＤＡより発生するノ
イズは信号とは相関が無いため、低周波成分は除去され
るが、高い周波成分は除去されずに残ってしまう、また
、　ＦＤＡの周波数特性を制限することにより、ノイズ
の高周波成分を少なくする試みもなされているが、後段
でサンプルホールドを行うことから、あまり帯域を低く
することはできず、充分に低雑音とすることはできない
。

第４図は従来から用いられている相関２重サンプリング
回路の一例である。ここで、１００はＣＣＤ素子、１お
よび２は増幅器、３は差動増幅器、４〜７はキャパシタ
、８〜１０はアナログスイッチ、１１．１２はそれぞれ
スイッチ８および９と１０を駆動するドライバ、１３は
増幅器３から取り出したＣＣＤ読み出し出力である。

ここで、第５図に示すように、スイッチ８とキャパシタ
５によってＣＣＤ素子１００の出力のフィードスルーレ
ベル４０をサンプルホールドし、スイッチ９とキャパシ
タ６によってＣＣＤ素子１００の出力の信号レベル４１
をサンプルホールドする。

ＣＣＤ素子１００内のリセットスイッチがオンの時の出
力は、リセットレベル４２を示し、リセットスイッチが
オフの時はフィードスルーレベル４０を示す、この場合
に、リセットノイズが信号出力に重畳される。この後、
ＣＣＤ素子１００では、転送部より信号電荷が出力ダイ
オードに転送されることにより、信号レベル４１を示す
、この時はノイズは発生しないため、まったく同じ値の
リセットノイズが重畳している。そこで、差動増幅器３
により、キャパシタ６および５にそれぞれ記憶されてい
る信号レベル４１とフィードスルーレベル４０との差を
とることにより、リセットノイズを除去するのが、従来
の相関２重サンプリング法である。

この方法には、第４図のように信号レベルおよびフィー
ドスルーレベルの双方共にサンプルホールドして差をと
る方式と、フィードスルーレベルをクランプすることで
、等価的に差をとる方法とが考えられており、いずれも
原理的には同等と考えられる。このクランプする方法で
は、ＣＣＤ撮像素子のように内部増幅器のノイズが多い
場合には、増幅器ノイズをホールドまたはクランプして
しまい、リセットノイズυノ除去効果が少ない。

このような増幅器ノイズを除去するために、従来は第６
図のような回路が用いられていた。第６図は、サンプル
ホールド回路部分を示し、ここで、１４は入力、１５は
出力、　１Ｂおよび１７は増幅器、１８はキャパシタ、
１９はアナログスイッチ、２０は抵抗、２１はコントロ
ール信号、２２は増幅器である。

スイッチ１９と、ホールドキャパシタ１８によりサンプ
ルホールドを行う、このとき、スイッチ１９のオン抵抗
および外付抵抗２０による抵抗成分とキャパシタ１８と
による時定数により、フィルタ効果をもたせて、上述の
増幅器ノイズを除去することが考えられる。

このフィルタ効果は、時定数が長いほど、ノイズ除去効
果はあるが、その反面、時定数があまり長いと、フィー
ドスルーレベルと、信号レベルとの区別がつかなくなり
、またリセットノイズの除去効果が無くなるという不都
合がある。

［発明が解決しようとする問題点］ そこで、アナログ遅延線を利用して、予め信号レベルと
フィードスルーレベルとの差をとり、正しく差のとられ
ている区間のみを取り出すことにより、低域のリセット
ノイズを除去し、その出力をローパスフィルタに通すこ
とによりＣＣＤ内のフローティングディフュージョン増
幅器（Ｆ［ｌＡ）より発生する高域ノイズを除去するこ
とが考えられる。すなわち、ｃｃｎ撮像素子の出力を所
定時間だけ遅延する遅延手段と、その遅延手段により遅
延した信号とＣＣＤ撮像素子出力との間の減算を行う手
段と２その減算出力のうちＣＣｒＪ　ｉＱ像素子出力の
信号レベル期間と遅延した信号のフィードスルーレベル
期間との重畳期間の信号成分を取り出す手段と、その取
り出した信号成分のうち、ＣＣＤ撮像素子の信号帯域幅
に対応する成分を通過させて撮像信号を取り出すフィル
タ手段とを具えたＣＣＤ読み出し回路を構成することが
できる。

かかるＣＣＤ読み出し回路については、本出願人が既に
出願済み（実開昭８０−３０３１８号）であるが、未だ
出願公開されていないので、更に詳しく説明を行う。

第１図は、上述したＣＣＤ読み出し回路の全体構成を示
す、ここで、３０はＦＤＡを含むＣＣＤ素子である。３
２はコンデンサ３１を介してＣＣＤ出力４３を供給され
るバッファ増幅器、３３は増幅器３２の出力を供給され
る遅延線であり、ＣＣＤ出力４３を、たとえば、そのフ
ィードスルーレベルの期間に相当する時間だけ遅延して
取り出す、３４は遅延線３３の出力から増幅器３２の出
力を引算する差動増幅器、３５は差動増幅器３４の出力
を抵抗３８とスイッチ３７で構成されるゲート手段を介
して供給されるローパスフィルタ、３７は差動増幅器３
４の出力をＣＣＤ出力４３の信号レベルの期間だけ取り
出すゲート手段としての電子スイッチ、３８はスイッチ
３７の出力を供給されるバッファ増幅器、３９はバッフ
ァ増幅器３Ｂから取り出したＣＣＤ読み出し出力である
。

バッファ増幅器３２により適当な大きさの出力インピー
ダンスの下で得たＣＣＤ出力信号４３を遅延線３３によ
り、たとえば、フィードスルーレベル期間だけ遅延させ
る。さらに、差動増幅器３４によって両信号４３と４４
との差をとった後、フィードスルーレベルと信号レベル
期間とが重なって雨期間の減算が正しく行なわれている
期間だけゲートパルス４５によってスイッチ３７を作動
させて、抵抗３６およびスイッチ３７によって差動増幅
器３４の出力を取り出す、この場合、遅延回路の遅延時
間をこれらの期間の重なりが最大となるように選定すれ
ば、ゲート出力の信号の時間幅も大きくでき、信号処理
上有利である。

なお、本例では抵抗３Ｂおよびスイー、チ３７を用いて
いるが、その代わりに乗算回路を用いても良い。

上述したゲート出力４６をバッファ増幅器３８を介して
所定のローパスフィルタ３５に通すことにより、スパイ
クノイズ（高域ノイズ）を除去し得ると共に、ＦＤＡの
低域ノイズも除去されたＣＣＤ読み出し出力３９を得る
。すなわち、ＣＣＤ出力信号４３には、そのフィードス
ルーレベルおよび信号レベルのいずれにも低域および高
域ノイズが含まれているが、そのうちの低域ノイズはゲ
ート出力４Ｂとして除去され、さらに、高域ノイズやゲ
ートに伴う高調波はローパスフィルタ３５により除去さ
れる。

ところが、第３図に示すタイミング図から明らかなよう
に、減算信号５０に大きなレベル変化があるため、（あ
るいは、レベルが一定であっても零でなく大きな値であ
るため）、ゲートパルス４５のタイミングにわずかな変
化５８が生じたとしても、信号出力の変動となって現わ
れてしまう。

このように、ゲートパルスもしくはＣＣＤ駆動パルスに
タイミングジッターがある場合には、実効的にゲートパ
ルス幅が変化した如く動作し、特に固定パターンノイズ
の原因となり、僅かなジッターでも目立ってしまう、こ
れらのタイミングジッターは、駆動回路内における分周
回路などの影響による周期的な波形の変化や、波形整形
回路における閾値の変動によるパルス幅の変化などが原
因となっており、かかるジッターを無くすのは非常に困
難である。

［９，明の目的］ よって本発明の目的は、上述の点に鑑み、ＣＣＤ読み出
し回路に供給されるゲートパルスのジッターに起因した
信号面積の変化を減少させ、もって視覚上目立つ固定パ
ターンノイズを低減する方法を提供することにある。

［問題点を解決するための手段１ かかる目的を達成するために１本発明によるＣＣＤ読み
出し方法では、リセットレベル期間。

フィードスルーレベル期間および信号レベル期間の順で
繰り返し生起するＣＣＤ撮像素子の出力を、所定時間だ
け遅延する遅延手段と、遅延手段により遅延した信号と
前記ＣＣＤ撮像素子出力との間の減算を行う手段と、そ
の減算出力のうち前記ＣＣＤ撮像素子出力の信号レベル
期間と前記遅延した信号の前記フィードスルーレベル期
間との重畳期間の信号成分を取り出すゲート手段と、そ
の取り出した信号成分のうち、前記ＣＣＤ撮像素子の信
号帯域幅に対応する成分を通過させて撮像信号を取り出
すフィルタ手段とを具えた回路に通すとともに、前記遅
延手段の遅延時間を、前記フィードスルー期間および前
記信号期間よりも短かい時１１１幅に設定して、前記減
算出力の信号レベルが零となる期間を形成し、その形成
した零となる期間の一部を含めて前記重畳期間の信号成
分を取り出すものである。

【実施例］ 以下、実施例に基づいて本発明の詳細な説明する。

本発明の一実施例として、先に述べた第１図示のＣＣＤ
読み出し回路を用いる。従って、各々の構成要素は既に
述べたとおりあるので、説明を省略する。

第２図は、本実施例の動作を説明するタイミング図であ
る０本実施例の動作は、先に述べた第３図示のタイミン
グ図と比較することにより明らかになる。すなわち、信
号レベル期間６０より遅延時間６１を僅かに短くし、ゲ
ートパルス４５の立上り時および立下り時の近傍（少な
くとも、タイミングジッターのある期間５９）では、減
算信号５０が常に零レベル６２、もしくは、ゲート手段
を閉じた時の電圧に等しくなるようにしている。これに
より、タイミングジッターが有るときにも、信号出力に
影響を与えることがなくなる。

［発明の効果］ 本発明を実施することにより、 （イ）サンプリングパルスやゲートパルスの位相の僅か
な誤差が電波のかぶり込みを招来し、駆動信号のビート
Ｍ状となって目立つという従来の不都合を解消すること
ができる。

（α）駆動回路内における分周回路からの飛び込みによ
り、周期的な縦縞となって現われる視覚上のノイズを除
去することができる。

（ハ）温度変化や、電源立上時のパルスの位相変化など
の影響による特性変化を防ぐことができる。

かくして、本発明では、これらの視覚的ノイズを除去す
るためのシールドやアースラインを厳重に設ける必要が
なくなることから、軽量かつ低廉な撮像装置を実現する
ことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を実施するために用いるｃｃｎ読み出し
回路の全体構成図。 第２図（Ａ）〜（［３）は第１図に示した実施例の動作
を示すタイミング図、 第３図（Ａ）〜（Ｄ）は本発明を実施しないことにより
生じる不都合を説明するタイミング図、第４図は従来の
相関２重サンプリング回路を示す回路図、 第５図（Ａ）〜（Ｅ）は第４図の動作を示す信号波形図
、 第６図は一般的なサンプルホールド回路を示す回路図で
ある。 ３０・・・ＣＣＤ素子、 ３１・・・コンデンサ、 ３２・・・バッファ増幅器・ ３３・・・遅延線、 ３４・・・差動増幅器。 ３５・・・ローパスフィルタ、 ３６・・・抵抗、 ３７・・・スイッチ、 ３８・・・バッファ増幅器。 第４図 第６画

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 リセットレベル期間、フィードスルーレベル期間および
   信号レベル期間の順で繰り返し生起するＣＣＤ撮像素子
   の出力を、 所定時間だけ遅延する遅延手段と、 該遅延手段により遅延した信号と前記ＣＣＤ撮像素子出
   力との間の減算を行う手段と、 その減算出力のうち前記ＣＣＤ撮像素子出力の信号レベ
   ル期間と前記遅延した信号の前記フィードスルーレベル
   期間との重畳期間の信号成分を取り出すゲート手段と、 その取り出した信号成分のうち、前記ＣＣＤ撮像素子の
   信号帯域幅に対応する成分を通過させて撮像信号を取り
   出すフィルタ手段とを具えた回路に通すとともに、 前記遅延手段の遅延時間を、前記フィードスルー期間お
   よび前記信号期間よりも短かい時間幅に設定して、前記
   減算出力の信号レベルが零となる期間を形成し、 その形成した零となる期間の一部を含めて前記重畳期間
   の信号成分を取り出すことを特徴とするＣＣＤ読み出し
   方法。