JP2007295109A - Video camera and imaging signal processing circuit - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To take countermeasures against thermal noise when processing an image signal in a video camera. <P>SOLUTION: Provided are first and second sample-and-hold sections 20G<SB>1</SB>, 20G<SB>2</SB>for sampling and holding the image signal obtained by the output of an image pickup device 10G. The first and second sample-and-hold sections 20G<SB>1</SB>, 20G<SB>2</SB>perform sampling at the same timing, mix both the hold output for amplification by an amplifier 13G, and perform image processing. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、ビデオカメラ及びそのビデオカメラが備える撮像信号処理回路に関する。   The present invention relates to a video camera and an imaging signal processing circuit included in the video camera.

ビデオカメラは、CCD(Charge Coupled Devices)型イメージャとして構成された撮像素子や、MOS(Metal Oxide Semiconductor)型イメージャとして構成された撮像素子などを使用して撮像を行う。撮像素子の出力は、撮像信号処理回路に供給して、1画素単位の撮像出力に同期してサンプリングし、そのサンプリングされた信号をホールドして出力させて、ホールド信号を1画素ごとの輝度値のベースバンド信号として取出す構成としてある。   The video camera performs imaging using an imaging device configured as a CCD (Charge Coupled Devices) type imager, an imaging device configured as a MOS (Metal Oxide Semiconductor) type imager, or the like. The output of the image pickup device is supplied to the image pickup signal processing circuit, sampled in synchronization with the image pickup output of one pixel unit, the sampled signal is held and output, and the hold signal is a luminance value for each pixel. It is the structure taken out as a baseband signal.

撮像素子が出力する撮像信号は、非常に信号レベルが小さく、サンプリングする前段での増幅、ホールドされた信号の増幅などが必要である。   The image pickup signal output from the image pickup device has a very low signal level, and it is necessary to amplify the signal before sampling, amplify the held signal, and the like.

特許文献1には、従来のビデオカメラの撮像信号の回路系の構成についての記載がある。
特開平6−339080号公報
Patent Document 1 describes a configuration of a circuit system of an imaging signal of a conventional video camera.
JP-A-6-339080

上述したように、撮像素子が出力する撮像信号は、非常に信号レベルが小さいため、撮像信号のサンプリングを行う前後で、増幅器による増幅が必要であるが、その増幅器を備えた回路ブロックが発生する熱雑音が、撮像素子の出力に存在する熱雑音に対して無視できない量存在する。従って、撮像信号のSN比を劣化させる原因となっている。   As described above, since the image signal output from the image sensor has a very low signal level, it needs to be amplified by an amplifier before and after sampling the image signal, but a circuit block including the amplifier is generated. There is a non-negligible amount of thermal noise relative to the thermal noise present at the output of the image sensor. Therefore, this is a cause of deteriorating the S / N ratio of the imaging signal.

特許文献1には、撮像素子としてCCDイメージャを使用した場合の、撮像素子の熱雑音を低減する処理についての記載がある。ところが、より良好な撮像を行うためには、撮像素子だけでなく、増幅器などの撮像信号処理系の熱雑音についても対策を施す必要があるが、ビデオカメラの撮像信号処理系における熱雑音は、十分ではなかった。   Patent Document 1 describes a process for reducing thermal noise of an image sensor when a CCD imager is used as the image sensor. However, in order to perform better imaging, it is necessary to take measures not only for the imaging element but also for the thermal noise of the imaging signal processing system such as an amplifier, but the thermal noise in the imaging signal processing system of the video camera is It was not enough.

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、撮像信号を処理する際の熱雑音対策を行うことを目的とする。   The present invention has been made in view of such a point, and an object thereof is to take measures against thermal noise when processing an imaging signal.

本発明は、撮像素子が出力して得た撮像信号を、サンプル・ホールドするサンプル・ホールド部として、第1のサンプル・ホールド部と第2のサンプル・ホールド部を備える構成とした。第1のサンプル・ホールド部と第2のサンプル・ホールド部は、同じタイミングでサンプリングを行い、両ホールド出力を混合して増幅し、映像処理するようにした。   The present invention is configured to include a first sample-and-hold unit and a second sample-and-hold unit as a sample-and-hold unit that samples and holds an imaging signal output from the imaging device. The first sample and hold unit and the second sample and hold unit sample at the same timing, and both hold outputs are mixed and amplified for video processing.

このようにしたことで、撮像信号が2系統の回路で並列してサンプリングされて、その2つのサンプリングされた撮像信号が混合して増幅されて、1系統の撮像信号として映像処理される。   By doing in this way, an imaging signal is sampled in parallel by two systems of circuits, the two sampled imaging signals are mixed and amplified, and video processing is performed as one system of imaging signals.

本発明によると、2系統の回路で並列してサンプリングされた撮像信号を混合して増幅することで、その並列処理された回路での熱雑音の影響を低減でき、ビデオカメラで撮像して得られる映像信号の画質向上が可能になる。ノイズ低減分を高感度化方向に振れば、同程度のS/Nでワイドダイナミックレンジ化、高感度化が可能になる。   According to the present invention, by mixing and amplifying imaging signals sampled in parallel by two circuits, the influence of thermal noise in the parallel processed circuit can be reduced and obtained by imaging with a video camera. It is possible to improve the image quality of the video signal. If the noise reduction amount is shifted in the direction of higher sensitivity, a wide dynamic range and higher sensitivity can be achieved with the same S / N.

以下、本発明の一実施の形態を、図1〜図4を参照して説明する。
図1は、本例のビデオカメラの撮像信号処理系の構成例を示した図である。本例のビデオカメラは、撮像素子として、赤色(R),緑色(G),青色(B)の原色信号ごとの3個のCCDイメージャ11R,11G,11Bを備えて、それぞれのCCDイメージャ11R,11G,11Bで各原色信号を個別に処理するコンポーネント構成としてある。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of an imaging signal processing system of the video camera of this example. The video camera of this example includes three CCD imagers 11R, 11G, and 11B for each of the primary color signals of red (R), green (G), and blue (B) as an image sensor, and each CCD imager 11R, 11G and 11B have a component configuration for processing each primary color signal individually.

各色のCCDイメージャ11R,11G,11Bからの撮像信号の出力は、それぞれ別の初段増幅器12R,12G1,12G2,12Bに供給して増幅する。この場合、緑色の撮像信号だけは、2つの初段増幅器12G1及び12G2に供給して増幅し、他の2つの色の撮像信号については、それぞれの1つの初段増幅器12R及び12Bに供給して増幅する。緑色の撮像信号を増幅する2つの初段増幅器12G1及び12G2は、同じ特性の増幅器である。 Outputs of imaging signals from the CCD imagers 11R, 11G, and 11B of the respective colors are supplied to the first stage amplifiers 12R, 12G 1 , 12G 2 , and 12B, respectively, and are amplified. In this case, only the green image pickup signal is supplied to the two first stage amplifiers 12G 1 and 12G 2 for amplification, and the other two color image pickup signals are supplied to the respective first stage amplifiers 12R and 12B. Amplify. The two first-stage amplifiers 12G 1 and 12G 2 that amplify the green imaging signal are amplifiers having the same characteristics.

それぞれの初段増幅器12R,12G1,12G2,12Bの増幅出力は、それぞれ別のCDS回路20R,20G1,20G2,20Bに供給して、サンプリングする。CDS回路は、相関二重サンプリング(Correlated Double Sampling)回路と称される回路であり、撮像信号を1画素単位でサンプリングする処理が行われ、ベースバンドの撮像信号を得る。各CDS回路20R,20G1,20G2,20Bの構成と、サンプリング原理については後述する。 The amplified outputs of the respective first stage amplifiers 12R, 12G 1 , 12G 2 , 12B are supplied to the respective CDS circuits 20R, 20G 1 , 20G 2 , 20B and sampled. The CDS circuit is a circuit referred to as a correlated double sampling circuit, and performs a process of sampling an imaging signal in units of one pixel to obtain a baseband imaging signal. The configuration of each CDS circuit 20R, 20G 1 , 20G 2 , 20B and the sampling principle will be described later.

各CDS回路20R,20G1,20G2,20Bで1画素単位にサンプリングして出力されるベースバンドの撮像信号は、各色ごとのビデオ増幅器13R,13G,13Bに供給して増幅する。緑色の撮像信号については、2つのCDS回路20G1,20G2でサンプリングして出力されるが、その2つの撮像信号を混合して、1つのビデオ増幅器13Gに供給する。以後の信号処理系は、各色ごとに1系統の信号として処理される。 Baseband imaging signals output by sampling in units of one pixel at each CDS circuit 20R, 20G 1 , 20G 2 , 20B are supplied to the video amplifiers 13R, 13G, 13B for each color and amplified. The green imaging signal is sampled and output by the two CDS circuits 20G 1 and 20G 2 , but the two imaging signals are mixed and supplied to one video amplifier 13G. Subsequent signal processing systems are processed as one system signal for each color.

各色のビデオ増幅器13R,13G,13Bで増幅されたベースバンドの撮像信号は、それぞれ別のアナログ/デジタル変換器14R,14G,14Bに供給して、デジタルデータに変換し、変換された各色のデジタルデータを映像処理回路15に供給して、所定のフォーマットの映像信号とする映像処理が行われ、処理された映像データを出力端子16から出力させる。   The baseband imaging signals amplified by the video amplifiers 13R, 13G, and 13B for the respective colors are supplied to separate analog / digital converters 14R, 14G, and 14B, converted into digital data, and the converted digital signals for the respective colors. Data is supplied to the video processing circuit 15 to perform video processing to be a video signal of a predetermined format, and the processed video data is output from the output terminal 16.

図2は、CCDイメージャ11R,11G,11Bの配置例を示した図である。各色のCCDイメージャ11R,11G,11Bは、それぞれ別の基板10R,10G,10Bの上に配置してある。ビデオカメラに入射した撮像光は、図示しないダイクロイックミラーなどの分光機構により、赤色光と緑色光と青色光に分解して、それぞれの原色光を対応したCCDイメージャ11R,11G,11Bに入射させる。   FIG. 2 is a diagram showing an arrangement example of the CCD imagers 11R, 11G, and 11B. The CCD imagers 11R, 11G, and 11B for the respective colors are disposed on different substrates 10R, 10G, and 10B, respectively. Imaging light incident on the video camera is decomposed into red light, green light, and blue light by a spectral mechanism such as a dichroic mirror (not shown), and the respective primary color lights are incident on the corresponding CCD imagers 11R, 11G, and 11B.

赤色光の撮像を行うCCDイメージャ11Rが取付けられた基板10R上には、CDS回路20R及び初段増幅器12R(図2では図示せず)が配置してあり、CDS回路20Rでサンプリングされた撮像信号を、コネクタ17Rで接続された後段の回路基板側に供給する。   A CDS circuit 20R and a first-stage amplifier 12R (not shown in FIG. 2) are disposed on a substrate 10R on which a CCD imager 11R that captures red light is mounted, and an imaging signal sampled by the CDS circuit 20R is received. , And supplied to the subsequent circuit board side connected by the connector 17R.

緑色光の撮像を行うCCDイメージャ11Gが取付けられた基板10G上には、2つのCDS回路20G1,20G2及び2つの初段増幅器12G1,12G2(図2では図示せず)が配置してあり、2つのCDS回路20G1,20G2でサンプリングされた撮像信号を、1系統の撮像信号に混合して、コネクタ17Gで接続された後段の回路基板側に供給する。 Two CDS circuits 20G 1 and 20G 2 and two first-stage amplifiers 12G 1 and 12G 2 (not shown in FIG. 2) are arranged on a substrate 10G on which a CCD imager 11G that captures green light is mounted. Yes, the imaging signals sampled by the two CDS circuits 20G 1 and 20G 2 are mixed into one system of imaging signals and supplied to the subsequent circuit board side connected by the connector 17G.

青色光の撮像を行うCCDイメージャ11Bが取付けられた基板10B上には、CDS回路20B及び初段増幅器12B(図2では図示せず)が配置してあり、CDS回路20Bでサンプリングされた撮像信号を、コネクタ17Bで接続された後段の回路基板側に供給する。   A CDS circuit 20B and a first-stage amplifier 12B (not shown in FIG. 2) are arranged on a substrate 10B on which a CCD imager 11B for imaging blue light is mounted, and an imaging signal sampled by the CDS circuit 20B is arranged. , And supplied to the subsequent circuit board side connected by the connector 17B.

図3及び図4は、各CDS回路20R,20G1,20G2,20Bでのサンプリング動作例を示す図である。CCDイメージャが出力する撮像信号波形としては、図3に示した信号波形となる。即ち、1画素の信号が読み出される1画素期間で、リセット期間と0レベル期間と信号期間とを有する信号波形となっている。この1画素期間は画素クロックに同期して、設定される。図4は、各CDS回路20R,20G1,20G2,20Bの原理構成を示した図であり、サンプリングする2つのスイッチ21,22と、その2つのスイッチ21,22でサンプリングされてホールドした信号レベルを比較する比較器23とで構成される。なお、図4の原理構成では、サンプリングした信号レベルをホールドする回路については、省略してあるが、コンデンサなどを使用してサンプリングした電位を次のサンプリング期間までホールドする構成としてある。 3 and 4 are diagrams showing an example of sampling operation in each CDS circuit 20R, 20G 1 , 20G 2 , 20B. The imaging signal waveform output from the CCD imager is the signal waveform shown in FIG. That is, a signal waveform having a reset period, a 0 level period, and a signal period in one pixel period in which a signal of one pixel is read out. This one pixel period is set in synchronization with the pixel clock. FIG. 4 is a diagram showing a principle configuration of each CDS circuit 20R, 20G 1 , 20G 2 , 20B, and two switches 21 and 22 to be sampled and signals sampled and held by the two switches 21 and 22 It is comprised with the comparator 23 which compares a level. In FIG. 4, the circuit for holding the sampled signal level is omitted, but the sampled potential using a capacitor or the like is held until the next sampling period.

2つのスイッチ21,22のサンプリングタイミングとしては、図3に示した0レベル期間S/H1で、一方のスイッチ21をオンさせてサンプリングを行う。また、信号期間S/H2で、他方のスイッチ22をオンさせてサンプリングを行う。比較器23では、0レベル期間と信号期間とのレベル差を検出し、そのレベル差の電圧信号を、該当する画素の輝度値の信号(撮像信号)として出力する。なお、図1に示した各色信号用のCDS回路20R,20G1,20G2,20Bで撮像信号をサンプリングするタイミングは等しいタイミングとしてあり、緑色信号処理用に設けられた2つのCDS回路20G1,20G2でも同じタイミングで撮像信号をサンプリングしてホールドする処理が行われる。 As the sampling timing of the two switches 21 and 22, sampling is performed by turning on one of the switches 21 in the 0-level period S / H1 shown in FIG. In the signal period S / H2, the other switch 22 is turned on to perform sampling. The comparator 23 detects a level difference between the zero level period and the signal period, and outputs a voltage signal of the level difference as a signal (imaging signal) of the luminance value of the corresponding pixel. Note that the sampling timing of the imaging signal in the CDS circuits 20R, 20G 1 , 20G 2 , 20B for each color signal shown in FIG. 1 is the same timing, and the two CDS circuits 20G 1 , process for holding by sampling the image signal at the same timing even 20G 2 is performed.

以上説明した構成のビデオカメラによると、緑色の撮像信号については、2つの初段増幅器12G1,12G2で増幅した後、2つのCDS回路20G1,20G2で2重にサンプリングし、その二重にサンプリングされた撮像信号を混合してビデオ増幅器13Gに供給する構成としたので、初段増幅器12G1,12G2からCDS回路20G1,20G2までの回路系で発生する熱雑音の影響を少なくすることができる。即ち、同じ回路を2回路並列接続で用意することで、それぞれの回路(初段増幅器及びCDS回路)でランダムに発生する熱雑音は、[1/√2]で示される値に低減することができる。[1/√2]の低減は、−3dBの低下に相当する。この[1/√2]の低減は、次の式から導かれる。一般に、お互いに相関の無いN個のランダム雑音をN回路で平均すると、
トータルのノイズ VNoise=√(V1 2+ V2 2 + ・・・ + Vn 2)/N
であらわされる。本例の場合には、N=2であり、[1/√2]が導き出される。
According to the video camera having the configuration described above, for the green image signal, amplified by two-stage amplifier 12G 1, 12G 2, and sampled in duplicate at two CDS circuits 20G 1, 20G 2, the double Since the sampled image signals are mixed and supplied to the video amplifier 13G, the influence of thermal noise generated in the circuit system from the first stage amplifiers 12G 1 and 12G 2 to the CDS circuits 20G 1 and 20G 2 is reduced. be able to. That is, by preparing the same circuit in two-circuit parallel connection, the thermal noise generated randomly in each circuit (first-stage amplifier and CDS circuit) can be reduced to a value represented by [1 / √2]. . The reduction of [1 / √2] corresponds to a reduction of −3 dB. This reduction of [1 / √2] is derived from the following equation. In general, when N random noises that are not correlated with each other are averaged by N circuits,
Total noise VNoise = √ (V 1 2 + V 2 2 + ... + V n 2 ) / N
It is expressed. In this example, N = 2 and [1 / √2] is derived.

従って、初段増幅器とCDS回路で発生する熱雑音の影響をそれだけ低減することができる。また、本例の場合には、3原色信号をコンポーネント処理するビデオカメラにおいて、緑色の撮像信号の処理系だけで、初段増幅器とCDS回路を2回路並列化したため、非常に効果の高い熱雑音低減効果が得られる。即ち、例えばHD(High Definition)ビデオカメラの場合には、輝度信号Yは、次式に示す赤色(R),緑色(G),青色(B)の信号割合で決まる。
輝度信号Y=0.701G+0.212R+0.087B
Therefore, the influence of thermal noise generated in the first stage amplifier and the CDS circuit can be reduced accordingly. In the case of this example, in the video camera that performs component processing of the three primary color signals, the first stage amplifier and the CDS circuit are paralleled only by the processing system of the green imaging signal, so that thermal noise reduction is very effective. An effect is obtained. That is, in the case of an HD (High Definition) video camera, for example, the luminance signal Y is determined by the signal ratio of red (R), green (G), and blue (B) shown in the following equation.
Luminance signal Y = 0.701G + 0.212R + 0.087B

このように、輝度信号Yは、緑色の比率が高いため、輝度信号YのS/Nは緑色信号で大部分が決まるといっても過言でない。従って、図1に示すように、緑色信号の処理系だけを2重化したことで、最低限の回路構成で、効果の高い熱雑音低減効果が得られる。消費電力の点からも、最低限の増加で済む。   As described above, since the luminance signal Y has a high green ratio, it is no exaggeration to say that the S / N of the luminance signal Y is largely determined by the green signal. Therefore, as shown in FIG. 1, by duplicating only the green signal processing system, a highly effective thermal noise reduction effect can be obtained with a minimum circuit configuration. In terms of power consumption, the minimum increase is sufficient.

また本例の場合には、撮像素子から二重化したCDS回路までの回路部品を、図2に示したように1つの回路基板上に配置したので、撮像素子からCDS回路までの信号路を最低限の長さとすることができ、この点からも雑音の低減に貢献する。   In the case of this example, since the circuit components from the image sensor to the duplicated CDS circuit are arranged on one circuit board as shown in FIG. 2, the signal path from the image sensor to the CDS circuit is minimized. This also contributes to noise reduction.

なお、図1の構成では、緑色の撮像信号について、初段増幅器とCDS回路を2回路並列化したが、3回路並列化や4回路並列化することで、より多くの熱雑音低減効果が得られる。但し、並列接続する回路数を増やすことで、それだけビデオカメラの信号処理系の回路構成が複雑化し、消費電力についても増大する。   In the configuration of FIG. 1, the first stage amplifier and the CDS circuit are paralleled for the green image pickup signal, but more thermal noise reduction effects can be obtained by parallelizing the three circuits or the four circuits. . However, increasing the number of circuits connected in parallel increases the complexity of the circuit configuration of the signal processing system of the video camera and increases the power consumption.

また、図1の構成では、初段増幅器とCDS回路の双方を二重化する構成としたが、サンプル・ホールド部であるCDS回路だけを二重化する構成としてもよい。即ち、図5に示すように、緑色用のCCDイメージャ11Gからの撮像信号の出力を、1つの初段増幅器12Gに供給して増幅する。そして、この1つの初段増幅器12Gの増幅出力を、2つのCDS回路20G1及び20G2に供給して、二重にサンプリングする。各CDS回路20G1及び20G2で1画素単位にサンプリングして出力されるベースバンドの撮像信号は、緑色用の1つのビデオ増幅器13Gに供給して増幅する。その他の部分は、図1に示した処理系と同様に構成する。 In the configuration of FIG. 1, both the first stage amplifier and the CDS circuit are duplexed. However, only the CDS circuit that is the sample and hold unit may be duplexed. That is, as shown in FIG. 5, the output of the imaging signal from the green CCD imager 11G is supplied to one first stage amplifier 12G and amplified. Then, the amplified output of this one first stage amplifier 12G is supplied to the two CDS circuits 20G 1 and 20G 2 and sampled twice. The baseband imaging signal sampled and output in units of one pixel by each CDS circuit 20G 1 and 20G 2 is supplied to one video amplifier 13G for green and amplified. Other parts are configured in the same manner as the processing system shown in FIG.

この図5に示した構成としたことで、サンプリングを行うCDS回路が二重化され、CDS回路での熱雑音の影響を、[1/√2]低減することができる。   With the configuration shown in FIG. 5, the CDS circuit that performs sampling is duplicated, and the influence of thermal noise in the CDS circuit can be reduced by [1 / √2].

また、赤色,緑色,青色にコンポーネント処理するビデオカメラにおいて、全ての原色信号の処理系を二重化してもよい。即ち、図6に示すように、赤色用のCCDイメージャ11Rの撮像出力を、2つの初段増幅器12R1,12R2に供給して個別に増幅し、それぞれの増幅出力を個別のCDS回路20R1,20R2でサンプリングしてベースバンド信号を得る。そして、両CDS回路20R1,20R2の出力を混合して、1つのビデオ増幅器13Rに供給する。また、青色用のCCDイメージャ11Bの撮像出力を、2つの初段増幅器12B1,12B2に供給して個別に増幅し、それぞれの増幅出力を個別のCDS回路20B1,20B2でサンプリングしてベースバンド信号を得る。そして、両CDS回路20B1,20B2の出力を混合して、1つのビデオ増幅器13Bに供給する。緑色用のCCDイメージャ11Gの撮像出力の処理系については、図1で説明した構成と同じである。 In a video camera that performs component processing for red, green, and blue, all primary color signal processing systems may be duplicated. That is, as shown in FIG. 6, the imaging output of the red CCD imager 11R is supplied to the two first-stage amplifiers 12R 1 and 12R 2 and individually amplified, and the respective amplified outputs are individually supplied to the individual CDS circuits 20R 1 , 20R 1 , obtaining a baseband signal sampled at 20R 2. Then, the outputs of both CDS circuits 20R 1 and 20R 2 are mixed and supplied to one video amplifier 13R. Further, the imaging output of the blue CCD imager 11B is supplied to the two first stage amplifiers 12B 1 and 12B 2 to be individually amplified, and the respective amplified outputs are sampled by the individual CDS circuits 20B 1 and 20B 2 to be used as a base. Get the band signal. Then, the outputs of both CDS circuits 20B 1 and 20B 2 are mixed and supplied to one video amplifier 13B. The processing system of the imaging output of the green CCD imager 11G is the same as that described in FIG.

この図6に示す構成とすることで、全ての原色信号が2重にサンプリングされて処理され、より熱雑音を低減させる効果が高い。   By adopting the configuration shown in FIG. 6, all the primary color signals are sampled and processed twice, and the effect of further reducing thermal noise is high.

また、ここまでの説明では、CCDイメージャを撮像素子として使用したビデオカメラの例について説明したが、その他の撮像素子の出力を処理する構成にも適用可能である。図7は、MOS型イメージャを撮像素子として使用したビデオカメラの例である。図7の例では、MOS型イメージャ31が出力する撮像信号を、2つの初段増幅器32a,32bに供給して増幅する。そして、両初段増幅器32a,32bの出力を、サンプル・ホールド回路33a,33bに供給する。2つのサンプル・ホールド回路33a,33bでは、イメージャ31からの読出しクロックである画素クロックに同期して、同じタイミングで1画素単位の撮像信号をサンプリングする。2つのサンプル・ホールド回路33a,33bでサンプリングしてホールドした信号は、混合して1つのビデオ増幅器34に供給して増幅する。ビデオ増幅器34の増幅出力は、アナログ/デジタル変換器35に供給して、デジタルデータに変換する。変換されたデジタルデータは、映像処理回路36に供給して、必要な映像処理を行い、映像データ出力端子37から処理された映像データを出力させる。   In the above description, an example of a video camera using a CCD imager as an image sensor has been described. However, the present invention can be applied to a configuration for processing the output of another image sensor. FIG. 7 shows an example of a video camera using a MOS imager as an image sensor. In the example of FIG. 7, the imaging signal output from the MOS imager 31 is supplied to the two first stage amplifiers 32a and 32b and amplified. The outputs of both first stage amplifiers 32a and 32b are supplied to sample and hold circuits 33a and 33b. The two sample and hold circuits 33a and 33b sample the image pickup signal in units of one pixel at the same timing in synchronization with the pixel clock that is a read clock from the imager 31. The signals sampled and held by the two sample and hold circuits 33a and 33b are mixed and supplied to one video amplifier 34 for amplification. The amplified output of the video amplifier 34 is supplied to an analog / digital converter 35 to be converted into digital data. The converted digital data is supplied to the video processing circuit 36 to perform necessary video processing and output the processed video data from the video data output terminal 37.

この図7に示すように、MOS型イメージャを撮像素子として使用した場合にも、同様の回路構成とすることができ、同様の効果を得ることができる。また、図7の構成の場合には、1つの信号系統だけを示したが、本発明の処理は、いずれの方式の撮像素子を使用した場合でも、図1に示したような3板式のコンポーネント処理を行う構成と、1つのイメージャの撮像出力から各色の色信号を得る単板式の構成のいずれにも適用可能である。   As shown in FIG. 7, even when a MOS imager is used as an image sensor, the same circuit configuration can be obtained, and the same effect can be obtained. Further, in the configuration of FIG. 7, only one signal system is shown, but the processing of the present invention is a three-plate type component as shown in FIG. 1 regardless of which type of image sensor is used. The present invention can be applied to either a configuration that performs processing or a single-plate configuration that obtains color signals of each color from the imaging output of one imager.

また、上述した実施の形態では、撮像信号を取出す構成に適用したが、撮像信号処理部に接続された他の回路まで、同様の2重に処理する構成を適用して、熱雑音を低減させるようにしてもよい。例えば、撮像信号をイメージャから取出すと同時に、輝度信号Yとクロマ信号(色信号)Cとに分離する回路構成が知られている。図8は、その場合の従来から知られた回路構成例である。   In the above-described embodiment, the present invention is applied to a configuration for taking out an imaging signal. However, the same double processing configuration is applied to other circuits connected to the imaging signal processing unit to reduce thermal noise. You may do it. For example, a circuit configuration is known in which an imaging signal is extracted from an imager and simultaneously separated into a luminance signal Y and a chroma signal (color signal) C. FIG. 8 shows a conventional circuit configuration example in that case.

図8の例では、ビデオカメラが備えるCCDイメージャ41として、1枚のイメージャで構成して、その1枚のCCDイメージャ41で各原色信号の画素を交互に配置する構成とする。そのCCDイメージャ41の撮像出力を、第1のサンプル・ホールド回路42に供給し、端子51に得られるサンプリング制御信号に同期して、1画素単位でサンプリングし、サンプリング信号をホールドする。そのサンプル・ホールド回路42でホールドされた信号と、ホールドされていない信号との差分を、所定のタイミングで、減算器43でとる。減算器43で差分を得る作業が、相関二重サンプリング回路での処理に相当する。   In the example of FIG. 8, the CCD imager 41 included in the video camera is configured by one imager, and the pixels of each primary color signal are alternately arranged by the one CCD imager 41. The imaging output of the CCD imager 41 is supplied to the first sample and hold circuit 42, and is sampled in units of pixels in synchronization with the sampling control signal obtained at the terminal 51, and the sampling signal is held. The subtracter 43 takes the difference between the signal held by the sample and hold circuit 42 and the signal not held at a predetermined timing. The operation of obtaining the difference by the subtracter 43 corresponds to the processing in the correlated double sampling circuit.

減算器43の出力を、輝度信号成分とクロマ信号成分とを分離する回路としての、第2及び第3のサンプル・ホールド回路44及び45に供給する。それぞれサンプル・ホールド回路44、45でサンプリングするタイミングは、端子52,53に得られるサンプリング制御信号に同期して行われ、それぞれ特定の色の画素出力をサンプリングするように制御する。両サンプル・ホールド回路44、45でサンプリングされてホールドされた信号を加算器46に供給して加算して、出力端子54に輝度信号Yを得る。また、両サンプル・ホールド回路44、45でサンプリングされてホールドされた信号を減算器47に供給して差分を取り、減算器47の出力をローパスフィルタ48に供給して、低域成分を抽出することで、出力端子55にクロマ信号Cを得る。   The output of the subtracter 43 is supplied to second and third sample and hold circuits 44 and 45 as circuits for separating the luminance signal component and the chroma signal component. The sampling timing of the sample and hold circuits 44 and 45 is performed in synchronization with the sampling control signals obtained at the terminals 52 and 53, respectively, and control is performed so as to sample the pixel output of a specific color. The signals sampled and held by both sample and hold circuits 44 and 45 are supplied to the adder 46 and added to obtain the luminance signal Y at the output terminal 54. Further, the signals sampled and held by both sample and hold circuits 44 and 45 are supplied to a subtractor 47 to take a difference, and the output of the subtractor 47 is supplied to a low pass filter 48 to extract a low frequency component. Thus, the chroma signal C is obtained at the output terminal 55.

この図8に示すような相関二重サンプリング回路と輝度・クロマ分離回路とが一体化された構成の場合にも、本発明の処理構成を適用して、図9に示す構成とすることができる。   Even in the case where the correlated double sampling circuit and the luminance / chroma separation circuit are integrated as shown in FIG. 8, the processing configuration of the present invention can be applied to obtain the configuration shown in FIG. .

即ち、図9に示すように、CCDイメージャ41の撮像出力を供給する回路系として、第1のサンプル・ホールド回路42,減算器43から、加算器46,減算器47までの回路を、さらに1つ用意する。新たに用意した回路としては、第1のサンプル・ホールド回路42’と、減算器43’と、第2,第3のサンプル・ホールド回路44’,45’と、加算器46’と、減算器47’とで構成された、同一構成の回路とする。各端子51,52,53に得られるサンプリング制御信号についても、2つの同じサンプル・ホールド回路(例えば回路42,42′)に供給し、同じタイミングでサンプリングさせる。   That is, as shown in FIG. 9, as a circuit system for supplying the imaging output of the CCD imager 41, a circuit from the first sample and hold circuit 42 and subtractor 43 to the adder 46 and subtractor 47 is further added. Prepare one. Newly prepared circuits include a first sample and hold circuit 42 ', a subtractor 43', second and third sample and hold circuits 44 'and 45', an adder 46 ', and a subtractor. 47 'and the circuit having the same configuration. Sampling control signals obtained at the respective terminals 51, 52 and 53 are also supplied to two identical sample and hold circuits (for example, circuits 42 and 42 ') and sampled at the same timing.

そして、2つの加算器46,46’の出力を、加算して輝度信号出力端子54に供給し、輝度信号Yを得る。また、2つの減算器47,47’の出力を、加算してローパスフィルタ48に供給し、フィルタ出力をクロマ信号出力端子55に供給し、クロマ信号Cを得る。この図9に示す構成として、相関二重サンプリング回路と輝度・クロマ分離回路とを二重化することで、それだけ熱雑音を低減することができ、良好な撮像信号(輝度信号及びクロマ信号)が得られる。なお、図9の構成では、増幅器は省略してあるが、増幅器が必要な場合にも、その増幅器を二重に構成してもよいことは、図1などの例と同様である。既に説明したように、3重に以上に回路構成を用意してもよい。   Then, the outputs of the two adders 46 and 46 ′ are added and supplied to the luminance signal output terminal 54 to obtain the luminance signal Y. Further, the outputs of the two subtractors 47 and 47 ′ are added and supplied to the low-pass filter 48, and the filter output is supplied to the chroma signal output terminal 55 to obtain the chroma signal C. In the configuration shown in FIG. 9, by duplicating the correlated double sampling circuit and the luminance / chroma separation circuit, thermal noise can be reduced by that amount, and a good imaging signal (luminance signal and chroma signal) can be obtained. . Although the amplifier is omitted in the configuration of FIG. 9, even when an amplifier is necessary, the amplifier may be configured in a double manner as in the example of FIG. As already described, circuit configurations may be prepared in triplicate or more.

本発明の一実施の形態による構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structural example by one embodiment of this invention. 本発明の一実施の形態による基板の配置例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the example of arrangement | positioning of the board | substrate by one embodiment of this invention. 本発明の一実施の形態によるサンプリングタイミングの例を示す波形図である。It is a wave form diagram which shows the example of the sampling timing by one embodiment of this invention. 本発明の一実施の形態によるCDS回路の制御例を示す構成図である。It is a block diagram which shows the example of control of the CDS circuit by one embodiment of this invention. 本発明の一実施の形態の変形例の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the modification of one embodiment of this invention. 本発明の一実施の形態にさらに別の変形例の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of another modification in one embodiment of this invention. 本発明の一実施の形態による構成を、別の撮像素子に適用した例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the example which applied the structure by one embodiment of this invention to another image pick-up element. 本発明の他の実施の形態に適用される前提構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the example of a premise structure applied to other embodiment of this invention. 本発明の他の実施の形態による構成例(YC分離まで行う例)を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structural example (example performed to YC isolation | separation) by other embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

10R,10G,10B…基板、11R,11G,11B…CCDイメージャ、12R,12R1,12R2,12G1,12G2,12B,12B1,12B2…初段増幅器、13R,13G,13B…ビデオ増幅器、14R,14G,14B…アナログ/デジタル変換器、15…映像処理回路、16…映像データ出力端子、17R,17G,17B…コネクタ、20R,20R1,20R2,20G1,20G2,20B,20B1,20B2…CDS回路、21,22…スイッチ、23…比較器、31…MOS型イメージャ、32a,32b…初段増幅器、33a,33b…サンプル・ホールド回路、34…ビデオ増幅器、35…アナログ/デジタル変換器、36…映像処理回路、37…映像データ出力端子、41…CCDイメージャ、42,42’,44,44’,45,45’…サンプル・ホールド回路、43,43’…減算器、46,46’…加算器、47,47’…減算器、48…ローパスフィルタ 10R, 10G, 10B ... substrate, 11R, 11G, 11B ... CCD imager, 12R, 12R 1, 12R 2 , 12G 1, 12G 2, 12B, 12B 1, 12B 2 ... stage amplifier, 13R, 13G, 13B ... video amplifier , 14R, 14G, 14B ... analog / digital converter, 15 ... video processing circuit, 16 ... video data output terminal, 17R, 17G, 17B ... connector, 20R, 20R 1, 20R 2 , 20G 1, 20G 2, 20B, 20B 1 , 20B 2 ... CDS circuit, 21, 22 ... switch, 23 ... comparator, 31 ... MOS type imager, 32a, 32b ... first stage amplifier, 33a, 33b ... sample and hold circuit, 34 ... video amplifier, 35 ... analog / Digital converter, 36 ... Video processing circuit, 37 ... Video data output terminal, 41 ... CCD imager 42, 42 ', 44, 44', 45, 45 '... sample and hold circuit, 43, 43' ... subtractor, 46, 46 '... adder, 47, 47' ... subtractor, 48 ... low-pass filter

Claims (6)

撮像素子と、
前記撮像素子が出力して得た撮像信号を、サンプル・ホールドする第1のサンプル・ホールド部と、
前記撮像素子が出力して得た撮像信号を、前記第1のサンプル・ホールド部と同じタイミングでサンプリングする第2のサンプル・ホールド部と、
前記第1のサンプル・ホールド部のホールド出力と、前記第2のサンプル・ホールド部のホールド出力とを、混合して増幅する増幅部と、
前記増幅部の増幅出力を映像信号処理する映像処理部とを備えることを特徴とする
ビデオカメラ。
An image sensor;
A first sample-and-hold unit that samples and holds an imaging signal output by the imaging device;
A second sample-and-hold unit that samples an imaging signal output by the image sensor at the same timing as the first sample-and-hold unit;
An amplification unit that mixes and amplifies the hold output of the first sample and hold unit and the hold output of the second sample and hold unit;
A video camera comprising: a video processing unit that processes an amplified output of the amplification unit as a video signal.
請求項1記載のビデオカメラにおいて、
前記撮像素子の出力部で、前記撮像信号を第1の撮像信号と第2の撮像信号に分割し、
前記第1の撮像信号を前記第1のサンプル・ホールド部でサンプル・ホールドし、
前記第2の撮像信号を前記第2のサンプル・ホールド部でサンプル・ホールドしたことを特徴とする
ビデオカメラ。
The video camera according to claim 1.
Dividing the imaging signal into a first imaging signal and a second imaging signal at the output unit of the imaging element;
Sample and hold the first imaging signal in the first sample and hold unit,
A video camera, wherein the second imaging signal is sampled and held by the second sample and hold unit.
請求項1記載のビデオカメラにおいて、
前記撮像素子は、原色信号ごとの撮像素子による複数の撮像素子で構成され、
前記複数の撮像素子の少なくとも1つが出力する撮像信号について、前記第1のサンプル・ホールド部及び前記第2のサンプル・ホールド部でサンプル・ホールドする構成としたことを特徴とする
ビデオカメラ。
The video camera according to claim 1.
The image sensor is composed of a plurality of image sensors by an image sensor for each primary color signal,
A video camera characterized in that an imaging signal output from at least one of the plurality of imaging elements is configured to be sampled and held by the first sample and hold unit and the second sample and hold unit.
請求項1記載のビデオカメラにおいて、
前記撮像素子は、緑色用の撮像素子と、青色用の撮像素子と、赤色用の撮像素子により構成され、
前記緑色用の撮像素子が出力する撮像信号について、前記第1のサンプル・ホールド部及び前記第2のサンプル・ホールド部でサンプル・ホールドする構成としたことを特徴とする
ビデオカメラ。
The video camera according to claim 1.
The image sensor is composed of an image sensor for green, an image sensor for blue, and an image sensor for red.
A video camera characterized in that an image signal output from the green image sensor is sampled and held by the first sample and hold unit and the second sample and hold unit.
請求項4記載のビデオカメラにおいて、
前記青色用の撮像素子及び前記赤色用の撮像素子が出力する撮像信号については、それぞれ1つのサンプル・ホールド部でサンプル・ホールドする構成としたことを特徴とする
ビデオカメラ。
The video camera according to claim 4.
A video camera characterized in that each of the image signals output from the blue image sensor and the red image sensor is sampled and held by one sample and hold unit.
撮像素子が出力して得た撮像信号を、サンプル・ホールドする第1のサンプル・ホールド部と、
前記撮像信号を、前記第1のサンプル・ホールド部と同じタイミングでサンプリングする第2のサンプル・ホールド部と、
前記第1のサンプル・ホールド部のホールド出力と、前記第2のサンプル・ホールド部のホールド出力とを、混合して増幅する増幅部と、
前記増幅部の増幅出力を映像信号処理する映像処理部とを備えることを特徴とする
撮像信号処理回路。
A first sample-and-hold unit that samples and holds an imaging signal obtained by output from the imaging device;
A second sample and hold unit that samples the imaging signal at the same timing as the first sample and hold unit;
An amplification unit that mixes and amplifies the hold output of the first sample and hold unit and the hold output of the second sample and hold unit;
An imaging signal processing circuit comprising: a video processing unit that performs video signal processing on the amplified output of the amplification unit.
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