JPH06237471A - 電子画像形成システムの改良アナログ信号処理装置 - Google Patents

電子画像形成システムの改良アナログ信号処理装置

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JPH06237471A
JPH06237471A JP5203473A JP20347393A JPH06237471A JP H06237471 A JPH06237471 A JP H06237471A JP 5203473 A JP5203473 A JP 5203473A JP 20347393 A JP20347393 A JP 20347393A JP H06237471 A JPH06237471 A JP H06237471A
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David M Boisvert
マイケル ボァヴァート デヴィド
Michael J Gaboury
ジョセフ ガボリー マイケル
Gregory O Moberg
オスカー モバーグ グレゴリー
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Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 広範囲にわたる信号サンプリングレートで、
暗背景のばらつきを低減し、画像カラー成分の有効なホ
ワイトバランスを提供し得る電子アナログ信号処理装
置。 【構成】 ＣＣＤ画像形成ユニット１２と１つ以上の独
自のアナログ信号処理装置（ＡＳＰ）１４Ａ，１４Ｂ，
１４Ｃを用いた電子画像形成システムである。各ＡＳＰ
１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃは、ＣＣＤ画像形成ユニット１
２からカラー成分画像信号を受信し、フルカラー画像に
合成するための適当なホワイトバランスを有する赤、
緑、青のカラー成分の各出力画像信号を供給する。出力
画像信号の暗背景、つまりゼロレベルは、共通の“暗”
基準電圧に基準化され、ＡＳＰ、または複数のＡＳＰの
利得設定とは無関係に、合成されたカラー画像の暗背景
の変動分を最小にする。ＡＳＰは広範囲にわたる信号サ
ンプリングレートにわたって、実質的に８ビット以上の
ダイナミックレンジを有する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、電荷結合素子（ＣＣ
Ｄ）等を用いる画像形成システムのための高性能、低コ
ストな電子アナログ信号処理装置に係わり、特に、高鮮
明度カラーテレビ（ＨＤＴＶ）システムで用いる高品質
電子画像、あるいは比較的低スピードの静止写真画像を
形成するシステムに要求される高画質電子画像を提供す
る。
【０００２】
【従来の技術】本発明は、同一出願人による米国特許出
願９３０，１３７号（Ｆｉｌｅ Ｎｏ．ＫＯＤ ６４７
８１Ｂ）の関連出願である。この出願は、「改良された
電子カラー画像形成システム及びそのためのアナログ信
号処理装置」の名称で本特許出願と同時に出願され、そ
の発明者は、デビッド Ｍ．ボワバート及びチャールズ
Ｖ．スタンキャンピアーノである。
【０００３】近年、シーンの電子画像形成のための光検
出性の電荷結合素子（ＣＣＤ）が急速に発達している。
ＣＣＤは、その多くの利点（小型サイズ、低パワー、低
コスト等）のために、消費者用カムコーダ（camcorder)
等の多くの装置においては、選り抜きの画像形成ユニッ
トとなった。その性能、及び品質の向上につれ、ＣＣＤ
は、高解像度、フルカラーバランス、広いダイナミック
レンジ、低レベル光に対する感度、高周波数レスポンス
特性が要求される様々な画像形成システム、例えば、高
鮮明度テレビジョン（ＨＤＴＶ）や照射光レベルが極め
て低い天文学上の観察に用いられる装置、において益々
用いられるようになっている。
【０００４】ＣＣＤ光画像形成ユニットは、通常、所定
の領域内に、Ｘ−Ｙパターンで配列された光検出セルか
らなる水平方向の行と垂直方向の列を有し、この上に、
あるシーンの画像が光学的に集束される。例として挙げ
ると、このようなセルは、各行及び列についてそれぞれ
１０００個以上配列され、その結果、わずか１または数
センチメートル平方中に合計１００万以上のセルが配置
される。各セルは、画像全体の中のごく小さな領域（画
素と呼ばれる）を示している。そして、ＣＣＤユニット
に画素が増えるほど、そのＣＣＤにより再生される画像
における粒子が細かくなる。将来的なＨＤＴＶの応用の
場合、１つのＣＣＤの画像領域につき約２００万の画素
が用いられる。その画素信号はサンプリングルされ、約
４０ＭＨｚのレートでアナログ画像信号電圧として、こ
のユニットから信号処理装置に出力される。このレート
は、例えば、（米国）テレビジョン標準委員会（ＮＴＳ
Ｃ）の仕様に従って動作する２５万画素しか持たない現
在のカラーテレビジョンシステムに要求されるレートに
比べると、はるかに速い。しかしながら、この４０ＭＨ
ｚという高速性を、極めて低いノイズ、良質なカラーバ
ランス、及び広い動力範囲にわたる直線性とともに実現
するのは困難である。
【０００５】ＣＣＤ写真画像生成ユニットには、高画質
画像を得るために、そのＣＣＤユニットにより生成され
たビデオ信号の受信・処理を行う電子アナログ信号回路
によって補正しなければならない所定の特性が存在す
る。ＣＣＤユニットの各セルに蓄積される電気信号は、
その特定のセル領域にある瞬間に入力する画像光強度と
関連を有する。面積当たりの画素数を多くするために
（例えば、面積当たり２００万個）、個々のセルは極め
て小さくなっている（例えば、約５ミクロン平方）。そ
の結果、各セルは高いインピーダンスを有し、各セルか
らの電気信号（画像画素を示す）は、比較的小さい。従
って、ＣＣＤユニット内における熱雑音やスイッチング
過渡電流（switching transients）等の雑音が、このユ
ニットにより再生される画像の質に影響を及ぼす重大な
要因となる。
【０００６】ＣＣＤ画像形成ユニット、及びこれに関連
する諸問題についての広範囲にわたる論議が、ＩＥＥＥ
ソリッドステート回路ジャーナル（IEEE Journal of So
lidState Circuits）（ｖｏｌ．ＳＣ−９，Ｎｏ．１，
１９７４年２月，１〜１４ページ）に掲載されたＭ．
Ｈ．ホワイトらによる論文「低光レベルにおける、表面
チャネルＣＣＤイメージアレイの特性」に開示されてい
る。この論文は、ＣＣＤ画像形成ユニットの理論及び作
用を説明し、さらに、相関ダブルサンプリング（ＣＤ
Ｓ）と呼ばれる方法を説明している。この方法は、ＣＣ
Ｄユニットのスイッチング過渡電流を除去し、リセット
スイッチ／ノードキャパシタンス結合に関連するナイキ
スト雑音を除去し、“１／ｆ”表面ステート雑音の影響
を抑制するためのものである。この相関ダブルサンプリ
ング方法を利用したＣＤＳ信号処理装置の概略図が、前
記論文４ページの図５に示される。
【０００７】本出願と同一出願人による米国特許第５，
０１０，４０８号（Ｔｏｏｈｅｙ）は、ＣＣＤ画像形成
ユニットからの信号中の雑音とひずみを低減するための
改良ＣＤＳ回路を開示する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】より高速のサンプリン
グスピード、及びＣＣＤユニットによる生成画像の高忠
実性と高解像性、に対する要求が高まるにつれ、これに
対応して、Ｔｏｏｈｅｙ特許や前述のホワイトらによる
論文に開示された回路よりも優れた高速性能及び高精度
を有するアナログ信号処理装置が要求されるようになっ
た。
【０００９】ＣＣＤユニットの個々のセル上には、画像
の各カラー成分に対応するカラーマスク（フィルター）
がそれぞれ設けられる。例えば、あるセルは赤（Ｒ）の
マスクで被覆され、あるセルは緑（Ｇ）、他のセルは青
（Ｂ）のマスクというように被覆される。従って、ある
１つの画像のＲ、Ｇ、Ｂのカラー成分は、ＣＣＤユニッ
トにおける対応するＲ、Ｇ、Ｂの各マスクによって別々
に検出される。しかしながら、緑のマスクの光透過率
は、赤及び青のマスクに対し異なるため、緑の光に対す
るセルの感度は、赤の光、あるいは、青の光に対するセ
ルの感光度よりも実質的に大きくなる。“緑の”セル
は、（入射した“白色光”、すなわち各色成分の釣り合
いのとれたカラー画像に対して）、“赤”または“青”
のセルよりも実質的に大きい電気出力信号を生成する。
従って、電子的に再生された画像において適正な“ホワ
イトカラーバランス”を得るために、このＲ、Ｇ、Ｂ信
号出力におけるこれらの差異を補正する必要がある。さ
らに、Ｒ、Ｇ、Ｂのセルが、光を受けない場合（全体的
に暗い状態）でも、各セルは、小さな最小限の“暗”信
号電圧を生成する。セル自体はすべて同じ（カラーマス
クだけが異なる）であり、“暗”（光のない状態）信号
は、ＣＣＤユニットの任意の横列におけるすべてのセル
について実質的に同じである。以下に詳説するように、
Ｒ、Ｇ、Ｂセルの“暗”信号特性が、（各カラーのホワ
イトカラーバランスに沿って）適切に補正されなけれ
ば、ＨＤＴＶシステム等の高解像度カラー画像におい
て、目障りな“すじ”、すなわちそのカラー画像の
“暗”背景での差が現れてしまう。本発明は、適正なホ
ワイトカラーバランス及び暗背景の差の低減という問題
に対し、極めて有効な解決法を提供するものである。
【００１０】アナログイメージ信号のダイナミックレン
ジは、便宜上２進ビット数として表される。従って、８
ビット数（１０進法では２５６に等しい）は、その信号
を正確に２５６の部分に分割（ディジタル化）する回路
の能力を表している。逆に、このことは、雑音とひずみ
の影響は、全体の画像信号の２５６分の１以下（約０．
５％）であるということを意味している。例を挙げる
と、消費者用カムコーダは約８ビットのダイナミックレ
ンジを有するが、現行の品質カラーフィルムはおよそ１
２から１４ビット（１０進法で４０９６から１６、３８
４）のダイナミックレンジを有する。従って、ＨＤＴＶ
システムで要求されるような高品質電子カラー画像を生
成する場合には、ＣＣＤ画像形成ユニット出力のための
アナログ信号処理装置（ＡＳＰ）として、８ビット以上
のダイナミックレンジを有するものを提供することが望
ましい。
【００１１】さらに、低コスト、小型サイズ、均一の品
質、などの見地から、アナログ信号処理装置（ＡＳＰ）
を集積回路（ＩＣ）化できることが望ましい。しかしな
がら、ＩＣとして実現するためにはＡＳＰの回路構造に
限界があり、逆に、どのようにＩＣ化するかによってＡ
ＳＰの性能も制限される。このように、（ＨＤＴＶによ
って要求されるように）ＡＳＰにおいてより高速のサン
プリングを行おうとする場合、このＡＳＰを相補型金属
酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）技術により実施するのは困難
である。これは、ＣＭＯＳ装置の高周波数応答特性に制
限があるためである。しかしながら、ＩＣの製作コスト
を節減するためには、高速サンプリング用ＩＣとして既
に製造されたＡＳＰを、低サンプリングレート（例え
ば、１ＭＨｚ）でも利用できることが望ましい。１０ビ
ット以上のダイナミックレンジとともにこのような低い
サンプリングレートを有することは、高感度及び極低ノ
イズが重要となる写真のような静止画像形成への応用に
おいては、望ましい。本発明は、バイポーラトランジス
タ技術あるいは接合電界効果トランジスタ技術における
ＩＣとして容易に製造できるようなＡＳＰのための技術
を提供する。（集積回路としての）ＡＳＰは、高性能電
子画像形成への応用において広範囲にわたって適してい
る。ＩＣとして、本発明によるＡＳＰは、コスト的にも
高い効果を有する。
【００１２】多機能で、以下の機能を提供し得る電子ア
ナログ信号処理装置及び画像形成システムを得ることが
望まれる。
【００１３】１．広いレンジの信号サンプリングレート
（例えば、１から４０ＭＨｚ）にわたって動作するこ
と。
【００１４】２．低サンプリングレートにおいて１０ビ
ット以上のダイナミックレンジを有し、４０ＭＨｚのサ
ンプリングレートにおいて８ビット以上のダイナミック
レンジを有すること ３．ＣＣＤ画像形成ユニットの出力信号をより有効に利
用しより高い信号対雑音比（Ｓ／Ｎ比）を得るための改
良されたクランプ機能、サンプル機能、信号保持機能
（モディファイされ“相関ダブルサンプリング”）。
【００１５】４．極微暗背景での差を伴った画像カラー
成分（例えば、Ｒ、Ｇ、Ｂ）の“ホワイトバランス”を
有効に行うこと ５．周期的に“暗”画素を参照すること（ラインレート
クランピング（line rate clamping）） ６．有効な温度補償を伴い、極めて安定した線形動作を
行うこと ７．集積回路としての製作が容易なこと ８．超小型サイズであること ９．コスト上の効果を有すること
【００１６】
【課題を解決するための手段及び作用】本発明の１つの
特徴によれば、各種の高性能電子画像形成システムにお
ける使用に適するアナログ信号処理装置（ＡＳＰ）のた
めの独自の構成が提供される。この新規な構成により、
ＡＳＰを、バイポーラまたは接合電界効果トランジスタ
（ＪＦＥＴ）技術による単一のＩＣとして容易に製造で
きる。
【００１７】この新規な構成は、４つのセクションから
なる。第１のセクションは、ＣＣＤ画像形成ユニットの
出力に接続される前置回路である。第２のセクション
は、第１のセクションに接続され、増幅された低ノイズ
画像信号を供給する可変利得広帯域増幅器である。第３
のセクションは、第２セクションに接続され、低ノイ
ズ、低インピーダンスの出力画像信号を供給する出力多
重インバータ増幅器である。第４のセクションはフィー
ドバックサーボループであって、その出力は第２のセク
ションの入力に接続され、その入力は増幅された画像信
号を受信するために接続されている。
【００１８】ＡＳＰの第１のセクションは、ＣＣＤ画像
形成ユニットからの画素画像信号のクランプとサンプリ
ングと保持を行う改良された回路構成である。この回路
では、極めて広範囲の信号サンプリングレート（例え
ば、１から４０ＭＨｚ）が可能であると同時に、さらに
雑音及び切り替え時の過渡電流を低減することができ
る。
【００１９】第２の増幅器ステージは、電子的に調節可
能な利得及びバイアス設定を有し、画像信号を極めて広
範囲にわたる帯域で極低ノイズで増幅できるように設計
されている。
【００２０】第３の出力セクションは、第２セクション
からの増幅された画像信号を受信し、その信号の暗画素
部分を”ブランク”基準レベルに変換し、その信号を反
転させ、ＣＣＤユニットからのマイナス方向の画像信号
に対応するプラス方向の出力画像信号を供給する。第３
のステージは、ＣＣＤユニットにおける垂直から水平へ
のラインの移動の間に、雑音のない“ブランク”基準レ
ベルをＡＳＰの出力画像信号に多重送信する。
【００２１】第４のセクションは、フィードバックサー
ボループとして機能し、第２（増幅器）セクションから
の画像信号の“暗”レベルを、第２セクションの利得設
定に関わりなく、所望の直流“ゼロ”レベルにリセット
する。これにより、ＡＳＰからの出力画像信号における
暗背景の変動分(variation) が効果的に除去される。フ
ィードバックサーボループを第２のセクションの後段に
置くことにより、第２セクションの利得調節の際にこの
調節によって出力画像信号の直流”ゼロ”レベルに影響
が及ぶことがない。以下に詳説するように、“暗”背景
レベルを第２のセクションの利得設定から独立させるこ
とによって、電子カラー画像形成システムのカラー成分
（例えば、Ｒ, Ｇ, Ｂ）の“ホワイトバランス”の処理
を大幅に簡素化することができる。
【００２２】ＡＳＰの第１（入力）セクションには、互
いに密接に接続された２つの極小蓄電コンデンサ（例え
ば、それぞれ３ｐＦ）を含む差動サンプリング回路およ
びホールド回路が設けられる。これらのコンデンサの１
つを用いることで、ＣＣＤ画像形成ユニットにより出力
されている瞬間画素信号をサンプリングし保持する。こ
のコンデンサは、キャパシタンスが極めて小さく、その
ため高周波数においてもインピーダンスが高いため、４
０ＭＨｚのレートでコンデンサにサンプリングされてい
る画像信号の精度を劣化させることがない。これらの極
小蓄電コンデンサはまた、ＡＳＰの能動素子（例えば、
スイッチやトランジスタ）の製作に利用されるＩＣ技術
によって、回路要素として容易に製作可能である。２つ
のコンデンサは、第２のセクションの差動増幅器の各入
力に接続されている。（１ＭＨｚ程度の低速サンプリン
グレートにおいてはインターバルが長いため）、あるサ
ンプリングピリオドから次のサンプリングピリオドまで
に、それぞれに蓄電される電圧がわずかに減少したとし
ても、これらの２つのコンデンサの差動装置により、電
圧におけるこのわずかな変化（減少）は、ＡＳＰの第２
セクションの次の回路において解消される。
【００２３】本発明の別の特徴によれば、電子カラー画
像形成システムが提供される。このシステムは、複数の
画像信号を生成するＣＣＤ画像形成ユニットを用いるも
のである。各画像信号は、全体画像のカラー成分（Ｒ、
Ｇ、Ｂなど）に対応する。ＣＣＤユニットからのこれら
のカラー成分信号はそれぞれ、（本発明の第１の特徴と
して具体例を示した）各ＡＳＰに供給される。ＡＳＰ
は、互いに同時、並列に駆動される。各ＡＳＰの利得は
別々に設定されており、各ＡＳＰによって個別に処理さ
れたカラー成分がフルカラー画像に再結合されるときに
“ホワイトバランス”処理が行われる。ホワイトバラン
ス処理を行うため、カラー成分が各ＡＳＰによって異な
る量だけ増幅されたとしても、“暗”レベル変動分(var
iation) は除去される。既に説明したように、ＡＳＰは
ＩＣ化するのが効果的である。このように、このカラー
システムの複数のＡＳＰは、互いに同一であり、同一の
条件の下で動作する（ただし、利得とフィードバックは
別々に設定される）。これにより、システムデザインが
簡易化され、全体のコストが大幅に削減されると同時
に、より完全なレベルに近い画像再生が可能になる。
【００２４】本発明のさらに別の特徴によれば、電子画
像システムのＣＣＤ画像形成ユニットに用いられるアナ
ログ信号処理装置（ＡＳＰ）が提供される。このＡＳＰ
は、ＣＣＤユニットからの入力画像画素信号を受信し、
ＡＳＰ内での処理のためにこの画素信号のクランプとサ
ンプリングを行ってそのサンプル値を保持する手段、を
含む入力セクションを有する。このＡＳＰは、さらに、
この画素信号のサンプル値を受信し、選択された利得で
広範囲の帯域にわたり低ノイズで信号増幅を行って出力
画像信号を得る増幅手段、を有する。この増幅手段は、
ある範囲で調節可能な利得を有し、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ためのフィードバッ
ク信号が入力される。このＡＳＰは、さらに、画像信号
のためのフィードバック手段を有する。このフィードバ
ック手段は、補正信号を増幅手段のフィードバック信号
入力にフィードバックし、増幅手段の利得設定とは別個
に、出力画像信号の暗ゼロ値を設定する。
【００２５】本発明は、添付の図面及びクレームととも
に、下記の詳しい説明を考慮することにより、一層の理
解が得られる。
【００２６】
【実施例】図１は、本発明に係る電子カラー画像形成シ
ステム１０を表したものである。この画像形成システム
１０は、ＣＣＤ画像形成ユニット（以下、ＣＣＤユニッ
トという）１２、同一構成の複数のアナログ信号処理装
置（ＡＳＰ）１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃ、カラー信号マル
チプレクス（ＭＵＸ）ユニット１６、アナログ・ディジ
タル（Ａ／Ｄ）コンバータ１８、ディジタル信号処理装
置（ＤＳＰ）２０、及び画像表示装置２２から構成され
る。ＣＣＤユニット１２は、当業者の間では周知のタイ
プのもので、多数の極小の感光セル２４上に光学的に集
束されるシーン画像を受け取る。感光セル２４は、ここ
では例として３つが図示されているが、ある領域にわた
って近接した間隔で行列ＸＹに配列されており、各セル
２４が全体画像の中の個々の画素を形成する。それぞれ
のセル２４は、すでに説明したように、別個のカラーマ
スク（例えばＲ、Ｇ、Ｂ）で被覆され、別個のカラー成
分画像信号を供給する。ここでは、例として、画像信号
の第１カラー成分が、ＡＳＰ１４Ａに入力される信号
“Ｖin”として、ＣＣＤユニット１２から信号線２６に
出力される。同様に、別の第２カラー成分がＣＣＤユニ
ット１２からＡＳＰ１４Ｂの入力に接続する信号線２７
に出力され、別の第３のカラー成分がＡＳＰ１４Ｃの入
力に接続する信号線２８に出力される。これらの３つの
カラー成分（例えばＲＧＢ）は、ＡＳＰ１４Ａ、１４
Ｂ、１４Ｃにより、個別に、ただし同時に処理される。
以下に説明するように、ＡＳＰ１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃ
の信号利得（増幅定数）は、個々のカラー成分信号がフ
ルカラー画像に再結合されたときに所望の“ホワイトバ
ランス”を得るように、個々に調節される。
【００２７】ＡＳＰ１４Ａは、入力された画像信号“Ｖ
in”をサンプルし、増幅し、反転し、信号線３０を介し
て、出力信号（第１カラー成分）をＭＵＸユニット１６
に供給する。同様に、ＡＳＰ１４Ｂからの出力信号（第
２カラー成分）は信号線３１を介してＭＵＸユニット１
６に、ＡＳＰ１４Ｃからの出力信号（第３のカラー成
分）は信号線３２を介してＭＵＸユニット１６にそれぞ
れ供給される。各ＡＳＰにおいてホワイトバランスのた
めに調節された３つのカラー成分信号は、ＭＵＸユニッ
ト１６によって適当なシーケンスで結合され、信号線３
４を介してＡ／Ｄコンバータ１８の入力に供給される。
Ａ／Ｄコンバータ１８でディジタル化されたカラー画像
信号は信号線３６によってＤＳＰ２０に供給され、さら
に、ＤＳＰ２０の出力側から信号線３８を介して表示装
置２２に供給される。ＭＵＸユニット１６、Ａ／Ｄコン
バータ１８、ＤＳＰ２０、及び表示装置２２は、当業者
に周知のものであり、（例えばＨＤＴＶシステムの１部
としての）それらの動作は従来通りである。
【００２８】次に、同一物であるＡＳＰ１４Ａ、１４
Ｂ、１４Ｃのうちの１つについて、その構成及び作用を
詳説する。ＡＳＰ１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃからの、３つ
のカラー成分出力信号は、必要に応じて、破線の各信号
線４０、４１、４２で示すように、表示装置２２の対応
する入力（例えばＲ、Ｇ、Ｂ）に直接接続される。ある
タイプの画像形成への応用においては、システム１０に
例示された３つ以上、または以下のカラー成分信号を用
いてもよい。また、以下にさらに説明するように、ＡＳ
Ｐ１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃは、これらの３つの信号すべ
てに共通に与えられる特定の制御信号（φ）と基準電圧
によって同時に制御される。ＡＳＰ１４Ａ、１４Ｂ、１
４Ｃの各信号利得は、生成された電子画像のカラー成分
のホワイトバランスを得るのに必要なだけ個別に調節さ
れる。
【００２９】図２は、図１のＡＳＰ１４Ａ、１４Ｂ、１
４Ｃのいずれとしても機能するＡＳＰ１４の回路図であ
る。ＡＳＰ１４を構成するブロックは、第１（入力）セ
クション５０、第２（増幅器）セクション５２、第３の
（出力）セクション５４、第４（フィードバック）セク
ション５６である。これらのセクション５０、５２、５
４、５６は、それぞれ、対応する破線ボックス内に図示
されている。ＡＳＰ１４の第１セクション５０は、ＣＣ
Ｄユニット１２から出力された画像信号“Ｖin”の各カ
ラー成分（図１参照）を受け取るための入力端子５８を
有する。セクション５０の入力端子５８は、カップリン
グコンデンサ６０の第１の端子に接続される。カップリ
ングコンデンサ６０の第２の端子は、導線６２を介して
バッファアンプ６４の入力に接続されるとともに、導線
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に接続される。端子７０には基準電圧“Ｖ
clamp1”が供給され、この端子７０は導線７２を介して
バッファアンプ７４の入力に接続されている。クランピ
ングスイッチ６８は、破線７１で示される制御信号“φ
clamp1”により駆動される。入力された画像信号
“Ｖin”に関連したクランピングスイッチ６８の開閉動
作については後述する。バッファアンプ６４と７４（こ
れらは同一構成である）は、ＡＳＰ１４の低ノイズ・広
レンジ動作を向上させるための差動回路の一部を構成す
る。
【００３０】バッファアンプ６４の出力はスイッチ７６
の第１の端子に、バッファアンプ７４の出力は同様のス
イッチ７８の第１の端子にそれぞれ接続されている。ス
イッチ７６、７８はともに、破線７９で示される制御信
号“φsample”によって同時に駆動される。入力信号
“Ｖin”に関連したスイッチ７６と７８の開閉動作につ
いては後述する。スイッチ７６の第２の端子には、小型
の蓄電用のコンデンサ８０の第１の端子が接続される。
コンデンサ８０は接地された第２の端子を有する。コン
デンサ８０に蓄電された電圧は、導線８２を介してバッ
ファアンプ８４の入力側に供給される。バッファアンプ
８４は、導線８６に供給される出力を有する。同様に、
スイッチ７８の第２の端子は小型の蓄電用のコンデンサ
９０の第１の端子に接続される。コンデンサ９０の第２
の端子は接地されている。コンデンサ９０に蓄電された
電圧は、導線９２を介してバッファアンプ９４の入力側
に供給される。バッファアンプ９４は、導線９６に供給
される出力を有する。コンデンサ８０と９０は、極めて
小さく（例えば、それぞれ３ｐＦ）、互いに同一である
のが好ましい。コンデンサ８０及び９０のキャパシタン
スはサンプリングレートに従って選択され、かなりの範
囲にわたって変化可能である（例えば、１ｐＦ以下から
９９９ｐＦまで）。ＣＣＤユニット１２から端子５８に
供給される画像信号“Ｖin”が４０ＭＨｚという高いサ
ンプリングレートであっても、コンデンサ８０は極めて
小さいため、スイッチ７６が閉じられているときにはフ
ル入力信号レベルまで急速に充電できる。コンデンサ８
０は極めて小型であるが、スイッチ７６が開けられ約２
５ナノ秒後に再び閉じられるまで、実質的にそのレベル
に電荷を保つ。この間に、コンデンサ９０は基準電圧
“Ｖclamp1”のレベルまで充電される。両コンデンサ８
０、９０は同じ時定数を有するので、（リーク等によ
り）実質的に同じ割合でそれぞれの電荷をオーバータイ
ム損失する。すなわち、１周期の間に、コンデンサ８０
と９０に蓄積された各電圧は、同時に低下する。このよ
うな電圧低下は低サンプリングレート（例えば１ＭＨ
ｚ）においてより問題になるが、これは効果的に解消さ
れる。これは、導線８６を介してバッファアンプ８４の
出力を、導線９６を介してバッファアンプ９４の出力
を、第２（増幅器）セクション５２の対応する差動入力
に接続することによって解消される。これにより、ＡＳ
Ｐ１４が、端子５８における入力信号“Ｖin”のサンプ
リングレートの広い範囲にわたって効率的に動作するこ
とが可能になる。例としてあげると、カップリングコン
デンサ６０は２０００ｐＦの値を有し、セクション５０
の残りの部分の回路の外部に設けられてもよい。このカ
ップリングコンデンサ６０とクランピングスイッチ６８
は、前述のホワイトらによる論文の図５（４ページ）に
示されたコンデンサ“Ｃ１”、クランプスイッチ“１”
に対応する。本発明におけるＡＳＰ１４は、広いレンジ
の信号サンプリングレートにわたって、“相関ダブルサ
ンプリング”（ＣＤＳ）によるノイズ低減を図るととも
に、差動ノイズ及びエラーをキャンセルするものであ
る。
【００３１】ＡＳＰ１４の第２セクション５２は、導線
８６に接続される第１の入力端子１０２と導線９６に接
続される第２の入力端子１０４とを有する可変利得増幅
器（“Ａv ”）１００から成る。増幅器１００は出力端
子１０８を有する。増幅器１００の利得は調節可能であ
り、端子１１０に供給される外部電圧“Ｖgain”により
決定される。この電圧“Ｖgain”は、導線１１２によっ
て増幅器１００内部の適当なノード（図示せず）に供給
される。出力端子１０８における増幅器１００の出力信
号の“暗”レベルは、端子１１４における電圧“Ｖ
offset”によって設定される。この電圧“Ｖoffset”
は、導線１１６によってこの回路の適当な地点（図示せ
ず）に供給される。増幅器１００は、入力端子１０２及
び１０４に供給された各信号を差動的に増幅し、適正に
増幅されたシングルエンドの出力信号を出力端子１０８
に供給する。増幅器１００は、３つの主要な機能ブロッ
クから構成される。ここでは図示されていないが、その
３つの機能ブロックは、差電圧−差電流入力ステージ、
ギルバート利得セル、差電流−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の回
路は、当業者に周知のものである。増幅器１００は、例
えば、ＩＥＥＥソリッドステート回路ジャーナル（Ｖｏ
ｌ．ＳＣ−１６，Ｎｏ．６，１９８１年１２月，６２６
−６３３ページ）掲載のＲ．Ａ．ブローズチャイルド
（Ｂｒａｕｓｃｈｉｌｄ）による論文「拡張された周波
数範囲を有するオープンループのプログラム可能な増幅
器」に詳説された増幅器と実質的に同一であってもよ
い。（ＩＣとして製作される）完全な増幅回路の詳細図
は、ブローズチャイルドの論文の６３１ページ、図１０
に開示されている。利得設定制御電圧（本発明における
ＡＳＰ１４の“Ａv ”増幅器１００の“Ｖgain”に対応
する）は、ブローズチャイルドの図１０の“バイアス
６”で定義された回路ノードに供給され、“零点（zero
ing ）”電圧（本発明の“Ｖof fset”に対応）は“バイ
アス８”に供給される。増幅器１００の帯域（ひいては
ノイズ）を限定することにより、低サンプリングレート
（例えば１から１５ＭＨｚ）におけるＡＳＰ１４のダイ
ナミックレンジは、実質的に１０ビット以上になること
に留意すべきである。
【００３２】第２セクション５２の増幅器１００の出力
端子１０８は、導線１２０を介して第３セクション５４
の入力端子１２２に接続される。第３セクション５４内
には、マルチプレクス（ＭＵＸ）ユニット１２４と反転
増幅器１２６が設けられている。これらは、ともに当業
者に周知のものである。ＭＵＸ１２４は、破線１２９で
示された制御信号“φblank ”によって駆動される単極
双投スイッチ１２８を含む。スイッチ１２８は、第１の
端子１３０、第２の端子１３２、及び共通端子である第
３の端子１３４を有する。端子１３０は入力端子１２２
に接続され、端子１３２は、基準電圧“Ｖblank ”が供
給される第２の入力端子１３６に接続されている。スイ
ッチ１２８が図示のように“アップ”位置にある場合、
端子１２２の入力信号はスイッチ１２８の端子１３４に
供給される。一方、スイッチ１２８が“ダウン”位置に
ある場合（図示せず）、端子１３６の基準電圧“Ｖ
blank”が端子１３４に供給される。ＭＵＸ１２４から
の出力信号は、導線１４０を介して、端子１３４から抵
抗１４２を通って増幅器１２６の負入力端子（−）１４
４に接続される。増幅器１２６は、これに接続された出
力線１４８に、入力端子１４４における負方向の入力に
対して正方向の出力信号“Ｖout ”を供給する。出力線
１４８と増幅器１２６の入力端子１４４の間には、フィ
ードバック抵抗１５０が接続される。増幅器１２６は、
抵抗１５４を介して接地接続された正入力端子（＋）１
５２を有する。抵抗１４２と１５０は、同じ抵抗値を有
し、それぞれが抵抗１５４の２倍の抵抗値を有してもよ
い。ここで、第３セクション５４の出力線１４８は、図
１に示した導線３０、３１、３２の１つまたは導線４
０、４１、４２（破線）の１つに対応することに留意す
べきである。増幅器１２６は、低出力インピーダンスを
有する。
【００３３】ＡＳＰ１４の第４セクション５６は、第３
セクション５４からの出力画像信号“Ｖout ”を第２セ
クション５２の利得設定とは無関係に所望の出力“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。以下に詳説するように、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（例えば、図１のＡＳＰ１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃのそ
れぞれによって処理された各カラー成分信号の暗レベ
ル）は、各第２セクション５２の利得設定にかかわらず
等しくなければならない。
【００３４】第４セクション５６は、演算増幅器（ＯＡ
ＭＰ）１６０、スイッチ１６２、コンデンサ１６４及び
バッファアンプ１６５から構成される。ＯＡＭＰ１６０
は、導線１６７を介して第３セクション５４の出力線１
４８に接続される負入力端子（−）１６６を有する。ま
た、ＯＡＭＰ１６０は、基準電圧“Ｖclamp2”が印加さ
れる正入力端子（＋）１６８を有する。端子１６６に供
給される画像信号（“Ｖout ”）と端子１６８に印加さ
れる基準電圧の電圧差は、ＯＡＭＰ１６０によって増幅
され、スイッチ１６２の第１の端子に接続された導線１
７０に適正な極性で出力される。このスイッチ１６２
（開状態が図示されている）は、破線１７２で示す制御
信号“φclamp2”によって駆動される。スイッチ１６２
の第２の端子は、導線１７４によって、コンデンサ１６
４の第１の端子及びバッファアンプ１６５に接続されて
いる。コンデンサ１６４の第２の端子は接地されてい
る。
【００３５】スイッチ１６２が閉じられると、導線１７
０の電圧は、導線１７４を介してコンデンサ１６４と接
地間に印加される。バッファアンプ１６５は、導線１７
６によって端子１１４に接続される。これにより、端子
１１４は、コンデンサ１６４に蓄積された電圧に比例し
た電圧（“Ｖoffset”という）を受け取る。コンデンサ
１６４は、例えば２０００ｐＦのキャパシタンスを有
し、外付けされる。コンデンサ１６４は、スイッチ１６
２の開状態サイクルから次の開状態サイクルまで電圧
“Ｖoffset”を実質的に一定に維持するのに十分な大き
さである。第４（フィードバック）セクション５６のサ
ーボ動作によって得られる電圧“Ｖoffset”は、第２セ
クション５２の利得設定と無関係に、導線１４８上に現
れた画像信号“Ｖout ”の直流レベル“ゼロ”すなわち
暗レベルを、基準電圧“Ｖclamp2”で定まる設定値に自
動的に維持する。もちろん、画像形成システム１０（図
１）において、電圧“Ｖclamp2”は（“Ｖclamp1”及び
“Ｖblank ”と共に）ＡＳＰ１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃに
共通に印加されることとなる。このように、ＡＳＰ１４
のフィードバック（第４）セクションを、可変利得増幅
器（第２）セクションの後に設けることにより、画像信
号のカラー成分のホワイトバランスがカラー成分の暗レ
ベルバランスに影響を及ぼすことがなくなる。各スイッ
チ６８、７６、７８、１２８、１６２は、ＪＦＥＴトラ
ンジスタまたはダイオードブリッジで容易に構成するこ
とができる。各制御信号“φclamp1”、“φsample”、
“φblank”、“φclamp2”、及びＣＣＤユニット１２
からの画像信号の時間関係を以下に説明する。各ＡＳＰ
１４の構造の新規な点は、回路をバイポーラ技術やＪＦ
ＥＴ技術を用いて単一の集積回路として簡単に製作でき
ることである。外部要素としては、コンデンサ６０と１
６４の２つが必要となるだけである。
【００３６】図３は、図１のＣＣＤユニットのような画
像形成ユニットからの画素画像信号の赤（Ｒ）、緑
（Ｇ）、青（Ｂ）のカラー成分２００、２０２、２０４
を概略的に図示したものである。これらのＲ、Ｇ、Ｂの
要素信号２００、２０２、２０４は、例えば画像形成シ
ステム１０（図１）の第１、第２、第３カラー成分信号
に対応する。図示されるように、縦軸は、ゼロ値（０
Ｖ）から最大マイナス電圧（−Ｖ）まで、負の方向に増
加する信号電圧を示す。横軸（不定縮小）は、Ｒ、Ｇ、
Ｂの各画素信号の“信号”と“リセット”のインターバ
ルの相対継続時間を示す。
【００３７】“信号”インターバル期間においては、Ｃ
ＣＤユニット１２からの各画素信号が“サンプル”さ
れ、その結果生じるアナログ電圧がＡＳＰ１４によって
処理される。信号インターバル期間と信号インターバル
期間との間の各“リセット”インターバルでは、当業者
に周知のように、次の画像画素がＣＣＤユニット１２の
出力に移動され、サンプルされる。（任意の最大明度に
対する）Ｒ画素信号を実線矩形２００で示す。同様に、
Ｇ信号を符号２０２で、Ｂ信号を符号２０４で示す。画
像信号の各カラー成分を得るのに用いられるＣＣＤユニ
ット１２のカラーマスクの光透過率は異なること、及び
入射する“白色”光のカラー成分の強度が相違すること
から、Ｒ信号２００の最大輝度振幅２０６は、Ｇ信号２
０２の最大輝度振幅２０８よりも実質的に小さくなる。
同様に、Ｂ信号２０４の最大輝度振幅２１０は、Ｇ信号
２０２の最大輝度振幅２０８に比べてかなり小さい。こ
こでは、例として、Ｒ信号の最大輝度振幅２０６をＧ信
号の最大輝度振幅２０８の半分とし、Ｂ信号の最大輝度
振幅２１０をＧ信号の最大輝度振幅２０８の３分の１と
して示している。
【００３８】既に説明したように、ＣＣＤユニット１２
に光が到達しない場合であっても、ＣＣＤユニット１２
の各セル（例えばセル２４）によって、最小の“暗”信
号レベル（“最小暗”電圧）が生成される。この最小暗
電圧“Ｖdark”（ゼロボルト以下）は、Ｒ、Ｇ、Ｂ信号
２００、２０２、２０４についてそれぞれ矢印２１４で
示される。ＣＣＤユニット１２から再生される画像にお
ける暗背景の変動分(variation) を除去するためには、
ＡＳＰ１４からの画像信号“Ｖout ”を、正確に“ゼ
ロ”あるいは一定の直流レベルに基準化（reference)す
る必要がある。これは、既に説明したように、第４（フ
ィードバック）セクション５６によって行われる。しか
しながら、ここに図示したような画像信号のカラー成分
Ｒ、Ｇ、Ｂの“ホワイトバランス”を得るためには、Ｒ
ＧＢ信号２００、２０２、２０４の各最大輝度レベルを
等しくし、本来の“ホワイト”シーンすなわち元の画像
におけるそれらの実際のレベルに対応させる必要があ
る。Ｒ、Ｇ、Ｂアナログ信号２００、２０２、２０４の
ホワイトバランスは、各ＡＳＰ１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃ
における増幅器１００の利得を調節することによって簡
単に得られる。従って、アナログ出力画像信号が導線４
０、４１、４２を経て表示装置２２に供給される場合
は、それ以上のホワイトバランスは要求されない。一
方、システム１０（図１）のＡ／Ｄコンバータ１８にお
ける量子化誤差の最小化を図るという見地からすると、
導線３４によってＡ／Ｄコンバータ１８に供給される各
アナログ画像信号Ｒ、Ｇ、Ｂが等しく最大光度をもつこ
とが望ましい。しかるのち、ディジタル化されたＲ、
Ｇ、Ｂ信号のホワイトバランスはＤＳＰ２０によって容
易に得られる。
【００３９】このように、Ｒ信号２００を処理する各Ａ
ＳＰ１４の増幅器（第２）セクション５２の利得を調節
することにより、最大輝度レベル２０６は、Ｇ信号２０
２の最大輝度レベル２０８に対応する最大電圧（−Ｖ）
まで増加される。Ｒ信号２００の最大輝度レベルのこの
ような増加分を破線部分２１６で示す。ここでは一例と
して、第２セクションにおいて、元のＲ信号２００の２
倍の増幅が行われた場合を示している。同様に、Ｂ信号
２０４は３倍に増幅され、その最大輝度レベルが破線部
分２１８で示すように増加する。このようなＲ信号２０
０及びＢ信号２０４の増分増幅（incremental amplific
ation ）により、その最大輝度振幅がＧ信号２０２の最
大輝度振幅と等しくなる。しかし、場合によっては、
Ｒ、Ｂ信号の増分増幅によって、その最小暗レベル“Ｖ
dark”が異なる量ずつ増分増幅されてしまうことがあ
る。ところが、各ＡＳＰ１４（例えば１４Ａ、１４Ｂ、
１４Ｃ）のフィードバック（第４）セクション５６のサ
ーボ動作によって、暗レベルにおけるそのような変動分
（ばらつき :variation)は帳消しにされる。各ＡＳＰ１
４の第４セクション５６（図２）は、制御信号“φ
clamp2”のタイミングで定まる適切なインターバルで、
導線１４８の出力画像信号“Ｖout ”を電圧“Ｖclamp
2”に基準化する。電圧“Ｖclamp2”は、以下に説明す
るように、ＣＣＤユニット１２の画素の各水平行（すな
わち画素ライン）の先頭の“暗”画素の出力レベルに従
って、当業者に周知の方法で選択される。第４（フィー
ドバック）セクション５６のサーボ動作は、“ラインレ
ートクランピング”（line rate clamping）と呼ばれ
る。端子１１４における電圧“Ｖoffset”は、ＣＣＤユ
ニット１２の画素の各水平行の先頭で更新される。この
ようにして、ＣＣＤユニット内部の暗レベルにおける低
周波の変動分(variation) 及び熱的変動分は、ＡＳＰ１
４の出力画像信号“Ｖout ”の直流出力レベルから取り
除かれる。フィードバック（第４）セクション５２のレ
スポンスは、精度向上のため、比較的低速に設定され
る。
【００４０】図４は、ＡＳＰ１４により生成され“Ｖ
out ”として導線１４８に供給される出力画像信号波形
２５０のグラフを表したものである。グラフの縦軸は電
圧Ｖを表し、横軸は任意のゼロ点を有する正規化された
時間単位を表す。４０ＭＨｚサンプリングレートの場
合、ここでの時間単位はナノ秒となり、１つの画素信号
から次の画素信号までのタイムインターバルは２５ナノ
秒である。出力画像波形２５０は、任意に階段状の信号
を描く。この波形は、暗レベル（０．０ボルト）２５２
から最大輝度レベル（＋１．０ボルト）２５４まで増加
し、その後暗から明までの増加を繰り返す画像輝度スケ
ール（image brightness scale）を表したものである。
これに対応して、ＣＣＤユニット１２から入力されＡＳ
Ｐ１４によりサンプルされた画素画像信号が、“サンプ
リング”された負方向の波形２６０として破線で示され
ている。サンプリングされた波形２６０の“暗”レベル
もまた符号２５２（０．０ボルト）で示され、最大輝度
レベルは符号２６２（ここでは、約−０．５ボルト）で
示される。例としてここでは、“サンプリング”され
た”波形２６０として、図３の“緑”（ｇｒｅｅｎ）画
素信号２０２を示す。“赤”（ｒｅｄ）及び“青”（ｂ
ｌｕｅ）の信号２００及び２０４はその後、対応するＡ
ＳＰ１４で増幅される。これにより、ＲとＢの最大輝度
出力が、Ｇの最大輝度と同じ信号出力レベル２５４（＋
１．０ｖ）にまで増加し、すでに説明したように、Ａ／
Ｄコンバータ１８における量子化誤差が低減される。
Ｒ、Ｇ、Ｂの暗レベルは、ＡＳＰ１４の第４セクション
５６のサーボ動作によって、第２セクション５２の利得
設定とは無関係に、ゼロレベル（０．０ボルト）２５２
に維持される。
【００４１】図５は、“ＣＣＤ出力”信号と各制御信号
“φclamp1”、“φsample”、“φclamp2”、“φ
blank ”との相対的な時間及び継続時間を示したタイミ
ング図（不定縮小）を図示したものである。横軸には時
間が示され、また、各種の信号に対する相対的な電圧
（各信号について“０”値以上または以下）が縦軸に沿
って示されている。ＣＣＤ出力３００は、ＣＣＤユニッ
ト１２の１つの画素ラインについて、水平読出し時間
（矢印３０４と３０６によって示される）の期間中の一
連の（階段状に任意に増加する）負極性信号パルス３０
２として示される。例として、ＣＣＤ出力３００には、
水平読出しの終わりに“暗”レベル（光のない）信号パ
ルス３０２Ａが発生する。これらの暗レベルパルス３０
２Ａが次の水平読み出しの始めに３つ発生している。パ
ルス３０２と３０２Ａの間の短いリセットインターバル
が両側矢印３０８によって示される。信号の継続時間３
０２及び３０２Ａはリセットインターバル３０８とほぼ
等しく図示されている。これらは、図３に示した“シグ
ナル”インターバル及び“リセット”インターバルに対
応する。水平読出しの各インターバルの終わりに、“垂
直から水平への移行”と呼ばれるインターバル（矢印３
１０と３１２で示される）がある。このインターバルの
間に、ＣＣＤユニット１２内の次の画素ラインが、別の
水平読出し位置に移動する。以下同様である。垂直から
水平への移行の間に、破線波形３１４で示すような好ま
しくないスイッチング過渡電流が生じるかもしれない
が、これは、以下に説明するように、ＡＳＰ１４によっ
て生成される出力画像信号“Ｖout ”から取り除かれ
る。
【００４２】制御信号“φclamp1”は、ＣＣＤ出力３０
０の各リセットインターバル３０８のほぼ中心に位置す
る一連の短継続時間パルス３１６から構成される。各
“φcl amp1”パルス３１６は、基準電圧“Ｖclamp1”が
コンデンサ６０に印加される短い時間の間、ＡＳＰ１４
の第１セクション（図２）内のクランピングスイッチ６
８を閉じる。“φsample”制御信号は、１連の短継続時
間パルス３１８から構成される。この短継続時間パルス
３１８は、ＣＣＤ出力３００の各信号パルス３０２及び
３０２Ａのインターバルのほぼ中心に位置する。“φ
sample”パルス３１８は、“φclamp1”パルス３１６の
間に発生することに留意すべきである。このように、ス
イッチ７６及び７８は、クランピングスイッチ６８が開
いているときに閉じ、クランピングスイッチ６８が閉じ
ているときに開いている。
【００４３】“φclamp2”制御信号は、垂直から水平へ
移行するインターバルの直後に発生するパルス３２０で
ある。“φclamp2”パルス３２０は、スイッチ１２８を
制御する“φblank ”制御信号パルス３２２の終了後に
始まる。“φclamp2”パルス３２０が発生しているとき
（すなわち、図示された３つの“φclamp ”パルス３１
８の間は）、第４（フィードバック）セクション５６の
スイッチ１６２は閉じられている。これにより、コンデ
ンサ１６４は、“Ｖclamp2”に基準化された３つの暗レ
ベル信号３０２Ａのサンプル値から、第４セクション５
６のサーボ動作により決定された（“Ｖoffset”に比例
する）電圧に、十分に充電される。“φblank ”制御信
号パルス３２２は、垂直・水平移行インターバルの開始
直後に始まり、このインターバルが終了する少し前に終
了する。パルス３２２が発生しているときは、ＭＵＸ１
２４のスイッチ１２８は接点１３２側に移動し、基準電
圧“Ｖblank ”が導線１４８の出力信号“Ｖout ”に挿
入される。ＭＵＸ１２４の端子１３６に印加された基準
電圧“Ｖblank ”は、“φblank ”制御信号パルス３２
２の継続時間中、図示のように、垂直水平移行インター
バル内にゼロボルトレベルを挿入するように調節され
る。この代わりとして、電圧“Ｖblank ”を調節して、
ここに図示したゼロボルトレベルとは異なる“ステッ
プ”電圧レベルを挿入することもできる。各制御信号
（φ）を発生するための回路は当業者に周知である。各
基準電圧は、（図示されない供給電圧とともに）温度補
償されているので、ＡＳＰ１４の動作は一定の温度範囲
にわたって安定している。
【００４４】図６は、本発明に係る電子カラー画像形成
システム４００を表したものである。後述する説明から
わかるように、システム４００では写真等のカラー画像
を得ることができ、その回路構成は極めて有効的かつ経
済的である。システム４００は、ＣＣＤ画像形成ユニッ
ト４０２、単一のアナログ信号処理装置（ＡＳＰ）４０
４、アナログ・ディジタル（Ａ／Ｄ）コンバータ４０
６、ディジタル信号処理装置（ＤＳＰ）４０８及び表示
装置４１２から構成される。ここで、ＣＣＤユニット４
０２（通常、当業者に周知のタイプ）は、一例として、
−Ｒ、−Ｇ、−Ｂとして示されるカラー成分画素画像信
号をシリアルに出力する。これらの画素画像信号は、導
線４１４を介してＡＳＰ４０４の入力に供給される。Ａ
ＳＰ４０４は、−Ｒ、−Ｇ、−Ｂを順次処理し、一様な
暗ゼロレベルと同一振幅を有するカラー成分出力画像信
号＋Ｒ、＋Ｇ、＋Ｂを出力する。Ｒ、Ｇ、Ｂ出力画像信
号は、導線４１６を介して直接Ａ／Ｄコンバータ４０６
に供給され、ここでディジタル化された後、導線４１８
を介してＤＳＰ４０８に供給される。Ｒ、Ｇ、Ｂ成分デ
ィジタル信号はＤＳＰ４０８によって“ホワイトバラン
ス”処理が施され、導線４２０によって表示装置４１２
に供給されて写真画像品質のフルカラー画像として映し
出される。Ａ／Ｄコンバータ４０６、ＤＳＰ４０８及び
表示装置４１２は、当業者に周知のものである。
【００４５】図７は、図６のＡＳＰ４０４の回路図であ
る。ＡＳＰ４０４の要素のうちのいくつかは、図２のＡ
ＳＰ１４の対応する要素と同一のものである。ＡＳＰ４
０４の回路及び作用を簡単に理解できるように、ＡＳＰ
１４の要素に対応する要素には同じ符号を用い、その詳
説は省略することにする。
【００４６】簡単に説明すると、ＡＳＰ４０４は、第１
（入力）セクション５０、第２（増幅器）セクション５
２、第３（出力）セクション５４、第４（フィードバッ
ク）セクション５６及び第５（フィードバック）セクシ
ョン４４０から構成される。ＡＳＰ４０４の第１セクシ
ョン５０は、−Ｒ、−Ｇ、−Ｂ画素画像信号をＣＣＤユ
ニット４０２（図６）から入力端子５８にシリアルに受
信する。これらのシリアル信号は、図２のＡＳＰ１４に
ついて既に説明した方法により、それぞれクランプ、サ
ンプル及びホールドされる。セクション５０からの差動
信号は増幅器セクション５２の端子１０２及び１０４に
供給される。ここで、各ＲＧＢカラー成分信号は、既に
説明したように、（同量ずつではなく）個別に増幅さ
れ、暗レベル差が除去される。ここで注目すべきなの
は、ＡＳＰ４０４の増幅器セクション５２の利得制御端
子１１０に、（図示されない制御ユニットから、）連続
的に、個別の利得制御信号“ＶgainR ”、“ＶgainG ”
及び“ＶgainB ”が供給されていることである。これら
の個々の利得制御信号は、以下に説明するように、ＡＳ
Ｐ４０４の増幅器セクション５２によって処理される各
Ｒ、Ｇ、Ｂカラー成分画像信号に同期化される。このよ
うに、カラー成分信号がＡＳＰ４０４の増幅器セクショ
ン５２を通過する各瞬間において、これらの信号の各最
大振幅が等しくなるようにＲ信号、Ｇ信号、Ｂ信号に対
して適切な利得量が定められる。セクション５２は、そ
の増幅されたＲ、Ｇ、Ｂ信号を、既述のように機能する
第３セクション５４に供給する。ＡＳＰ４０４のセクシ
ョン５４は、その出力導線１４８を介して、最大振幅＋
Ｒ、＋Ｇ、＋Ｂ信号を、導線４１６及び図６のＡ／Ｄコ
ンバータ４０６に供給する。
【００４７】第４（フィードバック）セクション５６
は、出力画像信号における暗レベル差を最小限にするた
めのサーボループを形成する。第４セクション５６は前
述のように動作する。しかしながらＡＳＰ４０４におい
ては、増幅器（第２）セクション５２の利得が、シーケ
シャルな制御信号“ＶgainR ”、“ＶgainG ”及び“Ｖ
gainB ”によって直接変化されているので、増幅器セク
ション５２の利得変化による暗レベル変動を縮小するた
めに、フィードバック手段を追加している。第５（フィ
ードバック）手段はこのような目的で設けられたもので
ある。
【００４８】第５セクション４４０は、演算増幅器（Ｏ
ＡＭＰ）４４２、スイッチ４４４、蓄電コンデンサ４４
６、バッファアンプ４４８及び“差電圧−差電流”コン
バータ４５０（当業者に周知）から構成される。ＯＡＭ
Ｐ４４２は、導線４５２及び導線４５４によって“Ａv
”増幅器１００内部の適当なノード（図示せず）に接
続された正及び負の入力を有する。一例として、これら
のノードは、前記Ｂｌａｕｓｃｈｉｌｄ論文の図１０に
示される回路のトランジスタＱ２９及びＱ３０のコレク
タに対応するものでもよい。ＯＡＭＰ４４２は、導線４
５６によってスイッチ４４４の第１の端子に接続され
る。このスイッチは、破線４６０で示す“φclamp2”制
御信号（図５参照）により駆動される。スイッチ４４４
の第２の端子は、導線４６２を介して、コンデンサ４４
６の第１の端子とバッファアンプ４４８の入力に接続さ
れる。コンデンサ４４６の第２の端子は接地されてい
る。一例として、コンデンサ４４６は２０００ｐＦのキ
ャパシタンスを有し、外付けされる。バッファアンプ４
４８の出力は、コンバータ４５０の入力端子４６４に接
続される。コンバータ４５０の別の入力端子４６６は、
基準電圧“Ｖreference ”に接続されている。例えば、
この電圧は“Ｖclamp2”と同じでもよい。コンバータ４
５０は、２つの出力導線４７０及び４７２によって“Ａ
v ”増幅器１００内部のノード（図示せず）に接続され
た出力を有する。たとえば、導線４７０と４７２は、前
述のＢｌａｕｓｃｈｉｌｄ論文の図４及び図１０にそれ
ぞれ示されたトランジスタＱ１のコレクタと及びトラン
ジスタＱ２のコレクタに接続される。
【００４９】導線４７０及び４７２は、第５（フィード
バック）セクション４４０のサーボ動作により、増幅器
１００内部の“暗”レベル画素信号（たとえば、図５の
パルス３０２Ａ）を示す差電流のその差分を効果的にゼ
ロにするための差電流（すなわち、補正信号）を供給す
る。一例として、導線４７０及び４７２によって増幅器
１００に供給された補正信号は、（Ｂｌｕａｓｃｈｉｌ
ｄの図４における電流ＩA 及びＩB 等の）信号電流の差
を効果的にゼロにする。そして次に、暗レベル信号電流
との差分“ゼロ”を増幅することにより、“Ａv ”増幅
器１００の利得設定に関係なく、“ゼロ”暗信号が出力
される。つまり、“ゼロ”は、何倍しても“ゼロ”であ
る。
【００５０】このようにして、増幅器１００の利得は、
Ｒ、Ｇ、Ｂの各出力画像信号の暗ゼロレベルに影響を及
ぼすことなく、端子１１０に供給されるＲ、Ｇ、Ｂ利得
制御信号“Ｖgain R”、“Ｖgain G”、“Ｖgain B”の
順に適当なタイミングで変化する。端子１１０に供給さ
れたＲ、Ｇ、Ｂの利得制御信号は、ＡＳＰ４０４の端子
５８に入力される−Ｒ、−Ｇ、−Ｂを順次サンプリング
ルするための各制御信号“φsample”に同期する。ＡＳ
Ｐ４０４の第４（フィードバック）セクションは、さら
に、第５（フィードバック）セクション４４０の後段に
おけるエラーや熱ドリフト（thermal drift ）等によっ
て生じる暗ゼロレベルの変動分（ばらつき）を除去す
る。最高画質の画像再生が要求されない場合は、第４セ
クション５６はＡＳＰ４０４から削除してもよい。優れ
た経済性及び有効性を有するただ１つのＡＳＰ４０４に
よってＲ、Ｇ、Ｂのカラー成分出力画像信号が得られ、
この出力画像信号を合成することで写真等の電子カラー
画像が生成されることが判るだろう。一例として、Ｒ、
Ｇ、Ｂのシーケンシャルな画素画像信号は、１０ＭＨｚ
のレートでＡＳＰ４０４により処理される。
【００５１】ここで説明した画像システム１０、４０
０、ＡＳＰ１４及び４０４は、本発明の一般的原理の例
示にすぎず、当業者が、発明の精神及び範囲を逸脱する
ことなく変更を行うことが可能である。例えば、画像形
成システムは、特定のＣＣＤ画像形成ユニット、３つの
カラー成分、つまり前述のＲ、Ｇ、Ｂカラーに限定され
ない。さらに、ＡＳＰは、特定のフィードバックルー
プ、例示した増幅器利得値、特定の入力信号サンプリン
グレート及び前述の電圧レベルに限定されない。またＡ
ＳＰは、ＩＣとして実施化されること、すなわち特定の
処理技術によるＩＣとしての製造にも限定されない。
【００５２】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
各種の高性能電子画像形成システムにおける使用に適す
るアナログ信号処理装置（ＡＳＰ）のための独自の構成
が提供され、これにより、広範囲にわたる信号サンプリ
ングレートで、暗背景のばらつきを低減し、画像カラー
成分の有効なホワイトバランスを得ることが可能とな
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る電子カラー画像形成システムのブ
ロック図である。
【図２】本発明に係る図１のアナログ信号処理装置（Ａ
ＳＰ）の回路図である。
【図３】ＣＣＤ画像形成ユニットにより生成される画像
信号の各Ｒ、Ｇ、Ｂカラー成分の電圧レベルを例示した
概略図である。
【図４】ＡＳＰへの入力画像信号（破線）とＡＳＰから
の出力画像信号（実線）を例示した電圧対時間のグラフ
である。
【図５】ＣＣＤユニットからの画素信号と図２のＡＳＰ
に関連して用いられる各種の制御信号（φ）の時間関係
を示すタイミング図である。
【図６】本発明に係る別のカラー画像形成システムのブ
ロック図である。
【図７】本発明に係る図６の画像形成システムにおける
単一のアナログ信号処理装置（ＡＳＰ）の回路図であ
る。
【符号の説明】
１０，４００ 画像形成システム １２，４０２ ＣＣＤ画像形成ユニット １４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃ，４０４ アナログ信号処理装
置（ＡＳＰ） １６ カラー信号マルチプレクスユニット １８，４０６ Ａ／Ｄ コンバータ ２０，４０８ ディジタル信号処理装置（ＤＳＰ） ２２，４１２ 表示装置 ５０ 第１（入力）セクション ５２ 第２（増幅器）セクション ５４ 第３（出力）セクション ５６，４４０ 第４（フィードバック）セクション
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 グレゴリー オスカー モバーグ アメリカ合衆国 ニューヨーク州 ロチェ スター イングリウッド ドライヴ 84

Claims (19)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 電子画像システムにおけるＣＣＤ画像形
    成ユニットに用いるアナログ信号処理装置であって、 ＣＣＤユニットからの入力画像画素信号を受信し、当該
    アナログ信号処理装置内での処理のためクランプ及びサ
    ンプリングを行い、その画素信号のサンプル値を保持す
    る手段を有する入力セクションと、 前記画素信号のサンプル値を受信し、この信号を、選択
    された利得で広い帯域にわたって低ノイズで増幅して出
    力画像信号を得るための手段であって、ある範囲にわた
    って調節可能な利得と、出力画像信号の直流レベルを所
    望の暗ゼロ値（dark zero value ）に設定するためのフ
    ィードバック信号入力と、を有する増幅手段と、 出力画像信号を検出し、増幅器手段の利得設定とは別個
    に出力画像信号の暗ゼロ値を設定するための補正信号を
    前記増幅手段のフィードバック信号入力にフィードバッ
    クするフィードバック手段と、 を具備することを特徴とするアナログ信号処理装置。
  2. 【請求項２】 請求項１において、前記入力手段は、 ＣＣＤユニットからの画素信号を受信するために接続さ
    れた第１の端子を有する直列のカップリングコンデンサ
    と、 この直列のカップリングコンデンサの第２の端子を、第
    １の基準電圧が印加される電圧端子に一時的に接続する
    ためのクランピングスイッチと、 第１及び第２の蓄電コンデンサと、 前記カップリングコンデンサの第２の端子から受信した
    画素信号の瞬間的サンプルを、前記第１の蓄電コンデン
    サに供給するために接続された第１のサンプリングスイ
    ッチと、 電圧端子における第１の基準電圧を前記第２の蓄電コン
    デンサに瞬間的に供給するために接続され、前記第１の
    サンプリングスイッチと同時に駆動される第２のサンプ
    リングスイッチと、 前記第１及び第２の蓄電コンデンサの各電圧を前記増幅
    手段に供給するための回路手段であって、前記第１及び
    第２のサンプリングスイッチが開いているときには一時
    的に閉じ、第１及び第２のサンプリングスイッチが閉じ
    ているときには開くように調節されるクランピングスイ
    ッチと、 を具備することを特徴とするアナログ信号処理装置。
  3. 【請求項３】 請求項２において、 前記第１及び第２の蓄電コンデンサはピコファラドの範
    囲にあり、本質的に同じキャパシタンスを具備すること
    を特徴とするアナログ信号処理装置。
  4. 【請求項４】 請求項２において、 前記フィードバック手段は、そのサーボ動作によって前
    記増幅手段の利得設定とは無関係に前記出力画像信号の
    暗ゼロレベルを決定する第２の基準電圧を受けるように
    構成されていることを特徴とするアナログ信号処理装
    置。
  5. 【請求項５】 請求項４において、さらに、実質的に同
    一のアナログ信号処理装置を組み込み、 第１のアナログ信号処理装置は、ＣＣＤユニットからの
    第１のカラー成分画像信号を受信し、 第２のアナログ信号処理装置は、ＣＣＤユニットからの
    第２のカラー成分画像信号を受信し、 これらのアナログ信号処理装置の各利得は、それらのア
    ナログ信号処理装置からの各出力画像信号レベルが等し
    くなるように調節されるとともに、前記第１及び第２の
    基準電圧はこのアナログ信号処理装置に共通に供給され
    ることを特徴とするアナログ信号処理装置。
  6. 【請求項６】 ＣＣＤユニットからの画素信号を受信す
    るセクションであって、この画素信号を相関ダブルサン
    プリングし、画素信号と第１の基準電圧の値を各々蓄積
    されたアナログ電圧として差動的にサンプリングして保
    持する回路手段を有する第１のセクションと、 前記蓄積されたアナログ電圧を受信するセクションであ
    って、この蓄積アナログ電圧を差動的に結合して出力信
    号を供給する増幅手段と、調節可能な利得制御と、出力
    信号の直流ゼロ暗レベルを調節するためのフィードバッ
    ク信号入力と、を有する第２のセクションと、 この第２のセクションからの出力信号を受信し、低イン
    ピーダンスで出力信号を供給する第３のセクション出力
    信号を受信し前記第２のセクションのフィードバック信
    号入力に補正信号を供給するよう構成された第４セクシ
    ョンと、 とを具備し、 前記第４セクションは、出力信号のゼロレベルを第２の
    基準電圧に合わせサーボ動作により前記補正信号を調整
    することにより、この第２の基準電圧と、広い範囲にわ
    たるサンプリングレートで画素信号を正確にサンプリン
    グできるようなゼロ暗レベルとの間に所望のバランスを
    維持するフィードバック手段を有し、 第２のセクションの利得は調整可能であって、出力信号
    のゼロ暗レベルはこの利得とは無関係に決定され、 該アナログ信号処理装置の４つのセクションは単一の集
    積回路として構成されることを特徴とするアナログ信号
    処理装置。
  7. 【請求項７】 請求項６において、前記第１のセクショ
    ンは、 ＣＣＤユニットからの画素信号を受信するために接続さ
    れた第１の端子を有する直列のカップリングコンデンサ
    と、 このカップリングコンデンサの第２の端子を前記第１の
    基準電圧が印加された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及び第２の蓄電コンデンサと、 カップリングコンデンサの第２の端子から受信した画素
    信号の瞬間的サンプルを、第１の蓄電コンデンサに供給
    するために接続された第１のサンプリングスイッチと、 この第１のサンプリングスイッチと同時に駆動され、前
    記電圧端子における第１の基準電圧を第２の蓄電コンデ
    ンサに瞬間的に供給するために接続された第２のサンプ
    リングスイッチと、 第１及び第２の蓄電コンデンサに蓄電されたそれぞれの
    電圧を、前記第２のセクションに供給するための回路手
    段と、 を具備し、 前記クランピングスイッチは、第１及び第２のサンプリ
    ングスイッチが開いているときには一時的に閉じられ、
    第１及び第２のサンプリングスイッチが閉じているとき
    には開くように調節され、 第１及び第２の蓄電コンデンサは、アナログ信号処理装
    置で用いられるサンプリングレートで動作する適当なキ
    ャパシタンスを有するとともに、高サンプリングレート
    においては８ビット以上、低サンプリングレートにおい
    ては１０ビット以上のダイナミックレンジが得られるよ
    う互いに正確に整合が取られている、 ことを特徴とするアナログ信号処理装置。
  8. 【請求項８】 請求項６において、前記第２のセクショ
    ンは、 差電圧を差電流に変換して入力するステージと、 ギルバート利得セルと、 差電流を単一出力端の（single-ended）電圧に変換して
    出力するドライバと、 を具備することを特徴とするアナログ信号処理装置。
  9. 【請求項９】 請求項６において、前記第３のセクショ
    ンは、 第２のセクションからの出力信号を受信するための第１
    の入力端子と、第３の基準電圧が印加される第２の端子
    とを有し、ＣＣＤユニットからの画素信号の水平読み出
    しの間は出力信号を反転増幅器に供給し、ＣＣＤユニッ
    トの垂直−水平ライン移動の間は第３の基準電圧を反転
    増幅器に供給するように構成された多重化ユニットと、 高インピーダンスのＣＣＤユニットからの画素信号の極
    性と反対の極性を有する出力信号を出力するように構成
    された反転増幅器と、 を具備することを特徴とするアナログ信号処理装置。
  10. 【請求項１０】 請求項６において、前記第４セクショ
    ンは、 １つの出力と、前記第３のセクションからの出力信号を
    受信するために接続される第１の入力と、第２の基準電
    圧に接続される第２の入力と、を有する演算増幅器と、 蓄電コンデンサと、 前記出力と前記蓄電コンデンサの間に接続されたスイッ
    チと、 を具備し、 前記補正信号は、前記蓄電コンデンサに蓄積され、前記
    スイッチを瞬間的に閉じることにより周期的に再生され
    る、ことを特徴とするアナログ信号処理装置。
  11. 【請求項１１】 請求項６において、さらに、複数の同
    様のアナログ信号処理装置を組み合せ、 各アナログ信号処理装置は、ＣＣＤユニットからの各カ
    ラー成分画像信号を受信するために接続され、 各アナログ信号処理装置の利得は、ホワイトバランスの
    ための各カラー成分出力信号の最大輝度振幅が等しくな
    るよう設定され、 各アナログ信号処理装置は、第１及び第２の基準電圧が
    印加され同時に駆動される、ことを特徴とするアナログ
    信号処理装置。
  12. 【請求項１２】 第１、第２、第３、第４のセクション
    からなるアナログ信号処理装置であって、 第１のセクションは、 １方の端子がＣＣＤユニットからの画素信号を受信する
    ために接続された直列カップリングコンデンサと、 このカップリングコンデンサの他端を基準電圧が印加さ
    れた電圧端子に瞬間的に接続するように構成され、第１
    及び第２のサンプリングスイッチが開いているときには
    一時的に閉じ、第１及び第２のサンプリングスイッチが
    閉じているときには開くクランピングスイッチと、 本質的に同じキャパシタンスを有する第１及び第２の蓄
    電コンデンサと、 前記カップリングコンデンサの第２の端子から受信した
    画素信号の瞬間的サンプルを、前記第１の蓄電コンデン
    サに供給するために接続された第１のサンプリングスイ
    ッチと、 前記電圧端子における第１の基準電圧を第２の蓄電コン
    デンサに瞬間的に供給するために接続され、前記第１の
    サンプルスイッチングと同時に駆動される第２のサンプ
    リングスイッチと、 第１及び第２の蓄電コンデンサに蓄積された各アナログ
    電圧を第２のセクションに供給するための回路手段と、 を具備し、 第２のセクションは、 差電圧を差電流に変換して入力するステージと、 ギルバート利得セルと、 差電流を単一出力端の（single-ended）電圧に変換して
    出力するドライバと、 を具備し、 前記第３のセクションは、 ＣＣＤユニットからの画素信号の極性と逆極性の出力信
    号を供給するように構成された反転増幅器と、 第２のセクションからの出力信号を受信するための第１
    の入力端子と第２の基準電圧が印加される第２の端子を
    有し、ＣＣＤユニットからの画素信号の水平読み出しの
    間に出力信号を反転増幅器に供給し、ＣＣＤユニットの
    垂直−水平ライン移動の間に第２の基準電圧を反転増幅
    器に供給するように構成された多重化ユニットと、 を具備し、 第４セクションは、 蓄電コンデンサと、 出力と、その暗レベルが所望のゼロレベルに設定される
    画像信号を受信するために接続された入力とを有し、前
    記蓄電コンデンサに蓄積されスイッチを瞬間的に閉じる
    ことによって周期的に再生されて第２のセクションに印
    加され出力信号の暗ゼロレベルを第３の基準電圧に基準
    化するための補正電圧を出力するように構成された増幅
    器と、 前記出力と蓄電コンデンサの間に接続されたスイッチ
    と、 第３の基準電圧のための入力と、 からなるフィードバックループを具備することを特徴と
    するアナログ信号処理装置。
  13. 【請求項１３】 写真画像形成ユニットによって複数の
    カラー成分画素信号が供給される電子カラー画像システ
    ムであって、 実質的に同一で同時に動作し、それぞれカラー成分画素
    画像信号の各１つを受信するために接続され、増幅され
    たカラー成分出力画像信号を出力してホワイトバランス
    と一様な暗背景レベルとを有するフルカラー画像を合成
    する、複数のアナログ信号処理装置から成り、 各アナログ信号処理装置は、 画像形成ユニットから画素信号を受信するセクションで
    あって、この画素信号を相関ダブルサンプリングし、こ
    の画素信号及び各蓄積されたアナログ電圧としての第１
    の基準電圧の値を差動的にサンプリングして保持する回
    路を含む第１のセクションと、 蓄積されたアナログ電圧を受け取るセクションであっ
    て、この蓄積されたアナログ電圧を差動的に結合して出
    力信号を供給する増幅手段を含み、調節可能な利得制御
    と出力信号の直流ゼロ暗レベルを調節するための制御信
    号入力とを有する第２のセクションと、 出力信号を受信してオフセット信号を第２のセクション
    の制御信号出力に供給するセクションであって、出力信
    号のゼロレベルを第２の基準電圧に合わせ込み、サーボ
    動作によるオフセット信号の調節により第２の基準電圧
    とゼロレベルとの所望のバランスを維持し、広範囲にわ
    たるサンプリングレートで画素信号のサンプリングを正
    確に行うフィードバック手段、を有する第３のセクショ
    ンと、 を具備し、 前記第２のセクションの利得は調節可能であり、出力信
    号のゼロ暗レベルはこの利得と無関係に決定される、こ
    とを特徴とする電子カラー画像システム。
  14. 【請求項１４】 写真画像形成ユニットによって複数の
    カラー成分画素信号が供給される電子カラー画像システ
    ムであって、 実質的に同一で同時に動作し、それぞれカラー成分画素
    画像信号の各１つを受信するために接続され、増幅され
    たカラー成分出力画像信号を出力してホワイトバランス
    と一様な暗背景レベルとを有するフルカラー画像を合成
    する、複数のアナログ信号処理装置から成り、 各アナログ信号処理装置は、 画像形成ユニットから画素信号を受信するセクションで
    あって、第１の制御信号によって画素信号を相関ダブル
    サンプリングするスイッチ回路手段と、第２の制御信号
    によって前記画素信号及び各蓄積されたアナログ電圧と
    しての第１の基準電圧の値を差動的にサンプリングして
    保持するスイッチサンプリング手段と、を含む第１のセ
    クションと、 蓄積されたアナログ電圧を受け取るセクションであっ
    て、第１のセクションからの蓄積アナログ電圧を差動的
    に結合して出力信号を供給する増幅手段を含み、調節可
    能な利得制御と出力信号の直流ゼロ暗レベルを調節する
    ためのフィードバック信号入力とを有する第２のセクシ
    ョンと、 第２のセクションからの出力信号を受信するための第１
    の入力端子と第２の基準電圧が印加される第２の端子と
    を有しＣＣＤユニットからの画素信号の水平読み出しの
    間に出力信号を反転増幅器に供給しＣＣＤユニットの垂
    直−水平ライン移動の間に第２の基準電圧を反転増幅器
    に供給するように構成された多重化ユニットと、ＣＣＤ
    ユニットからの画素信号の極性と逆極性の出力信号を出
    力するように調節された反転増幅器と、を有する第３の
    セクションと、 第３のセクションから出力信号を受信してオフセット電
    圧を第２のセクションのフィードバック信号入力に印加
    するセクションであって、第３の制御信号による制御の
    下、出力信号のゼロレベルを第３の基準電圧に合わせ込
    み、サーボ動作よるオフセット電圧の調整により第２の
    基準電圧とゼロ暗レベルとの所望のバランスを維持する
    スイッチフィードバック手段、を有する第４セクション
    と、 を具備し、 各アナログ信号処理装置には第１、第２及び第３の制御
    信号が供給され、画素信号は広範囲のサンプリングレー
    トにわたって正確にサンプリングされ、第２のセクショ
    ンの利得は調節可能であり、低インピーダンスの出力信
    号のゼロ暗レベルはこの利得とは無関係に決定される、
    ことを特徴とする電子カラー画像システム。
  15. 【請求項１５】 電子画像システムにおけるＣＣＤ画像
    形成ユニットに用いるアナログ信号処理装置であって、 ＣＣＤユニットから連続的にカラー成分画素画像信号を
    受信し、当該アナログ信号処理装置内での処理のためク
    ランプ及びサンプリングを行い、その画素信号のサンプ
    ル値を保持する入力セクションと、 前記画素信号のサンプル値を受信し、この信号を、選択
    された利得に広い帯域にわたって低ノイズで増幅して出
    力カラー成分信号を得るための増幅手段であって、ある
    範囲にわたって調節可能な利得制御と、出力信号の直流
    レベルを所望のゼロ値に設定するためのフィードバック
    信号入力と、を有する増幅手段と、 カラー成分画像信号の暗レベルを検出し、増幅手段の利
    得設定とは別個に出力カラー成分画像信号の暗ゼロ値を
    設定するための補正信号を前記増幅手段のフィードバッ
    ク信号入力にフィードバックするフィードバック手段
    と、 を具備することを特徴とするアナログ信号処理装置。
  16. 【請求項１６】 請求項１５において、さらに、 前記増幅手段の利得制御に接続され、該増幅手段の利得
    を連続的に直接設定し、ＣＣＤユニットからの連続画素
    信号に同期して１つのカラー成分の信号を別のカラー成
    分信号とは異なる量だけ増幅することで異なる色のホワ
    イトバランスを得る制御信号手段、 を設けたことを特徴とするアナログ信号処理装置。
  17. 【請求項１７】 請求項１６において、 ＣＣＤユニットからの画素信号の色は赤（Ｒ）、緑
    （Ｇ）、青（Ｂ）であり、増幅手段の利得を前記制御信
    号手段で直接調節することによって、出力されるＲ、
    Ｇ、Ｂカラー成分画像信号の振幅を等しくさせる、こと
    を特徴とするアナログ信号処理装置。
  18. 【請求項１８】 請求項１５において、 前記増幅手段は、 フィードバック信号入力を有し差電圧を差電流入力に変
    換するステージと、 利得制御を有する利得セルステージと、 出力ドライバステージと、 を具備し、 前記フィードバック手段は、フィードバック信号入力に
    差動補正電流を印加することにより、増幅手段の利得に
    おける変化と無関係に暗レベルカラー成分画像信号を暗
    ゼロ値に合わせ込む、 ことを特徴とするアナログ信号処理装置。
  19. 【請求項１９】 請求項１８において、 前記フィードバック手段は、 第１のサーボループと、 この第１のサーボループの後段に接続され、フィードバ
    ック信号を増幅手段に供給し出力画像信号における残留
    暗レベル誤差及び熱的変動分を補正することにより、写
    真画像品質の電子画像を得る第２のサーボループと、 を含むことを特徴とするアナログ信号処理装置。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001036358A (ja) * 1999-06-15 2001-02-09 Analog Devices Inc <Adi> 可変利得増幅システム
US7633541B2 (en) 2003-03-27 2009-12-15 Canon Kabushiki Kaisha Image pickup apparatus having a correction unit for a digital image signal

Families Citing this family (35)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06232744A (ja) * 1993-01-29 1994-08-19 Canon Inc 信号処理装置
US5572155A (en) * 1994-06-20 1996-11-05 Fuji Photo Film Co., Ltd. CCD signal read-out circuit free from ailiasing of high-frequency noises
US5903043A (en) * 1994-10-28 1999-05-11 Canon Kabushiki Kaisha Semiconductor device and an arithmetic and logic unit, a signal converter and a signal processing system using the same
JP3557675B2 (ja) * 1994-12-16 2004-08-25 富士ゼロックス株式会社 画像読取装置
US6025875A (en) * 1995-10-23 2000-02-15 National Semiconductor Corporation Analog signal sampler for imaging systems
US5757425A (en) * 1995-12-19 1998-05-26 Eastman Kodak Company Method and apparatus for independently calibrating light source and photosensor arrays
US5841488A (en) * 1995-12-28 1998-11-24 Thomson Consumer Electronics, Inc. Multiple video input clamping arrangement
US6018364A (en) * 1996-02-06 2000-01-25 Analog Devices Inc Correlated double sampling method and apparatus
US5757440A (en) * 1996-02-06 1998-05-26 Analog Devices, Inc. Method and apparatus for providing an offset level to an image signal
US6052147A (en) * 1996-02-27 2000-04-18 Mustek Systems, Inc. Photic image processing device
US6141048A (en) * 1996-08-19 2000-10-31 Eastman Kodak Company Compact image capture device
US5844431A (en) * 1996-09-18 1998-12-01 Exar Corporation Low noise low power CMOS correlated double sampler
US6856347B1 (en) 1996-10-30 2005-02-15 Mustek Systems, Inc. Photic image processing method
FR2757336A1 (fr) * 1996-12-13 1998-06-19 Philips Electronics Nv Circuit d'interface pour camera video
AU2243299A (en) * 1997-08-15 1999-03-08 Intel Corporation Color channel independent gain for solid state image sensor
SG70128A1 (en) * 1997-10-06 2000-01-25 Canon Kk Method of driving image sensor
US6031399A (en) * 1998-02-13 2000-02-29 National Semiconductor Corporation Selectively configurable analog signal sampler
AU9456198A (en) * 1998-09-28 2000-04-17 3Dv Systems Ltd. Distance measurement with a camera
US6587143B1 (en) 1999-01-19 2003-07-01 National Semiconductor Corporation Correlated double sampler with single amplifier
US6252536B1 (en) * 1999-03-31 2001-06-26 Cirrus Logic, Inc. Dynamic range extender apparatus, system, and method for digital image receiver system
US6342919B2 (en) * 1999-04-08 2002-01-29 Nucore Technology, Inc. Power saving method using interleaved programmable gain amplifier and A/D converters for digital imaging devices
JP4358351B2 (ja) * 1999-04-27 2009-11-04 浜松ホトニクス株式会社 光検出装置
JP3663973B2 (ja) * 1999-05-06 2005-06-22 日本電気株式会社 画像信号処理装置および画像信号処理方法
WO2001013649A1 (en) * 1999-08-19 2001-02-22 Ymedia Corporation Method and apparatus for color interpolation
US7133073B1 (en) * 1999-08-19 2006-11-07 Dialog Imaging Systems Gmbh Method and apparatus for color interpolation
US8310577B1 (en) * 1999-08-19 2012-11-13 Youliza, Gehts B.V. Limited Liability Company Method and apparatus for color compensation
US6888568B1 (en) * 1999-08-19 2005-05-03 Dialog Semiconductor Gmbh Method and apparatus for controlling pixel sensor elements
JP2001086414A (ja) * 1999-09-10 2001-03-30 Sony Corp 撮像装置及び信号処理方法
JP2002044370A (ja) * 2000-07-28 2002-02-08 Mitsubishi Electric Corp イメージセンサ
US6965395B1 (en) 2000-09-12 2005-11-15 Dialog Semiconductor Gmbh Methods and systems for detecting defective imaging pixels and pixel values
US7466344B2 (en) * 2002-06-07 2008-12-16 Scimeasure Analytical Systems, Inc. High-speed low noise CCD controller
CA2443206A1 (en) * 2003-09-23 2005-03-23 Ignis Innovation Inc. Amoled display backplanes - pixel driver circuits, array architecture, and external compensation
US7385636B2 (en) * 2004-04-30 2008-06-10 Eastman Kodak Company Low noise sample and hold circuit for image sensors
US7683947B2 (en) * 2007-01-31 2010-03-23 Intel Corporation Bi-polar signaling scheme for imaging system
KR101660403B1 (ko) * 2015-01-08 2016-09-28 울산과학기술원 Ｃｄｓ 회로

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3818127A (en) * 1973-01-31 1974-06-18 Emhart Corp Base line stabilizing circuit for video inspection machine
US4549215A (en) * 1983-04-07 1985-10-22 Rca Corporation Low noise black level reference for CCD imagers
JPS6134798A (ja) * 1984-07-25 1986-02-19 Sharp Corp 電荷転送素子の出力信号処理回路
EP0360918A1 (de) * 1988-09-30 1990-04-04 Computer Gesellschaft Konstanz Mbh Schaltungsanordnung zur Klemmung von in einer Videosignalfolge enthaltenen Schwarzwert-Referenz-signale
US5010408A (en) * 1989-09-25 1991-04-23 Eastman Kodak Company Doubly correlated sample and hold circuit
US4987321A (en) * 1989-09-25 1991-01-22 Eastman Kodak Company Processing circuit for image sensor

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001036358A (ja) * 1999-06-15 2001-02-09 Analog Devices Inc <Adi> 可変利得増幅システム
JP2011130501A (ja) * 1999-06-15 2011-06-30 Analog Devices Inc <Adi> 可変利得増幅システム
US7633541B2 (en) 2003-03-27 2009-12-15 Canon Kabushiki Kaisha Image pickup apparatus having a correction unit for a digital image signal
US7924336B2 (en) 2003-03-27 2011-04-12 Canon Kabushiki Kaisha Image pickup apparatus including a driving circuit to control a clamping switch so as to hold signals in holding capacitors
US8081250B2 (en) 2003-03-27 2011-12-20 Canon Kabushiki Kaisha Image pickup apparatus having a correction unit for correction of noise components generated by clamping circuits
US8610811B2 (en) 2003-03-27 2013-12-17 Canon Kabushiki Kaisha Image pickup apparatus

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US5329312A (en) 1994-07-12

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