JP2002057945A - Variable gain cmos analog front end architecture for digital camera and camcorder - Google Patents

Variable gain cmos analog front end architecture for digital camera and camcorder

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JP2002057945A
JP2002057945A JP2000309911A JP2000309911A JP2002057945A JP 2002057945 A JP2002057945 A JP 2002057945A JP 2000309911 A JP2000309911 A JP 2000309911A JP 2000309911 A JP2000309911 A JP 2000309911A JP 2002057945 A JP2002057945 A JP 2002057945A
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digital
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analog
image
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JP2000309911A
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Japanese (ja)
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Biruhan Haidaru
ビルハン ハイダル
E Lee Gary
イー、リー ゲーリー
Chandrasekaran Ramesh
チャンドラセカラン ラメシュ
Iin Fen
イイン フェン
Tsuai Chin-Yuu
− ユー ツアイ チン
Wan Suchen
ワン スチェン
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Texas Instruments Inc
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an analog front end circuit that can be in operation in a CCD mode and a video mode. SOLUTION: This invention discloses an image processing unit for a charge coupled device(CCD) for a digital camera or a digital camcorder applying optical black and offset correction to a CCD input and an image processing unit for a video input. A sampling circuit including a correlation double sampling(CDS) 402 and a programmable gain amplifier (450) samples an image input signal and a video input signal. The CDS (402) includes a signal ended type amplifier (404) and a differential amplifier (406). The single ended type amplifier (404) is operated only for a CCD signal input period, and only the differential amplifier (406) samples the video signal by bypassing the single ended type amplifier (404) for other periods.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は画像処理、更に具
体的に言えば、CCD入力に対するディジタル式の光学
的黒及びオフセット補正をすると共に、CCD及びビデ
オの両方の信号入力に対して同じチャンネルを使えるよ
うにするアナログ・フロントエンド回路に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention provides image processing, more specifically, digital optical black and offset correction for CCD inputs, and uses the same channel for both CCD and video signal inputs. It relates to an analog front-end circuit that can be used.

【0002】[0002]

【従来の技術及び課題】集積回路の設計及び製造の進歩
により、ディジタル電子カメラ及びカムコーダを含め
て、低コストで集積度の高い高性能の画像処理製品が出
来るようになった。普通のカメラは、典型的にはアレイ
形の電荷結合デバイス(CCD)である画像センサと、
アナログ・フロントエンド(AFE)とディジタル画像
プロセッサとを有する。CCDは、センサの2次元アレ
イであって、各々のセンサが、それが吸収した光子の量
の関数として、電荷を発生する。CCDが画像に露出さ
れた後、画素が線電荷レジスタへと垂直方向にシフトさ
せられ、この線が画素を水平方向に出力にシフトさせ
る。大抵のCCDはオン・チップ増幅器を持っており、
これはソース・フォロワであるのが普通であるが、それ
が電荷を電圧出力に変換する。光学的黒及びオフセット
較正を持つ大抵のアナログ・フロントエンド回路は、光
学的黒期間の間、誤差信号をキャパシタに積分し、画像
期間の間、発生された電圧を入力にフィードバックし
て、オフセット又は光学的な黒の値を相殺する方式を持
っている。既知のように、画像処理デバイスからのアナ
ログ画像信号は、例えば線形マスク処理、ガンマ補正及
びニー補正を含む種々の形で処理される前に、ビデオ信
号を発生する為に、フィードバック・クランプ回路に供
給することが出来る。図1に示した出願人の係属中の出
願、即ち、通し番号09/353,919は、移動平均
フィルタ方式を用いて、光学的な黒オフセット補正を行
うCCD信号処理方法を提供しており、光学的黒画素が
各々の線の始めで平均され、オフセットを相殺する為
に、オフセットDAC 114及び116が更新され
る。具体的に言うと、この実施例は、粗及び微細調節モ
ードを用いてアナログ領域でオフセット及び光学的黒の
値を補正するディジタル方式になる。ディジタル光学的
黒補正回路100が、アナログ画像信号の調節に必要な
量を決定する。DAC 114及び116が、夫々粗及
び微細調節モードでオフセットを発生する。このプログ
ラム能力の高い設計100は、離散的及び連続的な時間
方式の何れに於いても使うことが出来、オフ・チップ部
品を何ら必要としない。
BACKGROUND OF THE INVENTION Advances in the design and manufacture of integrated circuits have allowed low cost, highly integrated, high performance image processing products, including digital electronic cameras and camcorders. A typical camera includes an image sensor, typically an array of charge coupled devices (CCD),
It has an analog front end (AFE) and a digital image processor. A CCD is a two-dimensional array of sensors where each sensor generates a charge as a function of the amount of photons it has absorbed. After the CCD is exposed to the image, the pixels are shifted vertically to a line charge register, which shifts the pixels horizontally to the output. Most CCDs have on-chip amplifiers,
This is usually a source follower, which converts the charge into a voltage output. Most analog front-end circuits with optical black and offset calibration integrate the error signal into a capacitor during the optical black period and feed back the generated voltage to the input during the image period to provide an offset or offset. It has a method of canceling out optical black values. As is known, an analog image signal from an image processing device is subjected to a feedback clamp circuit to generate a video signal before being processed in various ways including, for example, linear masking, gamma correction and knee correction. Can be supplied. Applicant's pending application shown in FIG. 1, serial number 09 / 353,919, provides a CCD signal processing method that performs optical black offset correction using a moving average filter scheme. The target black pixels are averaged at the beginning of each line, and offset DACs 114 and 116 are updated to offset the offset. Specifically, this embodiment is a digital scheme that corrects offset and optical black values in the analog domain using coarse and fine adjustment modes. Digital optical black correction circuit 100 determines the amount needed to adjust the analog image signal. DACs 114 and 116 generate offsets in coarse and fine adjustment modes, respectively. This highly programmable design 100 can be used in both discrete and continuous time schemes, and does not require any off-chip components.

【0003】アナログ・フロントエンド(AFE)10
0が、CCD(図に示していない)の出力信号をディジ
タル・データに変換して、この後のディジタル信号処理
が出来るようにする。AFE 100の入力では、CC
D出力信号の直流レベルを入力ダイナミック・レンジに
クランプする。ノイズ性能及びダイナミック・レンジを
一層良くする為、クランプされた入力信号に対して相関
2重標本化が適用される。相関2重標本化器(CDS)
102の出力が、線形制御によって指数関数的に変化す
るプログラマブル利得増幅器106によって増幅され
る。その後、増幅されたアナログ信号がディジタル・デ
ータに変換される。ダイナミック・レンジを最大にする
為に、光学的黒の値及びチャンネル・オフセットが補正
される。動作について説明すると、CCD画像線が線レ
ジスタへと垂直方向にシフトさせられ、その後この線の
画素が水平方向に出力ピンにシフトさせられる。この実
施例は、画像信号が受けた光学的黒レベルを相殺する。
しかし、光学的黒補正には線ノイズが存在することがあ
る。補正用DACの更新値を一定数のユーザがプログラ
ムし得る線に互って平均したときでも、画像には目に付
く帯があることがある。更に、この平均値は、ある光学
的黒画素が不良であることがある、即ち、ホット及びコ
ールドの光学的黒画素であることがあるので、線によっ
て異なる。ホット画素は、発生する電荷が多すぎる不良
画素であり、コールド画素は、全く電荷を発生しない画
素である。図2及び3に示す係属中の出願60/15
2,439は、画像に帯を発生することなく、ホット及
びコールド画素と共にこの線ノイズを除去する、CCD
光学的黒補正用の移動平均フィルタ方式を開示してい
る。これは簡略版を含めて、直接的な移動平均フィルタ
を持っており、これは、かなりの量のレジスタ及び複雑
なディジタル回路を省く為に使うことが出来る。しか
し、この設計は、CCDモードで画像信号を受取るよう
に動作するだけであるという点で、まだ不満がある。し
かし、多くの用途では、CCD信号を処理する能力と共
に、ビデオ入力信号を処理する必要が存在する。従っ
て、CCDモード及びビデオ・モードの両方で動作する
必要性がある。
[0003] Analog front end (AFE) 10
A 0 converts the output signal of the CCD (not shown) to digital data so that subsequent digital signal processing can be performed. At the input of AFE 100, CC
The DC level of the D output signal is clamped to the input dynamic range. For better noise performance and dynamic range, correlated double sampling is applied to the clamped input signal. Correlated double sampler (CDS)
The output of 102 is amplified by a programmable gain amplifier 106 that varies exponentially with linear control. Thereafter, the amplified analog signal is converted to digital data. Optical black values and channel offsets are corrected to maximize the dynamic range. In operation, the CCD image line is shifted vertically into the line register, and then the pixels on this line are shifted horizontally to the output pins. This embodiment cancels out the optical black level received by the image signal.
However, line noise may be present in the optical black correction. Even when the correction DAC updates are averaged across a fixed number of user-programmable lines, there may be noticeable bands in the image. In addition, this average varies from line to line because certain optical black pixels may be bad, i.e., hot and cold optical black pixels. A hot pixel is a defective pixel that generates too much charge, and a cold pixel is a pixel that does not generate any charge. Pending application 60/15 shown in FIGS.
2,439 is a CCD that eliminates this line noise with hot and cold pixels without banding in the image.
A moving average filter method for optical black correction is disclosed. It has a direct moving average filter, including a simplified version, which can be used to save a considerable amount of registers and complex digital circuits. However, this design is still frustrated in that it only operates to receive image signals in CCD mode. However, in many applications, there is a need to process video input signals with the ability to process CCD signals. Therefore, there is a need to operate in both CCD mode and video mode.

【0004】[0004]

【課題を解決する為の手段及び作用】CCDの光学的黒
補正の為の移動平均フィルタ方式の上に述べた欠点と取
り組む為、この発明は、2つの動作モード、即ち、CC
D画像信号に対する第1のモード、及びビデオ画像信号
に対する第2のモードを持つアナログ・フロントエンド
回路を教示する。このアナログ・フロントエンド回路
は、標本化回路及びアナログ・ディジタル変換器を含ん
でいるが、アナログ画像信号を標本化し、増幅し、それ
をディジタル画像信号に変換するように動作し得る。標
本化回路が、プログラマブル利得増幅器(PGA)に結
合されていて、シングル・エンデッド形増幅器及び差動
増幅器で構成された相関2重標本化器を用いて、CCD
入力信号又はビデオ入力信号を標本化する。シングル・
エンデッド形増幅器は、CCD信号入力の間だけ動作可
能であるように作用する。それ以外のとき、シングル・
エンデッド形増幅器は側路するようになっていて、ビデ
オ信号は差動増幅器だけによって標本化される。シング
ル・エンデッド形増幅器が画素の基準レベルを標本化
し、ビデオ期間の間、それを保持する。差動増幅器は、
シングル・エンデッド形増幅器の出力及び同じ画素のビ
デオ・レベルの両方を標本化する。全体として、CDS
がこれらのレベルを減算し、差を差出力に変換して、信
号対ノイズ性能及びダイナミック・レンジを改善する。
アナログ・ディジタル変換器が、標本化された信号を変
換し、このディジタル・サンプルをディジタル補正回路
に供給し、この補正回路が光学的黒レベルを補正して、
ホット及びコールド画素と線ノイズを除去する。それで
も、ディジタル誤差補正回路がアナログ・フロントエン
ド回路に接続されて、画像信号から光学的黒画素レベル
を取除き、チャンネル・オフセット及び光学的黒レベル
の和が、所定数の線及び線当たりの光学的黒セルに対し
て平均されるようにし、このチャンネルをディジタルに
較正して、この平均値に対応するユーザがプログラムし
た通りのADC出力が得られるようにする。第2の実施
例では、誤差補正回路が、ホット及びコールド画素を取
除くと共に、線ノイズをフィルタ作用によって除く。更
に、ディジタル・フィルタを用いて、ディジタル式にプ
ログラム可能な帯域幅を持つノイズなしの光学的黒補正
を達成する。この設計の利点は、これに限らないが、C
CDモード及びビデオ・モードで動作し得る画像処理装
置である。この回路は、他の方式に比べて、画像処理の
為のダイナミック・レンジが改善されている。その為、
このプログラム能力の高い設計は、離散的及び連続的な
時間方式の両方に用いることが出来、オフ・チップ部品
を何ら必要としない。この為、この設計は、後続回路で
何らノイズを追加することなく、画像センサから出来る
だけ大きなアナログ・ダイナミック・レンジを引き出す
という目標を満たす。この発明並びにその利点が更に完
全に理解されるように、次に添付図面に関連して説明す
る。図面で同様な参照数字は、同じ部分を表す。
SUMMARY OF THE INVENTION In order to address the above-mentioned drawbacks of the moving average filter scheme for optical black correction of a CCD, the present invention provides two modes of operation: CC mode.
An analog front-end circuit having a first mode for a D image signal and a second mode for a video image signal is taught. The analog front-end circuit includes a sampling circuit and an analog-to-digital converter, but is operable to sample and amplify the analog image signal and convert it to a digital image signal. A sampling circuit is coupled to the programmable gain amplifier (PGA) and uses a correlated double sampler composed of a single-ended amplifier and a differential amplifier to produce a CCD.
The input signal or the video input signal is sampled. single·
The ended amplifier operates so as to be operable only during the CCD signal input. Otherwise, single
Ended amplifiers are bypassed and the video signal is sampled only by the differential amplifier. A single-ended amplifier samples the reference level of the pixel and holds it during the video period. The differential amplifier is
Both the output of the single-ended amplifier and the video level of the same pixel are sampled. Overall, CDS
Subtracts these levels and converts the difference to a difference output to improve signal to noise performance and dynamic range.
An analog-to-digital converter converts the sampled signal and provides the digital samples to a digital correction circuit, which corrects the optical black level,
Removes hot and cold pixels and line noise. Nevertheless, a digital error correction circuit is connected to the analog front-end circuit to remove the optical black pixel level from the image signal, and the sum of the channel offset and the optical black level is reduced to a predetermined number of lines and optical per line. The channel is digitally calibrated to obtain the ADC output as programmed by the user corresponding to the average. In a second embodiment, the error correction circuit removes hot and cold pixels and filters out line noise. In addition, a digital filter is used to achieve noiseless optical black correction with a digitally programmable bandwidth. The advantages of this design include, but are not limited to, C
An image processing apparatus that can operate in a CD mode and a video mode. This circuit has an improved dynamic range for image processing compared to other schemes. For that reason,
This highly programmable design can be used for both discrete and continuous time schemes and does not require any off-chip components. Thus, this design meets the goal of extracting the largest possible analog dynamic range from the image sensor without adding any noise in subsequent circuitry. For a more complete understanding of the invention and its advantages, reference is now made to the accompanying drawings. Like reference numerals in the drawings represent like parts.

【0005】[0005]

【実施例】この発明では、図2−5に示す画像処理装置
は、CCD及びビデオ信号の両方の入力に対して同じチ
ャンネルを使うことが出来るようにして、ノイズのない
光学的黒及びオフセット補正を達成することが出来る。
従って、この発明を図2−5の全部を参照して説明す
る。図2は画像処理装置又は到来画像信号を標本化する
為の標本化回路を含むアナログ・フロントエンド(AF
E)回路200を示す。標本化回路が、相関2重標本化
器(CDS)202、プログラマブル利得増幅器(PG
A)206及びアナログ・ディジタル変換器(ADC)
210を含む。検出回路212が光学的黒レベルを検出
する。更に、検出回路212が、光学的黒画素を平均す
る前に、ホット及びコールド画素をフィルタ作用によっ
て除く為の第1のフィルタを含む。較正論理回路214
が、図3に示す回路300を含む。回路300が、画像
信号の各々の線の始めにある光学的黒画素を平均するデ
ィジタル平均化器302を含む。素子304−316を
用いて構成された線ノイズ・フィルタが、平均された光
学的黒信号を受取り、更に光学的黒信号から線ノイズを
取除く。ディジタル比較器318が基準信号及び光学的
黒信号を受取って、光学的黒信号を基準信号と比較す
る。その差を較正論理回路214が受取り、ディジタル
比較器318が求めた差をフィードバックすることによ
って、光学的黒レベルを補正し、この差がDAC 22
8及び230を通じてアナログ画像信号に印加されるよ
うにする。DAC 228及び230が夫々アナログ画
像信号に対して粗及び微細調節を行う。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION In the present invention, the image processing apparatus shown in FIGS. 2-5 allows the use of the same channel for both CCD and video signal inputs to provide noiseless optical black and offset correction. Can be achieved.
Accordingly, the invention will be described with reference to all of FIGS. FIG. 2 shows an image processing apparatus or an analog front end (AF) including a sampling circuit for sampling an incoming image signal.
E) Circuit 200 is shown. The sampling circuit is a correlated double sampler (CDS) 202, a programmable gain amplifier (PG).
A) 206 and analog-to-digital converter (ADC)
210. Detection circuit 212 detects the optical black level. In addition, the detection circuit 212 includes a first filter for filtering out hot and cold pixels before averaging the optical black pixels. Calibration logic 214
Include the circuit 300 shown in FIG. Circuit 300 includes a digital averager 302 that averages the optical black pixel at the beginning of each line of the image signal. A line noise filter constructed using elements 304-316 receives the averaged optical black signal and further removes line noise from the optical black signal. Digital comparator 318 receives the reference signal and the optical black signal and compares the optical black signal with the reference signal. The difference is received by the calibration logic 214 and the digital comparator 318 feeds back the determined difference to correct the optical black level, which is used by the DAC 22 to compensate for the difference.
8 and 230 to be applied to the analog image signal. DACs 228 and 230 make coarse and fine adjustments, respectively, to the analog image signal.

【0006】図4は光学的黒及びオフセット補正を持つ
アナログ・フロントエンド(AFE)の一部分400を
示しており、アナログ・フロントエンド(AFE)が、
CCD出力信号をディジタル・データに変換して、その
後のディジタル信号処理が出来るようにしている。図4
に示す形は、この発明による画像処理装置のCCDモー
ドを例示している。図示のように、AFEの入力401
で、CCD出力信号の直流レベルが、キャパシタ403
によって入力ダイナミック・レンジにクランプされる。
ノイズ性能及びダイナミック・レンジを一層良くする
為、相関2重標本化器(CDS)402がクランプされ
た入力信号に対して相関2重標本化を適用する。CDS
402の出力が線形制御によって指数関数形に変化す
るプログラマブル利得増幅器(PGA)450によって
増幅される。アナログ・ディジタル変換器(ADC)2
10がアナログ信号をディジタル・データに変換する。
前に述べたように、ダイナミック・レンジを最大にする
為に、光学的黒の値及びチャンネル・オフセットが補正
される。CCDモードの間、2つのクロック信号(SR
1、SV 1)がCDS 402に対して使われ、1
つのクロック信号(CLK)がADC 210及びPG
A 450のタイミングの為に使われる。図6に示した
時間線図を見れば判るように、δ1期間の間、シングル
・エンデッド形増幅器404がCCD基準信号を標本化
する。δ2期間の間、差動増幅器406がビデオ信号及
びシングル・エンデッド形増幅器404からの出力を標
本化する。最後にδ3期間の間、CDS402がこれら
のレベルを減算し、それを差出力に変換して信号対ノイ
ズ性能及びダイナミック・レンジを改善する。PGA
450が差動増幅器406の出力を標本化する。CCD
入力401の直流レベルは典型的には、CDS 402
の入力ダイナミック・レンジを超える8Vより大きいか
ら、CCD入力401がキャパシタ403を用いて、C
DS 402に容量結合される。CCD入力401は、
正しい直流レベルを設定する為にもクランプされてい
る。前に述べたように、CDS 402の出力が、線形
制御によって指数関数式に変化するプログラマブル利得
増幅器450によって増幅される。係属中の出願通し番
号09/354,461(これを引用することによって
この出願に取入れる)に開示されたPGAが、この構成
に適している。開示されたPGAは、線形制御信号を用
いて、指数関数形利得特性を達成する為に、CMOS部
品だけを用いている。この指数関数利得特性は、近似的
にG(X)=(1+X)/(1−X)という関数を用い
て構成されている。別な実施例は、既知のスイッチング
方式を用い、一層少ない部品を用いると共に、演算増幅
器に対する帯域幅条件を小さくして、G(X)=1+2
*X/(1−X)を実現している。こういう関数を実現
する為に、単位キャパシタを使うことにより、利得制御
は大いにキャパシタの釣合いに頼っている。適当なキャ
パシタ形式を使うと、正及び負の両方の利得(減衰)関
数が実現可能である。キャパシタを使うことにより、配
置がこじんまりし、それが持つ固有の保持機能により、
演算増幅器に厳しい性能条件を必要とせずに、一層大き
な全体的な利得範囲に互って、幾つかの段を「パイプラ
イン」にすることが容易になる。
FIG. 4 shows a portion 400 of an analog front end (AFE) with optical black and offset correction, wherein the analog front end (AFE) comprises:
The CCD output signal is converted into digital data so that digital signal processing can be performed thereafter. FIG.
The form shown in FIG. 1 illustrates the CCD mode of the image processing apparatus according to the present invention. As shown, AFE input 401
The DC level of the CCD output signal is
Is clamped to the input dynamic range.
To further improve noise performance and dynamic range, a correlated double sampler (CDS) 402 applies correlated double sampling to the clamped input signal. CDS
The output of 402 is amplified by a programmable gain amplifier (PGA) 450 that varies in an exponential fashion with linear control. Analog-to-digital converter (ADC) 2
10 converts the analog signal to digital data.
As mentioned earlier, the optical black values and channel offsets are corrected to maximize the dynamic range. During the CCD mode, two clock signals (SR
1, SV 1) is used for CDS 402 and 1
The two clock signals (CLK) are ADC 210 and PG
Used for A450 timing. As can be seen from the time diagram shown in FIG. 6, during the δ 1 period, the single-ended amplifier 404 samples the CCD reference signal. During the δ 2 period, the differential amplifier 406 samples the video signal and the output from the single-ended amplifier 404. Finally, during the δ 3 period, CDS 402 subtracts these levels and converts them to a difference output to improve signal to noise performance and dynamic range. PGA
450 samples the output of the differential amplifier 406. CCD
The DC level at input 401 is typically CDS 402
Is larger than 8V, which exceeds the input dynamic range of
It is capacitively coupled to DS 402. The CCD input 401
It is also clamped to set the correct DC level. As previously mentioned, the output of CDS 402 is amplified by a programmable gain amplifier 450 that varies exponentially with linear control. The PGA disclosed in pending application serial number 09 / 354,461, which is incorporated herein by reference, is suitable for this configuration. The disclosed PGA uses only CMOS components to achieve an exponential gain characteristic using a linear control signal. The exponential function gain characteristic is approximately configured using a function of G (X) = (1 + X) / (1-X). Another embodiment uses a known switching scheme, uses fewer components, and reduces the bandwidth requirements on the operational amplifier, G (X) = 1 + 2
* X / (1-X) is realized. By using unit capacitors to achieve these functions, gain control relies heavily on capacitor balance. With appropriate capacitor types, both positive and negative gain (attenuation) functions are feasible. By using a capacitor, the arrangement is small, and due to its inherent holding function,
It makes it easier to "pipeline" several stages with a larger overall gain range without the demanding performance requirements of an operational amplifier.

【0007】1実施例のPGA 450は、指数関数的
な利得変化が0乃至36 dBであり、これは1乃至6
4の範囲内の利得に相当する。CDS 402は、0又
は6dBの利得を持ち、PGA 450内にある2つの
粗利得段(図に示していない)の各々が0、6、12
dBの利得を持つ。微細利得段が0.09 dBの増分
の64段階で、0乃至6 dBの利得を持つ。この為、
夫々64段階の6つの範囲があり、合計384段階が、
36 dBの利得範囲に互っている。PGA450内の
3つの段の全部が切換えキャパシタ段である。微細利得
段の指数関数的な利得変更を実現する為に、 ln((a+x)/(a−x))=〜2x/a │x│<a (1) の近似を利用する。ここでxは線形利得制御コードであ
り、aは利得の段階の数を決定する定数である。切換え
キャパシタ段が利得(a+x)/(a−x)を実現す
る。(a+x)=(a−x)+2xであるから、入力を
も標本化するフィードバック・キャパシタは(a−x)
であり、標本化キャパシタは2xである。パイプライン
式ADC 210は、何れも4ビット・フラッシュAD
Cを持つ3段(図に示していない)を有する。比較器3
18の必要な精度が、10の代わりに4ビットになるよ
うなディジタル誤差補正を使う。段の分解能の選び方
は、消費電力の観点に基づいている。ADC 210内
の主な電力消費は、演算増幅器によるものである。出来
るだけ使う演算増幅器の数を少なくすることが好まし
い。しかし、1段当たりのビットを多くすれば、剰余増
幅器の利得を一層高くすることが必要になり、従って開
放ループ利得及び帯域幅が一層大きい演算増幅器が必要
になる。1段当たり4ビットのアーキテクチュアでは、
90 dBの利得及び800 MHzの帯域幅を持つ2
段の演算増幅器を使っている。ADCの典型的な消費電
力は、30 Mのサンプル及び3 Vで、40 mWで
ある。
The PGA 450 of one embodiment has an exponential gain change of 0 to 36 dB, which is 1 to 6 dB.
4 corresponds to a gain within the range of 4. CDS 402 has a gain of 0 or 6 dB, and each of the two coarse gain stages (not shown) within PGA 450 has 0, 6, 12
It has a gain of dB. The fine gain stage has a gain of 0 to 6 dB in 64 steps in 0.09 dB increments. Because of this,
There are 6 ranges of 64 steps each, and a total of 384 steps
The gain range is 36 dB. All three stages in PGA 450 are switching capacitor stages. In order to realize the exponential gain change of the fine gain stage, an approximation of In ((a + x) / (ax)) = 〜2x / a│x│ <a (1) is used. Where x is a linear gain control code and a is a constant that determines the number of gain stages. The switching capacitor stage implements the gain (a + x) / (ax). Since (a + x) = (ax) + 2x, the feedback capacitor that also samples the input is (ax)
And the sampling capacitor is 2 ×. Each of the pipeline ADCs 210 is a 4-bit flash AD.
It has three stages with C (not shown). Comparator 3
Use digital error correction so that the required precision of 18 is 4 bits instead of 10. The choice of the step resolution is based on power consumption considerations. The main power consumption in ADC 210 is due to the operational amplifier. It is preferable to use as few operational amplifiers as possible. However, the more bits per stage, the higher the gain of the residue amplifier, and therefore the more operational amplifiers that require higher open loop gain and bandwidth. In a 4-bit architecture per stage,
2 with 90 dB gain and 800 MHz bandwidth
Uses a stage operational amplifier. Typical power consumption of an ADC is 40 mW at 30 M samples and 3 V.

【0008】既知のように、CCDセンサ(図に示して
いない)は、それが何ら光に露出していないときでも、
出力を発生する。この出力が光学的黒レベル(OBL)
の名前で知られている。ダイナミック・レンジを大きく
する為に、OBL及びチャンネル・オフセットがアナロ
グ領域で相殺される。黒画素が各々の線の始めで平均さ
れ、PGA 450の前と後に1つずつある2つのDA
C 230及び228を更新して、所望の光レベルを達
成する。しかし、各々の線に対する光学的黒レベルはノ
イズ性であることがあり、その為に画像に線ノイズが生
じることがある。プログラマブル・フィルタ・パラメー
タを利用したディジタル方式を使って、高周波の光学的
黒レベルノイズを排除すると共に、それでもゆっくりと
変化するオフセットを補正する。移動平均フィルタ30
2は、少数のレジスタしか必要としない簡略化した関数 Y(n)=w*X(n)+(1−w)*Y(n−1) (2) を用いて近似する。ここでY(n)は新しいDACの
値、X(n)は誤差信号(補正DACをゼロに設定した
ときの所望の光学的黒レベルの値と実際のOBLの値の
間の差)、Y(n−1)は前のDACの値、wはユーザ
がプログラムし得る重みである。wが1であれば、補正
は速いが、高周波線ノイズがフィルタ作用によって除か
れない。wが小さいと、補正が一層ゆっくりしている
が、線ノイズがフィルタ作用によって除かれる。光学的
黒レベル低域フィルタの遮断周波数は補正の応答時間と
不良光学的黒画素及びCCDのノイズによる高周波成分
の兼ね合いに応じて、ディジタル式にプログラムするこ
とが出来る。AFEは0.6μ CMOSプロセスで製
造することが出来る。測定結果を下記の表に示す。
[0008] As is known, a CCD sensor (not shown in the figure) can be used even when it is not exposed to any light.
Generate output. This output is the optical black level (OBL)
Also known by the name. To increase the dynamic range, OBL and channel offset are canceled in the analog domain. The black pixels are averaged at the beginning of each line, and two DAs, one before and after the PGA 450
Update C 230 and 228 to achieve the desired light level. However, the optical black level for each line can be noisy, which can cause line noise in the image. A digital scheme utilizing programmable filter parameters is used to eliminate high frequency optical black level noise and still compensate for slowly changing offsets. Moving average filter 30
2 is approximated using a simplified function Y (n) = w * X (n) + (1-w) * Y (n-1) (2) requiring only a small number of registers. Where Y (n) is the new DAC value, X (n) is the error signal (the difference between the desired optical black level value and the actual OBL value when the correction DAC is set to zero), Y (N-1) is the value of the previous DAC and w is a user programmable weight. If w is 1, the correction is fast, but the high-frequency line noise is not removed by the filtering action. Smaller w results in slower correction, but the line noise is filtered out. The cutoff frequency of the optical black level low-pass filter can be digitally programmed according to the response time of the correction and the high frequency components due to bad optical black pixels and CCD noise. AFE can be manufactured by a 0.6 μ CMOS process. The measurement results are shown in the table below.

【0009】図9及び10は、測定されたチャンネル全
体のINL及びDNLを示す。DNLは、各々の信号の
アナログ入力範囲の「幅」と理想的な範囲の間の差と定
義する。INLは、理想的な伝達関数からのアナログ・
フロントエンドの実際の伝達関数の偏差である。図11
はディジタル利得コードに対して測定された利得を示し
ている。利得制御が、指数関数目盛で非常に直線的であ
り、従って式(1)の近似が検証されたことが認められ
よう。ビデオ・モードの間、CDS−AMP2 406
だけを使って、入力信号を標本化する。CDS 402
及び残りのチャンネルが同じクロック信号(CLK)を
使うことを注意されたい。ビデオ及びCCD入力に対し
ては異なるピンが使われている。CCD及びビデオ入力
に対するマルチプレクサは、図5に示すCDS−AMP
2 406の標本化スイッチによって構成される。図7
に示すように、期間δ4の間、ビデオ信号入力が標本化
する。このビデオ信号が入力に容量結合される。自動ク
ランプ又は手動クランプを使って、正しい直流レベル8
06を設定することが出来る。図8に示すように、自動
クランプ800に対するモデルは、意図的な洩れ電流8
08を持つ理想的なダイオード804である。しかし、
自動クランプ800は、ビデオ信号の内の一番負の点に
クランプされる。ビデオ入力の負のスパイクによって、
クランプが不正確になると、洩れ電流が直流レベルを下
げる。シングル・エンデッド形増幅器404が実効的に
側路され、このビデオ期間の間、画素の基準レベルを保
持する作用をするだけである。期間δ5の間、PGA
450が差動増幅器406の出力を標本化する。クラン
プ電圧が固定であるが、CCDモードの光学的黒補正に
使われた補正用DAC 228及び230を使って、任
意の直流オフセットを補正することが出来る。こういう
DAC 228及び230が、ADC 210の最小デ
ィジタル出力を同期先端の代わりに、バックポーチにプ
ログラムすることが出来るようにもする。こうして、ビ
デオ入力に対するダイナミック・レンジを、範囲全体の
内の1/5又は1/4にかなり改善することが出来る。
しかし、自動利得計算の為にも、同期先端とバックポー
チの間の差を感知してディジタル化する必要がある。こ
の値は、同期先端期間の間、わざと一定のアナログ・オ
フセットを使うことによって、感知することが出来る。
このアナログ・オフセットは、オフセット・レジスタ2
22及び223を使うことによって実現することが出来
る。
FIGS. 9 and 10 show the measured INL and DNL of the entire channel. DNL is defined as the difference between the "width" of the analog input range of each signal and the ideal range. INL is the analog transfer from the ideal transfer function.
The deviation of the actual transfer function of the front end. FIG.
Indicates the gain measured for the digital gain code. It will be appreciated that the gain control is very linear on an exponential scale, and thus the approximation of equation (1) has been verified. CDS-AMP2 406 during video mode
To sample the input signal. CDS 402
And that the remaining channels use the same clock signal (CLK). Different pins are used for video and CCD inputs. The multiplexer for the CCD and video inputs is the CDS-AMP shown in FIG.
2 406 sampling switches. FIG.
As shown in a period [delta] 4, the video signal input is sampled. This video signal is capacitively coupled to the input. Use the automatic clamp or manual clamp to set the correct DC level 8
06 can be set. As shown in FIG. 8, the model for the automatic clamp 800 has an intentional leakage current 8
08 is an ideal diode 804. But,
The automatic clamp 800 is clamped to the most negative point of the video signal. By the negative spike of the video input,
If the clamp becomes inaccurate, the leakage current will reduce the DC level. The single-ended amplifier 404 is effectively bypassed and only serves to maintain the pixel's reference level during this video period. During the period [delta] 5, PGA
450 samples the output of the differential amplifier 406. Although the clamp voltage is fixed, any DC offset can be corrected using the correction DACs 228 and 230 used for optical black correction in the CCD mode. These DACs 228 and 230 also allow the minimum digital output of ADC 210 to be programmed on the back porch instead of the sync tip. Thus, the dynamic range for the video input can be significantly improved to 1/5 or 1/4 of the entire range.
However, for automatic gain calculation, it is necessary to sense and digitize the difference between the synchronization tip and the back porch. This value can be sensed by intentionally using a constant analog offset during the sync tip period.
This analog offset is stored in offset register 2
22 and 223.

【0010】画像処理装置の利点は、これに限らない
が、CCD及びビデオ入力を受取って、CCDモード及
びビデオ・モードで動作可能である画像処理回路を含
む。この回路は、他の方式に比べて、画像処理の為のダ
イナミック・レンジが改善される。その為、このプログ
ラム能力の高い設計は、離散的及び連続的な時間方式の
両方に用いることが出来、オフ・チップ部品を何ら必要
としない。この為、この設計は、後続の回路でノイズを
追加することなく、画像センサから出来るだけ大きいア
ナログ・ダイナミック・レンジを引き出すという目標を
満たす。この発明は、ディジタル・スチル・カメラ、デ
ィジタル・ビデオ・カメラ、ディジタル・ビデオ処理シ
ステム、CCD信号プロセッサ及びCMOS作像装置を
含めて、種々の工業用、医療用及び軍用のセンサ及び作
像の用途で、非常に色々なビデオ・システムに用いられ
る。この発明は、ディジタル・プログラム能力、細かい
分解能、連続的な時間及び離散的な時間のプログラマブ
ル利得増幅器の両方に対する両立性を含めて、従来のア
ーキテクチュアに比べて、重要な利点を提供する。この
明細書の読者は、この明細書と同時に出願され、この明
細書と共に公けに調べることが出来る全ての文書を参照
されたい。これらの全ての書類の内容をここで引用する
ことによってこの出願に取入れる。この明細書に記述し
た全ての特徴(全ての請求項、要約及び図面を含む)
は、特に断らない限り、同じ、同等な又は同様な目的に
役立つ代わりの特徴に置き換えることが出来る。従って
特に断らない限り、開示された各々の特徴は、属として
の一連の同等な又は同様な特徴の一例に過ぎない。この
明細書で用いた用語及び表現は、説明の用語として使わ
れたのであって、この発明を制約するものではなく、こ
ういう用語及び表現を使ったからといって、図面に示
し、ここで説明した特徴の均等物又はその一部分を除外
するつもりはなく、この発明の範囲が、特許請求の範囲
にのみによって定められるものであることを承知された
い。
The advantages of the image processing apparatus include, but are not limited to, an image processing circuit that receives a CCD and video input and is operable in a CCD mode and a video mode. This circuit has an improved dynamic range for image processing compared to other schemes. Thus, this highly programmable design can be used for both discrete and continuous time schemes, and does not require any off-chip components. Thus, this design satisfies the goal of extracting the largest possible analog dynamic range from the image sensor without adding noise in subsequent circuits. The present invention includes a variety of industrial, medical and military sensors and imaging applications, including digital still cameras, digital video cameras, digital video processing systems, CCD signal processors and CMOS imagers. And is used in a wide variety of video systems. The present invention provides significant advantages over conventional architectures, including digital programming capabilities, fine resolution, and compatibility for both continuous-time and discrete-time programmable gain amplifiers. Readers of this specification should refer to all documents that are filed concurrently with this specification and that are publicly available with this specification. The contents of all of these documents are incorporated herein by reference. All features described in this specification (including all claims, abstracts and drawings)
Can be replaced by alternative features serving the same, equivalent or similar purpose, unless otherwise noted. Thus, unless expressly stated otherwise, each feature disclosed is one example only of a generic series of equivalent or similar features. The terms and expressions used in this specification are used as words of description and do not limit the present invention. The use of such terms and expressions is shown in the drawings and described herein. It is to be understood that no equivalents or portions thereof are intended to be excluded and the scope of the invention is to be determined solely by the appended claims.

【0011】[0011]

【関連出願との関係】この発明は、1999年7月15
日に出願された通し番号09/353,919、発明の
名称「CCD信号処理に於ける光学的黒及びオフセット
補正」、1999年7月15日に出願された通し番号0
9/354,461、発明の名称「キャパシタを基本と
する指数関数プログラマブル利得増幅器」、及び199
9年9月3日に出願された出願番号60/152,43
9、発明の名称「CCD処理に於ける光学的黒及びオフ
セット補正のノイズ・フィルタ作用の為のディジタル方
式」という係属中の出願に関するが、これらの出願をこ
こで引用することによってこの出願に取入れる。この出
願は、35 USC §119(e)(1)により、1
999年9月3日に出願された仮出願番号60/15
2,436の優先権を主張する。
[Relationship with Related Application] This invention was filed on July 15, 1999.
Serial No. 09 / 353,919 filed on Jan. 15, 2004, titled "Optical Black and Offset Correction in CCD Signal Processing", serial No. 0 filed on Jul. 15, 1999.
9 / 354,461, entitled "Capacitor-Based Exponential Function Programmable Gain Amplifier", and 199
Application No. 60 / 152,43 filed on Sep. 3, 9
9. Regarding a pending application entitled "Digital System for Noise Filtering of Optical Black and Offset Correction in CCD Processing", these applications are hereby incorporated by reference. Put in. This application is based on 35 USC §119 (e) (1)
Provisional application number 60/15 filed on September 3, 999
Claim 2,436 priorities.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】係属中の出願通し番号09/353,919に
開示された光学的黒オフセット補正装置のブロック図。
FIG. 1 is a block diagram of an optical black offset correction device disclosed in pending application Ser. No. 09 / 353,919.

【図2】この発明による光学的黒及びオフセット較正を
行うと共にノイズを取除く為のアーキテクチュアを例示
する。
FIG. 2 illustrates an architecture for performing optical black and offset calibration and removing noise according to the present invention.

【図3】この発明に従って光学的黒及びオフセットの較
正を行うと共にノイズを除去する較正論理回路を例示す
る。
FIG. 3 illustrates calibration logic for performing optical black and offset calibration and removing noise in accordance with the present invention.

【図4】この発明によるCCDモードで動作可能な画像
装置を示す。
FIG. 4 shows an imaging device operable in a CCD mode according to the present invention.

【図5】この発明によるビデオ・モードで動作可能な画
像装置を示す。
FIG. 5 shows an imaging device operable in a video mode according to the present invention.

【図6】この発明によるCCDモードで動作可能な画像
装置の信号の時間線図。
FIG. 6 is a time diagram of signals of an image device operable in a CCD mode according to the present invention.

【図7】この発明によるビデオ・モードで動作可能な画
像装置の信号の時間線図。
FIG. 7 is a time diagram of signals of an imaging device operable in a video mode according to the present invention.

【図8】自動クランプのブロック図。FIG. 8 is a block diagram of an automatic clamp.

【図9】この発明による画像装置のチャンネル全体の積
分非直線性(INL)を示すグラフ。
FIG. 9 is a graph showing the integral non-linearity (INL) of the entire channel of the imaging device according to the present invention.

【図10】この発明による画像装置のチャンネル全体の
微分非直線性(DNL)を示すグラフ。
FIG. 10 is a graph showing the differential nonlinearity (DNL) of the entire channel of the imaging device according to the present invention.

【図11】ディジタル利得コードに対して測定された利
得を示すグラフ。
FIG. 11 is a graph showing measured gain for a digital gain code.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

402 相関2重標本化器(CDS) 404 シングル・エンデッド形増幅器 406 差動増幅器 450 プログラマブル利得増幅器 402 Correlated double sampler (CDS) 404 Single-ended amplifier 406 Differential amplifier 450 Programmable gain amplifier

フロントページの続き (72)発明者 ゲーリー イー、リー アメリカ合衆国 テキサス、セント ロビ ンソン、ウッドコック ドライブ 1202 (72)発明者 ラメシュ チャンドラセカラン アメリカ合衆国 テキサス、ダラス、 マ ッカラム ブールバード 7835、 アパー トメント ナンバー 1301 (72)発明者 フェン イイン アメリカ合衆国 テキサス、プラノ、スプ リング バレイ レ−ン 821 3 (72)発明者 チン − ユー ツアイ アメリカ合衆国 テキサス、プラノ、ポ− トレイト レ−ン 4613 (72)発明者 スチェン ワン アメリカ合衆国 テキサス、プラノ、ミ− ド ドライブ 4308 Fターム(参考) 5B047 AB02 BB04 BB06 DA01 DA06 DB04 DC01 5C024 CX31 GY01 GY31 HX13 HX18 JX00 5C077 LL19 MM03 MP01 PP07 PP11 PP12 PP42 PP45 PQ03 RR01 RR02 Continued on the front page (72) Inventor Gary E., Lee United States of America Texas, St. Robinson, Woodcock Drive 1202 (72) Inventor Ramesh Chandrasekalan United States of America Texas, Dallas, MacCallum Boulevard 7835, apartment number 1301 (72) ) Inventor Fen Yin United States Texas, Plano, Spring Valley Lane 8213 (72) Inventor Chin-Utsui United States Texas, Plano, Portrate Train 4613 (72) Inventor Schenwan United States Texas, Plano , Medium drive 4308 F term (reference) 5B047 AB02 BB04 BB06 DA01 DA06 DB04 DC01 5C024 CX31 GY01 GY31 HX13 HX18 JX00 5C077 LL19 MM03 MP01 PP07 PP11 PP12 PP42 PP45 PQ03 RR01 RR02

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 電荷結合デバイスからの画像入力信号及
びビデオ・デバイスからのビデオ入力信号を受取るよう
に結合された、オフセット及び光学的黒補正を持つ画像
処理装置に於て、 予定の基準電圧で前記CCD及びビデオ入力信号を標本
化する標本化回路と、 前記標本化回路に結合されて、標本化された信号をディ
ジタル信号に変換するアナログ・ディジタル変換器と、 標本化された信号と光学的黒基準レベルとの間の差をフ
ィードバックして、この差がアナログ画像及びビデオ入
力信号に加減されるようにすることにより、光学的黒レ
ベルを補正するディジタル補正回路とを含み、前記標本
化回路は、 相関2重標本化器と、 前記相関2重標本化器から標本化された信号を受取っ
て、前記標本化された信号を増幅するように結合された
プログラマブル利得増幅器を含み、前記相関2重標本化
器はシングル・エンデッド形増幅器、及び前記シングル
・エンデッド形増幅器に結合された差動増幅器を含んで
いて、前記シングル・エンデッド形増幅器はCCDモー
ドでは画像入力信号を通過させるように動作可能である
と共に、ビデオ・モードではシングル・エンデッド形増
幅器を側路して、ビデオ入力信号が差動増幅器だけによ
って標本化されるように構成されている画像処理装置。
1. An image processor having offset and optical black correction coupled to receive an image input signal from a charge coupled device and a video input signal from a video device. A sampling circuit for sampling the CCD and video input signals; an analog-to-digital converter coupled to the sampling circuit for converting the sampled signal to a digital signal; A digital correction circuit for correcting an optical black level by feeding back a difference between the reference level and a black reference level so that the difference is added to or subtracted from an analog image and a video input signal. Is coupled to receive a sampled signal from the correlated double sampler and amplify the sampled signal. A correlated double sampler including a single-ended amplifier and a differential amplifier coupled to the single-ended amplifier, wherein the single-ended amplifier is an imager in CCD mode. An image processing apparatus operable to pass an input signal and configured to bypass a single-ended amplifier in a video mode so that the video input signal is sampled only by a differential amplifier. .
【請求項2】 請求項1に記載の画像処理装置に於て、
前記プログラマブル利得増幅器は次の関数 G(x)=1+2x/(1−x) で表される指数関数利得特性を持つ画像処理装置。
2. The image processing apparatus according to claim 1, wherein
An image processing apparatus wherein the programmable gain amplifier has an exponential function gain characteristic represented by the following function G (x) = 1 + 2x / (1-x).
【請求項3】 請求項2に記載の画像処理装置に於て、
更に前記標本化回路が、増幅率の値を注文製にする為
に、プログラマブル利得増幅器に結合されたレジスタを
含む画像処理装置。
3. The image processing apparatus according to claim 2, wherein
The image processing apparatus further comprising the sampling circuit including a register coupled to the programmable gain amplifier for customizing the gain value.
【請求項4】 請求項1に記載の画像処理装置に於て、
ディジタル平均化器が、画像信号からホット及びコール
ド画素を除去する第1のフィルタを含む画像処理装置。
4. The image processing apparatus according to claim 1, wherein
An image processing device, wherein the digital averaging includes a first filter for removing hot and cold pixels from the image signal.
【請求項5】 請求項1に記載の画像処理装置に於て、
前記線ノイズ・フィルタが画像信号に対して次の関数 Y(n)=α*X(n)+(1−α)*Y(n−1) を適用し、ここでY(n)がディジタル・アナログ変換
器の新しい値であり、X(n)が、補正用のディジタル
・アナログ変換器がゼロである場合、アナログ・ディジ
タル変換器の出力に於ける所望の値と実際の光学的黒レ
ベルとの間の差であり、Y(n−1)はディジタル・ア
ナログ変換器の前の値であり、αがユーザがプログラム
可能な重みである画像処理装置。
5. The image processing apparatus according to claim 1, wherein
The line noise filter applies the following function to the image signal: Y (n) = α * X (n) + (1−α) * Y (n−1), where Y (n) is digital The new value of the analog converter, where X (n) is the desired value at the output of the analog-to-digital converter and the actual optical black level if the digital-to-analog converter for correction is zero An image processing device wherein Y (n-1) is the previous value of the digital-to-analog converter and α is a user programmable weight.
【請求項6】 請求項1に記載の画像処理装置に於て、
前記補正回路が、前記差をアナログ画像信号に印加する
為に、加算器に結合された第1のディジタル・アナログ
変換器を含む画像処理装置。
6. The image processing apparatus according to claim 1, wherein
An image processing apparatus, wherein the correction circuit includes a first digital-to-analog converter coupled to an adder for applying the difference to an analog image signal.
【請求項7】 請求項6に記載の画像処理装置に於て、
更に前記補正回路が、前記差を増幅されたアナログ画像
信号に印加する為に、標本化回路に結合された第2のデ
ィジタル・アナログ変換器を含み、増幅されたアナログ
画像信号に微細調節が行われる微細モードで前記第2の
ディジタル・アナログ変換器が動作可能になる前に、前
記アナログ画像信号に粗調節が行われる粗モードで前記
第1のディジタル・アナログ変換器が動作可能になるよ
うになっている画像処理装置。
7. The image processing apparatus according to claim 6, wherein
Further, the correction circuit includes a second digital-to-analog converter coupled to the sampling circuit to apply the difference to the amplified analog image signal, wherein fine adjustments are made to the amplified analog image signal. The first digital-to-analog converter is enabled in a coarse mode in which the analog image signal is coarsely adjusted before the second digital-to-analog converter is enabled in a fine mode. Image processing device.
【請求項8】 請求項7に記載の画像処理装置に於て、
更に前記補正回路が、画像信号に対するオフセットの値
を注文製にする為に、第1及び第2のディジタル・アナ
ログ変換器に結合された第1及び第2のオフセット・レ
ジスタを含む画像処理装置。
8. The image processing apparatus according to claim 7, wherein:
An image processing apparatus, wherein the correction circuit further includes first and second offset registers coupled to first and second digital-to-analog converters for customizing an offset value for the image signal.
【請求項9】 物体から反射された光の信号を光電的に
変換して画像信号を求め、 予定の基準電圧を発生し、 前記画像信号を予定の基準電圧にクランプし、 CCDモードにあるとき、シングル・エンデッド形増幅
器に続く複数個の差動増幅器を用いて信号を増幅し、 ビデオ・モードにあるとき、前記複数個の差動増幅器を
用いて信号を増幅し、 ホット及びコールドの光学的黒画素をフィルタ作用によ
って除き、 クランプされた画像信号の光学的黒レベルを検出し、 線ノイズをフィルタ作用によって除き、 検出された光学的黒レベルと予定の光学的黒レベルとの
間の差を発生し、 粗モード及び微細モードの間で切換えて、夫々粗調節及
び微細調節を加え、 前記差をクランプされた画像信号にフィードバックする
ことにより、光学的黒レベルを補正する工程を含む画像
処理方法。
9. An image signal is obtained by photoelectrically converting a signal of light reflected from an object, a predetermined reference voltage is generated, and the image signal is clamped to the predetermined reference voltage. Amplifying a signal using a plurality of differential amplifiers following a single-ended amplifier, and amplifying the signal using the plurality of differential amplifiers when in a video mode; The black pixels are filtered out and the optical black level of the clamped image signal is detected. The line noise is filtered out and the difference between the detected optical black level and the expected optical black level is determined. Generated by switching between coarse mode and fine mode, applying coarse and fine adjustments respectively, and feeding back the difference to the clamped image signal to produce an optical black level. An image processing method comprising the step of correcting.
【請求項10】 請求項9に記載の画像処理方法に於
て、前記線ノイズをフィルタ作用によって除く工程が、
画像信号に対して次の関数 Y(n)=α*X(n)+(1−α)*Y(n−1) を適用し、ここでY(n)がディジタル・アナログ変換
器の新しい値であり、X(n)が、補正用のディジタル
・アナログ変換器がゼロである場合、アナログ・ディジ
タル変換器の出力に於ける所望の値と実際の光学的黒レ
ベルとの間の差であり、Y(n−1)はディジタル・ア
ナログ変換器の前の値であり、αがユーザがプログラム
可能な重みである画像処理方法。
10. The image processing method according to claim 9, wherein the step of removing the line noise by a filtering action comprises:
Apply the following function to the image signal: Y (n) = α * X (n) + (1−α) * Y (n−1), where Y (n) is the new digital-to-analog converter X (n) is the difference between the desired value at the output of the analog-to-digital converter and the actual optical black level if the digital-to-analog converter for correction is zero. Yes, where Y (n-1) is the previous value of the digital-to-analog converter and α is a user programmable weight.
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