JPH0748829B2 - 固体カラ−テレビジヨンカメラ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、テレビジョンカメラの走査を外部から供給さ
れる基準の同期信号に同期させる外部同期の方法に関す
るものである。

従来の技術 従来は、被写体像よりの光を映像信号に変換するために
撮像管が用いられてきたが近年に成って固体撮像素子も
用いられるようになった。固体撮像素子としては、受光
部も信号読出し部も電荷結合素子から成るCCD型撮像素
子、あるいはホトダイオードを多数格子状に配列し、各
接点に読出スイッチを設け、これを順次切り換えながら
映像信号を得るMOS型撮像素子、あるいは受光部はホト
ダイオード，信号読出し部はCCDにより構成された撮像
素子などがある。前記の受光部がホトダイオード，信号
読出し部はCCDにより構成された撮像素子も一般にはCCD
型固体撮像素子と呼ばれている。これらの素子の構造お
よび動作については周知であるので説明は省略する。

固体カラーテレビジョンカメラは、上記のような固体撮
像素子を３個と、１個の３色分解プリズムを用いて、被
写体像を撮像し、電気回路処理によりカラーテレビジョ
ン信号を得ている。これは従来の撮像管を３本用いる３
管式カラーテレビジョンカメラとよく似た構成である。

カラーテレビジョンカメラは、他のカラー映像信号発生
手段（他のカラーテレビジョンカメラ等）で発生させた
標準カラーテレビジョンカメラ信号（以下、テレビ信号
と略す）の供給を受けその走査タイミングや色副搬送波
の周波数，位相を供給させたテレビ信号に同期させる必
要がある。

更に、カラーテレビジョンカメラでは外部から供給され
た基準となるテレビ信号の水平同期信号に対し撮像する
映像信号のタイミングを任意に変える事が要求される。
また、色副搬送波の位相についても基準となるテレビ信
号の色副搬送波の位相に対して任意に変化させられる事
が要求される。

カラーテレビジョンカメラの操作性からは撮像する映像
信号のタイミングと色副搬送波の位相とは、各々独立し
て調整出来ることが望ましい。つまり色副搬送波の位相
を調整しても映像信号のタイミングは変化せず、また映
像信号のタイミングを調整しても色副搬送波の位相は変
化しない事がのぞましい。

従来の３管式のカラーテレビジョンカメラでは、上記の
調整は各々独立して行える。つまり、撮像する映像信号
のタイミングを調整するにはカラーテレビジョンカメラ
の水平偏向のタイミングパルスのタイミングを調整すれ
ばよく、色副搬送波の位相を調整するにはカラーテレビ
ジョンカメラのエンコーダに供給する色副搬送波の位相
を任意に調整すればよい。従来の３管式のカラーテレビ
ジョンカメラの外部同期の方法は周知であるが、ここで
簡単にその方法を第２図を用いて説明する。

第２図において、１はテレビ信号の入力端子、２は同期
分離回路、3,9は移相器、5,11はローパスフィルタ、6,1
2はVCO（電圧制御発振器）、７は910分周回路，ゲート
回路を主要な構成回路とする同期信号発生器、13はカウ
ンタ回路、８は水平偏向回路、14はカラーエンコーダで
ある。

テレビ信号の入力端子１から入力された外部から供給さ
れたテレビ信号に含まれる水平同期信号及びバースト信
号は同期分離回路２により分離される。分離された水平
同期信号は移相器３に供給され任意のタイミングに移相
される。移相された水平同期信号は位相検波器４に供給
される。位相検波器出力信号はローパスフィルタ５に供
給される。ローパスフィルタ出力信号は、VCO6に供給さ
れる。VCOは供給された電圧の大きさに応じた周波数の
信号を発生する。VCOは水平走査周波数の概ね910倍の周
波数の信号を発振する。VCO出力信号は同期信号発生器
７に供給され910分周される。

同期信号発生器出力信号は位相検波回路４に供給される
とともに水平偏向回路のトリガ端子（図示せず）に供給
される。水平偏向回路はトリガ端子に供給されたトリガ
信号により水平走査を行う。１〜７の各回路群によりフ
ェーズロックループ（以下PLLと略す）が構成されてい
る。従って位相検波器４に供給される２つの水平同期信
号はその立ち上がりの位相が一致した状態で安定となる
ので同期分離回路２により分離した水平同期信号の位相
を任意に調整することにより基準のテレビ信号の映像信
号とカラーテレビジョンカメラにより撮像した映像信号
の位相を任意に調整することができる。

図示しないが最も簡易な方法として同期分離回路から得
られた水平同期信号の位相を任意に調整してカラーテレ
ビジョンカメラの同期信号発生器の水平走査パルス発生
カウンタ（以下水平カウンタと略す）をリセットする方
法もある。

次に色副搬送波の位相調整について説明する。同期分離
回路２により分離されたバースト信号は移相器９に供給
され任意の位相に調整される。位相調整されたバースト
信号は位相検波器10に供給される。位相検波器出力信号
はローパスフィルタ11に供給される。ローパスフィルタ
出力信号は、VCO12に供給される。VCOは供給された電圧
の大きさに応じた周波数の信号を発生する。VCOは色副
搬送波周波数の概ね４倍の周波数の信号を発振する。VC
O出力信号はカウンタ回路13に供給され４分周される。
カウンタ回路出力信号は位相検波回路10に供給されると
ともにカラーエンコーダ回路に供給される。カラーエン
コーダは供給された色副搬送波により色信号を変調す
る。９〜13の各回路群によりPLLが構成されている。

従って位相検波器10に供給される２つの色副搬送波はそ
の位相が一致した状態で安定となるので同期分離回路２
により分離したバースト信号の位相を任意に調整するこ
とにより基準のテレビ信号の色副搬送波とカラーテレビ
ジョンカメラの色副搬送波の位相を同期させ、かつ位相
を任意に調整することが出来る。

ところが、光電変換素子として固体撮像素子を用いた場
合には基準となるテレビ信号の映像信号とカラーテレビ
ジョンカメラにより撮像した映像信号の位相を任意に調
整するには、固体撮像素子の水平転送用クロックパルス
信号もテレビ信号の水平同期信号と同期関係を保たねば
ならない。固体撮像素子を用いたカラーテレビジョンカ
メラの従来の方法を第３図を用いて説明する。

固体撮像素子は二次元に光電変換素子を配置してその光
電変換素子の信号を順次に読出して被写体像を得るもの
であるため、カラーテレビジョンカメラの解像度は光電
変換素子の数により決定される。従って素子数は垂直方
向はカラーテレビジョンカメラの走査線数で決定される
が、水平方向の素子数は任意に決定することができる。
そこで水平方向の素子数は、カラーテレビジョンカメラ
の全体の系を考慮して決定される。その結果、水平転送
クロック信号を色副搬送波の整数倍の信号から得られる
よう水平方向の素子数を決定するのが一般的である。従
って以下の説明にはカラーテレビジョンカメラの方式と
してNTSC方式、水平方向の素子数は576素子とし、水平
転送クロックを色副搬送波の３倍の周波数の信号（10.7
MHz）として行う。

第３図において、１はテレビ信号の入力端子、２は同期
分離回路、3,9は移相器、5,11はローパスフィルタ、15,
12はVCO（電圧制御発振器）、７は同期信号発生器、13,
16,17はカウンタ回路、18は固体撮像素子駆動回路、14
はカラーエンコーダである。

テレビ信号の入力端子１から入力された外部から供給さ
れたテレビ信号に含まれる水平同期信号及びバースト信
号は同期分離回路２により分離される。分離された水平
同期信号は移相器３に供給され任意のタイミングに移相
される。移相された水平同期信号は位相検波器４に供給
される。位相検波器出力信号はローパスフィルタ５に供
給される。ローパスフィルタ出力信号は、VCO15に供給
される。VCOは供給された電圧の大きさに応じた周波数
の信号を発生する。VCOは水平走査周波数の概ね2730倍
の周波数の信号を発振する。VCO出力信号はカウンタ回
路16に供給され３分周され、その出力信号は同期信号発
生器７に供給され910分周される。同期信号発生器出力
信号は位相検波回路４に供給されるとともに固体撮像素
子駆動回路18に供給される。固体撮像素子駆動回路に
は、VCO15の出力信号をカウンタ回路17により４分周さ
れた信号も供給され、それらの信号により固体撮像素子
の水平転送クロック信号を得ている。１〜5,7,15,16の
各回路群によりPLLが構成されている。従って位相検波
器４に供給される２つの水平同期信号はその立ち上がり
の位相が一致した状態で安定となるので同期分離回路２
により分離した水平同期信号の位相を任意に調整するこ
とにより基準のテレビ信号の映像信号とカラーテレビジ
ョンカメラにより撮像した映像信号の位相を任意に調整
することができる。固体撮像素子駆動回路18はカウンタ
回路17,同期信号発生器の出力信号を合成して固体撮像
素子の水平転送パルスを作成している。

NTSC方式では色副搬送波信号，水平同期信号，垂直同期
信号の各信号を得るためには原発振器出力信号（14.318
1818MHz）を各々４分周,910分周,238875分周して得てい
る。従って原発振器出力信号と水平同期信号はその立ち
上がりの位相は一致しており、水平同期信号と色副搬送
波信号の立ち上がりの位相は１水平走査毎に反転する。

発明が解決しようとする問題点 ところで第３図の構成により得られた水平転送クロック
信号と水平同期信号との位相はカラーテレビジョンカメ
ラの電源の投入時のカウンタ回路の状態により４つの相
対的な位相状態が有り得る。これは前述のように水平転
送クロックを得ている関係から、外部から供給されたテ
レビ信号にカラーテレビジョンカメラ内部の水平同期信
号が同期（PLL回路によりロック）されていても、電源
の投入の状態によりカラーテレビジョンカメラで得られ
る映像信号のタイミングが異なることになり、カラーテ
レビジョンカメラの電源投入のつど水平走査タイミング
を調整しなくてはならないことになり都合が悪い。

更に第３図のような構成で外部から供給されたテレビ信
号にカラーテレビジョンカメラの動作を同期させるに
は、原発振器の発振周波数は色副搬送波の整数倍としな
ければならず、カラーテレビジョンカメラに使用できる
固体撮像素子の水平方向の素子数が制限されてしまう欠
点がある。

本発明は上記従来の欠点を解消するもので、固体カラー
テレビジョンカメラの電源投入時の状態によりカラーテ
レビジョンカメラで得られる映像信号のタイミングが異
なるのを防止し、しかもカラーテレビジョンカメラに使
用できる固体撮像素子の水平方向の素子数の制限を解除
することを目的とする。

問題点を解決するための手段 上記問題点を解決するため、本発明の固体カラーテレビ
ジョンカメラは固体カラーテレビジョンカメラに供給さ
れる基準の標準カラーテレビジョン信号から水平同期信
号を分離し、第１のPLL回路により前記の水平同期信号
に同期した固体カラーテレビジョンカメラの水平同期信
号を得、第２のPLL回路により前記第２の水平同期信号
に同期した水平走査周波数の整数倍の周波数の水平転送
クロック用の信号を得、第３のPLL回路により、前記基
準の標準カラーテレビジョン信号から分離したバースト
信号に同期した色副搬送波を得るようにしている。

作用 上記構成によれば、固体カラーテレビジョンカメラに供
給された基準の標準カラーテレビジョン信号から水平同
期信号を分離し、その分離された水平同期信号を第１の
PLL回路に供給して、前記水平同期信号に同期した色副
搬送波の４の整数倍の信号を得て、前記色副搬送波の４
の整数倍の信号を分周して水平同期信号もしくは１水平
走査周期の信号を得る。そうして得られた１水平走査周
期の信号を第２のPLL回路に供給して、前記１水平走査
周期の信号に同期した水平走査周波数の整数倍の水平転
送用の信号を得ることにより、固体カラーテレビジョン
カメラの電源投入時の状態によりカラーテレビジョンカ
メラで得られる映像信号のタイミングが異なるのを防止
し、しかもカラーテレビジョンカメラに使用できる固体
撮像素子の水平方向の素子数の制限を解除することがで
きる。

実施例 以下、本発明の一実施例を第１図に基づいて説明する。

第１図は本発明における固体カラーテレビジョンカメラ
の外部同期回路，固体撮像素子の水平転送クロックパル
ス発生回路及び色副搬送波発生回路の構成図である。

第１図において、１はテレビ信号の入力端子、２は同期
分離回路、3,9は移相器、5,11,20はローパスフィルタ、
6,12,21はVCO（電圧制御発振器）、13,22はカウント回
路、７は同期信号発生器、18は固体撮像素子駆動回路、
14はカラーエンコーダ、4,10,19は位相検波回路であ
る。

テレビ信号の入力端子１に外部から供給された信号は同
期分離回路２に供給される。同期分離回路２の出力信号
は移相器３に供給され移相器出力信号は位相検波器４に
供給される。位相検波器出力信号はローパスフィルタ５
に供給され、ローパスフィルタ出力信号は、VCO15に供
給される。VCO出力信号は同期信号発生器７に供給さ
れ、その出力信号は位相検波回路４に供給されるととも
に固体撮像素子駆動回路18に供給される。上記１〜７の
回路群によりPLL回路が構成されている。

同期信号発生器７の出力信号は位相検波器19に供給され
る、位相検波器出力信号はローパスフィルタ20に供給さ
れ、ローパスフィルタ出力信号は、VCO21に供給され
る。VCO出力信号はカウンタ回路22に供給され、その出
力信号は位相検波器19に供給される。VCO21の出力信号
は固体撮像素子駆動回路18に供給されている。この19〜
22の回路群によりPLL回路が構成されている。

更に、同期分離回路２の出力信号は移相器９に供給され
移相器出力信号は位相検波器10に供給される、位相検波
器出力信号はローパスフィルタ11に供給され、ローパス
フィルタ出力信号は、VCO12に供給される。VCO出力信号
はカウンタ回路13に供給され、その出力信号は位相検波
回路10に供給されるとともにカラーエンコーダ回路14に
供給される。この９〜13の回路群によりPLL回路が構成
されている。

次に本発明による実施例の動作を説明する。

テレビ信号の入力端子１から入力された外部から供給さ
れたテレビ信号に含まれる水平同期信号及びバースト信
号は同期分離回路２により各々分離される。分離された
水平同期信号は移相器３に供給され基準信号であるテレ
ビ信号の水平同期信号に対して相対的に任意のタイミン
グに移相される。移相された水平同期信号は位相検波器
４に供給される。ここで図示しないが位相器３の出力信
号を位相検波器４に供給する際、分離した同期信号に含
まれる垂直同期信号及び等価パルスはワンショットマル
チバイブレータ等簡単な方法で除去している。（これは
PLL回路を安定に動作させるためのものである。） さらに得られた位相検波器出力信号をローパスフィルタ
５に供給し不要な高域成分を除去する。ローパスフィル
タ出力信号は、VCO6に供給される。VCOは供給された電
圧の大きさに応じた周波数の変化を呈する。その発振周
波数は水平走査周波数の概ね910倍の周波数である。VCO
出力信号はカウンタ回路，ゲート回路を主要な構成回路
とする同期信号発生器７に供給され910分周される、同
期信号発生器出力信号は位相検波回路４及び19に供給さ
れるとともに固体撮像素子駆動回路18に供給される。従
って位相検波器４へ供給される２つの信号（位相器３と
同期信号発生器７の出力信号）はその立ち上がりの位相
が一致した状態で安定する（ロックが行われる）ので同
期分離回路２により分離した水平同期信号の位相を任意
に調整することにより基準のテレビ信号の水平同期信号
とカラーテレビジョンカメラの水平同期信号の位相は任
意に設定できる。

次に、この同期信号発生器７の水平走査の開始タイミン
グ（例えば水平ドライブ信号,HD）パルスの立ち上がり
に位相が一致（ロック）された水平転送パルスを得る方
法を説明する。

同期信号発生器７の出力信号を位相検波回路19に供給し
位相検波器出力信号をローパスフィルタ20に供給し不要
な高域成分を除去する。ローパスフィルタ出力信号は、
VCO21に供給される。VCOは供給された電圧の大きさに応
じた周波数の変化を呈する。その発振周波数は水平走査
周波数の概ね680倍の周波数である。VCO21の出力信号は
カウンタ回路22に供給され680分周され、カウンタ回路2
2の出力信号は位相検波器19に供給される。

19〜22の各回路に縒りPLL回路が構成されているため位
相検波器19へ供給される２つの信号（同期信号発生器７
とカウンタ回路22の出力信号）はその立ち上がりの位相
が一致した状態で安定する（ロックが行われる）ので同
期信号発生器の出力信号（位相検波器19の入力信号）と
VCO21の出力信号とは常に２つの位相は一致した信号と
なる。従って前記VCO21の出力信号を固体撮像素子駆動
回路18に供給し、前記同期信号発生器７の１水平走査周
期の出力信号と演算して固体撮像素子の水平転送パルス
を得る。

ここで前記カウンタ回路の分周比を680として説明した
のは前述の水平転送クロック周波数が10.7MHzとした場
合の値であり、固体撮像素子の水平方向の有効素子数
（光電変換を行う）が概略570素子の場合である。前記
分周比は固体撮像素子の水平方向の素子数により任意に
設定することができる。

色副搬送波の位相調整については従来例と同一であるの
で詳細な説明は省略する。

発明の効果 以上述べた如く本発明によれば、電源の投入時の状態に
よりカラーテレビジョンカメラで得られる映像信号のタ
イミングが異なる現象が根本的に発生しないためカラー
テレビジョンカメラの電源投入のつど水平走査タイミン
グを調整する必要がなくなる。更に、カラーテレビジョ
ンカメラに使用できる固体撮像素子の水平方向の素子数
の制限を解除することができる。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の一実施例における固体カラーテレビジ
ョンカメラの同期回路のブロック図、第２図，第３図は
従来の固体カラーテレビジョンカメラの同期回路のブロ
ック図である。 １……テレビ信号の入力端子、２……同期分離回路、3,
9……移相器、5,11,20……ローパスフィルタ、6,12,21
……VCO（電圧制御発振器）、13,22……カウンタ回路、
７……同期信号発生器、18……固体撮像素子駆動回路、
14……カラーエンコーダ、4,10,19……位相検波回路。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】２次元に配置された光電変換素子と、水
   平，垂直方向に走査する走査部を有し、前記水平走査の
   転送クロック周波数は水平走査周波数の整数倍の周波数
   とする固体撮像素子を用いた固体カラーテレビジョンカ
   メラに供給される基準の標準カラーテレビジョン信号か
   ら水平同期信号を分離し、前記分離された水平同期信号
   を第１のPLL回路に供給し、前記水平同期信号に同期し
   た１水平走査周期の信号を得、前記１水平走査周期の信
   号を第２のPLL回路に供給し、前記１水平走査周期の信
   号に同期した転送クロック用の信号を得る事を特徴とす
   る固体カラーテレビジョンカメラ。
2. 【請求項２】２次元に配置された光電変換素子と、水
   平，垂直方向に走査する走査部を有し、前記水平走査の
   転送クロック周波数は水平走査周波数の整数倍の周波数
   とする固体撮像素子を用いた固体カラーテレビジョンカ
   メラに供給される基準の標準カラーテレビジョン信号か
   ら水平同期信号を分離し、前記分離された水平同期信号
   を第１のPLL回路に供給し、前記水平同期信号に同期し
   た１水平走査周期の信号を得、前記１水平走査周期の信
   号を第２のPLL回路に供給し、前記１水平走査周期の信
   号に同期した転送クロック用の信号を得、前記基準の標
   準カラーテレビジョン信号よりバースト信号を分離し、
   前記分離されたバースト信号を第３のPLL回路に供給
   し、前記バースト信号に同期した色副搬送波を得る事を
   特徴とする固体カラーテレビジョンカメラ。