JPH0575226B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、連続するフイ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
フリツ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dc（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ac結合
は習慣的に抵抗性結合で行なわれ、ビデオ・サン
プルはdc阻止キヤ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つてもよい。この結合用
抵抗はdc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つて分路される。dc
阻止キヤ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（デユテイ・フア
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ツカの
目立ち易さを調整する場合の重要なフアクタであ
るこことが判つた。

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
つている。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つ
て拡張される。これによつて、伝送された画像を
横断すする平均輝度中にいわゆるストリーク雑音
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ツカが一層目立ち
やすくなる。

フレーム周波数をもつフリツカは２つの一般的
な形式の原因で生ずることが判つた。第１の形式
は、交番フイールド中一組のものの光電変換効率
が交番フイールド中の別の組の変換効率と異なる
場合である。これによつて、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
イールドにおける対応電荷パケツトに差違が生ず
る。この形式のフレーム周波数のフリツカは、す
べてのフイールドにおける画像積分期間を同一時
間とすることによつて低減される傾向をもつてい
る。実際に、これは通常２つのことを行なうこと
により達成される。第１は、全フイールド時間が
正確に同じ長さとして、フイールド転送時間が正
確に１フイー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、交番フイールドの
各組中の画像レジスタ・ゲート電極に印加される
積分電圧が全フイールドの収縮効率を同じにする
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ツカは、交
番フイールドにおける利得調整を異なつたものと
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
数のフリツカは、２組の交番フイールドの実際の
黒レベルが互に異なることによつて生ずるもので
ある。フイ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つて発生する。すなわ
ち、連続する電荷転送段が電荷パケツトの走査線
によつて並列的に負荷されるような出力線レジス
タは、続いてピクセル走査周波数でクロツクによ
り進められる。この出力線レジスタのクロツクに
よる進行は、その出力ポートから電荷パケツト・
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つてクロツク制御されて
いる一連の空ウエルをも、直列に供給するに足る
長さの時間にわたつて行なわれる。空ウエルがこ
の線レジスタを通過する比較的短かい時間（放送
用テレビジヨン標準の動作では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、この空ウエルは
光により生ずる電荷成分を持つていない。

線走査期間中にCCD撮像器の出力段にクロツ
ク進行させられる電荷パケツ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イ
ールド蓄積レジスタに累積する階段状成分であ
る。交番フイールドがフイールド蓄積レジスタ中
に記憶される時の線の２分の１に相当する差は２
つのフイ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クロツク
信号に重畳されることは、もつと重要である。こ
のクロツク・フイールドスルーはウエルの全（満
杯）応答量の４倍もの大きさになることがある。
ウエルの全応答量より20db低ければ、10％前後
のフレーム周波数フリツカはクロツク・フイール
ドスルーの1000分の１程度になる。従つて、交番
フイールドにおけるクロツク・フイールドスルー
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イールド周波数フ
リツカを生ずる可能性がある。その様なクロツ
ク・フイールドスルー中の違いは交番するフイー
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
ーム周波数フリツカは、実際には、実態をとらえ
難い上に対策を構じにくいものであり、このこと
は、上述の如き構成が、すなわち比較的大きあ入
力信号の差動的組合わせによつて比較的小さな出
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ツ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イールドに残つて
フレーム周波数のフリツカを悪化させるが、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、各交番フイールド走査
の組のdc回復には線数本分の時定数を使用し一
方連続するフイールド走査間で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。

一つのテレビジヨ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
番するテレビジヨン方式でタイミング条件が異な
るとき、或る問題が生ずる。1983年11月８日付の
フロリイ（R.E.Flory）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de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。この米国特許第に開示されて
いるものとは違つて、交番フイールドごとにdc
レベルの回復を独立に行ない得るような、変形
dc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、線期間の持続時間に比し
て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組の交番フイールドの各々に使用すること
によつて、フレーム周波数をもつフリツカを抑制
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
を有するフイールド転送型として例示したCCD
撮像器１０は、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は、電圧増幅器であつて、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
つて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
撮像器１０が入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つ
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・ホールド回路を使つて
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イルタを置いて、この回
路がＣレジスタのクロツク周波数でCCD撮像器
１０の出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
ヤパシタ３１と３２がビデオ前置増幅器２０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阻止キヤパシタ３１と３２の電荷が
その入力ポートに漏洩しないように、高入力イン
ピーダンスを持つている。CCD撮像器１０の連
続的なフイ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
号のフイ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は偶数番号フイー
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。

奇数番号フイールドの期間中、CCD撮像器１
０のＣレジスタが基準黒レベル・サンプルを供給
するようにクロツ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３３の入力ポートを所定直流電位にクラ
ンプしキヤパシタ３１を再充電するように伝送ゲ
ート３７を使用し、それに続く線走査期間に伝送
ゲート３７が非導通になつたとき回復されたdc
レベルを保持するようになる。各偶数番号フイー
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３８は、各奇数番号フイールド
中連続的に非導通である。

偶数番号フイールド中、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
めにクロツクされ続けている各線走査期間の直後
の間には、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、キヤパシタ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
ときにこのキヤパシタ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
数番号フイールドを通じて非導通を続ける。

クロツク発生器５０は、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ツク
信号を供給する他に、前述のようにこの発明に従
つて伝送ゲート３５，３６，３７および３８のス
イツチングを制御する。

各ゲート３５，３６，３７および３８の、導通
と非導通の切換動作と奇数および偶数番号フイー
ルド期間との上記した関係は、第３図のタイミン
グ図を参照すれば容易に理解できる。この図のＣ
〜Ｅにおける各パルスは基準黒レベル・サンプル
が供給されている期間中継続する。このパルス相
互間は線走査期間（画像走査期間）に相当する。

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６
１は奇数番号フイールド期間中のみ導通してキヤ
パシタ６３をdc阻止キヤ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、偶数番号フイールド期間中のみ導通し
て、キヤパシタ６４をdc阻止キヤパシタとして
ビデオ前置増幅器２０の出力ポートと後段ビデオ
増幅器４０の入力ポートとの間に接続する。この
フイールドでも、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
ツ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。そのフイールドに対するdc阻
止キヤパシタとして選択されたキヤパシタ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。

クロツク発生器７０は、普通の形式に従つて
CCD撮像器１０のＡ，ＢおよびＣレジスタにク
ロツク信号を供給することに加えて、上述の様に
この発明に従つて伝送ゲート６１，６２，６５の
スイツチングを制御する。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。
各ゲート６１，６２および６５の状態のスイツチ
ングは、前述した第３図から明らかである。

この発明は、黒基準レベル・サンプルを、線走
査に先立つてしかも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
通時にチヤ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、
導通時にそのチヤ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撮像器の出力ス
ペクトルのベースバンド成分がビデオ信号を発生
するために使用される場合にも、出力レジスタ・
クロツ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ツク
図、第２図はこの発明のまた別の実施例を示すブ
ロツク図、第３図は奇数番号フイールドと偶数番
号フイールドの各期間における各伝送ゲートの動
作状態とタイミングを示す図である。 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…出力線レジスタ、
２０，３０，４０；２０，６０，４０…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；６１，６３…第１の回路
（dc阻止キヤパシタ、伝送ゲート；伝送ゲート、
dc阻止キヤパシタ）、３２，３８；６２，６４…
第２の回路（dc阻止キヤパシタ、伝送ゲート；
伝送ゲート、dc阻止キヤパシタ）。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 像フイ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
   画像サンプルが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ツク制御され
   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ツク制御
   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)奇数番号のフイ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イールド走査期間
   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、奇数番号フイール
   ド走査期間中に取出される上記出力信号の一部に
   おいて、偶数番号フイールド走査期間中に取出さ
   れる出力信号とは関係なくdc回復作用を行なう
   ための、線期間の持続時間に比して長い時定数を
   もつた第１の回路と、偶数フイールド走査期間中
   に取出される上記出力信号の一部において、奇数
   番号フイールド走査期間中に取出される出力信号
   とは関係なくdc回復作用を行なうための、線期
   間の持続時間に比して長い時定数をもつた第２の
   回路と、を具備して成るテレビジヨン・カメラ。 ２ 特許請求の範囲１に記載のテレビジヨン・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阻止キヤパシタと、奇数番号フイー
   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次に続く線走査期間の所定
   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阻止キヤパシタと、上記偶数番号
   フイ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次に続く線走査期間
   の所定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、テレビジヨン・カメラ。 ３ 特許請求の範囲１に記載のテレビジヨン・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阻止キヤパシタと、奇数番号フイールド走
   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阻止キヤ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阻止キヤパシタと、偶数番号フイールド走
   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阻止キヤ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、 回路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、テレビジヨン・カメラ。