JPS5912073B2 - コタイサツゾウソウチ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は電荷結合素子ＣＣＤの如き固体撮像体を使用し
た固体撮像装置に関し、特に極めて簡単な構成により黒
バランスの調整を行い得るようになし、もつて再現画像
の劣化を防止するようにしたものである。

例えば、フレームシフト方式をとるＣＣＤを撮像装置と
して使用する場合にあつては、第１図に示す如く構成さ
れるを普通とする。

図に於いて、ＩＡは撮像すべき被写体が投影される撮像
部、ＩＢは撮像部ＩＡで得たキャリアを蓄積する為の蓄
積部であつて、撮像部ＩＡと同一に構成される。又ＩＣ
は読み出しレジスタ、２は出力端子である。、； 撮像
部ＩＡは絵素となる複数の受光部３を有する。この受光
部３は水平走査方向に向つて所定のピッチで配列形成さ
れる。この配列ピッチをτＨとする。このように、ＣＣ
Ｄを用いて撮像装置１を構成１０すると撮像すべき被写
体像に応じた入力光情報は絵素毎にサンプリングされた
形の出力信号として得られる。

即ち今、サンプリング周波数をｆｃとした場合には各絵
素を水平区間毎に走査することにより、出力端子２には
第２図で示す如＜輝度信１５号ＳＹの変調成分ＳＤＣの
他のにサンプリング周波数ｆｃが変調された側波帯成分
（交流成分）ＳＭが得られる。その為、解像度の劣化を
防止すべく変調成分ＳＤＣの帯域を十分にとると、この
図で示すように２０変調成分ＳＤＣの高域成分ＳＤＨ中
にサンプリング周波数ｆｃＶＣ基ずく側波帯成分（下側
波帯）が重つてしまう。

即ち、斜線の部分が折り返し歪となつて生起される。こ
の状態のまま画像を再生すると再生画面にチ２５ラつき
現象となつて現われ、画質が劣化する。

この画質劣化を防止するには、次のような手段をとれば
よい。この手段は本出願人がすでに提案したところであ
つて、その概略を述べるとこの例に於いては３個の固体
撮像体を用意し、これらに３０投影される被写体像の相
互の関係にあつて、空間的及び時間的な位相差が互いＶ
Ｃ１２００となるように夫々の固体撮像体に被写体を投
影するものである。この場合、投影像そのものを１２０
０づつずらすか、ＣＣＤの方を１２００だけずらすかは
任意に３５定めることができる。ＣＣＤ（１Ｒ）〜（１
Ｂ）の方をずらす場合には第３図で示すように、夫々ｉ
ｒＨをもつて順次ずらして配置すればよい。この状態で
被写体像を投影する。このような位相状態をもつて、被
写体像を投影し、各ＣＣＤ（１Ｒ）〜（１Ｂ）の撮像出
力を時間的にも１２０１の位相差を満足した状態で順次
交互に読出した場合には、夫々のＣＣＤ（１Ｒ）〜（１
Ｂ）から得られる側波帯成分ＳＭのうちサンプリングキ
ヤリアＷＲ−ＷＢは第４図で示すように、夫々１２０ヤ
の位相差をもつて得られることになる。

従つてこれらサンプリングキヤリアＷＲ−ＷＢのレベル
が一定の場合には夫々の出力を順次交互に加算すること
によつて、これらサンプリングキヤリアＷＲ−ＷＲは相
殺され、第２図で示したような直流成分ＳＤＣの高域成
分中に側波帯成分ＳＭが折り返されるようなことはなく
なる。このように３個のＣＣＤを用い、これを巧みに構
成することによつて折り返し歪を有効に除去することが
できる。

ところで、ビジコン管の光電変換面に光をあてずに動作
させても、暗電流が流れると同様に、ＣＣＤの場合に於
いても、光をあてなくても暗電 二荷が発生するので、
この状態で出力端子２側に設けられたサンプリングホー
ルド回路を動作させると、その出力には暗電荷に基ずく
キヤリア成分が取出される。

例えば、第５図に示すように区間Ｘを遮光区間、区間Ｙ
を照射区間（被写体の投影区間）とし、且つ、この区間
Ｙでは照射光量を漸増させた場合には暗電荷に基ずくキ
ヤリア成分を含んだ状態の出力が取出されることになる
。即ち、区間Ｘに於いては出力はＯであるにも拘わらず
、例えば斜線で示す矩形波状のキヤリア成分Ｗｌが発生
する。

ここで、第３図で示すように、３個のＣＣＤ（１Ｒ）〜
（１Ｂ）を用い、これら相互間を空間的にも、時間的に
も１２００の位相差を付与した状態に於いては、得られ
るキヤリア成分も夫々１２０の位相差を有した状態で取
り出される為に、これらキヤリア成分を加算すれば夫々
のキヤリア成分のレベルが一致している場合に限り暗電
荷が発生していても第４図で示したと同様の理由からキ
ヤリア成分は相殺されるため、暗電荷のバラツキに伴う
画質の影響はない。

然しながら、夫々のＣＣＤに於ける暗電荷は夫夫の素子
製造上のバラツキや温度特性等の相違から一般には一致
せず、例えば第６図で示すような状態として得られる。

同図は区間ＸＩＩＣ｝ける考察であつて、同図Ａは暗電
荷に基づくキヤリア成分ＷｌＲが大きく、ＷｌＧ及びＷ
ｌＢが小さい場合を示し、この状態では加算しても零に
はならない。

正のあるレベルをもつて得られることになる。又、同図
Ｂのようにキヤリア成分ＷｌＲが小さく他のキヤリア成
分ＷｌＧ或いはＷｌＢが大きいと負のキヤリア成分が最
終的に残ることになる。従つて、この第６図で示すよう
な場合に於いては、黒バランスがとれない為に暗電荷の
不平衡成分が色差信号に混入して色再現性、特に暗い部
分での再現性が劣化する欠点を有する。本発明はこのよ
うな点を考慮し、極めて簡単な構成によつて黒バランス
の調整を行い得るようになし、以つて、画質の劣化を改
善せんとするものである。

第７図以下を参照して、本発明による固体撮像装置を説
明する。第７図に於いて、１１は被写体を示し、この被
写体１１は光学レンズ系１２を介して夫々所望とするＣ
ＣＤ（１Ｒ）〜（１Ｂ）に投影される。

これらＣＣＤ（１Ｒ）〜（１Ｂ）の配置関係は第３図で
示す如くなされるは言うまでもない。尚、光路ｔ上に配
された１３Ａ，１３Ｂは・・−フミラ一１４Ａ，１４Ｂ
はミラーを示す。そして１５Ｒ〜１５Ｂは夫々Ｒ，Ｇ，
Ｂを透過するフイルタである。これらＣＣＤ（１Ｒ）〜
（１Ｂ）で得た撮像出力ＳＲ−ＳＢは夫々サンプリング
ホールド回路２０Ｒ〜２０Ｂに供給される。

このサンプリングホールド回路２０Ｒ〜２０Ｂは夫々同
一の構成をとるので一つ例えばサンプリングホールド回
路２０Ｒのみ説明を付し、他の回路２０Ｇ及び２０Ｂの
説明ぱ省略する。サンプリングホールド回路２０Ｒは図
のように信号伝送路ＬＲ上に直列に配されたサンプリン
グスイツチＳＷＲを有する。

このサンプリングスイツチＳＷＲは電子スイツチをもつ
て構成され、従つてそのオン・オフ信号即ちサンプリン
グ信号は読み出しレジスタ１Ｃに於いて使用したクロツ
クパルスと同じ周波数を使用するものである。本例に於
いてはこのサンプリング周波数は４．５ＭＨｚに選定さ
れている。サンプリングスイツチＳＷＲの後段には伝送
路ＬＲと並列に充放電用のコンデンサ１８Ｒ及び放電用
の抵抗器１９Ｒが夫々接続される。

本発明はこのように構成されたサンプリングホ：Ｚぽく
！？Ｗ＝粂：冑６？？＝１するための調整手段２１Ｒを
介在させる。

本例に於いては放電抵抗器１９Ｒと直列に挿入された場
合であつて、この例では可変直流電源でもつて構成され
る。このように構成されたサンプリングホールド回路２
０Ｒ〜２０Ｂの出力は夫々バツフア用の増巾器２２Ｒ〜
２２Ｂ及びレベル調整用の抵抗器２３Ｒ〜２３Ｂを夫々
介して、合成器２４に供給され、依つて出力端子２５に
は最終的な合成撮像出力ＳＯが得られる。ところで、１
７はサンプリングスイツチＳＷＲ〜ＳＷＢを夫々制御す
るためのサンプリング信号の発生器であつて、この発生
器１７からは第８図で示すように夫々１２０発の位相差
を有するサンプリング信号１６Ｒ〜１６Ｂが得られるも
のである。

従つて、最初のサンプリング信号１６Ｒをもつて、最初
のサンプリングホールド回路２０Ｒに於けるサンプリン
グスイツチＳＷＲを制御するものとすれば、これに続く
サンプリング信号１６ＧはスイツチＳＷＧを、そして最
後の信号１６ＢはスイツチＳＷＢを夫々制御するもので
ある。このように構成された固体撮像装置に於ける黒バ
ランスの調整は次のようにすればよい。

即ち遮光された状態に於いて、この固体撮像装置を駆動
し、端子２５に得られる最終的な合成撮像出力ＳＯを映
出した場合に於いて上述したように色ずれ等が起きた場
合には、夫々の固体撮像体１Ｒ〜１Ｂに於ける暗電荷が
夫々異なることを示すものであるからサンプリングホー
ルド回路２０Ｒ〜２０Ｂに設けた黒バランス調整手段２
１Ｒ〜２１Ｂを夫々所望の如く可変することによつて、
黒バランスを調整することができる。尚、この場合に於
いて、何れか１つの黒バランス調整手段を固定にして置
いて、他の２つの調整手段を調整することによつて黒バ
ランスを調整するようにしても勿論よい。

以上説明したように本発明に於いては空間的絵素ずらし
法を前提とする複数の固体撮像体、即ちＣＣＤ（１Ｒ）
〜（１Ｂ）から得られる各撮像出力ＳＲ−ＳＢを夫々サ
ンプリングホールド回路２０Ｒノ〜２０Ｂに供給した後
、これらサンプリング出力を合成して側波帯成分が相殺
された合成撮像出力ＳＯを得るようになすと共に、サン
プリングホールド回路２０Ｒ〜２０Ｂに関連して、黒バ
ランスの調整手段２１Ｒ〜２１Ｂを設けてサンプリング
出力の振巾を揃えることにより黒バランスの調整を行う
ようにしたものである。

従つて、極めて簡単な構成により黒バランスの調整を行
うことができるから暗電荷の発先に基ずく画像の劣化を
有効確実に補正し得るものである。尚、上述した実施例
に於いては夫々のＣＣＤ（１Ｒ）〜（１Ｂ）１ｆＣ関連
して黒バランス調整手段を設けた例につい述べたが、何
れか２つのＣＣＤに関連して、この黒バランス調整手段
を設けても勿論よい。

第９図はサンプリングホールド回路の他の例を示す。

同図Ａは放電抵抗器１９を設けることなく黒バランス調
整手段２１をスイツチ２７を介して伝送路Ｌに並列に接
続した場合を示す。この例に於いても上述したと全く同
様の効果を奏し得る。但し、このサンプリングホールド
回路２０から得られるサンプリングホールド出力は第５
図で示したような矩形波状の信号となる。同図Ｂは同図
Ａの更に変形例を示し、この例に於いては、充放電用の
コンデンサ１８とスイツチ２７との間の伝送路にバツフ
ア用の増巾器２２を介在させた場合である。

又、同図Ｃの例はバツフア用の増巾器２２とサンプリン
グスイッチ８Ｖとを夫々充放電用コンデンサ１８と黒バ
ランス調整手段２１の伝送路に介在させた場合で、これ
らの実施例に於いても何れも前述したと同様の効果を奏
し得るものである。尚、第９図Ａはスイツチとして２個
使用することになるのでそれだけ回路的には複雑になる
がサンプリングスイツチ８Ｖをオンしている時間が比較
的長くとることができる為、それだけ良質のサンプリン
グホールド出力が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の固体撮像装置に適用して好適な固体撮
像体の一例を示す構成図、第２図は撮像出力の周波数レ
スポンスを示す図、第３図は本発明に適用して好適な固
体撮像装置の一例を示す固体撮像体の配置関係図、第４
図はキヤリア成分の位相関係を示す図、第５図及び第６
図は夫々本発明の説明に供する図、第７図は本発明によ
る固体撮像装置の一例を示す系統図、第８図はその動作
説明に供する波形図、第９図は本発明の他の例を示す要
部の構成図である。 １は固体撮像体（ＣＣＤ）、１１は被写体、２０Ｒ〜２
０Ｂはサンプリングホールド回路、ＳＷＲ−ＳＷＢはサ
ンプリングスイツチ、１８Ｒ〜１８Ｂは充放電用コンデ
ンサ、１９Ｒ〜１９Ｂは放電用抵抗器、２１Ｒ〜２１Ｂ
は黒バランス調整手段、２２Ｒ〜２２Ｂはパツフア用増
巾器、２５は出力端子、１６Ｒ〜１６Ｂはサンプリング
信号である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 単位絵素がτ＿Ｈのピッチで水平方向に配され、互
   いに１／ｎτ＿Ｈずつ空間的にずれて配されたｎ個（ｎ
   ≧２）の固体撮像体からの撮像情報を時間的にも２π／
   ｎの位相差をもつて順次交互に読み出すようになし、各
   撮像出力を夫々サンプリングホールド回路に供給した後
   、これらサンプリングホールド出力を合成して撮像信号
   を得ると共に、上記サンプリングホールド回路に関連し
   て黒バランス調整用の可変電圧源を設け、該可変電圧源
   の電圧を調整することにより上記撮像信号の黒バランス
   を調整するようにしたことを特徴とする固体撮像装置。