JPH09214805A - クランプ回路とこれを用いた画像信号処理回路 - Google Patents

クランプ回路とこれを用いた画像信号処理回路

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JPH09214805A
JPH09214805A JP8015673A JP1567396A JPH09214805A JP H09214805 A JPH09214805 A JP H09214805A JP 8015673 A JP8015673 A JP 8015673A JP 1567396 A JP1567396 A JP 1567396A JP H09214805 A JPH09214805 A JP H09214805A
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JP
Japan
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clamp
circuit
switch
signal
output
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JP8015673A
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Migaku Ezaki
琢 江崎
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 クランプ回路に混入する信号系のノイズの悪
影響を除去することを課題とする。 【解決手段】 信号入力端とクランプスイッチ間にクラ
ンプ信号に同期してオン・オフする第1のスイッチが接
続され、前記第1のスイッチと並列に前記信号入力端と
前記クランプスイッチ間に前記クランプ信号に同期して
オン・オフする第2のスイッチとローパスフィルタ回路
が直列に接続されていることを特徴とする。また、この
クランプ回路を画像信号処理回路に用いたことを特徴と
する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、クランプ回路に関
し、特にビデオ信号の輝度信号の変動を安定化する機能
等を有するクランプ回路及びこれを用いる画像信号処理
回路に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、テレビ信号などの同期信号を安定
して取り出すためには、同期信号が常に正又は負の最大
値を持つことから、その電圧をクランプしてそのクラン
プ電圧との比較により尖頭値を検出したり、垂直信号の
場合は低周波成分を含むため積分回路によって他の信号
と区別する。クランプ回路は映像信号のDC成分再生な
ど応用の広い回路である。特に、ビデオ信号をC結合に
より増幅する場合、次段の入力インピーダンスとC結合
のCとでハイパスフィルターを構成するため、波形のD
Cレベルを失って波形の完全伝送が行われない。これを
防ぐため、クランプ回路が必要となる。
【0003】ここで、従来のクランプ回路について、回
路図を図6に示して説明する。図6において、クランプ
パルスφ4を印加し一定期間スイッチSWが導通して、
出力電位をバイアス電位Vcに固定する。このときコン
デンサーCはスイッチSWと信号源抵抗Rsを通して充
電される。スイッチSWがオフのとき、コンデンサCの
電荷は負荷インピーダンスRLを通して放電される。こ
の放充電電荷は常に等しいから、信号源抵抗Rsとスイ
ッチ内部抵抗rsが大きいと、電圧低下を生じ充分波形
が再生されない。一方負荷インピーダンスRLは大きい
ほどよいが、時定数CRLでサグが生じるので信号波形
により決定される。通常スイッチオンの時間Tonとスイ
ッチオフの時間Toffとの関係が、 (Ton/Toff)・(RL/Rs)>10 であれば、あまり問題はない。本クランプ回路には、い
わゆる尖頭値クランプと同期クランプが代表的な回路で
ある。
【0004】このようなクランプ回路について、複数の
入力部を有するクランプ回路について、図4を示して説
明する。入力信号として、例えばビデオ信号R,G,B
成分が入力され、各DC成分を一致させようとする場合
について説明する。入力信号IN1はバッファ41に入
力され、出力インピーダンスを小さくしてクランプコン
デンサC4を介して出力アンプ47に入力されて所定の
ゲインで増幅されて出力される。クランプコンデンサC
4の出力には所定のDC電圧V1を介してスイッチFET
46が接続され、スイッチFET46のゲートにはクラ
ンプパルスφCが供給される。ここで、クランプ期間中
には、クランプパルスφCをハイとして、スイッチFE
T46がオンして導通し、クランプコンデンサC4の出
力にはDC電圧V1が維持される。一方、入力信号IN1
を伝送するときには、クランプパルスをローとして、ス
イッチFET46がオフとなり、バッファ41と出力ア
ンプ47を介して所定のゲインを得て出力される。この
動作は他の入力IN2,IN3に対しても同様である。こ
うして、他の入力信号に対して各出力には基準電圧であ
るDC電圧Vを基準として出力される。
【0005】
【解決しようとする課題】しかしながら、上述のクラン
プ回路では、クランプ期間中に、スイッチFET46が
導通しているのにもかかわらず、入力信号INに高周波
信号が入力されると、クランプ電位V1に正確にクラン
プされず、高周波成分の差異に従って、即ちスイッチF
ET46がオフするときの高周波成分に従ったオフセッ
ト電位が発生してしまう。
【0006】図5に示すように、クランプパルスφCが
図5(d)に示す波形がスイッチFET46のゲートに
入力される(図5(a)(b)(c)に示す)と、クラ
ンプパルスがハイの期間中、スイッチFET46、5
6,66が導通し、クランプパルスがローに変化した瞬
間の各入力信号の高周波信号レベルに従った成分が出力
され、その成分レベルがオフセットとして残り、各出力
端子には図5(e)に示す各出力波形となる。なお、他
の出力信号と比較のため合体して記載している。このよ
うに、本来クランプ回路によって、各出力電圧はクラン
プ電圧に一致するべきところ、高周波成分が入力信号に
重畳されるため、各出力には異なったDC成分でクラン
プされた態様を示すこととなる。
【0007】こような問題点は、3つの入力信号に関す
る場合だけではなく、1つの入力信号に対しても、所定
のDC電位にクランプしようとする場合にも、高周波成
分のため、正確なクランプができないという問題点があ
った。
【0008】
【課題を解決する手段】本発明は、上記問題点を解決す
るために成されたもので、クランプ回路において、信号
入力端とクランプスイッチ間にクランプ信号に同期して
オン・オフする第1のスイッチが接続され、前記第1の
スイッチと並列に前記信号入力端と前記クランプスイッ
チ間に前記クランプ信号に同期してオン・オフする第2
のスイッチとローパスフィルタ回路が直列に接続されて
いることを特徴とする。
【0009】
【発明の実施の形態】
(第1の実施形態)図1は本発明による3入力端子を有
するクランプ回路を示している。図において、11,2
1,31はバッファで、例えばビデオ信号のR,G,B
信号が夫々の入力端子IN1,IN2,IN3に入力さ
れ、出力インピーダンスを低くするため、ボルテージホ
ロワ等の回路が用いられる。なお、前段の出力インピー
ダンスが低い場合にはこのバッファがなくてもよい。1
2,22,32は第1のスイッチで、13,23,33
は第2のスイッチである。14,24,34はクランプ
パルスが入力され、その反転パルスを得て第1のスイッ
チに供給する第1のインバータで、15,25,35は
第1のインバータの出力信号を反転して第2のスイッチ
に供給する第2のインバータである。16,26,36
はクランプコンデンサC1の出力をクランプ期間中所定
のクランプ電圧V1に維持するクランプスイッチであ
る。また、17,27,37はクランプ回路の出力を所
定のゲインと入力インピーダンスを大きくする出力アン
プである。
【0010】図2には、各入力信号が入力端子IN1,
IN2,IN3に入力された場合について説明する。クラ
ンプパルスφ1は各クランプ回路に共通に供給され(図
2(d))、そのクランプ期間中、クランプパルスφ1
はハイとなり、第1のスイッチ12,22,32はオフ
となり、第2のスイッチ13,23,33はオンとな
り、クランプスイッチ16,26,36はオンとなる。
ここで、入力信号はバッファを介して第2のスイッチ1
3,23,33を通って、抵抗R1,R2,R3及びクラ
ンプコンデンサC1,C2,C3を通って、クランプスイ
ッチ16,26,36が導通してクランプ電圧に固定さ
れる。こうして、入力信号は時定数R1・C1,R2・C
2,R3・C3によるローパスフィルターを構成すること
となり、入力信号に他のビデオ信号処理回路のスイッチ
ングノイズや発振回路の誘導ノイズ等の高周波成分が含
まれていたとしても高周波信号成分はクランプ電圧V1
に吸収され、クランプコンデンサC1,C2,C3に高周
波成分は残らない。出力アンプ17,27,37はDC
成分V1のみがに入力され、所定のゲインを得てDC成
分を出力する。
【0011】ここで、抵抗R1,R2,R3とクランプコ
ンデンサC1,C2,C3とで構成されるローパスフィル
ターの時定数は、クランプパルスのパルス幅よりも小さ
く設定される。例えば、パルス幅5μsのクランプパル
スを用いる場合、ローパスフィルタの時定数は5μs以
下、即ちカット(遮断)周波数は200kHz以上に設
定される。つまり、5μs幅のクランプパルスを用いる
場合、200kHz以上の高周波ノイズを除去すること
ができる。
【0012】ちなみに、抵抗R1,R2,R3とクランプ
コンデンサC1,C2,C3との接続点の電位はその時定
数に従ってクランプ電圧に収束していく。
【0013】次に、クランプ期間が終了し、クランプパ
ルスがローレベルになると、第1のスイッチ12,2
2,32はオンとなり、第2のスイッチ13,23,3
3はオフとなり、クランプスイッチ16,26,36は
非導通となる。そうして、バッファからの信号は図2
(e)に示すように、各クランプコンデンサC1,C2,
C3に蓄積されていたクランプ電圧そのものが基準とな
り、各信号が転送されて出力アンプ17,27,37か
ら出力される。ただし、図2(a)(b)(c)は各入
力信号を示し、例えばクランプパルスがハイの期間中及
びそのローとなる直後に高周波成分が存在しても、その
ローとなる直後の基準電圧V1を基準に出力される。ま
た、図2(e)は他の出力信号を比較しやすくしたもの
である。
【0014】このように、クランプ回路のクランプ期間
中に入力信号に付加されるノイズを除去することで正常
なクランプ電圧を一定にできるが、このクランプ回路
は、テレビのビデオ信号処理回路、VTRの記録時のレ
ベル合わせ回路、EVF、液晶表示回路等に用いられ得
る。
【0015】(第2実施形態)図3は光電変換装置にク
ランプ回路を用いた場合の簡略的な回路図を示す。図に
おいて、71,81は光量を電気信号に変換する光電変
換素子、72,82は光電変換素子71,81に活性
化、非活性化するキャパシタ、73,83は光電変換素
子71,81の光電荷を転送する転送MOS、74,8
4はリセットMOS、75,85は光電荷を増幅するア
ンプMOS、76,86は増幅された光電荷を転送する
スイッチMOS、77,87はアンプMOS75,85
の負荷となる負荷MOSトランジスタである。次に、7
8,79,88,89,91,92は制御端子に印加さ
れるクランプパルスによってオン・オフするスイッチ、
80,90は出力アンプ、93,94はインバータであ
る。
【0016】このような構成の光電変換装置Aは、まず
リセットパルスφ4をハイとしてアンプMOS75のゲ
ートをリセットし、フォトダイオードの光電変換素子7
1に所定時間光電荷を蓄積し、転送パルスφ5をハイと
して転送MOS73をオンして光電荷をアンプMOS7
5のゲートに転送する。次にスイッチパルスφ6と負荷
パルスφ10をハイとしてスイッチMOS76と負荷MO
S77とを導通し、スイッチMOS76のソース・ドレ
インから出力する。複数個の光電変換素子を有する場合
には、このステップを繰り返せばよいし、光電変換装置
Bにおいても同様なステップで画像信号を読み出すこと
ができる。
【0017】次に、クランプ回路では、クランプパルス
φ3がローの場合は、スイッチ78,88が導通し、画
像信号はカップリングコンデンサC7,C8でDCカット
されて出力アンプで増幅して出力される。一方、クラン
プパルスφ3がハイとなれば、スイッチ79,89,9
1,92が導通して、画像信号は抵抗R7とコンデンサ
C7を介して、また、他方の画像信号は抵抗R8とコンデ
ンサC8を介して、ノイズや高周波成分をクランプ電圧
V2に吸収され、出力アンプの出力にはクランプ電圧V2
を増幅して出力電圧が現れる。こうして、クランプ回路
によって、各画像信号の基準は一致することとなり、こ
の後の信号処理回路において、各画像信号のDC成分の
バラツキのない処理を可能とする。
【0018】かかる構成の光電変換装置A,Bは光電変
換素子を複数個用いた1次元に並べたラインセンサと2
次元に配置したエリアセンサであってもよく、光電変換
装置A,Bの出力である画像信号はそれぞれクランプ回
路に入力される。ここで、例えば光電変換装置Aは対象
画像信号を出力し、光電変換装置Bは光量を遮断された
暗電圧を出力し、クランプ回路によって、DC成分のレ
ベル合わせが行われ、出力OUT7,8の差を取って暗
電圧成分を除去された画像信号を得ることができる。ま
た、光電変換装置Aは対象画像信号を出力し、光電変換
装置Bはその画像と相関をとる基準画像信号を出力とす
ることもできる。
【0019】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によるクラ
ンプ回路は、入力信号に高周波成分が重畳したとして
も、クランプ期間中にローパスフィルターを具備してい
るので、クランプ電圧に応じた出力を得ることができ
る。
【0020】また、本発明のクランプ回路を画像信号処
理回路に用いることにより、クランプ回路に外部ノイズ
や高周波ノイズが重畳したとしても、正確なDC成分に
クランプすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によるクランプ回路の回路図である。
【図2】本発明によるクランプ回路の動作を示す波形図
である。
【図3】本発明によるクランプ回路を用いた画像信号処
理回路の一例を示す回路図である。
【図4】クランプ回路の回路図である。
【図5】クランプ回路の動作を示す波形図である。
【図6】クランプ回路の動作原理を示す回路図である。
【符号の説明】
11,21,31,41,51,61 バッファ 12,22,32,13,23,33 スイッチ 14,15,24,25,34,35 インバータ 16,26,36 クランプスイッチ 17,27,37 出力アンプ C1〜C6 クランプコンデンサ R1〜R3 抵抗 71,81 フォトダイオード 73〜77,83〜87 MOSトランジスタ

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 信号入力端とクランプスイッチ間にクラ
    ンプ信号に同期してオン・オフする第1のスイッチが接
    続され、前記第1のスイッチと並列に前記信号入力端と
    前記クランプスイッチ間に前記クランプ信号に同期して
    オン・オフする第2のスイッチとローパスフィルタ回路
    が直列に接続されていることを特徴とするクランプ回
    路。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載のクランプ回路を用いた
    ことを特徴とする画像信号処理回路。
JP8015673A 1996-01-31 1996-01-31 クランプ回路とこれを用いた画像信号処理回路 Pending JPH09214805A (ja)

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