JPH0727735Y2 - 固体撮像素子の信号処理回路 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この考案は、CCDなどの固体撮像素子を使用したビデオ
カメラに適用して好適な信号処理回路に関する。

［従来の技術］ CCDなどの半導体素子を使用した固体撮像素子におい
て、これより発生するノイズとしては、ランダムノイズ
と固定パターンノイズの２種類があることはよく知られ
ている。

この中で、固定パターンノイズは暗電流による画素ムラ
によって発生するが、暗電流は撮像素子の周囲の温度に
依存して変動する。従って、この固定パターンノイズは
温度依存性に特徴があり、しかも温度がほぼ８℃上昇す
ると、ノイズレベルがほぼ倍になるという温度特性を有
する。

固体撮像素子では、このようにその固定パターンノイズ
が温度によって変動するため、高温雰囲気中で撮像素子
を使用すると、大小の固定パターンノイズが現れ、再生
画質を著しく劣化させてしまう。特に、暗部を撮影する
ようなときには、暗電流が著しく増加するので、画素ム
ラが大きくなって、画質を劣化させる大きな要因となっ
ていた。

また、この種信号処理回路においては、水平輪郭を強調
して再生画像の鮮鋭度を改善させるための水平輪郭補正
回路が設けられている。

水平輪郭補正回路では、高域水平周波数帯域での利得が
大きくなるようにしているので、その利得が大きく設定
されている場合で、しかも暗部を撮影するようなときに
は、温度変動に基づく画素ムラによる固定パターンノイ
ズも、この水平輪郭補正回路の存在によって助長されて
しまう。

そのため、従来ではこの固定パターンノイズによる画質
劣化を軽減するため、特に絞りが開放状態にあるとき、
若しくはAGCの利得が最大に制御されているときには、
この水平輪郭補正回路を信号路から切り離すような信号
処理を行なっている。

［考案が解決しようとする問題点］ ところで、このように構成された信号処理回路におい
て、上述したように水平輪郭補正回路を有する場合に
は、絞りの開放時、若しくはAGCの利得が最大となるよ
うに調整されているとき、水平輪郭補正回路を切り放す
ように構成されている。

従って、撮像素子の置かれた周囲温度の高低に拘らず、
上述したような条件のときは水平輪郭補正回路が切り放
されてしまう。

周囲温度が高温であるとき、上述したような制御動作
は、画質を改善する手段として効果的である。しかし、
温度が低いようなときには、このような制御動作は却っ
て逆効果となる。

それは、低温では暗電流による画素ムラが減少し、それ
に伴って固定パターンノイズも低減されることになるか
らである。このような場合には、むしろ、水平輪郭を強
調した方が得策であるからである。

そこで、この考案ではこのような従来の問題点を解決し
たものであって、撮像素子の置かれた周囲温度に応じて
固定パターンノイズを減少させる手段を制御するように
した信号処理回路を提案するものである。

［問題点を解決するための技術的手段］ 上述の問題点を解決するため、この考案においては、固
体撮像素子より得られた撮像信号が輝度信号と色信号と
に分離され、輝度信号がその高域成分の利得制御回路を
介してミキサに供給され、疑似色信号検出回路において
検出された疑似色信号によって色信号の利得が制御さ
れ、利得制御された搬送色信号がミキサにおいて、輝度
信号と合成されるようになされる。

さらに、固体撮像素子の温度検出手段が設けられ、その
検出出力で利得制御回路及び疑似色信号検出回路の利得
が制御されるようになされたことを特徴とするものであ
る。

［作用］ 固体撮像素子の置かれた周囲の温度によって利得制御回
路の利得が第２図直線L1のように制御される。

同様に、疑似色信号検出回路の利得も第２図直線L2のよ
うに制御される。

これによれば、温度上昇に伴って夫々の利得が減少する
ので、固定パターンノイズが目立たなくなる。従って、
暗電流の変化に基づく再生画質の劣化が改善される。

［実施例］ 続いて、この考案に係る固体撮像素子の信号処理回路の
一例を上述したビデオカメラに適用した場合につき、第
１図以下を参照して詳細に説明する。

１はこの信号処理回路の全体を示す。

被写体像は光学系２を介して、固体撮像素子３に投影さ
れ、ここにおいて光学像に対応した撮像信号に変換され
る。撮像素子３としては、CCDなどの電荷転送素子など
が使用される。４は撮像素子３に対する駆動回路で、こ
れより所定周波数の転送クロック（読み出しクロック）
などが送出される。

撮像信号は相関ダブルサンプリング回路５においてサン
プリング処理され、その後ローパスフィルタ６で上述の
クロック信号が炉波される。

クロック信号を炉波した撮像信号は再びローパスフィル
タ７によって帯域制限されて輝度信号が抽出、分離され
る。この分離された輝度信号は水平輪郭補正回路８に供
給されて、水平輪郭補正される。この輪郭補正回路８は
輝度信号の高域成分の利得を制御する高域利得制御回路
として構成されている。水平輪郭補正された輝度信号は
ミキサ９に供給される。

ローパスフィルタ６を通過した撮像信号はさらに、バン
ドパスフィルタ11に供給されて、これより色信号が抽
出、分離される。この色信号は検波回路12で検波された
後に、ホワイトバランス調整回路13に供給され、ホワイ
トバランスを取るためのレベル調整を受ける。そのた
め、ホワイトバランス調整回路13には、ローパスフィル
タ14で得た輝度信号がレベル調整信号として供給され
る。

ホワイトバランス調整回路13によってホワイトバランス
が調整された色信号は直接切り換え回路15に供給される
と共に、1Hの遅延回路16を経て切り換え回路15に供給さ
れる。ここで、図１に示す実施例のようなCCD等の撮像
装置を使用する場合においては、カラーの映像信号を得
る際に、１水平ラインに該当するCCD毎にB,Rのフィルタ
ーを配置し、１水平ライン毎にB,R成分を検出する。そ
して、１水平ラインの色成分B,Rは、便宜的に隣接する
水平ラインの他の色成分を用いている。即ち、Ｂ成分が
出力される１水平ラインのＲ成分は、隣接する水平ライ
ンのＲ成分を凝制して用いている。そのため、隣接する
ライン間の信号を同時化する必要がある。ここにおい
て、周知のとおり、線順次に入力された色信号は、1Hの
遅延回路によって同時化され、さらに切り換え回路15に
よってR,Bのそれぞれの信号に分離される。

同時化され、さらに、R,Bに分離された色信号は、次い
で、リニアマトリックス回路17に供給されて同時化され
た一対の色差信号（Ｒ−Y,B−Ｙ）に変換され、変調器1
8に導かれて平衡変調される。以上述べたとおり、回路1
5,16,17により同時化された色差信号を形成する色差信
号回路が構成され、さらに回路18を加えてクロマ信号回
路が構成されることになる。

平衡変調出力である搬送色信号はミキサ９で輝度信号に
周波数多重されることによって、出力端子20には、周知
の信号形態となされたテレビジョン信号（例えば、NTSC
方式のテレビジョン信号）が得られる。

さらに、この発明に従って、ローパスフイルタ14の出力
そのものと、これを1Hの遅延回路21で遅延した信号とを
減算器22に供給して両者の差をとり、垂直方向の相関の
程度を示す信号を得る。垂直方向の相関が強ければ差は
ほぼ「０」となり相関が少ない程レベルの大きくなる信
号（相関信号）が検出される。周知のとおり、CCD等の
撮像装置からの色信号（B,R）は、１水平ライン毎に交
互に得られ、クロマ信号回路において同時化されて、各
水平ラインの１組の色信号B,Rとして用いられている。
従って、垂直方向の相関性が高い水平ライン間で同時化
された１組の色信号B,Rは画像をほとんど劣化させない
が、垂直方向の相関性が低い水平ライン間で同時化され
た１組の色信号は、もとの画像の色情報に正しく対応せ
ず、画像を劣化させてしまう（このような色信号を擬似
色信号という）。

この相関信号によって一対の色差信号のレベルが制御さ
れる。具体的には、相関の程度が少ない程、相関信号が
大きくなるが、この大きさに応じて色差信号の利得が小
さくなるように制御する。これによって、垂直方向の擬
似色信号による画像の劣化が軽減される。

撮像信号はさらに、絞り27に対する制御回路25にも供給
され、その制御信号によって絞り駆動回路26が制御され
て、制御信号に応じた絞り量となる。28は絞り27の開放
状態を検出する回路である。

このように構成された信号処理回路１において、この考
案では、撮像素子３の周囲の温度を検出するための温度
センサ31が、撮像素子３に近接配置され、検出信号は水
平輪郭補正回路８に対する利得制御回路32にその制御信
号として供給される。従って、温度変動に応じて輝度信
号の高域成分の利得が制御される。

温度と利得との関係は、第２図直線L1のように設定され
ている。

これによって、温度が上昇するにつれ、高域成分の利得
が減少するように作用するため、暗電流増加に伴う固定
パターンノイズが低減される。

温度検出信号はさらに、相関信号利得制御回路23にその
利得制御信号として供給される。この場合の温度と利得
との関係は、第２図直線L2に示すように選定されてい
る。

その結果、温度が上昇すると相関信号の利得が減少する
ように制御され、その結果垂直エッジ部の色信号の利得
が低下するようになる。

［考案の効果］ 以上説明したように、この考案においては、撮像素子の
周囲の温度変動を検出し、その検出出力に応じて輝度信
号の高域成分の信号及び相関信号の利得を制御するよう
にしたものである。即ち、CCDの温度上昇に伴って、輝
度信号の高域成分のゲインを抑え、さらに、色信号のゲ
インを抑えることになる。

そのため、温度上昇によって生ずる暗電流増加に伴う画
素ムラの弊害を排除でき、常に高画質の再生画像を提供
できる特徴を有する。

従って、この考案に係る信号処理回路は上述したよう
に、CCDなどの温度依存性の高い撮像素子を使用したビ
デオカメラに適用して極めて好適である。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案に係る固体撮像素子の信号処理回路の
一例を示す系統図、第２図は温度と利得制御との関係を
示す特性図である。 １……信号処理回路 ３……撮像素子 ８……水平輪郭補正回路 23……擬似色信号検出回路 31……温度センサ 32……水平輪郭補正用利得制御回路

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】固体撮像素子より得られた撮像信号を輝度
   信号と色信号とに分離するための分離手段と、輝度信号
   と該輝度信号を１水平期間遅延させた信号との差を求め
   て垂直方向の相関の程度を検出する相関信号検出回路
   と、前記分離された色信号から一対の色差信号を得る色
   差信号回路と、前記相関信号検出回路からの相関信号に
   よってこの色差信号の利得を制御する制御回路とを含
   み、利得制御された一対の色差信号を平衡変調してクロ
   マ信号を作成するクロマ信号回路と、前記クロマ信号と
   前記輝度信号とを混合してテレビジョン信号を得るミキ
   サ回路とを備えた固体撮像素子の信号処理回路におい
   て、前記固体撮像素子の温度を検出する温度検出手段を
   設けると共に、前記相関信号の利得を制御する相関信号
   利得制御回路、及び輝度信号の高域成分の利得を制御す
   るための高域利得制御回路とを設け、前記温度検出手段
   の検出出力によって前記相関信号利得制御回路及び前記
   輝度信号の高域成分の利得を制御する高域利得制御回路
   の利得を制御可能とした固体撮像素子の信号処理回路。