JPH04152773A - ヘッド分離型ビデオカメラ - 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、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。

〔従来の技術〕

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ｌ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
たヘッド分層型ビデオカメラが開発されている。なお第
３図において、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＃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　Ｄ
ｅｖｉｃｅ　：　ＣＭ　Ｄ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
ぢン学会全国大会（１９８６年）や、特開昭６０−１４
０７５２号、特開昭６０−２０６０６３号等で提案され
ており、第４図へに単位画素の断面図、第４図ＣＢ＋に
回路構成図、第４図Ｃ＋にゲート印加選択パルスφＧｌ
＋　　φＧ８．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図へに示すよう
に、ｐ型基板１２上に積層したｎ型エピタキシャル層１
３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゛型型数散層
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（Ｂｌ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ｌ
択パルスφＧ＋＋　　φ、２．φ。、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■ＳＴ＋　　ｖｃｌｌ、　　ｖｃｌｇ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Ｖ、、Ｖ、、Ｌ　　（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
）ヲ用いた３４！レベルパルスφＧ＋＋　　φＧ１．　
　φＧ。

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＋　ＨＣＫＩ　、　Ｈｃｗｔ
が入力された水平走査回路２４からの出力パルスφ３、
φ、２．φ５．によって制御された水平選択スイッチ２
５を経由してビデオライン２６に読み出され、負荷抵抗
Ｒ１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ンチであり、２８は全画素共通
のドレイン端子でバイアスＶゎが印加されるようになっ
ている。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、上記構成のＣＭＤ撮像素子からのＩＨ（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■。と、ＣＭＤ撮像素子において予め遮光しであ
る画素の出力レベルである光学的黒レベル（Ｏｐｔｉｃ
ａｌ　Ｂｌａｃｋ　Ｌｅｖｅｌ）　Ｖｏｗと、光信号レ
ベルＶ　ＷＩＧ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、素子作製ロフ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で
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
、ＣＭＤ画素に最適なドレイン電圧■。が変動すると、
無信号レベルｖ０に対する光信号レベルＶ、、、及び無
信号レベルｖ。と光学的黒レベルＶ。１１との差レベル
■４が変動すると共に、ドレイン電圧■。が大になる場
合は、ドレイン・ソース電流■。、が増加し、耐ブルー
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Ｖ。

が減少し、信号が小さ（なるのでプリアンプのノイズに
対するＳ／Ｎが劣化してしまう、なお第６図において■
。、はＣＭＤ撮像素子の基板印加電圧を示している。

したがって、カメラヘッド部の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されるがメラヘッ
ド部を交換する場合には、その都度、信号レベルをモニ
ター等でチエツクし、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ＣＭＤ固体撮像素子いたヘッド分離型
ビデオカメラにおける上記問題点を解消するためなされ
たもので、ＣＭＤ固体撮像素子換やカメラヘッド部の交
換時において、ＣＭＤ固体撮像素子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デオカメラを提供するこ
とを目的とする。

［課題を解決するための手段及び作用］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、
画素としてＣＭＤを用いた固体撮像素子１をカメラヘッ
ド部２に配置し、該固体撮像素子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Ｖ。、と無信号レベル■。との差レベル■、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ＩＯ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
、ＣＭＤ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ＣＭＤ固体撮
像素子ける光学的黒レベル■。、と無信号レベル■。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
■。、と無信号レベルｖ０との差レベル■、は所定値に
自動的に設定される。

〔実施例〕

次に実施例について説明する。第２図は、本発明に硲る
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はカメラ制御ユニント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、ＣＭ
Ｄ撮像素子１の出力信号の光学的黒レベル■。、と無信
号レベル■。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■。、及び無信号レベル■。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■。、と無信号レ
ベル■ｏとを入力して、　それらの差レベル■、を得る
ものである。３４は減算器３３で得られた差レベル■、
を、ある一定の基準電圧Ｖ　ｒ＊ｆ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ｌ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３１．３
２により、光学的黒レベル■ｏｌｌ及び無信号レベル■
。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■。１
及び無信号レベルｖ０は、減算器３３により減算されて
差レベル■。

が得られる。この差レベル■、は比較器３４へ入力され
て基準［ｖ−ｒ　と比較され、差レベルＶ、に応したド
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
適切な補正ドレインバイアスが自動的に設定され、ＣＭ
Ｄ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■、は所定値に保持される。

上記実施例では、ＣＭＤ固体撮像素子イアス電圧の補正
として、ドレイン電圧ＶＤを補正するものをボしたが、
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■＾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。

〔発明の効果〕

以上実施例に基づいて説明したように、本発明によれば
、ＣＭＤｉｌｌ像素子の交像中子メラヘッド部の交換に
際しても、ＣＭＤ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。

【図面の簡単な説明】

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＾は、ＣＭＤ撮像
素子の単位画素の断面図、第４図（８１は、その回路構
成図、第４図Ｃ１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ｌＨ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は滅
真器、３４は比較器、３５はドレインバイアス補正回路
を示す。 特許出願人　オリンパス光学工業株式会社第１図 第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、画素としてＣＭＤを用いた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。