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JP3027395B2 - Ccd撮像装置 - Google Patents

Ccd撮像装置

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JP3027395B2
JP3027395B2 JP2164087A JP16408790A JP3027395B2 JP 3027395 B2 JP3027395 B2 JP 3027395B2 JP 2164087 A JP2164087 A JP 2164087A JP 16408790 A JP16408790 A JP 16408790A JP 3027395 B2 JP3027395 B2 JP 3027395B2
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JP
Japan
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ccd
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video
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video signal
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伸夫 高地
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Topcon Corp
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Topcon Corp
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    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
  • Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は、CCD撮像装置に関する。
従来技術 特に高密度画素のモノクロ用のエリアCCDにおいて
は、映像信号出力ラインが複数本にわかれている。この
タイプのCCDは第8図に示すようになっている。CCD100
上の1水平走査線の画素が123…n,123…n,…というよう
に配列されていると、CCD100の映像出力信号は、123…
…n,123…n,…と1水平走査線毎に並列に出力される。1
23…nの1つ1つが1画素に対応している。
このタイプのCCDの利点は、CCDの駆動や映像信号処理
において、1画素の周波数を従来の1/nで済ますことが
できるので大変楽になることである。
このCCD100により撮像して、CCD100の映像出力信号を
モニタTV等に映し出すには、第9図に示されるような装
置を用いる。CCD100n本のCCD映像信号ライン102を介し
て映像出力信号12…nをn本出力ライン用の合成部14に
入力し、CCD100のn本の映像信号12…nを合成して1本
の映像信号15とするのである。
そしてこの映像信号15を映像信号増幅部16にて増幅し
て、映像信号作成部17に入力する。映像信号作成部17で
は、映像信号をモニタTV等に映し出せるように、同期信
号や、ペデスタルレベルの付加、ガンマ補正等を行う。
そして映像信号出力18となる。
第10図にn=3とした3(n)本の合成部14の一例を
示す。合成部は、例えば、CCDからの映像出力信号d、
e、fをサンプルホールドするサンプルホールド部10
と、サンプルホールド後の出力信号g、h、iを合成す
るためのアナログスイッチ部11とからなる。この映像出
力信号d、e、fがサンプルホールドされたものであれ
ばサンプルホールド部10は必要ない。
CCD100における画素配列は、この場合第11図に示すよ
うに、123123(123は1画素に対応)と1水平走査線ご
とに並んでいるので、電気信号として取り出すと、第12
図に示すように1水平走査線は約63.5マイクロセカンド
である。したがって1画素の信号は約1水平走査線の走
査時間(=63.5マイクロセカンド)/水平画素数の時間
で取り出される。
仮に、CCD100の映像出力信号d、e、fがサンプルホ
ールドされてないものとして第13図においてサンプルホ
ールド部10とアナログスイッチ部11の動作を説明する。
CCD100の映像出力信号Aは、d,e,fとなっている(ア
ナログ信号)ので、これを、サンプルホールドパルスB
のa,b,c(第10図参照)でそれぞれサンプルホールドす
る。これにより出力信号Cはg,h,iのようになる。但
し、サンプルホールドパルスの出力タイミングは、CCD
の構造・用途等により、この限りではない。
次に、サンプルホールドされた出力信号g,h,iを第10
図のアナログスイッチ部11で合成するわけであるが、ア
ナログスイッチ部11にはj,k,lのようなアナログの合成
パルス信号Dを入力し、“High"の間だけ、スイッチを
開くようにする。これにより理想的には、第13図のmの
ような合成映像信号が得られる。実際には、合成映像信
号mではなくサンプルホールドパルスa,b,cや、合成パ
ルス信号j,k,lのようなデジタル波形の影響をうけるた
めに、ノイズを含んだ波形nとなる。説明は3本とした
がn本でも同じである。
この発明が解決しようとする課題 このような従来技術によれば、n本にわかれたCCD映
像出力信号を1本に合成する際に、第14図あるいは第13
図のnに示されるような画素のかわり目のスパイクノイ
ズSPと、合成することにより生じるリンギング、オーバ
シュート等のノイズNがのってきてしまう(以下合成ス
パイクノイズと呼ぶ)。感度を上げるために利得を高く
設定しようとすると、これらノイズが強調されて、モニ
タTV上では縦縞となって観測され、しかも著しく解像力
が落ちるといった問題が生じ、感度を上げて明るく、解
像力の高い画像が得られなかった。
この問題を回避するために、n本出力合成部よりも後
に、フィルタに入れ、合成スパイクノイズを取り除くと
いう方法が考えられるが、これらのノイズを取り除くフ
ィルタを入れると、解像力を落とすこととなって問題が
ある。
また第15図のように、CCD100のn本の映像出力信号ラ
インのそれぞれに増幅器Ampを入れて、信号増幅して、
合成するという方法も考えられるが、n個の増幅器を入
れるということはスペース、消費電力、ノイズ等が増大
することになって、現実的でない。
発明の目的 この発明は、感度または利得を上げても解像力をそこ
なわないCCD撮像装置を提供することを目的とする。
発明の要旨 本発明は、水平走査線内を複数の区分に空間的に分割
し、その区分毎の映像出力が少なくとも2以上の映像出
力信号ラインに各画素順に出力されるCCDと、該CCDの2
以上の映像出力信号ラインの信号を1つの映像信号に合
成する映像信号合成部と、該映像信号合成部の出力を、
合成スパイクノイズの時期をはずしたタイミング信号に
応じてA/D変換し映像信号を形成するA/D変換部から構成
されるCCD撮像装置を要旨としている。
課題を解決するための手段 第1図を参照する。
たとえば、モノクロ用のCCD100は、少なくとも2つ以
上の映像出力信号ライン102に各画素順に映像出力を出
す。
映像信号用の合成部14はCCD100の映像出力信号ライン
102からの信号を1つの映像信号ともいう映像信号15に
する。
A/D変換部50は、合成部14からの出力である合成出力
波形19を第2図に示すCCD100の出力タイミングCに応じ
てA/D変換して高分解能の映像信号を作るものである。
さらにA/D変換部50には、D/A変換部60を設けて、A/D
変換部50の映像信号を高分解能のアナログ映像信号にす
る。
別の態様としては、第5図に示すように、A/D変換部5
0とD/A変換部60の代わりに、サンプルホールド部150を
設ける。このサンプルホールド部150は、CCDの出力タイ
ミングCに応じて合成部14の映像出力をサンプルホール
ドする。
作 用 第2図に示すような合成部から出力された映像合成出
力波形19には合成スパイクノイズSPを含んでいる。しか
し、この合成スパイクノイズSPの時期をはずして、クロ
ックパルスCに応じてA/D変換することにより除去す
る。
実 施 例 実施例1 第1図を参照する。
CCD100は、上述したように1水平線走査線に画素が12
3…n,123…n,…というように配列されている。123…n
の1つ1つが1画素に対応している。CCD100のn本の各
映像出力信号ライン102には123…n,123…n,…と1水平
線毎に並列に出力される。
CCD100にはn本の映像出力信号の合成部14が接続され
ている。この合成部14はCCD100のn本の映像出力信号ラ
イン102を合成して1本の映像信号15を出力する。
合成部14には増幅部16が接続されていて、映像信号15
は増幅部16により増幅されて映像合成出力波形19とな
る。増幅部16の後段にはA/D変換部50とD/A変換部60が接
続されている。
増幅部16により増幅された1本の映像合成出力波形19
は第2図に示されている。この映像合成出力波形19は代
表して3つの画像G分を示している。この映像合成出力
波形19は、まだ合成スパイクノイズSPおよびリンギング
やオーバシュート等のノイズNを含んでいる。
映像合成出力波形19は第1図においてA/D変換部50に
おいて第2図の1画素GずつCCD100の出力タイミングで
ある一定のタイミングクロックパルスCによりアナログ
−デジタル変換してアナログ−デジタル変換した映像信
号を得る。そのあとこのアナログ−デジタル変換した映
像信号をCCD100の出力タイミングであるクロックパルス
Cによりデジタル−アナログ変換することにより、D/A
変換波形W1,W2,W3となる。すなわちある一定のタイミン
グクロックパルスCにより、各画素Gをアナログ−デジ
タル変換することにより、前段の増幅部16でどんなに高
く映像信号15を増幅していても、合成スパイクノイズSP
をすべてキャンセルすることが可能である。つまり、ア
ナログ−デジタル変換するタイミング言いかえれば各ク
ロックパルスCの立上り時点は合成スパイクノイズSPの
発生している時点からずらせばよいのである。このアナ
ログ−デジタル変換するタイミングは、画素のかわり目
による合成スパイクノイズSPさえ避ければ、合成するこ
とにより生じるリンギング、オーバシュート等のノイズ
Nは一定のパターンを持っているので、合成スパイクノ
イズSPを除いた1画素G内のどこの位置でも設定可能で
ある。
従ってアナログ−デジタルタイミング波形は、変換タ
イミングの微調整が必要なく、容易に作成できるものと
なる。
このようにして得られたデジタル−アナログ変換波形
は映像信号作成部70において、モニタTV80に映し出せる
ように同期信号やペデスタルレベルの付加、ガンマ補正
等をすることにより映像信号出力20となる。
このような構成とすることで、合成スパイクノイズSP
をすべてキャンセルできるので、増幅部の利得を高く設
定でき、高解像度、高感度(明るい)、高S/Nの映像信
号出力が容易に作成できる。
また、第1図の構成とすると、違った利点が得られ
る。従来技術によれば、n本の映像出力信号を合成する
前に、CCD100に光を入れない(暗)状態と、均一光を入
れた状態でCCD100や、回路系のn本間の誤差をキャンセ
ルするために、n本の信号レベルが同じになるようにそ
れぞれ調整する必要がある。しかしシンクロスコープ等
で調整する際には、合成スパイクノイズSPにより、どの
レベルに調整するか判断が難しく、調整する人の個人差
によって調整が変わってくるといった問題があった。
しかしながら、第1図のような構成とし、アナログ−
デジタル変換したデジタル値をコンピュータ等に入力
し、表示や判定をしてやれば、このn本の映像出力信号
レベルを調整するという作業が定量化でき、容易にな
り、個人による調整誤差はなくすことができる。
なお、合成スパイクノイズが、周期的でかつ、同様な
波形で表われる場合には、アナログ−デジタル変換する
タイミングを、合成スパイクノイズと同周期とすること
により、合成スパイクノイズ発生期間内に設定してもバ
イアス変化を伴うが、高解像度信号が得られ、本発明が
適用できる。
実施例2,3 第3図の実施例2では、増幅部16がD/A変換部60と映
像信号作成部70の間に設けられている。
第4図の実施例3では、増幅部16が合成部14とA/D変
換部50の間、およびD/A変換部60と映像信号作成部70の
間に設けられている。
これら実施例2,3においても実施例1と同様の効果が
得られる。
実施例4 第5図の実施例4では、A/D変換部50とD/A変換部60の
代わりに、サンプルホールド部150が増幅部16と合成部1
4の間に設けられている。
実施例5,6 第6図の実施例5では、サンプルホールド部150が増
幅部16と映像信号作成部70の間に設けられている。
第7図の実施例6では、サンプルホールド部150が増
幅部16,16の間に設けられている。
なお、実施例4〜6において、実施例11と同様の部分
には同じ番号を付けて説明を省略している。これら実施
例4〜6においても、実施例1などと同様の効果が得ら
れる。
発明の効果 請求項1によれば、合成スパイクノイズを除去して増
幅部の利得を高く設定して、高解像度、高感度、高S/N
のアナログ−デジタル変換映像信号を得ることができ
る。
請求項2によれば、合成スパイクノイズのないデジタ
ル−アナログ変換映像波形を得ることができる。
【図面の簡単な説明】 第1図はこの発明のCCD撮像装置の実施例1を示す図、
第2図は映像合成出力波形、クロックおよびD/A変換波
形を示す図、第3図と第4図は実施例2と3を示す図、
第5図〜第7図は実施例4〜6を示す図、第8図は従来
のCCDの映像出力状態を示す図、第9図は従来のCCD撮像
装置を示す図、第10図はCCDの3本の出力を合成する従
来の装置を示す図、第11図は3本の映像出力信号を生じ
るCCDを示す図、第12図は3本の映像出力信号を1水平
走査線に並べた状態を示す図、第13図はCCD出力信号、
サンプルホールドパルス、などを示す波形図、第14図は
CCD映像出力合成波形図、第15図は別の従来例を示す図
である。 100……CCD 14……合成部 16……増幅部 50……A/D変換部 60……D/A変換部 70……映像信号作成部 80……モニタTV
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平1−147972(JP,A) 特開 平1−176173(JP,A) 特開 昭52−143746(JP,A) 特開 昭59−5786(JP,A) JAROSLAV HYNECEK" New High−Resolutio n 11−mm Diagonal Im age Sensor for Sti ll−Picture Photogr aphy”IEEE TRANSACT IONS ON ELECTRON D EVICES,Vol.36,No.11, NOVEMBER 1989,pp.2474− 2466 木内雄二編 「画像入力技術ハンドブ ック」日刊工業新聞社(1992年3月31 日)第161−166頁 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H04N 5/30 - 5/335

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】水平走査線内を複数の区分に空間的に分割
    し、その区分毎の映像出力が少なくとも2以上の映像出
    力信号ラインに各画素順に出力されるCCDと、 該CCDの2以上の映像出力信号ラインの信号を1つの映
    像信号に合成する映像信号合成部と、 該映像信号合成部の出力を、合成スパイクノイズの時期
    をはずしたタイミング信号に応じてA/D変換し映像信号
    を形成するA/D変換部と、 から構成されるCCD撮像装置。
  2. 【請求項2】請求項1に記載のCCD撮像装置において、
    上記A/D変換部の出力をD/A変換し、アナログ映像信号を
    形成するD/A変換部を備えるCCD撮像装置。
JP2164087A 1990-06-25 1990-06-25 Ccd撮像装置 Expired - Fee Related JP3027395B2 (ja)

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