(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光の照射量に応じた量の信号電荷を蓄積する多数の光電変換素子と上記光電変換素子に蓄積された信号電荷量に応じたレベルをもつ映像信号成分を増幅し，かつリセット・パルスが与えられることによりリセットされるフローティング・ディフュージョン増幅回路とを含み，所定のレベルをもつ第１の信号成分を上記リセット・パルスが与えられている期間の間上記フローティング・ディフュージョン増幅回路から出力し，上記映像信号成分に対する基準レベルをもつフィード・スルー信号成分を上記第１の信号成分の出力後に上記フローティング・ディフュージョン増幅回路から出力し，増幅された上記映像信号成分を上記フィード・スルー信号成分の出力後に上記フローティング・ディフュージョン増幅回路から出力する固体撮像素子，
上記固体撮像素子から出力される信号成分のうち上記映像信号成分および上記フィード・スルー信号成分を抽出する信号成分抽出回路，
上記信号成分抽出回路により抽出された上記映像信号成分と上記フィード・スルー信号成分との差分を表わす信号を検出して出力する差分信号検出回路，
上記差分信号検出回路から出力される差分信号を積分する積分回路，ならびに
与えられる制御信号にもとづいて上記積分回路の積分係数を変更する積分係数制御手段，
を備えた固体撮像素子の信号読出装置。
【請求項２】
上記光電変換素子前方に設けられた複数色の色分解フィルタ，ならびに
上記差分信号検出回路から出力される差分信号を，上記複数色の差分信号に分ける差分信号色分割手段を備え，
上記積分回路が，
上記差分信号色分割手段により分割された複数色の差分信号に対応してそれぞれ設けられており，
上記積分係数制御手段が，
与えられる制御信号にもとづいて，上記複数の積分回路の積分係数をそれぞれ変更するものである，
請求項１に記載の固体撮像素子の信号読出装置。
【請求項３】
光の照射量に応じた量の信号電荷を蓄積する多数の光電変換素子と上記光電変換素子に蓄積された信号電荷量に応じたレベルをもつ映像信号成分を増幅し，かつリセット・パルスが与えられることによりリセットされるフローティング・ディフュージョン増幅回路とを含み，所定のレベルをもつ第１の信号成分を上記リセット・パルスが与えられている期間の間上記フローティング・ディフュージョン増幅回路から出力し，上記映像信号成分に対する基準レベルをもつフィード・スルー信号成分を上記第１の信号成分の出力後に上記フローティング・ディフュージョン増幅回路から出力し，増幅された映像信号成分を上記フィード・スルー信号成分の出力後に上記フローティング・ディフュージョン増幅回路から出力する固体撮像素子，
上記固体撮像素子から出力される信号成分のうち，上記映像信号成分を一定期間の間積分する映像信号成分積分回路，
上記固体撮像素子から出力される信号のうち，上記フィード・スルー信号成分を一定期間の間積分するフィード・スルー信号成分積分回路，
与えられる制御信号にもとづいて上記映像信号成分積分回路における積分係数および上記フィード・スルー信号成分積分回路における積分係数を互いに等しく変更する積分係数制御手段，ならびに
上記映像信号成分積分回路から出力された映像信号の積分値と上記フィード・スルー信号成分積分回路から出力されたフィード・スルー信号の積分値との差分値を表わす信号を出力する差分信号検出回路，
を備えた固体撮像素子の信号読出装置。
【請求項４】
上記光電変換素子前方に設けられた複数色の色分解フィルタ，ならびに
上記固体撮像素子から出力される信号成分を，上記複数色の信号に分ける信号色分割手段を備え，
上記映像信号積分回路が，上記信号色分割手段により分けられた複数色の信号に対応してそれぞれ設けられており，
上記フィード・スルー信号積分回路が，上記信号色分割手段により分けられた複数色の信号に対応してそれぞれ設けられており，
上記積分係数制御手段が，与えられる制御信号にもとづいて，それぞれの色信号についての上記映像信号積分回路および上記フィード・スルー信号積分回路，における積分係数を互いに等しく変更するものであり，
上記差分信号検出回路が，複数色に対応してそれぞれ設けられており，複数色のそれぞれの上記映像信号成分積分回路から出力された映像信号の積分値と，複数色のそれぞれの上記フィード・スルー信号成分積分回路から出力された映像信号の積分値との差分値を表わす信号をそれぞれ出力するものである，
請求項３に記載の固体撮像素子の信号読出装置。
【請求項５】
上記積分回路が，
電圧／電流変換係数が可変であり，この電圧／電流変換係数にしたがった変換率で入力電圧を電流に変換して出力する電圧／電流変換回路，
上記電圧／電流変換回路の出力電流によって充電されるキャパシタ，および
上記キャパシタに蓄積された信号電荷をクリアする手段を備え，
上記積分係数制御手段が，上記電圧／電流変換係数を変えるものである，
請求項１または３に記載の固体撮像素子の信号読出装置。
【請求項６】
上記積分係数制御手段が，上記積分回路の入力抵抗または上記積分回路を構成するキャパシタの容量を変えるものである，
請求項１または３に記載の固体撮像素子の信号読出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【技術分野】
この発明はＣＣＤのような固体撮像素子の信号読出装置に関する。
【０００２】
【発明の背景】
図12に，ＣＣＤの従来の信号読出装置の一例が示されている。図13は，図12に示すＣＣＤの信号読出装置の各回路に流れる信号の波形図である。
【０００３】
ＣＣＤ10には多数のフォトダイオード２が垂直方向および水平方向に配列されている。光が照射されることにより，照射量に応じた信号電荷がフォトダイオード２に蓄積される。ＣＣＤ10に駆動パルスが与えられることによりフォトダイオード２に蓄積された信号電荷は垂直転送路３および水平転送路４を経て，フローティング・ディフュージョン増幅回路（ＦＤＡという）５に与えられる。信号電荷はＦＤＡ５において増幅され，映像信号成分Ｓ3 として次のようにＣＣＤ10から出力される。
【０００４】
図13に示すように１個のフォトダイオードに蓄積された信号電荷が読出されるごと（この期間が１画素期間Ｔ）に，ＦＤＡ５にリセット・パルスが与えられＦＤＡ５はリセットされる。ＦＤＡ５にＨレベルのリセット・パルスが与えられている期間ｔ1 の間はリセット・パルス成分が加算されることにより所定のレベルを有する第１の信号成分Ｓ1 がＣＣＤ10から出力される。リセット・パルスがＨレベルからＬレベルとなると第１の信号成分Ｓ1 のレベルよりも低いレベルを有するフィード・スルー信号成分Ｓ2 が，フィード・スルー期間ｔ2 の間ＣＣＤ10から出力される。フィード・スルー期間ｔ2 が経過すると映像信号期間ｔ3 の間フォトダイオード２に蓄積された信号電荷の量に対応したレベルをもつ映像信号成分Ｓ3 が出力される。フィード・スルー信号成分Ｓ2 のレベルが，映像信号成分Ｓ3 の基準レベルとして用いられる。
【０００５】
第１の信号成分Ｓ1 には多かれ少なかれノイズが含まれている。このためリセット期間ｔ1 からフィード・スルー期間ｔ2 に移行する時点ｔでの第１の信号成分Ｓ1 に含まれるノイズによりフィード・スルー信号成分Ｓ2 のレベルが変動する。たとえば符号Ａで示すように移行時点ｔにおいてノイズが突出していると，これに応じてフィード・スルー信号成分Ｓ2 のレベルは上がる。逆に符号Ｂで示すように移行時点ｔにおいてノイズが下がっていると，フィード・スルー信号成分Ｓ2 のレベルも下る。このような第１の信号成分Ｓ1 のノイズに追随して変動するフィード・スルー信号成分Ｓ2 のレベルの変動がリセット・ノイズと呼ばれる。映像信号成分Ｓ3 も第１の信号成分Ｓ1 に含まれるノイズの影響を受け，フィード・スルー信号成分Ｓ2 のレベル変動と同じようにレベルが変動する。リセット・ノイズの有無にかかわらず，フィード・スルー信号成分Ｓ2 と映像信号成分Ｓ3 とのレベル差はＣＣＤ10のフォトダイオード２に蓄積された信号電荷の量を表わしている。
【０００６】
このレベル差を表す信号を検出するＣＣＤの出力信号読出回路として，相関二重サンプリング（以下ＣＤＳという）回路が知られている。このＣＤＳ回路は，フィード・スルー期間ｔ2 と映像信号期間ｔ3 においてＣＣＤ出力信号をそれぞれサンプリングすることにより，フィード・スルー信号成分Ｓ2 と映像信号成分Ｓ3 を抽出し，その差分を取ることによって上記リセット・ノイズ成分を除去するものである。
【０００７】
しかしながらＣＣＤ10から出力される信号にはリセット・ノイズだけでなく，フィード・スルー信号期間ｔ2 と映像信号期間ｔ3 との間で相関のない高域ノイズ成分も含まれている。このような高域ノイズは，ＣＤＳ回路のサンプリング動作によって低域に折り返されるためＳＮを劣化してしまう。
【０００８】
このようなＣＤＳ回路の欠点を解消する回路として，図12のような積分型の相関二重サンプリング回路が知られている。図12に示す装置では，サンプルホールド回路73，74，75と差動増幅回路76により構成されたＣＤＳ回路77の前段に積分回路71，72が設けられている。ＣＣＤ10の出力信号はバッファ回路11を介して積分回路71，72に与えられる。積分回路72は抵抗81，ゲートスイッチ82，コンデンサ83，リセットスイッチ84およびバッファ増幅回路85により構成されており，ゲートスイッチ82にはフィード・スルー期間ｔ2 の間ＣＣＤ出力信号を積分するようにゲートパルスＰＧ１が印加されている。また，この積分が開始される直前に積分コンデンサ83をリセットする為のリセットパルスＲＳ１が印加されている。同様に，積分回路71は，抵抗86，ゲート・スイッチ87，コンデンサ88，リセットスイッチ89およびバッファ増幅回路90により構成されており，映像信号期間ｔ3 の間ＣＣＤ出力信号を積分するようにゲート・スイッチ87にゲートパルスＰＧ２およびリセットパルスＲＳ２が印加されている。このように積分回路72，71の出力には，それぞれフィード・スルー信号成分Ｓ2 と映像信号成分Ｓ3 に相当する積分信号が得られ，この積分出力はそれぞれサンプルホールドした後に差動増幅回路76に入力されることによって，リセットノイズが打ち消された映像信号を得ることができる。さらにこの積分型のＣＤＳ回路では積分回路によってＣＣＤ出力信号に含まれる高域のノイズ成分が除去されるため，この高域ノイズ成分がサンプリング動作によって低域に折り返されることが少なく，ノイズ低減効果の大きいＣＣＤ信号読みだしが可能である。
【０００９】
しかしながら積分回路を利用した，ＣＣＤの信号読出装置ではＣＣＤの出力信号レベルが小さいと積分回路の充放電電流が微小となり，積分のリニアリティの劣化，他の回路のノイズの影響を受けやすくなるという問題が発生する。
【００１０】
【発明の開示】
この発明は，固体撮像素子の出力信号レベルが小さい場合であっても良好な積分動作を行なわせ，固体撮像素子の出力信号に含まれるノイズを減少させることを目的とする。
【００１１】
第１の発明による固体撮像素子の信号読出装置は，光の照射量に応じた量の信号電荷を蓄積する多数の光電変換素子と上記光電変換素子に蓄積された信号電荷量に応じたレベルをもつ映像信号成分を増幅し，かつリセット・パルスが与えられることによりリセットされるフローティング・ディフュージョン増幅回路とを含み，所定のレベルをもつ第１の信号成分を上記リセット・パルスが与えられている期間の間上記フローティング・ディフュージョン増幅回路から出力し，上記映像信号成分に対する基準レベルをもつフィード・スルー信号成分を上記第１の信号成分の出力後に上記フローティング・ディフュージョン増幅回路から出力し，増幅された上記映像信号成分を上記フィード・スルー信号成分の出力後に上記フローティング・ディフュージョン増幅回路から出力する固体撮像素子，上記固体撮像素子から出力される信号成分のうち上記映像信号成分および上記フィード・スルー信号成分を抽出する信号成分抽出回路，上記信号成分抽出回路により抽出された上記映像信号成分と上記フィード・スルー信号成分との差分を表わす信号を検出して出力する差分信号検出回路，上記差分信号検出回路から出力される差分信号を積分する積分回路，ならびに与えられる制御信号に応じて，上記積分値が大きくなるように上記積分回路の積分係数を制御する積分係数制御手段を備えていることを特徴とする。
【００１２】
第１の発明によると，上記差分信号検出回路により上記映像信号成分と上記フィード・スルー信号成分との差分を表わす信号が検出される。この差分信号は，上記積分回路において積分される。上記積分回路は，与えられる制御信号に応じて積分値が大きくなるように積分係数が制御される。このため，上記固体撮像素子から出力される信号のレベルが低い場合であっても積分回路の充放電電流をある程度高いレベルに保つことができる。被写体が暗くとも，良好な積分が可能となり他の回路からのノイズの影響を防止できる。
【００１３】
上記光電変換素子前方に複数の色，例えばＲ色，Ｇ色およびＢ色の色分解フィルタを設けることによりカラー信号を得ることができる。この場合には，上記差分信号検出回路から出力される差分信号を，Ｒ色の差分信号，Ｇ色の差分信号およびＢ色の差分信号に分ける差分信号色分割手段を備える。
【００１４】
また上記積分回路を，上記差分信号色分割手段により分割されたＲ色の差分信号，Ｇ色の差分信号およびＢ色の差分信号に対応して３個設け，上記積分係数制御手段を，与えられる制御信号に応じて，上記積分値が大きくなるように上記３個の積分回路の積分係数をそれぞれ制御する。
【００１５】
この場合においても，Ｒ色，Ｇ色およびＢ色ごとに上記積分回路の積分係数が大きくなるように制御できるので，上記固体撮像素子から出力される信号のレベルが小さい場合であっても良好な積分が可能となる。他の回路からのノイズの影響を防止できる。
【００１６】
第２の発明による固体撮像素子の信号読出装置は，光の照射量に応じた量の信号電荷を蓄積する多数の光電変換素子と上記光電変換素子に蓄積された信号電荷量に応じたレベルをもつ映像信号成分を増幅し，かつリセット・パルスが与えられることによりリセットされるフローティング・ディフュージョン増幅回路とを含み，所定のレベルをもつ第１の信号成分を上記リセット・パルスが与えられている期間の間上記フローティング・ディフュージョン増幅回路から出力し，上記映像信号成分に対する基準レベルをもつフィード・スルー信号成分を上記第１の信号成分の出力後に上記フローティング・ディフュージョン増幅回路から出力し，増幅された映像信号成分を上記フィード・スルー信号成分の出力後に上記フローティング・ディフュージョン増幅回路から出力する固体撮像素子，上記固体撮像素子から出力される信号成分のうち，上記映像信号成分を一定期間の間積分する映像信号成分積分回路，上記固体撮像素子から出力される信号のうち，上記フィード・スルー信号成分を一定期間の間積分するフィード・スルー信号成分積分回路，与えられる制御信号に応じて，上記積分値が大きくなるように上記映像信号成分積分回路における積分係数および上記フィード・スルー信号成分積分回路における積分係数を互いに等しく制御する積分係数制御手段，ならびに上記映像信号成分積分回路から出力された映像信号の積分値と上記フィード・スルー信号成分積分回路から出力されたフィード・スルー信号の積分値との差分値を表わす信号を出力する差分信号検出回路を備えていることを特徴とする。
【００１７】
第２の発明によると，上記固体撮像素子から出力される信号のうち上記映像信号成分および上記フィード・スルー信号成分が，上記映像信号成分積分回路および上記フィード・スルー信号成分積分回路において積分される。これらの上記映像信号成分積分回路および上記フィード・スルー信号成分積分回路は，与えられる制御信号に応じて積分値が大きくなるように積分係数が制御される。映像信号成分の積分値とフィード・スルー信号成分の積分値との差分を表わす信号が，上記差分信号検出回路から得られる。
【００１８】
第２の発明においても，上記固体撮像素子から出力される信号のレベルが低い場合であっても上記映像信号成分積分回路および上記フィード・スルー信号成分積分回路において良好な積分を実現できる。映像信号成分とフィード・スルー信号成分とをそれぞれ別個に積分しているが，上記映像信号成分積分回路の積分係数と上記フィード・スルー信号成分積分回路の積分係数とは等しくなるように積分係数が制御される。映像信号成分とフィード・スルー信号成分とでは積分される割合も等しくなる。映像信号成分の積分値とフィード・スルー信号成分の積分値との差分を表わす信号を検出した場合に，上記光電変換素子に蓄積された信号電荷の量に対応した正しい差分値を表わす信号を得ることができる。
【００１９】
第２の発明においても，上記光電変換素子前方に複数の色，例えばＲ色，Ｇ色およびＢ色の色分解フィルタを設けてもよい。この場合には，上記固体撮像素子から出力される信号を，Ｒ色の信号，Ｇ色の信号およびＢ色の信号に分ける信号色分割手段を備える。
【００２０】
また，上記映像信号積分回路を，上記信号色分割手段により分けられた複数の色信号，例えばＲ色の信号，Ｇ色の信号およびＢ色の信号に対応して３個設け，上記フィード・スルー信号積分回路を，上記信号色分割手段により分けられたＲ色の信号，Ｇ色の信号およびＢ色の信号に対応して３個設け，上記積分係数制御手段を，与えられる制御信号に応じて，Ｒ色の信号についての上記映像信号積分回路および上記フィード・スルー信号積分回路，Ｇ色の信号についての上記映像信号積分回路および上記フィード・スルー信号積分回路ならびにＢ色の信号についての上記映像信号積分回路および上記フィード・スルー信号積分回路における積分値が大きくなるように，積分係数を互いに等しく制御し，上記差分信号検出回路を，Ｒ色，Ｇ色およびＢ色に対応して３個設けられており，Ｒ色，Ｇ色およびＢ色のそれぞれの上記映像信号成分積分回路から出力された映像信号の積分値と，Ｒ色，Ｇ色およびＢ色のそれぞれの上記フィード・スルー信号成分積分回路から出力された映像信号の積分値との差分値を表わす信号をそれぞれ出力する。
【００２１】
上記積分回路は，電圧／電流変換係数が可変であり，この電圧／電流変換係数にしたがった変換率で入力電圧を電流に変換して出力する電圧／電流変換回路，上記電圧／電流変換回路の出力電流によって充電されるキャパシタ，および上記キャパシタに蓄積された信号電荷をクリアする手段から構成できる。この場合には，上記積分係数制御手段は，上記電圧／電流変換係数を変えるものであればよい。
【００２２】
また上記積分係数制御手段は，たとえば，上記積分回路の入力抵抗または上記積分回路を構成するキャパシタの容量を変えるものであればよい。
【００２３】
【実施例の説明】
図１はこの発明の実施例を示すもので，ＣＣＤの信号読出装置の電気的構成を示すブロック図である。図２は図１に示すＣＣＤの信号読出装置に含まれる積分回路の詳細を示す回路図である。図３は図１に示すＣＣＤの信号読出装置におけるタイム・チャートである。
【００２４】
図１および図３を参照して，被写体を撮像することによりフォトダイオード２に信号電荷が蓄積され，水平転送路３および垂直転送路４を経てＦＤＡ（floating diffusion amplifier）５に与えられ，増幅される。ＦＤＡ５には１画素期間Ｔ（１画素期間Ｔは１個のフォトダイオード２に蓄積された信号電荷を読出す期間）ごとにリセット・パルスが与えられ，リセットされる。
【００２５】
ＣＣＤ10の出力信号は，１画素期間Ｔ内において，リセット期間ｔ1 ，フィード・スルー期間ｔ2 および映像信号期間ｔ3 の信号成分Ｓ1 ，Ｓ2 およびＳ3 に分けられる。リセット期間ｔ1 の第１の信号成分Ｓ1 はＦＤＡ５に与えられる所定の電源電圧に相当するリセット・レベルを有する。フィード・スルー信号期間ｔ2 のフィード・スルー信号成分Ｓ2 は，映像信号成分Ｓ3 の基準レベルとして用いられる。映像信号期間ｔ3 に，フォトダイオード２に蓄積された信号電荷の量に対応したレベルをもつ映像信号成分Ｓ3 が出力される。
【００２６】
ＣＣＤ10から出力された信号は増幅回路11において増幅されゲート回路12および13に与えられる。
【００２７】
第１のゲート回路12には，フィード・スルー期間ｔ2 の間オンとなる第１のゲート・パルスＰＧ１が与えられる。ＣＣＤ10の出力信号のうちフィード・スルー信号成分Ｓ2 が第１のゲート回路12を通って出力される。第１のゲート回路12を通過したフィード・スルー信号成分Ｓ2 は差動増幅回路14の正入力端子に与えられる。第２のゲート回路13には，映像信号期間ｔ3 の間オンとなる第２のゲート・パルスＰＧ２が与えられる。ＣＣＤ10の出力信号のうち映像信号成分Ｓ3 が第２のゲート回路13を通って出力される。第２のゲート回路13を通過した映像信号成分Ｓ3 は差動増幅回路14の負入力端子に与えられる。
【００２８】
差動増幅回路14において，フィード・スルー信号成分Ｓ2 と映像信号成分Ｓ3 との差分を表わす信号が検出され，増幅された上で出力される。差動増幅回路14から出力された差分信号Ｖａは積分係数が可変な積分回路20に与えられる。フィード・スルー信号成分Ｓ2 のレベルが映像信号成分Ｓ3 の基準レベルとして用いられ，差分信号Ｖａのレベルがフォトダイオード２に蓄積された信号電荷の量に対応している。
【００２９】
積分回路20は，与えられる差分信号Ｖａを積分する回路である。１画素期間Ｔ分の差分信号Ｖａが積分されるごとに，積分回路20にリセット・パルスＲＳ１が与えられリセットされる。積分回路20は積分係数を変えることができる。積分係数を変えるために制御回路15が設けられている。制御回路15には積分係数を変更するための制御電圧Ｖｇが与えられる。この制御電圧Ｖｇはユーザによるボリュウム（図示略）調整により，その大きさが定められることとなろう。制御回路15に制御電圧Ｖｇが与えられることにより，制御回路15から積分回路20に，積分係数を変更する制御信号が与えられる。積分回路20において，制御回路15から与えられる制御信号に応じた積分係数で積分が行なわれる。
【００３０】
差動増幅回路14から出力される差分信号Ｖａは積分回路20において積分されるので，ＣＣＤ10の出力信号に含まれる高域ノイズが平均化され，高域ノイズが減少する。
【００３１】
積分回路20の積分値を表わす信号はサンプル・ホールド回路40に与えられる。サンプル・ホールド回路40には積分回路20に与えられるリセット・パルスＲＳ１の周期と同じ周期をもち，リセット・パルスＲＳ１の立上りで立下るサンプリング・パルスＳＰ１が与えられている。サンプリング・パルスＳＰ１が与えられたときに入力している信号Ｖｓのレベルが次のサンプリング・パルスＳＰ１が与えられるまで保持される。保持されたレベルをもつ信号がサンプル・ホールド回路40の出力となり，ＣＣＤの信号読出装置から出力される。
【００３２】
ＣＣＤの信号読出装置から出力される信号はガンマ補正などの信号処理を加えたのち，メモリ・カード，磁気テープなどの記録媒体に記録される。
【００３３】
図２を参照して積分回路20の積分動作について説明する。
【００３４】
積分回路20には差動増幅回路21，電流ミラー回路22，コンデンサ23，リセット・スイッチ24および増幅回路25が含まれている。
【００３５】
差動増幅回路21にはトランジスタＴｒ１およびＴｒ２が含まれており，トランジスタＴｒ１のエミッタとトランジスタＴｒ２のエミッタとにはそれぞれ電流源Ｉｅが接続されている。トランジスタＴｒ１のエミッタとトランジスタＴｒ２のエミッタとは抵抗Ｒにより接続されている。トランジスタＴｒ１のコレクタおよびトランジスタＴｒ２のコレクタには，トランジスタＴｒ３およびＴｒ４を介して電源電圧Ｖccが与えられている。トランジスタＴｒ１のベースとトランジスタＴｒ２のベースとの間に積分回路20の入力電圧Ｖａが与えられる。差動増幅回路21において入力電圧Ｖａが増幅され電流ミラー回路22に与えられる。
【００３６】
電流ミラー回路22には可変電流源15が接続されている。可変電流源15は制御電圧Ｖｇによって，流れる電流Ｉｇの大きさが制御される。
【００３７】
積分回路20の入力電圧をＶａ，差動増幅回路21に含まれる抵抗Ｒの抵抗値をＲ，差動増幅回路21に含まれる電流源Ｉｅに流れる電流をＩｅ，可変電流源15に流れる電流をＩｇとすると電流ミラー回路22の出力電流ｉｏは次式で表わされる。
【００３８】
【数１】
0003926406.tif 000002
【００３９】
可変電流源15に流れる電流Ｉｇの大きさを変えることにより電流ミラー回路22の出力電流ｉｏの大きさを変えることができる。
【００４０】
電流ミラー回路22は増幅回路25と接続されている。電流ミラー回路22と増幅回路25との間にはコンデンサ23およびリセット・スイッチ24が接続されている。リセット・スイッチ24がオフのときには電流ミラー回路22の出力電流ｉｏによりコンデンサ23が充電される。コンデンサ23の充電量に応じて増幅回路25に電圧が与えられ，増幅されて出力される（積分電圧Ｖｓ）。リセット・スイッチ24がオンとなるとコンデンサ23に蓄積された信号電荷は，リセット・スイッチ24を介して放電される。
【００４１】
図２に示す積分回路の出力電圧Ｖｓは最終的には次式によって表わすことができる。
【００４２】
【数２】
0003926406.tif 000003
【００４３】
したがって電流源15に流れる電流Ｉｇを制御することにより積分係数（Ｉｇ／ＲＩｅ）を制御することができる。
【００４４】
図４は積分回路の他の例を示す回路図である。図２に示す積分回路が電流Ｉｇを制御することにより積分係数を制御しているのに対し，図４に示す積分回路は抵抗値を制御することにより積分係数を制御するものである。
【００４５】
積分回路には，積分器27が含まれている。積分器27にはリセット・スイッチ28Ｒが外付けされている。積分器27の入力端子には抵抗回路26Ｒが接続されている。抵抗回路26Ｒは並列に接続された複数の抵抗Ｒ１〜Ｒｎと並列に接続された複数の抵抗選択スイッチＳR1〜ＳRnとから構成されている。制御回路15から出力される制御信号により複数の抵抗選択スイッチＳR1〜ＳRnのうち所望の抵抗選択スイッチがオン，オフ制御される。オンとされる抵抗選択スイッチの組合せが変わることにより抵抗回路26Ｒの合成抵抗が変わる。
【００４６】
図４に示す積分回路では抵抗回路26Ｒの合成抵抗をＲ，積分器27に含まれるコンデンサＣの容量をＣ，入力電圧をＶａとすると，出力電圧Ｖｓは次式で表わすことができる。
【００４７】
【数３】
0003926406.tif 000004
【００４８】
抵抗回路26Ｒの合成抵抗Ｒを変えることにより，積分係数（１／ＲＣ）を変えることができる。
【００４９】
図５は積分回路の他の例を示す回路図である。図４に示す積分回路が抵抗回路26Ｒの合成抵抗Ｒを変えることにより積分係数を変えているのに対し，図５に示す積分回路はコンデンサ回路26Ｃの合成容量を変えることにより積分係数を変えるものである。
【００５０】
積分回路には積分器29が含まれている。この積分器29にはコンデンサ回路26Ｃおよびリセット・スイッチ28Ｃが並列に接続されている。コンデンサ回路26Ｃは並列に接続された複数のコンデンサＣ１〜Ｃｎと並列に接続された複数のコンデンサ選択スイッチＳC1〜ＳCnとから構成されている。制御回路15から出力される制御信号により複数のコンデンサ選択スイッチＳC1〜ＳCnのうち所望のコンデンサ選択スイッチがオン，オフ制御される。オンとされるコンデンサ選択スイッチの組合せが変わることによりコンデンサ回路26Ｃの合成容量が変わる。積分器29の入力端子には抵抗Ｒが接続されている。
【００５１】
図５に示す積分回路ではコンデンサ回路26Ｃの合成容量をＣ，抵抗Ｒの抵抗値をＲ，入力電圧をＶａとすると，出力電圧Ｖｓは第３式で表わすことができる。
【００５２】
コンデンサ回路26Ｃの合成容量Ｃを変えることにより，積分係数（１／ＲＣ）を変えることができる。
【００５３】
図６は他の実施例を示すものでＣＣＤの信号読出回路の電気的構成を示すブロック図である。この図において図１に示すものと同一物には同一符号を付して説明を省略する。図７は図６に示すＣＣＤの信号読出回路の各回路に流れる信号を表わすタイム・チャートである。
【００５４】
図６に示すＣＣＤの信号読出回路はカラー撮像信号に対応できるように構成したものである。
【００５５】
ＣＣＤ10Ａの前面にはＲ，Ｇ，Ｂのカラー・フィルタが設けられており，図７に示すようにＣＣＤ10ＡからはＲ（赤），Ｇ（緑）およびＢ（青）を表わす撮像信号が１画素期間ごとに出力する。ＣＣＤ10Ａの構成はカラー・フィルタが設けられている以外は，ＣＣＤ10の構成と同じである。さらに，実施例ではＲ，Ｇ，Ｂの３色のカラーフィルタの例が示されているが，これに限定されるものではなく，その他どの様な色フィルタのものであってもよい。
【００５６】
差動増幅回路14から出力される差分電圧信号Ｖａは抽出スイッチ31，32および33に与えられる。抽出スイッチ31，32および33には，制御パルスＸＰR ，ＸＰG およびＸＰB がそれぞれ与えられ，Ｒ色の差分電圧，Ｇ色の差分電圧およびＢ色の差分電圧が差動増幅回路14から出力されるときにオンとなる。抽出スイッチ31，32および33によりＲ色の差分電圧信号，Ｇ色の差分電圧信号およびＢ色の差分電圧信号が通過する。
【００５７】
Ｒ色，Ｇ色およびＢ色の差分電圧信号は積分回路20Ｒ，20Ｇおよび20Ｂにそれぞれ与えられる。積分回路20Ｒ，20Ｇおよび20Ｂにおいて与えられるＲ色，Ｇ色およびＢ色の差分電圧信号が積分される。積分回路20Ｒ，20Ｇおよび20Ｂにおいて積分された差分電圧信号ＶＳR ，ＶＳG およびＶＳB はサンプリング・スイッチ34，35および36に与えられる。
【００５８】
サンプリング・スイッチ34，35および36には，サンプリング・パルスＳＰR ，ＳＰG およびＳＰB が与えられている。このサンプリング・パルスＳＰR ，ＳＰG およびＳＰB は積分回路20Ｒ，20Ｇおよび20Ｂから出力される積分されたＲ色，Ｇ色およびＢ色の差分信号がピークとなったときにサンプリング・スイッチ34，35および36をオンとさせるものである。サンプリング・スイッチ34，35および36においてサンプリングされた積分電圧信号ＶＳR ，ＶＳG およびＶＳB はコンデンサ37を充電する。コンデンサ37において積分電圧信号ＶＳR ，ＶＳG およびＶＳB が合成され，増幅回路38において増幅されて出力される。
【００５９】
図６に示す回路では，積分回路20Ｒ，20Ｇおよび20Ｂの積分係数を変更することにより，Ｒ色，Ｇ色およびＢ色の信号成分のレベルを調整することができる。したがって色バランス調整が可能となる。改めて色バランス調整回路を設ける必要がなく，ＣＣＤの信号読出回路を用いた装置の規模を小さくすることができる。
【００６０】
図８はさらに他の実施例を示すもので，ＣＣＤの信号読出装置の電気的構成を示すブロック図である。この図において図１に示すものと同一物には同一符号を付して説明を省略する。図９および図10は図８に示すＣＣＤの信号読出回路に含まれる積分回路およびサンプル・ホールド回路の具体的な回路構成を示している。図11は図８に示すＣＣＤの信号読出回路の各回路に流れる信号のタイム・チャートである。
【００６１】
図１または図６に示すＣＣＤの信号読出装置が，ＣＣＤから出力される撮像信号からフィード・スルー信号成分と映像信号成分とを抽出したうえで積分を行なっているのに対し，図８に示すＣＣＤの信号読出装置では積分期間を制御することにより，あらかじめフィード・スルー信号と映像信号とを抽出することなくフィード・スルー信号と映像信号との積分を行なっている。図８および図11を参照してＣＣＤの信号読出装置には第１の積分回路51と第２の積分回路52とが含まれている。第１の積分回路51にはフィード・スルー信号の期間ｔ2 の間において撮像信号を積分するように積分期間を制御するゲート・パルスＰＧ１が与えられている。また第１の積分回路51には積分が開始される直前にリセットするためのリセット・パルスＲＳ１が与えられている。第２の積分回路52には映像信号の期間ｔ3 の間において撮像信号を積分するように積分期間を制御するゲート・パルスＰＧ２が与えられている。また第１の積分回路52にも積分が開始される直前にリセットするためのリセット・パルスＲＳ２が与えられている。第１の積分回路51および第２の積分回路52には同じ積分係数となるように制御電圧ＶＧが与えられている。第１の積分回路51および52においては制御電圧ＶＧによって制御される積分係数により積分が行なわれる。
【００６２】
増幅回路11から出力される撮像信号ＶCCD は第１の積分回路51および第２の積分回路52に与えられる。第１の積分回路51においてフィード・スルー期間ｔ2 の間の信号が積分されて出力される。第１の積分回路51において積分して得られた信号はサンプル・ホールド回路60に与えられる。第２の積分回路52において映像信号期間ｔ3 の間の信号が積分されて出力される。第２の積分回路52において積分して得られた信号はサンプル・ホールド回路65に与えられる。
【００６３】
サンプル・ホールド回路60にはサンプリング・パルスＳＰ１が与えられ，サンプル・ホールド回路60に与えられる第１の積分回路51の出力積分信号のピーク値が保持される。サンプル・ホールド回路60において保持されたピーク値を表わす信号は次段のサンプル・ホールド回路64に与えられ保持される。このサンプル・ホールド回路64の出力が差動増幅回路70の正入力端子に与えられる。
【００６４】
サンプル・ホールド回路65にはサンプリング・パルスＳＰ２が与えられ第２の積分回路52の出力積分信号のピーク値が保持される。サンプル・ホールド回路65において保持されたピーク値を表わす信号が差動増幅回路70の負入力端子に与えられる。
【００６５】
差動増幅回路70において，フィード・スルー信号の積分値と映像信号の積分値との差分を表わす信号が検出され，出力される。
【００６６】
図９を参照して，ＣＣＤ10から出力される撮像信号ＶCCD は電圧／電流変換回路52に与えられる。電圧／電流変換回路52には電圧から電流への変換率を規定する制御電圧ＶＧが与えられている。この制御電圧ＶＧにしたがって撮像信号ＶCCD が電流に変換されて出力される。電圧／電流変換回路52の出力側にはゲート・スイッチ53が接続されている。このゲート・スイッチ53にはフィード・スルー期間ｔ2 の間オンとなるゲート・パルスＰＧ１が与えられている。フィード・スルー期間の間だけ電圧／電流変換回路52の出力電流はゲート・スイッチ53を通過し，コンデンサ54を充電する。コンデンサ54の充電電圧が増幅回路56において増加されて出力される。リセット・スイッチ55がオンとなることにより，コンデンサ54は放電する。
【００６７】
第２の積分回路52も，図９に示す回路と同様にして構成することができる。
【００６８】
図10を参照して，サンプル・ホールド回路60にはサンプリング・スイッチ61が含まれている。サンプリング・パルスＳＰ１が与えられることによりサンプリング・スイッチ61はオンとなり，サンプル・ホールド回路60に入力する信号がコンデンサ62を充電する。コンデンサ62の充電電圧が増幅回路63において増幅されて出力される。
【００６９】
サンプル・ホールド回路64および65も図10に示す回路と同様にして構成することができる。
【００７０】
図８に示すＣＣＤの信号読出し装置においてはフィード・スルー信号と映像信号の積分を行なうために，別々の積分回路を用いているが，積分回路のうち電圧／電流変換回路は共通とし，その出力電流を別々のゲートスイッチに導き別々のコンデンサで積分する様に構成することもできる。
【００７１】
図８に示すＣＣＤの信号読出装置においても図６に示す回路と同様に複数の色信号，たとえばＲ，ＧおよびＢに対応した構成にしてもよい。その場合には撮像信号をＲ，ＧおよびＢに対応して抽出し，図８に示す積分回路51，52，サンプル・ホールド回路60，64，65および差動増幅回路70を，Ｒ，ＧおよびＢごとに対応して設ける。このようにして設けられた差動増幅回路の出力を合成すればよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】ＣＣＤの信号読出装置の電気的構成を示すブロック図である。
【図２】積分回路の回路構成を示している。
【図３】図１に示すＣＣＤの信号読出装置の各回路に流れる信号を表わすタイム・チャートである。
【図４】積分回路の他の回路構成を示している。
【図５】積分回路の他の回路構成を示している。
【図６】他の実施例を示すもので，ＣＣＤの信号読出装置の電気的構成を示すブロック図である。
【図７】図６に示すＣＣＤの信号読出装置の各回路に流れる信号を表わすタイム・チャートである。
【図８】他の実施例を示すもので，ＣＣＤの信号読出装置の電気的構成を示すブロック図である。
【図９】積分回路の回路構成を示している。
【図１０】サンプル・ホールド回路の回路構成を示している。
【図１１】図８に示すＣＣＤの信号読出装置の各回路に流れる信号を表わすタイム・チャートである。
【図１２】従来のＣＣＤの信号読出装置の電気的構成を示すブロック図である。
【図１３】図12に示す装置の各回路に流れる信号を表わすタイム・チャートである。
【符号の説明】
５  ＦＤＡ
10，10Ａ  ＣＣＤ
12，13  ゲート回路
14，70  差動増幅回路
15  積分回路
20，20Ｒ，20Ｇ，20Ｂ，51，52  積分回路
40，60，64，65  サンプル・ホールド回路
【図１】
0003926406.tif 000005
【図２】
0003926406.tif 000006
【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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【図１３】
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