(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＣＣＤの各画素でとらえた輝度に対応した振幅を持つ画素信号と、画素信号の間に所定レベルの電位信号が介挿される撮像信号を入力端子に入力し、上記入力した画素信号と所定レベルの電位信号とを２個のサンプルホールド回路で交互にサンプルホールドし、その２個のサンプルホールド信号の差を差動増幅器によって取り出すことにより、上記撮像信号から上記所定レベルの電位信号を差引いた画像信号を出力端子から出力する相関二重サンプラを試験する方法において、
上記入力端子に上記サンプルホールド回路のサンプリング周波数の１／２より低い周波数で、かつ上記サンプルホールド回路のダイナミックレンジの全域を励振するように設定された振幅を有する波形を入力し、一方の上記サンプルホールド回路に上記画素信号のタイミングに同期するクロックで上記画素信号をホールドし、他方の上記サンプルホールド回路に上記所定レベルの電位信号のタイミングに同期するクロックで上記所定レベルの電位信号をホールドし、ホールドした２つの信号の差の信号を上記差動増幅器の出力端子に出力し、その出力信号に周期性の信号がない場合は良とし、所定のレベル以上の周期性のある信号がある場合は不良とすることにより、上記相関二重サンプラの良否を判定することを特徴とする相関二重サンプラの試験方法。
【請求項２】
Ａ．試験すべき相関二重サンプラのサンプリング周波数の１／２より低い周波数の連続波形を持つ信号を出力する波形発生器と、
Ｂ．上記相関二重サンプラの出力に周期性を持つ信号が出力されるか否かを監視する監視装置と、
によって構成したことを特徴とする相関二重サンプラ試験装置。
【請求項３】
請求項２に記載の相関二重サンプラ試験装置において、上記監視装置を周波数分析装置によって構成したことを特徴とする相関二重サンプラ試験装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は例えば撮像素子として知られているＣＣＤから出力される撮像信号から画像信号を取得することに用いられる相関二重サンプラの良否を試験する試験方法と、この試験方法を実現する相関二重サンプラ試験装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図５に一般によく知られている相関二重サンプラの一例を示す。入力端子１１には図６Ａに示すＣＣＤから出力される撮像信号ＳＶが入力される。この撮像信号ＳＶはＣＣＤの各画素でとらえた輝度に対応した振幅を持つ画素信号ＰＩＸと、画素信号ＰＩＸの間に所定のレベルの電位信号ＢＬが介挿されて構成される。
【０００３】
入力端子１１に入力された撮像信号ＳＶは第１サンプルホールド回路１３と、第２サンプルホールド回路１５の双方に入力される。第１サンプルホールド回路１３は図６Ｂに示すリファレンスクロックＲＥＦＣＬＫによってサンプルホールド動作を実行し、第２サンプルホールド回路１５は図６Ｃに示すデータクロックＤＡＴＣＬＫによってサンプルホールド動作を実行する。尚、１２はリファレンスクロックＲＥＦＣＬＫと同期して電位信号ＢＬの電位を所定のクランプするクランプ回路を示す。
【０００４】
データクロックＤＡＴＣＬＫは図６Ａに示す画素信号ＰＩＸのタイミングに同期して第２サンプルホールド回路１５と第３サンプルホールド回路１６の双方に入力される。従って、第２サンプルホールド回路１５には図６Ｅに示すように画素信号ＰＩＸをサンプリングした画像信号ＶＤがサンプルホールドされる。  これと共に、第１サンプルホールド回路１３には図６Ｂに示すリファレンスクロックＲＥＦＣＬＫが入力され、このリファレンスクロックＲＥＦＣＬＫによって電位信号ＢＬをサンプルホールドする。
【０００５】
第１サンプルホールド回路１３にサンプルホールドされた電位信号ＢＬはバッファ増幅器１４を通じて第３サンプルホールド回路１６に入力される。従って、この第３サンプルホールド回路１６には図６Ｄに示す電位信号ＢＬがサンプルホールドされる。
第２サンプルホールド回路１５にサンプルホールドされた画像信号ＶＤと、第３サンプルホールド回路１６にサンプルホールドされた電位信号ＢＬは差動増幅器１７の非反転入力端子と反転入力端子に入力され、その差の値が出力端子１８に出力される。従って、この出力端子１８には図６Ｅに示した画像信号ＶＤにほぼ等価な波形を持つ信号が出力される。
【０００６】
ここで、差動増幅器１７において画像信号ＶＤと電位信号ＢＬとの差を求めることの理由を説明する。例えば、図７Ａに示すように、画素信号ＰＩＸに低い周波数のノイズＮＳが重畳した場合には、画像に縞等が発生し、画質を著しく劣化させることになる。このために、このノイズＮＳを除去すべく、差動増幅器１７の両方の入力端子にノイズＮＳを含む画像信号ＶＤ（図７Ｂ）と、ノイズＮＳ（図７Ｃ）を入力し、差動増幅器１７の減算動作でノイズＮＳを除去し、出力端子１８には図７Ｄに示すレベル変動のない画像信号ＶＤを得る。このようにして撮像信号ＳＶに重畳するノイズＮＳを除去するために相関二重サンプラが用いられている。
【０００７】
ここで相関二重サンプラ１０が正常に動作するか否かを試験するには、例えば図８Ａに示すように画素信号ＰＩＸと同程度の周期（５０〜１００Ｎsec ）を持つパルス変調信号ＰＭを発生させ、このパルス変調信号ＰＭを試験すべき相関二重サンプラに入力し、パルス変調波ＰＭの部分と、所定の電位ＶＭの部分を第２サンプルホールド回路１５と第３サンプルホールド回路１６にサンプルホールドさせることによって、相関二重サンプラが正常に動作している場合には、差動増幅器１７の出力端子１８に図８Ｂに示す変調信号ＳＭが出力される。従って、試験すべき相関二重サンプラに図８Ａに示すパルス変調信号ＰＭを入力し、その出力に変調信号ＳＭが出力されるか否かを監視することにより、相関二重サンプラ正常に動作しているか否かを判定することができる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、相関二重サンプラは主に画素信号ＰＩＸに重畳するノイズＮＳを除去するために用いられるものであるか、その動作は画素信号ＰＩＸと電位信号ＳＶを交互にサンプリングする動作であるため、高速動作が要求される。因みに画素信号ＰＩＸの周期が５０Ｎsec とすれば、撮像信号ＳＶの周波数は２０ＭHzとなる。このために第１〜第３サンプルホールド回路１３〜１６のサンプリング動作も２０ＭHz程度の高速動作が要求される。
【０００９】
また、この高速動作する相関二重サンプラを試験するために発生させる図８に示したパルス変調信号ＰＭも２０ＭHz程度の高速波形が要求されるから、この波形発生器は超高速波形発生器を用いなければならない。この超高速波形発生器は任意波形発生器（Ａrbitrary wave form Gemerator) と呼ばれており高価な装置である。
【００１０】
従って、従来は相関二重サンプラを試験するために高価な装置を用意しなければならないため、試験に要するコストが高価になる欠点がある。またこの試験のためのコストにより相関二重サンプラのコストも高くなってしまう不都合が生じる。つまり、相関二重サンプラは、例えばビデオカメラあるいはデジタルカメラ等に組み込まれて使用されるため、安価に多量に生産する必要がある。このために試験に要するコストも可及的に安価に済ませることが要求されている。
【００１１】
この発明の目的は高速動作が要求されている相関二重サンプラが正常に動作しているか、否かを試験する場合に、高価な装置を用いなくても試験を行うことができる相関二重サンプラの試験方法と、この試験方法を用いて動作する試験装置を提供しようとするものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
この発明の請求項１では、ＣＣＤの各画素でとらえた輝度に対応した振幅を持つ画素信号と、画素信号の間に所定レベルの電位信号が介挿される撮像信号を入力端子に入力し、上記入力した画素信号と所定レベルの電位信号とを２個のサンプルホールド回路で交互にサンプルホールドし、その２つのサンプルホールド信号の差を差動増幅器によって取り出すことにより、上記撮像信号から上記所定レベルの電位信号を差引いた画像信号を出力端子から出力する相関二重サンプラを試験する方法において、
上記入力端子に上記サンプルホールド回路のサンプリング周波数の１／２より低い周波数で、かつ上記サンプルホールド回路のダイナミックレンジの全域を励振するように設定された振幅を有する波形を入力し、一方の上記サンプルホールド回路に上記画素信号のタイミングに同期するクロックで上記画素信号をホールドし、他方の上記サンプルホールド回路に上記所定レベルの電位信号のタイミングに同期するクロックで上記所定レベルの電位信号をホールドし、ホールドした２つの信号の差の信号を上記差動増幅器の出力端子に出力し、その出力信号に周期性の信号がない場合は良とし、所定のレベル以上の周期性のある信号がある場合は不良とすることにより、相関二重サンプラの良否を判定する相関二重サンプラの試験方法を提案する。
【００１３】
この発明の請求項２では、試験すべき相関二重サンプラのサンプリング周波数の１／２より低い周波数の連続波形を持つ信号を出力する波形発生器と、
相関二重サンプラの出力に周期性を持つ信号が出力されるか否かを監視する監視装置と、
によって構成した相関二重サンプラ試験装置を提案する。
【００１４】
この発明の請求項３では、請求項２に記載の相関二重サンプラ試験装置において、監視装置を周波数分析装置によって構成した相関二重サンプラ回路の試験装置を提案する。
【００１５】
【作  用】
この発明の請求項１で提案した相関二重サンプラの試験方法によれば、試験しようとする相関二重サンプラを構成する２個のサンプルホールド回路の双方に同一波形で同一位相の連続信号を入力してサンプルホールドさせたから、２個のサンプルホールド回路は元より、差動増幅器を含めて全てが正常に動作していれば出力側には全く周期性を持つ信号が出力されない。
【００１６】
従って、連続信号の発振器と、出力端子に信号の有無を検出する監視装置を接続することにより、試験装置を構成することができる。また、監視装置としては周波数分析装置によって構成することができる。
従って、この発明によれば安価に相関二重サンプラを試験することができる利点が得られる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
図１にこの発明による請求項２と３で提案した相関二重サンプラ試験装置の実施例を示す。この実施例に示す試験装置の構成及びその動作を説明することにより、請求項１で提案した試験方法も明らかにされよう。
図１において、１０は試験しようとしている被試験相関二重サンプラを示す。２０はこの被試験相関二重サンプラに連続波を入力する波形発生器、３０は被試験相関二重サンプラ１０の出力の状態を監視する監視装置を示す。
【００１８】
この発明では波形発生器２０から画素信号ＰＩＸの周波数（サンプリングパルスの周波数と同じ例えば２０ＭHz）の１／２より低い周波数、例えば２００ＫHz〜１０ＭHz程度の任意の波形の連続波ＳＡを発生させる。図１に示す実施例では図２Ａに示すように連続波ＳＡとして正弦波を用いた場合を示す。
入力端子１１に入力する連続波ＳＡの周波数を画素信号ＰＩＸの周波数より低い例えば１／１００程度の周波数（２００ＫHz）に選定することにより、図６で説明したリファレンスクロックＲＥＦＣＬＫとデータクロックＤＡＴＣＬＫによってサンプリング動作する第１サンプルホールド回路１３（第３サンプルホールド回路１６も同じ）と第２サンプルホールド回路１５にサンプルホールドされるホールド電圧に差が発生することがなくほぼ同一電圧と見ることができる。
【００１９】
従って、第１サンプルホールド回路１３とバッファ増幅器１４と、第３サンプルホールド回路１６，第２サンプルホールド回路１５及び差動増幅器１７が正常に動作しているものとすると、出力端子１８には周期性を持つ信号が出力されることはない。つまり、第２サンプルホールド回路１５にサンプルホールドされるサンプルホールド信号ＳＢの値から第３サンプルホールド回路１６にサンプルホールドされるサンプルホールド信号ＳＣの値を差し引いた電圧が出力される。一般的には図２Ｄに示す残差ノイズＮＤが出力される。
【００２０】
これに対し、第１サンプルホールド回路１３〜第３サンプルホールド回路１６及びバッファ増幅器１４の何れかが正常に動作していない場合には、サンプルホールド信号ＳＢとＳＣの値に差が発生し、この差の電圧が出力端子１８に出力される。
例えば、第１サンプルホールド回路１３乃至第３サンプルホールド回路１６の何れかが静止の状態で故障している場合には、この故障しているサンプルホールド回路のサンプルホールド電圧は一定電圧に維持されるため、差動増幅器１７の一方の入力端子にはこの一定電圧が入力され、他方の入力端子には連続信号ＳＡをサンプルホールドした信号ＳＢまたはＳＣ（図２ＢとＣ）が入力されるため、出力端子１８にはこの信号ＳＢまたはＳＣが出力される。
【００２１】
また、バッファ増幅器１４が全く動作していない場合には、第１サンプルホールド回路１３にサンプルホールドしたサンプルホールド信号が第３サンプルホールド回路１６に伝達されないから、差動増幅器１７の反転入力端子は一定電圧に維持され、非反転入力端子側のみにサンプルホールド信号ＳＢが入力されるからこの場合も出力端子１８にはサンプルホールド信号ＳＢが出力される。
【００２２】
また、バッファ増幅器１４の伝達量が正常時の数分の１程度に低下している場合には、第２サンプルホールド回路１５と第３サンプルホールド回路１６にサンプルホールドされるサンプルホールド信号ＳＢとＳＣに差が発生し、その差の値に対応した量の信号ＳＤ（図２Ｅ）が出力端子１８に出力される。
一方、差動増幅器１７の何れか一方の入力端子が例えば共通電位等にショートしているような場合には、サンプルホールド信号ＳＢとＳＣの差が相殺されないため、出力端子１８にはサンプルホールド信号ＳＢまたはＳＣの何れか一方と同等の波形の信号が発生する。
【００２３】
何れにしても、出力端子１８の状態が残差ノイズＮＤ程度の信号のレベルであれば、被試験相関二重サンプラ１０は正常に動作しているものと判定することができ、これに対して出力端子１８に何等かの大きいレベルの信号が発生している場合は、相関二重サンプラ１０の動作は異常であると判定することができる。
従って、監視装置３０としては、例えばスペクトラムアナライザあるいはＡＤ変換器とＦＦＴ（高速フーリエ変換装置）とから成る周波数分析装置によって構成し、周波数分析装置の分析結果が図３に示すように周期性を持つ信号が存在しない場合は良、図４に示すように或る設定レベルＶＣ以上のレベルと、周期性を持つ信号（スペクトラムＳＰがそれを表す）が存在する場合は不良と判定すればよい。
【００２４】
尚、上述の実施例では入力端子１１に入力す連続波ＳＡの周波数をサンプリング周波数の１／１００である２００ＫHzとした場合を説明したが、連続波ＳＡの周波数はサンプリング周波数の約１／２より低い周波数に選定することができる。連続波ＳＡの周波数をサンプリング周波数の１／２の周波数に近づけると、相関二重サンプラが正常に動作している場合でも、周期性を持つ信号が出力側に発生する率が高くなる。しかしながら正常な被検査体を検査した場合に発生する周波数成分を記憶させておく等すれば、正常な状態と故障の状態とを判別することができ、高い周波数でも相関二重サンプラを検査することができる。
【００２５】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば比較的低い周波数で、しかも連続波形を持つ信号を発生する波形発生器２０を用いて相関二重サンプラ１０の良否を試験することができるから、試験に要するコストは安価となり、強いては相関二重サンプラのコストダウンにも貢献できる利点が得られる。
【００２６】
また、波形発生器２０が出力する連続波ＳＡの振幅を被試験相関二重サンプラ１０のダイナミックレンジの全域を励振する振幅に設定することにより、被試験相関二重サンプラ１０のダイナミックレンジの全域にわたって正常に動作するか否かを試験することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明による相関二重サンプラの試験方法とこの試験方法を用いた試験装置の一実施例を説明するためのブロック図。
【図２】図１の動作を説明するための波形図。
【図３】図１に示した相関二重サンプラ試験装置を正常と判定する場合の表示の一例を説明するためのグラフ。
【図４】図１に示した相関二重サンプラ試験装置を不良と判定する場合の表示の一例を説明するためのグラフ。
【図５】一般によく知られている相関二重サンプラの一例を説明するための接続図。
【図６】図５に示した相関二重サンプラの動作を説明するための波形図。
【図７】図５に示した相関二重サンプラの他の動作を説明するための波形図。
【図８】図５に示した相関二重サンプラを試験する場合に用いる信号とその信号の復号信号を説明するための波形図。
【符号の説明】
１０      被試験相関二重サンプラ
１１      入力端子
１２      クランプ回路
１３      第１サンプルホールド回路
１４      バッファ増幅器
１５      第２サンプルホールド回路
１６      第３サンプルホールド回路
１７      差動増幅器
２０      波形発生器
ＳＡ      連続波
ＳＢ，ＳＣ      サンプルホールド信号
３０      監視装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0004309525.tif 000008
【図８】
0004309525.tif 000009