JPS61156978A - テレビジヨン・カメラ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、連続するフィールドの輻射エネルギ画像を
飛越しサンプリングにより検知するのに使用される電荷
結合装置（ＣＣＤ）撮像器に関し、更に詳しくはその様
な撮像器（イメージヤ）から取出されるビデオ信号中の
フレーム周波数をもつフリッカを抑制することに関する
ものである。

〔発明の背景〕

ＣＣＤ撮像器から出力として供給されるビデオ信号サン
プルは、通常ｄ。（直流）回復回路にａＣ（交流）結合
されて線帰線期間中ある所定の直流電位にクランプされ
る。このＣＣＤ撮像器の出力信号がクランプされている
線帰線の部分の期間中はこの出゛力信号は黒レベルにあ
る。このａｅ結合は習慣的に抵抗性結合で行なわれ、ビ
デオ・サンプルばｄｃ阻止キャパシタを通過してこの結
合用抵抗に現われる。この結合用抵抗は、たとえば、増
幅装置の入力抵抗であってもよい。この結合用抵抗はｄ
ｃ回復の期間中は比較的低インピーダンスのクランピン
グ抵抗によって分路される。ｄｃ阻止キャパシタとクラ
ンピング抵抗に付帯するＲＣ時定数をクランプの負荷率
（デユティ・ファクタ）で除した値を、以下ではクラン
ピング時定数と呼ぶが、これはフレーム周波数のフリッ
カの目立ち易さを調整する場合の重要なファクタである
ことが判った。

走査線周波数よりも高い周波数をもつ雑音成分は、黒レ
ベル・クランピングが行なわれる線帰線期間内の短い時
間中、認識できる程度の振幅を持っている。黒レベルに
重畳された上記雑音成分にクランプするとその雑音成分
のサンプル・ホールドが行なわれてその持続時間が全線
走査にわたって拡張される。これによって、伝送された
画像を横断する平均輝度中にいわゆるストＩＪ−り雑音
と言われる、水平ストリーク変動が生ずる。ストリーク
雑音を積分して低減するために、ＲＣ時定数を、線期間
の多数倍の長さにすることが行なわれていたが、この方
法には都合の悪い副作用がある。

クランピング時定数を線期間に比べて相当長くするとフ
レーム周波数のフリッカが一層目立ちやすくなる。

フレーム周波数をもつフリッカは２つの一般的な形式の
原因で生ずることが判った。第１の形式は、交番フィー
ルド中−組のものの光電変換効率が交番フィールド中の
別の組の変換効率と異なる場合である。これによって、
それらの光応答成分　゛・の振幅に関して、静的な画像
サンプルの相続くフィールドにおける対応電荷パケット
に差違が生ずる。この形式のフレーム周波数のフリッカ
は、すべてのフィールドにおける画像積分期間を同一時
間とすることによって低減される傾向をもっている。実
際に、これは通常２つのことを行なうことによシ達成さ
れる。第１は、全フィールド時間が正確に同じ長さとし
て、フィールド転送時間が正確に１フイ一ルド時間離れ
た間隔で行なわれるようにすることであり、第２は、交
番フィールドの各組中の画像レジスタ・ゲート電極に印
加される積分電圧が全フィールドの収集効率を同じにす
るようなものとすることである。何れの場合にしろ、こ
の形式のフレーム周波数のフリッカは、交番フィールド
における利得調整を異なったものとすることで消去する
ことができ、実際にこの消去調整は時間と共に安定化し
易い。

第２のあまり明らかでない形式のフレーム周波数の７リ
ツカは、２組の交番フィールドの実際の黒レベルが互に
異なることによって生ずるものである。フィールド転送
形または線間転送形のＣＣＤ撮像器からｄｃ回復クラン
ピング期間に供。給される黒レベル・サンプルは、出力
線レジスタをオーバ走査することによって発生する。す
なわち、連続する電荷転送段が電荷パケットの走査線に
よって並列的に負荷されるような出力線レジスタは、続
いてビクセル走査周波数でクロックにより進められる。

この出力線レジスタのクロックによる進行は、その出力
ポートから電荷パケット・サンプリング画像の線のみな
らずそれに続いて出力レジスタの全長にわたってクロッ
ク制御されている一連の空ウェルをも、直列に供給する
に足る長さの時間にわたって行なわれる。空ウェルがこ
の線レジスタを通過する比較的短かい時間（放送用テレ
ビジョン標準の動作では５３マイクロ秒程度）は累積さ
れた暗電流を短時間で収集することができるようにする
。もちろん、この空ウェルは光により生ずる電荷成分を
持っていない。

線走査期間中にＣＣＤ撮像器の出力段にクロック進行さ
せられる電荷パケットの光応答成分が重畳される黒レベ
ルは、認め得る程度の暗電流を含んでいる。各光応答に
付帯する黒レベル中に含まれる累積暗電流は、２つの成
分を有し、その１は画像積分期間中に画像レジスタ中に
累積する直流成分であり、他方は画像転送と読出しの間
にフィールド蓄積レジスタに累積する階段状成分である
。

交番フィールドがフィールド蓄積レジスタ中に記憶され
る時の線の２分の１分の差は２つのフィールドの暗電流
成分に僅かな違い（０，２％またはその前後）を生じさ
せる。ＣＣＤ撮像器の出力信号中の黒レベルが比較的大
きなりロック信号に重畳されることは、もつと重要であ
る。このクロック・フィードスルーはウェルの全（満杯
）応答量の４倍もの大きさになることがある。ウェルの
全応答量より２０　ｄｂ低ければ、１０％前後のフレー
ム周波数フリッカはクロック・フィードスルーの１００
０分の１程度になる。従って、交番フィールドにおける
クロック・フィードスルーの小さな違いが、ＣＣＤ撮像
器からの出力信号サンプルの処理期間中に目立つフィー
ルド周波数フリッカを生ずる可能性がある。その様なり
ロック・フィードスルー中の違いは交番するフィールド
における画像レジスタ中の静電荷パタンの差違に因るも
のである。

以上述べた第２形式のフレーム周波数フリッカは、実際
には、実態をとらえ難い上に対策を構しにくいものであ
り、このことは、上述の如き構成が、すなわち比較的大
きな入力信号の差動的組合わせによって比較的小さな出
力信号を分離抽出する様なやり方が、この厄介なフレー
ム周波数フリッカに対する事実上の対策であることを示
唆している。

ｄｃ回復回路の長いクランピング時定数は、１フイール
ドの黒レベルが次のフィールドに残ってフレーム周波数
のフリッカを悪化させるが、ストリーク雑音を抑制する
には線数本分の時定数が必要である。この発明者は、各
交番フィールド走査の組のｄｃ回復には線数本分の時定
数を使用し一方連続するフィールド走査問でｄｃ回復さ
れるべき黒レベルを急速に変化させることにより、上記
のジレンマを解決するものである。

一つのテレビジョン信号中の異なる部分間で１つの黒レ
ベルから別の黒レベルへの急速調整を行なうことについ
ては、色差信号が水平線ごとに交番するテレビジョン方
式でタイミング条件が異なるときに、成る問題が生ずる
。１９８３年１１月８日付ノフロリイ（Ｒ、Ｅ　、　Ｆ
ｌｏｒｙ）氏の米国特許第４４１４５７２号「線交番信
号用のクランプ」には、交互の組をなす線で独立にｄｃ
レベル回復を行ない得るようなキード・クランピングを
使用したｄｃ回復回路が開示されている。この米国特許
に開示されているものとは違って、交番フィールドごと
にｄｃレベルの回復を独立に行ない得るような、変形ｄ
ｃ回復回路を構成することができる。

〔発明の概要〕

この発明においては、長いクランピング時定数を有する
別々のｄｃ回復回路間で切換えを行ないかつこの各ｄｃ
回復回路を２組の交番フィールドの各々に使用すること
によって、フレーム周波数をもつフリッカを抑制する。

〔詳細な説明〕

第１図において、Ａ、ＢおよびＣの各レジスタを有する
フィールド転送型として例示したＣＣＤＣＤ撮像器上０
ビデオ信号サンプルをビデオ前置増幅器２０の入力ポー
トに供給する。ビデオ前置増幅器２０ば、電圧増幅器で
あって、その出力ポートから比較的低（信号源）インピ
ーダンスをもってｄｃ回復回路３０にビデオ出力サンプ
ルを供給する。ビデオ前置増幅器２０は、また、ＣＣＤ
ＣＤ撮像器上０力ポートに供給するビデオ・サンプルか
ら連続的なビデオ信号を取出す回路を含んでいる。これ
は、簡単な低域通過濾波作用によって行なわれる。しか
し、これは次段に低域通過濾波器を接続したサンプル・
ホールド回路を使って行なうことが望ましい。このサン
プル・ホールド回路の前には高域通過フィルタを置いて
、この回路がＣレジスタのクロック周波数でＣＣＤＣＤ
撮像器上０力信号サンプルの同期検波を行なうようにす
ることもできる。

回路３０は、この発明によるｄｃ回復を行ない、これを
後段のビデオ増幅器４０の入力ポートに供給する。

ｄｃ回復回路３０内では、価の等しいｄｃ阻止キャパシ
タ３１と３２がビデオ前置増幅器２ｏの出力ポートをビ
デオ増幅器３３と３４の入力ポートに、それぞれ接続し
ている。ビデオ増幅器３３と３４は、ｄｃ阻止キャパシ
タ３１と３２の電荷がその入力ポートに漏洩しないよう
に、鳥人カイ／ビーダンスを持っている。ＣＣＤＣＤ撮
像器上０続的なフィールド走査の出力信号が連続番号を
つけられているとする。

伝送ゲート３５は、奇数番号のフィールドの期間中だけ
ビデオ増幅器３３の出力ポートを次のビデオ増幅器４０
の入力ポートに接続し、また伝送ゲート３６は偶数番号
フィールドの期間中のみビデオ増幅器３４の出力ポート
を次のビデオ増幅器４０の入力ポートに接続する。

奇数番号フィールドの期間中、ＣＣＤ撮像器ｌＯのＣレ
ジスタが基準黒レベル・サンプルを供給するようにクロ
ックされ続けている各線走査期間直後の期間には、クラ
ンプ抵抗３９を通じてビデオ増幅器３３０入力ポートを
所定直流電位にクランプしキャパシタ３１を再充電する
ように伝送ゲート３７ヲ使用し、それに続く線走査期間
に伝送ゲート３７が非導通になったとき回復されたｄｃ
レベルを保持するようになる。各偶数番号フィールド走
査期間中選択的にビデオ増幅器３４の入力ポートを所定
の直流電位にクランプするのに使用される伝送ゲート３
８は、各奇数番号フィールド中連続的に非導通である。

偶数番号フィールド中、ＣＣＤ撮像器１０のＣレジスタ
が基準黒レベル・サンプルを供給するためにクロックさ
れ続けている各線走査期間の直後の期間には、伝送ゲー
ト３８がビデオ増幅器３４の入力ポートをクランプ抵抗
３９を通して所定の直流電位にクランプし、キャパシタ
３２を再充電して、続く線走査期間中伝送ゲート３８が
非導通のときにこのキャパシタ３２が回復されたｄｃレ
ベルを保持するようにする。伝送ゲート３７は各偶数番
号フィールドを通じて非導通を続ける。

クロック発生器５０ば、普通の様にＣＣＤ撮像器１０の
Ａ、ＢおよびＣの各レジスタにクロック信号を供給する
他に、前述のようにこの発明に従って伝送ゲー）　３５
．３６　、３７および３８のスイッチングを制御する。

第２図は、第１図の方式の変形で、より簡単なｄｃ回復
回路６０を使用している。伝送ゲート６１は奇数番号フ
ィールド期間中のみ導通してキャパシタ６３をｄｃ阻止
キャパシタとしてビデオ前置増幅器２０の出力ポートと
後段のビデオ増幅器４０の入力ポートとの間に接続する
。伝送ゲート６２は、偶数番号フィールド期間中のみ導
通して、キャパシタ６４をｄｃ阻止キャパシタとしてビ
デオ前置増幅器２０の出力ポートと後段ビデオ増幅器４
ｏの入力ポートとの間に接続する。どのフィールドでも
、ＣＣＤ撮像器１０のＣレジスタが基準黒レベル・サン
プルを供給するようにクロックされ続けている各線走査
期間後の期間中、伝送ゲート６５は後段のビデオ増幅器
４０の入力ポートをクランプ抵抗６６を介して所定の直
流電位にクランプする。そのフィールドに対するｄｃ阻
止キャパシタとして選択されたキャパシタ６３と６４の
うちの一方は、クランプ抵抗６６を通して再充電されて
後続する線走査期間中回復されたｄｃレベルを保持する
。

クロック発生器７０は、普通の形式に従ってＣＣＤ撮像
器１０のＡ、ＢおよびＣレジスタにクロック信号を供給
することに加えて、上述の様にこの発明に従って伝送ゲ
ート６１．６２，６５のスイッチングを制御する。素子
６１と６３はその直列回路内で順序を逆にすることが可
能であり、また素子６２と６４も同様に順序を逆にし得
る。

この発明は、黒基準レベル・サンプルヲ、線走査に先立
ってしかもＣレジスタへの画像サンプルの並列入力に続
いて読出されるように、Ｃレジスタ中へ蓄積するように
変形することも可能である。

第１図の回路の伝送ゲート３７．３８は、導通時にチャ
ンネル抵抗がクランプ抵抗となり得るように制御される
電界効果トランジスタでもよく、その場合には抵抗３９
の代りに直結とすることができる。

第２図の回路の伝送ゲート６５は、導通時にそのチャン
ネル抵抗がクランプ抵抗となり得るように制御される電
界効果トランジスタとすることも可能で、その場合には
抵抗６６の代りに直結すればよい。

伝送ゲート３５〜３８および６１　、６２．６５はそれ
ぞれ単一の絶縁ゲート電界効果トランジスタとして示し
たが、他の形式の伝送ゲートまたはそれと等価な素子を
使用することもできる。この発明は、ＣＣＤ撮像器の出
カスベクトルのベースバンド成分力ビデオ信号を発生す
るために使用される場合にも、出力レジスタ・クロッキ
ング信号を中心とする高調波スペクトルが同期検出され
てビデオ信号を発生する場合にも、実施することができ
る。この発明のこれらの変形例は特許請求の範囲に含ま
れるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例である、ＣＣＤ撮像器と後
続ｄｃ回復回路の組合せを示すブロック図、第２図はこ
の発明のまた別の実施例を示すブロック図である。 １０・・・固体撮像器（ＣＣＤ撮像器）、Ａレジスタ・
・・画像レジスタ、Ｃレジスタ・・・出力線レジｘり、
２（Ｌ　３０．４０；２０．６０ｍ　４０−・−出力回
路（ビデオ前置増幅器、ｄｃ回復回路、後段ビデオ増幅
器）、３１．３７　ｉ　６１．６３・・・第１の回路（
ｄｃ阻止キャパシタ、伝送ゲート；伝送ゲート、ｄｃ阻
止キャパシタ）、３２．３８ｉ６２．６４・・・第２の
回路（ｄｃ阻止キャパシタ、伝送ゲート；伝送ゲート、
ｄｃ阻止キャパシタ）。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）像フィールドを受ける画像レジスタと、ＣＣＤ出
   力線レジスタと、このＣＣＤ出力線レジスタから供給さ
   れる画像サンプルに応じて出力信号を供給する出力回路
   とを含み、上記ＣＣＤ出力線レジスタは、（イ）各線走
   査期間に先行する期間中に画像サンプルを並列的に負荷
   されるように、かつ（ロ）各線走査期間中に進行方向に
   クロック制御されることにより直列的に無負荷状態とさ
   れて上記画像サンプルを供給するように、および（ハ）
   各線走査期間に続く第１の期間中前進方向にクロック制
   御され続けて基準黒レベル・サンプルを供給するように
   、更に（ニ）奇数番号のフィールド走査の期間中は上記
   画像レジスタの互に飛越し関係にある走査線組のうちの
   第１の組から取出される画像サンプルが負荷入力され偶
   数番号のフィールド走査期間中は上記画像レジスタの互
   に飛越し関係にある走査線組のうちの第２の組から取出
   される画像サンプルが負荷入力されるように、構成され
   ており、上記出力回路が上記ＣＣＤ出力線レジスタから
   の基準黒レベル・サンプルに応じて上記出力信号にｄｃ
   レベルを回復させる装置を含んで成る、固体撮像器を備
   え； 上記ｄｃレベル回復装置が、奇数番号フィールド走査期
   間中取出される、上記出力信号の一部に偶数番号フィー
   ルド走査期間中取出される出力信号とは別にｄｃ回復作
   用を行なう第１の回路と、偶数フィールド走査期間中に
   取出される、上記出力信号の一部に奇数番号フィールド
   走査期間中に取出される出力信号とは別にｄｃ回復作用
   を行なう第２の回路と、を具備して成るテレビジョン・
   カメラ。
2. （２）特許請求の範囲（１）に記載のテレビジョン・カ
   メラであつて； 上記固体撮像器出力回路は、ＣＣＤ出力線レジスタから
   の出力信号が印加される入力ポートを有するビデオ前置
   増幅器と、上記ｄｃレベル回復装置によつて上記ビデオ
   前置増幅器の出力に結合された入力を有しｄｃ回復され
   た出力信号をその出力に供給するビデオ増幅器回路とを
   有し、このビデオ増幅器回路はそれぞれ入力ポートと出
   力ポートとを持つた第１と第２のビデオ増幅器を有する
   ものであり、 上記ｄｃ回復作用を行なう第１の回路は、上記ビデオ前
   置増幅器の出力ポートから上記第１のビデオ増幅器の入
   力ポートに至る接続中に挿入された第１のｄｃ阻止キャ
   パシタと、奇数番号フィールド走査内の上記第１の期間
   中上記第１のビデオ増幅器の入力ポートを後続する線走
   査期間の１つ中所定直流電位にクランプする第１の伝送
   ゲートと、上記ビデオ前置増幅器の出力ポートから上記
   第２のビデオ増幅器の入力ポートに至る接続中に挿入さ
   れた第２のｄｃ阻止キャパシタと、上記偶数番号フィー
   ルド走査内の上記第１の期間中上記第２のビデオ増幅器
   の入力ポートを接続する線走査期間中所定の直流電位に
   クランプする第２の伝送ゲートと、を具え、 上記第１のビデオ増幅器の出力ポートと第２のビデオ増
   幅器の出力ポートとは相互接続されて上記ビデオ増幅器
   回路の出力を形成していることを特徴とする、テレビジ
   ョン・カメラ。
3. （３）特許請求の範囲（１）に記載のテレビジョン・カ
   メラであつて、 上記固体撮像器の出力回路は、出力ポートと上記ＣＣＤ
   出力線レジスタからの出力信号を印加される入力ポート
   とを有するビデオ前置増幅器と、上記ｄｃレベル回復装
   置によつて上記ビデオ前置増幅器に結合された入力と上
   記ｄｃ回復された出力信号を供給する出力とを有するビ
   デオ増幅器を含むビデオ増幅器回路とを有し、 上記ｄｃ回復作用を行なう第１の回路は、第１のｄｃ阻
   止キャパシタと、奇数番号フィールド走査の期間中上記
   ビデオ前置増幅器の出力ポートを上記第１のｄｃ阻止キ
   ャパシタを介して上記ビデオ増幅器の入力ポートに接続
   する第１の伝送ゲートとを有し、 上記ｄｃ回復作用を行なう第２の回路は、第２のｄｃ阻
   止キャパシタと、偶数番号フィールド走査期間中上記ビ
   デオ前置増幅器の出力ポートを上記第２のｄｃ阻止キャ
   パシタを通して上記ビデオ増幅器の入力ポートに接続す
   る第２の伝送ゲートとを具え、 上記ｄｃ回復作用を行なう第１と第２の回路は上記すべ
   ての奇数および偶数番号走査内の第１の期間中上記ビデ
   オ増幅器の入力ポートを所定の直流電位にクランプする
   ための手段を共有することを特徴とする、テレビジョン
   ・カメラ。