JPH07307948A

JPH07307948A - 遠隔駆動方式の固体撮像装置

Info

Publication number: JPH07307948A
Application number: JP6098834A
Authority: JP
Inventors: Moichi Fujiwara; 茂一藤原; Akihiro Ohashi; 章弘大橋; Masayoshi Sato; 正吉佐藤; Tetsuaki Matsuda; 哲明松田
Original assignee: Toshiba Corp; Toshiba AVE Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp; Toshiba AVE Co Ltd
Priority date: 1994-05-12
Filing date: 1994-05-12
Publication date: 1995-11-21

Abstract

(57)【要約】【目的】伝送ケーブル長の限定項目を削除し、遠隔駆
動方式の固体撮像装置を提供すること。【構成】２次元配列されたＣＣＤ３０１の水平・垂直
走査の有効駆動期間外に、制御装置内の水平・垂直駆動
回路１１０から伝送ケーブル２００を介して、水平駆動
周波数ＦＨの駆動信号を間引いた信号を供給し、ＣＣＤ
の出力信号と間引いた信号を重畳して、制御装置１００
へ伝送する。この有効駆動期間外すなわち映像出力期間
外の間引き信号を制御装置内の間引き検出回路１４０を
用いて間引き位置検出後、色分離発生パルス回路１５０
に供給し、色分離パルス発生回路１５０から色分離回路
１３０へ供給される２相サンプリング信号ＳＰ１，ＳＰ
２と画素信号の位相関係を常に一定に保つ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ビデオカメラ側と制御
装置側が伝送ケーブルを介して接続され、映像及び電力
の伝送を行う遠隔駆動方式の固体撮像装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、遠隔駆動方式の固体撮像装置など
においては、ケーブルを用いて映像と電力を伝送するシ
ステムが用いられている。

【０００３】伝送路は、伝送ケーブルで構成され、伝送
ケーブルの減衰量、線路インピーダンスなどが考慮さ
れ、決定される。パルス伝送では、信号帯域が広帯域と
なり、波形の歪などの伝送特性は、伝送符号化によるス
ペクトラム成分などにより解析される。

【０００４】伝送遅延量は、伝送距離で決定され、伝送
周波数の波長単位で遅延量が計算され、減衰量により振
幅レベルが計算される。一般に伝送距離の限界は、電源
供給能力と伝送ケーブルの周波数特性によるビデオ信号
劣化によって決定さている。従来、遠隔駆動方式の固体
撮像装置は、制御装置から固体撮像装置へ駆動信号およ
び電源を供給し、固体撮像装置の出力信号を制御装置で
信号処理する構成となっている。

【０００５】図３に従来の遠隔駆動方式の固体撮像装置
の構成を、図４に固体撮像素子の原理を説明する図を、
図５に相関２重サンプリング回路（ＣORRELATION ＤOUB
LEＳAMPLING回路：以下ＣＤＳ回路という）のタイミン
グチャートである。

【０００６】遠隔駆動方式の固体撮像装置は、制御装置
１００と、伝送ケーブル２００と、ビデオカメラ３００
で構成される。

【０００７】ビデオカメラ３００は、固体撮像素子たと
えばＣＣＤ３０１を搭載しており、制御装置１００から
の駆動信号により、水平・垂直方向の走査が行われる。

【０００８】図４において、被写体からの画情報を光学
系で水平・垂直方向に２次元配列されているＣＣＤ３０
１上に結像させ、この画情報を画素データとして蓄積・
記憶する。このＣＣＤ３０１は、受光素子、電荷の蓄
積、放出部分、水平垂直方向の２次元走査を行うシフト
レジスタからなり、被写体の画情報を画素データに光電
変換している。このＣＣＤ３０１の画素データの読みだ
し、電荷の掃き出しは、制御装置内の駆動回路１１０で
制御されている。

【０００９】制御装置内の駆動回路１１０は、水平駆動
回路１１１と垂直駆動回路１１２とで構成され、基準信
号は、発振回路１１３から供給されている。この水平駆
動回路１１１と垂直駆動回路１１２の駆動信号でＣＣＤ
３０１が駆動され、ＣＣＤ３０１の出力信号は、水平シ
フトレジスタ３０２の出力でリセットパルスを重畳して
制御装置１００へ伝送される。ＣＣＤ３０１の画素デー
タの読み出し、電荷を掃き出す際、発生する雑音（リセ
ット雑音）、ランダム雑音、フリッカ雑音等が画素デー
タに重畳され、この画素データが、伝送ケーブル２００
を介して制御装置１００へ伝送され、ＣＤＳ回路１２０
に供給される。ＣＤＳ回路１２０では、フィードスルー
期間と信号期間の演算処理により、雑音抑圧の処理を行
っている。

【００１０】雑音が低減され、信号対雑音のダイナミッ
クレンジの拡大された信号は、次段の色分離回路１３０
に供給される。

【００１１】ＣＤＳ回路１２０は、図５に示すように、
クランプ回路１２１とサンプルホールド回路１２２で構
成され、クランプパルスφＣＬとサンプルホールドパル
スφＳＨにより、差分演算を行っている。クランプパル
スφＣＬにより、リセット雑音成分をクランプすること
により、雑音成分の自乗平均値を検出し、サンプルホー
ルドパルスφＳＨでサンプルホールドして、サンプルホ
ールド時の振幅値と自乗平均値の差分演算を行ってい
る。

【００１２】ＣＤＳ回路１２０の出力信号は、色分離回
路１３０を介して次段のビデオ信号処理回路へ供給され
ている。また、カラー撮像方式では、色フィルタから得
られる信号を分離し、色差信号あるいは輝度信号を得て
いる。この色フィルタは、ＣＣＤ３０１の前面に配置さ
れ、各画素毎に原色あるいは補色のフィルタが配列され
ている。

【００１３】図６に、カラー撮像方式の色フィルタの配
列を示し、図７に色分離回路の色差信号と輝度信号の生
成方法を、図８に色分離回路の回路例と信号分離のタイ
ミングチャートを示す。

【００１４】固体撮像素子３０１では、垂直方向に１画
素置きに飛び越して信号を読み出し、次のフィールドで
残りの画素を読み出す全画素独立読み出し方式と、垂直
方向に２画素づつ加算して読み出し、次のフィールドで
上下の画素の組み合わせを変えて、読み出す２ライン加
算読み出し方式と、垂直方向２画素づつを独立して読み
出し、次のフィールドでは上下の組み合わせを変えて独
立に読み出す２ライン独立読み出し方式がある。

【００１５】ここでは、図７に示す２ライン加算読み出
し方式を例にとって説明する。色線順次フィルタの配列
は図６に示すようになっており、フィールド毎に組み合
わせが変えられている。

【００１６】第１の走査線で第１行のイェロー、シアン
の補色フィルタと第２行のマゼンダ、グリーンの補色フ
ィルタの垂直方向の画素が加算された出力信号が得られ
る。（図７、(a) 参照）第２の走査線で第３行のシアン、イエローの補色フィル
タと第４行のマゼンダ、グリーンの補色フィルタの垂直
方向の画素が加算された出力信号が得られる。（図７、
(h) 参照）これらを色分離する際、サンプリングクロックφＳＰ
１、φＳＰ２の２相サンプリングにより、加算された信
号（イエロ＋マゼンダ、シアン＋グリーン）を分離す
る。（図７、(b) 〜(e) ，(i) 〜(l) 参照）また、ローパスフィルタを通して、高域成分を平均化す
ることにより、輝度信号２Ｒ＋２Ｂ＋３Ｇとしている。
（図７、(g) ，(n) 参照））この分離信号からＧ−２Ｒ、Ｇ−２Ｂ（図７、(f) ，
(m) ）が線順次に得られ、図示しないマトリクス回路で
処理後、順次１Ｈ遅延信号を用いて同時化して、Ｒ−
Ｙ、Ｂ−Ｙの色差信号を得る。この色差信号をエンコー
ダで復調して複合信号出力を得る。

【００１７】また、色分離の模様を図８を用いて説明す
る。図８（ア）は、色分離回路１３０の回路例であり、
１８０度位相の異なるサンプリングパルスφＳＰ１，φ
ＳＰ２により一画素毎のサンプリングが行われている。
組み合わせの異なる補色フィルタの出力をここでサンプ
リングし、それぞれの出力信号Ａout およびＢout を図
示しない加算回路および減算回路へ供給することのより
色差信号および輝度信号を得ている。したがって、色信
号は２画素毎に処理されることになる。

【００１８】ところで、図８に示すように、色差信号の
２相出力（ＡOUT 、ＢOUT ）は、水平駆動パルスの周波
数の２分の１で得られるため、２相出力の位相関係を保
ち、色反転を防止するためには、水平駆動周波数の２波
長単位のケーブル長を用意しなければならい。

【００１９】一般に伝送周波数は、水平駆動信号ＦＨを
基準信号とする周波数で決定されており、制御装置内の
画素信号とサンプルホールドパルスφＳＨ、クランプパ
ルスφＣＬ、２相サンプリングパルスφＳＰ１，φＳＰ
２の位相合わせは通常、任意長のケーブルを接続して行
われる。

【００２０】任意のケーブル長を選択し、そのケーブル
長分の遅延時間を想定してサンプルホールド系の位相を
決定した場合、別のカメラケーブル長を選択しようとす
ると固体撮像素子の二画素分に相当する時間すなわち水
平駆動信号の周波数の二分の１で計算される一波長分の
長さの整数倍のケーブル長を選択することになる。

【００２１】従って、上記の装置には、使用ケーブル長
が伝送周波数により、波長の整数倍に限定され、単一長
のケーブルしか使用できないため、制御部とビデオカメ
ラの設置環境が限定されるという問題があった。

【００２２】

【発明が解決しようとする課題】上記の如く、ケーブル
長の種類を複数設ける際、伝送距離による遅延時間から
使用ケーブルのケーブル長が伝送周波数の二波長単位毎
のケーブル長に限定され、選択の自由度が少ないばかり
でなく遠隔駆動方式の個体撮像装置の設置範囲が限定さ
れるという問題があった。

【００２３】そこで、本発明はこのような問題に鑑み、
使用するケーブル長の限定項目を削除することを目的と
するものである。

【００２４】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の本発明に
よる遠隔駆動方式による固体撮像装置は、固体撮像素子
と色フィルタとを備え、被写体からの像を前記色フィル
タを介して前記固体撮像素子へ結像させ、被写体を撮像
するカメラと、水平駆動用の周波数を有する発振回路を
備え、この発振回路からの信号に基づいて前記カメラへ
前記固体撮像素子を駆動するための駆動信号が伝送路を
介して供給する駆動手段と、前記駆動手段からの連続的
な駆動信号の供給を所定の期間のみ停止させる間引き手
段と、前記駆動手段からの駆動信号に基づいて、前記カ
メラから画像信号が供給され、この画像信号から第１の
色信号と第２の色信号とを分離した後、線順次に色差信
号を得る色分離手段と、前記発振回路からの信号に基づ
いて、前記色分離回路へ色信号を分離するための第１の
信号を供給する第１の信号発生手段と、前記発振回路か
らの信号に基づいて、色信号を分離するため、前記第１
の信号とは１８０度位相の異なる第２の信号を前記色分
離手段へ供給する第２の信号発生手段と、前記カメラか
ら伝送路を介して供給される画像信号から前記間引き手
段により間引かれた信号の位置を検出する一方、この位
置情報に基づいて前記第１の信号および前記第２の信号
と画像信号との位相関係を不変とするように前記第１お
よび第２の信号発生手段へリセット信号を出力する検出
手段とを具備したことを特徴とするものである。

【００２５】

【作用】本発明においては、間引き位置情報を検出し、
強制的にリセットを駆けることにより、映像信号とサン
プリングパルスの位相関係が常に一定となるため、色反
転を防止でき、伝送ケーブル長の制限が無くなる。

【００２６】

【実施例】図１は本発明のカメラシステムの一実施例を
示すブロック図である。図中、図３と同様の構成要素に
同符号を付して説明する。図１において、ＣＣＤ３０１
を搭載したビデオカメラ３００と制御装置１００が伝送
ケーブル２００により接続されている。

【００２７】発振回路１０１のクロック信号がＣＣＤ駆
動パルス発生回路１０２と色分離発生回路１５０に供給
される。ＣＣＤ駆動パルス発生回路１０２は、後段の水
平・垂直駆動回路１１０へ駆動信号生成用のパルスを供
給する。駆動回路内の間引きゲート回路１１３は、ＣＣ
Ｄ駆動パルス発生回路１０２からの出力信号と一定幅を
持つパルスを生成する。

【００２８】水平駆動出力と間引きゲート回路１１３の
出力をアンドあるいはオアし、水平駆動信号を間引く。
アンド回路１１５では、間引きゲート回路１１３から供
給された一定幅のローパルスと水平駆動パルスをアンド
し、間引きを行う。また、オア回路では、一定幅のハイ
パルスを供給して間引きを行う。

【００２９】この信号は、伝送ケーブル２００を介し
て、ＣＣＤ３０１の垂直・水平走査回路に供給される。
ビデオカメラ３００は、固体撮像素子たとえばＣＣＤ３
０１を搭載しており、制御装置１００からの駆動信号に
より、水平・垂直方向の走査が行われる。

【００３０】被写体の画像情報を光学系で水平・垂直方
向に２次元配列されているＣＣＤ３０１上に結像させ、
この画情報を画素データとして蓄積・記憶する。このＣ
ＣＤ３０１は、受光素子、電荷の蓄積、放出部分、水平
垂直方向の２次元走査を行うシフトレジスタからなり、
被写体の画像情報を画素データに光電変換している。こ
のＣＣＤ３０１の画素データの読みだし、電荷の掃き出
しは、制御装置内の駆動回路１１０で制御されている。

【００３１】この水平駆動回路１１１と垂直駆動回路１
１２の駆動信号でＣＣＤ３０１が駆動され、ＣＣＤ３０
１の出力信号は、リセットパルスφＲＳを重畳して制御
装置１００へ伝送される。

【００３２】また、ＣＣＤ３０１には色フィルタが設け
られ、カラー信号の処理を行っている。色線順次フィル
タの配列は図６に示すようになっており、フィールド毎
に組み合わせが変えられている。

【００３３】第１の走査線で第１行のイェロー、シアン
の補色フィルタと第２行のマゼンダ、グリーンの補色フ
ィルタの垂直方向の画素が加算された出力信号が得られ
ておりこの信号が伝送ケーブル２００を介してＣＤＳ回
路１２０と間引き検出回路１５０へ供給される。

【００３４】この信号の雑音をＣＤＳ回路１２０で低減
し、ＣＤＳ回路１２０の出力が色分離回路１３０へ供給
される。色分離回路１３０では、色分離パルス発生回路
１５０から供給される２相サンプリングクロックＳＰ
１、ＳＰ２のサンプリングにより、組み合わせの異なる
補色信号をそれぞれ得、これらの信号を加算および減算
することにより、色差信号と輝度信号とを得る。この信
号が走査線毎に色分離回路へ供給される。色分離回路１
３０では、線順次に得られる色差信号Ｇ−２Ｒ、２Ｂ−
Ｇを、１Ｈ遅延信号を用いて同時化して、エンコーダで
復調した後、色信号を得ている。また、ここで、ローパ
スフィルタを通して、高域成分を平均化することによ
り、２Ｒ＋２Ｂ＋３Ｇを得、輝度信号としている。

【００３５】一方、間引き検出回路１４０では、たとえ
ば、リトリガブルのワンショットマルチバイブレータで
間引き位置を検出するとともに間引き位置を検出した
後、リセット信号を色分離パルス発生回路１５０とＣＣ
Ｄ駆動パルス回路１０２へ供給する。

【００３６】色分離パルス発生回路１５０には、発振回
路１０１の信号と間引き位置検出回路１４０の出力信号
が供給されている。発振回路１１３からの信号で色分離
発生回路１５０ではサンプリング用の２相信号を生成し
ている。間引き位置検出の出力は、たとえば色分離パル
ス内のフリップフロップなどのリセット・セット信号に
よる出力反転可能な回路に接続され、この信号を用いて
２相駆動ドライバの出力信号をリセットするまた、ＣＣ
Ｄ駆動パルス発生回路１０２では、間引き位置検出の信
号を用いて、クランプパルスとサンプルホールドパルス
の位相もリセットされている。

【００３７】水平・垂直ＣＣＤ駆動回路１１０の出力
は、伝送ケーブル２００を介してビデオカメラ３００に
供給され、ＣＣＤ３０１の水平・垂直走査を駆動してい
る。

【００３８】ＣＣＤ駆動回路１１０の出力は、ＣＣＤ３
０１のシフトレジスタに供給されている。このシフトレ
ジスタには、垂直４相信号と水平２相信号およびリセッ
ト信号φＲＳが供給されている。ＣＣＤ３０１の出力
は、リセットパルスφＲＳと画素信号の出力信号ＯＳが
オアされ、水平シフトレジスタ３０２の出力で、リセッ
トパルスが画素信号に重畳され、制御装置１００へ伝送
される。また、バイアス電源１０３が伝送ケーブル２０
０を介してビデオカメラ３００に供給されている。

【００３９】図１の動作を図２を用いて説明する。図２
(a)は、間引き後のリセットゲートパルス、(b)は(a)を
用いたＣＣＤ出力、(c)は(b)から間引き信号を検出した
間引き検出回路の検出パルス、(d)は(c)でリセットをか
けた色分離パルス発生回路の２相サンプルホールドパル
スである。

【００４０】アンドゲート１１５あるいはオアゲートに
より、間引かれた信号Ａは、ＣＣＤ３０１の出力信号に
重畳され（図２、(b) 参照）、制御装置１００へ伝送さ
れる。この信号Ｂが、間引き検出回路１４０に供給さ
れ、間引き位置(LACK)が検出される。この検出は、たと
えばリトリガブルマルチバイブレータのトリガの間欠状
態などで検出され、パルスの間引かれた期間、すなわち
トリガが入力されない期間、リトリガブルマルチバイブ
レータの出力は、反転し、一定幅のパルスＣとなる。
（図２(c) 参照）この検出信号を、色分離パルス発生回路１５０へ供給
し、１８０度の位相差を持つ２相サンプリングＳＰ１，
ＳＰ２の位相が決定され、リセットされる。

【００４１】このリセットは、たとえばフリップフロッ
プのセット、リセットに検出信号を入力し、ラッチ状態
の反転出力をスイッチ回路へあるいは２相駆動回路の相
切り換え端子へ供給する。この２相駆動回路の２相出力
φＳＰ１，φＳＰ２は、リセット信号によりリセットさ
れ、位置情報に同期して、色分離回路へサンプリングパ
ルスを供給する。

【００４２】間引き位置は、予め、映像信号との位相関
係、たとえば映像信号の先頭位置との位置関係とから、
決定されており、この位置のリセットにより映像信号と
サンプリングパルスの位相関係は、一定となる。

【００４３】このような構成にすることにより、使用ケ
ーブル長に依らず、常に一定の映像信号とサンプリング
パルスの位相関係が得られる。

【００４４】

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、伝送
ケーブル長の限定要因を除去することが可能となるばか
りでなく、設置範囲の限定事項を緩和し、自由度の高い
システムを構築することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の遠隔駆動方式の固体撮像装置の一実
施例を示すブロック図である。

【図２】図１の各部の波形を示す図である。

【図３】従来の遠隔駆動方式の固体撮像装置を示すブ
ロック図でである。

【図４】図３のＣＤＳ回路の動作を説明する図であ
る。

【図５】図３の色分離回路の動作を説明する図であ
る。

【図６】カラー撮像方式の色フィルタの配列を示す図
である。

【図７】色線順次方式の色差信号と輝度信号を生成す
るタイミングチャートを示す図である。

【図８】色分離回路の回路例とサンプリングのタイミ
ングチャートを示す図である。

【符号の説明】

１０２…ＣＣＤ駆動パルス発生回路１１３…間引きゲート回路１１５…アンドゲート１３０…色分離回路１４０…間引き位置検出回路１５０…色分離パルス発生回路 φＳＰ１…色分離用サンプリングパルス φＳＰ２…色分離用サンプリングパルス

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者佐藤正吉東京都港区新橋３丁目３番９号東芝エー・ブイ・イー株式会社内 (72)発明者松田哲明東京都港区新橋３丁目３番９号東芝エー・ブイ・イー株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】固体撮像素子と色フィルタとを備え、被写
体からの像を前記色フィルタを介して前記固体撮像素子
へ結像させ、被写体を撮像するカメラと、水平駆動用の周波数を有する発振回路を備え、この発振
回路からの信号に基づいて前記カメラへ前記固体撮像素
子を駆動するための駆動信号が伝送路を介して供給する
駆動手段と、前記駆動手段からの連続的な駆動信号の供給を所定の期
間のみ停止させる間引き手段と、前記駆動手段からの駆動信号に基づいて、前記カメラか
ら画像信号が供給され、この画像信号から第１の色信号
と第２の色信号とを分離した後、線順次に色差信号を得
る色分離手段と、前記発振回路からの信号に基づいて、前記色分離回路へ
色信号を分離するための第１の信号を供給する第１の信
号発生手段と、前記発振回路からの信号に基づいて、色信号を分離する
ため、前記第１の信号とは１８０度位相の異なる第２の
信号を前記色分離手段へ供給する第２の信号発生手段
と、前記カメラから伝送路を介して供給される画像信号から
前記間引き手段により間引かれた信号の位置を検出する
一方、この位置情報に基づいて前記第１の信号および前
記第２の信号と画像信号との位相関係を不変とするよう
に前記第１および第２の信号発生手段へリセット信号を
出力する検出手段とを具備したことを特徴とする遠隔駆
動方式の固体撮像装置。