JPS5918908B2 - 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
み出しレジスター、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、ＣＣＤを用
いて撮像装置１を構成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図で示す如く輝度信号ＳＹの変
調成分ＳＤＣの他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変調成分ＳＤＣの高域成分
ＳＤＨ中にサンプリング周波数ｆｃに基ずく、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に１２００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１２００づつずら
すか、ＣＣＤの方を１２０は任意に定めることができる
。

ＣＣＤｌＲ〜１Ｂの方をずらす場合には第３図で示すよ
うに、夫々−τ。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ＣＣＤｌＲ〜１Ｂの撮
像出力を時間的にも１２０Ｃ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ＣＣＤｌＲ〜１Ｂ
から得られる側波帯成分ＳＭのうち、サンプリングギヤ
リアＷＲ−ＷＢは第４図で示すように、夫々１２０Ｒ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ャリアＷＲ−ＷＢは相
殺され、第２図で示したような直流成分ＳＤＯ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ャ
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
ャリア成分を含んだ状態の出力が取り出されることにな
る。即ち、区間Ｘに於いては出力はＯであるにも拘わら
ず、例えば斜線で示す量の残留電荷に基づく出力レベル
があり、サンプリング出力としては図斜線中の矩形波状
のキヤリア成分Ｗ１が発生する。ここで、第３図に示す
ように、３個のＣＣＤｌＲ〜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１２００
の位相差を有した状態でとり出される為に、これらキヤ
リア成分を加算すれば夫々のキャ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ャリア成分は相殺されるた
め、暗電荷のパラツキに伴な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Ｘにおける考察であつて、同図Ａは暗電荷に
基づくキヤリア成分ＷｌＲが大きく、ＷｌＯ及びＷｌＢ
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、ノ 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。即ち、アンバラン
スの状態に応じてこれら３つのキヤリア成分をベクトル
合成した結果ある位相で、所定のレベルのキヤリア成分
が残るわけである。

このことを第６図Ｄを用いてさらに詳細に説明する。第
６図のような場合、即ちキャリア成分ＷｌＢが他の成分
に比して大きい場合、まずキヤリア成ノ 分ＷｌＲとＷ
ｌＯを合成した成分は、キャリア成分ＷｌＢと逆相の成
分になり、更にこれにキャリア成分ＷｌＢを加算すると
位相はＷｌＢと等しく、かつレベルが減ることになる。

又これを式で説明すると、第６図Ｄのようにキヤリア成
分ＷｌＢが他のキヤリア成分Ｗ，Ｒ，ＷｌＧの２倍（２
Ａ）のときは、勿論各成分は矩形波であり上述の如き基
本波成分だけではなく高調波があるが、結局はＷｔがＮ
ｗｔとなるだけで残る成分は２４０はの位相成分となる
。

従つて合成出力としては２４０位の位相即ちＷｌＢと同
一の位相のキャリア成分となること明らかである。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欠点を考慮し、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
ＣＤｌＲ〜１Ｂに投影される。

これらＣＣＤｌＲ〜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４上に配された１
３Ａ，１３Ｂはハーフミラー、１４Ａ，１４Ｂはミラー
を示す。そして１５Ｒ〜１５Ｂは夫々Ｒ．Ｇ，．Ｂの各
原色光を透過するフイルタ一である。これらＣＣＤｌＲ
〜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
説明は省略する。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、依つてそのオン・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の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の後段には例
えば伝送路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。

これらホールド回路２０Ｒ〜２０Ｂの各サンプリングホ
ールド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、
合成回路２４に供給され、この合成回路２４で所定比で
合成され、出力端子２６には最終的な輝度信号Ｓ。が得
られる。また、図示はしないが、この輝度信号Ｓ。と例
えばＲ、Ｂと合成して色差信号Ｒ−Ｙ，Ｂ−Ｙが形成さ
れ、これら色差信号を直交２相変調して搬送色信号が得
られ、これが上述の輝度信号に加算されて複合映像信号
が形成される。ところで、１７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はスィツチ済Ｋｇ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撮像装置において、本発明で
は黒バランス調整回路２１を設け、ここで得た黒バラン
スの調整信号ＳＢＢを上述した合成撮像出力Ｓ。

に重畳す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。黒バランス調整回路２１は第７図で示す
ように、レベル調整回路２１Ａと位相調整回路２１Ｂと
位相反転回路２１Ｃとで構成され、レベル調整回路２１
Ａにはサンプリング信号発生器１７で得たサンプリング
信号が供給される。

即ち、本発明においてはこのサンプリング信号のレベル
及び位相を夫々調整したものを黒バランスの調整信号Ｓ
ＢＢとして使用するものである。なお、２５は補正信号
ＳＢＢと合成撮像出力ＳＯとの合成回路を示す。

次に、このように構成された黒バランスの調整方法を説
明するも、本例では第８図Ａに示すサンプリング信号１
６Ｒを調整信号ＳＢＢとして使用した場合について説明
しよう。

まず、暗電荷に基いて得られるキャリア成分ＷｌＲ−Ｗ
ｌＢが夫々相違し、例えば第６図Ａで示すようなキヤリ
ア成分ＷｌＲ−ＷｌＢが各ＣＣＤｌＲ〜１Ｂから得られ
たものとすれば、これらを合成することによつて、第６
図Ｃで示すような位相（ＣＣＤｌＲにおけるキヤリア成
分ＷｌＲの位相と同相）とレベルを有した合成キヤリア
成分Ｗ。

が得られることになるので、この設例においては調整信
号ＳＢＢの位相はキヤリア成分ＷｌＲの位相と同相であ
るから、合成キャリア成分Ｗ。の位相と一致する。従つ
て、レベル調整回路２１Ａを調整して合成キヤリア成分
Ｗ。

のレベルに調整信号ＳＢＢのレベルを一致させたのち、
この調整信号ＳＢＢを位相反転回路２１Ｃに供給して合
成キヤリア成分ＷＯの位相とは逆相の調整信号ＳＢＢを
得、これを合成回路２５に供給する。従つて、出力端子
２６には暗電荷に基づくキャリア成分の除去された合成
撮像出力ＳＯが得られるものである。

即ち、黒バランスが調整されたことになる。なお、実際
この黒バランスを調整するには遮光状態での撮像出力Ｓ
Ｏに基づく再現画像を観測しながら、画像が黒バランス
するように、即ち正しい黒となるように調整信号ＳＢＢ
のレベル及び位相を調整するものである。

以上説明したように本発明に於いては複数の固体撮像体
、即ちＣＣＤｌＲ〜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〜２０Ｂに
供給した後、これらサンプリング出力を合成して最終的
な合成撮像出力ＳＯを得るようになすと共に、暗電荷に
基いたキヤリア成分を相殺するように調整信号ＳＢＢを
合成撮像出力ＳＯ中に重畳させたものである。

従つて、極めて簡単な構成により黒バランスの調整を行
うことができるため、暗電荷の発生に基づく画像の劣化
を有効かつ確実に補正しうる特徴を有する。そして、こ
の例では調整信号ＳＢＢとしてサンプリング発生器１７
で得たサンプリング信号を使用しているので、それだけ
構成の簡略化を図りうる効果を有するものである。なお
、上述した実施例では調整信号ＳＢＢとしてサンプリン
グ信号１６Ｒを使用した例であるが、他のサンプリング
信号１６Ｇ又は１６Ｂを使用しても勿論よく、又暗電荷
に基づくキヤリア成分の大小も→１に過ぎない。

【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、２１は黒バラン
ス調整回路、２２Ｒ〜２２Ｂはバツフア一用増巾器、１
６Ｒ〜１６Ｂはサンプリング信号、２１Ａはレベル調整
回路、２１Ｂは位相調整回路、２１Ｃは位相反転回路で
ある。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ ３個の固体撮像素子を被写体に対し相対的に１／３
   絵素ピッチずつ空間的にずらした状態で撮像を行い、か
   つ上記３個の固体撮像素子から時間的にも１２０°ずつ
   位相のずれたタイミングで撮像出力を得るようになし、
   各撮像出力を夫々サンプリングホールド回路に供給して
   、各サンプリングホールド回路に互いに１２０°位相の
   異なるサンプリングパルスを供給し、このサンプリング
   パルスにより上記撮像出力をサンプリングホールドする
   ようになし、これらサンプリングホールド出力を合成回
   路に供給して、所定比で合成して輝度信号を得るように
   すると共に、上記サンプリングホールド回路に供給され
   るサンプリングパルスのうち少なくとも一つのパルスが
   供給され、該パルスのレベル及び位相差の調整を行う黒
   バランス調整回路を設け、この黒バランス調整回路の出
   力である黒バランス調整信号を上記輝度信号に重畳して
   黒バランス調整を行うようにしたことを特徴とする固体
   撮像装置。