JPH01225291A - 電荷結合素子の信号処理装置 - 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〕 本発明は電荷結合素子の信号処理装置に関する。

〔従来の技術〕

電荷結合素子（以下ＣＯＤという）は、近年、画像の高
品質化の要求から多画素化が進み、ＮＴＳＣ。

ＰＡＬなどのテレビジョン標準方式に準する分野では、
約４０万画素を有する高解像度ＣＯＤが製品化されるま
でに至っている。

一方、ＨＤＴＶなどのより高精度なテレビジョン方式に
対応するには、２００万画素以上の超高解像度ＣＯＤが
必要であり、その結果パターンの高密度化、クロックレ
ートの高速化が強いられている。そこで、その対応策と
して考案されｔものにデュアルチャネル読出し構造があ
る。これは、同一構造の水平シフトレジスタをトランス
ファ電極を挾んで２本並列に配置し、垂直シフトレジス
タからの信号電荷を一つおきに上下の水平シフトレジス
タに振９分けるものであ〕、パターンルールの緩和、ク
ロックレートの半減という効果がある。

この様な高解像度化に非常に有効なデュアルチャネル読
出し構造にも幾つかの欠点がある。それは、チャネル間
での転送効率の差や出力アンプのゲインおよび直流レベ
ルの差があり１画像上に縦すじ状の固定パターンノイズ
、モアレ、解像度劣化等の現象として現われることであ
る。この九め、従来、各チャネルの信号全標本化する際
の回路系において、信号をモニタしながらゲインや直流
レベルを手動で調整することによりバランス金とってい
る。

第７図は従来の標本化回路におけるゲインおよび直流レ
ベルのチャネル間バラツキ補正回路の代表的な回路図で
ある。第７図において、垂直シフトレジスタｌＯから転
送ぢれて来た信号電荷は。

一つおきに、トランスファ電極を挾んで２本並列に配置
されｔ上下の水平シフトレジスタ１２．１３に振り分け
られ、水平シフトレジスタ１２．１３を互いに７７トク
ロツクの１７２周期、位相上ずらして転送され各水平シ
フトレジスタ１２．１３に接続され九各出力アンプ１４
．１５から出力される。次に、出力信号は広帯域のビデ
オアンプ１６゜１７１に介して、例えば遅延差雑音除去
回路を含む標本化前置回路１８．１９に入力され、ＣＯ
Ｄの出力信号の内の画像の有効信号電圧である信号期間
と一定電位にリセットされる期間であるフィードスルー
期間との電位差が振幅変調されて出力される。次いでサ
ンプリング回路７４．７５によって、有効信号電圧のみ
がサンプリングされ、続くスイッチ回路７６によって水
平シフトレジスタ１４１３で振ル分けられ比信号を交互
に取出して連続信号として再生され、バッファ回路２４
ｔ−介してプロセス回路へと出力される。なお、ビデオ
アンプ１６のゲインはボリューム７１によって調整可能
であり、ま九、標本化前置回路１８．１９の直流レベル
はボリューム７２．７３によって調整可能である。

次に、このゲインおよび直流レベルのチャネル間バラツ
キ補正回路の動作を第８図に示す波形図を用いて説明す
る。ここで第７図における水平シフトレジスタ１２を第
１チャネル、水平シフトレジスタ・１３Ｑ第２チャネル
とすると、ボリューム７１によって、第１チャネルのビ
デオアンプ１６の出力信号■と第２チャネルのビデオア
ンプ１７の出力信号■とのそれぞれ有効信号電圧Ｖｐｔ
。

Ｍｐ２が等しくなる様調整される。各チャネルのビデオ
アンプ１６．１７の出力信号■、■はそれぞれ標本化前
置回路１８．１９に入力され、ＣＯＤ出力信号の内の画
像の有効信号電圧である信号期間とフィードスルー期間
との電位差が振幅変調された信号０および■として出力
される。この際、信号０および■の直流レベルに差があ
ると、す／プリング回路７４および７５でサンプリング
された信号■および■ｔスイッチ回路７６で交互に取出
したとき、信号■のように直流レベルのチャネル間での
差Δｖｐが現われ、画面上では縦すじ状の固定パターン
ノイズとして現われる。そこで、標本化回路１８．１９
の直流レベル調整用のボリューム７２．７３’ｉｉ流レ
ベルのチャネル間での差Δ■ｐがなくなるように調整す
ることにより、直流レベルのチャネル間バラツキは補正
され縦すじ状の固定パターン雑音は消える。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし以上に述べ九従来の標本化過程におけるゲイ／及
び直流レベルのチャネル間バラツキ補正回路では、ゲイ
ン及び直流レベルのチャネル間での差が小さくなるよ？
ＩＣ１出力信出力画像等を観測しながらビデオアンプの
ゲインや標本化回路の直流レベルをボリュームの操作に
よって調整する。

従ってヒートラン後の温度ドリフトによって生ずるゲイ
ン及び直流レベルのチャネル間で差が発生すれば、その
都度、上述の操作による調整金必要とすると云う問題点
がある。

本発明の目的は上述の課題全解決し、温度ドリフト等に
よってゲイン及び直流レベルにチャネル間で差が生じて
も、その差を検知してこれ金打ち消すようにビデオアン
プと標本化回路とにフィードバックをかけることによっ
て、常にチャネル間でバランスがとれ縦すじ状の固定パ
ターンノイズのない高解像度の画像を提供することにあ
る。

〔課題全解決するｔめの手段〕

本発明の電荷結合素子の信号処理装置は、撮像領域とオ
プティカルブラック領域とに設けられた光電変換素子群
からの信号電荷をそれぞれ複数の垂直シフトレジスタに
よ）垂直方向に転送し、一つおきの垂直シフトレジスタ
の出力上第１および第２チャネルの水平シフトレジスタ
に振り分けて水平に転送し、前記信号電荷を電位変化と
して２チャネルに分けて出力する電荷結合素子の信号処
理装置において、前記電荷結合素子の各出力に設けられ
念増幅器の出力信号とこの出力信号を所定期間遅延した
信号とを入力とする差動増幅器からなる標本化前置回路
により得られる一画素周期内の正および負の有効信号電
圧をそれぞれ正と負との有効信号電圧の２系統の信号系
に切換えるＷｉｌおよび第２のスイッチ回路と、これら
のスイッチ回路の各出力に接続された２対のサンプリン
グ回路と、この６対の第１系統のす／プリング回路に接
続され前記撮像領域とオプティカルブラック領域との信
号電圧の差を検出するクランプ回路と、２つのチャネル
の前記クランプ回路の出力を交互に接続する第３のスイ
ッチ回路と、この第３のスイッチ回路からの出力から２
チャネル間のバラツキ金検出して前記増幅器の少なくと
も一方の利得を変化させるゲインバラツキ検出回路と、
前記６対の第２系統のサンプリング回路の出力′ｆ：１
画素周期ごとに切換える第４のスイッチ回路と、この第
４のスイッチ回路からの出力からオプティカルブラック
領域の信号電圧のみを抜出し、２チャネル間のバラツキ
を検出して前記標本化前置回路の少なくとも一方の直流
レベル七制御する直流レベル検出回路とを有することに
よ多構成される。

〔作　用〕 従来の方法を用いて、ビデオ信号のゲイン及び直流レベ
ルのチャネル間バラツキを補正し友場合、補正は初期状
態における静的なものであるので、ヒートラン後に温度
ドリフトが原因でゲインま九は直流レベルがシフトして
チャネル間でのバランスが一旦崩れると、補正は再度調
整しない限シ効かなくなる。

本発明では、撮像領域の高照度部と遮光されたオプティ
カルブラック領域との電位差をゲインと置換え、チャネ
ル間でゲインの差を検知して、この差が小さくなるよう
にビデオアンプにフィードバックをかけてゲインのチャ
ネル間のバランス會とり、さらに、チャネル間でオプテ
ィカルブラック領域での信号レベルの差を検知して、こ
の差が小さくなるように標本化回路にフィードバックを
かけて、直流レベルのチャネル間のバランス！とること
ができる。従って、温度ドリフト等によってゲイン及び
直流レベルのチャネル間のバランスが崩れても、容易に
フィードバックをかけることができ、これ全補正するこ
とができる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例について図面全参照して説明する
。

第１図は本発明の一実施例の全体構成図である。

第１図において、複数の垂直シフトレジスタ１０゜１１
から転送されて釆を信号電荷は、一つおきに、トランス
ファ電極を挾んで２本並列に配置され文上下の水平シフ
トレジスタ１２．１３に撮り分けられ、水平シフトレジ
スタ１２を第１チャネル。

水平シフトレジスタ１３を第２チャネルとすると各チャ
ネルの出力信号はそれぞれ出力アンプ１４゜１５ｔ−介
して出力される。次いでこの出力信号は広帯域のビデオ
アンプ１６．１７を介して、標本化前置回路１８．１９
に入力される。標本化前置回路１８．１９の出力信号に
は画像の有効信号電圧である信号期間とフィードスルー
期間との電位差が、−画素周期内に正・負２個所に振幅
変調されて現われる。この内、正の有効信号電圧はスイ
ッチ回路２０．２１の切換え動作によって、サンプリン
グ回路２２．２３に接続されて撮像領域とオプティカル
ブラック領域との２ケ所の電位がサンプリングされ、こ
の出力はクランプ回路２６゜２７に入力されて撮像領域
とオプティカルブラック領域との電位差が検出される。

一万、負の有効信号電圧はスイッチ回路２０゜２１によ
ってサンプリング回路２４．２５に接続され、有効信号
としてサンプリングされる。

スイッチ回路２８では、第１チャネルと第２チャネルと
のゲインに比例する電位が交互に切換えられ、２７７７
回路３０を介してゲインのチャネル間バラツキ検出回路
３２へ入力されて、この検出データを基にビデオアンプ
１７にフィードバックがかけられる。

また、スイッチ回路２９では、第１チャネルと第２チャ
ネルとの有効信号電圧が交互に切換えられ、バック７回
路３１を介してプロセス回路、およびゲート回路３３へ
入力される。ゲート回路３３ではオプティカルブラック
領域のみの有効信号電圧が読出されて、直流レベルのチ
ャネル間バラツキ検出回路３４へ入力され、この検出デ
ータを基に標本化前置回路１９にフィードバックがかけ
られる。

第２図はビデオアンプ及び標本化前置回路の回路構成図
で、ｐｌ、ｐ３は−様なパター７（例えば白一色）が照
射され九撮像領域の画素、Ｐ４はオプティカルブラック
領域の画素を示し、−列上に配置しである。また、標本
化前置回路において、ビデオアンプ１６．１７のそれぞ
れの出力信号は２系統に分けられ、それらの一方はデイ
レイライン１８１，１９１によって一定期間遅延させら
れて、差動アンプ１８２，１９２の負入力端子に入力さ
れ、それらの他方は、正入力端子に入力されている。

・　第３図は第２図の主要点における波形図で、第２図
の動作を第３図を参照して説明する。第１チャネルの出
力アンプ１４の出力信号Φの内の一画素周期は、リセッ
ト期間３０１．フィードスルー期間３０２．信号期間３
０３に分けられ、一画素の有効信号電圧はフィードスル
ー期間３０２の電位と信号期間３０３の電位の差として
表わされる。

つ＆フ、第２図で画素ＰＩ、Ｐ４の有効信号電圧は、そ
れぞれＶｐｘ〜Ｖｐ４となる。■の信号はビデオアンプ
１６を介しｔ後の信号で、ビデオアンプ１６のゲインＱ
＝ｌとすると■と同一である。■の信号はビデオアンプ
１６の出力信号０ｔ−デイレイ２イン１８１によってフ
ィードスルー期間分だけ遅延させた信号である。■は差
動アン１１８２の出力信号で、画素ＰＩ、Ｐ４の有効信
号電圧Ｖｐｔ〜Ｖｐ４ハ正−ＪｃＤ１１圧Ｖｐ　ｌ（＋
トＶｐ４（ｎ、　ｖｐ　ｔ（−）　〜Ｖｐ４（→として
、それぞれ−画素周期内の２ケ所に現われる。第２チャ
ネルの出力信号■についても同様の動作で■の信号と変
換される。

第４図はサンプリング回路部の回路構成図で、スイッチ
回路２０ｔ−制御するパルスを■、サンプリング回路２
２，２４１−制御するパルス金それぞれ■、■、クラン
プ回路２６に印加されるクランプパルス會＠、スイッチ
回路２８を制御するパルスｔ−■とする。

第５図および第６図はｇ４図の主要点における波形図で
、第４図の動作を第５図、第６図を参照して説明する。

第５図に示すように、第１チャネルの出力信号■の内の
正の有効信号電圧Ｖｐ　１（÷トＶｐ４（＋）は、制御
パルス■により制御されるスイッチ回路２０の切換えに
よりサンプリング回路２２に与えられる。サンプリング
回路２２にはサンプルパルス■が印加され１時刻ｔ１で
−様なパターンが照射された撮像領域の有効信号電圧Ｖ
ｐｘ（＋３がサップリングされ、時刻ｔ：でオプティカ
ルブラック領域の有効信号電圧Ｖｐ２（＋）がサンプリ
ングされて、信号＠として２２７１回路２６に入力され
る。り７′／プ回路２６では時刻ｔｃに、クランプパル
スＯが印加され、撮像領域の有効信号電圧Ｖｐｒ（÷）
が一定電圧にクランプされる。以上の動作により、ゲイ
ンに比例し次量である撮像領域とオプティカルブラック
領域との有効信号電圧の電位差Ｖｅ＋が検出される。一
方、出力信号■の内の負の有効Ｍ−１を圧Ｖｐ　１ｆ＋
−Ｖｐ４（−３は、スイッチ回路２ｏの切換えによりサ
ンプリング回路２４に与えられる。

サン１１Ｊ／グ回路２４にはサンプルパルス■が印加さ
れ、連続し九画僚信号■として出力される。

１／２同期の位相がずれ次第２チャネルの出力信号■に
ついても、同様の動作によって、信号■及び■が得られ
る。

次に、第６図に示すよ５に、第１チャネル、第２チャネ
ルのクランプ回路２６．２７の出力信号ｅ、＠は、スイ
ッチ回路２８のＩＨ同周期切換え動作によって、交互に
ＶｏｌとＶＯ２とがパックァ回路３０ｔ−介してゲイン
のチャネル間バラツキ検出回路３２に入力される。この
入力信号■で、チャネル間のゲイン差はΔｖＧとして表
わされ、検出回路３２によって、直流電圧に変換されて
ΔＶＧが小さくなるようにビデオアンプ１７にフィード
バックがかけられる。

一万、画像信号■、■はスイッチ回路２９のグＬ　　ロ
ックレートの切換え動作によって、バッツア回路３１９
介して、プロセス回路およびゲート回路３３に入力でれ
ろ。葦た、ゲート回路３３ではオプティカルブラック領
域の期間Ｔ。Ｂの画像信号のみｔ−読出し、直流レベル
のチャネル間バラツキ検出回路３４に入力して、直流レ
ベルのチャネル間での電位差ΔｖＯＢｔ”検出させ、Δ
■ｏＢが小さくなるように標本化前ａ＠路１９にフィー
ドバックがかけられる。

以上の動作によって、温度ドリフト等の次めにチャネル
間でゲイン及び直流レベルのバランスが崩れても、動的
にそれを検知して、自動的にバランスがとれるようにフ
ィードバック金かけることができる。

〔発明の効果〕

以上述べ友ように本発明によればヒートラン後に温度ド
リフト等によってチャネル間でゲイン及び直流レベルの
バランスが崩れても、それを検知して、ゲイン及び直流
レベルがバランスする様に自動的にフィードバックをか
けることができ、その結果、縦すじ状の固定パターンノ
イズのない高解像度の高品質な画像を得ることができる
効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の全体構成図、第２図は第１
図のビデオアンプ及び標本化前置回路の回路構成図、第
３図は第２図の主要点における波形図、ｉｉｌ！４図は
サンプリング回路部の回路構成図。 Ｍ５図、第６図は第４図の主要点における波形図、第７
図は従来のチャネル間バラツキ補正回路の代表的な回路
図、第８因は第７図の波形図である。 １０．１１・山・・垂直シフトレジスタ、１２．１３・
・・・・・水平シフトレジスタ、１４．１５・・・・・
・出力アンプ、１６，１７・・・・・・ビデオアンプ、
１８．１９・・・・・・標本化前置回路、２０，２１．
２８．２９゜７６・・・・・・スイッチ回路、２２〜２
５，７４．７５・・・・・・サンプリング回路、２６．
２７・旧・・クランプ回路、３０．３１・・・・・・２
７２７回路、３２・・・・・・ゲインのチャネル間バラ
ツキ検出回路、３３・川・・ゲート回路、３４・・・・
・・直流レベルのチャネル間バラツキ検出回路、１８１
，１９１・・・・・・デイレイライン、１８２．１９２
・・・・・・差動アンプ、３Ｑｌ・川・・リセット期間
、３０２・・・・・・フィードスルー期間、３０３・・
・・・・信号期間、７１，７２．７３・・・・・・ボリ
ューム。 代理人　弁理士　　内　原　　　晋 第１　目 β／　〜！４：　フォトダイオード 」町ＩＷＪ Ｔ５３　回 第７回 万８　図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 撮像領域とオプティカルブラック領域とに設けられた光
   電変換素子群からの信号電荷をそれぞれ複数の垂直シフ
   トレジスタにより垂直方向に転送し、一つおきの垂直シ
   フトレジスタの出力を第１および第２チャネルの水平シ
   フトレジスタに振り分けて水平に転送し、前記信号電荷
   を電位変化として２チャネルに分けて出力する電荷結合
   素子の信号処理装置において、前記電荷結合素子の各出
   力に設けられた増幅器の出力信号とこの出力信号を所定
   期間遅延した信号とを入力とする差動増幅器からなる標
   本化前置回路により得られる一画素周期内の正および負
   の有効信号電圧をそれぞれ正と負との有効信号電圧の２
   系統の信号系に切換える第１および第２のスイッチ回路
   と、これらのスイッチ回路の各出力に接続された２対の
   サンプリング回路と、この各対の第１系統のサンプリン
   グ回路に接続され前記撮像領域とオプティカルブラック
   領域との信号電圧の差を検出するクランプ回路と、２つ
   のチャネルの前記クランプ回路の出力を交互に接続する
   第３のスイッチ回路と、この第３のスイッチ回路からの
   出力から２チャネル間のバラツキを検出して前記増幅器
   の少なくとも一方の利得を変化させるゲインバラツキ検
   出回路と、前記各対の第２系統のサンプリング回路の出
   力を１画素同期ごとに切換える第４のスイッチ回路と、
   この第４のスイッチ回路からの出力からオプティカルブ
   ラック領域の信号電圧のみを抜出し、２チャネル間のバ
   ラツキを検出して前記標本化前置回路の少なくとも一方
   の直流レベルを制御する直流レベル検出回路とを有する
   ことを特徴とする電荷結合素子の信号処理装置。