(57)【要約】【課題】  固体撮像装置内部の発熱量を低減し、また低消費電力化を図る。【解決手段】  光信号を電気信号に変換し、電圧信号として出力する固体撮像手段と、固体撮像手段から出力される電圧信号を電流信号に変換する電圧−電流変換手段とを有するＣＣＤ固体撮像装置１Ａを設ける。さらに、ＣＣＤ固体撮像装置１Ａより出力される電流信号から黒信号成分を検出して除去することにより、映像信号成分のみを電流映像信号として取り出す電流駆動黒信号成分検出除去回路２と、電流駆動黒信号成分検出除去回路２から出力される電流映像信号を電圧映像信号に変換する電流−電圧変換回路３と、電流−電圧変換回路３より出力される電圧映像信号を増幅する増幅回路４と、増幅回路の出力信号に対してアナログデジタル変換処理をするアナログデジタル変換回路５とを設ける。【選択図】        図８
2006217247.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光信号を電気信号に変換し、電圧信号として出力する固体撮像手段と、前記固体撮像手段から出力される電圧信号を電流信号に変換する電圧−電流変換手段とを備え、光信号を電流信号として出力するＣＣＤ固体撮像装置。
【請求項２】
前記固体撮像手段と前記電圧−電流変換手段との間に、前記電圧信号の直流成分レベルを変化させるレベルシフト手段を設けた請求項１に記載のＣＣＤ固体撮像装置。
【請求項３】
前記固体撮像手段と前記電圧−電流変換手段との間に、前記電圧信号から基準電圧を上回る部分または基準電圧を下回る部分を切り除くクリップ手段を設けた請求項１に記載のＣＣＤ固体撮像装置。
【請求項４】
前記固体撮像手段と前記電圧−電流変換手段との間に、前記電圧信号の直流成分レベルを変化させるレベルシフト手段と、前記電圧信号から基準電圧を上回る部分または基準電圧を下回る部分を切り除くクリップ手段とを縦続接続状態に設けた請求項１に記載のＣＣＤ固体撮像装置。
【請求項５】
請求項１，２，３または４に記載のＣＣＤ固体撮像装置と、
前記ＣＣＤ固体撮像装置より出力される電流信号から黒信号成分を検出して除去することにより、映像信号成分のみを電流映像信号として取り出す電流駆動黒信号成分検出除去回路と、
前記電流駆動黒信号成分検出除去回路から出力される前記電流映像信号を電圧映像信号に変換する電流−電圧変換回路と、
前記電流−電圧変換回路より出力される前記電圧映像信号を増幅する増幅回路と、
前記増幅回路の出力信号に対してアナログデジタル変換処理をするアナログデジタル変換回路とを備えたＣＣＤ固体撮像装置のアナログ信号処理システム。
【請求項６】
光信号を電圧信号として出力するＣＣＤ固体撮像装置と、
ＣＣＤ固体撮像装置の外部に設けられて前記ＣＣＤ固体撮像装置から出力される電圧信号を電流信号に変換する電圧−電流変換回路と、
前記電圧−電流変換回路より出力される電流信号から黒信号成分を検出して除去することにより、映像信号成分のみを電流映像信号として取り出す電流駆動黒信号成分検出除去回路と、
前記電流駆動黒信号成分検出除去回路から出力される前記電流映像信号を電圧映像信号に変換する電流−電圧変換回路と、
前記電流−電圧変換回路より出力される前記電圧映像信号を増幅する増幅回路と、
前記増幅回路の出力信号に対してアナログデジタル変換処理をするアナログデジタル変換回路とを備えたＣＣＤ固体撮像装置のアナログ信号処理システム。
【請求項７】
前記ＣＣＤ固体撮像装置は、光信号を電気信号に変換し、電圧信号として出力する固体撮像手段を有し、前記固体撮像手段と前記電圧−電流変換手段との間に、前記電圧信号の直流成分レベルを変化させるレベルシフト手段を設けた請求項６に記載のＣＣＤ固体撮像装置のアナログ信号処理システム。
【請求項８】
前記ＣＣＤ固体撮像装置は、光信号を電気信号に変換し、電圧信号として出力する固体撮像手段を有し、前記固体撮像手段と前記電圧−電流変換手段との間に、前記電圧信号から基準電圧を上回る部分または基準電圧を下回る部分を切り除くクリップ手段を設けた請求項６に記載のＣＣＤ固体撮像装置のアナログ信号処理システム。
【請求項９】
前記ＣＣＤ固体撮像装置は、光信号を電気信号に変換し、電圧信号として出力する固体撮像手段を有し、前記固体撮像手段と前記電圧−電流変換手段との間に、前記電圧信号の直流成分レベルを変化させるレベルシフト手段と、前記電圧信号から基準電圧を上回る部分または基準電圧を下回る部分を切り除くクリップ手段とを縦続接続状態に設けた請求項６に記載のＣＣＤ固体撮像装置のアナログ信号処理システム。
【請求項１０】
請求項５、６、７、８または９に記載のＣＣＤ固体撮像装置のアナログ信号処理システムと、前記ＣＣＤ固体撮像装置アナログ信号処理システムから出力されるデジタル信号に対してデジタル信号処理を行うデジタル信号処理回路とを備えたカメラシステム。
【請求項１１】
ＣＣＤ固体撮像装置により光信号を電圧信号として取り出した後、電圧信号を電流信号に変換し、前記電流信号に対して黒信号成分検出除去処理を行うことにより映像信号成分のみからなる電流映像信号を取り出し、前記電流映像信号を電流−電圧変換し、信号増幅し、アナログデジタル変換処理を行うＣＣＤ固体撮像装置のアナログ信号処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＣＣＤ固体撮像装置に関するものである。また、本発明は、ＣＣＤ固体撮像装置と、ＣＣＤ固体撮像装置の出力信号から黒信号を検出し除去する黒信号成分検出除去回路と、増幅とアナログデジタル変換等の信号処理をする回路とを有するＣＣＤ固体撮像装置のアナログ信号処理システムに関するものである。さらに、本発明は、ＣＣＤ固体撮像装置のアナログ信号処理システムと、デジタル信号処理回路とを有するカメラシステムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＣＣＤ固体撮像装置は、一般的に光信号を画素ごとに電荷情報に変換し、画素ごとの電荷情報を伝播させ、電荷−電圧変換回路により電圧信号に変換して出力する。
【０００３】
ＣＣＤ固体撮像装置の先行技術を図１１に示す。図１１において、符号１０はＣＣＤ固体撮像装置を示す。符号１１は光信号を画素ごとに電荷情報に変換するセンサ部を示す。符号１２はセンサ部１１より垂直に転送されてきた画素ごとの電荷情報を外部クロックにより水平方向に伝播させる水平転送レジスタを示す。符号１３は画素ごとに伝播されてきた電荷を容量Ｃａに蓄えて電圧信号に変換するフローティングディフュージョンアンプを示す。
【０００４】
フローティングディフュージョンアンプ１３での電圧信号は、出力インピーダンスが小さいため、トランジスタＱｊと電流源ＢＩＡＳ４、およびトランジスタＱｋと電流源ＢＩＡＳ５から構成されるソースフォロワ回路１７によりインピーダンス変換が行われている。従来のＣＣＤ固体撮像装置１０は以上の構成からなっている。
【０００５】
ＣＣＤ固体撮像装置アナログ信号処理システムは、一般的にＣＣＤ固体撮像装置の出力信号を、バッファ回路に入力してインピーダンス変換を行った上で、黒信号成分検出除去回路に入力する構造を有している。
【０００６】
ＣＣＤ固体撮像装置のアナログ信号処理システムの先行技術を図１２に示す。図１２において、符号１０はＣＣＤ固体撮像装置を示す。符号８はＣＣＤ固体撮像素子１の出力信号のインピーダンス変換を行うバッファ回路を示す。このバッファ回路８は、トランジスタＱｍと抵抗Ｒｂとで構成されたエミッタホロワ回路からなる。
【０００７】
符号９はバッファ回路８より出力される電圧信号成分より黒信号を検知し除去することにより、映像成分のみを取り出す電圧駆動黒信号成分検知除去回路を示す。電圧駆動黒信号成分検知除去回路９は、例えば３個のサンプルホールド回路と比較器（差動増幅器）とから構成されている。
【０００８】
符号４は電圧駆動黒信号成分検知除去回路８により取り出されたアナログ映像信号を増幅する増幅回路を示す。符号５は増幅回路４で増幅されたアナログ映像信号をデジタル映像信号に変換するアナログデジタル変換回路を示す。符号６はＣＣＤ固体撮像装置１０、電圧駆動黒信号成分検知除去回路９、増幅回路４、およびアナログデジタル変換回路５を制御するためのタイミング信号を出力するタイミングジェネレータを示す。
【０００９】
タイミングジェネレータ６の出力信号波形を図８に示す。ＣＣＤ固体撮像装置出力信号は、水平転送レジスタ制御信号により転送されて出力される。つぎに、電圧駆動黒信号成分検知除去回路９はサンプリング信号Ｓ１のハイレベル期間において黒信号レベルを検出し、サンプリング信号Ｓ２のハイレベル期間にて映像レベルと黒レベルとを比較し、その差分を出力する。増幅回路４は、サンプリング信号Ｓ１，Ｓ２を用いて増幅を行う。最後に、アナログデジタル変換回路５は、アナログデジタル変換制御信号を用いて駆動される。
【特許文献１】特開２００３−２９８９４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ＣＣＤ固体撮像装置の信号処理に電圧駆動黒信号成分検出除去回路を使用する場合、ＣＣＤ固体撮像素子の出力インピーダンスが低いため、インピーダンス変換を行う回路が不可欠である。このインピーダンス変換回路を駆動するためには、ＣＣＤ固体撮像素子出力部最終段のソースフォロワ回路を構成するトランジスタに大電圧を加えて、大電流を流す必要がある。ＣＣＤ固体撮像装置の高画素化、小型化が進む中で、このＣＣＤ固体撮像装置出力部最終段より発生する熱が、ＣＣＤ固体撮像装置のセンサ部に影響を及ぼし、白キズ、シェーディングの原因となることが問題となってきている。また、インピーダンス変換回路自体も大電流・大電圧が必要であり、従来の回路構成ではインピーダンス変換回路においてＣＣＤ固体撮像装置のアナログ信号処理システム全体の約２割の電力が消費されており、低消費電力化の妨げとなっているという問題がある。
【００１１】
一方、ＣＣＤ固体撮像装置の信号処理に電流駆動黒信号成分検出除去回路を使用する場合、電流出力型ＣＣＤ固体撮像装置の電流出力部において、ＣＣＤ固体撮像装置出力の映像信号成分に、画素ごとに信号を切り分けるための、駆動電源レベルのリセットパルスが含まれるため、ＣＣＤ固体撮像装置出力を直接電流駆動黒信号成分検知除去回路に接続した構成では、リセットパルス期間において、出力電流が枯れてしまう現象が起こる。その結果、電流出力部を構成するトランジスタ（図１のトランジスタＱａ）が、復帰するまでに時間を要することとなるため、映像信号波形が歪んでしまうという問題がある。
【００１２】
本発明の目的は、内部の発熱量を低減することができるＣＣＤ固体撮像装置を提供することである。
【００１３】
本発明の他の目的は、全体として低消費電力化を実現できるＣＣＤ固体撮像装置のアナログ信号処理システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記課題を解決するために、第１の発明のＣＣＤ固体撮像装置は、光信号を電気信号に変換し、電圧信号として出力する固体撮像手段と、固体撮像手段から出力される電圧信号を電流信号に変換する電圧−電流変換手段とを備え、光信号を電流信号として出力する。
【００１５】
上記のＣＣＤ固体撮像装置においては、固体撮像手段と電圧−電流変換手段との間に、電圧信号の直流成分レベルを変化させるレベルシフト手段を設けることが好ましい。
【００１６】
また、上記のＣＣＤ固体撮像装置においては、固体撮像手段と電圧−電流変換手段との間に、電圧信号から基準電圧を上回る部分または基準電圧を下回る部分を切り除くクリップ手段を設けることが好ましい。
【００１７】
さらに、上記のＣＣＤ固体撮像装置においては、固体撮像手段と電圧−電流変換手段との間に、電圧信号の直流成分レベルを変化させるレベルシフト手段と、電圧信号から基準電圧を上回る部分または基準電圧を下回る部分を切り除くクリップ手段とを縦続接続状態に設けることが好ましい。
【００１８】
第２の発明のＣＣＤ固体撮像装置のアナログ信号処理システムは、上記した第１の発明の構成を有するＣＣＤ固体撮像装置と、ＣＣＤ固体撮像装置より出力される電流信号から黒信号成分を検出して除去することにより、映像信号成分のみを電流映像信号として取り出す電流駆動黒信号成分検出除去回路と、電流駆動黒信号成分検出除去回路から出力される電流映像信号を電圧映像信号に変換する電流−電圧変換回路と、電流−電圧変換回路より出力される電圧映像信号を増幅する増幅回路と、増幅回路の出力信号に対してアナログデジタル変換処理をするアナログデジタル変換回路とを備えている。
【００１９】
第３の発明のＣＣＤ固体撮像装置のアナログ信号処理システムは、光信号を電圧信号として出力するＣＣＤ固体撮像装置と、ＣＣＤ固体撮像装置の外部に設けられてＣＣＤ固体撮像装置から出力される電圧信号を電流信号に変換する電圧−電流変換回路と、電圧−電流変換回路より出力される電流信号から黒信号成分を検出して除去することにより、映像信号成分のみを電流映像信号として取り出す電流駆動黒信号成分検出除去回路と、電流駆動黒信号成分検出除去回路から出力される電流映像信号を電圧映像信号に変換する電流−電圧変換回路と、電流−電圧変換回路より出力される電圧映像信号を増幅する増幅回路と、増幅回路の出力信号に対してアナログデジタル変換処理をするアナログデジタル変換回路とを備えている。
【００２０】
上記の第３の発明のＣＣＤ固体撮像装置のアナログ信号処理システムにおいては、ＣＣＤ固体撮像装置が、光信号を電気信号に変換し、電圧信号として出力する固体撮像手段を有し、固体撮像手段と電圧−電流変換手段との間に、電圧信号の直流成分レベルを変化させるレベルシフト手段を設けることが好ましい。
【００２１】
また、上記の第３の発明のＣＣＤ固体撮像装置のアナログ信号処理システムにおいては、ＣＣＤ固体撮像装置が、光信号を電気信号に変換し、電圧信号として出力する固体撮像手段を有し、固体撮像手段と電圧−電流変換手段との間に、電圧信号から基準電圧を上回る部分または基準電圧を下回る部分を切り除くクリップ手段を設けることが好ましい。
【００２２】
さらに、上記の第３の発明のＣＣＤ固体撮像装置のアナログ信号処理システムにおいては、ＣＣＤ固体撮像装置が、光信号を電気信号に変換し、電圧信号として出力する固体撮像手段を有し、固体撮像手段と電圧−電流変換手段との間に、電圧信号の直流成分レベルを変化させるレベルシフト手段と、電圧信号から基準電圧を上回る部分または基準電圧を下回る部分を切り除くクリップ手段とを縦続接続状態に設けることが好ましい。
【００２３】
第４の発明のカメラシステムは、上記した構成を有するＣＣＤ固体撮像装置のアナログ信号処理システムと、ＣＣＤ固体撮像装置アナログ信号処理システムから出力されるデジタル信号に対してデジタル信号処理を行うデジタル信号処理回路とを備えている。
【００２４】
第５の発明のＣＣＤ固体撮像装置のアナログ信号処理方法は、ＣＣＤ固体撮像装置により光信号を電圧信号として取り出した後、電圧信号を電流信号に変換し、電流信号に対して黒信号成分検出除去処理を行うことにより映像信号成分のみからなる電流映像信号を取り出し、電流映像信号を電流−電圧変換し、信号増幅し、アナログデジタル変換処理を行う。
【００２５】
以上説明したように、本発明は、ＣＣＤ固体撮像装置出力部（内部）またはＣＣＤ固体撮像装置の外部に設置した電圧−電流変換手段を設けることを特徴とする。
【００２６】
ＣＣＤ固体撮像装置出力部またはＣＣＤ固体撮像装置の外部に電圧−電流変換手段を設けた構成の場合、固体撮像手段と電圧−電流変換手段との間にクリップ手段、もしくはレベルシフト手段を、またはそれらの両方を設けることが好ましい。このように構成することにより、映像信号処理に不要であるリセットパルスを取り除き、また、任意の直流成分レベルの信号成分に変換することができる。リセットパルスを取り除き、直流成分レベルを調整したＣＣＤ映像信号である電圧信号は、電圧−電流変換回路により映像信号波形の歪みを発生させることなく電流成分信号に変換することが可能である。
【００２７】
電流信号である映像信号は、先行技術に必要であったインピーダンス変換回路を必要とせず、直接黒信号成分検出除去回路に接続が可能である。そのため、先行技術のＣＣＤ固体撮像装置のアナログ信号処理システム全体の２割の消費電力を必要としたインピーダンス変換回路を削除することができ、低消費電力化につながる。
【００２８】
また、インピーダンス変換回路を取り除くことにより、ＣＣＤ固体撮像装置内部に必要としていたソースフォロワ回路も必要なくなり、この部分にて大電流が必要なくなる。そのため、ＣＣＤ固体撮像装置出力部最終段より発生する熱を抑えることができ、白キズ、シェーディングの原因を取り除くことできる。
【００２９】
ＣＣＤ固体撮像装置出力部またはＣＣＤ固体撮像装置の外部に電圧電流変換手段を設置した構成において、リセットパルスを取り除き、任意の直流信号レベルに変換することにより先行技術において課題となっていた電流が枯れるという問題がなくなり、信号出力が歪むことはなくなる。また、ＣＣＤ固体撮像装置の出力を電流駆動黒信号成分検出除去回路へ直接入力する構造を有しており、電流駆動黒信号成分検出除去回路は小電流にて駆動できるため、従来の電圧駆動黒信号成分検出除去回路を使用し、入力前に、バッファ回路がある場合と比較して、ＣＣＤ固体撮像装置出力部最終段の電圧及び電流量を減らすことができ、固体撮像装置の低消費電力化が可能になるのと同時に、固体撮像装置の発熱量が少なくなることにより、白キズ、シェーディングが発生を抑制する。
【００３０】
また、ＣＣＤ固体撮像装置と黒信号成分検出除去回路の間に設けられたインピーダンス変換回路が不要となり、ＣＣＤ固体撮像装置アナログ信号処理システム全体の約２割の低消費電力化が可能となる。
【発明の効果】
【００３１】
以上説明したように、本発明によれば、ＣＣＤ固体撮像装置出力部またはＣＣＤ固体撮像装置の外部に電圧電流変換手段を設けたことにより、ＣＣＤ固体撮像装置の低消費電力化が可能になるのと同時に、固体撮像装置の発熱量が少なくなることにより、白キズ、シェーディングが発生を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。
【００３３】
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１のＣＣＤ固体撮像装置の構成を示す回路ブロック図である。図１において、符号１ＡはＣＣＤ固体撮像装置を示す。符号１１はセンサ部を示す。符号１２は水平転送レジスタを示す。符号１３はフローティングディフュージョンアンプを示す。符号１４はトランジスタＱａからなる電圧−電流変換回路を示す。ここで、センサ部１１と水平転送レジスタ２とフローティングディフュージョンアンプ１３とで固体撮像手段が構成される。また、電圧−電流変換回路１４が電圧−電流変換手段を構成している。
【００３４】
光信号がセンサ部１１により電気信号（電荷）に変換され、水平転送レジスタ１２に転送される。水平転送レジスタ１２により水平方向に転送された電荷はフローティングディフュージョンアンプ１３の容量Ｃａに蓄えられることにより電圧信号として取り出される。この電圧信号を電流−電圧変換回路１４により電流信号に変換し外部出力として出力端子ＯＵＴ１より電流出力を行う。
【００３５】
この構成によれば、インピーダンス変換を行うソースフォロワ回路ではなく電圧−電流変換回路を設けたので、内部の発熱量を低減することができる。その結果、ＣＤ固体撮像装置の低消費電力化が可能になるのと同時に、ＣＣＤ固体撮像装置の発熱量が少なくなることにより、白キズ、シェーディングが発生を抑制することができる。
【００３６】
（実施の形態２）
図２は本発明の実施の形態２のＣＣＤ固体撮像装置の構成を示す回路ブロック図である。図１と同じ構成については説明を省略する。図２において、符号１ＢはＣＣＤ固体撮像装置を示す。符号１５はレベルシフト回路を示す。このレベルシフト回路１５では、１段目のＮｃｈトランジスタＱｂのゲート端子が入力端Ａとなり、ドレイン端が電源と接続され、ソース端が電流源ＢＩＡＳ１と２段目のＮｃｈトランジスタＱｃのゲート端とに接続されている。２段目のＮｃｈトランジスタＱｃは、ドレイン端が電源と接続され、ソース端が電流源ＢＩＡＳ２と３段目のＮｃｈトランジスタＱｄのゲート端とに接続されている。３段目のＮｃｈトランジスタＱｄは、ドレイン端が電源と接続され、ソース端が電流源ＢＩＡＳ３とレベルシフト回路１５の出力端Ｂに接続されている。
【００３７】
レベルシフト回路１５の入力端Ａ、出力端Ｂの波形を図３に示す。図３はレベルシフト回路１５を有するＣＣＤ固体撮像装置１Ｂの内部信号波形を示す。入力端Ａに入力された信号（Ａ点波形）は、ＮｃｈトランジスタＱｂ，Ｑｃ，Ｑｄのゲート・ソース間電圧Ｖｇｓ分だけ直流電圧成分レベルをシフトして出力される（Ｂ点波形）。
【００３８】
ここで、フローティングディフュージョンアンプ１３の容量Ｃａにより取り出された電圧信号を、レベルシフト回路１５を用いることによりその直流成分の信号レベルを異ならせて出力させる。信号レベルを異ならせた信号は電圧−電流変換回路１４により電流として出力される。
【００３９】
この構成によれば、レベルシフト回路１５を設けて電圧信号の信号レベルを変化させるようにしたので、レベルシフト量を適切に設定することで電圧−電流変換時に歪みを生じさせないようにできる。
【００４０】
（実施の形態３）
図４は本発明の実施の形態３の固体撮像装置の構成を示す回路ブロック図である。図１と同じ構成については説明を省略する。図４において、符号１ＣはＣＣＤ固体撮像装置を示す。符号１６はクリップ回路を示す。このクリップ回路１６は、ＰｃｈトランジスタＱｅのゲート端子が入力端Ａとなり、ドレイン端がＧＮＤに接続され、ソース端がトランジスタＱｇのドレイン端と接続されている。ＰｃｈトランジスタＱｇは、ソース端が電源に接続され、ゲート端がバイアス電圧Ｅａに接続された電流源となっている。また、ＰｃｈトランジスタＱｆは、トランジスタＱｅのソース端にソース端が接続され、ドレイン端にドレイン端が接続され、ゲート端にはバイアス電圧Ｅｂが接続された構成を有している。
【００４１】
クリップ回路１６の入力端Ａ、および出力端Ｃの波形を図５に示す。図５はクリップ回路を有するＣＣＤ固体撮像装置の内部信号波形を示している。入力端Ａに入力された信号（Ａ点波形）はトランジスタＱｆのゲートに加えられた電圧Ｅｂにゲート・ソース間電圧Ｖｇｓを加えた電圧を超える場合、信号が切り取られた状態で出力される（Ｃ点波形）。
【００４２】
以上説明したように、フローティングディフュージョンアンプ１３を構成する容量Ｃａにより取り出された電圧信号を、クリップ回路１６に通すことにより、上記電圧信号からある電圧ＥｂとトランジスタＱｆのゲート・ソース間電圧Ｖｇｓを加えた電圧を超える信号を切り取り、この状態で電圧−電流変換回路１４により電流信号として出力する。
【００４３】
この構成によれば、リセットパルスを除去することができ、電圧−電流変換時の電流枯れを防止することができ、その結果電圧−電流変換時に歪みを生じさせないようにできる。
【００４４】
なお、上記実施の形態３では、クリップ回路１６を設けているのみであったが、クリップ回路１６の前段もしくは後段に実施の形態２に示したレベルシフト回路１５を挿入してもよい。このように構成すると、よりいっそう歪みを生じないようにできる。
【００４５】
また、上記のクリップ回路１６は、ある電圧ＥｂとトランジスタＱｆのゲート・ソース間電圧Ｖｇｓを加えた電圧（基準電圧）を超える信号を切り取る構成であったが、逆に基準電圧を下回る信号を切り取る構成も容易に実現できる。
【００４６】
（実施の形態４）
図６は本発明の実施の形態４における電流駆動黒信号成分検出除去回路の構成を示す回路ブロック図である。図７は本発明の実施の形態４における電流駆動黒信号成分検出除去回路における、入力信号波形とサンプリング信号波形との関係を示す波形図である。図６において、電流駆動黒信号成分検出除去回路２は、黒信号電流成分検知回路２１と可変電流源回路２２と信号伝達回路２３とで構成されている。また、電流駆動黒信号成分検出除去回路２は、ＣＣＤ固体撮像装置から出力された電流信号がサンプルホールド入力端子ＩＮ１に入力され、サンプリング信号がサンプリング信号入力端子ＩＮ２に入力され、電流映像信号が出力端子ＯＵＴ２から出力される。
【００４７】
黒信号電流成分検知回路２１は、サンプルホールド入力端子ＩＮ１に一端が接続されたアナログスイッチＳＷｂと、ドレインがアナログスイッチＳＷｂの他端に接続され、ゲートとドレインが互いに接続され、ソースは接地されたＭＯＳトランジスタＱｈと、ＭＯＳトランジスタＱｈのゲートに一端が接続されたアナログスイッチＳＷｃと、アナログスイッチＳＷｃの他端に一端が接続され、他端が接地された容量Ｃｂとで構成されている。アナログスイッチＳＷｂ，ＳＷｃは、サンプリング信号により導通遮断が切り替えられる。
【００４８】
信号伝達回路２３は、サンプルホールド入力端子ＩＮ１に一端が接続され、出力端子ＯＵＴ２に他端が接続されたアナログスイッチＳＷａからなる。アナログスイッチＳＷａはサンプリング信号により導通遮断が切り替えられる。
【００４９】
可変電流源回路２２は、上記の容量Ｃｂと、容量Ｃｂの一端にゲートが接続され、アナログスイッチＳＷａの他端および出力端子ＯＵＴ２にソースが接続され、ドレインが接地されたＭＯＳトランジスタＱｉとで構成されていて、黒信号成分除去回路として機能する。
【００５０】
なお、ＭＯＳトランジスタＱｈとＭＯＳトランジスタＱｉのサイズは等しい。
【００５１】
図７の波形図において、サンプリング信号がハイレベル期間ではアナログスイッチＳＷｂ，ＳＷｃがＯＮ状態となり、アナログスイッチＳＷａがＯＦＦ状態となり、黒信号電流成分検知回路２１により黒信号電流成分をトランジスタＱｉに流すことができる電圧を容量Ｃａに保持する。
【００５２】
つぎに、サンプリング信号がローレベル期間ではアナログスイッチＳＷａがＯＮ状態となり、アナログスイッチＳＷｂ，ＳＷｃがＯＦＦ状態となり、信号伝達回路２３を映像信号が通過する。またこのときに、可変電流源回路（黒信号成分除去回路）２２により、映像信号中の黒信号成分（電流成分）が除去される。具体的に説明すると、容量Ｃｂに保持されたゲート電圧に応じて、黒信号電流成分がトランジスタＱｉにより取り除かれる。それによって、信号伝達回路２３を通過した映像信号から、黒信号電流成分のみ取り除かれた信号が、最終出力端子ＯＵＴ２より出力される。
【００５３】
（実施の形態５）
図８は本発明の実施の形態５におけるＣＣＤ固体撮像装置のアナログ信号処理システムの構成を示す回路ブロック図である。図９はタイミングジェネレータの発生信号波形図である。
【００５４】
図８において、１ＡはＣＣＤ固体撮像装置を示す。符号２は電流駆動黒信号成分検出除去回路を示す。この電流駆動黒信号成分検出除去回路は図６に示した構成を有している。符号３は抵抗Ｒａとバイアス電圧Ｅｃからなる電流−電圧変換回路を示す。符号４は信号を増幅する増幅回路を示す。符号５はアナログデジタル変換回路を示す。符号６はタイミングジェネレータを示す。符号２４は電流駆動黒信号成分検出除去回路入力端子を示す。
【００５５】
前述の電圧−電流変換回路１４により、ＣＣＤ固体撮像装置１Ａからは電流信号が出力される。ＣＣＤ固体撮像装置１Ａの電流出力は直接、電流駆動黒信号成分検出除去回路入力端子２４へ接続されている。電流駆動黒信号成分検出除去回路２により黒信号が除去され、映像信号成分のみ取り出され、抵抗Ｒａとバイアス電圧Ｅｃにより構成された電流−電圧変換回路３にて電圧への変換が行われる。電圧信号は、増幅回路４、アナログデジタル変換回路５に伝えられる。これらの各回路間の信号はタイミングジェネレータ６で発生される、図９に示す同期した信号パルスにより制御されている。
【００５６】
図９に示す同期した信号パルスについて説明する。ＣＣＤ固体撮像装置１Ａからの光信号出力（ＣＣＤ固体撮像装置出力信号）は、水平転送レジスタ制御信号により転送されて出力される。つぎに、電流駆動黒信号成分検出除去回路２はサンプリング信号Ｓ１のハイレベル期間において黒信号レベルを検出し、サンプリング信号Ｓ１のローレベル期間にて映像レベルと黒レベルを比較し、その差分を出力する。増幅回路４は、サンプリング信号Ｓ２のハイレベル期間にて入力される信号をモニタし、ローレベル期間にて増幅を行う。最後に、アナログデジタル変換回路５は、アナログデジタル変換制御信号を用いて駆動される。
【００５７】
この構成によれば、ＣＣＤ固体撮像装置１Ａの出力を電流駆動黒信号成分検出除去回路２へ直接入力する構造を有しており、電流駆動黒信号成分検出除去回路２は小電流にて駆動できるため、従来の電圧駆動黒信号成分検出除去回路を使用し、入力前に、バッファ回路がある場合と比較して、ＣＣＤ固体撮像装置出力部最終段の電圧及び電流量を減らすことができ、ＣＣＤ固体撮像装置１Ａの低消費電力化が可能になるのと同時に、ＣＣＤ固体撮像装置の発熱量が少なくなることにより、白キズ、シェーディングが発生を抑制する。
【００５８】
また、ＣＣＤ固体撮像装置１Ａと黒信号成分検出除去回路２の間にインピーダンス変換回路を設けることが不要となり、ＣＣＤ固体撮像装置のアナログ信号処理システム全体の約２割の低消費電力化が可能となる。
【００５９】
なお、この実施の形態では、ＣＣＤ固体撮像装置１Ａを用いているが、ＣＣＤ固体撮像装置１Ｂ、１Ｃのいずれかを使用してもよい。
【００６０】
また、この実施の形態では、電圧−電流変換回路１４はＣＣＤ固体撮像装置１Ａの内部に設けられていたが、この電圧−電流変換回路はＣＣＤ固体撮像装置の外部に設けられていてもよい。また、電圧−電流変換回路はＣＣＤ固体撮像装置の外部に設けられている場合において、レベルシフト回路およびクリップ回路のいずれか少なくとも一方を、ＣＣＤ固体撮像装置の内部に設けてもよい。
【００６１】
（実施の形態６）
図１０は本発明の実施の形態６におけるカメラシステムの構成を示す回路ブロック図である。
【００６２】
図１０において、符号７はアナログデジタル変換回路５から出力されるデジタル映像信号を処理するデジタル信号処理プロセッサを示す。このカメラシステムは、図８に示したＣＣＤ固体撮像装置のアナログ信号処理システムから出力されるデジタル映像信号をデジタル信号処理プロセッサ７により画像処理を行うものである。
【００６３】
この構成によれば、実施の形態５と同様の効果を有する。
【００６４】
なお、上記の実施の形態では、ＣＣＤ固体撮像装置１Ａを用いているが、ＣＣＤ固体撮像装置１Ｂ、１Ｃのいずれかを使用してもよい。また、電圧−電流変換回路はＣＣＤ固体撮像装置の外部に設けられていてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
本発明にかかるＣＣＤ固体撮像装置は、内部の発熱量を低減することができるという効果を有し、デジタルビデオカメラに内蔵される撮像装置等として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明の実施の形態１のＣＣＤ固体撮像装置の構成を示す回路ブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態２のレベルシフト回路を有するＣＣＤ固体撮像装置の構成を示す回路ブロック図である。
【図３】本発明の実施の形態２のＣＣＤ固体撮像装置の内部信号波形図である。
【図４】本発明の実施の形態３のクリップ回路を有するＣＣＤ固体撮像装置の構成を示す回路ブロック図である。
【図５】本発明の実施の形態３のＣＣＤ固体撮像装置の内部信号波形図である。
【図６】本発明の実施の形態４の電流駆動黒信号成分検出除去回路の構成を示す回路ブロック図である。
【図７】本発明の実施の形態４の電流駆動黒信号成分検出除去回路の入力波形とサンプリング信号波形の関係を示す波形図である。
【図８】本発明の実施の形態５のＣＣＤ固体撮像装置のアナログ信号処理システムの構成を示す回路ブロック図である。
【図９】本発明の実施の形態５のタイミングジェネレータの発生信号波形図である。
【図１０】本発明の実施の形態６のカメラシステムの構成を示す回路ブロック図である。
【図１１】ＣＣＤ固体撮像装置の先行技術の構成を示す回路ブロック図である。
【図１２】ＣＣＤ固体撮像装置のアナログ信号処理システムの先行技術の構成を示す回路ブロック図である。
【符号の説明】
【００６７】
１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１０    ＣＣＤ固体撮像装置
２    電流駆動黒信号成分検出除去回路
３    電流−電圧変換回路
４    増幅回路
５    アナログデジタル変換回路
６    タイミングジェネレータ
７    デジタル信号処理プロセッサ
８    バッファ回路
９    電圧駆動黒信号成分検知除去回路
１１    センサ部
１２    水平転送レジスタ
１３    フローティングディフュージョンアンプ
１４    電圧−電流変換回路
１５    レベルシフト回路
１６    クリップ回路
１７    ソースフォロワ回路
２１    黒信号電流成分検知回路
２２    可変電流源回路
２３    信号伝達回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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