(57)【要約】【課題】  通常撮影時やＯＢ画素の出力レベルが大きく変動する長時間露光時でもＯＢ画素の出力レベルを所定レベルに設定可能なクランプ回路及びそれを用いた映像信号処理装置を提供する。【解決手段】  固体撮像素子からの撮像信号の基準レベルを調整するクランプ回路を、差動増幅器８とサンプリングコンデンサとを有するスイッチトキャパシタ増幅回路18と、差動増幅器の差動入力端子に一端が接続された可変容量23，24と、差動増幅器の差動出力端子に接続され差動増幅器の出力と基準レベルとの差電圧に応じた信号を出力する帰還回路20と、可変容量の他端を帰還回路の出力端子に接続するスイッチ21，22と、撮像信号のＯＢ信号レベル又は設定した露光時間の少なくとも一方に応じてクランプ引き込みレベルを設定するクランプ設定回路27と、クランプ引き込みレベルに応じて帰還回路のゲインと可変容量の値を切り替える切替制御回路28とで構成する。【選択図】        図１
2007312065.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固体撮像素子から出力された撮像信号の基準レベルを調整するクランプ回路であって、  差動増幅器、前記差動増幅器の差動入力端子にその一端が接続された第１のコンデンサ回路、及び前記第１のコンデンサ回路の他端を、前記撮像信号が入力される外部入力端子又は前記差動増幅器の差動出力端子に接続する第１の切替回路を備えるスイッチトキャパシタ増幅回路と、
前記差動増幅器の差動入力端子にその一端が接続され、可変容量からなる第２のコンデンサ回路と、
その入力端子が前記差動増幅器の差動出力端子に接続され、前記差動増幅器の出力と前記基準レベルとの差電圧に応じた信号を出力端子に出力する帰還回路と、
前記第２のコンデンサ回路の他端を、前記帰還回路の出力端子に接続する第２の切替回路と、
撮像信号のオプティカルブラック信号のレベル、又は設定した露光時間の少なくとも一方に応じてクランプの引き込みレベルを設定するクランプ設定回路と、
前記クランプの引き込みレベルに応じて前記帰還回路のゲインと前記第２のコンデンサ回路の可変容量の値を切り替える切替制御回路と、
前記第１及び第２の切替回路を制御するスイッチ制御回路とを有することを特徴とするクランプ回路。
【請求項２】
前記帰還回路は、前記差動増幅器の出力信号と前記基準レベルとの差電圧に応じた電流信号を出力する比較回路と、前記比較回路からの出力電流によって充電され、クランプ電圧を生成し、前記第２のコンデンサ回路にクランプ電圧を供給するクランプコンデンサとを有することを特徴とする請求項１に係るクランプ回路。
【請求項３】
その入力端子に前記差動出力端子が、その出力端子に前記帰還回路の入力端子がそれぞれ接続されるサンプル／ホールド回路を更に有することを特徴とする請求項１又は２に係るクランプ回路。
【請求項４】
前記第２のコンデンサ回路は、複数のコンデンサと、前記切替制御回路からの出力に応じた前記コンデンサの数を前記差動入力端子に接続する接続回路とを有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に係るクランプ回路。
【請求項５】
被写体像を映像信号に変換して出力する固体撮像素子と、前記固体撮像素子の各画素からの信号の内、第１の期間に相当する信号を前記差動入力端子の一方の入力端子に対する入力とし、前記第１の期間とは異なる第２の期間に相当する信号を前記差動入力端子の他方の入力端子に対する入力とし、前記差動出力端子からの差動出力がノイズ除去後の信号として出力される請求項１〜４のいずれか１項に記載の、相関二重サンプリング回路として機能するクランプ回路と、前記クランプ回路からの出力信号に対して所定の信号処理を行う信号処理回路とを有する映像信号処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えば、デジタルスチルカメラなどの映像機器の映像信号処理部における映像信号を所定のレベルにクランプするクランプ回路に関し、特に固体撮像素子からの映像信号の黒レベルを所定のレベルに設定するクランプ回路、及びそれを用いた映像信号処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、固体撮像素子からのオプティカルブラック（ＯＢ）画素の出力信号のレベルを所定のレベルに設定するため、相関二重サンプリング（ＣＤＳ）部で出力信号を所定の基準電圧にクランプするクランプ回路としては、特表２００１−５１９６１３号公報の図１に示す構成のものが知られている。すなわち、このクランプ回路は、図７に示すように、ＣＣＤセンサ101 からの入力信号Ｖinのリセットノイズ成分を除去し、画素信号を増幅して出力するＣＤＳ回路102 と、ＯＢ画素信号のＣＤＳ回路102 の出力電圧が所定のレベルに設定されるようにＣＤＳ回路102 の入力に信号をフィードバックするフィードバッククランプ103 と、ＣＤＳ出力信号を増幅し、アナログ−デジタル変換する後段信号処理回路104 とで構成されている。
【０００３】
通常の動画撮影や一般的なデジタルカメラの撮影では、ＣＣＤセンサのＯＢ画素の出力信号は大きくても 0.1Ｖ程度であり、上記構成のクランプ回路でＯＢ画素の出力信号を所定のレベルに設定することができている。
【特許文献１】特表２００１−５１９６１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、ＣＣＤセンサのＯＢ画素の出力信号は、画素の暗電流の影響で露光時間によって信号レベルが変動する。このため、カメラのシャッタースピード（露光時間）によっては、ＯＢ画素の出力信号は暗電流の影響で通常撮影時の数倍から数十倍まで大きくなってしまう。このような場合でも、ＯＢ画素信号のＣＤＳ回路の出力電圧が所定のレベルに設定でき、映像信号成分を後段信号処理回路で処理する必要があるという問題点がある。
【０００５】
本発明は、従来のクランプ回路における上記問題点を解消するためになされたものであって、通常の撮影時やＯＢ画素の出力信号のレベルが大きく変動する長時間露光時でも、安定して固体撮像素子からのＯＢ画素の出力信号レベルを所定のレベルに設定することができるクランプ回路及びそれを用いた映像信号処理装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため、請求項１に係る発明は、固体撮像素子から出力された撮像信号の基準レベルを調整するクランプ回路であって、差動増幅器、前記差動増幅器の差動入力端子にその一端が接続された第１のコンデンサ回路、及び前記第１のコンデンサ回路の他端を、前記撮像信号が入力される外部入力端子又は前記差動増幅器の差動出力端子に接続する第１の切替回路を備えるスイッチトキャパシタ増幅回路と、前記差動増幅器の差動入力端子にその一端が接続され、可変容量からなる第２のコンデンサ回路と、その入力端子が前記差動増幅器の差動出力端子に接続され、前記差動増幅器の出力と前記基準レベルとの差電圧に応じた信号を出力端子に出力する帰還回路と、前記第２のコンデンサ回路の他端を、前記帰還回路の出力端子に接続する第２の切替回路と、撮像信号のオプティカルブラック信号のレベル、又は設定した露光時間の少なくとも一方に応じてクランプの引き込みレベルを設定するクランプ設定回路と、前記クランプの引き込みレベルに応じて前記帰還回路のゲインと前記第２のコンデンサ回路の可変容量の値を切り替える切替制御回路と、前記第１及び第２の切替回路を制御するスイッチ制御回路とを有することを特徴とするものである。
【０００７】
このように構成されたクランプ回路によれば、ＯＢ画素の出力信号レベルの大きさやＣＣＤセンサの露光時間の長さに応じて、第２のコンデンサ回路の可変容量値を切り替えて、クランプの引き込みレベルを変えることができ、また、クランプの引き込みレベルと合わせて帰還回路のゲインも変えることができる。したがって、通常の撮影時やＯＢ画素の出力レベルが大きく変動する長時間露光時でも、安定して固体撮像素子からのＯＢ画素の出力信号レベルを所定のレベルにクランプすることができる。
【０００８】
請求項２に係る発明は、請求項１に係るクランプ回路において、前記帰還回路は、前記差動増幅器の出力信号と前記基準レベルとの差電圧に応じた電流信号を出力する比較回路と、前記比較回路からの出力電流によって充電され、クランプ電圧を生成し、前記第２のコンデンサ回路にクランプ電圧を供給するクランプコンデンサとを有することを特徴とするものである。
【０００９】
このように構成されたクランプ回路によれば、差動増幅器の出力と基準電圧との差に応じたクランプ電圧が生成でき、比較回路の電圧電流変換ゲインを切り替えることで帰還回路のゲインを変更することができる。また、比較回路の電圧電流変換ゲインとクランプコンデンサの値によって帰還回路の周波数特性を設定できる。したがって、通常の撮影時やＯＢ画素の出力信号のレベルが大きく変動する長時間露光時でも、安定して固体撮像素子からのＯＢ画素の出力信号レベルを所定のレベルにクランプすることができる。
【００１０】
請求項３に係る発明は、請求項１又は２に係るクランプ回路において、その入力端子に前記差動出力端子が、その出力端子に前記帰還回路の入力端子がそれぞれ接続されるサンプル／ホールド回路を更に有することを特徴とするものである。
【００１１】
このように構成されたクランプ回路によれば、差動増幅回路の演算モードでの出力電圧をサンプル／ホールド回路でサンプルし、ホールドすることで、帰還回路には差動増幅回路の演算出力電圧のみを入力することができる。したがって、差動増幅回路のリセット（サンプル）時の画素信号でない出力電圧をフードバックしないので、安定して固体撮像素子からのＯＢ画素の出力信号レベルを所定のレベルにクランプすることができる。
【００１２】
請求項４に係る発明は、請求項１〜３のいずれか１項に係るクランプ回路において、前記第２のコンデンサ回路は、複数のコンデンサと、前記切替制御回路からの出力に応じた前記コンデンサの数を前記差動入力端子に接続する接続回路とを有することを特徴とするものである。
【００１３】
このように構成されたクランプ回路によれば、ＯＢ画素の出力信号レベルの大きさに応じて接続するコンデンサの数を切り替えることで、第２のコンデンサ回路の可変容量値を変えることができる。したがって、クランプの引き込みレベルを変えることができ、通常の撮影時やＯＢ画素の出力信号のレベルが大きく変動する長時間露光時でも、固体撮像素子からのＯＢ画素の出力信号レベルを所定のレベルにクランプすることができる。
【００１４】
請求項５に係る発明は、被写体像を映像信号に変換して出力する固体撮像素子と、前記固体撮像素子の各画素からの信号の内、第１の期間に相当する信号を前記差動入力端子の一方の入力端子に対する入力とし、前記第１の期間とは異なる第２の期間に相当する信号を前記差動入力端子の他方の入力端子に対する入力とし、前記差動出力端子からの差動出力がノイズ除去後の信号として出力される請求項１〜４のいずれか１項に記載の、相関二重サンプリング回路として機能するクランプ回路と、前記クランプ回路からの出力信号に対して所定の信号処理を行う信号処理回路とを備えて映像信号処理装置を構成するものである。
【００１５】
このように構成された映像信号処理装置によれば、請求項１〜４のいずれか１項に記載したクランプ回路が有する作用効果を備えた映像信号処理装置を実現できる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明に係るクランプ回路によれば、通常の撮影時やＯＢ画素の出力信号のレベルが大きく変動する長時間露光時でも、安定して固体撮像素子からのＯＢ画素の出力信号レベルを所定のレベルにクランプすることが可能となる。また、本発明に係るクランプ回路を搭載した映像信号処理装置によれば、ＯＢ画素の出力レベルが大きく変動する長時間露光時でも正常に撮影を行うことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
次に、本発明を実施するための最良の形態について説明する。
【実施例】
【００１８】
まず、本発明に係るクランプ回路の実施例１について説明する。図１は、本発明に係るクランプ回路の実施例１の構成を示す回路構成図である。図１において、１は第１の入力端子、２は第２の入力端子、３は一端が第１の入力端子１に他端が第１のサンプリングコンデンサ５の一端に接続された第１のスイッチ、４は一端が第２の入力端子２に他端が第２のサンプリングコンデンサ６の一端に接続された第２のスイッチ、７は第１及び第２のスイッチ３，４の他端子間を短絡接続する第３のスイッチ、８は第１及び第２のサンプリングコンデンサの他端がそれぞれ反転入力端子及び非反転入力端子に接続された差動増幅器、９は差動増幅器８の反転入力端子を第１の基準電圧源（Ｖref1）に接続する第４のスイッチ、10は差動増幅器８の非反転入力端子を第１の基準電圧源（Ｖref1）に接続する第５のスイッチ、11は一端を差動増幅器８の反転入力端子と接続した第１の帰還用コンデンサ、12は一端を差動増幅器８の非反転入力端子と接続した第２の帰還用コンデンサ、13は第１の帰還用コンデンサ11の他端を第２の基準電圧源（Ｖref2）と差動増幅器８の非反転出力端子とに切り替え接続するための第６のスイッチ、14は第２の帰還用コンデンサ12の他端を第２の基準電圧源（Ｖref2）と差動増幅器８の反転出力端子とに切り替え接続するための第７のスイッチ、15は差動増幅器８の各出力端子間を短絡接続する第８のスイッチ、16，17は差動増幅器８の各出力端子に接続された第１及び第２の出力端子であり、第１の入力端子１〜第２の出力端子17の各構成要素でスイッチトキャパシタ増幅回路18を構成している。
【００１９】
また、図１において、20は入力がサンプル／ホールド回路29，30を介して第１及び第２の出力端子16，17に及びクランプ基準電圧源19（Ｖclp ）に接続された帰還回路、23は一端が第９のスイッチ21を介して帰還回路20の一方の出力に接続され、他端が差動増幅器８の反転入力端子に接続された第１の可変容量、24は一端が第10のスイッチ22を介して帰還回路20の他方の出力に接続され、他端が差動増幅器８の非反転入力端子に接続された第２の可変容量、25は第１のサンプリングコンデンサ５の一端と第１の可変容量23の一端間を短絡接続する第11のスイッチ、26は第２のサンプリングコンデンサ６の一端と第２の可変容量24の一端間を短絡接続する第12のスイッチ、27はサンプル／ホールド回路29，30を介して第１及び第２の出力端子16，17に接続され、そして露光時間設定信号が入力され、クランプ引き込みレベルを設定するクランプ設定回路、28はクランプ設定回路27のクランプ引き込みレベルの設定に応じて第１及び第２の可変容量23，24の容量値及び帰還回路20の増幅率（Ａ）を制御する切替制御回路、31は第１〜第12のスイッチ３〜26を制御するスイッチ制御回路である。
【００２０】
次に、このように構成されている実施例１に係るクランプ回路の動作を、図２及び図３に示す信号波形図を参照しながら説明する。まず、スイッチトキャパシタ増幅回路18の動作について説明する。クランプ回路に入力されるＣＣＤセンサからのＣＣＤ出力信号としては、第１の期間に出力されるフィードスルーレベル（リセットレベル）Ｖinp と引き続く第２の期間に出力される画素信号レベルＶinn が連続して出力され、隣り合うフィードスルーレベルと画素信号レベルに含まれるノイズは同レベルとなっている。
【００２１】
第１及び第２の入力端子１，２から入力されたＣＣＤセンサの画素出力であるフィードスルーレベルＶinp 及び画素信号レベルＶinn は、サンプリング時において、第１の期間にスイッチ制御回路31から出力されるＳＨＰパルスでＯＮ駆動される第１のスイッチ３，及び第２の期間に出力されるＳＨＤパルスでＯＮ駆動される第２のスイッチ４をそれぞれ介して、第１及び第２のサンプリングコンデンサ５，６（容量値Ｃs1，Ｃs2）にそれぞれ入力される。同様に、帰還回路20からの出力電圧Ｖoc1 ，Ｖoc2 は第１の期間に出力されるＳＨＰパルスでＯＮ駆動される第９のスイッチ21及び第２の期間に出力されるＳＨＤパルスでＯＮ駆動される第10のスイッチ22をそれぞれ介して、第１及び第２の可変容量23，24（容量値Ｃcl1 ，Ｃcl2 ）にそれぞれ入力される。
【００２２】
また、サンプリング時には、Holdパルスで駆動される第３のスイッチ７がＯＦＦ、Sampleパルスで駆動される第４及び第５のスイッチ９，10がＯＮしており、第１及び第２のサンプリングコンデンサ５，６及び第１及び第２の可変容量23，24の差動増幅器８の各入力端子に接続されている端子には、第１の基準電圧源からの基準電圧Ｖref1が与えられている。これにより、第１の期間に相当する信号電圧（フィードスルーレベルＶinp ）と第１の基準電圧Ｖref1の差電圧に応じた電荷が、ＳＨＰパルスにより第１のサンプリングコンデンサ５に保持され、第２の期間に相当する信号電圧（画素信号レベルＶinn ）と第１の基準電圧Ｖref1の差電圧に応じた電荷が、ＳＨＤパルスにより第２のサンプリングコンデンサ６に保持され、また帰還回路20の一方の出力電圧Ｖoc1 と第１の基準電圧Ｖref1の差電圧に応じた電荷がＳＨＰパルスにより第１の可変容量23に保持され、帰還回路20の他方の出力電圧Ｖoc2 と第１の基準電圧Ｖref1の差電圧に応じた電荷がＳＨＤパルスにより第２の可変容量24に保持されると共に、差動増幅器８の反転入力端子及び非反転入力端子は第１の基準電圧Ｖref1にリセットされる。
【００２３】
また、サンプリング時には、Holdパルスで駆動される第６及び第７のスイッチ13，14は、第２の基準電圧源側に切り替えられており、一端が差動増幅器８の反転入力端子及び非反転入力端子に接続されている第１及び第２の帰還用コンデンサ11，12（容量値Ｃf1，Ｃf2）の他端には、第６及び第７のスイッチ13，14を介して、それぞれ第２の基準電圧Ｖref2が印加されている。また、Sampleパルスで駆動される第８のスイッチ15はＯＮされていて、差動増幅器８の出力端子間は短絡され、各出力端子は中点レベルにリセットされている。
【００２４】
次に、サンプリングが終了して信号出力状態（ホールド）になると、第６及び第７のスイッチ13，14が差動増幅器８の出力端子側に切り替えられると共に、Holdパルスで駆動される第３及び第11，第12のスイッチ７，25，26がＯＮとなり、第１及び第２のサンプリングコンデンサ５，６の第１及び第２のスイッチ３，４への接続側の端子を短絡し、第１及び第２の可変容量23，24の第９及び第10のスイッチ21，22への接続側の端子を、第１及び第２のサンプリングコンデンサ５，６の第１及び第２のスイッチ３，４への接続側へ短絡する。また、第６のスイッチ13は第１の帰還用コンデンサ11を差動増幅器８の非反転出力端子に接続し、第７のスイッチ14は第２の帰還用コンデンサ12を差動増幅器８の反転出力端子に接続する。そして、第８のスイッチ15がＯＦＦとなる。
【００２５】
サンプリングから信号出力（ホールド）への移行時に、Holdパルスで駆動される第３，第６，第７，第11，第12のスイッチ７，13，14，25，26は、ＳＨＰパルス、ＳＨＤパルス又はSampleパルスで駆動される第１，第２，第４，第５，第８，第９及び第10のスイッチ３，４，９，10，15，21，22がＯＦＦした後に切り替えられるので、第１のサンプリングコンデンサ５と第１の可変容量23と第１の帰還用コンデンサ11との間では、電荷の合計が保存され、同様に第２のサンプリングコンデンサ６と第２の可変容量24と第２の帰還用コンデンサ12との間でも、電荷の合計が保存される。
【００２６】
これにより、この構成のクランプ回路の信号出力時の、非反転出力電圧Ｖopと反転出力電圧Ｖonとの間の差動出力電圧Ｖo は、第１及び第２のサンプリングコンデンサ５，６の容量値Ｃs1，Ｃs2をＣs 、第１及び第２の帰還用コンデンサ11，12の容量値Ｃf1，Ｃf2をＣf 、第１及び第２の可変容量23，24の容量値Ｃcl1 ，Ｃcl2 をＣclとすると、次式（１）のようになる。
Ｖo ＝Ｖop−Ｖon＝Ｃs ／Ｃf ×（Ｖinp −Ｖinn ）＋Ｃcl／Ｃf ×（Ｖoc1 −Ｖoc2 ）                                                          ・・・・・・・（１）
【００２７】
よって、上記（１）式より、このスイッチトキャパシタ増幅回路18のＣＣＤ出力信号のゲインは、第１及び第２のサンプリングコンデンサ５，６及び第１及び第２の帰還用コンデンサ11，12の容量値Ｃs ，Ｃf で決まり、クランプのフィードバック信号のゲインは、第１及び第２の可変容量23，24及び第１及び第２の帰還用コンデンサ11，12の容量値Ｃcl，Ｃf で決まる。このため、帰還回路20からの出力による差動信号出力電圧Ｖo の変動、つまりクランプの引き込みレベルは、クランプのフィードバック信号のゲインＣcl／Ｃf で決まることになる。
【００２８】
次に、クランプ動作について説明する。図３に本実施例１の電源起動時の出力波形と駆動パルスのタイミングチャートを示す。Ｖinはクランプ回路の入力信号、ＣＬＰは帰還回路20を駆動するクランプパルス、ＳＨはサンプル／ホールド回路29，30を駆動するパルス、Ｖa はサンプル／ホールド回路29，30の差動出力電圧、Ｖocは帰還回路20の差動出力電圧、Ｖop−Ｖonはスイッチトキャパシタ増幅回路18の差動出力電圧である。
【００２９】
ＣＣＤセンサからの出力信号である入力信号Ｖin（Ｖinp ，Ｖinn ）がクランプ回路に入力されると、入力信号Ｖinと帰還回路20の差動出力電圧Ｖoc1 ，Ｖoc2 とに応じた出力電圧Ｖop，Ｖonが出力される。この出力電圧Ｖop，Ｖonが、ＯＢ（黒レベル）画素信号の期間だけサンプリングするＳＨパルスでサンプルホールドされ、サンプル／ホールド回路29，30の出力電圧Ｖa1，Ｖa2となる。この出力信号Ｖa1，Ｖa2が帰還回路20に入力され、クランプ基準電圧−Ｖclp と比較され、サンプル／ホールド回路29，30の差動出力電圧Ｖa ＝Ｖa1−Ｖa2と、クランプ基準電圧−Ｖclp の差電圧に応じた出力電圧が出力される。
【００３０】
そして、入力信号がＯＢ画素の出力信号であるクランプ期間に、クランプパルスＣＬＰによって帰還回路20を制御し、クランプ期間のみフィードバックが掛かるようにする。クランプ期間毎にクランプパルスＣＬＰが入力され、クランプ期間の出力信号Ｖop−Ｖonがクランプ基準電圧−Ｖclp となるようにクランプされる。クランプのフィードバックループゲインＧain は、次式（２）のようになる。ここで、Ａは帰還回路20の増幅率とする。    Ｇain ＝（Ｃcl／Ｃf ）×Ａ  ・・・・・・・・・・・・・・（２）
【００３１】
よって、上記（２）式より、このクランプ回路のクランプのフィードバックループゲインは、第１及び第２の可変容量23，24及び第１及び第２の帰還用コンデンサ11，12の容量値Ｃcl，Ｃf 、及び帰還回路20の増幅率Ａで決まることになる。
【００３２】
また、クランプ設定回路27において、ＯＢ画素の出力信号レベルに応じたクランプ引き込みレベルを設定し、切替制御回路28を制御する。ここでＯＢ画素の出力信号レベルは、クランプが掛かる前のＯＢ画素のスイッチトキャパシタ増幅回路18の出力電圧や露光時間の設定から読み取る。そして、ＯＢ画素の出力信号レベルに応じて、次の〔表１〕に示すように第１及び第２の可変容量23，24の容量値Ｃcl、帰還回路20の増幅率Ａを制御する。
【００３３】
【表１】
2007312065.tif 000003
【００３４】
このように、ＯＢ画素の信号レベルや露光時間に応じて、第１及び第２の可変容量23，24の容量値Ｃcl、帰還回路20の増幅率Ａを制御することにより、クランプの引き込みレンジをＯＢ画素の信号レベルに合わせて最適に設定することができ、長時間露光時でＯＢ画素の信号レベルが大きくなった場合でも所定のレベルにクランプすることができる。更に、クランプのフィードバックループゲインをほぼ一定に設定することができ、安定してクランプすることが可能となる。
【００３５】
図４は、帰還回路20の具体的な構成例を示したものである。この帰還回路20は、非反転入力端子にクランプ基準電圧源19が接続され、反転入力端子にサンプル／ホールド回路29の出力が接続されていて、切替制御回路28によりゲイン（ｇｍ）が制御される第１の比較回路（ｇｍアンプ）201-1 と、一端が第13のスイッチ202 を介して第１の比較回路（ｇｍアンプ）201-1 の出力端子に接続され、他端がＧＮＤに接続された第１のクランプコンデンサ204 と、非反転入力端子にクランプ基準電圧源19が接続され、反転入力端子にサンプル／ホールド回路30の出力が接続されていて、切替制御回路28によりゲイン（ｇｍ）が制御される第２の比較回路（ｇｍアンプ）201-2 と、一端が第14のスイッチ203 を介して第２の比較回路（ｇｍアンプ）201-2 の出力端子に接続され、他端がＧＮＤに接続された第２のクランプコンデンサ205 と、入力が第１のクランプコンデンサ204 の一端に接続され、出力が第９のスイッチ21に接続された第１のバッファ回路206 と、入力が第２のクランプコンデンサ205 の一端に接続され、出力が第10のスイッチ22に接続された第２のバッファ回路207 とで構成されている。
【００３６】
次に、このように構成されている帰還回路20の動作について説明する。第１の比較回路201-1 では、サンプル／ホールド回路29の出力電圧Ｖa1とクランプ基準電圧Ｖc1が比較され、出力信号Ｖa1とクランプ基準電圧Ｖc1の差電圧に応じた、次式（３）で示す出力電流Ｉoc1 が出力され、第２の比較回路201-2 ではサンプル／ホールド回路30の出力電圧Ｖa2とクランプ基準電圧Ｖc2が比較され、出力信号Ｖa2とクランプ基準電圧Ｖc2の差電圧に応じた、次式（４）で示す出力電流Ｉoc2 が出力される。
Ｉoc1 ＝〔Ｖc1−Ｖa1〕×ｇｍ  ・・・・・・・・・・・・・（３）
Ｉoc2 ＝〔Ｖc2−Ｖa2〕×ｇｍ  ・・・・・・・・・・・・・（４）
【００３７】
そして、入力信号ＶinがＯＢ画素信号であるクランプ期間にクランプパルスＣＬＰによって第13及び第14のスイッチ202 ，203 をＯＮにすると、出力電流Ｉoc1 ，Ｉoc2 によって第１及び第２のクランプコンデンサ204 ，205 が充電され、第１及び第２のバッファ回路206 ，207 の出力電圧Ｖoc1 ，Ｖoc2 が変動する。クランプ期間毎にクランプパルスＣＬＰが入力され、クランプ期間の出力信号Ｖopがクランプ基準電圧Ｖc1となり、出力信号Ｖonがクランプ基準電圧Ｖc2となるようにクランプされる。ここで、クランプ基準電圧Ｖc1，Ｖc2を、−Ｖclp ＝Ｖc1−Ｖc2とすると、クランプされた後のクランプ期間の出力信号Ｖop−Ｖonは、−Ｖclp となる。
【００３８】
このように、ＯＢ画素の出力信号のレベルに応じて第１及び第２の可変容量23，24の容量値Ｃcl、並びに第１及び第２の比較回路201-1 ，201-2 のゲインｇｍを制御することにより、クランプの引き込みレンジをＯＢ画素の出力信号レベルに合わせて最適に設定することができ、長時間露光時でＯＢ画素の出力信号レベルが大きくなった場合でも、所定のレベルにクランプすることができる。更に、クランプのフィードバックループゲインをほぼ一定に設定することができ、安定してクランプすることが可能となる。
【００３９】
次に、図１に示した実施例１における第１及び第２の可変容量23，24の構成例を、図５に基づいて説明する。この構成例は、直列に接続されたコンデンサ301-1 とスイッチ302-1 が複数個（図示例ではｎ個）並列に接続され、ｎ個のスイッチ302-1 〜302-n には切替制御回路28からの制御信号が印加される構成となっている。
【００４０】
このように構成されている第１及び第２の可変容量23，24においては、切替制御回路28からの制御信号に基づいて、並列接続されるコンデンサの接続数の制御を行なうようになっている。これにより、ＯＢ画素の信号レベルや露光時間に応じて第１及び第２の可変容量23，24の容量値Ｃcl1 ，Ｃcl2 を変更することが可能となる。
【００４１】
次に、本発明に係る映像信号処理装置の実施例を実施例２として、図６に基づいて説明する。この実施例に係る映像信号処理装置は、上記実施例１として説明したクランプ回路を適用した映像信号処理装置である。図６において、401 はレンズ、402 は複数の画素が配列されたＣＣＤセンサ、403 はＣＤＳ回路、404 はＰＧＡ回路、405 はＡ／Ｄ変換器、406 は実施例１で示した構成のクランプ回路を用いたクランプ回路、407 はＡ／Ｄ変換器405 のクランプ回路、408 はタイミングジェネレータ回路、409 はＣＣＤドライバである。そして、上記ＣＤＳ回路403 は、ＣＣＤセンサ402 の各画素からの出力信号のうち、第１の期間のフィードスルーレベルとそれに引き続く第２の期間の画素信号レベルとを入力信号として入力し、それらの差分に係る信号を、ノイズ除去後の信号として出力するように構成されており、クランプ回路406 はＣＤＳ回路403 の出力信号が入力され、該クランプ回路406 のクランプの引き込みレンジとクランプのフィードバックループゲインを、ＯＢ画素の信号レベルや露光時間に応じて最適設定されるように構成されている。
【００４２】
このように、映像信号処理装置におけるクランプ回路を、上記実施例１として示したクランプ回路を用いて構成することにより、クランプの引き込みレンジをＯＢ画素の出力信号のレベルに合わせて最適に設定することができ、長時間露光時でＯＢ画素の出力信号レベルが大きくなった場合でも、所定のレベルにクランプすることができる。更に、クランプのフィードバックループゲインをほぼ一定に設定することができ、安定してクランプすることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明に係るクランプ回路の実施例１の構成を示す回路構成図である。
【図２】図１に示した実施例１におけるスイッチトキャパシタ増幅回路の動作を説明するための信号波形図である。
【図３】図１に示した実施例１のクランプ動作を説明するための信号波形図（タイミングチャート）である。
【図４】図１に示した実施例１における帰還回路の具体的な構成例を示す回路構成図である。
【図５】図１に示した実施例１における第１及び第２の可変容量の構成例を示す回路構成図である。
【図６】本発明に係る映像信号処理装置の実施例を実施例２として示すブロック構成図である。
【図７】従来のクランプ回路の構成例を示すブロック構成図である。
【符号の説明】
【００４４】
１  第１の入力端子
２  第２の入力端子
３  第１のスイッチ
４  第２のスイッチ
５  第１のサンプリングコンデンサ
６  第２のサンプリングコンデンサ
７  第３のスイッチ
８  差動増幅器
９  第４のスイッチ
10  第５のスイッチ
11  第１の帰還用コンデンサ
12  第２の帰還用コンデンサ
13  第６のスイッチ
14  第７のスイッチ
15  第８のスイッチ
16  第１の出力端子
17  第２の出力端子
18  スイッチトキャパシタ増幅回路
20  帰還回路
21  第９のスイッチ
22  第10のスイッチ
23  第１の可変容量
24  第２の可変容量
25  第11のスイッチ
26  第12のスイッチ
27  クランプ設定回路
28  切替制御回路
29，30  サンプル／ホールド回路
31  スイッチ制御回路
201-1   第１の比較回路（ｇｍアンプ）
201-2   第２の比較回路（ｇｍアンプ）
202   第13のスイッチ
203   第14のスイッチ
204   第１のクランプコンデンサ
205   第２のクランプコンデンサ
206   第１のバッファ回路
207   第２のバッファ回路
301-1 ，・・・301-n   コンデンサ
302-1 ，・・・302-n   スイッチ
401   レンズ
402   ＣＣＤセンサ
403   ＣＤＳ回路
404   ＰＧＡ回路
405   Ａ／Ｄ変換器
406   クランプ回路
407   クランプ回路
408   タイミングジェネレータ回路
409   ＣＣＤドライバ
【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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