JPS6017269B2 - ビデオ信号処理におけるオフセツト電圧除去装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は小信号検知器に関するものである。

より詳細にいえば、小振幅信号からオフセット（一定パ
ターン雑音）雑音信号を事実上除去するための差（デル
タフレーム）回路を有する小信号検知器に関するもので
ある。従来、例えばシーン（風景）から放射される赤外
線ェネルギを表わす信号をうけるために用いられる赤外
線検知器マトリックスのような装置は、望む小振幅信号
の判別をほとんど不可能にする回路オフセット（一定パ
ターン雑音）雑音信号により限定される。

もし一定パターン雑音がないなら１よ、検知器素子の理
論上のランダム雑音限界までの信号を検知することがで
きるであろう。マトリックス検知装置では、この一定パ
ターン雑音が必ずあり、そしてそれがビデオ信号と一緒
に増幅されるので、この理論上のランダム雑音限界にま
で到達することはできない。したがって、オフセット（
一定パターン雑音）電圧が事実上ない４・振幅信号をう
ろことが本発明の１つの目的である。

本発明の別の目的は、検知器マトリックスのビデオ出力
に接続され、フレーム毎に変わらない信号を除去し、そ
して運動する目標体を表示する回路をうろことである。

簡潔にいえば、本発明は例えば赤外線検知器マトリック
スのビデオ出力に接続されたデルタフレーム装置を有し
ている。このデルタフレーム装置はビデオ信号の第１フ
ィールドとビデオ信号の第２フィールドとを後で詳細に
記載する方法で比較し、オフセット（一定パターン雑音
）電圧のない差電圧がえられる。第１図は、デルタフレ
ーム装置を有する交流形赤外線検知装置１０を、本発明
を限定するためではなく記載の理解を助けるために、示
す。

この赤外線装置１０は光学装置１２、チョッパ１４、検
知器１６、ビデオ処理装置１８、デルタフレ−ム装置２
０、フィールド・フィールド反転装置２２、利得及びレ
ベル装置２４、表示装置２６、およびタイマ及び制御装
置２８を有している。光学装置１２はしンズ組立体であ
って、シーンから放射される赤外線ェネルギを集東する
。チョッパ１４はこの集東された赤外線ェネルギを断続
するための機械的チョッパであって、それにより、交流
赤外線作動装置のための断続信号がえられる。検知器１
６はこのチョップされ集東された赤外線ェネルギを受信
し、そしてシーンを表わす電気信号を生ずる。この検知
器１６は例えば水銀・カドミウム・テルル検知器素子の
配列体で構成することができる。ビデオ処理装置１８は
検知器の出力に接続され、そしてその電気信号を処理し
て表示フオーマツト、例えばデレビジョンフオーマツト
に変換する。光学装置、チョッパ、検知器配列体および
ビデオ処理装置の詳細を知りたいならばリチード、Ｇへ
ホフマンロ（Ｒｉｃｈａｒｄ、Ｇ．Ｈｏｆｆｍａｎ，
０）の米国特許第３７４２２紙号（１９７２主６月２６
日）を参照されたい。デルタフレーム装置２０はビデオ
処理装置出力に接続されていて、表示信号からオフセッ
ト電圧（Ｍ定パターン雑音電圧）を事実上取去る。フィ
ールド・フィールド反転装贋２２はデルタフレーム出力
の出力に接続され、デルタフレーム装置ビデオライン出
力の極性を、その出力が表示のために正しい極性をもつ
ように、反転する。利得及びレベル装置２４はフィール
ド・フィールド反転装置に接続されていて、表示信号の
コントラストを制御しおよび直流レベルを回復する。表
示装置２６は利得及びレベル装置の出力に接続されてい
て、シーンの像を表示する。最後に、タイマ及び制御装
置はチョツパ、検知器、ビデオ処理装置、デルタフレー
ム装置、フィールド・フィールド反転装置、利得及びレ
ベル装置および表示装置に接続されていて、デルタフレ
ーム装置２０とそれに関連する装置（ビデオ処理装置、
フィールド・フィールド反転装置、利得及びレベル装置
、および表示装置）の動作をチョッパ動作と同期させ、
そして制御する。デルタフレーム装置２０（第２図）が
その最も単純な動作モード‘こ対して示されている。

それはビデオ信号が発生される順序で映像素子マトリッ
クスのビデオ信号を処理するように構成される。すなわ
ち、テレビジョンフオーマットに対しては、デルタフレ
ーム装置はビデオ信号をライン毎におよび画面毎に処理
するように構成される。すなわち、配列体ビデオ信号処
理素子の１つの素子が各ピクセルに対して備えられ、そ
して各素子が第２図に示されたように行と列に配列され
る。各素子３０Ａ，３０Ｂ、等は１つのキヤパシタ３２
と２つのスイッチ３４および３６を有している。スイッ
チ３４および３６は例えば金属酸化物半導体電界効果ト
ランジスタであることができる。キャパシ夕３２はビデ
オ入力端子４０‘こ接続された上極板３８とスイッチ３
４のドレィン４４に接続された下極板４２を有している
。スイッチ３４のゲート４６はアドレスレジスタ４８の
行線路Ｙ，に接続され、そしてスイッチ３４のソース５
０はスイッチ３６のドレィン５２に接続される。スイッ
チ３６のゲート５４はＸアドレスレジスタ５６の列線路
Ｘ，に接続され、そしてスイッチ３６のソース５８は第
３スイッチまたはマルチプレクサスィッチ６０‘こ接続
される。この第３スイッチまたはマルチプレクサスイツ
チ６０は例えばＭＯＳＦＥＴであることができ、そのド
レィン６２が１行の第２スイッチ３６のソース５８に共
通に接続され、そのゲート６４がＹアドレスレジスタ４
８のＹ，〜Ｙｎアドレス線路７６に接続され、そしてそ
のソース６５が電圧基準スイッチ６６とビデオ出力増幅
器６８の接続点に共通に接続された、１列のＭＯＳＦＥ
Ｔスイッチの１つである。

電圧基準スイッチ６６はタイマ及び制御装置２８に接続
されたゲート７２と、基準電圧源に接続されたドレィン
７４と、マルチプレクサスィッチ６６とビデオ出力増幅
器６８の接続点に接続されたソース７０とを有している
。行と列に配置されそして各素子が前記記載のように接
続された素子３０において、素子３０の各行のスイッチ
３４のゲート４６およびマルチブレクサスイツチ６０の
ゲート６４はＹアドレスレジスタ４８のＹ，〜Ｙｎアド
レス線路の行アドレス線路に接続され、そして素子３０
の各列のスイッチ３６のゲート５４はＸアドレスレジス
タ５６のＸ，〜Ｘｍアドレス線路の列アドレス線路に接
続される。

このＹアドレスレジスタ４８とＸアドレスレジスタ５６
および電圧基準スイッチ６６のゲート７２はタイマ及び
制御装置（第１図）に接続される。タイマ及び制御装置
２８は、後で記載されるように、デルタフレーム２０の
動作を制御する。前記デルタフレーム２０は標準的半導
体製造技術を用いて製造されたＭＯＳＦＥＴスイッチ３
４，３６，６０，６６（第２図）を備えた固体装置であ
ることが望ましい。

これらの技術は当業者には周知であるので、ここで記載
する必要はないであろう。このことに関しさらに詳細に
知りたければ、ジェームス Ａ．カニンガム（Ｊａｍｅ
ｓへＣ皿ｎｉｎ餌ａｍ）等の米国特許第３９２１２８２
号（１９７５年１１月２５日）の「ゲート絶縁電界効果
トランジスタ回路とその製造法（１船ｕｌａｔｅｄＧａ
ｔｅ ＦｉｅｌｄＥｆ笹ｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ
Ｃｉｒｃ山ｔｓ ａｎｄ Ｔｈｅｉｒ Ｍｅｔｈｏｄｏ
ｆｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ）を参照されたい。動作のさ
し、には、この赤外線検知装置１０（第１図）はシーン
に向けられ、そして光学装置１２はシ−ンからの赤外線
ェネルギを集東する。チョッパ１６は例えば閉口部を備
えた機械的チョッパである。したがって、このチョッパ
は検知器１６に集東された赤外線ェネルギが到達するの
を交互に許したり、阻止したりする。このようにして、
検知器１６は赤外線強度を表わす交流信号を生ずる。ビ
デオ処理装置１８はこの電気信号を処理して望むフオー
マット、例えばテレビジョンフオ−マットにする、すな
わち、この電気信号をフレーム周期当りの望む走査線本
数に整える。この電気（ビデオ））信号はデルタフレー
ム装置２０のビデオ入力端子４川こ接続される。このデ
ルタフレーム装置２０（第１図）はタイマ及び制御装置
２８によって制御される。このタイマ及び制御装置はチ
ョッパ動作と同期する。すなわち、そのカウントはチョ
ッパ速度と一致して、チョッパが開きそして閉じて光パ
ルスを生ずる度に１つのカウントパルスを生ずる、した
がって、ビデオ信号の第１ラインがフィールド１に対し
て発生する間に、×アドレスレジスタ５６（第２図）が
タイマ及び制御装置２８（第１図）によって作動され、
アドレス線路Ｘ，を高（１）状態に設定しそして残りの
Ｘ２一Ｘｍ線路を低（０）状態に設定し、Ｘ，線路のト
ランジスタスイッチ３６を作動しそして残りのＸ２−×
ｍアドレス線路のトランジスタスイッチ３６を非作動に
する。ビデオの第１ピクセルにおいて、タイマおよび制
御装置２８（第１図）はＹアドレス回路４８（第２図）
にパルスを送ってアドレス線路Ｙ，を高（１）状態に設
定しそして残りのＹ２−Ｙｎアドレス線路を低（０）状
態に設定し、Ｙ，線路のトランジスタスイッチ３４とマ
ルチプレクサスイツチ６０を作動しそしてＹ２一Ｙｎア
ドレス線路のトランジスタスイッチ３４とマルチプレク
サトランジスタスイッチ６０を非作動にする。したがっ
て、第１ピクセル信号が受信される時に、素子３０Ａは
電圧基準スイッチ６６とビデオ出力増幅器６８に接続さ
れるであろう。したがって、第１ピクセル信号は素子３
０Ａのキヤパシタ３２の上極板３８に印加されて、その
極板をその値まで充電する。それから、ビデオにおける
次のピクセル時刻の前に、タイマ及び制御装置２８は基
準電圧スイッチを「オン」にしそしてそれから「オフ」
にしてそのプリチヤージ線路を通してキャパシタ３２の
下極板４２に基準電圧を印加し、キャパシタに次の大き
さの電気量をたくわえる。Ｑの＾（フイールド１）＝Ｃ
３。

＾〔ＶＲＥＦ一〔Ｖ３ｏ＾（シーン）十Ｖの＾（オフセ
ツト）〕（フイールド１） 【１１次
のピクセルの時刻に、Ｙアドレスレジスタはアドレス線
路Ｙ，およびＹ３〜Ｙｎに低（０）状態電圧を印加しそ
してアドレス線路Ｙ２に高（１）状‐態電圧を印加し、
素子３腿を基準電圧スイッチ６６およびビデオ出力増幅
器６８に接続し、一方残りの素子を隔離する。

このように、ビデオにおける第２ピクセル電圧は素子３
０Ｂのキャパシタ３２の上極板に印加される。これから
、ビデオにおける次のピクセルの前に、電圧基準トラン
ジスタスイッチがオンになり、そしてプリチヤージパル
スによりオフになって基準電圧素子３０Ｂのキヤパシ夕
３２の下極板に印加してそれを次の大きさまで充填する
。Ｑ細（フイールド１）＝Ｃ３０８〔ＶＲＥＦ一〔Ｖ３
０８・（シーン）十Ｖ３礎（オフセツト）〕〕（フイー
ルド１）この工程はＸ，列のすべてのキヤパシタ３２が
設定されるまで繰返される。

それから、Ｘアドレスレジスタがアドレス線路Ｘ，およ
びＸ３〜Ｘｍに低（０）状態電圧を送りそしてアドレス
線路Ｘ…に高‘１｝状態電圧を送り、そしてこの工程が
Ｘ２列のすべてのキャパシタが設定されるまで繰返され
る。それから、この工程がすべてのキヤパシタがビデオ
の第１フィールドのために適切な値に設定されるまで繰
返される。それからデルタフレーム工程はチョッパが閉
じている時間に生ずる次のフィールドで繰返され、そし
てその後ビデオの交互のフィールドで繰返される。

次のフィールド（フィールド２）に対し、空白（チョツ
バ閉）ビデオにおける第１ピクセルが素子３０Ａに印加
される時、出力増幅器６８は第３図に示された等価回路
を見る。キャパシタンスＣＰはシーン線路６３、出力線
路７０（第２図）および他の製造素子から生ずる寄生キ
ヤパシタンスである。ＣＰがＶＲＥＦまで予め充填され
たならば、それは次の電気量を有する。ＱＰ＝ＣＰＶＲ
ＢＦ ‘２１前のフィールド（フ
ィールド１）において素子３０Ａキャパシタ３２（第３
図）に蓄えられた電気量はＱ３ぴ＝Ｃ３ｏ＾〔ＶＲ８Ｆ
−〔Ｖ肌（シーン）十Ｖ肌（オフセット）〕〕（フイー
ルド１）であった。

この電気量は、電気量ＱＰといつしよに、出力増幅器へ
の入力に新しい電圧をつくるために再分布するであろう
。したがって、ＱＰ十Ｑ幻＾（フイールド１）＝ＣＰＶ
舷十Ｃの＾〔Ｖｒ一〔Ｖ３。

＾（チヨツパ）十Ｖ肌（オフセット）〕〕（フイールド
２）｛３’ここでＶ仏は平衡電圧である。

（ＣＰ十Ｃ３。

＾）Ｖ一＝〔ＣＰＶＲ８Ｆ十Ｃ３ｏ＾ＶＲ８Ｆ〕一Ｃ机
〔Ｖ３０＾（シーン）十Ｖ３０＾（オフセツト）〕一〔
Ｖ３０＾（チヨツパ）十Ｖ３Ｍ（オフセット）〕〕
【４１またはＶム＝Ｖ細
Ｆ−；きき；〔Ｖ肌＾（シーン）十Ｖ３。

＾（オフセット）一〔Ｖ釘＾（チヨツパ）十Ｖ肌（オフ
セツト）〕〕 側である。利得Ａ。の出力増幅
器の出力電圧は次のように変わるであろう。△Ｖ。

ｕ（フイールド２）＝Ａ。（Ｖｒ一ＶＲＥＦ）−孝竿第
〔Ｖ肌（チョッパ）十Ｖ３０＾（オフセツト）一〔Ｖ３
０＾（シーン）十Ｖ地＾（オフセツト）〕〕＝毒害害念
〔Ｖ地＾（チョッパ） −Ｖの＾（シーン）〕 【６）このよ
うに、Ｖｏｕｔはデルタフレーム情報である。

プリチャージスイッチ６６（第２図）がパルス的にオン
そしてオフにされる時、３０Ａのキヤパシ夕３２（第３
図）は次の電気量にリセツトされる。Ｑ３ｏ＾＝Ｃ洲〔
ＶＲＥｐ−〔Ｖ３Ｍ（チヨツパ）十Ｖの＾（オフセツト
）〕〕 のフィールドのすべてのピクセ
ルにわたってこのスイッチング作用が続く時、２つのフ
ィールドの差（デルタ、△）電圧であるビデオラインが
つくられる。

次のフィールド（チョツパ開）のさし、、Ｖ肌ピクセル
に対する出力電圧は△Ｖ肌（フイ−ルド３）＝Ｃ夢宅急
〔ｖ柳（シーン）十Ｖの＾（オフセツト）一〔Ｖ３。

＾（チヨッパ）十Ｖ机（オフセット）〕〕＝Ｃき言竿〔
Ｖ肌＾（シーン）−Ｖの＾（チヨツパ）〕
｛８１である。それから、ビデオからオフセット電圧を
除去するために引続くフィールドに対しこの工程が時間
的に継続される。

非チョップ装置に対し、フィールド２のＶ（チョッパ）
は１フィールド時間後のシーンになり、したがって、引
続くフィールドに対し出力電圧が、Ａ。

Ｃ３ｏ＾〔Ｖ３ｏ＾△Ｖ。

山ニＡ。（Ｖ仏−ＶＲ８ＦニＣＰＣ柳（フイールド２）
−Ｖ３。＾（フイールド１）〕となることは当業者には
明らかであろう。したがって、この装置の出力電圧は引
続くフィール日こ対する信号の差を表わす値である。

この場合は通常ＭＴＩセンサに基づく。フィールド・フ
ィールド反転回路（第１図）は標準的回路であって、本
発明の一部分をなすものではない。

したがって、これ以上詳細には記載しない。このフィー
ルド・フィールド回路はデルタフレーム装置から受取る
偶数または奇数ビデオフィールドのいずれかの極性を変
え、、矛盾のない信号極性を表示しうるのに必要である
。利得及びレベル回路２４は周知の回路であって、ここ
で説明する必要はないであろう。

利得回路はビデオ処理装置１８で生じたビデオ信号の利
得を得て、表示装置２６にコントラストをうるためのも
のである。一方、レベル回路は表示装置２６のための交
流増幅の後、ビデオ信号の直流成分を回復するためのも
のである。表示装置２６は標準的な蔭極線管または他の
表示装置であり、ここで詳細に記載する必要はないであ
ろう。

この表示装置は利得及びレベル回路に接続されて、回復
されたビデオ信号を表示する。スイッチ３４，３６とし
て双方向トランジスタを用いることができるが、その場
合、第１、第２電極、スイッチ制御電極をそれぞれドレ
ィン、ソース、ゲート電極として電界効果トランジスタ
を用いた場合と同様に素子３０Ａ，３０Ｂを構成できる
。本発明の実施例の１つだけが配置されたけれども、本
発明の範囲内において例示されそして記載された構造体
の細部にいろいろな変更の可能であることは当業者には
容易にわかるであろう。

【図面の簡単な説明】

第１図はデルタフレーム装置を組入れた赤外線作像装置
のブロック線図、第２図はデルタフレーム装置の部分概
略図、第３図はデルタフレーム装置の１つの素子に対す
る等価電気回路を示す。 ３２・・・キャパシタ、４０・・・ビデオ入力線路、３
４・・・複数個の第ＩＭＯＳＦＥＴ、４８・・・Ｙアド
レス回路、３６・・・複数個の第２ＭＯＳＦＥＴ、５６
・・・×アドレス回路、６０…マルチプレクサ、６６…
ＭＯＳＦＥＴ、６８・・・出力増幅器。 ‘／タ′ 万枚２ ‘汐３

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ Ｘアドレス装置およびＹアドレス装置と、ビデオ信
   号源に接続するための端子を有する差フレーム素子の配
   列体と、マルチプレクサと、基準電圧源に接続するため
   の入力端子を有する基準電圧スイツチと、出力増幅器と
   を有し、前記Ｘアドレス装置および前記Ｙアドレス装置
   が各素子を前記ビデオ信号端子および前記マルチプレク
   サに逐次接続するために前記差フレーム素子の配列体の
   各素子および前記マルチプレクサを逐次アドレスするよ
   うに前記差フレーム素子と前記マルチプレクサに動作可
   能に接続されること、前記マルチプレクサが差フレーム
   素子の各素子を逐次前記基準電圧スイツチにおよび前記
   出力増幅器に接続するための入力端子を有していてそれ
   により次のビデオフレームのオフセツト電圧がビデオ信
   号から除去されることとを特徴とするビデオ信号からオ
   フセツト電圧を除去するための回路。 ２ （イ）ビデオ信号を記憶するための複数個の電気信
   号記憶装置と、（ロ）前記電気記憶装置に接続された複
   数個の第１スイツチと、（ハ）複数個の前記第１スイツ
   チに接続された複数個の第２スイツチと、（ニ）複数個
   の第３スイツチを有し、複数個の電気信号記憶装置、複
   数個の前記第１スイツチおよび複数個の前記第２スイツ
   チが行と列に配置され、複数個の前記第１スイツチの各
   行の一端に複数個の前記第３スイツチの１つのスイツチ
   があるマルチプレクサと、（ホ）複数個の前記第１スイ
   ツチを行毎に選択的に閉じるおよび開くために複数個の
   前記第１スイツチの行と前記マルチプレクサの複数個の
   第３スイツチと接続された第１スイツチ作動装置と、（
   ヘ）複数個の前記第２スイツチを列毎に選択的に作動す
   るために複数個の前記第２スイツチの各列に接続された
   第２スイツチ作動装置と、（ト）前記マルチプレクサと
   、複数個の前記第１スイツチと、複数個の前記第２スイ
   ツチとを通し、複数個の前記電気信号記憶装置の出力に
   接続された基準電圧装置と、（チ）前記第１スイツチ作
   動装置と、前記第２スイツチ作動装置と、前記マルチプ
   レクサと、前記基準電圧装置に接続され、前記各装置の
   動作を選択的に制御し、それによつて複数個の前記電気
   信号記憶装置が複数個の前記第１スイツチと、複数個の
   前記第２スイツチと、前記マルチプレクサと、前記基準
   電圧装置の選択的動作に応答して引続く電気信号および
   基準電圧を選択的に記憶して事実上オフセツト電圧のな
   い信号をうる制御装置と、を有するビデオ信号からオフ
   セツト電圧を除去するための装置。