JP3104231B2 - ディジタルカメラ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はディジタルカメラに関し、特にカメラの画像
信号処理回路に関する。

〔従来の技術〕

従来のカメラシステムは、一般にアナログ信号処理回
路によって構成されることが多かった。

第20図は従来のカメラシステムの一例の構成図であ
る。この従来例は、CCDなどの撮像素子１と、この撮像
素子１と接続されるローパスフィルタ88,90およびバン
ドパスフィルタ89と、このローパスフィルタ90の出力を
入力するプロセス回路93と、ローパスフィルタ88の出力
を入力するプロセス回路91と、このプロセス回路91の出
力を第１の入力に接続し出力を出力端子99に接続するγ
補正・混合回路97と、バンドパスフィルタ89の出力を入
力に接続する検波回路92と、この検波回路92の出力を第
１入力に接続するホワイトバランス回路94と、このホワ
イトバランス回路94の出力を入力する1Hディレーライン
95と、この１Ηディレーライン95の出力とホワイトバラ
ンス回路94の出力を第２、第１の入力に接続する１Η切
換え回路96と、この１Η切換え回路96の第一、第二の出
力を第一、第二の入力に接続する平衡変調回路98とを備
え、この平衡変調回路の出力を補正・混合回路97の第二
の入力に接続し、プロセス回路93の出力をホワイトバラ
ンス回路94の第二の入力に接続して構成される。

撮像素子１の色フィルタを色差線順次方式とすると、
撮像素子の出力信号は、Ｎラインでマゼンダ信号Mgとイ
エロー信号Yeとの合成信号（Mg＋Ye）、そしてグリーン
信号Ｇとシアン信号Cyとの合成信号（Ｇ＋Cy）が交互に
出力され、Ｎ＋１ラインではマゼンダ信号とシアン信号
との合成信号（Mg＋Cy）、そしてグリーン信号とイエロ
ー信号との合成信号（Ｇ＋Ye）が交互に出力される。撮
像素子１の出力信号の周波数帯域はローパスフィルタ88
で制限され、プロセス回路91で輝度信号（2R＋3G＋2B、
B:青信号、R:赤信号）が合成され、γ補正・混合回路97
に入力される。また、撮像素子１の出力信号はバンドパ
スフィルタ89で周波数帯域制限され、検波回路92におい
て色差信号が得られる。この色差信号はＮラインで2R−
Ｇ信号、Ｎ＋１ラインで2B−Ｇ信号である。さらに色差
信号はホワイトバランス回路94に入力され色温度が補正
される。また撮像素子１の出力信号はローパスフィルタ
90で周波数帯域制限され、プロセス回路93に処理されホ
ワイトバランス制御信号が得られ、ホワイトバランス回
路94に制御信号として入力される。

そして補正された色差線順次信号は１Ηディレーライ
ン95および切り換え回路96に入力して同時化信号に変換
され２つの色差信号になる。これらの信号を平衡変調回
路98において、色座標軸上で2B−Ｇ、2R−Ｇに相当する
位相の色副搬送波信号で変調してNTSCのクロマ信号を
得、γ補正・混合回路97に入力して、γ補正し輝度信号
とクロマ信号を混合してNTSC信号を得る。「CCDカメラ
技術」、ラジオ技術社、95〜99頁（昭和61年11月３日発
行）参照。

〔発明が解決しようとする課題〕

上述した従来のカメラは、アナログ信号処理により実
現されている為、信号の位相の歪が発生しやすく、高画
質化を実現するために、たとえば信号処理回路の周波数
特性を高域まで拡大した場合などに影響を受け、所望の
出力結果が得られないという問題がある。また撮像素子
の色フィルターを補色モザイク方式にした場合その補正
処理がしずらく、さらに半導体集積回路を利用して実現
すると外付け部品、調整項目が増加するという欠点があ
る。

本発明の目的は、このような欠点を除き、ディジタル
信号処理を採用することにより、位相の歪をなくし、信
号を動的制御することで最適な処理をすることができ、
またマイクロコンピュータ、シリアルバスを用いて係数
を転送することにより、調整を自動化し、アナログ信号
処理で数多く必要としていた調整用外付け部品を削減し
たディジタルカメラを提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明のディジタルカメラの構成は、撮像素子と、こ
の撮像素子の出力を入力し所定タイミングに従ってサン
プリングし出力するサンプル・ホールド回路と、このサ
ンプル・ホールド回路の出力を入力してクランプすると
共に利得制御された信号を出力する第一のアナログ信号
処理回路群と、この第一のアナログ信号処理回路群の出
力をディジタル信号に変換するA/D変換手段と、このA/D
変換手段の出力を入力し色信号および輝度信号を抽出し
γ・Knee補正、アパーチャ補正および雑音除去を行って
出力するディジタル信号処理回路群と、このディジタル
信号処理回路群を制御するマイクロコンピュータと、前
記ディジタル信号処理回路群の第一の出力をアナログ信
号に変換するD/A変換手段と、このD/A変換手段の出力を
入力し前記色信号および輝度信号をサンプルホールドに
より分離し帯域制限した後に合成して映像信号として出
力端子に出力する第二のアナログ信号処理回路群と、前
記ディジタル信号処理回路群のγ・Knee補正、アパーチ
ャ補正および雑音除去を行った第二、第三および第四の
各出力をそれぞれ平滑化するローパスフィルタとを備
え、このローパスフィルタにより前記ディジタル信号処
理回路群の第二の出力の平滑化した信号を前記第一のア
ナログ信号処理回路群のクランプレベルの制御を行う信
号とし、前記ディジタル信号処理回路群の第三，第四の
出力の平滑化した信号を前記第一のアナログ信号処理回
路群の出力の利得制御を行う信号としたことを特徴とす
る。

本発明において、第一のアナログ信号処理回路群が、
入力信号をクランプレベル制御信号に従ってクランプす
るクランプ手段と、このクランプ手段の出力を入力し利
得制御入力に対応した出力信号を出力する第一の利得制
御手段と、この第一の利得制御手段の出力を入力し利得
制御入力に対応した出力信号を出力する第二の利得制御
手段と、これら第一および第二の各利得制御手段の出力
を切換えて出力するスイッチ回路とからなることもで
き、また第二のアナログ信号処理回路群が、入力信号を
所定タイミングでそれぞれサンプルホールドする第一、
第二のサンプル・ホールド手段と、これらサンプル・ホ
ールド手段の各出力の低域および所定帯域を通す第一お
よび第二のフィルタと、これらフィルタの各出力を加算
する加算手段とからなることもできる。

また、ディジタル信号処理回路群が、アナログ処理信
号をディジタル化した信号を入力しその分解能を増加さ
せた分解能調整手段と、この分解能調整手段の出力を入
力しそのオプティカルブラック信号を０レベルとするク
ランプ手段と、このクランプ手段の出力から欠陥画素信
号を除去する画素欠陥補償手段と、この画素欠陥補償手
段の出力から輝度信号，色信号成分を抽出する色信号輝
度信号抽出手段と、この色信号輝度信号抽出手段の出力
のホワイトバランスを調整するホワイトバランス制御手
段と、このホワイトバランス制御手段の出力にγ・Knee
補正を行うγ・Knee補正手段と、このγ・Knee補正手段
の輝度信号、色信号出力から色差信号を演算する色差信
号演算手段と、この色差信号演算手段の出力をアパーチ
ャ補正するアパーチャ補償手段と、このアパーチャ補償
手段の出力から雑音成分を除去する雑音除去手段と、こ
の雑音除去手段の出力に複合同期信号を付加し前記色差
信号を平衡変調して映像信号として出力する映像信号変
調手段と、これら各手段の出力をモニタするモニタ手段
と、これら各手段の出力をパラレルバスを介してモニタ
するモニタ手段と、前記パラレルバスとシリアルバスと
の間に接続されるバスインターフェース手段と、前記パ
ラレルバスと接続され外部端子に供給する各制御信号を
出力するPWM信号発生手段とを含むものであり、分解能
調整手段が、入力信号を保持する第一，第二のサンプル
・ホールド回路と、この第一のサンプル・ホールド回路
の出力を定数と比較する比較手段と、前記第一のサンプ
ル・ホールド回路の出力の利得調整をする利得制御手段
と、前記第二のサンプル・ホールド回路の出力を制御入
力と加算する加算手段と、この加算手段の出力と前記利
得制御手段の出力とを前記比較手段の出力に従って切換
え出力するスイッチ回路とからなり、さらに色信号輝度
信号抽出手段が、入力信号を保持する第一，第二のサン
プル・ホールド回路と、この第二のサンプル・ホールド
回路の出力に所定係数をかける可変係数器と、この可変
係数器の出力から前記第一のサンプル・ホールド回路の
出力の差をとる減算器と、この減算器の出力を一水平走
査期間遅延させる遅延手段と、前記入力信号と前記遅延
手段の出力と前記減算器の出力とを制御回路の出力によ
り切換えて出力するスイッチ回路とを含むものからな
り、さらにモニタ手段が、各入力端子およびディジタル
信号処理回路群の各手段からの入力信号を切換える切換
手段と、この切換手段の出力信号に対して入力画像の画
面上に設定される所定範囲を指定する制御信号を出力す
る累算範囲制御手段と、この累算範囲制御手段からの前
記制御信号により前記入力信号の累算すべきか否かをを
制御するゲート手段と、このゲート手段の出力を累算し
て出力する累算手段とを含むものであることもできる。

また、ディジタル信号処理回路群が、アパーチャ補償
手段および雑音除去手段として、垂直方向および水平方
向の輝度信号のアパーチャ歪を補正しその雑音を除去す
る輝度信号アパーチャ補償ノイズ除去手段と、前記垂直
方向の色信号巡回雑音をその垂直相関を利用して除去す
る出力信号巡回ノイズ除去手段と、この色信号巡回ノイ
ズ除去手段の出力から赤信号と輝度信号との差分信号お
よび青信号と輝度信号との差分信号を出力する同時化手
段と、この同時化手段の出力に従って前記輝度信号アパ
ーチャ補償手段の出力輝度信号に誤差補償を行う輝度信
号補償手段と、この輝度信号補償手段の出力にブランキ
ング同期信号を付加し映像信号と切換えられる出力とな
る同期信号付加手段と、前記同時化手段の出力に所定係
数をかけ変調軸の変換を行い変調回路への入力信号とす
る変調軸変換手段とを有するものであることもできる。

〔実施例〕

次に本発明について図面を参照して説明する。

第１図は本発明の一実施例のブロック図である。図に
おいて、本実施例は、撮像素子１と、この撮像素子１の
出力を入力するサンプル・ホールド回路２と、このサン
プル・ホールド回路２の出力を第一の入力に接続するア
ナログ信号処理回路群３と、このアナログ信号処理回路
群３の出力を受けるA/D変換回路４と、このA/D変換回路
４の出力を第一入力に接続するディジタル信号処理回路
群５と、このディジタル信号処理回路群５の出力を入力
するD/A変換回路６と、このD/A変換回路６の出力を入力
し出力が出力端子８に接続されるアナログ信号処理回路
群７と、ディジタル信号処理回路群５の第二の入力に接
続されるマイクロコンピュータ９と、ディジタル信号処
理回路群５の第二，第三，第四の出力をそれぞれ受けて
各出力をアナログ信号処理回路群３の第二，第三，第四
の入力にそれぞれ接続されるローパスフィルタ10,11,12
とから構成される。

第２図は第１図の回路における信号の流れを示したタ
イミング図である。この回路において、撮像素子１より
信号A1−ｎ（ｎ＝1,2,3,…）が出力され、サンプル・ホ
ールド回路２において相関二重サンプリングされ、アナ
ログ信号処理回路群３においてクランプ処理、振幅制御
処理されA/D変換回路４においてディジタル信号D1−ｎ
（ｎ＝1,2,3,…）に変換される。このディジタル信号D1
−ｎはディジタル信号処理回路群５においてホワイトバ
ランス調整、アパーチャ補償などカメラ信号処理を施さ
れ信号D2−ｎ（ｎ＝1,2,3…）を得る。この信号D2−ｎ
はD/A変換回路６においてアナログ信号A2−ｎ（ｎ＝1,
2,3…）に変換され、アナログ信号処理回路群７におい
て信号周波数帯域が制限されると共に輝度信号、色信号
が加算処理されNTSC標準信号A2′−ｎ（ｎ＝1,2,3…）
になる。また、ディジタル信号処理回路群５における、
第二〜第四の出力からはPWM波が出力され、ローパスフ
ィルタ10〜12において平滑化され、アナログ信号として
アナログ信号処理回路群３に供給され、このPWM信号は
マイクロコンピュータ９が係数を出力してディジタル信
号処理回路群が発生するものである。このようにアナロ
グ信号処理回路群の制御をマイクロコンピュータが受け
持つことで調整が自動化され、外付け部品も削減され
る。

第３図は第１図のディジタルカメラにおけるアナログ
信号処理回路群３の一例のブロック図である。この回路
は、入力端子17からの信号を受け、入力端子18からのク
ランプレベル制御入力により制御されるクランプ回路13
と、このクランプ回路13の出力を受ける利得制御回路14
と、この利得制御回路14の出力を受ける利得制御回路15
と、スイッチ16とからなり、スイッチ回路16は利得制御
回路14の出力を第一の入力に接続され、利得制御回路15
の出力を第二の入力に接続され、その両端を出力端子21
に接続され、入力端子19は利得制御回路14の利得調整信
号入力端子に接続され、入力端子20は利得制御回路15の
利得調整信号入力端子に接続されている。

第４図はこの回路３における信号の流れを示したタイ
ミング図である。この回路は、第１図におけるサンプル
・ホールド回路２で発生した信号を利得調整して、ディ
ジタル信号処理回路群５で必要なＭ倍された信号とＭ倍
されていない信号を発生し、入力端子17に供給される。
入力端子17からサンプルホールドされた信号A3−ｎがク
ランプ回路13に入力端子18から入力する信号レベルでク
ランプされ信号A4−ｎ（ｎ＝1,2,3…）が得られる。利
得制御回路14は、入力端子19から入力した信号により、
入力信号A4−ｎが利得調整され信号A5−ｎ（ｎ＝1,2,3
…）になる。さらに、信号A5−ｎは利得制御回路15にお
いて信号レベルが所定の倍率Ｍ倍されA6−ｎ（ｎ＝1,2,
3…）になる。ここで、利得制御回路15は正確にＭ倍の
利得を持つように入力端子20より入力された信号により
制御される。信号A5−ｎとA6−ｎはスイッチ回路16にお
いて交互に出力され、信号A7−ｎ（ｎ＝1,2,3…）とし
て出力端子21から出力される。また、入力端子18〜20
は、第１図におけるローパスフィルタ10〜12に各々接続
され制御信号が供給され、ディジタル信号処理回路群５
からの制御信号により各々クランプ回路13、利得制御回
路14、利得制御回路15が制御される。

第５図は第１図のディジタルカメラにおけるアナログ
信号処理回路群７の一例のブロック図である。この回路
は、入力端子22、出力端子28、第一、第二のサンプル・
ホールド回路23、24、第一、第二のフィルタ25,26、加
算回路27を有し、入力端子22からの信号をそれぞれ受け
るサンプル・ホールド回路23、24と、サンプル・ホール
ド回路23の出力を受けるフィルタ25と、サンプル・ホー
ルド回路24の出力を受けるフィルタ26と、これらフィル
タ25、26の出力を加算し出力端子28に出力する加算回路
27とから構成されている。

第６図はこの回路における信号を流れを示したタイミ
ング図である。この回路には、アナログ信号に変換され
輝度信号（Ｙ）とクロマ信号（Ｃ）が交互に切換えられ
た信号A8−ｎ（ｎ＝1,2,3…）が入力する。サンプル・
ホールド回路23において信号A8−ｎに含まれる輝度信号
A9−ｎ（ｎ＝1,2,3…）が抽出され、サンプル・ホール
ド回路24において信号A8−ｎに含まれるクロマ信号A10
−ｎ（ｎ＝1,2,3…）が抽出され、信号A9−ｎ、A10−ｎ
はフィルタ25,26に入力されそれぞれ周波数帯域の制限
を受け、信号A11−ｎ（ｎ＝1,2,3…）,A12−ｎ（ｎ＝1,
2,3…）になり、これらが加算回路27において加えられN
TSC標準信号A13−ｎ（ｎ＝1,2,3…）が得られ、出力端
子28より出力される。

第７図は第１図のディジタルカメラにおけるディジタ
ル信号処理回路群５の一例のブロック図である。この回
路は、入力端子群29からの信号を入力する分解能調整回
路30と、この分解能調整回路30の出力を入力するクラン
プ回路31と、この画素欠陥補償回路32の出力を受ける色
信号輝度信号抽出回路33と、この色信号輝度信号抽出回
路33の出力を受けるホワイトバランス回路34と、このホ
ワイトバランス回路34の出力を入力するγ・Knee補正回
路35と、このγ・Knee補正回路35の出力を入力する色差
信号演算回路36と、色差信号演算回路36の出力を入力す
るアパーチャ補償回路37と、このアパーチャ補償回路37
の出力を入力する雑音除去回路38と、この雑音除去回路
38の出力を入力し出力を出力端子群40に接続する映像信
号変調回路39と、これら各回路30〜39および入力端子群
29からの信号を受けるモニタ回路41と、シリアル信号入
出力を入出力端子群44から接続されるシリアルバスイン
ターフェース43と、このシリアルバスインターフェース
43のパラレル信号入出力を接続すると共に各回路30〜3
9,41と接続されるパラレルバス42と、このパラレルバス
と接続されかつ出力端子103〜105に出力するPWM発生回
路100〜102とから構成される。

第８図はこの回路５における信号の流れを示したタイ
ミング図である。第３図におけるアナログ回路群３で処
理された信号A7−ｎ（ｎ＝1,2,3…）をディジタル信号
に変換した信号D1−ｎが入力端子29に力する。この信号
D1−ｎは分解能調整回路30において信号D1−ｎの持つ分
解能を増加させて信号D2−ｎ（ｎ＝1,2,3…）を出力
し、クランプ回路３において信号D2−ｎのオプティカル
ブラックレベルを０レベルにして信号D3−ｎ（ｎ＝1,2,
3…）を出力する。

このクランプ回路31は、この回路のアキミュレータで
オプティカルブラック信号の平均値がとられ、その平均
値の下位ビットは次フレームの信号から引かれ、また上
位ビットはシリアルバスを介しシステムコントローラ
（マイコン）に送られ、システムコントローラにおいて
データ変換される。更にデータ変換後の信号はシリアル
バスを介してPWM信号発生回路に送られ、PWM信号発生回
路においてPWM波に変換され、そしてLPFを通してアナロ
グクランプ回路にクランプレベル制御信号として入力さ
れ、アナログクランプのレベルを制御する。即ち、アナ
ログクランプにおいて大まかなレベル調整をし、ディジ
タル回路において微調整を行っている。

このクランプ回路31の出力は、画素欠陥補償回路32に
おいて、信号D3−ｎに含まれる欠陥画の信号を取除き信
号D4−ｎ（ｎ＝1,2,3…）とし、輝度信号・色信号抽出
回路33において信号D4−ｎより輝度信号成分（Ｙ）と色
信号成分（R,B）を抜出し交互出力し信号D5−ｎ（ｎ＝
1,2,3…）を出力する。さらに、ホワイトバランス回路3
4において色信号即ちＲ信号、Ｂ信号に対しそれぞれ利
得調整してホワイトバランスを調整して信号D6−ｎ（ｎ
＝1,2,3…）を出力し、γ・Knee補正回路35において信
号D6−ｎのＹ、Ｒ、Ｂ信号成分それぞれに対してγ・Kn
ee補正をかけて信号D7−ｎ（ｎ＝1,2,3…）を出力し、
色差信号演算回路36において信号D7−ｎのＹ、Ｒ、Ｂ信
号各成分で色差信号演算し輝度信号（Ｙ）と色差信号
（Ｒ−Y,B−Ｙ）を信号D8−ｎ（ｎ＝1,2,3…）として出
力する。

この色差信号演算回路36は、ＹとR/B（ＲとＢ線順次
入力）ではサンプリング周波数が異なるためにＹをダウ
ンサンプリングしてR/Bと演算し、差信号Ｒ−Ｙ、Ｂ−
Ｙを出力する。

この色差信号演算回路36の出力は、アパーチャ補償回
路37において、信号D8−ｎの各信号成分に対してアパー
チャ補償をして信号D9−ｎ（ｎ＝1,2,3…）を出力し、
雑音除去回路38において信号D9−ｎの各信号成分に含ま
れるノイズを除去して信号D10−ｎ（ｎ＝1,2,3…）を出
力し、ビデオ（映像）信号変調回路39においてD10−ｎ
に含まれる輝度信号（Ｙ）に対しては複合同期信号を付
加し、色差信号（Ｒ−Y,B−Ｙ）に対しては平衡変調し
て色信号（Ｃ）と輝度信号（Ys）とを交互に信号D11−
ｎを出力して出力端子40より出力する。

この映像信号変調回路39は、NTSCのサブキャリア周波
数をf_SCとすると現在のシステムにおけるＲ−Y,B−Ｙの
サンプリング周波数は2f_SCである。そこで次に処理を行
う。すなわち、２倍オーバーサンプリングフィルタによ
りサンプリング周波数変換（2f_SC→4f_SC）を行い、また
Ｒ−Y,B−Ｙのスイチングと符号反転を行う。

モニター回路41は、11個の入力信号の内１信号を選択
して累積しパラレルバス42を介してシリアルバスインタ
ーフェース43に出力する。シリアルバスインターフェー
ス43は入出力端子群44を介して外部のマイクロコンピュ
ータ９と接続され、マイクロコンピュータ９からのデー
タをパラレルバス42を介して各ブロックに供給する。

また、PWM信号発生回路100,101,102はパラレルバスか
ら入力した信号をPWM変調して出力端子群103,104,105か
ら出力する。

第９図は第７図のディジタル信号処理回路群５におけ
る分解能調整回路30の一例のブロック図である。この回
路は、第一の入力端子群45からの信号をそれぞれ入力す
るサンプル・ホールド回路46,47と、このサンプル・ホ
ールド回路46の出力を入力する比較回路52および利得制
御回路48と、この利得制御回路48の出力を第一の入力に
受けるスイッチ回路49と、サンプル・ホールド回路47の
出力およびマイコン９、パラレルバス42を介した入力端
子群51からの入力を加算する加算回路50と、比較回路52
の第二の入力に接続される定数出力回路53とを有し、加
算回路50の出力をスイッチ回路49の第二の入力に接続
し、比較回路52の出力をスイッチ回路49の制御信号入力
に接続し、スイッチ回路49の出力が出力端子群54に接続
されて構成されている。

第10図はこの回路における信号の流れを示したタイミ
ング図である。第１図におけるA/D変換回路４の量子化
精度を８ビットとする。入力端子45に第３図のアナログ
信号処理回路群３で処理されディジタル信号に変換され
た信号D1−ｎ、すなわちＭ倍された信号とＭ倍されなか
った信号が交互に入力し、この信号D1−ｎはサンプル・
ホールド回路６においてＭ倍されていない信号D12−ｎ
（ｎ＝1,2,3…）が抽出され、サンプル・ホールド回路4
7においてＭ倍された信号D13−ｎ（ｎ＝1,2,3…）が抽
出される。信号D12−ｎは利得制御回路48においてＭ倍
されて信号D14−ｎ（ｎ＝1,2,3…）になり、また信号D1
2−ｎは定数出力回路53で発生する信号D15と比較回路52
おいて比較されその結果を信号D16−ｎ（ｎ＝1,2,3…）
として出力される。但し、信号D12−ｎが信号D15より大
きかった場合１を、小さかった場合０を出力するものと
する。また、信号D13−ｎは入力端子群51から入力した
信号D17−ｎと加算され信号D18−ｎ（ｎ＝1,2,3…）を
得るが、これはＭ倍された信号とＭ倍されていない信号
のオフセットを調整する意味を持つ。信号D14−ｎと信
号D18−ｎはスイッチ回路49において信号D16−ｎにより
どちらか一方が選択され、信号D19−ｎ（ｎ＝1,2,3…）
になり出力端子群54から出力される。この回路は信号の
量子化精度を信号レベルにより切換え1/M信号レベルま
での量子化精度を最大信号レベル量子化精度のＭ倍にす
ることができる。

なお、入力端子群51は、第７図におけるパラレルバス
42と接続され、第１図におけるマイクロコンピュータ９
から係数の供給を受ける。

第11図は第７図のディジタル信号処理回路群５におけ
る色信号輝度信号抽出回路33の一例のブロック図であ
る。この回路は、第一、第二の入力端子群55からの信号
を入力されるサンプル・ホールド回路57,58と、入力端
子群55から第三の入力に接続され出力端が出力端子群63
となるスイッチ回路62と、サンプル・ホールド回路57の
出力を減数入力に入力する減算回路60と、サンプル・ホ
ールド回路58の出力および入力端子群56からの信号を乗
算する乗算回路59と、減算回路60の出力を入力する1Hデ
ィレーライン61と、制御回路64とを有し、乗算回路59の
出力は減算回路60の被減数入力に接続され、乗算回路60
の出力はスイッチ回路62の第一の入力に接続され、1Hデ
ィレーライン61の出力はスイッチ回路62の第二の入力に
接続され、制御回路64の出力はスイッチ回路62の制御信
号入力に接続される。

第12図はこの回路における信号の流れを示したタイミ
ング図である。入力端子55に信号D5−ｎ（ｎ＝1,2,3
…）が入力される。第１図において撮像素子１の色フィ
ルタが色差線順次方式の場合、信号D5−ｎはＮラインで
マゼンダ信号Mgとイエロー信号Yeの合成信号（Mg＋Ye）
とグリーン信号Ｇとシアン信号Cyとの合成信号（Ｇ＋C
y）が交互に入力し、Ｎ＋１ラインでマゼンダ信号Mgと
シアン信号Cyの合成信号（Mg＋Cy）とグリーン信号Ｇと
イエロー信号Yeとの合成信号（Ｇ＋Ye）が交互に入力す
る。Ｎラインの場合、サンプル・ホールド回路57では信
号D5−ｎのＧ＋Cy成分を抽出してD20−ｎ（ｎ＝1,2,3
…）を出力し、サンプル・ホールド回路58では信号D5−
ｎ（ｎ＝1,2,3…）のMg＋Ye成分を抽出してD21−ｎ（ｎ
＝1,2,3…）を出力し、乗算回路59では信号D21−ｎに係
数を掛けて信号D22−ｎ（ｎ＝1,2,3…）を出力するが、
通常係数は２である。

減算回路60において信号D22−ｎから信号D20−ｎを引
き、信号D23−ｎ（ｎ＝1,2,3…）を出力する。この信号
は前述の演算の結果4R＋Ｂとなり、これを赤信号（Ｒ）
と近似する。またＮ＋１ラインでは信号D20−ｎはＧ＋Y
e成分であり、信号D21−ｎはMg＋Cyであり、信号D23−
ｎは4B＋Ｒ信号となり、これを青信号（Ｂ）と近似す
る。信号D23−ｎは１Ηディレーライン61で１ライン分
遅延しD24−ｎ（ｎ＝1,2,3…）になる。信号D23−n,D24
−ｎはスイッチ回路62に入力し、制御回路64からの信号
でスイッチされ信号D25−ｎ（ｎ＝1,2,3…）を出力端子
63より出力する。なお、入力端子群56は第７図における
パラレルバス42と接続され、第１図におけるマイクロコ
ンピュータ９から係数の供給を受ける。

第13図は第７図のディジタル信号処理回路群５におけ
るモニタ回路41の一例のブロック図である。この回路
は、第一〜第十一の入力端子群66〜74、79からの入力を
受けるスイッチ回路76と、制御回路80と、この制御回路
80の出力およびスイッチ回路96の出力との論理積をとる
ANDゲート群77と、このANDゲート群77の出力を入力し出
力端子群75からパラレルバス42に出力する累算回路78と
から構成されている。なお、累算回路78は、アナログ信
号処理回路群への制御信号を出力する際に、その利得制
御レベルが映像信号の累算範囲分を累算してその累算範
囲毎の平均値を用いた方がよい場合などに用いられる。

第14図は第13図の回路における信号の流れを示したタ
イミング図である。入力端子群65〜74、79から入力した
信号の中から信号D26−ｎ（ｎ＝1,2,3…）をスイッチ回
路76で選択し、制御回路80から出力した信号D29−ｎを
用いANDゲート群77において信号D26−ｎの累算すべき信
号D27−ｎ（ｎ＝1,2,3…）を選択し、累算回路78におい
て信号D27−ｎを累積した信号D28−ｎ（ｎ＝1,2,3…）
を出力端子群75から出力する。

第15図は本発明の第２の実施例に用いられる色信号輝
度信号抽出回路33のブロック図である。この実施例は、
第11図における乗算回路59をＮ個の係数器群82およびＮ
個の入力を有し制御端子5bからの信号により切換えられ
るスイッチ回路83に置換えたものであり、その動作は第
１の実施例と同じである。

本実施例は、第一の実施例に対して入力端子56から入
力する制御信号により、予め定められた６個の係数器群
82より所望の係数器を選択するため、回路規模が大きい
乗算回路59を不用とするため回路規模が削減できるとい
う利点がある。

第16図は本発明の第三の実施例のディジタル信号処理
回路群５の他のブロック図である。本実施例は、第７図
の回路におけるアパーチャ補償回路37、雑音除去回路38
の代りに、垂直水平方向輝度アパーチャ補償ノイズ除去
回路112、垂直方向色信号巡回型ノイズ除去回路111、同
時化回路113、輝度信号補償回路115、変調軸変換回路11
4、ブランキング・同期信号付加回路116、スイッチ回路
117を用いたものである。γ・Knee補正回路35aの輝度信
号出力は色差信号演算回路36の第一の入力と垂直水平方
向輝度アパーチャ補償ノイズ除去回路118とに接続さ
れ、γ・Knee補正回路116の色信号出力は色差信号演算
回路36の第二の入力に接続される。この色差信号演算回
路36の出力は垂直方向色信号巡回型ノイズ除去回路111
の第一の入力に接続され、この垂直方向色信号巡回型ノ
イズ除去回路111の出力は同時化回路113の入力に接続さ
れ、この同時化回路113のＲ−Ｙ信号出力、Ｂ−Ｙ信号
出力は変調軸変換回路114の第一、第二の入力に、また
輝度信号補償回路11の第一、第二の入力に各々接続され
る。垂直水平方向輝度アパーチャ補償ノイズ除去回路11
2の出力は輝度信号補償回路115の第三の入力に接続さ
れ、この輝度信号補償回路115の出力はブランキング・
同期信号付加回路116の入力に接続され、変調軸変換回
路114のＩ軸信号、Ｑ軸信号出力は各々映像信号変調回
路39の第一、第二の入力に接続される。この映像信号変
調回路39の出力はスイッチ回路117の第一の入力に接続
され、ブランキング・同期信号付加回路116の出力はス
イッチ回路117の第二の入力に接続され、このスイッチ
回路117の出力は第一の出力端子群40に接続される。モ
ニタ回路41aの第一、第二、第三、第四の入力は入力端
子群29、分解能調整回路30の出力、色信号輝度信号抽出
回路31の輝度信号出力、色信号出力に接続され、シリア
ルバスインターフェース43のシリアル信号入出力は入出
力端子群44に接続され、シリアルバスインターフェース
43のパラレル信号入出力はパラレルバス42に接続され、
パラレルバス42は、分解能調整回路30、クランプ回路6
3、色信号輝度信号抽出回路33、ホワイトバランス制御
回路34、垂直水平方向輝度アパーチャ補償ノイズ除去回
路118、垂直方向色信号巡回型ノイズ除去回路111、輝度
信号補償回路115、映像信号変調回路39、モニター回路4
1aの各入出力およびPWM信号発生回路100〜102に接続さ
れ、これらPWM信号発生回路100〜102の出力は出力端子
群103〜105に接続されている。

第17図は、第16図の回路における信号の流れを示した
タイミング図である。この回路において入力端子29に信
号D29−ｎが入力し、この信号D29−ｎは分解能調整回路
30において分解能を増加させ信号D30−ｎになり、信号D
30−ｎはクランプ回路31においてオプディカルブラック
レベルクランプされ信号D31−ｎになり、信号D31−ｎは
色信号輝度信号抽出回路32において輝度信号D32−ｎと
色信号D33−ｎを抽出され、これら信号D32−n,D33−ｎ
はホワイトバランス制御回路33においてホワイトバラン
スを調整され輝度信号D34−ｎ色信号D35−ｎになり、信
号D34−n,D35−ｎはγ・Knee補正回路34においてγ・Kn
ee補正され輝度信号D36−n,D37−ｎになり、輝度信号D3
6−n,D37−ｎは色信号演算回路に入力され色差信号D38
−ｎになる。さらに信号D36−ｎは垂直水平方向アパー
チャ補償・ノイズ除去回路112に入力され強調、ノイズ
除去され信号D39−ｎになり、信号D38−ｎは垂直方向色
信号巡回型ノイズ除去回路111において色差信号に含ま
れるノイズ成分を除去され信号D40−ｎになり、信号D40
−ｎは同時化回路113においてＲ−Ｙ信号D41−ｎ、Ｂ−
Ｙ信号D42−ｎになる。

垂直方向色信号巡回ノイズ除去回路111は、垂直相関
を利用して色信号のノイズ成分を除去する部分で、第18
図に示すように、１Η遅延器121,122と、減算器123,128
と、係数器124と、絶対値化回路125と、比較器126と、A
ND回路127とから構成される。入力端子からＲ−Y,B−Ｙ
信号が線順次に入力されるが、このうちＢ−Ｙ信号に着
目すると、減算器128の出力から２個の１Η遅延器121,1
22によりＢ−Ｙ信号を２Η遅らせ、減算器123により入
力信号との差分をとり、その高周波成分を抽出する。こ
の抽出信号を比較器126で比較し、この信号がしきい値
より小さい場合のみその高周波波成分に係数器124に所
定係数をかけた信号を減算器128で入力信号より差引
く。

また、同時化回路113は、ラインスイッチ129a,129bか
ら構成され、前段のノイズ除去回路111の出力端Ａから
Ｂ−Ｙが出力されているとき出力端ＣからはＲ−Ｙ、ま
た出力端ＡからＲ−Ｙが出力されているとき、出力端Ｃ
からはＢ−Ｙが出力されている。これらをラインスイッ
チ信号（ライン毎にH,Lを繰り返す）で切り換え、この
スイッチの一方出力端Ｄからは常にＲ−Ｙが、また出力
端Ｅからは常にＢ−Ｙが出力するように制御している。

また、垂直水平方向輝度信号アパーチャ補償ノイズ除
去手段112は、入力信号のアパーチャ歪を補償し、ノイ
ズ除去を行う為の回路で、特願昭63−155511で提案した
回路と同じであり、垂直、水平は同じ構成の別回路で構
成している。

同時化回路113の出力D41−n,D42−ｎは、変調軸変換
回路114においてＲ−Ｙ軸の信号D41−ｎ、Ｂ−Ｙ軸の信
号D42−ｎがＩ軸の信号D43−ｎ、Ｑ軸の信号D44−ｎに
なる。この変調軸変換回路114は、本来はＲ−Y,B−Ｙ信
号を（Ｒ−Ｙ）/1.14（Ｂ−Ｙ）12.03に変換する回路で
あるが、7/8（Ｒ−Ｙ）,1/2（Ｂ−Ｙ）に変換してい
る。

また、信号D39−ｎは輝度信号補償回路115において信
号D41−n,D42−ｎを用いて補正され信号D45−ｎにな
り、信号D43−n,D44−ｎは映像信号変調回路39において
NTSC規格のクロマ変調され信号D46−ｎになり、信号D45
−ｎはブランキング・同期信号付加回路116においてブ
ランキング処理と同期信号付加処理をされ信号D47−ｎ
になり、信号D46−ｎ、D47−ｎはスイッチ回路117にお
いて処理され交互に出力端子群40から出力される。

NTSC規格における輝度信号はＹ＝0.30R＋0.59G＋0.11
Bであるが、ここでは完全色差線順次方式の色フィルタ
ーを用いたNEC製CCDを用いているため輝度信号はＹ＝2R
＋3G＋2Bとなる。したがって、本来の信号とは誤差があ
り、また色温度が変化すると輝度誤差を生じ、この誤差
を補償するため、輝度信号補償回路115として第19図の
回路が用いられる。この回路は、減算器130、係数器13
1、加算器132から構成され、次式の係数αを制御してい
る。

Ｙ＝2R＋3G＋2B＋α（Ｒ−Ｂ） ＝（２＋α）Ｒ＋3G＋（２−α）Ｂ このように本実施例では、ディジタル信号処理により
カメラ信号の処理が可能になる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明は、カメラ信号処理をディ
ジタル信号処理によって実現することによって信号処理
による信号の位相歪をなくし、信号を動的制御すること
で最適な処理をすることができ、またマイクロコンピュ
ータ、シリアルバスを用いて係数を転送することで調整
を自動化し、調整の為に必要であった外付け部品を削除
できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の構成を示すブロック図、第
２図は第１図の信号の流れを示したタイミング図、第３
図は第１図のアナログ信号処理回路群３の一例のブロッ
ク図、第４図は第３図の信号の流れを示したタイミング
図、第５図は第１図のアナログ信号処理回路群７の一例
のブロック図、第６図は第５図の信号の流れを示したタ
イミング図、第７図は第１図のディジタル信号処理回路
群５の一例のブロック図、第８図は第７図の信号の流れ
を示したタイミング図、第９図は第７図の分解能調整回
路30の一例のブロック図、第10図は第９図の信号の流れ
を示したタイミング図、第11図は第７図の式信号輝度信
号抽出回路33の一例のブロック図、第12図は第11図の信
号の流れを示したタイミング図、第13図は第７図のモニ
タ回路41の一例のブロック図、第14図は第13図の信号の
流れを示したタイミング図、第15図は本発明の第２の実
施例における色信号輝度信号抽出回路33の他のブロック
図、第16図は本発明の第３の実施例におけるディジタル
信号処理回路群５の他のブロック図、第17図は第16図の
信号の流れを示したタイミング図、第18図，第19図は、
第16図の垂直信号ノイズ除去回路111、同期化回路112お
よび輝度信号補償回路115の一例のブロック図、第20図
は従来のカメラシステムの一例を示すブロック図であ
る。 １……撮像素子、2,23,24,46,47,57,58……サンプル・
ホールド回路、3,7……アナログ信号処理回路群、４…
…Ａ−Ｄ変換回路、５……ディジタル信号処理回路群、
６……Ｄ−Ａ変換回路、8,21,28,40,54,75,103〜105…
…出力端子または出力端子群、９……マイクロコンピュ
ータ、10〜12,25,88,90……ローパスフィルタ、13,31…
…クランプ回路、14,15,48……利得制御回路、16,49,6
2,76,83,117……スイッチ回路、17〜20,22,29,45,51,5
5,56,65〜74,79……入力端子または入力端子群、26,89
……バンドパスフィルタ、27,50……加算回路、30……
分解能調整回路、32……画素欠陥補償回路、33……色信
号輝度信号抽出回路、34,94……ホワイトバランス（制
御）回路、35……γ・Knee補正回路、36……色差信号演
算回路、37……アパーチャ補償回路、８……雑音除去回
路、39……映像信号変調回路、41,41a……モニタ回路、
42……パラレルバス、43……シリアルバスインターフェ
ース、44……入出力端子または入出力端子群、52,126…
…比較回路、53……定数発生回路、59……乗算回路、60
……減算回路、61,95,121,122……１Ηディレーライ
ン、64,80……制御回路、77……ANDゲート群、78……累
算器、82……係数器群、91,93……プロセス回路、92…
…検波回路、96……１Η切換え回路、97……γ補正・混
合回路、98……平衡変調回路、100〜102……PWM信号発
生回路、111……垂直方向色信号巡回型ノイズ除去回
路、112……垂直水平方向輝度信号アパーチャ補償・ノ
イズ除去回路、113……同時化回路、114……変調軸変換
回路、115……輝度信号補償回路、116……ブランキング
・同期信号付加回路、123,128,130……減算器、124,121
……係数器、125……絶対値化回路、127……AND回路、1
29a,b……ラインスイッチ、132……加算器。

Claims (8)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】撮像素子と、この撮像素子の出力を入力し
   所定タイミングに従ってサンプリングし出力するサンプ
   ル・ホールド回路と、このサンプル・ホールド回路の出
   力を入力してクランプすると共に利得制御された信号を
   出力する第一のアナログ信号処理回路群と、この第一の
   アナログ信号処理回路群の出力をディジタル信号に変換
   するA/D変換手段と、このA/D変換手段の出力を入力し色
   信号および輝度信号を抽出しγ・Knee補正、アパーチャ
   補正および雑音除去を行って出力するディジタル信号処
   理回路群と、このディジタル信号処理回路群を制御する
   マイクロコンピュータと、前記ディジタル信号処理回路
   群の第一の出力をアナログ信号に変換するD/A変換手段
   と、このD/A変換手段の出力を入力し前記色信号および
   輝度信号をサンプルホールドにより分離し帯域制限した
   後に合成して映像信号として出力端子に出力する第二の
   アナログ信号処理回路群と、前記ディジタル信号処理回
   路群のγ・Knee補正、アパーチャ補正および雑音除去を
   行った第二、第三および第四の各出力をそれぞれ平滑化
   するローパスフィルタとを備え、このローパスフィルタ
   により前記ディジタル信号処理回路群の第二の出力の平
   滑化した信号を前記第一のアナログ信号処理回路群のク
   ランプレベルの制御を行う信号とし、前記ディジタル信
   号処理回路群の第三、第四の出力の平滑化した信号を前
   記第一のアナログ信号処理回路群の出力の利得制御を行
   う信号としたことを特徴とするディジタルカメラ。
2. 【請求項２】第一のアナログ信号処理回路群が、入力信
   号をクランプレベル制御信号に従ってクランプするクラ
   ンプ手段と、このクランプ手段の出力を入力し利得制御
   入力に対応した出力信号を出力する第一の利得制御手段
   と、この第一の利得制御手段の出力を入力し利得制御入
   力に対応した出力信号を出力する第二の利得制御手段
   と、これら第一および第二の各利得制御手段の出力を切
   換えて出力するスイッチ回路とを含む請求項１記載のデ
   ィジタルカメラ。
3. 【請求項３】第二のアナログ信号処理回路群が、入力信
   号を所定タイミングでそれぞれサンプルホールドする第
   一、第二のサンプル・ホールド手段と、これらサンプル
   ・ホールド手段の各出力の低域および所定帯域を通過さ
   せる第一および第二のフィルタと、これらフィルタの各
   出力を加算する加算手段とを含む請求項１記載のディジ
   タルカメラ。
4. 【請求項４】ディジタル信号処理回路群が、アナログ処
   理信号をディジタル化した信号を入力しその分解能を増
   加させた分解能調整手段と、この分解能調整手段の出力
   を入力しそのオプティカルブラック信号を０レベルとす
   るクランプ手段と、このクランプ手段の出力から欠陥画
   素信号を除去する画素欠陥補償手段と、この画素欠陥補
   償手段の出力から輝度信号，色信号成分を抽出する色信
   号輝度信号抽出手段と、この色信号輝度信号抽出手段の
   出力のホワイトバランスを調整するホワイトバランス調
   整手段と、このホワイトバランス調整手段の出力にγ・
   Knee補正を行うγ・Knee補正手段と、このγ・Knee補正
   手段の輝度信号，色信号出力から色差信号を演算する色
   差信号演算手段と、この色差信号演算手段の出力をアパ
   ーチャ補償するアパーチャ補償手段と、このアパーチャ
   補償手段の出力から雑音成分を除去する雑音除去手段
   と、この雑音除去手段の出力に複合同期信号を付加し前
   記色差信号を平衡変調して映像信号として出力する映像
   信号変調手段と、これら各手段の出力をパラレルパスを
   介してモニタするモニタ手段と、前記パラレルパスとシ
   リアルバスとの間に接続されたパスインターフェース手
   段と、前記パラレルパスと接続され外部端子の供給する
   各制御信号を出力するPWM信号発生手段とを含む請求項
   １記載のディジタルカメラ。
5. 【請求項５】分解能調整手段が、入力信号を保持する第
   一，第二のサンプル・ホールド回路と、この第一のサン
   プル・ホールド回路の出力を所定数と比較する比較手段
   と、前記第一のサンプル・ホールド回路の出力の利得調
   整をする利得制御手段と、前記第二のサンプル・ホール
   ド回路の出力を制御入力と加算する加算手段と、この加
   算手段の出力と前記利得制御手段の出力とを前記比較手
   段の出力に従って切換え出力するスイッチ回路とを含む
   請求項４記載のディジタルカメラ。
6. 【請求項６】色信号輝度信号抽出手段が、入力信号を保
   持する第一，第二のサンプル・ホールド回路と、この第
   二のサンプル・ホールド回路の出力を所定係数をかける
   可変係数器と、この可変係数器の出力から前記第一のサ
   ンプル・ホールド回路の出力の差をとる減算器と、この
   減算器の出力を一水平走査期間遅延させる遅延手段と、
   前記入力信号と前記遅延手段の出力と前記減算器の出力
   とを制御回路の出力により切換えて出力するスイッチ回
   路とを含む請求項４記載のディジタルカメラ。
7. 【請求項７】モニタ手段が、各入力端子およびディジタ
   ル信号処理回路群の各手段からの入力信号を切換える切
   換手段と、この切換手段の出力信号に対して入力画像の
   画面上に設定される所定範囲を指定する制御信号を出力
   する累算範囲制御手段と、この累算範囲制御手段からの
   前記制御信号により前記入カ信号の累算すべきか否かを
   制御するゲート手段と、このゲート手段の出力を累算し
   て出カする累算手段とを含む請求項４記載のディジタル
   カメラ。
8. 【請求項８】ディジタル信号処理回路群が、アパーチャ
   補償手段および雑音除去手段として、垂直方向および水
   平方向の輝度信号のアパーチャ歪を補正しその雑音を除
   去する輝度信号アパーチャ補償ノイズ除去手段と、前記
   垂直方向の色信号巡回雑音をその垂直相関を利用して除
   去する色信号巡回ノイズ除去手段と、この色信号巡回ノ
   イズ除去手段の出力を入力し色差信号Ｒ−Y,B−Ｙを同
   時化する同時化手段と、この同時化手段の出力に従って
   前記輝度信号アパーチャ補償手段の出力輝度信号に誤差
   補償を行う輝度信号補償手段と、この輝度信号補償手段
   の出力にブランキング同期信号を付加し映像信号と切換
   えられる出力とする同期信号付加手段と、前記同時化手
   段の出力に所定係数をかけ変調軸の変換を行い前記映像
   信号変調手段への入力信号とする変調軸変換手段とを含
   む請求項４記載のディジタルカメラ。