JPH06141330A - Ad converter for digital electronic camera - Google Patents

Ad converter for digital electronic camera

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JPH06141330A
JPH06141330A JP4309356A JP30935692A JPH06141330A JP H06141330 A JPH06141330 A JP H06141330A JP 4309356 A JP4309356 A JP 4309356A JP 30935692 A JP30935692 A JP 30935692A JP H06141330 A JPH06141330 A JP H06141330A
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Abstract

PURPOSE:To provide an A/D converter in which picture quality deterioration is prevented by reducing distortion attended with sampling at A/D conversion, that is, reflection distortion. CONSTITUTION:A CCD image pickup element 2 to which a image of an object by a lens system 1 is formed outputs a serial video signal GRGBGRGB.... The signal is given to a CDS circuit 3, in which a reset noise component is eliminated and given to a sample-and-hold circuit 4, in which the signal are separated to each of R, G, B components. Each component signal is respectively inputted to a video amplifier and low pass filters 5-7, in which the signal is amplified and only a valid signal of the video signal band is extracted with the filter having a lower cut-off frequency than the frequency of a half of the sampling frequency. A black level is set to a prescribed level by clamp circuits 8-10 and the resulting signal is synthesized into a serial signal by an analog SW circuit 11 and then A/D-converted. The effective signal for the video signal band is a smaller band having a sufficient margin up to the Nyquist frequency and reflected distortion is reduced.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、単板または2板の固定
撮像素子を用いたディジタル電子スチルカメラにおける
アナログディジタル変換装置、さらに詳しくいえば、A
/D変換時の標本化に伴う歪み、すなわち折り返し歪み
を削減して画質劣化を防止するように改善を図ったAD
変換装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an analog-to-digital conversion device in a digital electronic still camera using a single-plate or two-plate fixed image pickup device, more specifically, A
AD improved to reduce distortion caused by sampling at the time of D / D conversion, that is, aliasing distortion to prevent image quality deterioration.
Regarding the converter.

【0002】[0002]

【従来の技術】ディジタル電子スチルカメラの提案が盛
んに行われている。特にコストダウンを図るために電子
スチルカメラの撮像部は、単板の撮像素子が用いられて
いる。撮像素子におけるセンサの構成は、一平面上に配
置するために一画素に対応するカラーフィルタ(例え
ば、RGB成分のカラーフィルタ)は水平方向に分散配
置しなければならない。その結果、銀塩フィルムの感光
部のように光の入射方向、すなわち垂直方向に階層化し
ているカラーフィルタの構成方式に比較して撮像素子で
は一画素当たりの解像度は低くなる欠点を持っている。
2. Description of the Related Art Proposals for digital electronic still cameras have been actively made. In particular, in order to reduce the cost, the image pickup unit of the electronic still camera uses a single-plate image pickup element. In order to arrange the sensor in the image sensor on one plane, color filters (for example, color filters of RGB components) corresponding to one pixel must be dispersed and arranged in the horizontal direction. As a result, the image sensor has a drawback that the resolution per pixel is lower than that of a color filter configuration method that is hierarchical in the light incident direction, that is, the vertical direction like the photosensitive portion of a silver salt film. .

【0003】原色タイプの単板撮像素子では、各センサ
の前面に色フィルタが市松状に配置され、4センサを組
み合わせて一画素分の色情報を得ている。すなわち、
R,G,Bの各色フィルタに対応する信号を処理し、輝
度信号と色差信号に変換している。特公昭63−451
53号公報(カラーカメラ装置)に上記一例として撮像
素子のセンサ出力をAD変換器で順次ディジタル信号に
変換する構成が示されている。これによれば、GRGB
GRGB−−−の配列で各センサの出力が出されると、
A/Dはこのアナログ信号を時間的に順次ディジタル信
号に変換するが、特にGRGB−−−の各センサ出力を
順次ディジタル信号に変換する場合、CCDを走査する
周波数を14.3MHzとすると、AD変換時のサンプ
ル周波数は14.3MHzになる。よって前述のよう
に、各センサー出力を順次読み取ることになり、ナイキ
スト周波数はサンプリング周波数に等しくなるので、折
り返し歪みが発生したり、またGRGB−−−の信号間
の干渉を受け各色信号の混色が生じるなどの問題が生じ
る。図4は上記特公昭63−45153号公報の回路と
基本的に同じ回路構成を示すAD変換部分の構成図であ
る。
In the primary color type single plate image pickup device, color filters are arranged in a checkered pattern in front of each sensor, and four sensors are combined to obtain color information for one pixel. That is,
The signals corresponding to the R, G, and B color filters are processed and converted into a luminance signal and a color difference signal. Japanese Examined Japanese Patent Publication 63-451
As an example of the above, Japanese Patent Laid-Open No. 53 (color camera device) discloses a configuration in which a sensor output of an image sensor is sequentially converted into a digital signal by an AD converter. According to this, GRGB
When the output of each sensor is output in the array of GRGB ---,
The A / D sequentially converts this analog signal into a digital signal in time. Particularly, in the case of sequentially converting each sensor output of GRGB --- into a digital signal, assuming that the CCD scanning frequency is 14.3 MHz, AD The sampling frequency at the time of conversion is 14.3 MHz. Therefore, as described above, the output of each sensor is sequentially read, and the Nyquist frequency becomes equal to the sampling frequency, so that aliasing distortion occurs and the color mixture of color signals is received due to the interference between GRGB ---- signals. Problems such as occur. FIG. 4 is a configuration diagram of an AD conversion portion showing a circuit configuration basically the same as the circuit of Japanese Patent Publication No. 63-45153.

【0004】図4において、図示しない被写体の像は、
レンズ系21によって撮像素子22の上に結像される。
撮像素子22で光電変換されたRGBGRGBG−−−
の直列的な画素信号は、CDS回路23でクロック等で
誘発されるノイズ成分が除去され、クランプ回路24で
黒レベルにクランプされる。クランプされた画素信号
は、A/D変換回路25で4×Fsc(サブキャリヤの周
波数)の周波数でサンプリングされることにより、AD
変換がなされる。すなわち、各画素信号は、サンプリン
グされ、量子化されて8ビットのディジタル信号に変換
される。ディジタル画素信号は、この後に各信号処理が
なされる。このようにAD変換され、そのサンプリング
周波数が上述したようにナイキスト周波数と同じである
ので、ビデオ信号に対するサンプリング周波数は図5の
ようになり、その結果、図6に示すような折り返し歪み
(斜線部分)が生じる。
In FIG. 4, an image of a subject (not shown) is
An image is formed on the image sensor 22 by the lens system 21.
RGBGRGBG photoelectrically converted by the image sensor 22
In the serial pixel signal of, the noise component induced by a clock or the like is removed by the CDS circuit 23, and the clamp circuit 24 clamps it to a black level. The clamped pixel signal is sampled by the A / D conversion circuit 25 at a frequency of 4 × F sc (frequency of subcarrier), so that the AD signal is obtained.
The conversion is done. That is, each pixel signal is sampled, quantized, and converted into an 8-bit digital signal. The digital pixel signal is then subjected to each signal processing. Since the AD conversion is performed in this way and the sampling frequency is the same as the Nyquist frequency as described above, the sampling frequency for the video signal is as shown in FIG. 5, and as a result, the aliasing distortion (hatched portion shown in FIG. 6). ) Occurs.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は上記問
題を解決するもので、単純な回路構成で、折り返し歪み
を減少させることができる低価格のディジタル電子カメ
ラ用AD変換装置を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to solve the above problems, and to provide a low cost AD converter for a digital electronic camera which has a simple circuit configuration and can reduce aliasing distortion. It is in.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に本発明によるディジタル電子カメラ用AD変換装置
は、固体撮像素子を用いたディジタル電子スチルカメラ
のAD装置において、単板または2板タイプの撮像素子
と、前記撮像素子に接続され、ノイズ成分を除去するC
DS回路と、前記CDS回路から出力される時間に対し
直列的なRGB信号をサンプリングし、各R信号,G信
号,B信号を選択的に抽出するサンプルホールド回路
と、前記R信号,G信号,B信号をそれぞれ増幅するビ
デオアンプ回路と、遮断周波数が前記サンプリング周波
数の1/2以下の周波数であって、前記ビデオアンプ回
路出力より有効なR成分,G成分,B成分を検出する低
域フィルタ回路と、前記低域フィルタ回路のR成分,G
成分,B成分信号を黒レベルにクランプするクランプ回
路と、前記クランプ回路でクランプされたR成分,G成
分,B成分信号を前記サンプリング周波数で再び直列的
なRGB列信号に合成するアナログSW回路と、前記ア
ナログSW回路が出力するRGB列のビデオ信号をディ
ジタル信号に変換するAD変換器とから構成されてい
る。
In order to achieve the above object, an AD converter for a digital electronic camera according to the present invention is an AD device for a digital electronic still camera using a solid-state image pickup device, which is of a single plate type or a double plate type. An image sensor and a C that is connected to the image sensor and removes noise components
A DS circuit, a sample hold circuit for sampling RGB signals in series with respect to the time output from the CDS circuit, and selectively extracting each R signal, G signal, B signal, the R signal, G signal, A video amplifier circuit for amplifying each B signal, and a low pass filter for detecting an effective R component, G component, and B component from the output of the video amplifier circuit, the cutoff frequency being a frequency equal to or less than 1/2 of the sampling frequency Circuit and R component of the low-pass filter circuit, G
A clamp circuit that clamps the component and B component signals to a black level, and an analog SW circuit that combines the R component, G component, and B component signals clamped by the clamp circuit into serial RGB column signals again at the sampling frequency. , And an AD converter for converting the RGB series video signals output from the analog SW circuit into digital signals.

【0007】[0007]

【作用】上記構成によれば、折り返し歪みの少ないディ
ジタルビデオ信号に変換でき、画質の良い画像を得るこ
とができる。
According to the above structure, a digital video signal with less aliasing distortion can be converted, and an image of good quality can be obtained.

【0008】[0008]

【実施例】以下、図面を参照して本発明をさらに詳しく
説明する。最初に本発明に用いる固体撮像素子の構造を
簡単に説明する。図1は、本発明によるディジタル電子
カメラ用AD変換装置に用いる固体撮像素子の概略図で
ある。フレーム画面上の画素の総数に相当する受光セン
サ31,32がマトリックス状に配置されている。これ
ら受光センサは、ホトダイオードで構成される。このう
ち、受光センサ31は、フレーム走査のうちの第1フィ
ールドに対応する信号電荷を蓄積し、受光センサ32
は、第2フィールドに対応する信号電荷を蓄積するよう
になっている。これらの受光センサの前面には、G,
R,Bの原色輝度信号を得るための例えばG縦ストライ
プ,R,Bの市松模様の色フィルタが図1に示すように
配置されている。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described in more detail below with reference to the drawings. First, the structure of the solid-state image sensor used in the present invention will be briefly described. FIG. 1 is a schematic diagram of a solid-state image sensor used in an AD converter for a digital electronic camera according to the present invention. Light receiving sensors 31 and 32 corresponding to the total number of pixels on the frame screen are arranged in a matrix. These light receiving sensors are composed of photodiodes. Of these, the light receiving sensor 31 accumulates the signal charge corresponding to the first field of the frame scanning, and the light receiving sensor 32
Are adapted to accumulate the signal charge corresponding to the second field. In front of these light receiving sensors, G,
For example, G vertical stripes and R and B checkered color filters for obtaining R and B primary color luminance signals are arranged as shown in FIG.

【0009】各受光センサと垂直転送部33との間には
それぞれ信号読出ゲート(リードアウトゲート)34が
設けられている。これらの信号読出ゲート34は、図示
しない駆動回路から入力される読出パルスのタイミング
で一斉にゲートを開き、各受光センサ31,32に蓄積
された信号電荷を垂直転送部33に転送するようになっ
ている。垂直転送部33に転送された信号電荷は、駆動
回路から供給される垂直駆動パルスφV1 〜φV3 によ
り垂直方向(図の下方)に順次転送され、水平転送部3
5に入る。この水平転送部35に入った信号電荷は、さ
らに駆動回路から供給される水平駆動パルスφH1 ,φ
2 により順次水平方向(図の左方)に転送され、フロ
ーティングディフュージョンアンプ36を介して出力さ
れるようになっている。この出力信号は、GRGBGR
GB−−−またGBGRGBGR−−−などの順序のビ
デオ信号列になる。
A signal read gate 34 is provided between each light receiving sensor and the vertical transfer unit 33. These signal read gates 34 open their gates all at once at the timing of a read pulse input from a drive circuit (not shown), and transfer the signal charges accumulated in the light receiving sensors 31 and 32 to the vertical transfer unit 33. ing. The signal charges transferred to the vertical transfer unit 33 are sequentially transferred in the vertical direction (downward in the drawing) by the vertical drive pulses φV 1 to φV 3 supplied from the drive circuit, and the horizontal transfer unit 3
Enter 5. The signal charges that have entered the horizontal transfer unit 35 are further supplied with horizontal drive pulses φH 1 and φH from the drive circuit.
The signals are sequentially transferred in the horizontal direction (leftward in the drawing) by H 2 , and are output via the floating diffusion amplifier 36. This output signal is GRGBGR
It becomes a video signal sequence in the order of GB --- or GBGRGBGR ---.

【0010】図2は本発明によるディジタル電子カメラ
用AD変換装置の実施例を示す回路図である。レンズ系
1によって被写体の像がCCD撮像素子2上に結像され
る。CCD撮像素子2は、上記のように垂直駆動パルス
φV1 〜φV3 ,水平駆動パルスφH1 ,φH2 によっ
て光電変換したR,G,Bの画素の転送を行い、直列的
なGRGBGRGB−−−のビデオ信号を出力する。こ
の信号はCDS回路3に加えられ、クロックなどから誘
発されるリセットノイズ成分が主に除去される。CDS
回路3の出力は、サンプルホールド回路4に入力され、
φ1 ,φ2 ,φ3 のパルス信号でサンプリングされる。
直列的なGBGRGB−−−のビデオ信号は、R,G,
Bの各成分毎に分離され、サンプルホールド回路4から
は、R,G,Bの各成分信号が並列的に出力される。
FIG. 2 is a circuit diagram showing an embodiment of an AD converter for a digital electronic camera according to the present invention. An image of a subject is formed on the CCD image pickup device 2 by the lens system 1. The CCD image pickup device 2 transfers the pixels of R, G, and B photoelectrically converted by the vertical drive pulses φV 1 to φV 3 and the horizontal drive pulses φH 1 and φH 2 as described above, and serial GRGBGRGB ---- The video signal of is output. This signal is applied to the CDS circuit 3, and the reset noise component induced by the clock or the like is mainly removed. CDS
The output of the circuit 3 is input to the sample hold circuit 4,
It is sampled with pulse signals of φ 1 , φ 2 , and φ 3 .
The serial GBGRGB video signals are R, G,
The B and B components are separated, and the sample and hold circuit 4 outputs the R, G, and B component signals in parallel.

【0011】これら各成分信号は、ビデオアンプ+ロー
パスフィルタ5,6,7にそれぞれ入力され、増幅され
るとともにビデオ信号帯域の有効信号のみ取り出され
る。ビデオアンプ+ローパスフィルタ5,6,7は上記
サンプリング周波数Fs の(1/2)Fs 周波数以下の
遮断周波数を有している。図3は、上記ローパスフィル
タ5,6,7より出力されるビデオ信号の帯域特性を示
す図である。ビデオ信号帯域の有効信号は、ナイキスト
周波数((1/2)Fs 周波数)より小さい帯域とな
る。ローパスフィルタ5,6,7を通った信号は、被写
体の空間周波数に対応するので、例えば、TV480本
では、ビデオ帯域は6MHzになる。サンプリング周波
数が、14.3MHz(4×Fsc)とすると、ナイキス
ト周波数は7.15MHzになるので、6MHzに対し
て充分余裕があり、折り返し歪は減少する。上記例から
判るようにビデオ帯域の上限周波数に余裕があるので、
ローパスフィルタは抵抗とコンデンサで構成でき、廉価
なものを使うことができる。
Each of these component signals is input to the video amplifier + low-pass filters 5, 6 and 7, respectively, and amplified, and only the effective signal in the video signal band is taken out. Video Amplifier + low pass filter 5, 6, 7 has a (1/2) F s frequency below the cutoff frequency of the sampling frequency F s. FIG. 3 is a diagram showing band characteristics of the video signals output from the low pass filters 5, 6, and 7. The effective signal in the video signal band has a band smaller than the Nyquist frequency ((1/2) F s frequency). The signal that has passed through the low-pass filters 5, 6, and 7 corresponds to the spatial frequency of the subject, so that for example, for 480 TVs, the video band is 6 MHz. If the sampling frequency is 14.3 MHz (4 × F sc ), the Nyquist frequency is 7.15 MHz, so there is a sufficient margin with respect to 6 MHz and the aliasing distortion is reduced. As you can see from the above example, there is a margin in the upper limit frequency of the video band,
The low-pass filter can be composed of a resistor and a capacitor, and an inexpensive one can be used.

【0012】このようにして高域の不要信号を除去され
た各R,G,B信号は、それぞれクランプ回路8,9,
10に加えられ、それぞれ黒レベルが所定の電圧に固定
される。R,G,Bの各アナログビデオ信号は、それぞ
れアナログSW回路11,12,13に入力され、
φ1 ,φ2 ,φ3 のパルスにより直列的な信号列RGB
RGB−−−に合成される。このように変換された直列
信号は、ビデオ信号において被写体の有効なビデオ帯域
の信号成分のみを有しているので、折り返し歪みを充分
抑えることができる。この直列信号はAD変換器14に
入力され、ディジタルビデオ信号に変換される。本実施
例は、単板タイプの固体撮像素子について説明したが、
RとBの色ストライプのCCDとGタイプのCCDで構
成する2板タイプの固体撮像装置にも勿論適用できる。
The R, G and B signals from which the high frequency unnecessary signals have been removed in this manner are respectively clamp circuits 8, 9 and.
10 and the black level of each is fixed to a predetermined voltage. The R, G, and B analog video signals are input to the analog SW circuits 11, 12, and 13, respectively,
Serial signal sequence RGB with φ 1 , φ 2 , and φ 3 pulses
RGB --- synthesized. Since the serial signal converted in this way has only the signal component of the effective video band of the subject in the video signal, aliasing distortion can be sufficiently suppressed. This serial signal is input to the AD converter 14 and converted into a digital video signal. In the present embodiment, the single-plate type solid-state image sensor has been described.
Of course, the present invention is also applicable to a two-plate type solid-state image pickup device composed of CCDs of R and B color stripes and CCDs of G type.

【0013】[0013]

【発明の効果】以上、説明したように本発明によれば、
有効ビデオ帯域の信号のみをA/D変換するので、折り
返し歪みが削減されディジタルデータの良質の画像を得
ることができる。
As described above, according to the present invention,
Since only the signal in the effective video band is A / D converted, aliasing distortion is reduced and a high quality image of digital data can be obtained.

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

【図1】原色タイプの撮像素子の構成を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a primary color type image sensor.

【図2】本発明によるディジタル電子カメラ用AD変換
装置の実施例を示す回路ブロック図である。
FIG. 2 is a circuit block diagram showing an embodiment of an AD converter for a digital electronic camera according to the present invention.

【図3】本発明によるビデオ信号の帯域特性を示す図で
ある。
FIG. 3 is a diagram showing band characteristics of a video signal according to the present invention.

【図4】従来のAD変換回路の構成を示す回路ブロック
図である。
FIG. 4 is a circuit block diagram showing a configuration of a conventional AD conversion circuit.

【図5】従来回路におけるビデオ信号の帯域特性を示す
図である。
FIG. 5 is a diagram showing band characteristics of a video signal in a conventional circuit.

【図6】折り返し歪みが発生する部分を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing a portion where a folding distortion occurs.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,21 レンズ系 2,22 撮像素子 3,23 CDS回路 4 サンプルホールド回路 5,6,7 ビデオアンプとローパスフィルタ 8,9,10,24 クランプ回路 11,12,13 アナログSW回路 14 A/D変換器 25 A/D変換回路 26 ディジタル信号処理回路 1, 21 Lens system 2, 22 Image sensor 3, 23 CDS circuit 4 Sample and hold circuit 5, 6, 7 Video amplifier and low-pass filter 8, 9, 10, 24 Clamp circuit 11, 12, 13 Analog SW circuit 14 A / D Converter 25 A / D conversion circuit 26 Digital signal processing circuit

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 固体撮像素子を用いたディジタル電子ス
チルカメラのAD装置において、 単板または2板タイプの撮像素子と、 前記撮像素子に接続され、ノイズ成分を除去するCDS
回路と、 前記CDS回路から出力される時間に対し直列的なRG
B信号をサンプリングし、各R信号,G信号,B信号を
選択的に抽出するサンプルホールド回路と、 前記R信号,G信号,B信号をそれぞれ増幅するビデオ
アンプ回路と、 遮断周波数が前記サンプリング周波数の1/2以下の周
波数であって、前記ビデオアンプ回路出力より有効なR
成分,G成分,B成分を検出する低域フィルタ回路と、 前記低域フィルタ回路のR成分,G成分,B成分信号を
黒レベルにクランプするクランプ回路と、 前記クランプ回路でクランプされたR成分,G成分,B
成分信号を前記サンプリング周波数で再び直列的なRG
B列信号に合成するアナログSW回路と、 前記アナログSW回路が出力するRGB列のビデオ信号
をディジタル信号に変換するAD変換器と、 から構成したことを特徴とするディジタル電子カメラ用
AD変換装置。
1. An AD device for a digital electronic still camera using a solid-state image pickup device, comprising: a single-plate or two-plate type image pickup device; and a CDS that is connected to the image pickup device and removes noise components.
Circuit and RG in series with respect to time output from the CDS circuit
A sample and hold circuit that samples the B signal and selectively extracts each of the R signal, G signal, and B signal, a video amplifier circuit that amplifies the R signal, G signal, and B signal, respectively, and a cutoff frequency is the sampling frequency. Which is less than 1/2 of the frequency of R and is more effective than the output of the video amplifier circuit.
Low-pass filter circuit for detecting component, G component, B component, clamp circuit for clamping R component, G component, B component signal of the low-pass filter circuit to black level, R component clamped by the clamp circuit , G component, B
The component signal is re-serialized at the sampling frequency.
An AD converter for a digital electronic camera, comprising: an analog SW circuit for synthesizing a B-column signal; and an AD converter for converting a RGB-column video signal output from the analog SW circuit into a digital signal.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100360415B1 (en) * 2001-02-28 2002-11-13 삼성전자 주식회사 Clamp circuit and method for having wide dynamic range of input image signal and minimizing line noise
US6900832B1 (en) 1998-10-12 2005-05-31 Fuji Photo Film Co., Ltd. Solid-state image pickup apparatus adaptive to different display modes and having a high pixel density, synchronous video output capability and a method of signal processing

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