JP2805900B2 - カメラ信号処理回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 以下の順序で本発明を説明する。

Ａ産業上の利用分野 Ｂ発明の概要 Ｃ従来の技術（第５図〜第７図） Ｄ発明が解決しようとする問題点（第６図及び第７図） Ｅ問題点を解決するための手段（第１図〜第４図） Ｆ作用（第１図〜第４図） Ｇ実施例 （G1）第１実施例（第１図〜第４図） （G2）他の実施例 Ｈ発明の効果 Ａ産業上の利用分野 本発明はカメラ信号処理回路に関し、特にテレビジヨ
ン映像信号を構成する黒レベルをクランプするようにし
たカメラ信号処理回路に適用するものである。

Ｂ発明の概要 本発明は、オプテイカルブラツク波形部を有する映像
信号の、当該オプテイカルブラツク波形部の信号レベル
を所定の基準レベルに調整するとともに、当該映像信号
の水平走査帰線波形部の所定期間に、当該所定の基準レ
ベルのすげかえ黒レベル信号波形部を挿入するように
し、オプテイカルブラツク波形部をクランプする絶対黒
レベル信号処理段群と、すげかえブラツク波形部をクラ
ンプする相対黒レベル信号処理段群を設けたことによ
り、相対黒レベル信号処理段群のクランプ動作によるオ
プテイカルブラツク波形部の信号精度の劣化を防止し、
絶対黒レベル信号処理段群の信号処理誤差を抑えること
ができる。

Ｃ従来の技術 従来例えばCCD（charge coupled device）素子でなる
イメージヤを有するテレビジヨンカメラにおいて、テレ
ビジヨン映像信号の基準レベルとして撮影時の光学的黒
を表す黒レベル情報を水平帰線期間に挿入し、この黒レ
ベル情報を基準として輝度信号及びクロマ信号を形成す
るための信号処理を順次縦属接続された多数の信号処理
段において信号処理するようにしたカメラ信号処理回路
が用いられている。

この種の従来のカメラ信号処理回路においては、イメ
ージヤから得た撮像信号の水平帰線期間に黒レベル情報
を挿入するために、第５図に示すように、固体撮像装置
１を構成するイメージヤ２の撮像面2Aの側部に隣接する
ように予め遮光したオプテイカルブラツク面2Bを設け撮
像面2A及びオプテイカルブラツク面2Bを構成するCCD素
子から得られる光電変換出力S1を水平レジスタ2Cから読
み出して増幅回路３を通じて撮像信号S2として撮像信号
出力端子P1に送出する。

かくして撮像信号出力端子P1に送出された撮像信号S2
（第７図（Ａ））は第６図に示すように、CDS（Correla
ted Double Sampling）サンプリング回路５においてサ
ンプリングされ、自動利得制御回路（AGC）６を通じて
映像入力信号S3（第７図（Ｂ））としてクランプ回路７
に供給される。

ここで撮像信号S2（第７図（Ａ））は、１水平走査期
間（これを1H期間と呼ぶ）を有する撮像面走査期間T1に
おいて撮像面2Aを走査することにより得られる影像波形
部W1に続くオプテイカルブラツク面走査期間T2におい
て、オプテイカルブラツク面2Bを走査することにより得
られるオプテイカルブラツク波形部W2と、これら撮像波
形部W1及びオプテイカルブラツク波形部W2の前後に空白
波形部W3及びW4をもつような信号構成になり、これに応
じて映像入力信号S3（第７図（Ｂ））はそれぞれ撮像面
走査期間T1及びオプテイカルブラツク面走査期間T2にお
いて撮像波形部S3及びオプテイカルブラツク波形部N12
を有し、その前後の前及び後の空白期間T3及びT4に空白
波形部W13及びW14をもつような信号波形を呈する。

クランプ回路７は第７図（Ｃ）に示すように、オプテ
イカルブラツク面走査期間T2の間に立ち上がるクランプ
パルスCLPによつてオプテイカルブラツク波形部W12の信
号レベルをクランプすると同時に、その他の波形部W1
1、W13及びW14をそのまま通過させてなるクランプ出力
信号S14を信号処理回路部８に供給し、当該信号処理回
路部８において映像信号として必要な特性をもたせるよ
うな信号処理をした後、映像出力信号S5として映像出力
端子P2に送出する。

Ｄ発明が解決しようとする問題点 以上の従来の構成において、信号処理回路部８はクラ
ンプ回路７から供給されるクランプ出力信号S4の一部、
すなわちオプテイカルブラツク面走査期間T2の波形とし
てクランプパルスCLP1によつてそのタイミングにおける
オプテイカルブラツク波形部W12の信号レベルをクラン
プさせるようにしたことにより、これを当該走査画面部
分における基準黒レベル信号として用いてγ補正処理、
輝度信号のセツトアツプ処理、クロマ信号のキヤリアバ
ランス処理、1H遅延回路のゲイン調整処理、アパーチヤ
コントロール処理、水平同期信号の入力取込処理などの
信号処理をする際の動作点を決める信号として用いる。

実際上信号処理回路部８は、これらの処理を実行する
多数の信号処理段を有し、各信号処理段において割り当
てられた処理を実行する際に、1H分の入力信号から、ク
ランプ回路７においてオプテイカルブラツク波形部W12
（第７図（Ｂ））にクランプされた信号レベルをその都
度改めてクランプすることにより、当該クランプレベル
を基準黒レベルとして割り当てられた所定の信号処理を
実行するようになされている。

ところがこのようにすると、固体撮像装置１から送出
された撮像信号S2に基づいて信号処理回路部８の映像出
力端子P2に映像出力信号S5を送出するまでの間に、信号
処理回路部８に含まれている多数の信号処理段において
信号処理をするごとに繰り返し基準黒レベルをクランプ
するので、その都度入力されてきた映像信号のオプテイ
カルブラツク波形部W2に重畳しているノイズに応動して
クランプ動作するためにクランプレベルが変化したり、
クランプパルスが洩れ込んでオプテイカルブラツク波形
部が変形することにより生ずる汚れなどに基づいて、黒
基準レベルが撮像された際の黒レベルからずれるおそれ
がある。

実際上当該ずれ量はクランプが必要な信号処理段が多
ければ多いほど大きくなつて行くと考えられ、実用上撮
影時の絶対黒レベルを必要とするような信号処理を実行
するにつき、当該処理結果の誤差が大きくなる問題があ
る。

本発明は以上の点を考慮してなされたもので信号処理
段のうち絶対黒レベルを基準とすることが不可欠な信号
処理段について、その誤差をできるだけ抑えることがで
きるようにしたカメラ信号処理回路を提案しようとする
ものである。

Ｅ問題点を解決するための手段 かかる問題点を解決するため本発明においては、撮像
時の光学的黒レベルを示すオプテイカルブラツク波形部
W22の信号レベルを、基準電圧出力S15の信号レベルと同
一に調整するとともに、映像信号の水平走査帰線波形部
の所定期間に、当該基準電圧出力S15の信号レベルと同
一の信号レベルのすげかえ黒レベル信号波形部を挿入す
る。また、撮影時の光学的黒レベルを絶対黒レベル情報
として必要とする絶対黒レベル信号処理段群31ZB及び32
ZBと、信号処理におけるダイナミツクレンジ内に映像信
号が収まるようにするために光学的黒レベル情報が必要
な相対黒レベル信号処理段群31SB及び32SBとを設け、絶
対黒レベル信号処理段群31ZB及び32ZBはオプテイカルブ
ラツク波形部W22をクランプし、相対黒レベル信号処理
段群31SB及び32SBはすげかえブラツク波形部W24をクラ
ンプするようにする。

Ｆ作用 オプテイカルブラツク波形部W22に加えてすげ換えブ
ラツク波形部W24を挿入するようにしたことにより、相
対黒レベルを基準値として必要とするような信号処理段
に対してすげ換えブラツク波形部W24によつて相対黒レ
ベルの情報を供給できることにより、当該相対黒レベル
信号処理段においてオプテイカルブラツク波形部W22を
クランプする必要がなくなつた分、オプテイカルブラツ
ク波形部W22の信号精度を劣化させないようにできる。

Ｇ実施例 以下図面について、本発明の一実施例を詳述する。

（G1）第１実施例 第１図において、映像信号処理回路11はタイミング信
号発生回路12において発生したタイミング信号S11によ
つて固体撮像装置13を撮像動作させることにより得た撮
像信号S12（第２図（Ａ））を、IC回路構成の映像処理
回路本体部14のCDSサンプリング回路15に取り込んでサ
ンプリング処理をした後、自動利得制御増幅回路16を通
じて映像入力信号S13（第２図（Ｂ））として黒レベル
クランプすげ換え回路17に入力する。

黒レベルクランプすげ換え回路17は第３図に示すよう
に、映像入力信号S13を直流レベルシフタ21に受けてそ
の出力端に得られるレベルシフト出力信号S14を比較回
路22の比較入力端に与える。

これに対して比較回路22の基準入力端には基準電圧源
23の基準電圧出力S15が与えられ、これによりレベルシ
フト信号S14の電圧レベルと基準電圧出力S15の電圧レベ
ルとの間に差があるとき、当該差出力S16を出力用コン
デンサ24に保持させると共に、直流レベルシフタ21にシ
フト制御信号として与え、かくして比較回路22はレベル
シフト出力信号S14の直流レベルを基準電圧出力S15と一
致させるようにフイードバツク制御をする。

レベルシフト出力信号S14は入力切換回路25の映像信
号入力端I₁に与えられるレベルシフト出力信号S14と、
信号入力端I₂に与えられるすげ換えレベル信号S17とを
プリブランキング信号S18（第２図（Ｃ））（ピンP12を
通じてタイミング信号発生回路12から与えられる）によ
つて切り換えながらクランプすげ換え出力信号S19（第
２図（Ｄ））として黒レベルクランプすげ換え回路17か
ら出力する。

かくしてクランプすげ換え出力信号S19は、プリブラ
ンキング信号S18の立下りによつて水平帰線期間内にプ
リブランキング期間T4Xを形成し、このプリブランキン
グ期間T4Xの間すげ換えレベル信号S17の電圧レベルをク
ランプすげ換え出力信号S19（第２図（Ｄ））にすげ換
えブラツク波形部W24として挿入するようになされてい
る。

この実施例の場合、すげ換えレベル信号S17は基準電
圧源23の基準電圧出力S15をレベル処理回路26において
レベル調整処理をすることにより、映像入力信号S13の
オプテイカルブラツク波形部W2（第２図（Ａ））と同じ
電圧レベルの一定電圧のすげ換えレベル信号S17を得る
ようになされている。

かかる構成に加えて黒レベルクランプすげ換え回路17
の比較回路22（第１図）は、タイミング信号発生回路12
からピンP13を介して入力されたオプテイカルブラツク
クランプパルス信号S20（第２図（Ｅ））を受けてその
パルス幅の間比較動作をし、これにより順次続く1H走査
期間ごとに映像入力信号S13のオプテイカルブラツク波
形部W12の電圧レベルを基準電圧出力S15に一致させるよ
うな動作を繰り返すようになされている。

このようにして黒レベルクランプすげ換え回路17の出
力端に得られるクランプすげ換え出力信号S19はクロマ
信号処理31及び輝度信号処理部32に供給され、当該クロ
マ信号処理部31及び輝度信号処理部32を構成する各種の
信号処理段において、オプテイカルブラツククランプパ
ルス信号S20によつてクランプすげ換え出力信号S19のオ
プテイカルブラツク波形部W22の信号レベルをクランプ
し得るようになされている。

これに加えて、黒レベルクランプすげ換え回路17、ク
ロマ信号処理部31及び輝度信号処理部32には、タイミン
グ信号発生回路12においてプリブランキング信号S18の
立ち下がり区間の間に発生するすげ換えパルス信号S21
（第２図（Ｆ））が与えられ、これによりすげ換えパル
ス信号S21のパルス幅の間すげ換えブラツク波形部W24に
相当する電圧レベルをクロマ信号処理部31及び輝度信号
処理部32を構成する信号処理端にクランプできるように
なされている。

第３図の黒レベルクランプすげ換え回路17において、
映像入力信号S13が到来したとき、その前空白期間T3、
撮像面走査期間T1及びオプテイカルブラツク面走査期間
T2の間出力切換回路25がプリブランキングパルスS18に
よつて映像信号入力端I₁側に切り換えられていることに
より、映像信号S13（第２図（Ｂ））のうち、前空白波
形部W13、映像波形部W11及びオプテイカルブラツク波形
部W12の信号部分が直流レベルシフタ21のレベルシフト
出力信号S14として映像信号入力端I₁からクランプすげ
換え出力信号S19として出力されることにより、第２図
（Ｄ）に示すように、空白波形部W23、映像波形部W21及
びオプテイカルブラツク波形部W22として黒レベルクラ
ンプすげ換え回路17から送出される。

これに対してプリランキングパルスS18の立下り期間
でなるプリブランキング期間T4Xにおいて出力切換回路2
5がすげ換え信号入力端I₂側に切り換わることにより、
レベル処理回路26から送出されるすげ換えレベル信号S1
7がクランプすげ換え出力信号S19として送出されること
により、当該すげ換えレベル信号S17の電圧レベルでな
るすげ換えブラツク波形部W24が黒レベルクランプすげ
換え回路17から出力される。

以上の構成において、固体撮像装置13から１水平走査
期間ごとに前空白波形部W3、映像波形部W1、オプテイカ
ルブラツク波形部W2、後空白波形部W4が順次送出されて
来ると（第２図（Ａ））、これに応じて映像入力信号S1
3（第２図（Ｂ））として前空白波形部W13、映像波形部
W11、オプテイカルブラツク波形部W12、後空白波形部W1
4が順次黒レベルクランプすげ換え回路17に入力され
る。

これらの波形部のうち、前空白波形部W13、映像信号
波形部W11、オプテイカルブラツク波形部W12は、出力切
換回路25をそのまま通過することによりクランプすげ換
え出力信号S19（第２図（Ｄ））の空白波形部W23、映像
波形部W21、オプテイカルブラツク波形部W22として出力
されるのに対して、映像入力信号S23の後空白波形部W14
が到来するタイミング（従つて水平走査期間のうちオプ
テイカルブラツク波形部W22が挿入された部分以外の他
部のタイミング）において出力切換回路25がすげ換え信
号入力端I₂側に切り換え動作することにより、後空白波
形部W14に代えてすげ換えレベル信号S17の信号レベルで
なるすげ換えブラツク波形部W24が挿入出力されること
になる。

このようにして映像波形部W21に続くオプテイカルブ
ラツク面走査期間T2及びプリブランキング期間T4Xの間
に順次オプテイカルブラツク波形部W22及びすげ換えブ
ラツク波形部W24が、クロマ信号処理部31及び輝度信号
処理部32に出力される状態になるが、クロマ信号処理部
31及び輝度信号処理部32内部の信号処理段には、オプテ
イカルブラツククランプパルス信号S20（第２図
（Ｅ））及びすげ換えパルス信号S21（第２図（Ｆ））
がそれぞれオプテイカルブラツク波形部W22及びすげ換
えブラツク波形部W24が供給されたタイミングで与えら
れることにより、当該オプテイカルブラツククランプパ
ルス信号S20によつてオプテイカルブラツク波形部W22の
信号レベルがオプテイカルブラツククランプパルス信号
S20が与えられた信号処理段にクランプされ、その後す
げ換えパルス信号S21が与えられた信号処理段にすげ換
えブラツク波形部W24の信号レベルがクランプされる。

ここでクロマ信号処理部31及び輝度信号処理部32を構
成する信号処理段は、撮像信号S12のオプテイカルブラ
ツク波形部W2の黒レベルを絶対黒レベル情報として必要
とする信号処理段群31ZB及び32ZBと、当該信号所為段の
ダイナミツクレンジに処理すべき映像信号が収まるよう
に当該映像信号の黒レベルを設定すれば良いような信号
処理段群31SB及び32SBとに分類され、絶対黒レベルが必
要な第１の信号処理段群31ZB及び32ZBに対してオプテイ
カルブラツククランプパルス信号S20が与えられるのに
対して、ダイナミツクレンジに相当する黒レベルが必要
な信号処理段群31SB及び32SBに対してすげ換えパルス信
号S21を与えるようになされている。

かくして絶対黒レベル信号処理段群31ZB及び32ZBには
クランプすげ換え出力信号S19のうちオプテイカルブラ
ツク波形部W22に基づく絶対黒レベルをクランプするの
に対して、相対黒レベル信号処理段群31SB及び32SBは、
すげ換えパルス信号S21によつて相対黒レベルをクラン
プする。

従つて第１図の構成によれば、相対黒レベル信号処理
段群31SB及び32SBが相対黒レベルをクランプするにつ
き、絶対黒レベル信号処理段群31ZB及び32ZBをクランプ
動作させることがないことにより、この分オプテイカル
ブラツク波形部S22にノイズが発生したり、クランプパ
ルスが洩れ込んだりすることにより、信号精度を低下さ
せるおそれを有効に回避することができる。

この実施例の場合、絶対黒レベル信号処理段群31ZB又
は32ZBとしてガンマ補正処理段、輝度信号のセツトアツ
プ処理段、クロマ信号のキヤリアバランス処理段を含
み、また相対的黒レベル信号処理段群31SBとして、1H遅
延回路のゲイン調整処理段、アパーチヤコントロール処
理段、水平同期信号入力取込処理段を割当てることがで
きる。

その１つの例として、輝度信号処理部32に含まれる絶
対黒レベル信号処理段及び相対黒レベル信号処理段とし
て、第４図に示す構成のものを割当てることができる。

すなわち映像信号処理回路本体部14を構成するIC回路
の一部に、輝度信号絶対黒レベル処理段群32ZBに含まれ
る信号処理段としてガンマ補正回路41が設けられ、レベ
ルクランプすげ換え回路17（第３図）から得られるクラ
ンプすげ換え出力信号S19がピンP21からクランプ回路42
においてクランプされ、そのクランプ出力S36がガンマ
補正回路41に与えられる。

クランプ回路42にはオプテイカルブラツククランプパ
ルス信号S20（第２図（Ｅ））が与えられ、これによつ
てクランプすげ換え出力信号S19（第２図（Ｄ））のオ
プテイカルブラツク波形部W22の信号レベルがクランプ
され、かくして絶対黒レベルをクランプしてなるクラン
プ出力S31をガンマ補正回路41に供給することができ
る。

ガンマ補正出力S32はピンP22に外付けされた1H遅延回
路42において遅延され、その遅延出力S33がピンP23を通
じて相対黒レベル信号処理段群31SBを構成するゲインコ
ントロール信号処理段に与えられる。

ゲインコントロール信号処理段はゲインコントロール
回路43を有し、遅延出力S33をクランプ回路44において
クランプした後クランプ出力S34をゲインコントロール
回路43に供給させる。

クランプ回路44にはすげ換えパルス信号S21（第２図
（Ｆ））が与えられ、これによりクランプすげ換え出力
信号S19（第２図（Ｄ））のうちすげ換えブラツク波形
部W24の信号レベルをクランプしてなるクランプ出力S34
がゲインコントロール回路43に供給される。

この結果ゲインコントロール回路43はクランプ出力S3
4のうちすげ換えパルス信号S21によつてクランプされた
すげ換えブラツク波形部S24の信号レベルを基準にして
クランプ出力S34の映像波形部のゲインを所定のダイナ
ミツクレンジに適切に制御することができる。

かくするにつき、ゲインコントロール回路34の基準信
号を設定する際に、オプテイカルブラツク波形部W22の
信号レベルをクランプ処理しなで済むことにより、この
分クランプ出力S34に含まれる当該オプテイカルブラツ
ク波形部W22にクランプノイズを混入させたりクランプ
パルスを洩れ込ませたりしないようにでき、この結果ゲ
インコントロール回路43からピンP24に送出されるゲイ
ンコントロール出力S32を後段のセツトアツプ回路（図
示せず）において輝度信号をセツトアツプ処理する際
に、その演算誤差の発生を抑制することができる。

以上の構成によれば、水平帰線期間を利用して絶対黒
レベルを表すオプテイカルブラツク波形部W22を挿入す
ることに加えて、相対黒レベルを表すすげ換えブラツク
波形部W24を挿入するようにしたことにより、実際上相
対黒レベルを基準にして信号処理を実行する信号処理段
についてはすげ換えブラツク波形部W24を信号レベルを
クランプさせるようにできることにより、その分オプテ
イカルブラツク波形部W22の絶対黒レベルにノイズを発
生させたり汚したりする機会を少なくすることができ、
従つてこの分絶対黒レベルの信号精度を劣化させないで
済むことにより一段と画質が良好な映像信号をカメラか
ら送出することができる。

（G2）他の実施例 （１） 上述の実施例においては、本発明をイメージヤ
としてCCDを用いたテレビジヨンカメラに適用した場合
の実施例について述べたが、本発明はこれに限らず、そ
の他の固体撮像素子や、陰極線下を用いたテレビジヨン
カメラに広く適用し得る。

（２） 上述の実施例においては、すげ換えブラツク波
形部W24（第２図（Ｄ））として、オプテイカルブラツ
ク波形部W22の信号レベルとほぼ同一の信号レベルをク
ランプするようにした場合について述べたが、当該すげ
換えブラツク波形部の信号レベルはこれに限らず、所定
電圧だけ高い値又は低い値にシフトさせるようにしても
良い。

Ｈ発明の効果 上述のように本発明によれば、イメージヤから得られ
る映像信号の水平帰線区間に、絶対黒レベルと同等な信
号レベルの相対黒レベルを表すすげかえブラツク波形部
を挿入するとともに、撮影時の光学的黒レベルを絶対黒
レベル情報として必要とする絶対黒レベル信号処理手段
と、信号処理におけるダイナミツクレンジ内に映像信号
が収まるようにするために黒レベル情報が必要な相対黒
レベル信号処理手段を設け、絶対黒レベル信号処理手段
はオプテイカルブラツク波形部をクランプし、相対黒レ
ベル信号処理手段はすげかえブラツク波形部をクランプ
するようにしたことにより、相対黒レベル信号処理手段
のクランプ動作によるオプテイカルブラツク波形部の信
号精度の劣化を防止し、絶対黒レベル信号処理手段の信
号処理誤差を抑えることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるカメラ信号処理回路の一実施例を
示すブロツク図、第２図はその各部の信号を示す信号波
形図、第３図は第１図の黒レベルクランプすげ換え回路
17の詳細構成を示す略線的接続図、第４図は第１図の輝
度信号処理部32の詳細構成を示すブロツク図、第５図は
固体撮像装置を示すブロツク図、第６図は従来のカメラ
信号処理回路を示すブロツク図、第７図は第６図の各部
の信号を示す信号波形図である。 11……映像信号処理回路、12……タイミング信号発生回
路、13……固体撮像装置、14……映像信号処理回路本体
部、17……黒レベルクランプすげ換え回路、31……クロ
マ信号処理部、31ZB……絶対黒レベル信号処理段群、31
SB……相対黒レベル信号処理段群、32……輝度信号処理
部、32ZB……絶対黒レベル信号処理段群、32SB……相対
黒レベル信号処理段群。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】イメージヤから得られる、オプテイカルブ
   ラツク波形部を有する映像信号の、上記オプテイカルブ
   ラツク波形部の信号レベルを、所定の基準レベルに調整
   して出力映像信号を得る調整手段と、 上記出力映像信号の水平走査帰線波形部の所定期間に、
   上記所定の基準レベルのすげかえブラツク波形部を挿入
   する黒レベル挿入手段と、 上記オプテイカルブラツク波形部の信号レベルに応じて
   上記出力映像信号の信号処理を行う絶対黒レベル信号処
   理手段と、 上記すげかえブラツク波形部の信号レベルに応じて上記
   出力映像信号の信号処理を行う相対黒レベル信号処理手
   段と を具えることを特徴とするカメラ信号処理回路。