JP2829886B2 - ヘッド分離型ビデオカメラ - Google Patents
ヘッド分離型ビデオカメラInfo
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- JP2829886B2 JP2829886B2 JP2276436A JP27643690A JP2829886B2 JP 2829886 B2 JP2829886 B2 JP 2829886B2 JP 2276436 A JP2276436 A JP 2276436A JP 27643690 A JP27643690 A JP 27643690A JP 2829886 B2 JP2829886 B2 JP 2829886B2
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- head
- camera
- imaging device
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、Ｘ−Ｙアドレス型の固体撮像素子、例え
ば、CMD撮像素子をカメラヘッド部に配置し、撮像素子
制御回路等をカメラ制御ユニットに備えたヘッド分離型
ビデオカメラに関する。
ば、CMD撮像素子をカメラヘッド部に配置し、撮像素子
制御回路等をカメラ制御ユニットに備えたヘッド分離型
ビデオカメラに関する。
従来、電子内視鏡用カメラ等として用いるため、第３
図に示すように、撮像素子１をカメラヘッド部２に配置
し、該撮像素子１の駆動回路３と映像信号処理回路４な
どをカメラ制御ユニット５に配置して、カメラヘッド部
２とカメラ制御ユニットとをケーブル６で接続して構成
したヘッド分離型ビデオカメラが開発されている。なお
第３図においては、７はプリアンプを示している。
図に示すように、撮像素子１をカメラヘッド部２に配置
し、該撮像素子１の駆動回路３と映像信号処理回路４な
どをカメラ制御ユニット５に配置して、カメラヘッド部
２とカメラ制御ユニットとをケーブル６で接続して構成
したヘッド分離型ビデオカメラが開発されている。なお
第３図においては、７はプリアンプを示している。
かかるヘッド分離型ビデオカメラにおけるカメラヘッ
ド部は、できるだけ小型化することが要望されており、
そのためカメラヘッド部に実装される撮像素子として、
画素当たりフォトトランジスタ１個で構成されるため画
素の微細化が比較的容易で、しかも多画素化に伴う高速
データ読み出し時にも消費電力を一定以内に抑えられる
電荷変調素子（Charge Modulation Device:CMDと略称さ
れている）を画素として用いたCMD撮像素子が脚光を浴
びてきている。
ド部は、できるだけ小型化することが要望されており、
そのためカメラヘッド部に実装される撮像素子として、
画素当たりフォトトランジスタ１個で構成されるため画
素の微細化が比較的容易で、しかも多画素化に伴う高速
データ読み出し時にも消費電力を一定以内に抑えられる
電荷変調素子（Charge Modulation Device:CMDと略称さ
れている）を画素として用いたCMD撮像素子が脚光を浴
びてきている。
CMD撮像素子に関しては、本件出願人によりテレビジ
ョン学会全国大会（1986年）や、特開昭60−140752号，
特開昭60−206063号等で提案されており、第４図（Ａ）
に単位画素の断面図、第４図（Ｂ）に回路構成図、第４
図（Ｃ）にゲート印加選択パルスφG1,φG2,φG3のタイ
ミング図をそれぞれ示す。
ョン学会全国大会（1986年）や、特開昭60−140752号，
特開昭60−206063号等で提案されており、第４図（Ａ）
に単位画素の断面図、第４図（Ｂ）に回路構成図、第４
図（Ｃ）にゲート印加選択パルスφG1,φG2,φG3のタイ
ミング図をそれぞれ示す。
CMD撮像素子の単位画素11は、第４図（Ａ）に示すよ
うに、ｐ型基板12上に積層したｎ型エピタキシャル層13
上に、ポリシリコンによるドーナツ型ゲート電極14と、
該ゲート電極14の内側及び外側にn+型拡散層のソース15
及びドレイン16を形成して構成されている。そしてこの
ような構成の単位画素をＸ−Ｙ方向にマトリックス状に
配置して、Ｘ方向に配置した各画素のゲート電極14を共
通に接続して画素選択線17とし、またＹ方向に配置した
各画素のソース15を共通に接続して垂直信号線18とし
て、第４図（Ｂ）に示す画素アレイ21を構成する。この
構成例では３×３の画素アレイを示している。
うに、ｐ型基板12上に積層したｎ型エピタキシャル層13
上に、ポリシリコンによるドーナツ型ゲート電極14と、
該ゲート電極14の内側及び外側にn+型拡散層のソース15
及びドレイン16を形成して構成されている。そしてこの
ような構成の単位画素をＸ−Ｙ方向にマトリックス状に
配置して、Ｘ方向に配置した各画素のゲート電極14を共
通に接続して画素選択線17とし、またＹ方向に配置した
各画素のソース15を共通に接続して垂直信号線18とし
て、第４図（Ｂ）に示す画素アレイ21を構成する。この
構成例では３×３の画素アレイを示している。
画素アレイ21には、第４図（Ｃ）に示すゲート印加選
択パルスφG1,φG2,φG3がレベルミックス回路23によっ
て出力される。レベルミックス回路23は、パルス信号V
ST,VCK1,VCK2が入力された垂直走査回路22よりタイミン
グ信号を受けて、外部供給バイアスV1,V2,V3（蓄積レベ
ル，読み出し及びオーバーフローレベル，リセットレベ
ル）を用いた３値レベルパルスφG1,φG2,φG3を生成す
る回路である。
択パルスφG1,φG2,φG3がレベルミックス回路23によっ
て出力される。レベルミックス回路23は、パルス信号V
ST,VCK1,VCK2が入力された垂直走査回路22よりタイミン
グ信号を受けて、外部供給バイアスV1,V2,V3（蓄積レベ
ル，読み出し及びオーバーフローレベル，リセットレベ
ル）を用いた３値レベルパルスφG1,φG2,φG3を生成す
る回路である。
選択された画素選択線17に接続された画素の出力信号
電流は、パルス信号HST,HCK1,HCK2が入力された水平走
査回路24からの出力パルスφS1,φS2,φS3によって制御
された水平選択スイッチ25を経由してビデオライン26に
読み出され、負荷抵抗RLにより電圧に変換され検出され
るようになっている。なお27は非選択時の各垂直信号線
18を一定電位に固定するための水平スイッチであり、28
は全画素共通のドレイン端子でバイアスVDが印加される
ようになっている。
電流は、パルス信号HST,HCK1,HCK2が入力された水平走
査回路24からの出力パルスφS1,φS2,φS3によって制御
された水平選択スイッチ25を経由してビデオライン26に
読み出され、負荷抵抗RLにより電圧に変換され検出され
るようになっている。なお27は非選択時の各垂直信号線
18を一定電位に固定するための水平スイッチであり、28
は全画素共通のドレイン端子でバイアスVDが印加される
ようになっている。
ところで、上記構成のCMD撮像素子からの1H（水平走
査期間）の出力信号は、第５図に示すように、無信号レ
ベルVOと、CMD撮像素子において予め遮光してある画素
の出力レベルである光学的黒レベル（Optical Black Le
vel）VOBと、光信号レベルVSIGとで構成されている。
査期間）の出力信号は、第５図に示すように、無信号レ
ベルVOと、CMD撮像素子において予め遮光してある画素
の出力レベルである光学的黒レベル（Optical Black Le
vel）VOBと、光信号レベルVSIGとで構成されている。
ヘッド分離型ビデオカメラにおいては、カメラヘッド
部に実装されているCMD撮像素子を交換したり、あるい
は種々のカメラヘッド部がカメラ制御ユニットとランダ
ムに組み合わされて使用される場合がある。CMD撮像素
子の交換時には、素子作製ロット間の特性不均一等によ
り信号レベルが変動するし、またカメラヘッド部が交換
された場合においても、カメラヘッド部に実装されてい
るCMD撮像素子の特性とカメラ制御ユニットの特性とが
整合しなくなる。
部に実装されているCMD撮像素子を交換したり、あるい
は種々のカメラヘッド部がカメラ制御ユニットとランダ
ムに組み合わされて使用される場合がある。CMD撮像素
子の交換時には、素子作製ロット間の特性不均一等によ
り信号レベルが変動するし、またカメラヘッド部が交換
された場合においても、カメラヘッド部に実装されてい
るCMD撮像素子の特性とカメラ制御ユニットの特性とが
整合しなくなる。
カメラヘッド部のCMD撮像素子と本体部のカメラ制御
ユニットの特性が最適な状態に調整された組み合わせて
使用されない場合には、次のような不具合が発生する。
すなわち、第６図のCMD画素の等価回路に示すように、C
MD画素に最適なドレイン電圧VDが変動すると、無信号レ
ベルVOに対する光信号レベルVSIG及び無信号レベルVOと
光学的黒レベルVOBとの差レベルVAが変動すると共に、
ドレイン電圧VDが大になる場合は、ドレイン・ソース電
流VDSが増加し、対ブルーミング性が劣化してしまう。
一方ドレイン電圧が小になる場合は、ドレイン・ソース
電流DDSが減少し、信号が小さくなるのでプリアンプの
ノイズに対するS/Nが劣化てしまう。なお第６図におい
てVsubはCMD撮像素子の基板印加電圧を示している。
ユニットの特性が最適な状態に調整された組み合わせて
使用されない場合には、次のような不具合が発生する。
すなわち、第６図のCMD画素の等価回路に示すように、C
MD画素に最適なドレイン電圧VDが変動すると、無信号レ
ベルVOに対する光信号レベルVSIG及び無信号レベルVOと
光学的黒レベルVOBとの差レベルVAが変動すると共に、
ドレイン電圧VDが大になる場合は、ドレイン・ソース電
流VDSが増加し、対ブルーミング性が劣化してしまう。
一方ドレイン電圧が小になる場合は、ドレイン・ソース
電流DDSが減少し、信号が小さくなるのでプリアンプの
ノイズに対するS/Nが劣化てしまう。なお第６図におい
てVsubはCMD撮像素子の基板印加電圧を示している。
したがって、カメラへッド部のCMD撮像素子を交換し
たり、カメラ制御ユニットに組み合われるカメラヘッド
部を交換する場合には、その都度、信号レベルをモニタ
ー等でチェックし、手動でカメラ制御ユニットのバイア
ス回路を調整しなければならないという問題点があっ
た。
たり、カメラ制御ユニットに組み合われるカメラヘッド
部を交換する場合には、その都度、信号レベルをモニタ
ー等でチェックし、手動でカメラ制御ユニットのバイア
ス回路を調整しなければならないという問題点があっ
た。
本発明は、従来のＸ−Ｙアドレス型の固体撮像素子を
用いたヘッド分離型ビデオカメラにおける上記問題点を
解消するためになされたもので、Ｘ−Ｙアドレス型の固
体撮像素子の交換やカメラヘッド部の交換時において、
Ｘ−Ｙアドレス型の固体撮像素子に対する最適なバイア
スが自動的に供給され、手動によるバイアス設定が不要
になるようにしたヘッド分離型ビテオカメラを提供する
ことを目的とする。
用いたヘッド分離型ビデオカメラにおける上記問題点を
解消するためになされたもので、Ｘ−Ｙアドレス型の固
体撮像素子の交換やカメラヘッド部の交換時において、
Ｘ−Ｙアドレス型の固体撮像素子に対する最適なバイア
スが自動的に供給され、手動によるバイアス設定が不要
になるようにしたヘッド分離型ビテオカメラを提供する
ことを目的とする。
上記問題点を解決するため、本発明は、第１図の概念
図に示すように、Ｘ−Ｙアドレス型の固体撮像素子１を
カメラヘッド部２に配置し、該固定撮像素子１の駆動回
路及び映像信号処理回路４等をカメラ制御ユニット５に
備えたヘッド分離型ビデオカメラにおいて、前記カメラ
制御ユニット５に、前記固体撮像素子１の出力信号の光
学的黒レベルVOBと無信号レベルVOとの差レベルVAを検
出する手段８と、該検出手段８の検出レベルの変動量に
応じて前記固体撮像素子のバイアス電圧を補正する制御
信号を発生させる手段９と、該制御信号に基づいてバイ
アス電圧を補正するバイアス補正回路10とを設けるもの
である。なお、この概念図では駆動回路の図示を省略し
ている。
図に示すように、Ｘ−Ｙアドレス型の固体撮像素子１を
カメラヘッド部２に配置し、該固定撮像素子１の駆動回
路及び映像信号処理回路４等をカメラ制御ユニット５に
備えたヘッド分離型ビデオカメラにおいて、前記カメラ
制御ユニット５に、前記固体撮像素子１の出力信号の光
学的黒レベルVOBと無信号レベルVOとの差レベルVAを検
出する手段８と、該検出手段８の検出レベルの変動量に
応じて前記固体撮像素子のバイアス電圧を補正する制御
信号を発生させる手段９と、該制御信号に基づいてバイ
アス電圧を補正するバイアス補正回路10とを設けるもの
である。なお、この概念図では駆動回路の図示を省略し
ている。
このように構成したヘッド分離型ビデオカメラにおい
て、Ｘ−Ｙアドレス型の固体撮像素子１あるいはカメラ
ヘッド部２が交換された場合、レベル検出手段８により
新たなＸ−Ｙアドレス型の固体撮像素子における光学的
黒レベルVOBと無信号レベルVOとの差レベルVAが検出さ
れ、この検出レベルの変動に応じて制御信号発生手段９
よりバイアス補正制御信号が送出される。この制御信号
に基づいてバイアス補正回路10がバイアス電圧を自動的
に補正することにより、光学的黒レベルVOBと無信号レ
ベルVOとの差レベルVAは所定値に自動的に設定される。
て、Ｘ−Ｙアドレス型の固体撮像素子１あるいはカメラ
ヘッド部２が交換された場合、レベル検出手段８により
新たなＸ−Ｙアドレス型の固体撮像素子における光学的
黒レベルVOBと無信号レベルVOとの差レベルVAが検出さ
れ、この検出レベルの変動に応じて制御信号発生手段９
よりバイアス補正制御信号が送出される。この制御信号
に基づいてバイアス補正回路10がバイアス電圧を自動的
に補正することにより、光学的黒レベルVOBと無信号レ
ベルVOとの差レベルVAは所定値に自動的に設定される。
次に実施例について説明する。第２図は、本発明に係
るヘッド分離型ビデオカメラの一実施例の主要部の構成
を示す概略ブロック構成図である。図において、31,32
はカメラ制御ユニット５内に設けられたサンプルホール
ド回路で、CMD撮像素子１からの撮像信号を増幅するプ
リアンプ７とケーブル６を介して、映像信号処理回路４
と共に接続されており、CMD撮像素子１の出力信号の光
学的黒レベルVOBと無信号レベルVOとをサンプルホール
ドするようになっている。この光学的黒レベルVOB及び
無信号レベルVOのサンプルホールドは、タイミングを調
整して出力信号をサンプリングすることにより容易に行
われる。
るヘッド分離型ビデオカメラの一実施例の主要部の構成
を示す概略ブロック構成図である。図において、31,32
はカメラ制御ユニット５内に設けられたサンプルホール
ド回路で、CMD撮像素子１からの撮像信号を増幅するプ
リアンプ７とケーブル６を介して、映像信号処理回路４
と共に接続されており、CMD撮像素子１の出力信号の光
学的黒レベルVOBと無信号レベルVOとをサンプルホール
ドするようになっている。この光学的黒レベルVOB及び
無信号レベルVOのサンプルホールドは、タイミングを調
整して出力信号をサンプリングすることにより容易に行
われる。
33は減算器で、前記光学的黒レベルVOBと無信号レベ
ルVOとを入力して、それらの差レベルVAを得るものであ
る。34は減算器33で得られた差レベルVAを、ある一定の
基準電圧Vrefと比較してバイアス補正制御信号を出力す
る比較器で、ドレインバイアス補正回路35は該比較器34
から制御信号を受けて補正ドレインバイアスを出力し、
CMD撮像素子１へ供給するように構成されている。
ルVOとを入力して、それらの差レベルVAを得るものであ
る。34は減算器33で得られた差レベルVAを、ある一定の
基準電圧Vrefと比較してバイアス補正制御信号を出力す
る比較器で、ドレインバイアス補正回路35は該比較器34
から制御信号を受けて補正ドレインバイアスを出力し、
CMD撮像素子１へ供給するように構成されている。
このように構成されたヘッド分離型ビデオカメラにお
いては、CMD撮像素子１からの出力信号がプリアンプ７
で増幅されてケーブル６を介して、カメラ制御ユニット
５に伝送されてくると、サンプルホールド回路31,32に
より、光学的黒レベルVOB及び無信号レベルVOがそれぞ
れ検出保持される。サンプルホールド回路31,32により
検出保持された光学的黒レベルVOB及び無信号レベルVO
は、減算器33により減算されて差レベルVAが得られる。
この差レベルVAは比較器34へ入力されて基準値Vrefと比
較され、差レベルVAに応じたドレインバイアス補正制御
信号が送出される。ドレインバイアス補正回路35では、
この補正制御信号に基づいて適切な補正アドレスバイア
スが自動的に設定され、CMD撮像素子１へ供給される。
これによりCMD撮像素子１の出力信号の差レベルVAは所
定値に保持される。
いては、CMD撮像素子１からの出力信号がプリアンプ７
で増幅されてケーブル６を介して、カメラ制御ユニット
５に伝送されてくると、サンプルホールド回路31,32に
より、光学的黒レベルVOB及び無信号レベルVOがそれぞ
れ検出保持される。サンプルホールド回路31,32により
検出保持された光学的黒レベルVOB及び無信号レベルVO
は、減算器33により減算されて差レベルVAが得られる。
この差レベルVAは比較器34へ入力されて基準値Vrefと比
較され、差レベルVAに応じたドレインバイアス補正制御
信号が送出される。ドレインバイアス補正回路35では、
この補正制御信号に基づいて適切な補正アドレスバイア
スが自動的に設定され、CMD撮像素子１へ供給される。
これによりCMD撮像素子１の出力信号の差レベルVAは所
定値に保持される。
上記実施例では、CMD撮像素子のバイアス電圧の補正
として、ドレイン電圧VDを補正するものを示したが、本
発明においては、同様にして他のバイアス電圧を補正し
て、差レベルVAを所定値に保つように構成することもで
きる。
として、ドレイン電圧VDを補正するものを示したが、本
発明においては、同様にして他のバイアス電圧を補正し
て、差レベルVAを所定値に保つように構成することもで
きる。
なお上記実施例において、カメラヘッド部のCMD撮像
素子を交換した際に、自動的に調整されたドレイン電圧
VDが、CMD撮像素子駆動の規格範囲外のものを不良素子
とみなすことにより、本発明によるカメラシステムを、
CMD撮像素子の検査手段として利用することができる。
素子を交換した際に、自動的に調整されたドレイン電圧
VDが、CMD撮像素子駆動の規格範囲外のものを不良素子
とみなすことにより、本発明によるカメラシステムを、
CMD撮像素子の検査手段として利用することができる。
以上実施例に基づいて説明したように、本発明によれ
ば、Ｘ−Ｙアドレス型の固体撮像素子の交換やカメラヘ
ッドの交換に際しても、Ｘ−Ｙアドレス型の固体撮像素
子の出力信号の光学的黒レベルと無信号レベルとの差レ
ベルが所定値になるように、バイアス電圧が自動的に制
御されるので、煩雑な手動によるバイアス設定が不要と
なるという効果が得られる。
ば、Ｘ−Ｙアドレス型の固体撮像素子の交換やカメラヘ
ッドの交換に際しても、Ｘ−Ｙアドレス型の固体撮像素
子の出力信号の光学的黒レベルと無信号レベルとの差レ
ベルが所定値になるように、バイアス電圧が自動的に制
御されるので、煩雑な手動によるバイアス設定が不要と
なるという効果が得られる。
第１図は、本発明に係るヘッド分離型ビデオカメラの概
念図、第２図は、本発明の一実施例の主要部を示す概略
ブロック構成図、第３図は、従来のヘッド分離型ビデオ
カメラの構成例を示す概念図、第４図（Ａ）は、CMD撮
像素子の単位画素の断面図、第４図（Ｂ）は、その回路
構成図、第４図（Ｃ）は、その動作を説明するためのゲ
ート印加選択パルスのタイミング図、第５図は、CMD撮
像素子の1Hの出力信号を示す図、第６図は、CMD撮像素
子の１画素の等価回路を示す図である。 図において、１はCMD撮像素子、２はカメラヘッド部、
４は映像信号処理回路、５はカメラ制御ユニット、６は
ケーブル、７はプリアンプ、８は差レベル検出手段、９
はバイアス補正制御信号発生手段、10はバイアス補正回
路、31,32はサンプルホールド回路、33は減算器、34は
比較器、35はドレインバイアス補正回路を示す。
念図、第２図は、本発明の一実施例の主要部を示す概略
ブロック構成図、第３図は、従来のヘッド分離型ビデオ
カメラの構成例を示す概念図、第４図（Ａ）は、CMD撮
像素子の単位画素の断面図、第４図（Ｂ）は、その回路
構成図、第４図（Ｃ）は、その動作を説明するためのゲ
ート印加選択パルスのタイミング図、第５図は、CMD撮
像素子の1Hの出力信号を示す図、第６図は、CMD撮像素
子の１画素の等価回路を示す図である。 図において、１はCMD撮像素子、２はカメラヘッド部、
４は映像信号処理回路、５はカメラ制御ユニット、６は
ケーブル、７はプリアンプ、８は差レベル検出手段、９
はバイアス補正制御信号発生手段、10はバイアス補正回
路、31,32はサンプルホールド回路、33は減算器、34は
比較器、35はドレインバイアス補正回路を示す。
Claims (1)
- 【請求項１】Ｘ−Ｙアドレス型の固体撮像素子をカメラ
ヘッド部に配置し、該固体撮像素子の駆動回路及び映像
信号処理回路等をカメラ制御ユニットに備えたヘッド分
離型ビデオカメラにおいて、前記カメラ制御ユニット
は、前記固体撮像素子の出力信号の光学的黒レベルと無
信号レベルとの差レベルを検出する手段と、該検出手段
の検出レベルの変動量に応じて前記固体撮像素子のバイ
アス電圧を補正する制御信号を発生させる手段と、該制
御信号に基づいてバイアス電圧を補正するバイアス補正
回路とを備え、該バイアス補正回路からの補正バイアス
電圧により前記光学的黒レベルと無信号レベルとの差レ
ベルを所定値に設定するようにしたことを特徴とするヘ
ッド分離型ビデオカメラ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2276436A JP2829886B2 (ja) | 1990-10-17 | 1990-10-17 | ヘッド分離型ビデオカメラ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2276436A JP2829886B2 (ja) | 1990-10-17 | 1990-10-17 | ヘッド分離型ビデオカメラ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04152773A JPH04152773A (ja) | 1992-05-26 |
| JP2829886B2 true JP2829886B2 (ja) | 1998-12-02 |
Family
ID=17569398
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2276436A Expired - Lifetime JP2829886B2 (ja) | 1990-10-17 | 1990-10-17 | ヘッド分離型ビデオカメラ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2829886B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100218270B1 (ko) * | 1996-06-28 | 1999-09-01 | 윤종용 | 이미지 센서 시스템 |
| US20110034769A1 (en) | 1997-10-06 | 2011-02-10 | Micro-Imaging Solutions Llc | Reduced area imaging device incorporated within wireless endoscopic devices |
| JP2003334161A (ja) * | 2002-05-20 | 2003-11-25 | Pentax Corp | 電荷増幅型固体撮像素子を備えた電子内視鏡装置 |
-
1990
- 1990-10-17 JP JP2276436A patent/JP2829886B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04152773A (ja) | 1992-05-26 |
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