JPH08294061A - 走査用カメラに分散された読み出し及び集積サイクルを使用した検出法及び検出アレー - Google Patents

走査用カメラに分散された読み出し及び集積サイクルを使用した検出法及び検出アレー

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JPH08294061A
JPH08294061A JP8113033A JP11303396A JPH08294061A JP H08294061 A JPH08294061 A JP H08294061A JP 8113033 A JP8113033 A JP 8113033A JP 11303396 A JP11303396 A JP 11303396A JP H08294061 A JPH08294061 A JP H08294061A
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JP8113033A
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Marcel Audier
オディエール マルセル
Christian Pepin
ペパン クリスティアン
Veronique Besnard
ベスナール ヴェロニク
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    • H04N25/71—Charge-coupled device [CCD] sensors; Charge-transfer registers specially adapted for CCD sensors
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    • H—ELECTRICITY
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 集積サイクルを管理し、アレーの焦点平面内
で注入−集積回路とＴＤＩタイプの加算回路の間で電荷
を転送するための回路で集積し、特別な幾何学的な配置
に従い位置されたセンサを備えた検出法及びそのアレー
の構造を開示する。 【解決手段】 該アレーは特別な方向へ走査する走査カ
メラに取り付けられている。該カメラは標準に従う値で
ピッチｐp だけ離された画素から作られた画像に対する
映像信号を形成するようにされている。アレーには幾つ
かの行の基本センサがある。種々の行に属し走査方向に
並べられたセンサにより検出チャネルＶkが定められ
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は走査による画像化、
より詳細には画像走査システムに関連した基本センサの
組を使用して画像を検出することに関する。本発明は特
に赤外線カメラ、可視及び近赤外線放射のスペクトルバ
ンド内に光感度があるセンサを使用した“可視”カメ
ラ、及び回転アレーを有した監視装置に適用できる。
【０００２】
【従来の技術】十分な検出感度を得るため、検出器は走
査の方向に直角な主方向に、いわゆるアレーの焦点平面
内に置かれた少なくとも一つの行の基本センサを備えた
アレーの形を有している。走査は特に移動ミラーと、検
出アレーの上に観察されたシーンの画像を形成し投影す
るための光学アセンブリを備えた適応型光機械システム
により行われている。
【０００３】各センサにより走査特性の関数として、露
出の所定の時間の間センサの幾何学的な特性とその構造
的な環境に対応した視野の角度の基本フィールドが分析
される。シーンを走査する間、観測された視野のフィー
ルドは一連の基本フィールドに分割され、基本フィール
ドのそれぞれの連なりは少なくとも一つの基本センサを
備えた検出チャネルにより定められ分析される。水平走
査の場合、検出チャネルの数は光機械システムにより投
影されたシーンの画像に関し記載されたラインの数に等
しい。
【０００４】各検出チャネル上では、受信される照明の
関数として各基本センサが発生する電荷は記憶された後
倍増され映像信号を形成する。このように分析されたラ
イン数は走査が水平タイプの時カメラの出力で使用され
る映像標準のフレーム当たりのライン数に対応するか、
又は走査が垂直タイプの時ライン解像に対応するかのい
ずれかである。
【０００５】各チャネルの検出の感度を増加するため、
平行走査として知られている光機械走査作用は一連の走
査作用と呼ばれている加算走査作用一般に接続されてい
る。この種の方法は時間遅延集積すなわちＴＤＩとして
知られている。該方法は例えばＳ．Ｐ．Ｉ．Ｅ，Ｖｏ
ｌ．９３０（１９８８），ページ２６からページ４３の
中でＲ．Ｊ．Ｍａｒｔｉｎ他による時分割多重化時間遅
延集積の論文の中に記載されている。
【０００６】一連の走査は各検出チャネルに対し走査方
向に置かれ、しかも現在使用されているテレビジョン標
準により規定されている“画素”（この用語は以下では
基本画像ドット即ちピクチャエレメントを表すため使用
されている）のピッチの整数倍離れている幾つかの基本
センサを使用することにより得られている。一つの基本
フィールドはそれ故一つの検出チャネルのセンサのそれ
ぞれにより連続的に分析され、該センサの出力により各
検出チャネルに関連したＴＤＩ処理モジュールに供給さ
れる。該センサにより発生する電荷は適応型集積注入回
路に注入され集積され遅延されてから加算される。シー
クエンサにより管理される回路の動作サイクルは全ての
センサに対し同じである。このサイクルは検出チャネル
当たりのセンサを有したバス又はバッファーメモリに関
連した単一トラックバスのいずれかを使用することによ
り集積回路の同期読み出しを命令している。
【０００７】集積の終わりで、読み出しはＣＣＤ（電荷
結合素子）タイプのシフトレジスタの加算器により電荷
の形で、又はＣＭＯＳ技術を使用した加算レジスタによ
り電圧の形のいずれかで行われている。この種の技術は
例えばＩＥＥＥ会議資料Ｎｏ，３２１（１９９０）Ｉ．
Ｍ．Ｂａｋｅｒ他による論文により知られている。基本
センサにより発生する輝度に関し全ての情報エレメント
を処理するため、各検出チャネルに関連のある各加算レ
ジスタは用意された情報エレメントと同じ数のセルを備
えている。
【０００８】このタイプの構造により生ずる大きな問題
の一つは必要な空間により生ずる。この空間が必要であ
ることにより検出アレーの焦点平面内に加算レジスタが
集積されることが妨げられる。該レジスタはそれ故関連
した注入回路を有する又は有しない他の平面に搭載され
ている。したがって、該問題は接続に必要な空間の問題
に置き換えられる。
【０００９】注入／集積回路及び加算レジスタにより形
成されたアセンブリが離されて置かれている時、センサ
と注入回路の間を接続することにより必要な空間により
検出チャネル当たりのセンサの数、それ故検出の感度が
制限される。
【００１０】加算回路のみが離れて置かれている時、検
出チャネル当たりのセンサの数は注入回路と加算レジス
タの加算器の間で情報を転送するため単一接続（単一ト
ラックバス）を使用することにより増加する。
【００１１】しかし、このタイプの構造には更に集積サ
イクルの間注入回路の中で情報を読み出す作用の間にあ
らゆる時間的な一致を避けるため、例えばサンプル−ホ
ールド装置により作られた注入回路の中に集積された記
憶回路を置くことが必要である。これにより読み出しの
瞬間に対し均一な分布が得られる。しかし、このメモリ
があることにより有効な表面と、それ故回路の集積能力
が減少し、情報が劣化する危険が増加する（寄生的な結
合、漏れ電流等）。アクティブな表面領域の損失により
センサピッチの増加に対する費用が埋め合わされるが、
検出器の大きさが増加し、それ故走査効率が減少する。
【００１２】本発明の目的はアレーの焦点平面内にＴＤ
Ｉ加算レジスタを集積させる検出法及び当該アレー構造
を提示することにより特にこれらの欠点を解決すること
である。本発明の他の目的は走査の可変パラメータを基
にして定められる走査用カメラを使用した種々のモード
に適合性を与えることで、これにより種々のテレビジョ
ン標準に対し部分的な走査即ちマッチングが得られる。
【００１３】
【課題を解決するための手段】これらの目的を達成する
ため、検出アレーのセンサのマトリクスの構造により集
積サイクルを管理するための回路を集積する特別なタイ
プの構造に従い構成され、注入／集積回路と加算回路の
間でデータエレメントが転送され、該構造は更に所定の
サブ走査及び所定の標準により定められる作用の一つの
モードからのメッセージとコンパチブルであることを特
徴としている。
【００１４】より詳細には、本発明の目的は、予め定め
られた標準に対応した値だけピッチが離された画素で作
られた画像を形成するようにされた所定の方向に走査す
るカメラに対する分散された集積及び読み出しサイクル
を有した検出法であって、前記のカメラは走査方向に直
角な方向に位置している幾つかの行の基本センサＣiの
アレーと、種々の行に属しＴＤＩ検出チャネルを定める
走査方向に配置されたセンサを備え、各検出チャネルは
サンプリング信号を形成するため露出時間の間各センサ
により与えられる電荷の注入及び集積用の回路を備えて
おり、前記カメラは更に一つの画素に対応したサンプリ
ング信号の集計を取るための加算器の読み出しレジスタ
を備えており、該方法は基準センサ（Ｃ0 ）として取ら
れているセンサ−画素の一致が視野の同一の基本フィー
ルドに対し露出されたあらゆる他のセンサに対しもはや
同期しないように、画素のピッチの数分の一だけ該画素
のピッチの値と異なる一つの検出チャネルのセンサに対
し空間ピッチの値を選択すること、及び各加算器におい
て二つの連続したセンサの読み出しの間で、関連のある
集積回路から来る情報を記憶することからなることを特
徴とする検出法である。
【００１５】本方法の特別な特性によれば、一つの検出
チャネルのセンサの空間ピッチと所定の標準の画素のピ
ッチの間で走査の方向に幾何学的に非同期の比の値を与
える該空間ピッチの選択により一つの検出チャネルの集
積回路の読み出しの順序が生じ、該順序は所定のサブ走
査と標準の関数として対象となる作用モードを基に定め
られる拡大と画素のピッチの値の関数として予め定めら
れていることを特徴としている。
【００１６】本発明は更にＣＭＯＳ技術により作られ
た、即ち論理管理回路のため使用された技術とコンパチ
ブルなＣＭＯＳ−ＣＣＤ技術を有する注入、集積及び加
算回路の間で情報の転送をアクティブにする該論理管理
回路を備えている検出アレーにも関する。
【００１７】本発明はサンプル−ホールド装置のような
バッファーメモリを不必要にすることにより注入集積回
路を簡単にすること、更に注入／集積及び読み出し回路
の間に光検出センサと混成回路を形成するため、使用さ
れた技術が取りうる最小値になるように選択される走査
方向にセンサ間のピッチを下げることに使用される。こ
れにより全体の大きさが小さくなる。
【００１８】本発明により更にアレーに投影される光画
像の高さに比べ検出アレーの高さを少なくすることによ
り走査効率を増加することができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】図１の例で、本発明による検出ア
レーの検出チャネルに対するセンサの数Ｎcは概略に示
すように８に等しい。（図示しない）他の検出チャネル
は図示のチャネルに平行な行に広がり画像走査モードに
よる画像の高さ又は幅を覆って、更に該他のチャネルに
は一つの有効な数のセンサが含まれている。Ｃ0 からＣ
7 の参照番号で示すチャネルのセンサＣi は、横が例え
ば２５μｍであるほぼ長方形の形をしており、ｐc で示
す空間ピッチを有し水平又は垂直である走査方向Δに並
べられている。この種の検出アレーは例えば本出願者の
ため提出された公開特許申請ＦＲ−２６９２４２３から
知ることができる。
【００２０】図１は更にｋが一般に０からＭ（Ｍは周知
の例では１０２４に等しい）まで変化する時検出チャネ
ルＶk により分析される画像リンクＬk の画素のエッジ
に対応して、ｉが一般に０からＪ（Ｊは周知の例では約
７６０に等しい）まで変化する時それぞれの位置Ｐi を
示している。画素の空間ピッチはｐp により示してい
る。ＪかけるＭ個の画素を備えた最終的な画像は予め定
められた標準に従う。
【００２１】一つの画像ラインＬk の画素は一つの連続
的に分析された基本フィールドから受ける照明の関数と
して、走査の間センサが送るサンプリング信号から形成
されている。これらの信号は最初注入、集積され、次に
読み出されアレーの焦点平面内で処理されるＴＤＩタイ
プにより系列的に集計される。該信号は整形され現在使
用されているテレビジョン標準、特に現在使用されてい
る画素のピッチとコンパチブルな映像信号を形成する。
【００２２】アレーの基本センサの位置と得られた最終
の画像の画素の位置の間で直接的な比較を行うため、画
素のラインＬk は図では該ラインの画素の位置Ｐi が検
出チャネルＶk と平行に向かい位置するように示してい
る。一番目の画素の位置Ｐ0は、基準の所定の時間に基
準センサとして使用される一番目のセンサＣ0 の側面ｃ
R と空間的に一致している。この基準の時間は検討され
る検出チャネルによりそれぞれ分析される視野の基本フ
ィールドの一つに対するセンサＣ0 の露出時間の終わり
に対応している。
【００２３】本発明によれば、センサのピッチｐc は画
素ピッチの数分の一に等しい値により画素ピッチｐp と
異なっており、基準センサＣ0 のため行われたセンサ−
画素の一致は視野の同じ基本フィールドに露出されるあ
らゆる他のセンサに対してもはや同期していない。
【００２４】種々のセンサから来る情報エレメントは分
析に対し位相シフトサイクルを形成している。一つの検
出チャネルのセンサの処理の時間より大きい時間を有し
たこの位相シフトにより、単一バスの上で系列的な読み
出しが行われる。この読み出しは調整され、視野の一つ
の基本フィールドに対応して考慮された検出チャネルの
注入−集積サイクルの終わりの段階に入り、従ってバッ
ファーメモリは必要でなくなる。
【００２５】より詳細には、それぞれｐc 及びｐp で示
すセンサ及び画素の値は二つの繋がったエレメントの間
に空間−時間的な一致を有する共通なピッチＰstが有る
ようにされている。言い換えれば、それぞれＫc 及びＫ
p で示すセンサ及び画素の二つの整数があり、それぞれ
１以上であり、次の関係を満たす： Ｐst＝Ｋp ｐp ＝Ｋc ｐc
【００２６】不一致の状態により検出チャネル当たりで
行われるセンサの数Ｎc は注入−集積サイクルの周期的
な一致が有るセンサの仮想数に実際に対応したＫc より
小さいままにする必要が有る。基準センサと異なるセン
サＣi とサンプルされる一番近い画素の基準の位置Ｐi
との間の空間変位はそれ故決してゼロでない。例えば、
一番目のセンサＣ1 に対する変位Ｄ1 はピッチｐp とｐ
c の値の間の差に直ちに等しい。
【００２７】より詳細には、変位Ｄi はピッチｐp 及び
ｐc から、及びＤmin で示し一つの検出チャネルのセン
サの一つに対し得られる最小の変位から容易に定められ
る。簡単な計算により最小変位の値は前述のパラメータ
の関数として次式に等しいことが示される： Ｄmin ＝ｐc ／Ｋp ＝ｐp ／Ｋc （１）
【００２８】センサＣi は最小値Ｄmin による規格化の
後得られるように最も近い画素に対する変位の昇順の整
数に従い分類される。例えば、この分類の場合、一番目
のセンサＣ1 のランクＵ1 は次式に等しい： Ｕ1 ＝（Ｄ1 ）／Ｄmin （関係式２） 即ち： Ｕ1 ＝（ｐp −ｐc ）／Ｄmin
【００２９】本発明によれば、この分類により一つの検
出チャネルの種々のセンサに対する種々の注入−集積サ
イクルの読み出しの順序が決定し、集積サイクルの分布
が定められる。
【００３０】この順序は、より一般的にはｉが（図１に
示すように）隣接に対し昇順の番号におけるセンサの番
号で有る時、検出チャネル当たりに実際に使用されるＮ
c 個のセンサに対応した“ｉ”の値に対し、連続的に
“リセット”である等差数列の項Ｕi の連続的な値によ
り決定される（即ち、倍数Ｋc の整数に等しい大きさに
より、即ち数学的法“法Ｋc ”で書き換えられる）。こ
のような数列には（基準センサＣ0 に対応して）ゼロで
ある一番目の項Ｕ0 と、次式を満たす公差“ｒ”があ
る： Ｕi ＝ｉ・ｒ ［法Ｋc ］
【００３１】この数列の公差“ｒ”は公差がＵ1 ．ｒに
等しい場合を仮想的に想定することにより容易に決定さ
れ、従って一番目のセンサＣ1 はランク１を有する。こ
れにより、前述の関係式は次のように書くことができ
る： １＝Ｕ1 ．ｒ ［法Ｋc ］ ｎが適当な整数の時、 ｒ＝〔ｎＫc ＋１〕／Ｕ1 即ち ｒ＝〔ｎＫc ＋１〕Ｄmin ／Ｄ1 （関係式（２）に
よる）
【００３２】更に、基準が読み出し距離Ｄl であり、Ｄ
l がデータをセンサから加算回路に転送する間走査され
る画像が進む距離に対応していれば、注入−集積サイク
ルの不一致の状態はセンサピッチｐc が属する角型括弧
の値で表される。この値は、一番目にデータを転送する
ため必要な距離Ｄl より大きく、二番目に最後のランク
のセンサの露出の終わりの時間と基準センサの時間（基
準時間）の間に進む距離に対応した最大変位より小さ
い。この二重の制限は次の二つの不等式により表され
る： Ｄl ＜Ｄmin ＜（ｐp −Ｄl ）／（Ｎc −１） （３）
【００３３】実際には、走査方向ではｐp により、及び
走査に直角な方向ではラインの数により定められる画素
のピッチはテレビジョン標準により設定される。センサ
の数Ｎc は検出チャネル当たりに必要な感度により定め
られ、センサのピッチｐc は最小値を設定し使用された
技術により制限される。
【００３４】各検出チャネルにより占有された空間の大
きさを制限するため、電荷を蓄積することにより、各画
素に予定された輝度信号の整形のための加算回路に対す
る読み出しの順序を選択することが適当である。前述に
定めた等差数列により規定されるように、高いランクの
センサから低いランクのセンサに進む順序で読み出すこ
とが好ましい。
【００３５】このように、各モジュールの加算段の数は
以下ではＮech と示すサンプリング信号の数に少なくと
も等しい。実際には、各検出チャネルに関連したＴＤＩ
処理モジュールの加算段の数は少なくとも一つの加算器
がサンプリング信号のそれぞれの輝度情報の処理に割り
当てられているようにされている。
【００３６】次に、各検出チャネルに対し読み出しサイ
クル当たり、アレーの焦点平面内で処理される情報エレ
メントの数は注入サイクルの順序の場合一番目のセンサ
により、及びこの順序プラスマイナス１単位の場合最後
のセンサにより送られるサンプリング信号の数により決
定される。簡単な計算によりサンプリング信号の数及び
それ故検出チャネル当たりの加算段の最小の数Ｎtdi は
次式に等しい： Ｎtdi ＝Ｎech ＝ＰＥ［（ｎc −１）ｐc ／ｐp ］ ここに、ＰＥは整数部分
【００３７】以下に単一テレビジョン標準及び単一走査
モードに対し本発明の方法による検出アレーの一番目の
構成を記載する。この例は、ＣＣＩＲ６２５ライン標準
として知られている国際テレビジョン標準とコンパチブ
ルになるように選択されている。この４／３フォーマッ
ト標準は垂直画像走査タイプのカメラと共に使用するよ
うにされている。
【００３８】この標準に適合するカメラの例には既に記
載した公開特許申請第ＦＲ２６９２４２３号に記載され
たタイプのアレーを有している。この種のアレーの基本
図の一部を図２に示す。このアレーにはＢ１からＢ４の
四つのサブブロックに分布したＭ＝１０２４個の検出チ
ャネルがあり、各サブブロックに対する各チャネルＶk
は（ｋは１から２５６まで変化する）走査の垂直方向Π
に並べられたＮc ＝８個のセンサにより互いにセンサの
ピッチｐc に等しい距離に形成されている。各サブブロ
ックはそれ故Ｍ／４列のセンサに対しＮc ラインのマト
リクスにより形成されている。この概略的に示した実施
態様の例では、センサは側面がほぼ２５μｍに等しいほ
ぼ四角形をしており、センサのピッチはセンサの側面の
長さの２倍に等しくなっている。
【００３９】一つのチャネルＶk のセンサは加算シフト
レジスタの一つのセルＣk に接続されている。管理論理
モジュールＬＧは検出アレーにより送られた電荷の処理
（即ち、注入、集積及び加算）及び該アレーの光機械操
作に接続された時間パラメータを実行している。
【００４０】規則的な構造を得るため、各サブブロック
の検出チャネルＶk はセンサのピッチｐc に等しいピッ
チだけ、即ちセンサの側面の長さの二倍水平方向Δに互
いに離れている。サブブロックは並列に置かれ、センサ
の長さの半分に等しい距離だけ該方向Δに沿って互いに
変位を受けており、シャノンのサンプリングの関係を一
般的に満たしている。間隔をとる必要から、このように
並列に置かれたサブブロックは一方ではＢ1 とＢ2 に、
他方ではＢ3 とＢ4 の二つのグループに分けられ、各グ
ループの各サブブロックの間はセンサの側面の長さに等
しい変位を有している。一つのグループの二つのサブブ
ロックは一つのシフトレジスタＳ1 又はＳ2 に接続され
ている。シフトレジスタの出力では、データエレメント
Ｓ’1 又はＳ’2 が増幅器Ａ1 及びＡ2 を通して増幅さ
れた後混合され出力信号ＳＶを与えている。
【００４１】このように、光機械投影システムによりア
レーの上に形成された光画像は次の特性を有している： −大きさ（幅Ｌｉ，高さＨｉ）、画像Ｎｉ（画像は二つ
のインターリーブのフレームにより形成されている）フ
レーム当たりの有効なラインの数、フレーム周期Ｔｔ、
フレーム当たりのインターラインの距離（画像のピッチ
ｐp に等しい）に関するもの、 −ＣＣＩＲ６２５ライン標準に採用された例示的な値を
次の表１にまとめてある；
【００４２】
【表１】
【００４３】実際には、画像走査ミラーの直線スクロー
ル効率は例えば８０％であり、実行走査効率ρb はアレ
ーＨｂの高さの値の関数として次式に等しい： ρb ＝０．８Ｈｉ／（Ｈｉ＋Ｈｂ）
【００４４】更に、この例では、読み出し距離Ｄl は次
の基本式による他のパラメータの関数として計算され、
使用されたセンサのピッチｐmin は出来るだけ技術的な
限界に近く、例えば４５μｍに等しく更に電荷の転送に
割り当てられた読み出し時間の全体Ｔl は３μｓに等し
い： Ｄl ＝Ｔl Ｎｉｐmin ／ρb Ｔｔ≒３μｍ
【００４５】センサのピッチの値の最適な値と、一つの
検出チャネルの種々のセンサに対し注入−集積サイクル
にトリガをかける最適な命令を決める当該公差“ｒ”を
決定するため、実際には各々の特別な場合に次の一連の
選択が適用出来る：−考慮すべき可能な検出チャネルの
仮想的な長さの値の予め決められた範囲、これは二つの
無限系列であるとして考えられているセンサと画素の間
の一致の周期に対応したセンサの数Ｋc により表されて
いる； −上限に等しく、即ち距離Ｄmin （関係式（３）によ
る）取られた読み出し距離Ｄl の当該の値、この値は関
係式（１）から得られｐp 及びＫc が既知となる； −関係式（１）及びｐp ，Ｋc ，Ｋp （Ｋp はこの例の
場合４５μｍに等しく取られた最小値ｐmin より大きな
値をｐc に与えるＫc より大きな一番目の値を取る）か
ら得られたセンサのピッチｐc の当該の値； −関係式（２）（Ｄ1 ＝ｐp −ｐc が知られている）
と、関係式（４）を基に公差“ｒ”から一番目のセンサ
のランクＵ1 により推論された値。
【００４６】この一番目の実施態様の例の関係から、前
述の選択の系列に基づき決定され対象とする特性パラメ
ータの種々の値（Ｋc ，Ｄ1 ，ｐc ，Ｕ1 ，ｒ）を次の
表２にまとめてある；
【００４７】
【表２】
【００４８】このように、実施態様のこの例の場合、セ
ンサのピッチｐc が技術的に指定された境界（４５μ
ｍ）に最も近くなる最も好ましい場合は、検出チャネル
当たり１１に等しい仮想センサの数により与えられ、４
５．６μｍの有効長を有したセンサのピッチが与えられ
る（０．１μｍの正確性を与える）。前述の値が境界値
から若干それるならば、ＣＣＩＲ標準の４／３フォーマ
ットを順守することは、垂直走査方向Πに直角な方向Δ
に位置したセンサの数を適当にすることにより得られ
る。これにより光学システムの歪み及び収差と比較して
無視出来る非常に僅かな歪像が画像に生ずる。
【００４９】より一般的には、このタイプのアレーの大
きさはサブブロックの大きさ及び方向Πのサブブロック
のピッチの大きさＰsbにより決定される。時間的な段階
によりピッチが一番目には検出チャネルの高さ以上であ
り、二番目には最終的な画像のラインのピッチｐp の整
数倍νに等しい状態が取られる。これは次の不等式で表
される： ｐc （Ｎc −１）＋ｐmin ＜νｐp （＝Ｐsb） ｐc ＝４５．６μｍ，Ｎc ＝８，ｐmin ＝４５μｍ，ｐ
p ＝３３．４μｍを有した前述の例にこの関係を数字的
に適用すると、ｍの値は１１に等しくなり、それ故サブ
ブロックのピッチの値Ｐsb及びアレーの高さの値Ｈｂが
与えられる。この実施態様の例のアレーＢに関連した空
間的／時間的特性の値の組Ｎc ，Ｋc ，Ｐsb，ｐc ，Ｎ
tdi ，Ｈｂ，ρb ，Ｔi （集積サイクルの期間），Ｖb
（走査速度）及びＴl は次の表３にまとめており、該表
には比較として画素のピッチの整数倍に等しいセンサの
ピッチを処理する同等な従来の技術のアレーＢ0 で得ら
れる同じ特性の値も示している（センサのピッチの最小
値は４５μｍ，画素のピッチの最小値は３３．４μｍで
あり、センサのピッチは画素のピッチの２倍である）。
【００５０】
【表３】
【００５１】この表から、画素のピッチより大きな長さ
（差はこのピッチの数分の１に等しい）を有したセンサ
のピッチを実施することにより得られる集積サイクルの
適当な分布による検出により、焦点平面内の加算段の数
を４０％近く減少させることが出来る（１６から１０）
ことが判る。この減少には転送及び加算回路により形成
された読み出し回路の全表面積が大きく減少しそれ故消
費電力が節約されることが伴う。更に、走査効率の値か
ら測定される信号対雑音比に相当な改善（３％以上）が
あることに注意を要する（即ち同等な解像に対し約１０
％の範囲の改善）。
【００５２】更に走査方向に画像の解像を増加させるこ
と、即ち該方向に拡大を得ることが記載出来る。解像の
この増加は従来は所謂サブ走査モードにより行われてい
る。フレーム期間の間、画像の一部分のみが走査され、
走査速度は比例的に減少する。
【００５３】標準的な検出器により、及び画素のピッチ
とセンサのピッチの間に同期が必要なことにより、この
機能は検出器のセンサのピッチと画素のピッチの間の比
が通常の走査のモードで所要の拡大の整数倍に等しい時
のみ行われる。本発明による検出器の場合、センサのピ
ッチは拡大の所要の値から“逆相関”により得られる。
画像を拡大した場合の変化による結果はセンサの読み出
しの順序のみに関係しており、一番目のセンサに対する
読み出し順序の等差級数Ｕ1gと公差“ｒg ”の基本パラ
メータは、所要の拡大ｇに対応した画像のピッチｐpgの
関数として次式に等しい： Ｕ1g＝（ｐc −ｐpg）／ＤI ｒg ＝（ｎＫc ＋１）／Ｕ1g
【００５４】例えば、前述のタイプのアレーを使用し２
に等しい拡大の係数を適用することにより、読み出し等
差級数の基本パラメータはＵ1g＝１９でありｒ＝７であ
る。次の表４には拡大が２に等しく画素のピッチ画１
６．７μｍの時の、本発明によるタイプＢの検出器の場
合と、従来の検出器Ｂo の場合の、センサのピッチの値
ｐc とチャネル当たりの加算器の数Ｎtdi をまとめてい
る：
【００５５】
【表４】
【００５６】サブ走査モードの場合、本発明による方法
では所要の拡大が増加する時ＴＤＩ機能に対し必要な加
算器の数に差が大きくなるため値が増加する。拡大の関
数として走査効率の値を計算することにより、従来の検
出器ではセンサのピッチが大きくなることにより拡大に
比例した減少が示されるが、本発明による方法を実施し
た検出器ではほぼ一定のままである。
【００５７】本発明に基づく方法により得られる動作特
性の最適化は垂直走査検出アレーの場合、幾つかのテレ
ビジョン標準の実現に対する適合性を得るため使用され
る。この方法は問題とする全ての標準に共通なセンサの
ピッチの最適な値、即ち技術的に可能な値に最も近い値
を探すこと、及びこれらの標準のそれぞれに対応した読
み出し順序の特性の値を推論することからなる。この種
の値はＣＣＩＲ標準に対応した表２のタイプの表を用意
することから得られる。例えば、前述のように本発明を
実施するためアレーを使用したＵＳ５２５ラインの標準
に対し最適なセンサのピッチを探すことにより次の表５
が得られる：
【００５８】
【表５】
【００５９】表２と表５を比較することにより、ＣＣＩ
Ｒ６２５ラインの標準とＵＳ５２５ラインの標準の両立
性が４５．６μｍに等しい共通の最適なセンサのピッチ
の値を取ることにより得られる。サブブロックのピッチ
Ｐsbの決定は検出チャネルの高さより大きいそれぞれの
標準の最小公倍数のラインのピッチを決定することによ
り行われる。この決定は次のような整数の係数κの値か
ら得られる： Ｐsb＝κＰsb（ＣＣＩＲ） ｐp （ＵＳ）／ｐp （ＣＣＩＲ）≒４３５．８７５μｍ
【００６０】この種の整合により、最終的な結果に僅か
な歪像が生ずる。センサのピッチを４５．６μｍとし、
サブブロックのピッチを４３５．８７５μｍとし、走査
効率を６８．３％とすると、次の表６から本発明による
アレーで得られた共通の実施を基にそれぞれの標準に対
し種々のパラメータの値が選択される。
【００６１】
【表６】
【００６２】本発明の方法に基づき形成された検出器を
実施する記述を、カメラの焦点平面内に集積され好まし
くはＣＭＯＳ技術により作られた制御管理回路の記載に
より以下に補足する。この管理回路には一組の論理回路
があり、基本センサに対し分布された系列的な読み出し
を行い、更に種々の走査モード及び種々の標準に適合し
た検出器に対し複数のモードの動作を行う。
【００６３】前述の事項に基づき、本発明の方法による
一つの検出チャネルのセンサのピッチを減少することに
より、センサの読み出しの順序と動作のモード（走査、
標準）の選択の間に値が一つの関係が定められる。この
関係により情報（集積、加算、読み出し及び再初期化）
の転送のサイクルと画像信号の整形に関する全てのタイ
ミング図を管理する構造的な準備が行われる。
【００６４】図３は検出器の焦点平面内に集積されるこ
の種の管理回路の実施態様の例を図示している。この例
では、時間的な基準はシフトレジスタ１により与えられ
ている。このレジスタ１の時間的な分解は基準クロック
３の半周期、又は画素のサンプリング信号を定める電荷
の集積サイクルＴi の期間とレジスタのビット数との比
により与えられている。
【００６５】レジスタ１はＴＤＩ加算レジスタ２の書き
込み及び読み出しのため書き込みレジスタ４と読み出し
レジスタ５に結合され、更にＴl による読み出し時間の
セレクタ８により行われる復号器７により集積サイクル
の周期Ｔi の発生器６に結合されている（Ｔl には集積
期間Ｔi と再初期化に割り当てられた時間が含まれてい
る）。集積期間発生器６により加算レジスタ２とセンサ
により送られる電荷の集積器９が、それぞれ加算レジス
タ２のための書き込みレジスタ４と、集積器９のため多
重化分離レジスタ１１に結合された読み出し及び再初期
化シフトレジスタ１０を通して動作している。
【００６６】管理回路は更に集積期間発生器６と、書き
込みレジスタ４及び多重化分離レジスタ１１の出力にそ
れぞれ加えられた活性化復号器１３及び１４に結合され
たモードセレクタ１２（走査、標準）も有している。
【００６７】このように、五つのレジスタ１、１０、１
１、４及び５によりセンサから来るサンプリング信号の
集積、加算、読み出し及び再初期化に関する情報転送サ
イクルのタイミング図を管理するための基本構造の例が
与えられ、時間の途中に所定の走査のモードと所定の標
準とコンパチブルな映像信号が整形される。
【００６８】一番目のレジスタ１はより詳細には、分析
のサイクルの終わりに来る加算レジスタ２の系列的なア
ドレスのためと、出力レジスタ１６をアクティブにする
ことにより１５で増幅された後映像信号ＳＶの整形のた
めにある。該一番目のレジスタ１は以下に詳細に記載す
る動作図に基づき他のレジスタ１０、１１、４及び５の
ため必要なパルスを増加できる大きさである。
【００６９】シフトレジスタ１０はＭ個の検出チャネル
の上に分布されたＮc 個のセンサに対応したＭ．Ｎc 個
の集積器９の組の読み出し及び再初期化を行うためサイ
クルの全てをカバーするため十分な多数のセルを有して
いる。該二番目のレジスタは集積器９のそれぞれの読み
出し及び再初期化行うための時間を発生しており、これ
らの時間は同期クロック１７を通し一番目のレジスタ１
により動作する集積期間の発生器６により制御されてい
ることを特徴としている。
【００７０】該二番目のレジスタ１０から来るコマンド
は復号器１４に関連した三番目のレジスタ１１により分
離され、前述の例に図示するように動作モードで定めら
れた順序で種々のレジスタ９に加えられる。
【００７１】四番目のレジスタ４により、復号器マトリ
クス１３に関連し、一つのチャネルのセンサにより送ら
れ一つの画素の整形を行うサンプリング信号を集める
時、Ｍ個の検出チャネルのそれぞれのＮtdi 個の加算器
のそれぞれのアドレスが定められる。検出チャネル毎に
アクティブにされモードセレクタ１２により定められる
加算器の数Ｎtdi は前述の例に示すように動作モードに
より決定される。
【００７２】最後に、一番目のレジスタの最後のビット
から来るパルスによりインクリメントされる五番目のレ
ジスタ５により、画素形成サイクルの終わりで加算器が
連続的に選択され、映像信号ＳＶを用意するため系列的
な読み出しが行われる。次に再初期化がインクリメント
され新しい画素に関するサンプリング信号の処理が指定
される。
【００７３】図４により、露出期間の間検出チャネルの
Ｎc 個のセンサにより送られ、選択される標準の数がこ
れに限定されない例として３である時、集積される電荷
を読み出すためアドレスレジスタ１１とレジスタ１０の
例がより詳細に図示されている。読み出し及び再初期化
レジスタ１０は全体的に又は部分的に使用されるＮc段
を有したレジスタである。注入回路により集積器ｉ1 ，
ｉ2 ，…，ｉNc-1，ｉNcに注入される電荷は、セルＣ
1 ，Ｃ2 ，…，ＣNc-1，ＣNc内で転送リンクＩ1，
Ｉ2X，Ｉ2y，Ｉ2Z，Ｉ3X，Ｉ3y，Ｉ3Z，…，Ｉ
(Nc-1)X ，Ｉ(Nc-1)y ，Ｉ(Nc- 1)Z ，Ｉ(Nc)X ，Ｉ
(Nc)y ，Ｉ(Nc)Z により電圧レベルで表される。これら
の間の選択はセレクタ１２から選択された標準ＳX ，Ｓ
y 又はＳZ を選択することにより決定される。ＳX ，Ｓ
y 又はＳZ の選択は、読み出しランクが選択された標準
として対象とするリンクのセルの数に対応した集積器に
シフトレジスタ１０のセルのそれぞれを接続する３つの
リンクの上に置かれたそれぞれＢX ，Ｂy ，又はＢZ の
３つのコイルの１つを直列的にアクティブにすることに
より表される。Ｉ1 からＩ(NC)Z のリンクの組はアドレ
スレジスタ１１を形成している。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に基づき検出チャネルを形成する画像ラ
インの一番目の画素の端に面するようにするため位置さ
れたアレーの検出チャネルの概要図である。
【図２】ＣＣＩＲ６２５ライン標準に適合する垂直走査
カメラに対する本発明に基づくアレーである。
【図３】本発明に基づく集積及び分散読みだしサイクル
を使用した検出法を実施するための管理回路の例であ
る。
【図４】標準数が３に等しく選択されており、検出チャ
ネルのセンサにより送られ集積される電荷を読み出すた
め使用されるレジスタのアドレスを定めるためのレジス
タの例である。
【符号の説明】
１ シフトレジスタ ２ 加算レジスタ ３ 基準クロック ４ 書き込みレジスタ ５ 読み出しクロック ６ 集積期間発生器 ７ 復号器 ８ セレクタ ９ 集積器 １０ 読み出し及び再初期化シフトレジスタ １１ 多重化分離レジスタ １２ モードセレクタ １３ 復号化マトリクス １４ 復号器 １５ 増幅器 １６ 出力レジスタ １７ 同期化クロック
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ヴェロニク ベスナール フランス国， 91190 ジフ エス／イヴ ェット， アレ デュ ネフリエール， 50番地

Claims (16)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 予め定められた標準に対応した値だけピ
    ッチｐp が離された画素で作られた画像を形成するよう
    にされた所定の方向Δ、Πに走査するカメラに対する分
    散された集積及び読み出しサイクルを有した検出法であ
    って、前記のカメラは走査方向に直角な方向に位置して
    いる幾つかの行の基本センサＣi のアレーと、種々の行
    に属しＴＤＩ検出チャネルＶk を定める走査方向に配置
    されたセンサを備え、各検出チャネルＶk はサンプリン
    グ信号を形成するため露出時間の間各センサＣi により
    与えられる電荷の注入及び集積用の回路を備えており、
    前記カメラは更に一つの画素に対応したサンプリング信
    号の集計を取るための加算器の読み出し回路を備えてお
    り、該方法は基準センサＣ0 として取られているセンサ
    −画素の一致が視野の同一の基本フィールドに対し露出
    されたあらゆる他のセンサに対しもはや同期しないよう
    に、画素のピッチの数分の一だけ該画素のピッチｐp の
    値と異なる一つの検出チャネルのセンサに対し空間ピッ
    チｐp の値を選択すること、及び各加算器において二つ
    の連続したセンサの読み出しの間で、関連のある集積回
    路から来る情報を記憶することからなることを特徴とす
    る検出法。
  2. 【請求項２】 集積−注入サイクルの周期的な一致を有
    するセンサの仮想数にＫc が対応している時、検出チャ
    ネル当たり使用されるセンサの数Ｎc がＫc未満のまま
    であり、基準センサＣ0 と異なるセンサＣi がサンプル
    される最も近い画素の位置ｐi を基準としてゼロでない
    位置に対する空間変位Ｄi を有していることをセンサ−
    画素の非同期が意味していることを特徴とする請求項１
    に記載の検出器。
  3. 【請求項３】 規格化の後変位の最小値Ｄmin により得
    られ、最も近い画素に対し変位の昇順の値の関数である
    順序でセンサＣi が分類され、該分類により集積サイク
    ルの分布を定める一つの同じ検出チャネルにおける種々
    のセンサの注入−集積の種々のサイクルの読み出しの順
    序が定められ、該順序が、 Ｕi ＝ｉ・ｒ （法Ｋc ） で表される公差ｒを有する等差数列の項Ｕi の連続値に
    より定められることを特徴とする請求項２に記載の方
    法。
  4. 【請求項４】 ｎが適当な整数の時、 ｒ＝［ｎＫc ＋１］Ｄmin ／Ｄ1 の関係式により一番目のセンサＣi の変位Ｄi の関数と
    して公差ｒが定められることを特徴とする請求項３に記
    載の方法。
  5. 【請求項５】 一番目に最小距離Ｄmin が進行中の読み
    出しに対応するスペースＤ1 により制限されており、二
    番目に最大変位未満であるようにセンサのピッチｐc の
    値を取ることを特徴とする請求項４に記載の方法。
  6. 【請求項６】 電荷を蓄積することにより各画素に対し
    定められた輝度信号を形成するための加算回路の読み出
    しの順序が、等比級数Ｕi に対応して定められる最も高
    いランクのセンサの読み出しと共に開始することを特徴
    とする請求項３に記載の方法。
  7. 【請求項７】 検出チャネル当たりの加算段階の最小の
    数に等しい画素を形成するために定められたサンプル信
    号の数が数（Ｎc −１）ｐc ／ｐp の整数部分に等しい
    ことを特徴とする請求項６に記載の方法。
  8. 【請求項８】 前述の請求項のいずれか１つに記載の方
    法を実施するための検出アレーであって、該アレーによ
    り投影され走査されるシーンの画像の高さをカバーする
    ために幾つかの行のセンサを備え、各行により空間ピッ
    チｐc を有し走査方向Δに並べられた一つの有効数Ｎc
    のセンサＣi を備えた検出チャネルＶk が構成され、各
    検出チャネルＶk は走査の間センサが送るサンプリング
    信号を基に画像ラインＬk の画素を形成するようにされ
    ており、該サンプリング信号は最初注入され、集積さ
    れ、次にアレーの焦点平面でＴＤＩタイプの処理回路に
    より系列的に集計を行うため読み込まれ、最後に所定の
    画素のピッチの標準とコンパチブルな映像信号を構成す
    るため処理回路内で形成されており、センサ−ピッチｐ
    c は画素ピッチの数分の一に等しい値だけ該画素ピッチ
    ｐp と異なりセンサ−画素の一致が基準センサＣ0 のた
    め、及び有効数より大きな検出チャネル当たりのセンサ
    の仮想数Ｋc に対応し、 Ｐst＝Ｋp ｐp ＝Ｋc ｐc （Ｋp 及びＫc は二つの整
    数） のようにセンサ及び画素の間で空間／時間の一致のピッ
    チＰstを定める仮想センサのためのみ同期することを特
    徴とする検出アレー。
  9. 【請求項９】 垂直走査カメラのため使用され、検出チ
    ャネルが四つのサブブロックに分割され、各サブブロッ
    クの各チャネルＶk が走査の垂直方向Πに並べられたセ
    ンサにより構成されセンサの側面の長さのほぼ二倍に等
    しく取られたセンサピッチｐc により互いに離されてお
    り、一つのチャネルＶk のセンサは加算レジスタの一つ
    のセルＣk に接続されており、検出アレーにより送られ
    た電荷を処理することに関する時間パラメータが処理論
    理モジュールＬＧにより走査されており、各サブブロッ
    クの検出チャネルＶk がセンサピッチｐc に等しいピッ
    チだけ水平方向Δに互いに離れており、サブブロックが
    空間を有する必要からセンサの長さの半分に等しい距離
    だけ該方向Δに沿って互いに変位を受けセンサの側面の
    長さに等しい変位を有して二つの組に分かれており、一
    つのグループ内の二つのサブブロックの連続した検出チ
    ャネルＶk ，Ｖk+1 のそれぞれは一つのシフトレジスタ
    に交互に接続されることができ、更にセンサピッチの値
    ｐc は使用された技術により与えられる最小値Ｄmin よ
    り大きい値をｐc に与えるＫc より大きい一番目の値を
    Ｋp に与える時Ｋp ｐp ＝Ｋc ｐc の関係により与えら
    れることを特徴とする請求項８に記載のアレー。
  10. 【請求項１０】 画像の一部を走査することにより走査
    方向に画像を分解することを増すため走査を変調するこ
    と、及び該方向の拡大に対応して走査速度を比例的に減
    少させることに適用され、センサの読み出しの順序が所
    定の拡大の値ｇの関数として選択され、一番目のセンサ
    に対する当該読み出し順序等差列Ｕ1gの基本パラメータ
    及び公差“ｒg ”が所要の拡大ｇに対応する画素ピッチ
    ｐpgの関数として、 Ｕ1g＝（ｐc −ｐpg）／Ｄ1 及び ｒg ＝（ｎＫc ＋１）／Ｕ1g に等しいことを特徴とする請求項７に記載の方法。
  11. 【請求項１１】 複数の標準を使用することに適用さ
    れ、垂直な走査アレーの最適なセンサピッチの幾つかの
    標準に共通な値を探すこと、及び特性Ｕ1 、ｒの値を推
    論し該標準のそれぞれに対応したセンサの読み出しの順
    序を定めることができる等差数列のそれぞれを定めるこ
    とからなることを特徴とする請求項７に記載の方法。
  12. 【請求項１２】 サブブロックのピッチＰsbの決定が、 Ｐsb＝κＰsb（ＣＣＩＲ） ｐp （ＵＳ）／ｐp （ＣＣＩＲ）≒４３５．８７５μｍ のようになる整数係数κを基に、検出チャネルの高さよ
    り大きい標準のそれぞれのラインピッチの公倍数の最初
    の数を決定することにより行われ、画素ピッチのように
    標準のそれぞれに対し種々の特性パラメータの値と、検
    出チャネル当たりのセンサの数Ｎc と，検出チャネル当
    たりの加算段階の数Ｎtdi と、電荷集積時間Ｔi 及び全
    電荷転送時間Ｔ1 と、更に標準のそれぞれに対する走査
    速度Ｖb がセンサのピッチｐc 及びサブブロックのピッ
    チＰsbに対する共通な値を基に選択されることを特徴と
    する請求項９に記載のサブブロックを有したタイプのア
    レー。
  13. 【請求項１３】 ＴＤＩ加算器のレジスタを書き込み及
    び読み出しするためのレジスタに接続された一番目のレ
    ジスタと、転送による読み出しの時間Ｔ1 のセレクタに
    より行われる復号器による集積サイクル時間の発生器と
    を備え、該集積時間発生器は、加算レジスタのための書
    き込みレジスタと集積器のため多重化分離レジスタに接
    続された読み出し及び再初期化レジスタを通し、それぞ
    れ加算レジスタとセンサにより送られる電荷の集積を制
    御していることを特徴とする請求項８に記載の検出アレ
    ーの焦点平面内に集積された管理回路。
  14. 【請求項１４】 集積時間発生器に接続された走査及び
    標準モードセレクタを更に備え、該セレクタが書き込み
    レジスタ及び多重化分離レジスタの出力にそれぞれ加え
    られている復号器を動作させることを特徴とする請求項
    １３に記載の管理回路。
  15. 【請求項１５】 所定の走査モード及び所定の標準とコ
    ンパチブルな映像信号を時間内に送るためセンサから来
    るサンプリング信号の集積と、加算と、読み出しと初期
    化に関する情報転送サイクルを管理するため、一番目
    と、二番目と、三番目と、四番目と、五番目のレジスタ
    により基本構造が構成されており、一番目のレジスタは
    分析のサイクルの終わりに到達している加算器のレジス
    タを系列的にアドレスすること、及び出力レジスタをア
    クティブな状態にすることにより映像信号ＳＶを形成す
    るためのシフトレジスタであり、更に他のレジスタに必
    要なパルスを増加させる大きさであり、二番目のレジス
    タも一番目のレジスタにより行われる集積時間発生器に
    より読み出し及び再初期化の時間を調整することにより
    全ての集積器の読み出し及び再初期化の全てのサイクル
    をカバーするシフトレジスタであり、二番目のレジスタ
    から発生するコマンドは種々の集積器に対し動作モード
    により定められる順序で加えられる復号器に関係した三
    番目のレジスタにより多重化が分離されており、四番目
    のレジスタにより、一つのチャネルのセンサにより送ら
    れ一つの画素を形成するようにされたサンプリング信号
    を集める時、復号マトリクスに関連し、検出チャネルの
    それぞれのＮtdi 個の加算器のそれぞれのアドレスが定
    められ、検出チャネル当たりアクティブにされた加算器
    の数Ｎtdi はモードセレクタにより定められ、一番目の
    レジスタにより増加された五番目のレジスタは画素形成
    サイクルの終わりで加算器を連続的に選択し、映像信号
    を用意するため系列的な読み出しを行い、再初期化を行
    い、更に新しいそれぞれの画素に関するサンプリング信
    号の処理を行うことを特徴とする請求項１４に記載の管
    理回路。
  16. 【請求項１６】 全体的に又は部分的に使用することが
    できるチャネル当たりのセンサの数Ｎc に等しい多数の
    段階を備え、注入回路により集積器に注入される電荷が
    アドレスレジスタを形成する転送リンクによりセル内の
    電圧レベルにより表されており、リンク間の選択がセレ
    クタを通し選択された標準を選択することにより定めら
    れ、該標準を選択することにより選択された標準に対し
    読み出しリンクが対象とするリンクの数に対応している
    集積器にシフトレジスタのセルのそれぞれを接続するリ
    ンクのそれぞれの上に置かれているコイルの一つが連続
    的にアクティブにされることを特徴とする請求項１５に
    記載の管理回路の読み出し及び再初期化を行うためのレ
    ジスタ。
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