JPH06189319A - 電子カラー画像システムとアナログ信号プロセッサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 高効率・低ノイズの電子カラー画像システム
を提供する。 【構成】 電子カラー画像システムは１０、高効率ＣＣ
Ｄ画像装置１２と複数のアナログ信号プロセッサ１４を
有する。複数のアナログ信号プロセッサ１４は協調し
て、シアン（Ｃ）、黄（Ｙ）、緑（Ｇ）といった第１の
一連の色をＣＣＤ画像装置１２から受信し、適切なホワ
イトバランスを有し、高精細度フルカラー画像へと結合
される、青（Ｂ）、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）といった第２の
一連の色のそれぞれの出力画像信号を供給する。出力画
像信号の暗背景、すなわち、ゼロレベルは、共通の
“暗”参照電圧を参照し、結合カラー画像の暗背景変動
は最小化される。各アナログ信号プロセッサ１４は集積
回路としての実現が容易な独特の構成を有する。アナロ
グ信号プロセッサ１４のダイナミックレンジは８ビット
以上で、広範囲の信号サンプリング速度（たとえば、１
〜４０ＭＨｚ）を提供する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、改良された画像システ
ムとそのアナログ信号プロセッサ（ＡＳＰ）、特に、た
とえば、電荷結合素子ＣＣＤおよびこれに類するものか
らのシアン、黄、緑の色構成画素画像信号を利用して、
広いダイナミックレンジと高精細度テレビジョン（ＨＤ
ＴＶ）標準との互換性を有する高品質のフルカラー画像
を提供する画像システムとそのアナログ信号プロセッサ
（ＡＳＰ）に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、光景の電子画像用感光性電荷結合
素子（ＣＣＤ）の急速な開発が目覚ましい。これらは多
くの利点を有するため（小型、低電力、低コストな
ど）、ＣＣＤは、一般消費者向けの小型ビデオカメラの
ような多くの用途において使用される画像装置となっ
た。ＣＣＤの性能および品質が向上するにしたがい、こ
れらは、高精細度テレビジョン（ＨＤＴＶ）で要求され
たり、あるいは、入射光レベルが極端に低い天体観測に
使用される装置で必要とされる、高解像度、完全なカラ
ーバランス、広いダイナミックレンジ、低照度に対する
感度、高周波数応答を必要とする、様々な画像システム
においてますます使用されるようになっている。

【０００３】ＣＣＤ光画像装置は、通常、光景の画像が
光学的に集束される所定の領域内に、感光セルがＸおよ
びＹパタンで配列した、水平の行と垂直の列を有する。
例えば、約１０００またはそれ以上のこのようなセルが
それぞれの垂直の列とそれぞれの行に存在し、合計する
と１００万あるいはそれ以上のセルが、１または数平方
ｃｍ足らずの領域内にある。各セルは、全体画像のうち
の画素と呼ばれる非常に小さい領域を形成し、ＣＣＤ装
置内に画素が多く存在するほど、ＣＣＤによって再現さ
れる画像の解像度は高くなる。将来のＨＤＴＶで使用さ
れる場合には、ＣＣＤの画像領域当り約２００万の画素
が使用され、画素信号が本装置内からサンプリングさ
れ、アナログ画像信号電圧として約４０ＭＨｚの速度で
信号プロセッサに出力される。これは、たとえば、米国
テレビジョン標準方式検討委員会（ＮＴＳＣ）方式に準
拠して動作し、約２５万の画素を有する現在のカラーテ
レビジョンシステムにおいて必要とされるよりも、非常
に高速である。この４０ＭＨｚという高速は、ノイズを
非常に低くし、良好なカラーバランスを保ち、広いダイ
ナミックレンジに渡って直線性を維持したまま実現する
のは困難である。

【０００４】ＣＣＤ光画像装置には、高品質画像を得る
ためにＣＣＤ装置によって生成されたビデオ信号を受信
して処理する電子アナログ信号回路によって補償され
る、ある一定の特性がある。ＣＣＤ装置の各セルに蓄積
された電気信号は、特定のセルの領域における所定の瞬
時入射の画像の光の強度に関係づけられる。個々のセル
は、領域当りに多数の画素（たとえば、領域当り２００
万）を獲得するため、非常に小さく作られている（たと
えば、約７平方ミクロン）。それぞれのセルのサイズが
小さいために、それぞれのセルからの電気信号（画像画
素を表す）は比較的小さい。したがって、ＣＣＤ装置内
の熱ノイズやスイッチング遷移といったノイズが、装置
によって再現される画像の品質に影響する重大な要因と
なる。

【０００５】ＣＣＤ画像装置の詳細な説明と、これらに
伴う問題のいくつかは、Ｍ．Ｈ．Ｗｈｉｔｅらの“Char
acterization of Surface Channel CCD Image Arrays a
t Low Light Levels（低照度レベルにおける表面チャネ
ルＣＣＤ画像アレイの特性）”（ IEEE Journal of Sol
id State Circuits, vol. SC-9, No. 1, February 197
4, pages 1-14）と題する記事に記載されている。この
記事は、ＣＣＤ画像装置の理論と動作を記載しており、
“スイッチング遷移を除去し、リセットスイッチ／ノー
ドキャパシタンスの組合せに伴うナイキストノイズを消
去し、ＣＣＤ装置の‘１／ｆ’表面状態ノイズの寄与を
抑制するため”の相関二重サンプリング（ＣＤＳ）と呼
ばれる方法を記載している。相関二重サンプリング法を
採用したＣＤＳ信号プロセッサの略図は、Ｗｈｉｔｅら
の記事の４頁の図５に示されている。

【０００６】アナログ画像信号のダイナミックレンジ
は、好都合なことに、２進ビット数として表現される。
したがって、８ビット数（１０進法の２５６に相当）
は、信号を２５６の部分に正確に分割（ディジタル化）
する回路の能力を表す。これは、ノイズおよび歪みが、
総画像信号の２５６の部分中、１つより少ない部分（約
０．５％）に寄与することを示している。例えば、一般
消費者向けの小型ビデオカメラのダイナミックレンジは
約８ビットであり、高品質のカラーフィルムのダイナミ
ックレンジは、現在およそ１２〜１４ビットである（１
０進法の４０９６〜１６，３８４に相当）。したがっ
て、ＨＤＴＶシステムに望まれるように、高品質の電子
カラー画像を生成する際には、ダイナミックレンジが本
質的に８ビットより大きいＣＣＤ画像装置の出力に対し
て、アナログ信号プロセッサ（ＡＳＰ）を提供すること
が望ましい。

【０００７】ＣＣＤ装置の個々のセルは、セルの上に施
されたそれぞれのカラーマスク（フィルタ）により、画
像の個々の色構成に応答するよう順応される。カラーテ
レビジョンに対するＮＴＳＣ標準に従い、フルカラー画
像の色構成は、“赤”“緑”“青”であると定義され
る。過去においては、これらの赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青
（Ｂ）の色構成は、装置のあるセルをＲマスクで覆い、
他のセルをＧマスク、さらに他のセルをＢマスクで覆う
ことにより、ＣＣＤ装置から直接取得された。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】従来型の精細度では、
“シアン”という色（Ｃ）は、“緑”と“青”を足した
もの（Ｇ＋Ｂ）であり、“黄”という色（Ｙ）は、
“緑”と“赤”を足したもの（Ｇ＋Ｒ）である。青色光
に対しては、シアンの色（Ｃ）のマスク（フィルタ）
は、青（Ｂ）のマスクよりも本質的に光透過性が高く、
同様に、黄色（Ｙ）のマスクは、赤色光に対して赤
（Ｒ）のマスクよりも高い光透過性を有することが知ら
れている。したがって、より電気効率が高く、低ノイズ
であるという見地からは、ＣＣＤカラー画像装置のセル
は、Ｒ、Ｇ、Ｂのマスクよりも、Ｃ、Ｙ、Ｇのマスクに
よって覆われることが望ましい。以前のシステムでは、
Ｃ、Ｙ、Ｇの画像信号をＲ、Ｇ、Ｂの画像信号に変換す
るのが困難で、さらに複雑であったため、Ｃ、Ｙ、Ｇの
色構成画素画像信号を出力するＣＣＤ装置の使用は、こ
のようなＣＣＤ装置がある意味では優れているにもかか
わらず、限定されてきた。

【０００９】“緑”でマスクされたＣＣＤカラー画像装
置のセルは、“シアン”または“黄”のセルよりも（所
定の“白”またはバランスのとれたカラー画像に対し
て）、異なる電気出力信号を生成する。したがって、電
子的に再現される画像において、より適切な“ホワイト
バランス”を得るために、これらのＣ、Ｙ、Ｇの信号出
力の差を補償する必要がある。それぞれのセル（たとえ
ば、Ｃ、Ｙ、Ｇ）が光を受けない場合（完全な暗黒）、
これらのセルは、実際には小さな最小の“暗”信号電圧
を生成する。セル自体はすべて同一であり（色マスクだ
けが異なる）、“暗”（光がない）信号は、本質的にＣ
ＣＤ装置の所定の水平行におけるセルのすべてに対して
同一である。後に詳細に説明するように、Ｃ、Ｙ、Ｇセ
ルのこの“暗”信号特性が（それぞれの色のホワイトバ
ランスとともに）適切に補償されない限り、ＨＤＴＶシ
ステムにおけるような高解像度カラー画像において、視
覚的に好ましくない“ストリーク”、すなわちカラー画
像の“暗い”背景における変動が出現する。

【００１０】本発明は、上記従来技術の有する課題に鑑
みなされたものであり、適切なホワイトバランスと、暗
い背景の変動の軽減の問題に対し、非常に効果的な解答
を提供することを目的とし、具体的には、用途が広く、
以下のような特徴を有する電子画像システムとそのアナ
ログ信号プロセッサを提供することにある。

【００１１】（１）効率を改善するための、異なる一連
の色を有する色構成画素画像信号を出力するＣＣＤ画像
装置から導かれる一連の色を有する、色構成画像信号の
システム出力 （２）広範囲の信号サンプリング速度（たとえば、１〜
４０ＭＨｚ）での動作 （３）最小の暗い背景の変動と、フルカラー画像の構成
色の効果的な“ホワイトバランス” （４）定期的な“暗”画素の参照（線速度クランピン
グ） （５）低サンプリング速度において１０ビットまたはそ
れ以上、４０ＭＨｚにおいて８ビットを越えるダイナミ
ックレンジ （６）ＣＣＤ画像装置の出力信号をより効率的に利用
し、信号対ノイズ比（Ｓ／Ｎ）をより高くするための、
改善されたクランプ、サンプリング、信号のホールド操
作（修正“相関二重サンプリング”） （７）効率的な温度補償による、非常に安定で、直線的
な操作 （８）集積回路としての実現の簡便性 （９）非常に小型の物理サイズ （１０）低コスト

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１記載の電子カラー画像システムは、光画像
装置が、第１の一連の色から成る複数の色構成画素画像
信号を提供し、第２の一連の色から成るカラー画像出力
信号を出力することを特徴とし、本質的に同一で、協調
して動作する複数のアナログ信号プロセッサから成り、
前記複数のアナログ信号プロセッサは、第１の一連の色
から成る色構成画素画像信号のそれぞれ１つを受信する
ために接続され、これらをホワイトバランスと均一の暗
背景レベルを有するフルカラー画像へと結合される、第
２の一連の色から成る同様の複数の増幅色構成出力画像
信号へと処理し、前記複数のアナログ信号プロセッサの
第１のアナログ信号プロセッサは、第１の色構成出力画
像信号を第１のアナログ信号プロセッサ自体から第２の
アナログ信号プロセッサへと印加するために接続され、
前記複数のアナログ信号プロセッサの第２のアナログ信
号プロセッサは、第１の色構成出力画像信号を、第２の
アナログ信号プロセッサで処理される異なる色構成画像
信号と結合し、第２の色構成出力画像信号を出力し、第
１の一連の色から成る色構成画素画像信号が、アナログ
信号プロセッサにより、第２の一連の色から成る色構成
出力画像信号として直接出力されることを特徴とする。

【００１３】また、上記目的を達成するために、請求項
２記載の電子カラー画像システムは、請求項１記載の電
子カラー画像システムにおいて、前記光画像装置は、シ
アン、黄、緑の第１の一連の色から成る色構成画素画像
信号を供給するＣＣＤ画像装置であり、前記ＣＣＤ画像
装置は、異なる一連の色を供給する同様のＣＣＤ画像装
置よりも、向上した効率と低ノイズを有することを特徴
とする。

【００１４】また、上記目的を達成するために、請求項
３記載の電子カラー画像システムは、請求項２記載の電
子カラー画像システムにおいて、第１のアナログ信号プ
ロセッサは、シアンの画素画像信号を受信し、青の出力
画像信号を出力するために接続された第２のアナログ信
号プロセッサに緑の出力画像信号を印加し、前記第１の
アナログ信号プロセッサは、黄色の画素画像信号を受信
し、赤の出力画像信号を出力するために接続された第３
のアナログ信号プロセッサに緑の出力画像信号を印加
し、出力画像信号が、ただちにテレビジョン標準と互換
となることを特徴とする。

【００１５】また、上記目的を達成するために、請求項
４記載の電子カラー画像システムは、請求項１記載の電
子カラー画像システムにおいて、前記光画像装置は、
白、青、赤の第１の一連の色から成る色構成画素画像信
号を供給するＣＣＤ画像装置であり、前記ＣＣＤ画像装
置は、異なる一連の色を供給する同様のＣＣＤ画像装置
よりも、向上した効率と低ノイズを有することを特徴と
する。

【００１６】また、上記目的を達成するために、請求項
５記載の電子カラー画像システムは、請求項４記載の電
子カラー画像システムにおいて、第２のアナログ信号プ
ロセッサは、第１のアナログ信号プロセッサに青の出力
画像信号を印加し、第３のアナログ信号プロセッサは、
第１のアナログ信号プロセッサに赤の出力画像信号を印
加し、第１のアナログ信号プロセッサは、白の画素画像
信号を受信し、緑の出力画像信号を出力するために接続
され、出力画像信号が、ただちにテレビジョン標準と互
換となることを特徴とする。

【００１７】また、上記目的を達成するために、請求項
６記載のアナログ信号プロセッサは、電子カラー画像シ
ステムのＣＣＤ画像装置とともに使用するものであっ
て、ＣＣＤ画像装置から画素画像信号を受信し、アナロ
グ信号プロセッサ内で処理するために画素信号のサンプ
ル値をクランピングし、サンプリングし、保持するため
の入力手段と、画素信号のサンプル値を受信し、選択さ
れた利得により、広帯域に渡って低ノイズで画素信号を
増幅し、画像信号の第１の構成を取得する第１の入力
と、画像信号の第２の構成を受信し、第１の構成と第２
の構成を結合して所望の出力画像信号を取得する第２の
入力と、ある範囲において調整可能な利得と、出力画像
信号の直流レベルを所望の暗ゼロ値に設定するフィード
バック信号入力とを有する増幅手段と、画像信号を受信
し、増幅手段の利得設定とは無関係に出力画像信号の暗
ゼロ値を設定するための補償信号を、前記増幅手段のフ
ィードバック入力にフィードバックするフィードバック
手段とから成ることを特徴とする。

【００１８】また、上記目的を達成するために、請求項
７記載のアナログ信号プロセッサは、請求項６記載のア
ナログ信号プロセッサにおいて、本質的に同一の第２の
アナログ信号プロセッサの組合せにおいて、第１のアナ
ログ信号プロセッサは、ＣＣＤ画像装置から第１の色構
成画素画像信号を受信するために接続され、第２のアナ
ログ信号プロセッサは、ＣＣＤ画像装置から第２の色構
成画素画像信号を受信するために接続され、それぞれの
アナログ信号プロセッサの利得は、アナログ信号プロセ
ッサからのそれぞれの出力画像信号のレベルに等しくな
るように調整され、第１のアナログ信号プロセッサの出
力画像信号は、第２のアナログ信号プロセッサの増幅手
段の第２の入力に接続されることを特徴とする。

【００１９】また、上記目的を達成するために、請求項
８記載のアナログ信号プロセッサは、高インピーダンス
ＣＣＤ画像装置から第１の色の画素画像信号を受信する
第１のセクションと、蓄積されたアナログ電圧を受信す
る第２のセクションと、第２のセクションから第１の色
信号を受信するための第１の入力と、第２の色信号を受
信し、第１の色信号と第２の色信号を結合して第３の色
の出力信号を供給するための第２の入力と、を有する第
３のセクションと、画像信号を受信し、第２のセクショ
ンのフィードバック入力に補償信号を印加する第４のセ
クションと、から成り、第１のセクションは、画素画像
信号を相関二重サンプリングするための回路手段を有
し、第１の色が粗信号の値と、第１の参照電圧の値を別
個の蓄積アナログ電圧として保持し、第２のセクション
は、蓄積されたアナログ電圧を差動的に結合し、第１の
色の出力信号を供給する増幅手段と、調整可能な利得制
御と、出力信号の直流ゼロ暗レベルを調整するためのフ
ィードバック入力と、を有し、第４のセクションは、第
２の参照電圧に対して画像信号のゼロレベルを参照し、
サーボ作用によって補償信号を調整し、第２の参照電圧
とゼロ暗レベル間の所望のバランスを維持し、広範囲の
サンプリング速度において画素画像信号が正確にサンプ
リングされ、第２のセクションの利得が調整可能で、第
３の色出力信号のゼロ暗レベルが、前記第２のセクショ
ンの利得とは無関係に決定されるためのフィードバック
手段を有し、アナログ信号プロセッサの前記４つのセク
ションは、単一の集積回路として容易に実現されること
を特徴とする。

【００２０】また、上記目的を達成するために、請求項
９記載のアナログ信号プロセッサは、請求項８記載のア
ナログ信号プロセッサにおいて、第１のセクションが、
ＣＣＤ画像装置からの第１の色画素信号を受信するため
に接続された第１の端子を有する一連の結合キャパシタ
と、結合キャパシタの第２の端子を、第１の参照電圧が
印加される電圧端子に瞬間的に接続するためのクランピ
ングスイッチと、第１と第２の蓄積キャパシタと、共に
作動する第１と第２のサンプリングスイッチと、第１と
第２の蓄積キャパシタに蓄積されたそれぞれのアナログ
電圧を第２のセクションに印加する回路手段と、第１と
第２のサンプリングスイッチが開放される際に瞬間的に
閉鎖され、第１と第２のサンプリングスイッチが閉鎖さ
れる際に開放されるよう調整されるクランピングスイッ
チと、から成り、前記第１のサンプリングスイッチは、
結合キャパシタの第２の端子から受信した画素信号の瞬
時サンプルを第１の蓄積キャパシタに印加するために接
続され、前記第２のサンプリングスイッチは、電圧端子
における第１の参照電圧を第２の蓄積キャパシタに印加
するために接続されており、前記第１と第２の蓄積キャ
パシタは、本質的に同一のキャパシタンスであり、高サ
ンプリング速度において８ビットより良好なダイナミッ
クレンジが得られ、低サンプリング速度において１０ビ
ットより良好なダイナミックレンジが得られることを特
徴とする。

【００２１】また、上記目的を達成するために、請求項
１０記載のアナログ信号プロセッサは、請求項８記載の
アナログ信号プロセッサにおいて、第２のセクション
が、差動電流入力段階に対する差動電圧と、ギルバート
利得セルと、シングルエンド電圧出力ドライバに対する
差動電流と、から成ることを特徴とする。

【００２２】また、上記目的を達成するために、請求項
１１記載のアナログ信号プロセッサは、請求項８記載の
アナログ信号プロセッサにおいて、第３のセクションが
マルチプレクス装置と反転増幅器から成り、前記マルチ
プレクス装置は、第２のセクションから第１の色出力信
号を受信するための第１の入力端子と、第３の参照電圧
が印加される第２の端子と、ＣＣＤ画像装置からの画素
信号の水平読出しの間に、反転増幅器に第１の色出力信
号を印加し、ＣＣＤ画像装置の垂直から水平線への遷移
の間に反転増幅器に第３の参照電圧を印加するための出
力と、を有し、反転増幅器は、マルチプレックス装置の
出力に接続された第１の入力と、第２の色信号を受信す
るための第２の入力と、を有し、第１の色信号と第２の
色信号を適切な極性と増幅で結合し、第３の色の出力信
号を供給するよう調整されていることを特徴とする。

【００２３】また、上記目的を達成するために、請求項
１２記載のアナログ信号プロセッサは、請求項８記載の
アナログ信号プロセッサにおいて、第４のセクション
が、出力を有する演算増幅器と、蓄積キャパシタと、前
記演算増幅器の出力と蓄積キャパシタの間に接続された
スイッチと、から成り、前記演算増幅器は、第３のセク
ションから出力信号を受信するために接続された入力
と、第２の参照電圧に接続された第２の入力と、を有
し、補償フィードバック信号に比例し、蓄積キャパシタ
に蓄積され、スイッチを瞬間的に閉鎖することによって
定期的にリフレッシュされるオフセット電圧を前記出力
に生成するように調整されていることを特徴とする。

【００２４】さらに、上記目的を達成するために、請求
項１３記載のアナログ信号プロセッサは、請求項８記載
のアナログ信号プロセッサにおいて、複数の同様のアナ
ログ信号プロセッサの組合せにおいて、各アナログ信号
プロセッサは、ＣＣＤ画像装置から第１の一連の色から
成るそれぞれの色構成画素画像信号を受信するために接
続され、各アナログ信号プロセッサの利得は、各色構成
出力信号の最大輝度増幅がホワイトバランスに等しくな
るように設定され、それぞれのアナログ信号プロセッサ
に対し、第１の参照電圧と第２の参照電圧が供給され、
協調して動作され、アナログ信号プロセッサは、連係さ
れ、第２の一連の色から成るそれぞれの色構成出力画像
信号を出力することを特徴とする。

【００２５】

【作用】本発明の電子カラー画像システムにおいて、出
力画像信号の暗背景、すなわち、ゼロレベルは、共通の
“暗”参照電圧を参照し、結合カラー画像の暗背景変動
は最小化される。各アナログ信号プロセッサは本質的に
同一であり、集積回路としての実現が容易な独特の構成
を有する。アナログ信号プロセッサのダイナミックレン
ジは８ビット以上で、広範囲の信号サンプリング速度
（たとえば、１〜４０ＭＨｚ）を提供する。また、ＣＣ
Ｄ画像装置自体にＣ、Ｙ、Ｇといった色のマスクを使用
したことにより、Ｒ、Ｇ、Ｂといった色を使用するより
も、高効率・低ノイズの電子カラー画像システムが提供
される。

【００２６】

【実施例】本発明は、以下の詳細な説明を添付の図面お
よび請求項と照合して考慮することにより、より理解さ
れることであろう。なお、本発明は、本特許出願と同時
に出願され、“電子画像システム用改善型アナログ信号
プロセッサ”と題し、本特許出願と共通の被譲渡人を有
し、Ｄ．Ｂｏｉｓｖｅｒｔ、Ｍ．Ｇａｂｏｕｒｙ、Ｇ．
Ｍｏｖｅｒｇを発明者とする、米国特許出願第９３１，
２４５号に関連するものである。

【００２７】図１について説明する。本発明の電子カラ
ー画像システム１０が示されている。電子カラー画像シ
ステム１０は、ＣＣＤ画像装置１２と、複数の、本質的
に同一のアナログ信号プロセッサ（ＡＳＰ、これらのう
ちの３個が１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃとして示されてい
る）と、第１の水平信号シフトレジスタ２２と、第２の
水平信号シフトレジスタ２４と、から成る。ＣＣＤ画像
装置１２は、当該技術において周知のタイプのものであ
る。本ＣＣＤ画像装置１２は、領域に近接して行と列Ｘ
およびＹで配列された多数の非常に小さい感光性セル２
０（これらのうち、一般的な３つの列が例として示され
ている）に光学的に集束される光景の画像を受光する。
それぞれのセル２０は、全画像の個々の画素を形成す
る。それぞれのセル２０は、別々のＣ、Ｙ、Ｇの色マス
ク（図示せず）で覆われ、先に説明したように、それぞ
れの色構成画素画像信号を供給する。たとえば、ＣＣＤ
画像装置１２は、Ｃセル２０（シアンのマスクで覆われ
たセル）またはＹセル２０（黄色のマスクで覆われたセ
ル）より２倍多いＧセル２０（Ｇ色マスクによって覆わ
れたセル）を含んでいる。当該技術において周知の構成
において、Ｇセル２０の信号の水平の行は、“垂直から
水平への遷移”と呼ばれる単位長の間、ＣＣＤ画像装置
１２の第１の水平信号シフトレジスタ２２に転送され、
一時的に一連のＧ画素画像信号として蓄積される。同様
に、交互のＣセル信号とＹセル信号の水平の行が第２の
水平信号シフトレジスタ２４に転送され、一連のＣ、
Ｙ、Ｃ、Ｙ、といった画素画像信号として蓄積される。
“水平読出し”と呼ばれる単位長の間、Ｇ画素画像信号
は、負の極性（−Ｇ）で水平信号シフトレジスタ２２か
らＡＳＰ１４Ａの入力に接続されたリード３０に１つず
つ出力される。同様に、水平信号シフトレジスタのＣ画
素画像信号とＹ画素画像信号は、Ｃ、Ｙ、Ｃ、Ｙ、とい
った順番で、負の極性で、ＡＳＰ１４Ｂの入力とＡＳＰ
１４Ｃの入力に接続されたリード３２に出力される。後
に詳細に説明するように、ＡＳＰ１４Ａ、１４Ｂ、１４
Ｃは、本質的に同一のものである。これらは、相互に協
調して、並列で動作され、共通のある制御信号と参照電
圧（双方とも図示せず）を受信し、それぞれ個々の他の
制御信号（図示せず）を受信する。ＡＳＰ１４Ａ、１４
Ｂ、１４Ｃは、ホワイトバランスを実現し、“暗”背景
変動を除去するため、信号利得の設定と“暗”ゼロレベ
ルバイアスが個々に調整される。

【００２８】ＡＳＰ１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃの動作は、
後に詳細に説明する。簡単に述べると、ＡＳＰ１４Ａ
は、リード３０のＧ画素画像信号をサンプリングし、増
幅し、反転し、正に変化するＧ色構成出力信号（＋Ｇ）
をリード４０に印加する。リード４０は、後で詳細に説
明するように、特別に備えられたＡＳＰ１４Ｂの入力端
子（ここには図示せず）と、特別に備えられたＡＳＰ１
４Ｃの入力端子に接続されている。ＡＳＰ１４Ｂは、リ
ード３２によって印加されたＣ画素画像信号のみを抽
出、増幅、反転する。ＡＳＰ１４Ｂは、正に変化するＢ
色構成出力信号（＋Ｂ）をリード４２に印加する。同様
に、ＡＳＰ１４Ｃは、リード３２によって印加されたＹ
画素画像信号のみを抽出、増幅、反転する。ＡＳＰ１４
Ｃは、正に変化するＲ色構成出力信号（＋Ｒ）をリード
４４に印加する。リード４０、４２、４４は、当該技術
で周知のように、カラーディスプレイ装置（図示せず）
の“緑”、“青”、“赤”の信号入力にそれぞれ接続す
ることができる。電子カラー画像システム１０は、ＡＳ
Ｐ１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃ内の独特の連係により、簡単
に、効率的に動作する。電子カラー画像システム１０
は、画素画像信号の構成色（たとえば、Ｃ、Ｙ、Ｇ）の
１組を、ＣＣＤ画像装置１２から受信し、たとえば、現
在のカラーテレビジョンの標準とそのまま互換性のあ
る、出力画像信号の構成色（たとえば、Ｒ、Ｇ、Ｂ）の
別の１組に直接変換する。

【００２９】次に図２について説明する。図１のＡＳＰ
１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃの任意の１つに相当するＡＳＰ
１４の回路図が示されている。ＡＳＰ１４は、第１（入
力）セクション５０と、第２（増幅）セクション５２
と、第３（出力）セクション５４と、第４（フィードバ
ック）セクション５６と、から成る。これらのセクショ
ン５０、５２、５４、５６のそれぞれが、それぞれの破
線のボックス内に示されている。ＡＳＰ１４の第１セク
ション５０は、図１のＣＣＤカラー画像装置１２からそ
れぞれの色構成画像信号（たとえば、“−Ｇ”または
“−Ｃ”、“−Ｙ”）を受信するのに適用される入力端
子５８を有する。セクション５０の入力端子５８は、結
合キャパシタ６０の第１の端子に接続されており、結合
キャパシタ６０の端子は、リード６２を介して緩衝増幅
器６４の入力に接続され、リード６６を介してクランピ
ングスイッチ６８の第１の端子に接続されている。クラ
ンピングスイッチ６８の第２の端子は、端子７０に接続
されており、端子７０には、参照電圧“Ｖクランプ１”
が印加され、リード７２を介して緩衝増幅器７４の入力
に接続されている。クランピングスイッチ６８は、クラ
ンピングスイッチ６８の入力（制御）と交差する破線７
１で示されたように、制御信号“φクランプ１”によっ
て活動状態にされる。入力画素画像信号に関するクラン
ピングスイッチ６８の開閉については、後に説明する。
同一の緩衝増幅器６４および７４は、ＡＳＰ１４の低ノ
イズ・広レンジを向上させる差動回路の一部を成す。

【００３０】緩衝増幅器６４の出力は、スイッチ７６の
第１の端子に接続され、緩衝増幅器７４の出力は、同様
のスイッチ７８の第１の端子に接続されている。双方の
スイッチ７６および７８は、破線７９で示したように、
制御信号“φサンプルＧ”、“φサンプルＣ”、“φサ
ンプルＹ”のうちのそれぞれの１つ（１つのみ）によ
り、同時に作動される。ＡＳＰ１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃ
の入力端子５８における入力信号に関連した、これらの
制御信号のタイミングと、スイッチ７６および７８の開
閉については、後に説明する。スイッチ７６の第２の端
子には、キャパシタ８０の第１の端子が接続され、キャ
パシタ８０は、接地された第２の端子を有する。キャパ
シタ８０に蓄積された電荷の電圧レベルは、リード８２
を介して、リード８６に印加される出力を有する緩衝増
幅器８４の入力に印加される。同様に、スイッチ７８の
第２の端子はキャパシタ９０の第１の端子に接続され、
キャパシタ９０の第２の端子は接地されている。キャパ
シタ９０に蓄積された電荷の電圧レベルは、リード９２
を介して、リード９６に印加される出力を有する緩衝増
幅器９４の入力に印加される。キャパシタ８０および９
０は、好都合に非常に小型（たとえば、それぞれ３ｐ
Ｆ）で、互いに同一のものである。キャパシタ８０およ
び９０のキャパシタンスは、サンプリング速度に応じて
選択され、かなりの範囲に渡って変更可能である。端子
５８に印加されるＣＣＤ画像装置１２からの画素画像信
号を４０ＭＨｚの高速でサンプリングする場合でも、キ
ャパシタ８０は非常に小さいため、スイッチ７６が閉鎖
されると、急速にフル入力信号レベルまで充電する。キ
ャパシタ８０は（非常に小型ながら）、約２５ナノ秒後
に再びスイッチ７６が閉鎖されるまで、本質的にスイッ
チ７６が開放された際のレベルで電荷を保持する。この
間に、キャパシタ９０は、参照電圧“Ｖクランプ１”の
レベルまで充電される。キャパシタ８０および９０の双
方とも、同一の時定数を有し、経時的に、本質的に同一
速度でそれぞれの電荷を（漏れなどにより）消失する。
つまり、キャパシタ８０とキャパシタ９０に蓄積された
電圧は、経時的に共に“垂下”する。このような電圧の
垂下は、低サンプリング速度（たとえば１ＭＨｚ）にお
いて、より著しいが、効果的に相殺される。これは、緩
衝増幅器８４の出力を、リード８６を介し、また、緩衝
増幅器９４の出力を、リード９６を介し、第２（増幅）
セクション５２のそれぞれの差動入力に接続することに
よって実現される。これによって、ＡＳＰ１４は、端子
５８における広範囲の画素入力信号サンプリング速度に
渡って、効果的に動作することができる。たとえば、結
合キャパシタ６０は、２０００ｐＦの値を有していても
よく、セクション５０の他の部品に対して外部にあって
もよい。結合キャパシタ６０とスイッチ６８は、前述の
Ｗｈｉｔｅらの記事の４頁の図５に示されたキャパシタ
“Ｃ１”とクランプスイッチ“１”に相当する。本発明
によって提供されるＡＳＰ１４は、“相関二重サンプリ
ング”（ＣＤＳ）ノイズ低減を、差動ノイズと、エラー
相殺と、広範囲の信号サンプリング速度と結合する。

【００３１】ＡＳＰ１４の第２セクションは、リード８
６に接続された第１の入力端子１０２を有し、リード９
６に接続された第２の入力端子１０４を有する、可変利
得増幅器（“ＡＶ”）１００から成る。可変利得増幅器
１００は、出力端子１０８を有する。可変利得増幅器１
００の利得は、調節可能で、端子１１０に印加される外
部電圧“Ｖ利得”によって決定される。電圧“Ｖ利得”
は、リード１１２を介し、可変利得増幅器１００内の適
切なノード（明確には図示せず）に印加される。出力端
子１０８における可変利得増幅器１００の出力信号の
“暗”レベルは、端子１１４における電圧“Ｖオフセッ
ト”によって設定される。この電圧“Ｖオフセット”
は、リード１１６を介して、可変利得増幅器１００の回
路（明確には図示せず）内の適切なポイントに印加され
る。可変利得増幅器１００は、入力端子１０２と入力端
子１０４に印加されたそれぞれの信号を、差動的に増幅
し、適切に増幅されたシングルエンド出力信号を、出力
端子１０８に印加する。可変利得増幅器１００は、３つ
の主要機能ブロックから成る。ここには示していない
が、これらは、差動電圧から差動電流入力への段階と、
ギルバート利得セルと、差動電流からシングルエンド電
圧出力ドライバである。これらの機能ブロックのそれぞ
れに対する回路は、当該技術において周知のものであ
る。たとえば、可変利得増幅器１００は、本出願に含ま
れる“An Open Loop Programmable Amplifierwith Exte
nded Frequency Range （拡張周波数レンジを有するオ
ープンループプログラマブル増幅器）”と題するＲ．
Ａ．Ｂｌａｕｓｃｈｉｌｄによる記事（ IEEE Journal
of Solid-State Circuits, Vol. SC-16, No. 6, Decemb
er 1981, pages 626-633）に詳細に記載されているもの
と本質的に同一のものである。完全な増幅回路（ＩＣと
して提供される）の詳細な略図は、Ｂｌａｕｓｃｈｉｌ
ｄの記事の６３１頁の図１０に示されている。利得設定
制御電圧（ＡＳＰ１４の“Ａｖ”増幅器の“Ｖ利得”に
相当する）は、Ｂｌａｕｓｃｈｉｌｄの図１０の“バイ
アス６”と同一の回路ノードに印加され、“ゼロ”電圧
（“Ｖオフセット”）は、“バイアス８”に印加され
る。可変利得増幅器１００の帯域（およびノイズ）を限
定することにより、低サンプリング速度（たとえば、１
〜１５ＭＨｚ）におけるＡＳＰ１４のダイナミックレン
ジは、本質的に１０ビットより高くなる。

【００３２】第２セクション５２の可変利得増幅器１０
０の出力端子１０８は、リード１２０を介して第３セク
ション５４の入力端子１２２に接続されている。第３セ
クション５４は、双方とも当該技術において周知のマル
チプレクス（ＭＵＸ）装置１２４および反転増幅器１２
６と、抵抗器１４２、フィードバック抵抗器１５０、抵
抗器１５８とから成る。ＭＵＸ１２４は、破線１２９に
よって示されたように、制御信号“φブランク”によっ
て作動される単極双投スイッチ１２８から成る。単極双
投スイッチ１２８は、第１の端子１３０と、第２の端子
１３２と、共通の第３の端子１３４とを有する。端子１
３０は入力端子１２２に接続され、端子１３２は、参照
電圧“Ｖブランク”が印加される第２の入力端子１３６
に接続されている。単極双投スイッチ１２８が、図示の
ように“アップ”ポジションにあると、入力端子１２２
の入力信号が単極双投スイッチ１２８の端子１３４に印
加され、単極双投スイッチ１２８が、“ダウン”ポジシ
ョン（図示せず）にあると、入力端子１３６の参照電圧
“Ｖブランク”が端子１３４に印加される。ＭＵＸ１２
４からの出力信号は、リード１４０を介して端子１３４
から、抵抗器１４２を介し、増幅器１２６の負（−）の
入力端子１４４に接続されている。増幅器１２６は、接
続された出力リード１４８に、端子１４４で負に変化す
る入力に対し、正に変化する出力信号“Ｖ ｏｕｔ”を
印加する。出力リード１４８と増幅器１２６の入力端子
１４４との間には、フィードバック抵抗器１５０が接続
されている。負の入力端子１４４は、抵抗器１５２を介
し、第１の入力端子１５４にも接続されている。入力端
子１５４には、後に説明するように、第１の正に変化す
る画像信号（“＋Ｖ ｇｒｅｅｎ”として示した）が印
加される。破線で示された第２の入力端子および抵抗器
が、ターミナル１５４と抵抗器１５２と共に、端子１４
４に接続されることも可能である。第２の正に変化する
画像信号（ここには図示せず）は、後に説明するよう
に、第２のターミナルに印加される。増幅器１２６は、
抵抗器１５８を介して接地に接続された、正（＋）の入
力端子１５６を有する。抵抗器１４２、フィードバック
抵抗器１５０、抵抗器１５２の抵抗値は同一であり、そ
れぞれが抵抗器１５８の２倍の抵抗を有している。第３
セクション５４の出力リード１４８は、図１に示された
リード４０、４２、４４のそれぞれの１つに相当するこ
とに注意しなければならない。

【００３３】ＡＳＰ１４の第４セクション５６は、第２
セクション５２の利得設定に関わらず、第３セクション
５４からのリード１４８上の出力画像信号“Ｖ ｏｕ
ｔ”を所望の“ゼロ”レベルに設定するためのフィード
バックサーボループとして機能する。さらに詳細につい
て説明するように、それぞれの第３セクション５４から
の出力画像信号の“ゼロ”レベル（たとえば、図１のＡ
ＳＰ１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃのそれぞれ１つによって処
理されるそれぞれの色構成信号の暗レベル）は、それぞ
れの第２セクション５２の利得設定に関わらず、同一で
ある。第４セクション５６は、演算増幅器（ＯＡＭＰ）
１６０と、スイッチ１６２と、キャパシタ１６４と、緩
衝増幅器１６５と、から成る。ＯＡＭＰ１６０は、リー
ド１６７を介して第３セクション５４の出力リード１４
８に接続された負（−）の入力端子１６６を有する。Ｏ
ＡＭＰ１６０は、参照電圧“Ｖクランプ２”が印加され
る正（＋）の入力端子１６８を有する。端子１６６に印
加される画像信号（“Ｖ ｏｕｔ”）と端子１６８の参
照電圧との電圧の差は、ＯＡＭＰ１６０により、増幅さ
れ、スイッチ１６２の第１の端子に接続されたリード１
７０に適切な極性で出力される。本スイッチ１６２（開
放状態で図示）は、破線１７２で示したように、制御信
号“φクランプ２”によって作動される。スイッチ１６
２の第２の端子は、リード１７４を介してキャパシタ１
６４の第１の端子と、緩衝増幅器１６５の入力に接続さ
れている。キャパシタ１６４の第２の端子は、接地に接
続されている。スイッチ１６２が閉鎖されると、リード
１７０の電圧は、リード１７４を介してキャパシタ１６
４に印加され、接地される。緩衝増幅器１６５は、リー
ド１７６を介して、キャパシタ１６４に蓄積された電圧
に比例して“Ｖオフセット”と呼ばれる電圧を受信する
端子１１４に接続されている。たとえば、キャパシタ１
６４は、２０００ｐＦのキャパシタンスを有し、外部提
供される。キャパシタ１６４は、スイッチ１６２の開放
の１サイクルから次のスイッチ開放まで、電圧“Ｖオフ
セット”が本質的に一定になるよう、十分に大きなもの
である。第４（フィードバック）セクション５６のサー
ボ作用の結果生成する電圧“Ｖオフセット”は、第２セ
クション５２の利得設定に関わらず、直流“ゼロ”、す
なわちリード１４８の出力画像信号“Ｖ ｏｕｔ”の暗
レベルを、電圧“Ｖクランプ２”を参照した設定値に、
自動的に維持する。もちろん、図１の電子カラー画像シ
ステム１０では、電圧“Ｖクランプ２”がＡＳＰ１４
Ａ、１４Ｂ、１４Ｃに（“Ｖクランプ１”および“Ｖブ
ランク”とともに）共通に印加されるものとする。従っ
て、フィードバック（第４）セクションをＡＳＰ１４の
可変利得増幅器（第２）セクションの後に配置すること
により、画像信号の色構成のホワイトバランスは、
“暗”レベルバランスに干渉しない。“ホワイトバラン
ス”についての詳細な説明は、前記継続中の米国特許出
願に示されており、その説明は参考文献により、本特許
出願に明確に含まれている。それぞれのスイッチ６８、
７６、７８、１２８、１６２は、ＪＦＥＴトランジスタ
として、またはダイオードブリッジとして、容易に実現
される。ＣＣＤ画像装置１２からのそれぞれの制御信号
“φクランプ１”、“φサンプルＧ”、“φサンプル
Ｃ”、“φサンプルＹ”、“φブランク”、“φクラン
プ２”、Ｇ画素画像信号、Ｃ、Ｙ画素画像信号の時間的
な関係については、後に説明する。各ＡＳＰ１４の新規
のアーキテクチャは、バイポーラ／ＪＦＥＴ技術を使用
して、単一の集積回路として回路が容易に実現されるも
のである。２つの外部構成要素、キャパシタ６０および
６４のみが必要となるだけである。

【００３４】前述のように、図１のＣＣＤ画像装置１２
に光が到達しない場合、実際には、ＣＣＤ画像装置１２
のそれぞれのセル（たとえば、セル２０）によって生成
された最小の“暗”（“極小暗”）信号レベルが存在す
る。“Ｖダーク”と呼ばれるこの最小暗電圧について
は、前記継続中の米国特許出願に詳細に説明されてお
り、その説明は参考文献により、本特許出願に明確に含
まれている。簡単に説明すると、ＣＣＤ画像装置１２か
ら再現された画像中の暗い背景の変動を防止するため、
“ゼロ”またはＡＳＰ１４からの一定の直流レベル“Ｖ
ｏｕｔ”画像信号を正確に参照する必要がある。これ
は、前述のように、第４（フィードバック）セクション
５６によって実現される。しかしながら、図１に示され
たリード４０、４２、４４におけるＲ、Ｇ、Ｂ出力画像
信号のそれぞれの色構成の“ホワイトバランス”を得る
ためには、これらＲ、Ｇ、Ｂ信号のそれぞれの最大明レ
ベルを等しくする必要がある。これは、ＡＳＰ１４Ａ、
１４Ｂ、１４Ｃそれぞれの増幅（第２）セクション５２
の利得を別々に調整することによって実現される。前記
継続中の特許出願の第４（フィードバック）セクション
４４０（図７）のようなフィードバックループが、ＡＳ
Ｐに採用されている。

【００３５】次に図３について説明する。“Ｇ”ＣＣＤ
出力信号と“Ｃ、Ｙ”ＣＣＤ出力信号と、それぞれの制
御信号“φクランプ１”、“φサンプルＧ”、“φサン
プルＣ”、“φサンプルＹ”、“φクランプ２”、“φ
ブランク”の相対的な時間および単位長を示したタイミ
ング図（スケールの通りではない）が示されている。時
間が水平軸に沿って示され、様々な信号の相対的な電圧
（上限または下限が各信号に対する“０”の値である）
が垂直線に沿って示されている。“Ｇ”ＣＣＤ出力は、
３００において、一連の負に変化するＧ信号パルス３０
２（簡略化して同一の増幅率で示した）として、“暗”
レベル信号パルス３０２Ａと共に示されている。これら
は、矢印３０４および３０６によって示された、ＣＣＤ
画像装置１２の画素の線（すなわち、図１の水平信号シ
フトレジスタ２２に蓄積されたＧ画素の線）の水平読出
しの延長時間中に発生する。Ｇ信号パルス３０２の間の
短いリセットの単位長は、両端矢印３０８によって示さ
れている。Ｇ信号３０２の単位長とリセットの単位長３
０８は、ほぼ等しいものとして示されており、当該技術
において周知の“信号”の単位長および“リセット”の
単位長に相当する。“Ｃ、Ｙ”ＣＣＤ出力は、３１０に
示されており、経時的に交互に変化する、一連の負に変
化するＣ信号パルス３１２と、負に変化するＹ信号パル
ス３１４として“暗”レベル信号パルス３１２Ａおよび
３１４Ａと共に示されている。この例では、同数のＧ信
号パルス３０２とＣ信号パルス３１２とＹ信号パルス３
１４が共に存在する。水平読出しの各単位長の終りに
は、矢印３１６および３１８で示された“垂直から水平
への遷移”と呼ばれる単位長がある。この間に、ＣＣＤ
画像装置１２内のＧ画像画素の次の線と、Ｃ、Ｙ画像画
素の次の線が、次の水平読出しのための位置（水平信号
シフトレジスタ２２、２４）にシフトされ、同様に継続
される。垂直から水平への遷移の間、好ましくないスイ
ッチング遷移が存在するが、これらは、簡単に説明する
ように、ＡＳＰ１４によって生成される出力画像信号
“Ｖ ｏｕｔ”から“消去”される。

【００３６】制御信号“φクランプ１”は、それぞれが
“Ｇ”ＣＣＤ出力３００および“Ｃ、Ｙ”ＣＣＤ出力３
１０のリセットの単位長３０８のほぼ中心に位置する一
連の短時間パルス、“φクランプ１”パルス３２０から
成る。それぞれの“φクランプ１”パルス３２０は、参
照電圧“Ｖクランプ１”がキャパシタ６０に印加される
短時間の間、ＡＳＰ１４の第１セクション５０（図２）
内のクランピングスイッチ６８を閉鎖する。“φサンプ
ルＧ”制御信号は、一連の短時間パルス、“φサンプル
Ｇ”パルス（Ｇ制御信号パルス）３２２および３２２Ａ
から成り、それぞれが“Ｇ”ＣＣＤ出力３００のそれぞ
れのＧ信号パルス３０２および“暗”レベル信号パルス
３０２Ａのほぼ中心に位置する。“φサンプルＧ”パル
ス（Ｇ制御信号パルス）３２２は、“φクランプ１”パ
ルス３２０中に発生し、“φサンプルＧ”パルス（Ｇ制
御信号パルス）３２２Ａは、それぞれの“暗”レベルパ
ルス３０２Ａ中に発生することに注意しなければならな
い。“φサンプルＣ”制御信号は、一連の短時間パル
ス、“φサンプルＣ”パルス（Ｃ制御信号パルス）３２
４および３２４Ａから成り、それぞれが、“Ｃ、Ｙ”Ｃ
ＣＤ出力３１０の各Ｃ信号パルス３１２と、“暗”レベ
ル信号パルス３１２Ａおよび３１４Ａの単位長内のほぼ
中心に位置する。“φサンプルＣ”（Ｃ制御信号パル
ス）３２４Ａは、それぞれの“φサンプルＧ”パルス
（Ｇ制御信号パルス）３２２Ａと同時に発生する。同様
に、“φサンプルＹ”制御信号は、それぞれが、各Ｙ信
号パルス３１４と、“暗”レベル信号パルス３１２Ａお
よび３１４Ａの単位長内のほぼ中心に位置する、一連の
短時間パルス、“φサンプルＹ”パルス（Ｙ制御信号パ
ルス）３２６および３２６Ａから成る。各“φサンプル
Ｙ”パルス３２６Ａ（Ｙ制御信号パルス）は、“φサン
プルＧ”パルス（Ｇ制御信号パルス）３２２Ａおよび
“φサンプルＣ”パルス（Ｃ制御信号パルス）３２４Ａ
と同時に発生する。“φサンプルＧ”制御信号はＡＳＰ
１４Ａに印加され、“φサンプルＣ”制御信号はＡＳＰ
１４Ｂに印加され、“φサンプルＹ”制御信号はＡＳＰ
１４Ｃに印加される（図１参照）。“φサンプルＧ”制
御信号は、ＡＳＰ１４Ａのスイッチ７６および７８（図
２参照）を作動させ、−Ｇ画素画像信号をサンプリング
する。“φサンプルＣ”制御信号は、ＡＳＰ１４Ｂのス
イッチ７６および７８を作動させ、印加された−Ｃ画素
画像信号のみをサンプリングする（−Ｙはサンプリング
しない）。“φサンプルＹ”制御信号は、ＡＳＰ１４Ｃ
のスイッチ７６および７８を作動させ、印加された−Ｙ
画素画像信号のみをサンプリングする（−Ｃはサンプリ
ングしない）。“φサンプルＧ”パルス（Ｇ制御信号パ
ルス）３２２ＡはＡＳＰ１４Ａのスイッチ７６および７
８を、“φサンプルＣ”パルス（Ｃ制御信号パルス）３
２４ＡはＡＳＰ１４Ｂのスイッチ７６および７８を、
“φサンプルＹ”パルス（Ｙ制御信号パルス）３２６Ａ
はＡＳＰ１４Ｃのスイッチ７６および７８を、それぞれ
同時に作動させ、前述のように、“暗”画素画像信号３
０２Ａ、３１２Ａ、３１４Ａをそれぞれサンプリングす
る。各ＡＳＰ１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃのスイッチ７６お
よび７８は、クランピングスイッチ６８が開放される際
に閉鎖され、クランピングスイッチ６８が閉鎖される際
に開放される。

【００３７】“φクランプ２”制御信号は、垂直から水
平への遷移後に発生し、それぞれ３つずつの“φサンプ
ルＧ”パルス（Ｇ制御信号パルス）３２２Ａと、“φサ
ンプルＣ”パルス（Ｃ制御信号パルス）３２４Ａと、
“φサンプルＹ”パルス（Ｙ制御信号パルス）３２６Ａ
と、が発生する単位長の間継続するパルス、“φクラン
プ２”パルス３２８である。“φクランプ２”パルス３
２８は、スイッチ１６２を制御し、次のＧ信号パルスと
Ｙ信号パルス３１４が発生する前に終了する。“φブラ
ンク”制御信号は、垂直から水平への遷移の単位長が開
始され、この単位長が終了する直前に終了する“φブラ
ンク”制御信号パルス３３０である。“φブランク”制
御信号パルス３３０は、ｏｎ（ｈｉｇｈ）の時にＭＵＸ
１２４の単極双投スイッチ１２８を下げ、端子１３２と
接触させる。これによって、参照電圧“Ｖブランク”が
リード１４８の出力信号“Ｖ ｏｕｔ”に挿入される。
ＭＵＸ１２４の端子１３６に印加された参照電圧“Ｖブ
ランク”は、ここに図示したように、“φブランク”制
御信号パルス３３０中に、垂直から水平への遷移の単位
長内に、ゼロボルトのレベル（ノイズ無し）を挿入する
ように調整することができる。別法として、参照電圧
“Ｖブランク”は、ここに示されたゼロのものとは異な
る“ステップ”電圧レベルを挿入するように調整するこ
とができる。それぞれの制御信号を生成する回路は、当
該技術において周知のものである。それぞれの参照電圧
は（図示されていない供給電圧と共に）温度補償される
ため、ＡＳＰ１４の動作は広範囲の温度に渡って安定で
ある。

【００３８】図１の電子カラー画像システム１０のＡＳ
Ｐ１４Ｂは、リード３２を介して印加された−Ｃ画素画
像信号を処理する（−Ｙは処理しない）。ＡＳＰ１４Ｂ
の第１セクション５０および第２セクション５２は、−
Ｃ色構成信号を処理し、第３セクション５４は、−Ｃ信
号を、ＡＳＰ１４Ａからリード４０を介してＡＳＰ１４
Ｂの入力端子１５４に印加された＋Ｇ信号と適切な極性
で結合して増幅し、ＡＳＰ１４Ｂのリード４２におい
て、＋Ｂ色構成出力画像信号を取得する。同様に、ＡＳ
Ｐ１４Ｃは、−Ｙ色構成信号のみを処理し（−Ｃは処理
しない）、−Ｙ信号を＋Ｇ信号（ＡＳＰ１４Ｂの入力端
子１５４に印加）と結合し、リード４４に＋Ｒ色構成出
力画像信号を出力する。電子カラー画像システム１０
は、第１の一連の色（たとえば、Ｃ、Ｙ、Ｇ）の色構成
画素画像信号を、第２の一連の色（たとえば、Ｒ、Ｇ、
Ｂ）の色構成出力画像信号に単純且つ直接変換する。こ
れらの色構成出力画像信号は、ホワイトバランスと均一
な暗“ゼロ”レベルを有する。

【００３９】次に図４について説明する。本発明の電子
カラー画像システム４００が示されている。電子カラー
画像システム４００は、ＣＣＤ画像装置４０２と、複数
の、本質的に同一のアナログ信号プロセッサ（ＡＳＰ）
４０４Ａ、４０４Ｂ、４０４Ｃと、第１の水平信号シフ
トレジスタ４０８と、第２の水平信号シフトレジスタ４
１０と、から成る。ＣＣＤ画像装置４０２は、図１のＣ
ＣＤ画像装置１２と同様のものであるが、異なる一連の
色構成画素画像信号を供給する。ＣＣＤ画像装置４０２
のあるセル４０６は、それぞれマスクによってまったく
覆われず、“白”（Ｗ）色構成信号を生成する。ＣＣＤ
画像装置４０２のこれらのＷセルの効率は、光フィルタ
によって覆われていないため、最大である。その他のセ
ル４０６は、“青”（Ｂ）マスクによって覆われ、Ｂ色
構成信号を生成し、さらに他のセルは“赤”（Ｒ）マス
クによって覆われ、Ｒ色構成信号を生成する。Ｗセル信
号の水平の行は、“垂直から水平への遷移”の間、第１
の水平信号シフトレジスタ４０８に転送され、一時的に
一連のＷ画素画像信号として蓄積される。同様に、交互
のＢセル信号とＲセル信号の水平の行が第２の水平信号
シフトレジスタ４１０に転送される。Ｒ信号とＢ信号
は、共にＷ信号と同数である。水平信号シフトレジスタ
４０８のＷ信号は、リード４１２を介して、−Ｗ画素画
像信号としてＡＳＰ４０４Ａの入力に出力される。同様
に、水平信号シフトレジスタ４１０のＢ、Ｒ、Ｂ、Ｒと
いった信号は、リード４１４を介して、−Ｂ、−Ｒ画素
画像信号としてＡＳＰ４０４ＢおよびＡＳＰ４０４Ｃの
入力に出力される。ＡＳＰ４０４Ａ、４０４Ｂ、４０４
Ｃは、前述のＡＳＰ１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃとほとんど
同様で、本質的に同様に動作する。

【００４０】ＡＳＰ４０４Ｂは、印加された−Ｂ信号を
処理し（−Ｒは処理しない）、＋Ｂ色構成出力信号をリ
ード４１６に供給する。同様に、ＡＳＰ４０４Ｃは、＋
Ｒ色構成出力信号のみをリード４１８に供給する。リー
ド４１６はＡＳＰ４０４Ａの第１の端子１５４に接続さ
れ、リード４１８はＡＳＰ４０４Ａの破線で示された第
２の端子（図２参照）にそれぞれ接続されている。こう
して、＋Ｂ色構成信号と＋Ｒ色構成信号は、ＡＳＰ４０
４Ａの第３セクション５４に印加される。Ｂ信号とＲ信
号は、ＡＳＰ４０４Ａにおいて適切な極性と位相でＷ信
号と結合され、リード４２０で＋Ｇ色構成出力信号を生
成する。リード４２０の＋Ｇ信号と、リード４１６の＋
Ｂ信号と、リード４１８の＋Ｒ信号は、前述のように、
ホワイトバランスが調整され、均一の暗ゼロレベルを有
する。当業者は、図３のタイミング図と、そこに示され
た様々な信号を、電子カラー画像システム４００に適用
することについては、容易に理解することであろう。

【００４１】ここに記載した画像システムおよびＡＳＰ
は、本発明の一般的な原理を説明するためのものである
ことを理解しなければならない。修正は、本発明の精神
と範囲から逸脱することなく、当業者によって容易に考
案される。たとえば、本発明の画像システムは、説明し
た、特定のＣＣＤ画像装置や、色構成、あるいは特定の
色に限定されるものではない。さらに、ＡＳＰは、説明
した、特定の回路値や、特定の入力信号サンプリング速
度、あるいはセクションに限定されるものではない。Ａ
ＳＰはＩＣとしての実施態様や、特定の工程技術による
製造法に限定されるものではない。

【００４２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の電子カラ
ー画像システムによれば、出力画像信号の暗背景、すな
わち、ゼロレベルは、共通の“暗”参照電圧を参照し、
結合カラー画像の暗背景変動は最小化される。

【００４３】また、本発明のアナログ信号プロセッサ
は、集積回路としての実現が容易な独特の構成を有して
おり、アナログ信号プロセッサのダイナミックレンジは
８ビット以上で、広範囲の信号サンプリング速度（たと
えば、１〜４０ＭＨｚ）を提供する。

【００４４】また、ＣＣＤ画像装置自体にＣ、Ｙ、Ｇと
いった色のマスクを使用したことにより、Ｒ、Ｇ、Ｂと
いった色を使用するよりも、高効率・低ノイズの電子カ
ラー画像システムが得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の電子カラー画像システムの略ブロック
図である。

【図２】本発明の図１のアナログ信号プロセッサ（ＡＳ
Ｐ）の略回路図である。

【図３】図１に示されたＣＣＤ画像装置からの画素画像
信号と図１および２のＡＳＰと共に使用される様々な制
御信号（φ）との間の時間関係を示すタイミング図であ
る。

【図４】本発明の別の電子画像システムの略ブロック図
である。

【符号の説明】

１０ 電子カラー画像システム １２ ＣＣＤ画像装置 １４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃ アナログ信号プロセッサ（Ａ
ＳＰ） ２０ セル ２２、２４ 水平信号シフトレジスタ ３０、３２、４０、４２、４４ リード ５０ 第１（入力）セクション ５２ 第２（増幅）セクション ５４ 第３（出力）セクション ５６ 第４（フィードバック）セクション ５８ 入力端子 ６０ 結合キャパシタ ６２ リード ６４ 緩衝増幅器 ６６ リード ６８ クランピングスイッチ ７０ 端子 ７２ リード ７４ 緩衝増幅器 ７６、７８ スイッチ ８０ キャパシタ ８２ リード ８４ 緩衝増幅器 ８６ リード ９０ キャパシタ ９２ リード ９４ 緩衝増幅器 ９６ リード １００ 可変利得増幅器 １０２、１０４ 入力端子 １０８ 出力端子 １１０ 端子 １１２ リード １１４ 端子 １１６ リード １２０ リード １２２ 入力端子 １２４ マルチプレクス（ＭＵＸ）装置 １２６ 反転増幅器 １２８ 単極双投スイッチ １３０、１３２、１３４ 端子 １３６ 入力端子 １４０ リード １４２ 抵抗器 １４４ 負の入力端子 １４８ 出力リード １５０ フィードバック抵抗器 １５２ 抵抗器 １５４ 入力端子 １５６ 正の入力端子 １５８ 抵抗器 １６０ 演算増幅器（ＯＡＭＰ） １６２ スイッチ １６４ キャパシタ １６５ 緩衝増幅器 １６６ 負（−）の入力端子 １６７ リード １６８ 正（＋）の入力端子 １７０、１７４ リード ３００ “Ｇ”ＣＣＤ出力 ３０２ Ｇ信号パルス ３０２Ａ “暗”レベル信号パルス ３０８ リセットの単位長 ３１０ “Ｃ、Ｙ”ＣＣＤ出力 ３１２ Ｃ信号パルス ３１２Ａ “暗”レベル信号パルス ３１４ Ｙ信号パルス ３１４Ａ “暗”レベル信号パルス ３１６、３１８ 垂直から水平への遷移の単位長 ３２０ “φクランプ１”パルス ３２２ “φサンプルＧ”パルス（Ｇ制御信号パルス） ３２２Ａ “φサンプルＧ”パルス（Ｇ制御信号パル
ス） ３２４ “φサンプルＣ”パルス（Ｃ制御信号パルス） ３２４Ａ “φサンプルＣ”パルス（Ｃ制御信号パル
ス） ３２６ “φサンプルＹ”パルス（Ｙ制御信号パルス） ３２６Ａ “φサンプルＹ”パルス（Ｙ制御信号パル
ス） ３２８ “φクランプ２”パルス ３３０ “φブランク”制御信号パルス ４００ 電子カラー画像システム ４０２ ＣＣＤ画像装置 ４０４Ａ、４０４Ｂ、４０４Ｃ アナログ信号プロセッ
サ（ＡＳＰ） ４０８、４１０ 水平信号シフトレジスタ ４１２、４１４、４１６、４１８ リード

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電子カラー画像システムにおいて、 光画像装置が、第１の一連の色から成る複数の色構成画
   素画像信号を提供し、第２の一連の色から成るカラー画
   像出力信号を出力することを特徴とし、 本質的に同一で、協調して動作する複数のアナログ信号
   プロセッサから成り、 前記複数のアナログ信号プロセッサは、第１の一連の色
   から成る色構成画素画像信号のそれぞれ１つを受信する
   ために接続され、これらを、ホワイトバランスと均一の
   暗背景レベルを有するフルカラー画像へと結合される、
   第２の一連の色から成る同様の複数の増幅色構成出力画
   像信号へと処理し、 前記複数のアナログ信号プロセッサの第１のアナログ信
   号プロセッサは、第１の色構成出力画像信号を第１のア
   ナログ信号プロセッサ自体から第２のアナログ信号プロ
   セッサへと印加するために接続され、 前記複数のアナログ信号プロセッサの第２のアナログ信
   号プロセッサは、第１の色構成出力画像信号を、第２の
   アナログ信号プロセッサで処理される異なる色構成画像
   信号と結合し、第２の色構成出力画像信号を出力し、第
   １の一連の色から成る色構成画素画像信号が、アナログ
   信号プロセッサにより、第２の一連の色から成る色構成
   出力画像信号として直接出力されることを特徴とする電
   子カラー画像システム。
2. 【請求項２】 請求項１記載の電子カラー画像システム
   において、 前記光画像装置は、シアン、黄、緑の第１の一連の色か
   ら成る色構成画素画像信号を供給するＣＣＤ画像装置で
   あり、前記ＣＣＤ画像装置は、異なる一連の色を供給す
   る同様のＣＣＤ画像装置よりも、向上した効率と低ノイ
   ズを有することを特徴とする電子カラー画像システム。
3. 【請求項３】 請求項２記載の電子カラー画像システム
   において、 第１のアナログ信号プロセッサは、シアンの画素画像信
   号を受信し、青の出力画像信号を出力するために接続さ
   れた第２のアナログ信号プロセッサに緑の出力画像信号
   を印加し、前記第１のアナログ信号プロセッサは、黄色
   の画素画像信号を受信し、赤の出力画像信号を出力する
   ために接続された第３のアナログ信号プロセッサに緑の
   出力画像信号を印加し、出力画像信号が、ただちにテレ
   ビジョン標準と互換となることを特徴とする電子カラー
   画像システム。
4. 【請求項４】 請求項１記載の電子カラー画像システム
   において、 前記光画像装置は、白、青、赤の第１の一連の色から成
   る色構成画素画像信号を供給するＣＣＤ画像装置であ
   り、前記ＣＣＤ画像装置は、異なる一連の色を供給する
   同様のＣＣＤ画像装置よりも、向上した効率と低ノイズ
   を有することを特徴とする電子カラー画像システム。
5. 【請求項５】 請求項４記載の電子カラー画像システム
   において、 第２のアナログ信号プロセッサは、第１のアナログ信号
   プロセッサに青の出力画像信号を印加し、第３のアナロ
   グ信号プロセッサは、第１のアナログ信号プロセッサに
   赤の出力画像信号を印加し、第１のアナログ信号プロセ
   ッサは、白の画素画像信号を受信し、緑の出力画像信号
   を出力するために接続され、出力画像信号が、ただちに
   テレビジョン標準と互換となることを特徴とする電子カ
   ラー画像システム。
6. 【請求項６】 電子カラー画像システムのＣＣＤ画像装
   置とともに使用するアナログ信号プロセッサにおいて、 ＣＣＤ画像装置から画素画像信号を受信し、アナログ信
   号プロセッサ内で処理するために画素信号のサンプル値
   をクランピングし、サンプリングし、保持するための入
   力手段と、 画素信号のサンプル値を受信し、選択された利得によ
   り、広帯域に渡って低ノイズで画素信号を増幅し、画像
   信号の第１の構成を取得する第１の入力と、画像信号の
   第２の構成を受信し、第１の構成と第２の構成を結合し
   て所望の出力画像信号を取得する第２の入力と、ある範
   囲において調整可能な利得と、出力画像信号の直流レベ
   ルを所望の暗ゼロ値に設定するフィードバック信号入力
   と、を有する増幅手段と、 画像信号を受信し、増幅手段の利得設定とは無関係に出
   力画像信号の暗ゼロ値を設定するための補償信号を、前
   記増幅手段のフィードバック入力にフィードバックする
   フィードバック手段と、 から成ることを特徴とするアナログ信号プロセッサ。
7. 【請求項７】 請求項６記載のアナログ信号プロセッサ
   において、 本質的に同一の第２のアナログ信号プロセッサの組合せ
   において、第１のアナログ信号プロセッサは、ＣＣＤ画
   像装置から第１の色構成画素画像信号を受信するために
   接続され、第２のアナログ信号プロセッサは、ＣＣＤ画
   像装置から第２の色構成画素画像信号を受信するために
   接続され、それぞれのアナログ信号プロセッサの利得
   は、アナログ信号プロセッサからのそれぞれの出力画像
   信号のレベルに等しくなるように調整され、第１のアナ
   ログ信号プロセッサの出力画像信号は、第２のアナログ
   信号プロセッサの増幅手段の第２の入力に接続されるこ
   とを特徴とするアナログ信号プロセッサ。
8. 【請求項８】 アナログ信号プロセッサにおいて、 高インピーダンスＣＣＤ画像装置から第１の色の画素画
   像信号を受信する第１のセクションと、 蓄積されたアナログ電圧を受信する第２のセクション
   と、 第２のセクションから第１の色信号を受信するための第
   １の入力と、第２の色信号を受信し、第１の色信号と第
   ２の色信号を結合して第３の色の出力信号を供給するた
   めの第２の入力と、を有する第３のセクションと、 画像信号を受信し、第２のセクションのフィードバック
   入力に補償信号を印加する第４のセクションと、 から成り、 第１のセクションは、画素画像信号を相関二重サンプリ
   ングするための回路手段を有し、第１の色が粗信号の値
   と、第１の参照電圧の値を別個の蓄積アナログ電圧とし
   て保持し、 第２のセクションは、蓄積されたアナログ電圧を差動的
   に結合し、第１の色の出力信号を供給する増幅手段と、
   調整可能な利得制御と、出力信号の直流ゼロ暗レベルを
   調整するためのフィードバック入力と、を有し、 第４のセクションは、第２の参照電圧に対して画像信号
   のゼロレベルを参照し、サーボ作用によって補償信号を
   調整し、第２の参照電圧とゼロ暗レベル間の所望のバラ
   ンスを維持し、広範囲のサンプリング速度において画素
   画像信号が正確にサンプリングされ、第２のセクション
   の利得が調整可能で、第３の色出力信号のゼロ暗レベル
   が、前記第２のセクションの利得とは無関係に決定され
   るためのフィードバック手段を有し、 アナログ信号プロセッサの前記４つのセクションは、単
   一の集積回路として容易に実現されることを特徴とする
   アナログ信号プロセッサ。
9. 【請求項９】 請求項８記載のアナログ信号プロセッサ
   において、 第１のセクションが、 ＣＣＤ画像装置からの第１の色画素信号を受信するため
   に接続された第１の端子を有する一連の結合キャパシタ
   と、 結合キャパシタの第２の端子を、第１の参照電圧が印加
   される電圧端子に瞬間的に接続するためのクランピング
   スイッチと、 第１と第２の蓄積キャパシタと、 共に作動する第１と第２のサンプリングスイッチと、 第１と第２の蓄積キャパシタに蓄積されたそれぞれのア
   ナログ電圧を第２のセクションに印加する回路手段と、 第１と第２のサンプリングスイッチが開放される際に瞬
   間的に閉鎖され、第１と第２のサンプリングスイッチが
   閉鎖される際に開放されるよう調整されるクランピング
   スイッチと、から成り、 前記第１のサンプリングスイッチは、結合キャパシタの
   第２の端子から受信した画素信号の瞬時サンプルを第１
   の蓄積キャパシタに印加するために接続され、前記第２
   のサンプリングスイッチは、電圧端子における第１の参
   照電圧を第２の蓄積キャパシタに印加するために接続さ
   れており、 前記第１と第２の蓄積キャパシタは、本質的に同一のキ
   ャパシタンスであり、高サンプリング速度において８ビ
   ットより良好なダイナミックレンジが得られ、低サンプ
   リング速度において１０ビットより良好なダイナミック
   レンジが得られることを特徴とするアナログ信号プロセ
   ッサ。
10. 【請求項１０】 請求項８記載のアナログ信号プロセッ
    サにおいて、 第２のセクションが、差動電流入力段階に対する差動電
    圧と、ギルバート利得セルと、シングルエンド電圧出力
    ドライバに対する差動電流と、から成ることを特徴とす
    るアナログ信号プロセッサ。
11. 【請求項１１】 請求項８記載のアナログ信号プロセッ
    サにおいて、 第３のセクションがマルチプレクス装置と反転増幅器か
    ら成り、 前記マルチプレクス装置は、第２のセクションから第１
    の色出力信号を受信するための第１の入力端子と、第３
    の参照電圧が印加される第２の端子と、ＣＣＤ画像装置
    からの画素信号の水平読出しの間に、反転増幅器に第１
    の色出力信号を印加し、ＣＣＤ画像装置の垂直から水平
    線への遷移の間に反転増幅器に第３の参照電圧を印加す
    るための出力と、を有し、 反転増幅器は、マルチプレックス装置の出力に接続され
    た第１の入力と、第２の色信号を受信するための第２の
    入力と、を有し、第１の色信号と第２の色信号を適切な
    極性と増幅で結合し、第３の色の出力信号を供給するよ
    う調整されていることを特徴とするアナログ信号プロセ
    ッサ。
12. 【請求項１２】 請求項８記載のアナログ信号プロセッ
    サにおいて、 第４のセクションが、 出力を有する演算増幅器と、 蓄積キャパシタと、 前記演算増幅器の出力と蓄積キャパシタの間に接続され
    たスイッチと、から成り、 前記演算増幅器は、第３のセクションから出力信号を受
    信するために接続された入力と、第２の参照電圧に接続
    された第２の入力と、を有し、補償フィードバック信号
    に比例し、蓄積キャパシタに蓄積され、スイッチを瞬間
    的に閉鎖することによって定期的にリフレッシュされる
    オフセット電圧を前記出力に生成するように調整されて
    いることを特徴とするアナログ信号プロセッサ。
13. 【請求項１３】 請求項８記載のアナログ信号プロセッ
    サにおいて、 複数の同様のアナログ信号プロセッサの組合せにおい
    て、各アナログ信号プロセッサは、ＣＣＤ画像装置から
    第１の一連の色から成るそれぞれの色構成画素画像信号
    を受信するために接続され、各アナログ信号プロセッサ
    の利得は、各色構成出力信号の最大輝度増幅がホワイト
    バランスに等しくなるように設定され、それぞれのアナ
    ログ信号プロセッサに対し、第１の参照電圧と第２の参
    照電圧が供給され、協調して動作され、アナログ信号プ
    ロセッサは、連係され、第２の一連の色から成るそれぞ
    れの色構成出力画像信号を出力することを特徴とするア
    ナログ信号プロセッサ。