JPH0683403B2 - 暗電流のレベルを示す信号を取出す装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、テレビジョンカメラに用いられる電荷結合装
置（CCD）型のようなフィールド転送型固体撮像器に関
し、特にこの撮像器から発生する映像信号中の暗電流を
正確に測定する装置に関する。

〔発明の背景〕

垂直フィールド転送型CCD撮像器は、被写体からの輻射
エネルギーに露出される光応動画像Ａレジスタと、遮光
されたフィールド記憶用Ｂレジスタおよ出力ラインＣレ
ジスタとを有する。被写体を表わす輻射エネルギ垂直ト
レース期間に実質的に対応する画像積分期間中にＡレジ
スタ上に結像されて、その被写体を表わす電荷パケット
のフィールドを発生する。これらの電荷パケットは次の
垂直リトレース期間中に生ずるフィールド転送期間（通
常プルダウン期間またはA/B転送期間とも呼ぶ）中にＢ
レジスタに移送される。その次の垂直トレース期間には
そのＢレジスタに記憶されたフィールドの各ラインの電
荷パケットは各水平リトレース期間中にＣレジスタに並
列に移送され、次いでＢレジスタ中の電荷パケットの全
フィールドが読出されるまで続く水平トレース期間中に
直列的に読出される。

固体撮像器にはその全レジスタに電荷として累積する温
度依存性の暗電流を生成する欠点がある。この暗電流は
光がなくても信号として現われ、この暗電流がフィール
ド積分期間中にＡレジスタに累積すると、画像表示用電
荷パケットに付随する暗電流直流ペデスタルを生ずる。
画像フィールドをラインの進行方行に横切る、黒レベル
の変化である映像信号のフィールドシエージングは、撮
像器のＢレジスタで次第に長時間を費やす画像サンプル
を表わす電荷パケットの連続するラインによって生ず
る。Ｂレジスタで電荷パケットの各ラインの費やす時間
が長くなると暗電流の累積時間も長くなって、連続する
各ラインに対する黒レベルがさらに白に向かって移動す
る。暗電流はＣレジスタ内に累積するが、そのレベルは
極めて小さい。

従って、暗電流に応動する表示信号で、映像信号を暗電
流応答成分に対して補償し得るものを得ることが望まし
い。暗電流の累積速度は撮像器が形成されている半導体
基板の温度上昇と共に上昇するから、上記暗電流の大き
さを表わす信号をその撮像器自身が形成されている基板
と同じ基板のある領域の暗電流の累積を直接表わすもの
として取出すことが望ましい。

フィールドトレース期間後にＢレジスタに残留する電荷
は、米国特許第4,496,982号明細書記載のように、フィ
ールドリトレース期間中に除去され、その間に累積され
て撮像器のフィールドトレース期間中の暗電流の累積の
尺度を表わす信号を生成する。その残留電荷が累積され
た基板領域はＢレジスタの領域で、上記線順次蓄積によ
り暗電流表示信号が正確に測定される充分大きな振幅を
有するため、この暗電流の累積の尺度を表わす感度は良
好である。この方法を実施するとき生ずる実際上の問題
は、Ｂ、Ｃ両レジスタにこれらを照明から遮蔽するたた
めに用いられる不透明なマスクが、少なくとも現在市販
されている撮像器では、遮蔽されたＢレジスタのライン
のうち、遮蔽されないＡレジスタに近い位置にあるライ
ンに光応答成分が生成するのを充分に阻止することがで
きないことである。この光応答成分は、フィールドトレ
ース期間中にＢレジスタ中を電荷パケットがライン１本
ずつ前進する間に、クロック制御されて進められるた
め、フィールドリトレース期間中にＢレジスタからクロ
ック制御されて送り出される残留電荷の各ライン中に現
われる。この光応答成分は暗電流応答成分の測定精度を
害する。

上記米国特許明細書には、暗電流応答成分の別の測定法
として、Ａレジスタより大きくして、Ａレジスタからの
電荷パケットを受けないため暗電流応答成分だけを累積
する「余分の」垂直電荷転送チャンネルを有するＢレジ
スタを用いることが記載されている。CCD出力信号の時
分割多重化はこのＢレジスタの余分の電荷転送チャンネ
ルの電荷パケットが集積されて撮像器の暗電流に比例す
る暗電流表示信号を発生し得るようにする。比較的暗電
流応答成分の低いような若干の撮像器では、Ｂレジスタ
の１個の余分の電荷転送チャンネルから正確な測定のた
め充分な大きさの暗電流表示信号を発生することが困難
なことがある。このＢレジスタの余分の電荷転送チャン
ネルの数を増すと、暗電流の測定精度が向上するかも知
れないが、このためには撮像器の半導体の面積を増す必
要があり、高価になるという欠点がある。

1984年10月10日付のレバイン氏（P.A.Levine）による米
国特許願第659,460号（米国特許第4,562,473号）明細書
にはＣレジスタに累積された暗電流を感知して表示信号
を取出すフィールド転送型CCD撮像器用の暗電流応答測
定法が記載されている。この方法では、Ｃレジスタの読
取りを、Ｂレジスタから供給された電荷パケットがなく
なった後、Ｂレジスタから次の電荷パケットのラインが
Ｃレジスタに転送されるまでの余分の時間中継続し、こ
の余分の時間中にＣレジスタから読取られた信号の積分
超過時間を暗電流応答成分の尺度として用いるのであ
る。この暗電流応答成分測定法はある種の撮像器に極め
て有効に使用し得るが、最近製造された撮像器の暗電流
は小さ過ぎて、１本のラインからなるＣレジスタでは少
量の暗電流しか累積されないため、この方法では高精度
で測定することができない。

ガンマ補正を用いるカラーテレビジョンカメラでは、黒
レベルに近い微小映像信号変化が被写体のもっと明るい
部分の映像信号変化に対して約４倍に拡大されるかな、
不正確な暗電流補償によって生じた僅から黒レベル移動
でも、被写体を再生したとき有害な色の乱れを生ずるこ
とがある。

このため、暗電流補正のような目的でカメラの処理回路
に用いるため、実質的に積分された暗電流だけに応答す
る正確な表示信号を生成することが望ましい。

〔発明の概要〕

フィールド転送型のCCD撮像器を含むテレビジョンカメ
ラで、映像信号に付随する暗電流応答成分を表わす表示
信号を、ＢレジスタとＣレジスタのように撮像器の異な
る部分から取出した電荷パケットを表わす第１および第
２の信号を比較することにより発生する。すなわち、Ｃ
レジスタが、Ａレジスタから転送された光応答を実質的
に含まないＢレジスタからの電荷パケットを供給すると
きに第１の信号が発生され、Ｂレジスタから供給された
電荷パケットが読取られた後、ＣレジスタにＢレジスタ
から新しい電荷パケットが転送されていない間にＣレジ
スタが電荷パケットを供給したときに第２の信号が発生
される。

〔推奨実施例の詳細な説明〕

第１図のカメラでは、被写体10から反射した光またはそ
れを透過した光がカメラの光学系12により固体撮像器14
の表面に集束される。撮像器14は、光学系12により表面
に集束された輻射エネルギに応動する遮蔽のないＡレジ
スタ16と、輻射エネルギには実質的に応動しない遮蔽さ
れたＢレジスタ18およびＣレジスタ20とを含む通常の垂
直フィールド転送型CCD（電荷結合装置）撮像器として
図示されている。電荷感知器出力段22は例えばＣレジス
タ20の電荷転送チャンネル中の浮動素子と電界効果トラ
ンジスタ電位計から成り、Ｃレジスタ20からの電荷転送
に応じて出力信号を電圧の形で供給する。集束された輻
射エネルギに応じてＡレジスタ16には光電子が発生し、
被写体10を表わす電荷パケットとして累積する。この電
荷パケットは水平行状に配列された電極（図示せず）と
垂直列状に配列されたチャンネルストップ領域（図示せ
ず）により特定の位置に閉込められる。Ｂレジスタ18と
Ｃレジスタ20も同様にＡレジスタ16の行列と整列する行
列状に配列されているが、Ｃレジスタ18の行は１本しか
ない。

被写体10を表わす累積電荷パケットの垂直方向の移動
は、クロック発生器24から撮像器14のＡレジスタ16とＢ
レジスタ18の各電極に印加される単相または多相のクロ
ック信号φ_Ａ、φ_Ｂにより制御される。（例えばNTSCテ
レビジョン方式の垂直トレース期間に対応する）画像積
分期間中はφ_Ａクロックが中断し、輻射エネルギ応答電
荷サンプルがＡレジスタ16内に生ずる。この積分期間後
に累積した電荷サンプルは、Ａレジスタ16とＢレジスタ
18にそれぞれφ_Ａ、φ_Ｂのクロック信号を同期的に印加
することによりＡレジスタからＢレジスタに並列に下方
に転送される。前述のように、通常プルタウン期間また
はA/B転送期間と呼ばれるこの転送期間はテレビジョン
垂直リトレース期間内に起こり、このプルダウン期間の
終りには、Ａレジスタ16からＢレジスタ18に電荷パケッ
トの転送が終って、Ａレジスタ16は空になり、信号を表
わす電荷が枯渇している。次の電荷パケットのフィール
ドがＡレジスタ16中に生じつつある次の画像積分期間で
は、Ｂレジスタ18にφ_Ｂのクロック信号が印加され、前
の電荷パケットのフィールドがＢレジスタ18から１本の
ラインからなるＣレジスタ20に１行（すなわち１本のラ
イン）ずつ並列に転送される。このＣレジスタ20に転送
された各ラインの電荷パケットは、そのＣレジスタ20に
φ_Ｃクロック信号を印加することにより、連続する水平
トレース期間中に電荷感知器出力段22に直列的に読出さ
れる。各画像サンプルが感知されると、クロック発生器
24は出力段22にリセットパルスφ_Ｒを供給して、その浮
動素子を一定のリセットドレイン電位に固定する。φ_Ｃ
クロック信号はまた垂直リトレース期間中にＣレジスタ
20に印加され、A/B転送期間中にＢレジスタ18からＣレ
ジスタ20に転送された電荷の残部をすべて読取る。

受入れた電荷パケットに応じて出力段22が供給する電圧
信号は、例えば相関２重サンプリング回路のような公知
のノイズ低減前置増幅回路を含む信号回復回路26に供給
され、該信号回復回路26は画像出力信号を発生する。相
関２重サンプリングを行う回路網の詳細は、1976年ノー
ドホフ、ライデン（Noordhoff−Leyden）発行イエスパ
ース・バン・デ・ビールフ（Jespers Van de Wielf）と
ホワイト（White）著の「固体撮像（Solid State Imagi
ng）」に見ることができる。映像出力信号は、直流回復
クランプ回路（第４図に詳細に示す）とこの発明の原理
により暗電流応答成分に対して映像信号を補償する暗電
流補償回路30を含む映像信号処理装置28に供給される。
信号処理装置32はクロック発生器24から供給された水平
（Ｈ）および垂直（Ｖ）の同期信号とブランキング信号
に応答して、映像信号処理装置28の発生する映像信号に
同期パルスおよびブランキングパルスを挿入する。信号
処理装置32はまた例えカンマ補正回路を具えた映像信号
処理回路を含み、その出力に標準の方式、例えばNTSC方
式で合成映像信号を発生する。撮像器14のライン数が適
当なPALまたはSECAM方式の信号も供給することができ
る。光学系12に例えば色フィルタ（図示せ）が含まれて
いると、信号処理装置32にもその出力に合成映像信号の
各色成分を生成するためデコーダ、マトリックス、副搬
送波回路が含まれる。

簡単に言えば、暗電流補償回路30は信号感知器34は、Ｃ
レジスタ20がＢレジスタ18から供給されるがＡレジスタ
16から転送された光応答成分を実質的に含まない電荷パ
ケットを供給している後述のDK LINE期間中に映像信号
のレベルをサンプリングして第１の信号を発生する。こ
の第１の信号は比較器36の非反転入力（＋）に供給され
る。信号感知器38は、Ｂレジスタ18から供給された電荷
パケットがすべてＣレジスタ20に供給されてＣレジスタ
20にはＢレジスタから新しい電荷パケットが転送されな
くなった後、Ｃレジスタが電荷パケットを供給している
後述のC LINE期間中に映像信号のレベルをサンプリング
して第２の信号を発生する。この第２の信号は比較器36
の反転入力（−）に供給される。比較器36の出力に生ず
る電圧は映像信号に伴う暗電流応答成分を表わすもの
で、これを信号回復回路26と信号処理装置32との間に挿
入された映像信号増幅器40の反転入力（−）に印加する
ことにより、負帰還的に用いて暗電流を低減または補償
する。第１図の暗電流補償回路30の動作のさらに詳細な
説明は後述するが、まず補償すべき暗電流の発生と性質
を第２図（ａ）、（ｂ）について説明する。

第２図（ａ）に示すように、NTSC方式では、CCD撮像器1
4はＡ、Ｂ両レジスタに256本のラインを有するが、Ｃレ
ジスタはラインが１本で、Ｂレジスタ18から並列に供給
される電荷パケットを並列−直列変換するのに用いられ
る。NTSC方式では、可視（有効）フィールドが約244本
のラインから成る結果、Ａ、Ｂレジスタ16、18には「余
分の」ラインがある。この「余分の」ラインを第３図
（ａ）、（ｂ）について下述するように暗電流応答成分
の正確な測定ができるように、この発明発明によって撮
像器14のクロッキングを改良すると有利である。

前述のように、フィールド転送型撮像器では、生成され
た映像サンプルに伴う撮像器内で集積された暗電流によ
り、不都合な黒レベル移動（ラスタ全体に生じるシエー
ジングまたは背景信号レベル変化）が生ずる。フィール
ド転送型並びにその他の型の撮像器の暗電流応答成分
は、画像積分期間全体にわたってＡレジスタ内の暗電流
の集積に原因するフィールド周波数の直流または黒ペデ
スタル成分を有する。この暗電流成分だけを直接Ａレジ
スタ16から読取ることができれば、第２図（ｂ）の波形
210のようになる。撮像器の暗電流は温度依存性である
から、この直流成分のレベルＰも双頭矢印で示すように
温度依存性がある。

さらに、フィールド転送型撮像器では、Ｂレジスタ18か
らＣレジスタ20へ映像表示電荷パケットをラインごとに
転送するため、映像信号に付随する水平周波数のライン
の長さの段を有する集積暗電流応答成分の垂直周波数の
階段状成分またはランプ成分が生ずる。この階段状成分
はＢレジスタ18から読取られた最初のラインに対する最
小値と最後の可視ラインに対する最大値を有する。この
上昇して行く階段状成分の発生は、プルダウン期間の殆
ど直後に最初のラインがＣレジスタ20によって引出され
るため、暗電流応答成分を累積する時間が極めて短いこ
とを知れば容易に理解される。一方、Ｂレジスタ中に残
るラインの数は逐次増大して水平トレース期間の数が増
す。例えば最後の可視ラインは最初のラインより約1/60
秒後にＣレジスタ20から引出されるから、それがＢレジ
スタ18に在るときは最初のラインよりも遥かに多量の暗
電流を集積することになる。この電荷パケットに伴う暗
電流応答成分の階段状成分は、発生した映像信号の平均
輝度に、ライン走査の方向に対して直交する方向に勾配
を生じさせる。これは普通フィールドシエージングと呼
ばれ、第２図（ｂ）に波形220で示すように（簡単のた
め水平周波数の各階段は略す）最大値がＰのｋ倍であ
る。アール・シー・エー社（RCA Corp.）で現在入手し
得るSID 403型撮像器では、Ａレジスタに比してＢレジ
スタの信号取扱部の面積が小さいため、係数ｋは約0.7
である。波形220上に双頭矢印で示すように、フィール
ドシエージングの傾斜も温度依存がある。これらの撮像
器の暗電流の組合わせ効果は波形230で示す通りで、目
障りな黒レベルの移動を生ずる。

上記SID 403型撮像器のような幾つかのCCDフレーム転送
型の撮像器では、暗電流の階段状成分により生ずる黒レ
ベルの移動は暗電流の光学的黒ペデスタル成分より目立
ち難いため、ここでは階段状成分を無視するが、後述の
ようにこの階段状成分は必要に応じて補償することがで
きる。

第３図（ａ）は第３図（ｂ）の理想化波形で示される映
像出力信号が映像信号処理装置28に供給されるような撮
像器14の動作の態様を示す。この動作の前述の通常の動
作との主な相違点は、Ａレジスタ16で発生されたより多
くの電荷サンプルのラインがＢレジスタ18に転送される
ことである。例えば、Ａ、Ｂレジスタ16、18はどちらも
256本のラインを含むが、Ａレジスタ16からＢレジスタ1
8への転送を268回行うようにφ_Ａとφ_Ｂの両クロックが
同時に作用する。これためＢレジスタ18の上辺付近にＡ
レジスタ16から転送された光応動成分を実質的に含まな
い12本の仮想ラインすなわち暗（DK）ラインが発生す
る。Ａレジスタ16からの下から12本のラインは、A/B転
送期間中にＢレジスタ18を通ってＣレジスタ20に転送さ
れ、それぞれＣレジスタ20から速やかに送り出されるた
めなくなっている。しかし、Ｂレジスタ18には可視のテ
レビジョンフィールドを完全に形成し得る244本の有効
画像（PIX）ラインが記憶されている。この256本のライ
ンのテレビジョンフィールドのＡレジスタ16からＢレジ
スタ18への移動を第３図（ａ）に破線で示す。

第３図（ｂ）の波形はフィールドトレース期間Ｔの終り
の最後のPIXライン、フィールドリトレース期間および
次のフィールドトレース期間Ｔ＋１の始めの最初のPIX
ラインを示す。水平周波数のブランキング期間HBにより
各隣接テレビジョンラインが隔てられている。NTSCテレ
ビジョン方式ではフィールドリトレース期間の長さは21
本のラインに相当する。従って、第３図（ａ）のように
撮像器が動作する時、フィールドリトレース期間が始ま
るとＢレジスタ18およびＣレジスタ20にそれぞれクロッ
ク信号φ_Ｂ、φ_Ｃと同時に印加することにより、Ｃレジ
スタ20から12本のDKラインが読出される。その後、Ｃレ
ジスタ20へクロック信号φ_Ｃを供給し続けつつＢレジス
タ18へのクロック信号φ_Ｂの供給を中止することによ
り、いわゆるＣラインが与えられる。この次にフィール
ドリトレース期間内の残り８本のラインに相当する時間
を占めるA/B転送期間がくる。DKラインはＣレジスタ20
からクロックで送り出されるまでほぼ全フィールド期間
中Ｂレジスタ18内に残ったから、その累積暗電流レベル
は第２図（ｂ）のランプ信号220の最大レベルすなわちk
Pに実質的に等しい。ＣラインはＡレジスタまたはＢレ
ジスタから転送された電荷パケットを含まないから、
「絶対的な」黒レベルを表わす。このＣラインすなわち
絶対黒ラインのレベルはDKラインよりも遥かに低い。こ
の発明の特徴により、このＣラインは暗電流応答成分を
測定するための高信頼度の基準として用いられる。

第１図の説明に戻って、Ｃライン信号感知器38はＣライ
ン期間中にクロック発生器24から供給されるＣラインサ
ンプル信号に応答して第３図（ｂ）に示すようにＣライ
ンをサンプリングして比較器36の反転入力（−）に黒レ
ベル基準信号を供給する。スイッチ42もまたＣラインサ
ンプル信号に応動してその比較器36の出力をカメラの基
準レベル、すなわち信号接地点に結合し、暗電流補償用
帰還ループの動作を停止してＣライン信号レベルを正し
く感知することができる。DKライン信号感知器34はクロ
ック発生器24から供給されるDKラインサンプル信号に応
答して、12本のDKラインの１本が供給されている時間中
の映像信号レベルをサンプリングする。このDKラインサ
ンプル信号は、このDKラインのサンプリングがＡレジス
タ16の下端からできるだけ遠いＢレジスタ18内の位置で
始まるように調時されるのが好ましい。これはＢレジス
タの光マスクの端縁下の漏洩によりサンプリングされた
DKライン中に無用の光応答が生じるのを防ぐためであ
る。サンプリングされたDK信号レベルは比較器36の非反
転入力（＋）に供給される。比較器36の出力に生ずる信
号はＢレジスタの暗電流の正確さを表わす尺度となり、
暗電流応答補償用の表示信号として用いられる。DKライ
ンサンプル信号に応動する選択導通スイッチ46と分圧抵
抗48、50を含む分圧器44は、比較器36の出力に生ずる表
示信号をDKラインサンプル期間中所定パーセント、すな
わち30％だけ低減する働きをする。この低減された表示
信号は映像信号増幅器40の反転入力に供給され、その出
力の映像信号を逆比例的に移動させる働きをする。上記
回路の帰還性により、DKラインサンプル期間中表示信号
は比較器36の入力に印加された信号レベルを等しくする
えベルまで引上げられる。感知器34、38はそのサンプル
期間の終りのその出力信号レベルを維持するため保持回
路を含んでおり、そのためDKラインサンプル信号がスイ
ッチ46を導通させない期間、例えばフィールドトレース
期間中、表示信号は30％上昇される。前述のように、SI
D 403型撮像器では、暗電流の階段状成分、すなわちサ
ンプリングされたDKラインの最大レベルが暗電流の直流
成分、すなわち映像信号に伴う暗電流のＡレジスタ直流
ペデスタルのレベルの約70％である。従って、この表示
信号のレベルの上昇は、Ａレジスタの暗電流の直流ペデ
スタル成分に対する暗電流補償信号を、その暗電流のＢ
レジスタの階段状成分の最大レベルに応答する尺度から
引出すのに要する正確な量である。

DKラインがフィールドリトレース期間中にＡレジスタ16
に達した光によって生じた光応答成分に汚染されないよ
うに、図示の実施例では光学系12と撮像器14との間に回
転シャッタ52が設けられている。シャッタ52は光に対し
て透明な部分と不透明な部分とを有し、クロック発生器
24から供給されるモータ駆動信号MDに応動するモータ54
により回転され、フィールドリトレース期間中に不透明
部が光を遮蔽して撮像器に達しないようにし、フィール
ドトレース期間中に透明部が撮像器に光を通すようにな
っている。他の何等かの方法によりDKラインに生ずる光
応答を実質的に減ずることができれば、シャッタ52を省
略することができる。例えば、268回のA/B転送の速さを
増すとDKラインの光応答が実質的に減るが、クロック信
号電力の消費が増大する。

Ａレジスタの電荷パケットがＢレジスタ18を通過するこ
とにより生ずる暗電流の階段状成分に対する補正が望ま
れる場合は、第１図に破線で示す垂直周波数のランプ発
生器52を暗電流補償回路30に追加して、垂直周波数のラ
ンプ信号を表示信号のレベルに応答する傾斜を有する映
像信号増幅器40の反転入力に供給する。

第４図は第１図のCCDカメラ映像信号処理装置28の推奨
実施例の詳細図である。第１図の各素子と実質的に同じ
形式および機能の素子には第１図と同じ参照番号を用
い、第４図の説明では簡単にしか説明しない。信号回復
回路26の出力から供給された映像信号は映像信号増幅器
402の非反転入力（＋）に印加され、その増幅器402の出
力と反転入力の間にはクロック発生器24から供給される
水平周波数信号に応答する水平周波数帰還クランプ回路
（FBC）404が結合され、映像信号を基準電圧REFにクラ
ンプするようになっている。この基準電圧REFは黒レベ
ル信号で、前述の米国特許願第659,460号明細書記載の
ように水平リトレース期間中にＣレジスタの余分のクロ
ックから取出すことができる。次にこのようにしてクラ
ンプされた映像信号は、同様にクロック発生器24から供
給される水平周波数信号に応答する水平ブランキング回
路406によりブランキングされる（すなわち、信号接地
レベルのような黒レベルにゲーティングされる。）クラ
ンプされ、水平ブランキングされた映像信号は抵抗408
を介して映像信号増幅器40の非反転入力（＋）に供給さ
れる。この映像信号増幅器40の出力には同様にクロック
発生器24から供給される水平周波数信号に応動する水平
周波数帰還クランプ回路（FBC）410が結合され、抵抗41
2を介してその反転入力（−）に当該映像信号増幅器内
の直流オフセットを補正する補正信号を供給するように
なっている。

DKライン感知器34は一端が映像信号増幅器40の出力に、
他端がコンデンサ416と比較器36の非反転入力（＋）と
の接続点に接続されたスイッチ414を含む。コンデンサ4
16の他端はカメラの基準電圧点に結合されている。Ｃラ
イン信号感知器38は一端が映像信号増幅器40の出力に、
他端がコンデンサ420と緩衝増幅器422の非反転入力
（＋）との接続点に接続されたスイッチ418を含む。コ
ンデンサ420の他端もまたカメラの基準電圧点に結合さ
れている。スイッチ414はDKサンプル信号に応動し、ス
イッチ418はＣサンプル信号に応動するが、そのサンプ
ル信号は何れもクロック発生器24から供給される。緩衝
増幅器422の出力は比較器36の反転入力（−）に結合さ
れている。

この発明の他の特徴により、映像信号の水平ブランキン
グ部のレベル（第３図（ｂ）のHBL）と黒部分との間の
直流レベルの移動は帰還ループを追加することにより減
じられる。この追加の帰還ループは一端が映像信号増幅
器40の出力に、他端がコンデンサ426と比較器428の反転
入力（−）との接続点に接続されたスイッチ424を含
む。このスイッチ424の導通はクロック発生器24から供
給される水平周波数信号により制御される。比較器428
の非反転入力（＋）には緩衝増幅器422の出力から絶対
黒の基準レベルが供給され、その出力抵抗は430を介し
て映像信号増幅器40の反転入力（−）に供給される。ス
イッチ432はクロック発生器24から供給される水平周波
数信号に応答して水平ブランキング期間中この追加の帰
還ループを遮断し、水平周波数帰還クランプ回路410の
動作を妨げないようにする。比較器428は映像信号増幅
器40の反転入力（−）に、水平ブランキング期間中の映
像信号の黒レベルを測定されたＣラインすなわち絶対黒
のレベルに設定する信号レベルを供給する働きをする。

波形434は送像された被写体中の白黒間の遷移の前後の
ラインに対する第４図の映像信号増幅器40の出力に供給
される映像信号を表わす。この水平ブランキング期間HB
と画像期間との間にペデスタルオフセットがなく、有効
画像部の白レベルにHB期間の黒レベルからそれをオフセ
ットする暗電流成分が含まれないことに注意されたい。

上述の各回路はこの発明の技術範囲内において種々の改
変を加え得ることに注意すべきである。例えば、比較器
36の出力に生ずる表示信号を帰還態様で使用する代わり
にフィードフォーワード態様で使用して暗電流に対する
映像信号の補償を行うこともできる。例えば、上記表示
信号を、映像信号増幅器40から供給される映像信号から
減算することができるライン周波数ペデスタル信号を発
生するように供給することもできる。またDKラインまた
はＣラインを２本以上あるいは以下検知するように構成
することもできることも明らかである。例えば、第４図
のＣライン感知器38のスイッチ418を水平リトレース期
間の一部の間だけ導通させて絶対黒レベルを感知するこ
ともできるが、この方法はスイッチ418の導通時間が比
較的低いため不正確で、前述の方法程好ましくはない。

また、この発明によって取出された暗電流表示信号を他
の用途に向けることも考えられる。例えば、暗電流のレ
ベルの温度依存性があるため、比較器36の出力に生じた
暗電流表示信号も温度依存性がある。1984年１月18日付
のレバイン（P.A.Levine）による米国特許願第571,719
号（特開昭60−162387号公報対応）明細書記載のよう
に、この感温性表示信号を用いてCCD撮像器の熱電子冷
却制御を行い、暗電流レベルを一定に保つこともでき
る。

上記並びにその他の改変も特許請求の範囲記載の技術的
範囲に属すると考えられる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の原理による暗電流測定および映像信
号補償装置を含むCCDカメラのブロック図、第２図
（ａ）、（ｂ）は暗電流成分の性質の説明に用いるフィ
ールド転送型CCD撮像器と波形をそれぞれ示す図、第３
図（ａ）、（ｂ）はこの発明の原理によって暗電流を測
定し得る第２図（ａ）のCCD撮像器の動作とその動作の
説明に用いる波形をそれぞれ示す図、第４図はこの発明
の他の特徴を含む第１図のCCDカメラの一部の推奨実施
例を示す部分ブロック回路図である。 14……固体撮像器、16……Ａレジスタ、18……Ｂレジス
タ、20……Ｃレジスタ、34……第２信号発生手段、36…
…暗電流成分のレベルを表わす信号を発生する手段、38
……第１信号発生手段。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 トーマス フランシス キヤズン アメリカ合衆国 ニユージヤージ州 メー プル・シエード ビリツジ・オブ・ストー ニ‐ラン 27‐デイ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】Ａレジスタ、ＢレジスタおよびＣレジスタ
   を含むフィールド転送型固体撮像器から供給される映像
   信号に付随する暗電流成分のレベルを示す信号を取出す
   装置であって、 上記Ａレジスタは被写体からの輻射エネルギに露出され
   た光応動画像レジスタからなり、上記Ｂレジスタは、こ
   れに上記被写体を表わし且つ上記Ａレジスタ中に発生し
   た電荷パケットのフィールドがフィールド転送期間中に
   移送される遮光された記憶用レジスタからなり、上記Ｃ
   レジスタは、これに上記Ｂレジスタから並列的に移送さ
   れた電荷パケットを直列的に読出すように動作する遮光
   出力ラインレジスタからなり、 上記Ｃレジスタの部分に累積された実質的に暗電流応答
   成分のみを表わす第１の信号を発生する手段と、 上記Ｂレジスタの部分に累積された実質的に暗電流応答
   成分のみを表わす第２の信号を発生する手段と、 上記第１の信号と第２の信号との差に応答して上記暗電
   流成分のレベルを表わす信号を発生する手段と、からな
   り、 上記第１の信号を発生する手段は、上記Ｃレジスタに上
   記Ｂレジスタから移送された電荷パケットがなくなった
   後、上記Ｃレジスタが電荷パケットを供給し続ける期間
   中に上記Ｃレジスタの出力に応答し、それによって上記
   第１の信号のレベルは絶対黒レベルを表わすものとな
   る、暗電流のレベルを示す信号を取出す装置。
2. 【請求項２】上記第２の信号を発生する手段は、上記Ｃ
   レジスタから離れた上記Ｂレジスタ中の端部近傍におい
   て該Ｂレジスタ中に予め記憶された電荷パケットであっ
   て、被写体を表わす電荷を実質的に含まない電荷パケッ
   トを上記Ｃレジスタが供給する期間中に上記Ｃレジスタ
   の出力に応答するものである請求項（１）記載の暗電流
   のレベルを示す信号を取出す装置。