KR100220863B1 - 고체촬상소자의 신호독출장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 CCD에서 출력되는 촬상신호(V_CCD)의 레벨이 낮은 경우라도 양호한 적분동작을 행하고 CCD출력신호에 포함되는 노이즈를 감소시킨다. CCD에서 출력되는 촬상신호(V_CCD)에는 피사체상을 나타내는 영상신호성분 및 영상신호의 기준레벨이 되는 피드쓰루 신호성분을 갖고 있다. 게이트회로에 의해 피드쓰루 신호성분을 얻고 게이트회로에 의해 영상신호성분을 얻는다. 차동증폭회로에 의해 피드쓰루 신호성분과 영상신호성분의 차분을 나타내는 신호를 검출한다. 적분회로에서 있어서 차분을 나타내는 신호를 적분한다. 적분회로의 적분계수는 제어회로에 의해 제어가능하게 된다. CCD 에서 출력되는 촬상신호(V_CCD)의 레벨이 낮아도 적분계수를 올리므로서 양호한 적분이 가능하다. 양호한 적분이 가능하므로 다른 노이즈의 영향을 받는일 없이 적분에 의해 촬상신호 V_CCD에 포함되는 고역노이즈를 감소할 수 있다. 또한, 본 발명은 CCD에서 출력하는 촬상신호에 포함되는 노이즈를 감소시킨다. 게이트회로에서 게이트펄스(PG1)의 기간내의 피드쓰루 신호(Vg1)가 추출되고, 게이트회로에서 게이트펄스(PG1)와 다른 펄스폭을 갖는 게이트펄스(PG2)의 기간내의 영상신호 Vg2가 추출된다. 피드쓰루 신호(Vg1) 및 영상신호(Vg2)가 적분회로로 적분된다(Vi1 및 Vi2). 적분신호(Vi2)에 대해서는 적분신호(Vi1 및 Vi2)가 게이트펄스(PG1,PG2)가 같은 펄스 폭일때에 얻어진 적분값이 되도록 게인 조정증폭회로에서 게인조정된다. 적분회로에서 출력된다. 피드

Description

고체촬상소자의 신호독출장치

제1도는 CCD의 신호독출장치의 전기적 구성을 나타내는 블록도이다.

제2도는 적분회로의 구성을 도시한 것이다.

제3도는 제1도에 도시된 CCD의 신호독출장치의 각회로로 흐르는 신호를 나타내는 타임챠트이다.

제4도는 적분회로의 다른 회로구성을 도시한 것이다.

제5도는 적분회로의 다른 회로구성을 도시한 것이다.

제6도는 다른 실시예를 도시하는 것으로서 CCD의 신호독출장치의 전기적 구성을 도시하는 블록도이다.

제7도는 제6도에 도시한 CCD의 신호독출장치의 각회로에 흐르는 신호를 나타내는 타임챠트이다.

제8도는 다른 실시예를 도시한것으로서 CCD의 신호독출장치의 전기적 구성을 나타내는 블록도이다.

제9도는 적분회로의 회로구성을 도시한 것이다.

제10도는 샘플홀드회로의 회로구성을 도시한 것이다.

제11도는 제8도에 도시한 CCD의 신호독출장치의 각 회로에 흐르는 신호를 나타내는 타임챠트이다.

제12도는 다른 실시예를 도시한것으로서 CCD의 신호독출장치의 전기적구성을 나타태는 블록도이다.

제13도는 제12도에 도시한 회로의 각 블록으로 흐르는 신호를 나타내는 타임챠트이다.

제14도는 다른 실시예를 도시한 것으로서 CCD의 신호독출장치의 전기적 구성을 도시한 블록도이다.

제15도는 제14도에 도시한 회로의 각 블록으로 흐르는 신호를 나타내는 타임챠트이다.

제16도는 다른 실시예를 도시하는 것으로서 CCD의 신호독출장치의 전기적 구성을 도시한 블록도이다.

제17도는 제16도에 도시한 회로의 각 블록으로 흐르는 신호를 나타내는 타임챠트이다.

제18도는 다른 실시예를 도시한 것으로서 CCD의 신호독출장치의 전기적 구성을 도시한 블록도이다.

제19도는 제18도에 도시한 회로의 각 블록으로 흐르는 신호를 나타내는 타임챠트이다.

제20도는 CCD에서 출력되는 촬상신호와 게이트 펄스의 관계를 나타내는 타임챠트이다.

제21(a)도는 랜덤노이즈를 도시한 것이고 제21(b)도는 상관되는 이중 샘플링 처리가 실시된 영상신호의 랜덤노이즈를 도시한 것이다.

제22도는 적분을 이용한 상관이중 샘플링 처리에 의해 영상신호의 랜덤노이즈가 감소하는 상태를 도시한 것이다.

제23도는 적분을 이용한 상관이중 샘플링 처리에 의해 영상신호의 랜덤노이즈가 감소하는 상태를 도시한 것이다.

제23도는 적분을 이용한 상관이중 샘플링 처리에 의해 영상신호의 랜덤노이즈가 감소하는 상태를 도시한 것이다.

제24도는 적분을 이용한 상관이중 샘플링 처리 영상신호의 랜덤노이즈가 감소하는 상태를 도시한 것이다.

제25도는 종래의 CCD 신호독출장치의 전기적 구성을 도시한 블록도이다.

제26도는 제25도에 도시한 장치의 각 회로에 흐르는 신호를 나타내는 타임챠트이다.

제27도는 종래의 CCD 신호독출장치의 전기적구성을 도시한 블록도이다.

제28도는 제27도에 도시한 장치의 각 회로에 흐르는 신호의 타임챠트이다.

본 발명은 CCD와 같은 고체촬상소자의 신호독출장치에 관한 것이다. 제25도에 CCD 종래의 신호독출장치의 한 예가 도시되어 있다. 제26도는 제25도에 도시된 CCD신호독출장치의 각 회로로 흐르는 신호의 파형도이다.

CCD(10)에는 다수의 포토 다이오드(2)가 수직방향 및 수평방향으로 배열되어 있다. 광이 조사(照射)되므로서 조사량에 따른 신호전하(信號電荷)가 포토다이오드(2)에 축적된다. CCD(10)에 구동 펄스가 부여되므로서 포토다이오드(2)에 축적된 신호전하는 수직 전송로(3) 및 수평전송로(4)를 거쳐 플로팅디퓨젼증폭회로(FDA라고함) 5에 부여된다. 신호전하는 FDA(S)에서 있어서 증폭되고 영상 신호성분 S₃으로서 다음과 같이 CCD(10)에서 출력된다.

제26도에 도시한 바와같이 1개의 포토다이오드에 축적된 신호전하가 독출되는때마다(이 기간이 1화소기간 T) FDA5에 리셋트펄스가 부여되는 FDA는 리셋트된다. FDA(S)에 H레벨의 리셋트펄스가 부여되고 있는 기간(t1)의 동안에는 수평전송로의(4) 출력신호에 리셋트펄스성분이 가산되므로서 소정의 레벨을 갖는 제1신호성분(S₁)이 CCD(10)에서 출력된다. 리셋트펄스가 H레벨로 부터 L레벨이 되면 제1신호성분(S₁)의 레벨보다도 낮은 레벨을 갖는 피드쓰루 신호성분(S₂)가 피드쓰루 기간(t₂) 동안 CCD(10)으로부터 출력된다. 피드쓰루 기간(t₂)이 경과하면 영상신호기간(t₃) 동안 포토다이오드(2)에 축적된 신호전하량에 대응한 레벨을 갖는 영상신호성분(S₃)이 출력된다. 피드쓰루 신호성분(S₂)의 레벨이 영상신호성분(S₃)의 기준레벨로서 이용된다.

제1신호성분(S₁)에는 많든 적든 노이즈가 포함되어 있다. 이로인해 리셋트 기간(t₁)에서 피드쓰루 기간(t₂) 로 이행하는 시점(t)에서의 제1신호성분(S₁)에 포함되는 노이즈로 인해 피드쓰루 신호성분(S₂)의 레벨이 변동한다. 예를들면 부호 A로 도시한 바와같이 이행시점(t)에 있어서 노이즈가 돌출하고 있으면 이에 따라 피드쓰루 신호성분(S₂)의 레벨이 올라간다. 역으로 부호B로 도시한바와 같이 이행시점(t)에 있어서 노이즈가 내려가 있으면 피드쓰루 신호성분(S₂)의 레벨도 내려간다. 제1신호성분(S₁)의 노이즈에 따라서 변동하는 피드쓰루 신호성분(S₂)의 레벨변동이 리셋트 노이즈로 불린다. 영상신호성분(S₃)도 제1신호성분(S₁)에 포함되는 노이즈의 영향을 받고 피드쓰루 신호성분(S₂)의 레벨변동과 같이 레벨이 변동한다. 리셋트노이즈의 유무에도 불구하고 피드쓰루 신호성분(S₂)과 영상신호성분(S₃)의 레벨차는 CCD(10)의 포토 다이오드(2)에 축적된 신호전하량을 나타내고 있다.

이 레벨의 차를 나타내는 신호를 검출하는 CCD의 출력신호독출회로로서 상관이중 샘플링(이하 CDS 라함) 회로가 알려져 있다. 이 CDS회로는 피드쓰루 기간(t₂)과 영상신호기간(t₃)에 있어서 CCD출력신호를 각각 샘플링하므로서 피드쓰루 신호성분(S₂)과 영상신호성분(S₃)을 추출하여 그 차이(差分)를 취하므로서 상기 리셋트노이즈성분을 제거하는 것이다.

그러나 CCD(10)에서 출력되는 신호에는 리셋트노이즈 만큼이 아니라 피드쓰루 기간(t₂)과 영상신호기간(t₃)의 사이에서 상관이 없는 고역(高域) 노이즈성분도 포함되어 있다. 이러한 고역 노이즈는 CDS회로의 샘플링 동작에 의해 저역으로 내려가게 되므로 SN을 열화시킨다.

이러한 CDS회로의 결점을 해소하는 회로로서 제25도와 같은 적분형의 상관 이중 샘플링 회로가 알려져 있다. 제25도에 도시된 장치에서는 샘플홀드 회로 113,114,115와 차동 증폭회로(116)로 구성된 CDS회로(117)의 전단에, 적분회로(111),(112)가 설치되어 있다. CCD(10)의 출력신호는 버퍼(buffer)회로(11)를 거쳐 적분회로(111, 112)로 부여된다. 적분회로(112)를 저항(121), 게이트 스위치(122), 콘덴서(123), 리셋트 스위치(124) 및 버퍼 증폭회로(125)로 구성되어 있고, 게이트 스위치(122)에는 피드쓰루 기간(t₂) 동안 CCD 출력신호를 적분하도록 게이트 펄스(PG_A1)이 인가(印加)되어 있다. 또 이 적분이 개시되기 직전에 적분 콘덴서(123)를 리셋트 하기위한 리셋트펄스(RS_A1)가 리셋트 스위치(124)로 인가되어 있다. 마찬가지로 적분회로(111)는 저항(126), 게이트스위치(127), 콘덴서(128), 리셋트 스위치(129) 및 버퍼증폭회로(130)로 구성되어 있고 영상신호기간(t₃) 동안 CCD 출력신호를 적분하도록 게이트스위치(127)에 게이트 펄스(PG_B1)이 인가되어 있다. 적분콘덴서(128)을 리셋트하기 위한 리셋트 펄스(RS_B1)가 리셋트 스위치(129)로 인가되고 있다. 이와같이 적분회로(112,111)의 출력으로 부터는 각각 피드쓰루 신호성분(S₂) 와 영상신호성분(S₃)에 상당하는 적분신호가 얻어진다. 이 적분출력은 각각 샘플홀드된 후에 차동증폭회로(116)에 입력되어, 리셋트 노이즈가 지워진 영상신호가 얻어진다. 더우기 이 적분형의 CDS 회로에서는 적분회로에 의해 CCD출력신호에 포함되는 고역의 노이즈성분이 제거되므로 이 고역 노이즈성분이 샘플링 동작에 의해 저역으로 떨어지는 일이 적고 노이즈 저감효과가 큰 CCD신호를 읽을 수 있다.

그러나 이러한 CCD의 신호독출장치에서는 CCD의 출력신호레벨이 작으면 적분회로의 충,방전전류가 극히 작아지고 적분의 리니어리티의 열등화 및 다른 회로의 노이즈의 영향을 받기쉽다는 문제가 발생한다.

제27도에 CCD의 종래 신호독출장치의 다른 한예가 도시되어 있다. 제28도는 제27도에 도시한 CCD의 신호독출장치의 각 회로에 흐르는 신호의 파형도이다. 이들 도면에 있어서, 제25도 또는 제26도에 도시된 것과 동일한 것에는 동일부호를 붙여 설명을 생략한다.

피드쓰루 신호성분(S2)과 영상신호성분(S3) 등의 레벨차를 나타내는 신호를 검출하기 위해 제27도에 도시된 장치에서는 반전증폭회로(131), 비반전 증폭회로(132) 및 게이트 회로(133A,133B)가 설치되어 있다. CCD(10)의 출력신호는 반전증폭회로(131) 및 비반전증폭회로(132)에 부여된다. 반전증폭회로(131)에서 반전되고 또 증폭된 신호는 제1게이트 회로(133A)에 부여된다. 비반전증폭회로(132)에서, 증폭된 신호는 제2게이트회로(133B)에 부여된다. 제1게이트 회로(133A)에는 피드쓰루 기간(t₂)동안 H레벨이 되는 제1게이트펄스(PG_A2)가 부여되고 제2게이트 회로(133B)에는 영상신호기간(t₃) 동안 H레벨이 되는 제2게이트펄스(PG_B2)가 부여된다. 부여된 게이트펄스(PG_A2,PG_B2)가 H레벨이 되어 있을때에 입력되는 신호가 게이트 회로(133A,133B)를 통과하여 피드쓰루 신호성분(S₂) 및 영상신호성분(S₃)가 얻어진다. 게이트 회로(133A,133B)를 통과한 신호를 가산함로서 피드쓰루 신호성분(S₂)과 영상신호(S₃)등의 레벨차를 나타내는 신호가 얻어진다. 이 차이의 신호가 영상을 나타내고 있다.

CCD(10)에서 출력되는 신호에는 리셋트노이즈만이 아니라 고역 노이즈와 같이 피드쓰루 신호기간(t₂)과 영상신호(t₃)등의 사이에서 상관이 없는 노이즈도 있다. 이러한 노이즈는 피드쓰루 신호성분(S₂)과 영상신호성분(S₃)등의 레벨차를 나타내는 신호에 변함없이 포함된다. 이러한 노이즈를 감소시키기 위하여 제27도에 도시된 장치에서는 차이신호를 적분하는 적분회로(134)가 포함되어 있다.

적분회로(134)를 사용하여 레벨차를 나타내는 신호를 적분하므로서 노이즈가 감소한다.

적분값의 차이분을 정확히 검출하기 위해서는 피드쓰루 기간(t₂) 중의 적분기간과 영상신호기간(t₃) 중의 적분기간등을 일치시킬 필요가 있으므로 피드쓰루 기간(t₂) 과 영상신호기간(t₃) 중 짧은 쪽의 기간에 적분기간을 맞추지 않으면 안되고 적분기간이 긴 유효한 적분이 될 수 없다.

본 발명은 고체촬상소자의 출력신호레벨이 작은 경우라도 양호한 적분동작을 행하게하여 고체촬상소자의 출력신호에 포함되는 노이즈를 감소시키는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 기간이 긴 유효한 적분동작을 행하여 CCD의 출력신호에 포함되는 노이즈를 감소시키는 것을 목적으로 한다.

제1발명에 따른 고체촬상소자의 신호독출장치는 빛의 조사량에 따른 량의 신호전하를 축적하는 다수의 광전변환소자와 상기 광전변환 소자에 축적된 신호 전하량에 따른 레벨을 갖는 영상신호성분을 증폭하고 또 리셋트펄스가 부여되므로서 리셋트되는 플로팅디퓨젼 증폭회로등을 포함하고, 소정의 레벨을 갖는 제1신호성분을 상기 리셋트펄스가 부여되고 있는 기간 동안 상기 플로팅디퓨젼 증폭회로에서 출력하고 상기 영상신호성분에 대한 기준 레벨을 갖는 피드쓰루 신호성분을 상기 제1신호성분의 출력후에 상기 플로팅디퓨젼 증폭회로에서 출력하고 증폭된 상기 영상신호성분을 상기 피드쓰루 신호성분의 출력후에 상기 플로팅디퓨젼 증폭회로에서 출력하는 고체촬상소자, 상기 고체촬상소자에서 출력되는 신호성분중 상기 영상신호성분 및 상기 피드쓰루 신호성분을 추출하는 신호성분 추출회로, 상기 신호성분추출회로에 의해 추출된 상기 영상신호성분과 상기 피드쓰루 신호성분의 차이분을 나타내는 신호를 검출하여 출력하는 차분신호검출회로, 상기 차이분 신호검출로에서 출력되는 차이분신호를 적분하는 적분회로 및 부여되는 제어신호에 따라 상기 적분값이 크게 되도록 상기 적분회로의 적분계수를 제어하는 적분 계수제어수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.

제1발명은 상기 고체촬상소자의 신호독출방법도 제공한다. 즉, 상기 고체촬상소자에 있어서, 상기 고체촬상소자로부터 출력되는 신호성분 중 상기 영상신호성분 및 상기 피드쓰루 신호성분을 추출하고 추출된 상기 영상신호성분과 상기 피드쓰루 신호성분의 차이분을 나타내는 신호를 얻고, 부여된 제어신호에 따라 적분값이 커지도록 적분계수를 제어하고, 제어된 적분계수를 바탕으로 상기 적분 신호를 차이분하는 방법이다.

제1발명에 따라서, 상기 영상신호성분과 상기 피드쓰루 신호성분의 차이분을 나타내는 신호가 검출된다. 이 차분신호는 상기 적분회로에서, 적분된다.

상기 적분회로는 부여된 제어신호에 따라 적분값이 커지도록 적분계수가 제어된다. 이로인해 상기 고체촬상소자로부터 출력되는 신호의 레벨이 낮은 경우라도 적분회로의 충,방전전류를 어느 정도 높은 레벨로 유지할 수 있다. 피사체가 어두워도 양호한 적분이 가능해져 다른 회로로부터의 노이즈 영향을 방지할 수 있다.

상기 광전 변환소자전방에 복수의 색 예를들면 R색, G색 및 B색의 색분해 필터를 설치하므로서 컬러신호를 얻을 수 있다. 이 경우에는 상기 차분신호 검출회로에서 출력되는 차분신호를 R색의 차분신호, G색의 차분신호 및 B색의 차분신호로 나뉘는 차분신호 색분할수단을 갖춘다.

또 상기 적분회로를 상기 차분신호 색분할수단에 의해 분할된 R색의 차분신호, G색의 차분신호 및 B색의 차분신호에 대응하여 3개 설치하고 상기 적분계수 제어수단은, 부여되는 제어신호에 따라 상기 적분값이 커지도록 상기 3개의 적분회로의 적분계수를 각각 제어한다.

이 경우에 있어서도 R색, G색 및 B색마다 상기 적분회로의 적분계수가 커지도록 제어할 수 있으므로 상기 고체촬상소자로부터 출력되는 신호의 레벨이 작은 경우라도 양호한 적분이 가능해진다. 다른 회로에서의 노이즈 촬상을 방지 할 수 있다.

제2발명에 따른 고체촬상소자의 신호독출장치는 빛의 조사량에 따른 량의 신호전하를 축적하는 다수의 광전변환소자와 상기 광전변환소자에 축적된 신호전하량에 따른 레벨을 갖는 영상신호성분을 증폭하고 또 리셋트펄스가 부여되므로서 리셋트되는 플로팅디퓨젼 증폭회로를 포함하고, 소정의 레벨을 갖는 제1신호성분을 상기 리셋트펄스가 부여되고 있는 기간동안 상기 플로팅디퓨젼 증폭회로로부터 출력하고 상기 영상신호성분에 대한 기준 레벨을 갖는 피드쓰루 신호성분을 상기 제1신호성분의 출력후에 상기 플로팅디퓨젼 증폭회로에서 출력하고 증폭된 영상신호성분을 상기 피드쓰루 신호성분의 출력후에 상기 플로팅디퓨젼 증폭회로에서 출력하는 고체촬상소자, 상기 고체촬상소자에서 출력되는 신호성분 중 상기 영상신호성분을 일정기간동안 적분하는 영상신호성분적분회로, 상기 고체촬상소자에서 출력되는 신호중 상기 피스쓰루 신호성분을 일정 기간동안 적분하는 피드쓰루 신호성분 적분회로, 부여된 제어신호에 따라 상기 적분값이 커지도록 상기 영상신호성분적분회로에 있는, 적분계수 및 상기 피드쓰루 신호성분적분회로에 있어서, 적분계수를 서로 똑같이 제어하는 적분계수제어수단 및 상기 영상신호성분 적분회로에서 출력된 영상신호의 적분값과 상기 피드쓰루 신호성분 적분회로에서 출력된 피드쓰루 신호의 적분값의 차이값을 나타내는 신호를 출력하는 차분신호검출회로를 포함하는 것을 특징으로 한다.

제2발명은 상기 고체촬상소자의 신호독출 방법도 제공한다. 즉, 상기 고체촬상소자에 있어서, 부여되는 제어신호에 따라 적분값이 커지도록 적분계수를 제어하고, 제어된 적분계수에 근거하여 상기 영상신호성분 및 상기 피드쓰루 신호성분을 일정기간동안 적분하여 상기 영상신호성분의 적분값과 상기 피드쓰루 신호성분의 적분값의 차분을 나타내는 신호를 얻는 방법이다.

제2발명에서는 상기 고체촬상소자로부터 출력되는 신호중 상기 영상신호성분 및 상기 피드쓰루 신호성분이 상기 영상신호성분 적분회로 및 상기 피드쓰루 신호성분적분회로에서 적분된다. 이들 상기 영상신호성분적분회로 및 상기 피드쓰루 신호성분적분회로는 부여된 제어신호에 따라 적분값이 커지도록 적분계수가 제어된다. 영상신호성분의 적분값과 피드쓰루 신호성분의 적분값의 차분을 나타내는 신호가 상기 차분신호검출회로로부터 얻어진다.

제2발명에서도 역시 상기 고체촬상소자로부터 출력되는 신호의 레벨이 낮은 경우에도 상기 영상신호성분회로 및 상기 피드쓰루성분적분회로에서 양호한 적분을 실현할 수 있다. 영상신호성분과 피드쓰루 신호성분을 각각 개별적으로 적분하고 있으나 상기 영상신호성분적분회로의 적분계수와 상기 피드쓰루 신호성분 적분회로의 적분계수가 같아지도록 적분계수가 제어된다. 영상신호성분과 피드쓰루성분에서는 적분되는 비율도 같아진다. 영상신호성분과 적분값과 피드쓰루 신호성분의 적분값과의 차분을 나타내는 신호를 검출하는 경우에 상기 광전 변환소자에 축적된 신호전하량에 대응한 바른 차분값을 나타내는 신호를 얻을 수 있다.

제2발명에서도 역시 상기 광전변환소자 전방에 복수의 색 예를들면 R색, G색 및 B색의 색분해 필터를 설치하여도 좋다. 이 경우에는 상기 고체촬상소자로부터 출력되는 신호를 R색의 신호, G색의 신호 및 B색의 신호로 나뉘는 신호색분할수단을 구비한다.

또, 상기 영상신호적분회로를, 상기 신호색분할 수단에 의해 나뉘어진 복수의 색신호, 예를들면 R색의 신호, G색의 신호 및 B색의 신호에 대응하여 3개 설치하고 상기 피드쓰루 신호적분회로를, 상기 신호색분할수단에 의해 나뉘어진 R색의 신호, G색의 신호 및 B백의 신호에 대응하여 3개 설치한다. 상기 적분계수 제어수단을, 부여되는 제어신호에 따라 R색의 신호에 대해서의 상기 영상신호적분회로 및 상기 피드쓰루 신호적분회로, G색의 신호에 대해서의 상기 영상신호 적분회로 및 상기 피드쓰루 신호적분회로, 및 B색의 신호에 대해서의 상기 영상신호적분회로 및 상기 피드쓰루 신호적분회로서 적분값이 커지도록 적분계수를 서로 같게 제어한다. 상기 차분신호검출회로를, R색 G색 및 B색에 대응하여 3개 설치하고 R색, G색 및 B색의 각각 상기 영상신호성분적분회로로부터 출력된 영상신호의 적분값과 R색, G색 및 B색의 각각의 상기 피드쓰루 신호성분적분회로로 부터 출력된 영상신호의 적분값의 차분값을 나타내는 신호를 각각 출력한다.

상기 적분회로는 전압/전류변환계수가 가변되고 이 전압/전류변환계수에 따른 변환률로 입력 전압을 전류로 변환하여 출력하는 전압/전류변환회로, 상기 전압/전류변환회로의 출력전류에 의해 충전되는 캐패시터 및 상기 캐패시터에 축적된 신호전하를 클리어 하는 수단으로 구성될 수 있다. 이 경우에는 상기 적분계수제어수단이 상기 전압/전류변환계수를 바꾸는 것이면 된다.

또 상기 적분계수제어수단은 예를들어 상기 적분회로의 입력저항 또는 상기 적분회로를 구성하는 캐패시터 용량을 바꾸는 것이면 된다.

제3발명에 따른 고체촬상소자의 신호독출장치는 빛의 조사량에 따른량의 신호전하를 축적하는 다수의 광전변환소자와 상기 광전변환소자에 축적된 신호전하량에 따른 레벨을 갖는 영상신호성분을 증폭하고 또한 리셋트펄스가 부여되므로서 리셋트되는 플로팅디퓨젼 증폭회로를 포함하고, 소정의 레벨을 갖는 제1신호성분을 상기 리셋트펄스가 부여되고 있는 기간동안 상기 플로팅디퓨젼 증폭회로로부터 출력하고, 상기 영상신호성분에 대한 기준레벨을 갖는 피드쓰루 신호성분을 상기 제1신호성분의 출력후에 상기 플로팅디퓨젼 증폭회로로부터 출력하고, 증폭된 영상신호성분을 상기 피드쓰루 신호성분의 출력후에 상기 플로팅리퓨젼 증폭회로로부터 출력하는 고체촬상소자, 상기 피드쓰루 상호성분의 기간의 일부를 포함하는 제1기간동안 상기 고체촬상소자로부터 출력되는 신호성분을 제1추출촬상신호로서 출력하는 제1게이트회로, 상기 영상신호성분의 기간의 일부를 포함하고 또 상기 제1기간과 다른 제2기간동안 상기 고체촬상소자로부터 출력되는 신호성분을 제2추출촬상신호로서 출력하는 제2게이트회로, 상기 제1게이트회로로부터 출력되는 제1추출촬상신호를 평균화하여 제1평균촬상신호로서 출력하는 제1평균화회로, 상기 제2게이트회로로부터 출력되는 제2의 추출촬상신호를 평균화하여 제2평균촬상신호로서 출력하는 제2평균화회로, 상기 제1기간과 상기 제2기간의 비로 상기 제1평균화회로에서 출력되는 제1평균촬상신호 및 상기 제2평균화회로로부터 출력되는 제2의 평균촬상신호 중의 적어도 어느 한쪽이 한쪽의 평균촬상신호의 레벨을 조정하는 레벨조정수단 및 상기 레벨조정수단에 의해 신호레벨이 조정된 제1평균촬상신호와 제2평균촬상신호의 차분을 타나내는 신호를 검출하여 출력하는 차분신호검출회로를 구비한 것을 특징으로 한다.

제3발명은 고체촬상소자의 신호독출방법도 제공하고 있다. 즉, 상기 고체촬상소자에서 상기 피드쓰루 신호성분의 기간의 일부를 포함하는 제1기간동안 상기 고체촬상소자로부터 출력되는 신호성분을 제1촬상신호로서 추출하고 상기 영상신호성분의 기간의 일부를 포함하고, 또 상기 제1기간과 다른 제2기간동안 상기 고체촬상소자에서 출력되는 신호성분을 제2추출촬상신호로서 추출하고 상기 제1추출촬상신호를 평균화하여 제1평균촬상신호를 얻고 상기 제2 추출촬상신호를 평균화하여 제2의 평균촬상신호를 얻고, 상기 제1기간과 상기 제2기간의 비로 상기 제2평균촬상신호의 적어도 어느 한쪽이 한편의 평균촬상신호의 레벨을 조정하여 신호레벨이 조정된 제1평균촬상신호와 제2평균촬상신호의 차분을 나타내는 신호를 검출하는 방법이다.

제3발명에서는 상기 제1추출촬상신호 및 상기 제2추출촬상신호를 얻는다. 상기 제1추출촬상신호는 상기 피드쓰루 신호성분에 관한 신호를 나타내고 있다. 상기 제2추출촬상신호는 상기 영상신호성분에 관한 신호를 나타낸다. 상기 제1추출촬상신호 및 상기 제2추출촬상신호는 각각 평균화(적분, 고주파성분의 제거 등)가 행해지고 고주파성분의 노이즈가 제거된다.

피드쓰루 신호성분과 영상신호성분의 레벨차는 상기 광전변환소자에 축적된 신호전하량에 대응하지만 상기 제1추출영상신호의 제1기간과 상기 제2추출촬상신호 제2기간은 다르므로 제1평균영상신호(이 신호는 평균화된 제1추출영상신호이다)와 제2평균촬상신호(이 신호는 평균화된 제2추출촬상신호이다)의 레벨차는 상기 광전변환소자에 축적된 신호전하량에 대응하지 않는다.

제1평균촬상신호와 제2평균촬상신호의 레벨차가 광전변환소자에 축적된 신호전하량에 대응하도록 상기 제1기간과 상기 제2기간의 비로 상기 제1의 평균촬상신호 및 상기 제2평균촬상신호의 레벨이 조정된다. 이 레벨조정이 행해지므로 상기 차분신호검출회로에서 검출되고 레벨조정된 상기 제1평균촬상신호와 상기 제2평균촬상신호의 레벨차는 상기 광전변환소자에 축적된 신호전하량에 대응한다.

제3의 발명에서는 상기 제1추출촬상신호를 얻기 위한 상기 제1기간과 상기 제2추출촬상신호를 얻기 위한 상기 제2기간이 다르다. 피드쓰루 신호의 기간에 상당하는 기간을 제1기간으로 하고 영상신호의 기간에 상당하는 기간을 제2기간으로 할 수도 있다. 피드쓰루 신호의 기간 및 영상신호의 기간에 따라 노이즈를 유효하게 감소시킬 수 있도록 상기 제1기간 및 상기 제2기간을 바라는 기간에 설정할 수 있고 평균화 할 수 있다. 피드쓰루 신호의 평균화처리 및 영상신호의 평균화 처리에 가장 적합하게 상기 제1기간 및 상기 제2기간을 설정할 수 있다.

상기 제1기간과 상기 제2기간이 다르면 상기 제1추출촬상신호 및 상기 제2추출촬상신호의 평균처리를 행하여 평균된 상기 제1추출촬상신호와 상기 제2추출촬상신호의 차분을 검출하여도 검출된 차분값이 바른 차분값(즉 광전변환소자에 축적된 신호전하량)을 나타내지 않게 된다. 제3발명에서는 상기 제1기간과 상기 제2기간의 비로 상기 제1평균촬상신호 및 상기 제2의 평균촬상신호 중 적어도 한편의 촬상신호레벨을 조정한 다음 2개의 평균촬상신호의 차분을 검출하고 있으므로 얻어진 차분값이 바르게 광전변환소자에 축적된 신호전하량을 나타내고 있다.

제4발명에 따른 고체촬상소자의 신호독출장치는 빛의 조사량에 따른 양의 신호전하를 축적하는 다수의 광전변환소자와 상기 광전변환소자에 축적된 신호전하량에 따른 레벨을 갖는 영상신호성분을 증폭하고 또 리셋트펄스가 부여되므로서 리셋트되는 플로팅디퓨젼 증폭회로를 포함하고, 소정의 레벨을 갖는 제1신호성분을 상기 리셋트펄스가 부여되는 기간동안 상기 플로팅디퓨젼 증폭회로로부터 출력하고 상기 영상신호성분에 대한 기준 레벨을 갖는 피드쓰루 신호성분을 상기 제1신호성분의 출력후에 상기 플로팅디퓨젼 증폭회로로부터 출력하고 증폭된 영상신호성분을 상기 피드쓰루 신호성분의 출력후에 상기 플로팅디퓨젼 증폭회로에서 출력하는 고체촬상소자, 상기 피드쓰루 신호성분의 기간의 일부를 포함하는 제1기간동안 상기 고체촬상소자에서 출력되는 신호성분을 제1추출촬상신호로서 출력하는 제1의 게이트 회로, 상기 영상신호성분기간의 일부를 포함하고 또 상기 제1기간과 다른 제2기간동안 상기 고체촬상소자로부터 출력되는 신호성분을 제2추출촬상신호로서 출력하는 제2게이트회로, 상기 제1기간과 상기 제2기간의 비로 상기 제1게이트회로에서 출력된 제1추출촬상신호 및 상기 제2게이트회로로부터 출력된 제2추출촬상신호중의 적어도 한쪽이 한편의 추출촬상신호의 레벨을 조정하는 레벨조정수단, 상기 제1게이트회로에서 출력된 제1추출촬상신호 또는 상기 레벨조정수단에 의해 레벨 조정된 제1추출촬상신호와 상기 제2게이트회로에서 출력된 제2추출촬상신호 또는 상기 레벨조정수단에 의해 레벨 조정된 제2추출촬상신호등의 차분을 나타내는 신호를 검출하여 출력하는 차분신호검출회로 및 상기 차분신호검출회로로부터 출력되는 차분신호를 평균화하여 출력하는 평균화회로를 구비한 것을 특징으로 한다.

제4발명은 상기 고체촬상소자의 신호독출방법도 제공하고 있다. 즉, 상기 고체촬상소자에서는 상기 피드쓰루 신호성분의 기간의 일부를 포함하는 제1기간동안 상기 고체촬상소자로부터 출력되는 신호성분을 제1게이트회로를 사용하여 제1추출촬상신호로서 얻고, 상기 영상신호성분의 기간의 일부를 포함하고 또 상기 제1기간과 다른 제2기간동안 상기 고체촬상소자에서 출력되는 신호성분을 제2게이트회로를 사용하여 제2추출촬상신호로서 얻고, 상기 제1기간과 상기 제2기간비로 상기 제1게이트회로에서 출력된 제1추출촬상신호 및 상기 제2게이트 회로에서 출력된 제2추출촬상신호의 적어도 어느 한쪽이 한편의 추출촬상신호의 레벨을 조정하고, 상기 제1게이트회로로부터 출력된 제1추출촬상신호 또는 상기 레벨조정된 제1추출촬상신호와 상기 제2게이트회로에서 출력된 제2추출촬상신호 또는 상기 레벨조정된 제2의 추출촬상신호의 차분을 나타내는 신호를 얻고, 상기 차분신호를 평균화하는 방법이다.

제4의 발명에서는 평균화처리전에 상기 제1추출촬상신호 및 상기 제2추출촬상신호 중 적어도 어느 한쪽이 한편의 추출촬상신호의 레벨조정을 행하고 상기 제1추출촬상신호와 상기 제2추출촬상신호의 차분을 나타내는 신호를 검출하고 있다. 차분을 나타내는 신호에 대해서 상기 평균화 처리를 행하고 있다.

제4발명에 있어서도 평균화처리가 행해지고 있으므로 노이즈성분이 감소한다.

또한, 제4발명에 있어서도 상기 제1추출촬상신호를 얻기 위한 상기 제1의 기간과 상기 제2추출촬상신호를 얻기 위한 상기 제2의 기간과는 다르다.

피드쓰루 신호의 기간에 상당하는 기간을 제1기간으로 하고 영상신호의 기간에 상당하는 기간을 제2기간으로 할 수도 있다. 피드쓰루기간 및 영상신호의 기간에 따라 소정의 상기 제1기간 및 상기 제2기간을 설정할 수 있다.

상기에 있어서 평균화수단이 입력신호를 적분하는 적분회로인 경우에는 상기 레벨조정수단이 상기 적분회로의 적분계수를 바꾸므로서 입력신호레벨을 바꿀 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참고로 본 발명을 보다 상세히 설명한다.

제1도는 본 발명의 실시예를 도시한 것으로 CCD의 신호독출장치의 전기적 구성을 나타내는 블록도이다. 제2도는 제1도에 도시된 CCD의 신호독출장치에 포함되는 적분회로의 상세 회로도이다. 제3도는 제1도에 도시된 CCD의 신호 독출장치에 있어서의 타임챠트이다.

제1도 및 제3도를 참조하면, 피사체들 촬상하므로서 포토다이오드(2)에 신호전하가 축적되고 수평전송로(3) 및 수직전송로(4)를 거쳐 FDA(floating diffusion amplifier)(5)에 부여되고 증폭된다. FDA(5)에는 1화소기간 T(1화소기간 T는 1개의 포토다이오드(2)에 축적된 신호전하를 독출하는 기간)마다 리셋트펄스가 부여되고 리셋트된다.

CCD(10)의 출력신호는 1화소기간 T내에서 리셋트기간(t₁), 피드쓰루 기간(t₂) 및 영상신호기간(t₃)의 신호성분 S1, S2, 및 S3 로 나뉘어진다. 리셋트기간(t₁)의 제1신호성분(S₁)은 FDA(5)에 부여된 소정의 전원전압에 상당하는 리셋트레벨을 갖는다. 피드쓰루 신호기간(t₂)의 피드쓰루 신호성분(S₂)은 영상신호성분(S₃)의 기준레벨로서 사용된다. 영상신호기간(t₃)에 포토 다이오드(2)에 축적된 신호전하량에 대응한 레벨을 갖는 영상신호성분(S₃)이 출력된다.

CCD(10)에서 출력된 신호는 증폭회로(11)에서 증폭되어 게이트 회로(12,13)에 부여된다.

제1의 게이트 회로(12)에는 피드쓰루 기간(t₂) 동안 ON이되는 제1게이트펄스(PG1)가 부여된다. CCD(10)의 출력신호 중 피드쓰루 신호성분(S₂)가 제1게이트회로(12)를 통해 출력된다. 제1게이트회로(12)를 통과한 피드쓰루 신호성분(S₂)은 차동증폭회로(14)의 정입력단자에 부여된다. 제2게이트회로(13)에는 영상신호기간(t₃) 동안 ON이 되는 제2게이트펄스(PG2)가 부여된다. CCD(10)의 출력신호 중 영상신호성분(S₃)가 제2게이트 회로(13)를 통하여 출력된다. 제2게이트 회로(13)를 통과한 영상신호성분 S₃는 차동증폭회로(14)의 부입력단자에 부여된다.

차동증폭회로(14)에서는 피드쓰루 신호성분(S₂)과 영상신호성분(S₃)의 차분을 나타내는 신호가 검출되어 증폭된 다음 출력된다. 차동증폭회로(14)로부터 출력된 차분신호(Va)는 적분계수가 가변된 적분회로(20)에 부여된다. 피드쓰루 신호성분(S₂)의 레벨이 영상신호성분(S₃)의 기준레벨로서 이용되어 차분신호(Va)의 레벨이 포토다이오드(2)에 축적된 신호전하량에 대응한다.

적분회로(20)는 부여되는 차분신호(Va) 를 적분하는 회로이다. 1화소기간 T분의 차분신호(Va)가 적분될 때마다 적분회로(20)에 리셋트 펄스(RS1)이 부여되어 리셋트된다. 적분회로(20)는 적분계수를 바꿀 수 있다. 적분계수를 바꾸기 위해 제어회로(15)가 설치되어 있다. 제어회로(15)에는 적분계수를 변경하기 위한 제어전압(Vg)가 부여된다. 이 제어전압(Vg)은 사용자에 의한 볼륨(도시생략)조정에 의해 그 크기가 정해지게 될 것이다. 제어회로(15)에 제어전압(Vg)가 부여되므로서 제어회로(15)에서 적분회로(20)로 적분계수를 변경하는 제어신호가 부여된다. 적분회로(20)에서는 제어회로(15)에서 부여되는 제어신호에 따른 적분계수로 적분이 행해진다.

차동증폭회로(14)에서 출력되는 차분신호(Va)는 적분회로(20)에서 적분되므로 CCD(10)의 출력신호에 포함되는 고역노이즈가 평균화되고 고역노이즈가 감소한다.

적분회로(20)의 적분값을 나타내는 신호는 샘플홀드회로(40)에 부여된다.

샘플홀드회로(40)에는 적분회로(20)에 부여되는 리셋트펄스(RS1)의 주기와 같은 주기를 갖고 리셋트펄스(RS1) 의 상승으로 하강샘플링펄스(SP1)이 부여된다. 샘플링·펄스(SP1)가 부여된 때에 입력되는 신호(Vs)의 레벨이 다음 샘플링·펄스(SP1)가 부여될때까지 유지된다. 유지된 레벨을 갖는 신호가 샘플·홀드회로(40)에서 출력되어 CCD의 신호독출장치에서 출력된다.

CCD의 신호독출장치로 부터 출력되는 신호는 감마보정등의 신호처리를 덧붙인후 메모리 카드, 자기테이프등의 기록매체에 기록된다.

제2도를 참조하여 적분회로(20)의 적분동작에 대하여 설명한다.

적분회로(20)에는 차동증폭회로(21), 전류미러(mirror)회로(22), 콘덴서(23), 리셋트·스위치(24) 및 증폭회로(25)가 포함되어 있다.

차동증폭회로(21)에는 트랜지스터(Tr1,Tr2)가 포함되어 있고 트랜지스터(Tr1)의 에밋터와 트랜지스터(Tr2)의 에밋터에는 각각 전류원(Ie)이 접속되어 있다.

트랜지스터(Tr1)의 에밋터와 트랜지스터(Tr2)의 에밋터는 저항(R)에 의해 접속되어 있다. 트랜지스터(Tr1)의 콜렉터 및 트랜지스터(Tr2)의 콜렉터에는 트랜지스터(Tr3,Tr4)를 거쳐 전원전압(Vcc)이 부여되고 있다.

트랜지스터(Tr1)의 베이스와 트랜지스터(Tr2)의 베이스의 사이에는 적분회로(20)의 입력전압(Va)이 부여된다. 차동증폭회로(21)에서는 입력전압(Va)이 증폭되어 전류미러회로(22)에 부여된다.

전류미러회로(22)에는 가변전류원(15)이 접속되어 있다. 가변전류원(15)의 제어전압(Vg)에 의해서 흐르는 전류(Ig)의 크기가 제어된다.

적분회로(20)의 입력전압을 Va, 차동증폭회로(21)에 포함되는 저항 R의 저항값을 R, 차동증폭회로(21)에 포함되는 전류원(Ie)에 흐르는 전원을(Ie), 가변 전류원(15)에 흐르는 전류를(Ig)로 하면 전류미러회로(22)의 출력전류(io)는 하기식 1로 나타낼 수 있다.

가변전류원(15)에 흐르는 전류(Ig)의 크기를 바꾸므로서 전류미러회로(22)의 출력전류(io)의 크기를 바꿀 수 있다.

전류미러회로(22)는 증폭회로(25)와 접속되어 있다. 전류미러회로(22)와 증폭회로(25)의 사이에는 콘덴서(23) 및 리셋트·스위치(24)가 접속되어 있다. 리셋트·스위치(24)가 off일 때에는 전류미러회로(22)의 출력전류(io) 에 의해 콘덴서(23)가 충전된다. 콘덴서(23)의 충전량에 따라 증폭회로(25)에 전압이 부여되고 증폭되어 출력된다(적분전압 V_S). 리세트·스위치(24)가 ON이 되면 콘덴서(23)에 축적된 신호전하는 리셋트·스위치(24)를 거쳐 방전된다.

제2도에 도시된 적분회로의 출력전압(V_S)은 최종적으로는 하기식 2로 나타낼 수 있다.

따라서 전류(15)에 흐르는 전류(Ig)를 제어하므로서 적분계수(Ig/RIe)를 제어할 수 있다.

제4도는 적분회로의 다른 예를 도시한 회로도이다. 제2도에 도시된 적분회로가 전류(Ig)를 제어하므로서 적분계수를 제어하고 있는 것에 대해 제4도에 도시된 적분회로는 저항값을 제어하므로서 적분계수를 제어하는 것이다.

적분회로에는 적분기(27)가 포함되어 있다. 적분기(27)에는 리셋트·스위치(28R)가 밖에 있다. 적분기(27)의 입력단자에는 저항회로(26R)가 접속되어 있다.

저항회로(26R)는 병렬로 접속된 복수의 저항(R1∼Rn)과 병렬로 접속된 복수의 저항선택 스위치(S_R1-S_Rn)으로 구성된다. 제어회로(15)에서 출력되는 제어신호에 의해 복수의 저항선택스위치(S_R1∼S_Rn) 중 소정의 저항선택스위치가 ON, OFF 제어된다. ON 으로 되는 저항선택스위치의 조합이 변하므로서 저항회로(26R)의 합성저항이 변한다.

제4도에 도시된 적분회로에서는 저항회로(26R)의 합성저항을 R, 적분기(27)에 포함되는 콘덴서(C)의 용량을 C, 입력전압을 Va 로 하면 출력전압(V_S)은 하기식으로 나타낼 수 있다.

저항회로(26R)의 합성저항 R을 변하게 하므로서 적분계수(1/RC)를 변하게 할 수 있다.

제5도는 적분회로의 다른예를 도시한 회로도이다. 제4도에 도시된 적분회로가 저항회로(26R)의 합성저항 R을 바꾸므로서 적분계수를 변하게 하는 것임에 비하여 제5도에 도시된 적분회로는 콘덴서회로(26C)의 합성용량을 변하게 하므로서 적분계수를 바꾸는 것이다.

적분회로에는 적분기(29)가 포함되어 있다. 이 적분기(29)에는 콘덴서회로(26C) 및 리셋트·스위치(28C)가 병렬로 접속되어 있다. 콘덴서 회로(26C)는 병렬로 접속된 복수의 콘덴서(C1∼Cn)와 병렬로 접속된 복수의 콘덴서선택스위치(S_C1~S_Cn)로 구성되어 있다. 제어회로(15)에서 출력되는 제어신호에 의해 복수의 콘덴서 선택 스위치(S_C1∼S_Cn) 중 소정의 콘덴서 선택스위치가 ON, OFF 제어된다. ON이 되는 콘덴서 선택스위치의 조합이 변하므로서 콘덴서회로(26C)의 합성용량이 변한다. 적분기(29)의 입력단자에는 저항(R)이 접속되어 있다.

제5도에 도시된 적회로에서는 콘덴서회로(26C)의 합성용량을 C, 저항 R의 저항치를 R, 입력전압을 Va 로 한다면 출력전압(V_S)은 상기 식 3으로 나타낼 수 있다.

콘덴서회로(26C)의 합성용량(C)을 바꾸므로서 적분계수(1/RC)를 바꿀 수 있다.

제6도는 다른 실시예를 도시한 것으로서 CCD의 신호독출장치의 전기적구성을 도시한 블록도이다. 이 도면에서 제1도에 도시된 것과 동일물에는 동일부호를 붙혀 설명을 생략한다. 제7도는 제6도에 도시된 CCD의 신호독출장치의 각 회로로 흐르는 신호를 나타내는 타임·챠트이다.

제6도는 도시된 CCD의 신호독출장치는 컬러촬상신호에 대응할 수 있도록 구성되어 있다.

CCD(10A)의 전면에는 R, G, B의 컬러·필터가 설치되어 있고 제7도에 도시된 바와같이 CCD(10A)로 부터 R(적), G(녹) 및 B(청)을 나타내는 촬상신호가 1화소기간마다 출력된다. CCD(10A)의 구성은 컬러·필터가 설치되어 있는 이외에는 CCD10의 구성과 같다. 더우기 실시예에서는 R, G, B 의 3색의 컬러필터의 예가 나타내어지고 있으나 이에 한정되는 것이 아니라 그외의 어떠한 색필터도 무방하다.

차동증폭회로(14)에서 출력되는 차분전압신호(Va)는 추출스위치(31,32,33)으로 부여된다. 추출스위치(31,32,33)에는 제어펄스(XP_R, XP_G및 XP_B)가 각각 부여되고 R색의 차분전압, G색의 차분전압 및 B색의 차분전압이 차동증폭회로(14)에서 출력된 때에 ON 이 된다. 추출스위치(31,32,33)에 의해 R색의 차분전압신호, G색의 차분전압신호 및 B색의 차분전압신호를 얻을 수 있다.

R색, G색 및 B색의 차분전압신호는 적분회로(20R,20G,20B)에 각각 부여된다.

적분회로(20R,20G,20B)에서 부여된 R색, G색 및 B색 차분전압신호가 적분된다.

적분회로(20R,20G 및 20B) 적분된 차분전압신호(VS_R,VS_G,S_B)는 샘플링·스위치(34,35,36)에 부여된다.

샘플링·스위치(34,35,36)에는 샘플링·펄스(SP_R,SP_G,SP_B)가 부여된다. 이 샘플링·펄스(SP_R,SP_G,SP_B)는 적분회로(20R,20G,20B)에서 출력되는 적분된 R색, G색 및 B색의 차분신호가 피크가 된 때에 샘플링·스위치(34,35,36)을 ON 시킨다. 샘플링·스위치(34,35,36)에서 샘플링된 적분전압신호(VS_R,VS_G,VS_B)는 콘덴서(37)를 충전한다. 콘덴서(37)에 있어서 적분전압신호(VS_R,VS_G,VS_B)가 합성되고 증폭회로(38)에서 증폭되어 출력된다.

제6도에 도시된 회로에서는 적분회로(20R,20G,20B)의 적분계수를 변경하므로서 R색, G색 및 B색의 신호성분의 레벨을 조정할 수 있다. 따라서 색밸런스 조정이 가능해진다. 다시 말하면 색밸런스 조정회로를 설치할 필요가 없고 CCD의 신호독출회로를 사용한 장치의 규모를 작게할 수 있다.

제8도는 또다른 실시예를 나타내는 것으로 CCD의 신호독출장치의 전기적 구성을 도시한 블록도이다. 이 도면에서 제1도에 도시된 것과 동일불에는 동일부호로 나타내어 설명을 생략한다. 제9도 및 제10도는 제8도에 도시된 CCD의 신호독출장치에 포함되는 적분회로 및 샘플·홀드회로의 구체적인 회로 구성을 도시한 것이다. 제11도는 제8도에 도시한 CCD 신호독출장치의 각회로로 흐르는 신호의 타임·챠트이다.

제1도 또는 제6도에 도시된 CCD 신호독출장치가 CCD로 부터 출력되는 촬상신호에서 피드·쓰루 신호성분과 영상신호성분을 추출한 다음 적분을 행하는 것임에 비하여 제8도에 도시된 CCD의 신호독출장치에서는 적분기간을 제어하므로서 다시 한번 피드·쓰루 신호와 영상신호를 추출하지 않고 피드·쓰루 신호와 영상신호의 적분을 행하고 있다. 제8도 및 제11도를 참조할때 CCD의 신호독출장치에는 제1적분회로(51)와 제2적분회로(52)가 포함되어 있다. 제1적분회로(51)에는 피드·쓰루 신호기간(t₂)동안 촬상신호를 적분하도록 적분기간을 제어하는 게이트·펄스(PG4)가 부여되고 있다. 또 제1적분회로(51)에는 적분이 개시되기 직전에 리셋트하기 위한 리셋트·펄스(RS4)가 부여되고 있다. 제2적분회로(52)에는 영상신호의 기간(t₃)동안 촬상신호를 적분하도록 적분기간을 제어하는 게이트·펄스(PG5)가 부여되고 있다. 또 제1적분회로(52)에도 적분이 개시되기 직전에 리셋트하기 위한 리셋트·펄스(RS5)가 부여되고 있다. 제1적분회로(51) 및 제2적분회로(52)에는 같은 적분계수가 되도록 제어전압(VG)이 부여되고 있다. 제1적분회로(51,52)에서 제어전압(VG)에 의해 제어되는 적분계수에 의해 적분이 행해진다.

증폭회로(11)에서 출력되는 촬상신호(V_CCD)는 제1적분회로(51) 및 제2의 적분회로(52)에 부여된다. 제1적분회로(51)에서 피드·쓰루 기간(t₂)동안 신호가 적분되어 출력된다. 제1적분회로(51)에서 적분하여 얻어진 신호는 샘플·홀드회로(60)에 부여된다. 제2적분회로(52)에서 영상신호기간(t₃)동안 신호가 적분되어 출력된다. 제2의 적분회로(52)에 있어서 적분하여 얻어진 신호는 샘플·홀드회로(65)에 부여된다.

샘플·홀드회로(60)에는 샘플·펄스(SP2)가 부여되고 샘플·홀드회로(60)에 부여되는 제1적분회로(51)의 출력적분신호의 피크치가 유지된다. 샘플·홀드회로(60)에서, 유지된 피크치를 나타내는 신호는 다음단계의 샘플·홀드회로(64)에 부여되어 유지된다. 이 샘플·홀드회로(64)의 출력이 차동증폭회로(70)의 정입력 단자로 부여된다.

샘플·홀드회로(65)에는 샘플링·펄스(SP3)가 부여되어 제2적분회로(52)의 출력적분신호의 피크치가 유지된다. 샘플·홀드회로(65)에서 보존된 피크치를 나타내는 신호가 차동증폭회로(70)의 부입력단자로 부여된다.

차동증폭회로(70)에서 피드·쓰루 신호의 적분값과 영상신호의 적분값의 차분을 나타내는 신호가 검출되고 출력된다.

제9도를 참조할때 CCD(10)에서 출력되는 촬상신호(V_CCD)는 전압/전류변환회로(52)에 부여된다. 전압/전류변환회로(52)에는 전압에서 전류로의 변환률을 규정하는 제어전압(VG)가 부여되고 있다. 이 제어전압(VG)에 따라 촬상신호(V_CCD)가 전류로 변환되어 출력된다. 전압/전류변환회로(52)의 출력측에는 게이트·스위치(53)가 접속되어 있다. 이 게이트·스위치(53)에는 피드·쓰루 기간(t₂)동안 ON되는 게이트·펄스(PG4)가 부여되고 있다. 피드·쓰루 기간동안만 전압/전류변환회로(52)의 출력전류가 게이트·스위치(53)를 통과하여 콘덴서(54)를 충전시킨다. 콘덴서(54)의 충전전압이 증폭회로(56)에서 증가되어 출력된다. 리셋트·스위치(55)가 ON이 되므로서 콘덴서(54)가 방전한다.

제2적분회로(52)도 제9도에 도시된 회로와 같이 구성할 수 있다.

제10도를 참조할때 샘플·홀드회로(60)에는 샘플링·스위치(61)가 포함되어 있다. 샘플링·펄스(SP2)가 부여되어 있으므로서 샘플링·스위치(61)는 ON이 되고 샘플·홀드회로(60)에 입력되는 신호가 콘덴서(62)를 충전한다. 콘덴서(62)의 충전전압이 증폭회로(63)에 증폭되어 출력된다.

샘플·홀드회로(64,65)도 제10도에 도시된 회로와 동일하게 구성할 수 있다.

제8도에 도시된 CCD의 신호독출하는 장치에서는 피드·쓰루 신호가 영상신호와 적분을 행하기 위해 각각의 적분회로를 사용하고 있으나 적분회로 중 전압/전류변환회로는 공통으로 하고 이 출력전류를 각각의 게이트스위치로 인도하여 각각의 콘덴서를 적분하도록 구성할 수 있다.

제8도에 도시된 CCD의 신호독출장치에 있어서도 제6도에 도시된 회로와 동일하게 복수의 색신호 예를들면 R, G 및 B에 대응한 구성으로 하여도 좋다.

이 경우에는 촬상신호를 R, G 및 B에 대응하여 추출하고 제8도에 도시된 적분회로(51,52), 샘플·홀드회로(60)(64)(65) 및 차동증폭회로(70)를 R, G 및 B 마다 대응하여 설치한다. 이렇게 하여 설치된 차동증폭회로의 출력을 합성하면 된다.

제12도는 또다른 실시예를 도시한 것으로서 CCD의 신호독출장치의 전기적 구성을 도시된 블록도이다. 제13도는 제11도에 도시된 CCD의 신호독출장치에 있어서의 타임·챠트이다. 이들 도면에 있어서 제1도에 도시된 것과 동일물에는 동일부호를 붙혀 설명을 생략한다.

CCD(10)에서 출력되는 촬상신호(Vin)은 제1게이트회로(81)와 제2게이트회로(82)에 부여된다. 제1게이트회로(81) 및 제2게이트회로(82)에는 게이트·펄스(PG6,PG7)가 부여된다. 제1게이트회로(81) 및 제2게이트 회로(82)는 게이트·펄스(PG6,PG7)가 H레벨이 되어 있는 기간에 CCD(10)로 부터 부여되는 촬상신호(Vin)을 통과시켜 출력한다. 제1게이트 회로(81)에 부여되는 게이트·펄스(PG6)는 촬상신호(Vin)중 피드·쓰루 신호가 제1게이트 회로(81)에 입력되는 기간(t₂) 내에 H레벨로 된다. 따라서, 제1게이트 회로(81)의 출력신호는 피드·쓰루 신호성분의 레벨을 갖는 신호가 된다. 제2게이트회로(82)에 부여되는 게이트·펄스(PG7)는 촬상신호 Vin 중 촬상신호가 제2의 게이트회로(82)에 입력되는 기간(t₃)내에 H레벨이 된다. 따라서 제2게이트회로(82)의 출력신호는 영상신호성분레벨을 갖는 신호가 된다.

제1게이트회로(81)에 부여되는 게이트·펄스(PG6)의 H레벨기간(t_H1)과 제2게이트회로(82)에 부여되는 게이트·펄스(PG7)의 H레벨기간(t_H2)의 기간은 다르다. 제13도에 도시된 예에서는 예는 피드·쓰루 신호기간(t₂)보다도 영상신호의 기간(t₃)쪽이 길기 때문에 그들 기간t₂및 t₃에 따라 게이트·펄스 (PG6)의 H레벨 기간(t_H1)보다도 게이트·펄스(PG7)의 H레벨 기간(t_H2)쪽이 길게 설정되어 있다.

제1게이트회로(81)의 출력신호는 제1추출영상신호(Vg1)로서 제1적분회로(83)에 부여된다. 제2게이트회로(82)의 출력신호는 제2의 추출촬상신호(Vg2)로서 제2적분회로(84)에 부여된다. 제1적분회로(83) 및 제2적분회로(84)에서는 리셋트 신호(RS6,RS7)가 부여되기까지의 동안에 입력되는 제1추출촬상신호(Vg1) 및 제2추출촬상신호(Vg2)가 각각 적분된다.

제1의 적분회로(83)에서 적분된 적분값을 나타내는 신호(Vi1)는 샘플/홀드회로(85)에 부여된다. 샘플/홀드회로(85)에는 입력되는 적분값을 나타내는 신호가 피크치가 되는 기간에 H레벨이 되는 샘플링·펄스(SP4)가 부여되고 있다. 샘플/홀드회로(85)에서 입력되는 적분값을 나타내는 신호의 피크치가 샘플링되고 그 피크치를 나타내는 신호(V_S1)가 출력된다. 피크치를 나타내는 신호(V_S1)는 다음단계의 샘플/홀드회로(87)로 부여된다. 샘플·홀드회로(87)는 피드·쓰루 신호에서 추출된 촬상신호의 적분값을 나타내는 신호와 영상신호에서 추출된 촬상신호의 적분값을 나타내는 신호의 차분을 나타내는 신호를 얻기 위하여 피드·쓰루 신호에서 추출된 촬상신호의 적분비를 나타내는 신호를 지연시키는 회로이다.

샘플/홀드회로(87)에서 출력되는 적분신호(Vsh1)는 차동증폭회로(89)의 정입력단자에 부여된다.

제2적분회로(84)에서, 적분된 적분값을 나타내는 신호(Vi2)는 게인조정증폭회로(86)에 부여된다. 이 실시예에 의한 CCD의 신호독출장치에 있어서는 피드·쓰루 신호를 추출하는 기간(t_H1)과 영상신호를 추출하는 기간(t_H1)이 다르다. 이로인해 피드·쓰루 신호일부를 추출한 신호의 적분값과 영상신호의 일부를 추출한 신호의 적분값의 차분을 산출한 경우 그 차분을 나타내는 신호는 정확히 영상신호 레벨에 대응한 것은 되지 않는다. 이 실시예에 의한 CCD의 신호독출장치에서는 제1의 적분회로(83)에 있어서 적분기간(t_H1)과 제2적분회로(84)에서의 적분기간(t_H2)의 비율에 따라 영상신호의 일부를 추출하여 적분하므로서 얻어진 신호(Vi2)의 게인을 조정하므로서 피드·쓰루 신호의 일부의 기간을 적분하여 얻어진 신호(Vi1)와 영상신호의 일부기간을 적분하여 얻어진 신호(Vi2)와의 차분을 나타내는 신호의 레벨이 정확히 영상신호레벨에 대응하도록 조정한다. 적분산출값을 나타내는 신호(Vi1,Vi2) 의 차분을 나타내는 신호의 레벨이 정확히 영상신호레벨에 대응하도록 적분산출값을 나타내는 신호(Vi2)의 게인을 조정하는 것이 게인조정증폭회로(86)이다.

게인 조정증폭회로(86)에서 게인이 조정된 신호(Vgc2)는 샘플/홀드회로(88)로 부여된다. 샘플/홀드회로(88)에는 샘플/홀드회로(87)에 부여되고 있는 샘플링·펄스(SP5)와 같은 샘플링·펄스(SP5)가 부여되어 입력하는 신호(Vgc2)를 샘플링하여 출력한다. 샘플/홀드회로(88)에서 출력되는 신호(Vsh2)는 차동증폭회로(89)의 부입력 단자에 부여된다.

차동증폭회로(89)에서는 샘플/홀드회로(87)에서 출력되는 신호(Vsh1)부터 샘플/홀드회로(88)로 부터 출력되는 신호(Vsh2)가 감산되어 출력된다. 차동증폭회로(89)에서는 일정기간내의 필드·쓰루 신호의 적분산출값을 나타내는 신호로부터 일정기간내의 영상신호의 적분산출값을 나타내는 신호가 감산되어 이들 신호의 차분을 나타내는 신호(Vout)가 출력된다. 이 신호(Vout)는 노이즈가 제거되고 CCD(10)의 포토다이오드에 축적된 신호전하량에 대응한 것이 된다. 차동증폭회로(89)에서 출력되는 신호(Vout)는 색밸런스 조정, 감마보정등이 행해져 메모리 카아드, 자기테이프등의 기록매체에 기록된다.

이 실시예에 의한 CCD의 신호독출장치에 있어서는 피드·쓰루 신호의 기간(t₂) 및 영상신호의 기간(t₂)을 각각 유효하게 사용하여 임의의 적분기간을 설정하여 적분할 수 있다. 이로인해 많은 노이즈성분을 제거할 수 있다.

제14도는 또다른 실시예를 도시한 것으로서 CCD의 신호독출장치의 전기적 구성을 도시한 블록도이다. 제15도는 제14도에 도시한 CCD의 신호독출장치의 각회로로 흐르는 신호의 타임·챠트이다.

제12도에 도시된 CCD의 신호독출장치에서는 제1게이트회로(81)의 출력신호(Vg1) 및 제2게이트회로(82)의 출력신호(Vg2)를 제1적분회로(83) 및 제2의 적분회로(84)에서 적분하고 그들 적분값의 차분을 산출하고 있으나 제14도에 도시된 CCD의 신호독출장치에서는 게이트회로를 통과한 피드·쓰루 신호와 영상신호의 차분을 나타내는 신호를 산출한 후에 적분을 행하고 있다. 또 제14도에 도시된 CCD의 신호독출장치는 1화소기간(T)마다 피드·쓰루 신호 및 영상신호를 추출하는 게이트 회로를 바꾸고 있다. 이로인해 비교적 고속의 CCD 독출신호에 대하여 신호추출동작 및 적분회로의 클리어 동작이 가능해진다.

제14도 및 제15도를 참조할때 CCD(10)에서 출력되는 촬상신호 (Vin)는 제1도 게이트회로(91), 제2게이트회로(92), 제3게이트회로(93) 및 제4도 게이트회로(94)에 각각 부여된다. 제1게이트회로(91) 및 제3게이트회로(93)는 1화소기간(T)마다 교호로 CCD(10)에서 출력되는 촬상신호중 피드·쓰루 신호의 일부 신호를 추출하여 출력하는 회로이다. 제2게이트 회로(92) 및 제4게이트 회로(94)는 1화소 기간(T)마다 교호로 CCD(10)에서 출력되는 촬상신호 중 영상신호의 일부신호를 추출하여 출력하는 회로이다.

제1게이트회로(91) 및 제3게이트회로(93)에는 제1화소기간(T)마다 교호하게 피드·쓰루 기간(t₂) 내에서 H레벨이 되는 게이트·펄스(PG11, PG12)가 각각 부여된다. 제1게이트회로(91) 및 제3게이트회로(93)는 부여되는 게이트·펄스(PG11,PG12)가 H레벨이 되어 있는 기간 동안에 입력되는 촬상신호(Vin)를 출력한다. 제2게이트회로(92) 및 제4게이트 회로(94)에는 1화소 기간마다 교호로 영상신호기간(t₃) 내에서 H레벨이 되는 게이트·펄스 (PG21,PG22)가 각각 부여된다. 제2게이트회로(92) 및 제4게이트회로(94)는 부여되는 게이트·펄스(PG21,PG22)가 H레벨이 되고 있는 기간 동안 입력되는 촬상신호(Vin)를 출력한다.

게이트·펄스(PG11,PG12)가 H레벨이 되어 있는 기간은 서로 같고 게이트·펄스(PG21,PG22)가 H레벨이 되어 있는 기간은 서로 같다. 또 게이트·펄스 (PG11,PG12)가 H레벨이 되어 있는 기간보다도 게이트·펄스(PG21,PG22)가 H레벨이 되어 있는 기간쪽이 길다.

제1게이트회로(91) 및 제3게이트회로(93)을 통과한 피드·쓰루 신호기간(t2)내의 촬상신호(Vg11,Vg12)는 차동증폭회로(97,98)의 정입력 단자에 부여된다. 제2의 게이트회로(92) 및 제4의 게이트회로(94)를 통과한 영상신호기간(t₃)내의 촬상신호는 (Vg12,Vg22)는 게인 조정증폭회로(95,96)에 부여된다. 신호(Vg2l,Vg22)를 적분하여 얻어진 적분값이 게이트·펄스 (Pg11,Pg12)의 기간동안 신호(Vg2l,Vg22)를 적분한 때에 얻어지는 적분값이 같아지도록 게인조정회로(95,96)에서 게이트·펄스(PG11,PG2l)의 비율 및 게이트·펄스(PG12,PG22)의 비율에 따라 게인조정이 행해진다. 게인 조정회로(95,96)에서 게인조정이 실시된 신호(Vgc21,Vgc22)는 차동증폭회로(97,98)의 부입력단자에 각각 부여된다.

차동증폭회로(97)에서는 게이트회로(91)를 통과한 피드·쓰루 신호레벨을 갖는 신호(Vg11)로 부터 게인조정증폭회로(95)에서 게인조정된 영상신호기간(t₃)의 신호(Vgc21)의 차를 증폭한 신호(Va1)가 출력된다. 신호(Va1)는 적분회로(99)에 부여된후 적분되고 출력된다. 적분회로(9)에서 출력된 적분신호 (Vo1)는 샘플/홀드회로(101)에 부여된다.

차동증폭회로(98)에서 게이트(93)를 통과한 피드·쓰루 신호레벨을 갖는 신호(Vg12)와 게인 조정증폭회로(96)에서 게인조정된 영상신호기간(t₃)의 신호(Vgc22)차를 증폭한 신호(Va1)가 출력된다.

이 차분을 나타내는 신호(Va2) 는 적분회로(100)에 부여되어 적분되고 출력된다. 적분회로(100)에서 출력되는 적분신호(Vo2)도 샘플/홀드회로(101)에 부여된다.

샘플홀드회로(101)에는 1화소기간(T)의 주기를 갖는 샘플링·펄스(SP)가 부여되고 적분회로(99,100)에서 부여되는 적분값을 나타내는 신호 (Vo1,Vo2)를 샘플링하여 출력한다. 샘플/홀드회로(101)의 출력신호(Vout)가 CCD의 신호독출장치의 출력신호가 된다.

제14도에 도시된 CCD의 신호독출장치에 있어서는 CCD(10)에서 출력되는 촬상신호중 피드·쓰루 신호 및 영상신호를 임의의 기간동안 적분할 수 있다.

제12도 또는 제14도에 도시된 CCD의 신호독출장치에 포함되는 적분회로(83 또는 84 또는 99 또는 100)를 대신에 로우·패스·필터를 사용할 수 있다.

제16도는 또 다른 실시예를 도시한 것으로서 CCD의 신호독출장치의 전기적 구성을 도시한 블록도이다. 제17도는 제16도에 도시한 CCD의 신호독출장치의 각 블록을 흐르는 신호의 타임·챠트이다. 제16도에서 제12도에 도시한 것과 동일한 것에는 동일부호를 붙혀 설명을 생략한다.

제12도에 도시한 CCD의 신호독출장치에는 제2적분회로(84)에서 출력되는 신호(Vi2)의 게인을 조정하는 게인조정증폭회로(86)가 설치되어 있는데 비하여 제16도에 도시된 CCD의 신호독출장치에서는 게인 조정증폭회로(86)가 설치되어 있지 않다. 제2의 적분회로(84A)의 출력신호(Vi2)는 직접 샘플/홀드회로(88)에 부여된다.

제16도에 도시된 CCD의 신호독출장치에서는 게인조정증폭회로(86)가 설치되어 있지 않으므로 제1게이트회로(81) 및 제2게이트회로(82)의 출력신호(Vg1,Vg2)를 단순히 적분하고 그들 적분값의 차분을 산출하여도 차분을 나타내는 신호는 영상신호의 레벨을 충실히 나타내고 있지 않다. 이로인해 제16도에 도시된 CCD의 신호독출장치에 포함되는 제1적분회로(83A)와 제2적분회로(84A)의 적분계수의 비율은 제1게이트회로(81)에 게이트·펄스(PG6)의 펄스폭과 제2게이트회로(82)에 부여되는 게이트·펄스(PG7)의 비로 설정된다. 이에의해 제1적분회로(83A)로 부터 출력되는 적분값을 나타내는 신호(Vi1) 및 제2의 적분회로(84A) 부터 출력되는 적분값을 나타내는 신호(Vi2)는 게이트·펄스(PG6)의 펄스폭과 게이트·펄스(PG7)의 펄스폭을 같은 펄스폭으로 한 경우에 얻어지는 적분값을 나타내는 신호에 비례한다. 따라서 적분치를 나타내는 신호(Vi1,Vi2)의 차분을 차동증폭회로(89)에서 산출하면 그 차분을 나타내는 신호는 영상신호레벨에 대응한 신호가 된다.

제16도에 도시된 CCD의 신호독출장치에 있어서도 피드·쓰루 신호를 추출하기 위한 게이트·펄스(PG6)의 펄스폭 및 영상신호를 추출하기 위한 게이트·펄스(PG7)의 펄스폭을 1화소기간(T)내에서 각각 임의로 설정할 수 있다.

제18도는 또다른 실시예를 도시한 것으로 CCD의 신호독출장치의 전기적 구성을 도시한 블록도이다. 제19도는 제18도에 도시된 신호독출장치의 각 블록으로 흐르는 신호를 나타내는 타임·챠트이다. 제18도에 도시된 CCD의 신호독출장치는 제14도에 도시된 신호독출장치의 일부를 추출한 것이다. 이 도면에서 제14도에 도시된 것과 같은 것에는 동일부호를 붙혀 설명을 생략한다.

제14도에 도시된 CCD의 신호독출장치에 있어서는 제1게이트회로(91)에 부여되는 게이트·펄스(G11)은 피드·쓰루 신호 기간(t₂) 내에서만 H레벨이 되고 제2게이트 회로(92)에 부여되는 게이트·펄스(PG2l)는 영상신호기간(t₃) 내에서만 H레벨이 된다. 이에 비하여 제18도에 도시된 CCD의 신호독출장치에서는 제19도에 도시된 바와같이 게이트·펄스(PG11)가 피드·쓰루 신호의 기간(t₂)을 지나 영상신호의 기간(t₃)의 일부기간까지 H레벨이 되고 게이트·펄스(PG2l)는 영상신호의 기간(t₃)을 지나 피드·쓰루 신호 기간(t₂)의 일부 기간까지 H레벨이 된다. 이렇게 게이트·펄스(PG11,PG2l)는 피드·쓰루 신호 기간(t₂)의 일부기간까지 H레벨이 된다. 이렇게 게이트·펄스(PG11, PG2l) 은 피드·쓰루 신호 기간(t₂) 및 영상신호의 기간(t₃) 내에서 H레벨이 되는 기간이 잡히지 않아도 된다.

차동증폭회로(97)에서 신호(Vg11)와 신호(Vgc21)의 차분이 산출되면 제19도에 나타낸 바와같이 영상신호기간(t₃)에 들어간 게이트·펄스(PG11)에 의해 추출된 신호(Vg11) 및 피드·쓰루 신호 기간(t₂)에 들어간 게이트·펄스(PG2l)에 의해 추출된 신호(Vg2)는 서로 들어간 기간 t₃및 t₂내에서 상쇄된다. 따라서 제19도에 도시된 바와같이 게이트·펄스(VGo1,VGo2)가 제1게이트·펄스(21) 및 제2게이트·펄스(22)에 각각 부여된 경우와 같다.

제18도에 도시된 CCD의 신호독출장치에 있어서도 적분회로(29) 대신에 로우·패스·필터를 사용하여도 좋다.

하기에서는 제12도부터 제19도에 도시된 실시예에 의해 CCD로 부터 출력되는 촬상신호의 랜덤·노이즈가 감소하는 형태를 설명한다.

제20도는 CCD에서 출력되는 촬상신호 및 피드·쓰루 신호를 추출하는 게이트·펄스(PG6) 및 영상신호를 추출하는 게이트·펄스(PG7)의 타임·챠트를 도시하고 있다. 게이트·펄스(PG6, PG7)는 같은 펄스폭을 가질 경우, 게이트·펄스(PG7)의 펄스폭이 게이트·펄스(PG6)의 펄스폭의 2배의 펄스폭을 갖는 경우 및 게이트·펄스(PG6,PG7)이 피드·쓰루 신호기간(t₂) 및 영상신호기간(t₃)의 유효기간 모두를 갖는 경우를 나타내고 있다.

제21(a)도는 CCD에서 출력되는 촬상신호의 랜덤·노이즈를 도시한 것이고 제21(b)도는 상관이중 샘플링 처리가 행해진 촬상신호의 랜덤·노이즈를 도시한 것이다 (실제로는 샘플링 주파수의 1/2 의 주파수 즉 fs/2 에서 모든 고역 노이즈가 되돌아오나 여기서는 되돌아오지 않게 도시되어 있다).

제22도는 제20도에 도시된 바와같이 동일한 펄스폭을 갖는 게이트·펄스(PG6,PG7)를 사용하여 피드·쓰루 신호 및 영상신호를 추출한 경우의 랜덤·노이즈를 도시한 것이다. 제22도 상단이 피드·쓰루 신호의 랜덤·노이즈이고 제22도 중단이 영상신호의 랜덤·노이즈이고 제22도 하단이 게이트·펄스(PG6,PG7)가 H레벨기간동안 추출된 피드·쓰루 신호 및 영상신호를 적분하여 차분을 취한 경우의 CCD의 신호독출장치의 출력신호의 랜덤·노이즈를 도시한 것이다. 제21(b)도와 비교하여 고주파성분의 랜덤·노이즈가 감소하고 있다는 것을 알 수 있다.

제23도는 제20도에 도시한 바와같이 펄스(PG7)가 게이트·펄스(PG2)의 2배의 펄스폭을 갖는 게이트·펄스(PG6,PG7)을 사용하여 피드·쓰루 신호 및 영상신호를 추출한 경우의 랜덤·노이즈를 나타내고 있다. 제23도 상단이 추출된 피드·쓰루 신호의 랜덤·노이즈이고 제23도 중단이 추출된 영상신호의 랜덤·노이즈이고 제23도 하단이 게이트·펄스(PG6,PG7)가 H레벨의 기간동안 추출된 피드·쓰루 신호 및 영상신호를 적분하여 차분을 갖는 경우의 CCD의 신호독출장치의 출력신호의 랜덤·노이즈를 도시하고 있다. 제22도 하단에 도시된 랜덤·노이즈와 비교하여, 게이트·펄스(PG7)의 펄스폭을 2배로 하여 영상신호를 추출하므로서 CCD의 신호독출장치의 출력신호의 랜덤·노이즈가 감소한다 (쇄선이 제22도 하단의 랜덤·노이즈에 대응한다).

제23도는 제20도에 도시된 바와같이 게이트·펄스(PG6,PG7)가 피드·쓰루 신호기간(t₂) 및 영상신호 기간(t₃)의 유효기간 모두를 갖는 게이트·펄스(PG1,PG2)를 사용하여 피드·쓰루 신호 및 영상신호를 추출한 경우의 랜덤·노이즈를 도시한 것이다. 제23도 상단이 피드·쓰루 신호의 랜덤·노이즈이고 제23도 중단이 영상신호의 랜덤·노이즈이며 제23도 하단이 게이트·펄스 및 영상신호를 적분하여 차분을 취한 경우의 CCD 신호독출장치의 출력신호의 랜덤·노이즈를 나타내고 있다. 단, PG6의 펄스폭을 읽어내어 주기(T)에 대해 (3/8)T, PG2의 펄스폭을 (4/8)T로 하고 있다. 제22도 하단에 도시된 랜덤·노이즈와 비교하여, 게이트·펄스(PG6,PG7)의 펄스폭을 넓혀 피드·쓰루 신호 및 영상신호를 추출하므로서 CCD의 신호독출장치의 출력신호의 랜덤·노이즈가 감소된다(쇄선이 제22도 하단의 랜덤·노이즈에 대응한다).

제23도 및 제24도에서 알 수 있듯이 적분해야만 하는 기간을 넓히므로서 랜덤·노이즈가 감소한다.

Claims (15)

1. 빛의 조사량에 따라 양의 신호전하를 축적하는 다수의 광전변환소자와 상기 광전변환소자에 축적된 신호전하량에 따른 레벨을 갖는 영상신호성분을 증폭하고 또 리셋트·펄스가 부여되므로서 리셋트 되는 플로팅·디퓨젼 증폭회로를 포함하고 소정의 레벨을 갖는 제1신호성분을 상기 리셋트·펄스가 부여되고 있는 기간동안 상기 플로팅·디퓨젼 증폭회로에서 출력하고, 상기 영상신호성분에 대한 기준레벨을 갖는 피드·쓰루 신호성분을 상기 제1의 신호성분의 출력후에 상기 플로팅·디퓨젼 증폭회로에서 출력하고, 증폭된 상기 영상신호성분을 상기 피드·쓰루 신호성분의 출력후에 상기 플로팅·디퓨젼 증폭회로로 부터 출력하는 고체촬상소자, 상기 고체촬상소자에서 출력되는 신호성분중 상기 영상신호성분 및 상기 피드·쓰루 신호성분을 추출하는 신호성분 추출회로, 상기 신호성분 추출회로에서 추출된 상기 영상신호성분과 상기 피드·쓰루 신호성분의 차분을 나타내는 신호를 검출하여 출력하는 차분신호검출회로, 상기 차분신호검출회로에서 출력되는 차분신호를 적분하는 적분회로 및 부여되는 제어신호에 따라 상기 적분값이 커지도록 상기 적분회로의 적분계수를 제어하는 적분계수제어수단을 구비한 고체촬상소자의 신호독출장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 광전변환소자 전방에 설치된 복수색의 색분해 필터 및 상기 차분신호검출회로로 부터 출력되는 차분신호를 상기 복수색의 차분신호로 나누는 차분신호색분할수단을 포함하고, 상기 적분회로가, 상기 차분신호색분할수단에 의해 분할된 복수색의 차분신호에 대응하여 각각 설치되어 있고, 상기 적분계수제어수단이, 부여되는 제어신호에 따라 상기 적분값이 커지도록 상기 복수의 적분회로 적분계수를 각각 제어하는 고체촬상소자의 신호독출장치.
3. 빛의 조사량에 따른 량의 신호전하를 축적하는 다수의 광전변환소자와 상기 광전변환소자에 축적된 신호전하량에 따른 레벨을 갖는 영상신호성분을 증폭하고, 또 리셋트·펄스가 부여되므로서 리셋트되는 플로팅·디퓨젼 증폭회로를 포함하고, 소정의 레벨을 갖는 제1신호성분을 상기 리셋트·펄스가 부여되고 있는 기간동안 상기 플로팅·디퓨젼 증폭회로로 부터 출력하고, 상기 영상신호성분에 대한 기준 레벨을 갖는 피드·쓰루 신호성분을 상기 제1신호성분 출력후에 상기 플로팅·디퓨젼 증폭회로로부터 출력하고, 증폭된 영상신호성분을 상기 피드·쓰루 신호성분의 출력후에 상기 플로팅·디퓨젼 증폭회로에서 출력하는 고체촬상소자. 상기 고체촬상소자로 부터 출력되는 신호성분중 상기 영상신호성분을 일정기간 동안 적분하는 영상신호성분 적분회로, 상기 고체촬상소자로 부터 출력되는 신호중 상기 피드·쓰루 신호성분을 일정기간 동안 적분하는 피드·쓰루 신호성분 적분회로, 부여되는 제어신호에 따라 상기 적분값이 커지도록 상기 영상신호성분 적분회로에 있어서 적분계수 및 상기 피드·쓰루 신호성분 적분회로에서의 적분계수를 서로 같게 제어하는 적분계수제어수단 및 상기 영상신호성분 적분회로에서 출력된 영상신호의 적분값과 상기 피드·쓰루 신호성분회로에서 출력된 피드·쓰루 신호의 적분값의 차분을 나타내는 신호를 출력하는 차분신호검출회로를 구비한 고체촬상소자의 신호독출장치.
4. 제3항에 있어서, 상기 광전변환소자 전방에 설치된 복수개의 색분해 필터 및 상기 고체촬상소자로 부터 출력되는 신호성분을 상기 복수개의 신호로 나누는 신호색분할수단을 포함하고, 상기 영상신호적분회로가 상기 신호색분할수단에 의해 나뉘어진 복수색의 신호에 대응하여 각각 나뉘어져 있고, 상기 적분계수제어수단이, 부여되는 제어신호에 따라 각각의 색신호에 대하여 상기 영상신호적분회로 및 상기 피드·쓰루 신호적분회로에서 적분값이 커지도록 적분계수를 서로 같게 제어하고, 상기 차분신호 검출회로가 복수색에 대응하여 각각 설치되어 있고 복수색의 각각의 상기 영상신호성분 적분회로로 부터 출력된 영상신호의 적분값과 복수색의 각각 상기 피드·쓰루 신호성분적분회로로 부터 출력된 영상신호의 적분값의 차분치를 나타내는 신호를 각각 출력하는 고체촬상소자의 신호독출장치.
5. 제1항 또는 제3항에 있어서, 상기 적분회로가, 전압/전류변환계수가 가변되고 이 전압/전류변환계수에 따른 변환율로 입력전압을 전류로 변환하여 출력하는 전압/전류변환회로, 상기 전압/전류변환회로의 출력전류에 의해 충전되는 캐패시터 및 상기 캐패시터에 축적된 신호전하를 클리어하는 수단을 포함하고, 상기 적분계수 제어수단이 상기 전압/전류변환계수를 변하게 하는 고체촬영소자의 신호독출장치.
6. 제1항 또는 제3항에 있어서, 상기 적분계수 제어수단이 상기 적분회로의 입력저항 또는 상기 적분회로를 구성하는 캐패시터의 용량을 변하게 하는 고체촬상소자의 신호독출장치.
7. 빛의 조사량에 따른 량의 신호전하를 축적하는 다수의 광전변환소자와 상기 광전변환소자에 축적된 신호전하량에 따른 레벨을 갖는 영상신호성분을 증폭하고 또 리셋트·펄스가 부여되므로서 리셋트되는 플로팅·디퓨젼 증폭회로를 포함하고, 소정의 레벨을 갖는 제1신호성분을 상기 리셋트·펄스가 부여되는 기간동안 상기 플로팅·디퓨젼 증폭회로로 부터 출력하고, 상기 영상신호성분에 대한 기준레벨을 갖는 피드·쓰루 신호성분을 상기 제1신호성분 출력후에 상기 플로팅·디퓨젼 증폭회로로 부터 출력하고, 증폭된 상기 영상신호성분을 상기 피드·쓰루 신호성분의 출력후에 상기 플로팅·디퓨젼 증폭회로로 부터 출력하는 고체촬상소자. 상기 고체촬상소자에서 출력되는 신호성분중 상기 영상신호성분 및 상기 피드·쓰루 신호성분을 추출하고, 추출된 상기 영상신호성분과 상기 피드·쓰루 신호성분의 차분을 나타내는 신호를 얻고, 부여되는 제어신호에 따라 적분값이 커지도록 적분계수를 제어하고 제어된 적분계수에 근거하여 상기 차분신호를 적분하는, 고체촬상소자의 신호독출방법.
8. 빛의 조사량에 따른 량의 신호전하를 축적하는 다수의 광전변환소자와 상기 광전변환소자에 축적된 신호전하량에 대응한 레벨을 갖는 영상신호성분을 증폭하고, 또 리셋트·펄스가 부여되므로서 리셋트되는 플로팅·디퓨젼 증폭회로를 포함하고, 소정의 레벨을 갖는 제1신호성분을 상기 리셋트·펄스가 부여되는 기간동안 플로팅·디퓨젼 증폭회로에서 출력하고, 상기 영상신호성분에 대한 기준 레벨을 갖는 피드·쓰루 신호성분을 상기 제1신호성분의 출력후에 상기 플로팅·디퓨젼 증폭회로로부터 출력하고, 증폭된 영상신호성분을 상기 피드·쓰루 신호성분 출력후에 상기 플로팅·디퓨젼 증폭회로에서 출력하는 고체촬상소자에 있어서, 부여되는 제어신호에 따라 적분값이 커지도록 적분계수를 제어하고 제어된 적분계수에 근거하여 상기 영상신호성분 및 상기 피드·쓰루 신호성분을 일정기간 동안 적분하고, 상기 영상신호성분의 적분값과 상기 피드·쓰루 신호성분의 적분값의 차분을 나타내는 신호를 얻는, 고체촬상소자의 신호독출방법.
9. 빛의 조사량에 따른 량의 신호전하를 축적하는 다수의 광전변환소자와 상기 광전변환소자에 축적된 신호전하량에 따른 레벨을 갖는 영상신호성분을 증폭하고 또 리셋트·펄스가 부여되므로서 리셋트되는 플로팅·디퓨젼 증폭회로를 포함하고, 소정의 레벨을 갖는 제1신호성분을 상기 리셋트·펄스가 부여되고 있는 기간동안 상기 플로팅·디퓨젼 증폭회로에서 출력하고, 상기 영상신호성분에 대한 기준레벨을 갖는 피드·쓰루 신호성분을 상기 제1신호성분의 출력후에 상기 플로팅·디퓨젼 증폭회로에서 출력하고, 증폭된 영상신호성분을 상기 피드·쓰루 신호성분의 출력후에 상기 플로팅·디퓨젼 증폭회로에서 출력하는 고체촬상소자, 상기 피드·쓰루 신호성분의 기간의 일부를 포함하는 제1기간동안 상기 고체촬상소자에서 출력되는 신호성분을 제1추출촬상신호로서 출력하는 제1게이트회로, 상기 영상신호성분의 기간의 일부를 포함하고 또 상기 제1기간과 다른 제2기간동안 상기 고체촬상소자에서 출력되는 신호성분을 제2추출촬상신호로서 출력하는 제2게이트회로, 상기 제1게이트회로에서 출력되는 제1추출촬상신호를 평균화하여 제1평균촬상신호로서 출력하는 제1평균화회로, 상기 제2게이트회로에서 출력되는 제2추출촬상신호를 평균화하여 제2평균촬상신호로서 출력하는 제2평균화회로, 상기 제1기간과 상기 제2기간의 비로서 상기 제1평균화회로에서 출력되는 제1평균촬상신호 및 상기 제2평균화회로에서 출력되는 제2평균촬상신호의 적어도 어느 한쪽의 평균촬상신호의 레벨을 조정하는 레벨조정수단, 및 상기 레벨조정수단에 의해 신호레벨이 조정된 제1평균촬상신호와 제2평균촬상신호의 차분을 나타내는 신호를 검출하여 출력하는 차분신호검출회로를 구비한 고체촬상소자의 신호독출장치.
10. 빛의 조사량에 따른 량의 신호전하를 축적하는 다수의 광전변환소자와 상기 광전변환소자에 축적된 신호전하량에 따른 레벨을 갖는 영상신호성분을 증폭하고 또 리셋트·펄스가 부여되므로서 리셋트되는 플로팅·디퓨젼 증폭회로를 포함하고, 소정의 레벨을 갖는 제1신호성분을 상기 리셋트·펄스가 부여되고 있는 기간동안 상기 플로팅·디퓨젼 증폭회로에서 출력하고, 상기 영상신호성분에 대한 기준레벨을 갖는 피드·쓰루 신호성분을 상기 제1신호성분의 출력후에 상기 플로팅·디퓨젼 증폭회로에서 출력하고, 증폭된 영상신호성분을 상기 피드·쓰루 신호성분의 출력후에 상기 플로팅·디퓨젼 증폭회로에서 출력하는 고체촬상소자, 상기 피드·쓰루 신호성분 기간의 일부를 포함하는 제1기간동안 상기 고체촬상소자에서 출력되는 신호성분을 제1추출촬상신호로서 출력하는 제1게이트회로, 상기 영상신호성부의 기간의 일부를 포함하고 또 상기 제1기간과 다른 제2기간동안 상기 고체촬상소자에서 출력되는 신호성분을 제2추출촬상신호로서 출력하는 제2게이트 회로, 상기 제1기간과 상기 제2기간의 비로서 상기 제1게이트회로에서 출력된 제1추출촬상신호 및 제2게이트회로에서 출력된 제2추출촬상신호의 적어도 어느 한쪽의 추출촬상신호의 레벨을 조정하는 레벨조정수단, 상기 제1게이트회로에서 출력된 제1추출촬상신호 또는 상기 레벨조정수단에 의해 레벨 조정된 제1추출촬상신호와 상기 제2게이트회로에서 출력된 제2의 추출촬상신호 또는 상기 레벨조정수단에 의해 레벨조정된 제2추출촬상신호의 차분을 나타내는 신호를 검출하여 출력하는 차분신호 검출회로, 및 상기 차분신호검출회로에서 출력되는 차분신호를 평균화하여 출력하는 평균화회로를 구비한 고체촬상소자의 신호독출장치.
11. 제9항 또는 제10항에 있어서, 상기 제1의 게이트회로가 상기 피드·쓰루 신호기간동안, 입력하는 촬상신호성분을 추출하여 제1촬상신호로서 출력하는 것이고, 상기 제2의 게이트회로가, 상기 촬상신호성분의 기간동안, 입력하는 촬상신호성분을 추출하여 제2의 촬상신호로서 출력하는, 고체촬상소자의 신호독출장치.
12. 제9항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 평균화 회로가, 입력하는 신호를 적분하는 적분회로 또는 입력하는 신호의 고역 주파수성분을 제거하는 로우·패스·필터인 고체촬상소자의 신호독출장치.
13. 제9항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 평균화회로가, 입력하는 신호를 적분하는 적분회로이고, 상기 레벨조정수단이, 상기 적분회로의 적분계수를 바꾸므로서 입력신호의 레벨을 바꾸는 것인, 고체촬상소자의 신호독출장치.
14. 빛의 조사량에 따른 량의 신호전하를 축적하는 다수의 광전변환소자와 상기 광전변환소자에 축적된 신호전하량에 따른 레벨을 갖는 영상신호성분을 증폭하고, 또 리셋트·펄스가 부여되므로서 리셋트되는 플로팅·디퓨젼 증폭회로를 포함하고, 소정의 레벨을 갖는 제1신호성분을 상기 리셋트·펄스가 부여되고 있는 기간동안 상기 플로팅·디퓨젼 증폭회로에서 출력하고, 상기 영상신호성분에 대한 기준레벨을 갖는 피드·쓰루 신호성분을 상기 제1신호성분의 출력후에 상기 플로팅·디퓨젼 증폭회로로부터 출력하고, 증폭된 영상신호성분을 상기 피드·쓰루 신호성분의 출력후에 상기 플로팅·디퓨젼 증폭회로에서 출력하는 고체촬상소자에 있어서, 상기 피드·쓰루 신호성분의 기간일부를 포함하는 제1기간동안 상기 고체촬상소자로 부터 출력되는 신호성분을 제1추출영상신호로서 추출하고, 상기 영상신호성분 기간의 일부를 포함하고 또 상기 제1기간과 다른 제2기간동안 상기 고체촬상소자에서 출력되는 신호성분을 제2추출촬상신호로서 추출하고, 상기 제1추출촬상신호를 평균화하여 제1평균촬상신호를 얻고, 상기 제2추출촬상신호를 평균화하여 제2의 평균촬상신호를 얻고, 상기 제1기간과 상기 제2기간의 비로서 상기 제1평균촬상신호 및 상기 제2평균촬상신호의 적어도 어느 한쪽의 평균촬상신호의 레벨을 조정하고, 신호레벨이 조정된 제1평균촬상신호와 제2평균촬상신호의 차분을 나타내는 신호를 검출하는, 고체촬상소자의 신호독출방법.
15. 빛의 조사량에 따른 량의 신호전하를 축적하는 다수의 광전변환소자와 상기 광전변환소자에 축적된 신호전하량에 따른 레벨을 갖는 영상신호성분을 증폭하고, 또 리셋트·펄스가 부여되므로서 리셋트되는 플로팅·디퓨젼 증폭회로를 포함하고, 소정의 레벨을 갖는 피드·쓰루 신호성분을 상기 제1신호성분의 출력후에 상기 플로팅·디퓨젼 증폭회로에서 출력하고, 증폭된 영상신호성분을 상기 피드·쓰루 신호성분의 출력후에 상기 플로팅·디퓨젼 증폭회로에서 출력하는 고체촬상소자에 있어서, 상기 피드·쓰루 신호성분의 기간의 일부를 포함하는 제1기간동안 상기 고체촬상소자로 부터 출력되는 신호성분을 제1게이트회로를 사용하여 제1추출촬상신호로서 얻고, 상기 영상신호성분 기간의 일부를 포함하고 또 상기 제1기간과 다른 제2기간동안 상기 고체촬상소자에서 출력되는 신호성분을 제2게이트회로를 사용하여 제2추출촬상신호로서 얻고, 상기 제1기간과 상기 제2기간의 비로서 상기 제1게이트회로에서 출력된 제1추출영상신호 및 상기 제2게이트회로에서 출력된 제2추출촬상신호의 적어도 어느 한쪽이 한편의 추출촬상신호의 레벨을 조정하고, 상기 제1게이트회로에서 출력된 제1추출촬상신호 또는 상기 레벨 조정된 제1추출촬상신호와 상기 제2게이트회로에서 출력된 제2추출촬상신호 또는 상기 레벨조정된 제2추출촬상신호의 차분을 나타내는 신호를 얻고, 상기 차분신호를 평균화하는, 고체촬상소자의 신호독출방법.