JPH09246971A - デジタル信号処理装置 - Google Patents

デジタル信号処理装置

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JPH09246971A
JPH09246971A JP5642196A JP5642196A JPH09246971A JP H09246971 A JPH09246971 A JP H09246971A JP 5642196 A JP5642196 A JP 5642196A JP 5642196 A JP5642196 A JP 5642196A JP H09246971 A JPH09246971 A JP H09246971A
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Seisuke Suzuki
清介 鈴木
Hideki Wanami
英樹 和波
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 比較的少ない回路規模及び消費電力の増加で
高分解能化を図ることを目的とする。 【解決手段】 所定周波数ckでサンプリングされた離
散的信号をデジタル信号に変換するデジタル信号処理装
置において、この離散的信号と同じ周期のディザ信号を
発生するディザ信号発生手段と、アナログ−デジタル変
換手段と、デジタル積分手段とを設け、この離散的信号
にこのディザ信号を付加した後に、この離散的信号の周
波数のn(nは2以上の整数)倍の周波数nckのクロ
ック信号を使用してアナログ−デジタル変換手段でデジ
タル信号に変換すると共にこのアナログ−デジタル変換
手段の出力側に得られるデジタル信号をこのデジタル積
分手段によりn回積分した後に出力するようにしたもの
である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、CCDラインセン
サ等の出力側に得られる離散的信号をデジタル信号に変
換するのに使用して好適なデジタル信号処理装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】一般に
CCDラインセンサ等の出力側に得られる離散的信号を
デジタル信号に変換するのに高速用アナログ−デジタル
変換器である例えばフラッシュ(並列)型アナログ−デ
ジタル変換器が使用されている。
【0003】従来、このフラッシュ(並列)型アナログ
−デジタル変換器として例えば分解能10ビットのもの
が使用されている。この分解能10ビットのフラッシュ
(並列)型アナログ−デジタル変換器は1024個のコ
ンパレータが必要であり、回路規模(チップ面積)が比
較的大きく、消費電力も比較的大きい。
【0004】この分解能10ビットのフラッシュ(並
列)型アナログ−デジタル変換器の分解能を更に1ビッ
ト上げたときには、回路規模(チップ面積)が、この2
倍となり、また消費電力もこの2倍となるので、高分解
能化の実現が困難である不都合があった。
【0005】本発明は斯る点に鑑み比較的少ない回路規
模及び消費電力の増加で高分解能化を図ることを目的と
する。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明デジタル信号処理
装置は所定周波数ckでサンプリングされた離散的信号
をデジタル信号に変換するデジタル信号処理装置におい
て、この離散的信号と同じ周期のディザ信号を発生する
ディザ信号発生手段と、アナログ−デジタル変換手段
と、デジタル積分手段とを設け、この離散的信号にこの
ディザ信号を付加した後に、この離散的信号の周波数の
n(nは2以上の整数)倍の周波数nckのクロック信
号を使用してアナログ−デジタル変換手段でデジタル信
号に変換すると共にこのアナログ−デジタル変換手段の
出力側に得られるデジタル信号をこのデジタル積分手段
によりn回積分した後に出力するようにしたものであ
る。
【0007】本発明によれば、離散的信号に例えば鋸歯
状波信号のディザ信号を付加した後に、この離散的信号
の周波数のn倍例えば4倍の周波数nckのクロック信
号を使用して、アナログ−デジタル変換手段でデジタル
信号に変換しているので、この離散的信号の1周期でn
個例えば4個の例えば10ビットのデジタル信号が得ら
れ、このn個例えば4個のデジタル信号をデジタル積分
手段によりn回例えば4回積分した後に出力するように
しているので、このアナログ−デジタル変換手段のn倍
例えば4倍の分解能を上げることができ、例えばこのア
ナログ−デジタル変換手段の分解能が10ビットであっ
たときに例えば12ビットのデジタル信号を出力するこ
とができ、しかも回路規模及び消費電力の増加は比較的
少ない。
【0008】
【発明の実施の形態】以下図面を参照して本発明デジタ
ル信号処理装置の一実施例につき説明しよう。図1にお
いて、1はCCDを使用した光電変換素子を示し、この
光電変換素子1は、その出力側にクロック信号ckに従
って、図2Aに示す如きリセット期間1a,基準レベル
とするフィールドスルー期間1b及び信号期間1cより
成る信号が繰り返す撮像信号が得られる如くなされてい
る。
【0009】この光電変換素子1の出力側に得られる撮
像信号を相関二重サンプリング回路2に供給する。
【0010】また、3は光電変換素子1に供給するクロ
ック信号ckの4倍の周波数のクロック信号4ckを発
生するクロック発生回路を示し、このクロック発生回路
3のクロック信号4ckを1/4分周器4を介して、光
電変換素子1にクロック信号ckとして供給する如くす
る。
【0011】また、この1/4分周器4の出力側に得ら
れるクロック信号ckをサンプリング信号として相関二
重サンプリング回路2に供給する。この相関二重サンプ
リング回路2においては、フィールドスルー期間1bの
レベルを基準レベルとし、信号期間1cのレベルをサン
プリングホールドし図2Bに示す如く逆位相の周波数c
kでサンプリングされた離散的信号2aを得る如くす
る。この相関二重サンプリング回路2の出力側に得られ
る離散的信号2aを加算回路5に供給する如くする。
【0012】また、6はディザ信号発生回路を示し、本
例においてはこのディザ信号として、図2Cに示す如
く、図2Bに示す離散的信号2aと同じ周期の鋸歯状波
信号6aとする。この鋸歯状波信号6aのピークツウピ
ークのレベルは後述するアナログ−デジタル変換回路8
の1量子化レベル(LSB)の3/4のレベルとする如
くする。
【0013】このディザ信号発生回路6の出力側に得ら
れる離散的信号2aと同じ周期の鋸歯状波信号6aを加
算回路5に供給する如くする。この加算回路5において
は、この離散的信号2aにディザ信号である鋸歯状波信
号6aが加算され、この加算回路5の出力側には図2D
に示す如く、この離散的信号2aにディザ信号である鋸
歯状波信号6aが付加された信号が得られる。
【0014】この加算回路5の出力側に得られる離散的
信号2aにディザ信号である鋸歯状波信号6aが付加さ
れた信号をサンプリングホールド回路7に供給する。こ
のサンプリングホールド回路7においては、クロック発
生回路3に得られるクロック信号ckの4倍の周波数の
クロック信号4ckをサンプリング信号として、サンプ
リングホールドし、このサンプリングホールド回路7の
出力側に図2Eに示す如き1クロック信号ck期間に4
回サンプリングホールドしたサンプリングホールド信号
を得る如くする。
【0015】このサンプリングホールド回路7の出力側
に得られるサンプリングホールド信号をアナログ−デジ
タル変換回路8に供給する。このアナログ−デジタル変
換回路8として、本例においては10ビットの分解能の
ものを使用する。
【0016】また本例においては、このアナログ−デジ
タル変換回路8は、クロック発生回路3に得られるクロ
ック信号ckの4倍の周波数のクロック信号4ckでア
ナログ信号をデジタル信号に変換する如くする。
【0017】従って、このアナログ−デジタル変換回路
8の出力側には1クロック信号ck期間に4個の分解能
が10ビットのデジタル信号が得られる。このアナログ
−デジタル変換回路8の出力側に得られる分解能が10
ビットのデジタル信号をデジタル積分回路9を構成する
12ビット構成のデジタル加算器9aに供給する。
【0018】このデジタル加算器9aの出力信号をこの
デジタル積分回路9を構成する12ビット構成のデジタ
ルのラッチ回路9bに供給し、このラッチ回路9bの出
力信号をデジタル加算器9aに供給する。このラッチ回
路9bのクロック信号としてはクロック発生回路3に得
られるクロック信号ckの4倍の周波数のクロック信号
4ckにより動作させると共にクロック信号ckをクリ
ア端子clに供給し、これによりこのラッチ回路9bを
クリアする如くする。
【0019】即ちこのデジタル積分回路9は1クロック
信号ck期間の4個のデジタル信号をデジタル積分する
如くなしたものである。このデジタル加算器9aの出力
信号を12ビット構成のデジタル−アナログ変換回路を
介して信号波形を観察したときは例えば図2Fに示す如
き積分波形となる。
【0020】このデジタル加算器9aの出力信号を12
ビット構成のデジタルのラッチ回路10に供給する。こ
のラッチ回路10にクロック信号として周波数ckのク
ロック信号を供給する。即ちこのラッチ回路10にはア
ナログ−デジタル変換回路8のデジタルの出力信号が4
回積分された信号が順次供給されるものである。
【0021】このラッチ回路10の出力信号を12ビッ
ト構成のデジタル映像信号出力端子11に供給する如く
する。このラッチ回路10の出力信号を12ビット構成
のデジタル−アナログ変換回路を介して信号波形を観察
したときには、図2Gに示す如く、図2Bに示す離散的
信号2aが1クロック信号ck期間遅れた信号に対応す
る信号が得られた。
【0022】更に、図3及び図4を参照して、本例のこ
のアナログ−デジタル変換回路8、デジタル積分回路9
及びラッチ回路10の動作につき、模擬的に詳細に説明
する。
【0023】一般にアナログ−デジタル変換回路におい
ては、図3に示す如く1サンプリング期間(1クロック
信号ck期間)において、入力されるアナログ信号のレ
ベルが1量子化レベル(LSB)を越える毎にデジタル
値が「1」ステップ上昇する。この分解能10ビットの
アナログ−デジタル変換回路8は1024ステップの分
解能である。
【0024】ところで本例においては、このアナログ−
デジタル変換回路8の入力側に供給されるアナログ信号
は相関二重サンプリング回路2の出力側に得られる離散
的信号2aにピークツウピークレベルが1量子化レベル
(LSB)の3/4のレベルのディザ信号としての鋸歯
状波信号6aが加算された信号であり、この1024ス
テップの夫々のステップ毎に図4Aに示す如き4つの場
合a1 〜a4 が考えられる。
【0025】即ち、場合a1 の如く、離散的信号2aが
あるステップの1量子化レベル(LSB)の0〜1/4
のレベルのときはクロック信号ckの4倍のクロック信
号4ckで順次4回C1 ,C2 ,C3 及びC4 、サンプ
リングホールド回路7でサンプリングホールドしても1
回も1量子化レベルを越えない場合、場合a2 の如く、
離散的信号が、あるステップの1量子化レベル(LS
B)の1/4〜2/4のレベルのときで、1回越える場
合、場合a3 の如く離散的信号が、あるステップの1量
子化レベル(LSB)の2/4〜3/4のレベルのとき
で、2回越える場合及び場合a4 の如く、離散的信号
が、あるステップの1量子化レベル(LSB)の3/4
〜1未満のレベルのときで、3回越える場合である(図
4B参照)。
【0026】このアナログ−デジタル変換回路8の出力
をデジタル積分回路9で4回積分したときは、その成分
値はアナログ的に見て、図4Cに如くなり、このラッチ
回路10に得られるデジタル信号は、1024ステップ
の夫々のステップで4つの場合a1 〜a4 の分解能を有
する4096ステップのデジタル信号が得られ、分解能
が12ビットのアナログ−デジタル変換回路と等価とな
る。
【0027】本例によれば、撮像信号を周波数ckでサ
ンプリングした離散的信号2aに鋸歯状波信号6aのデ
ィザ信号を付加した後に、この離散的信号2aの周波数
の4倍の周波数4ckのクロック信号を使用してアナロ
グ−デジタル変換回路8でデジタル信号に変換している
ので、この離散的信号2aの1周期で4個の10ビット
のデジタル信号が得られ、この4個のデジタル信号をデ
ジタル積分回路9で4回積分した後に出力するようにし
ているので、このアナログ−デジタル変換回路8の4倍
の分解能即ち12ビットの分解能のデジタル信号が得ら
れる。
【0028】本例によれば回路規模としては従来のアナ
ログ−デジタル変換回路に比較し、デジタル積分回路9
及びラッチ回路10が増加するだけなので、この回路規
模の増加は比較的少なく、従って消費電力の増加も比較
的少ない利益がある。この為本例によれば高分解能のア
ナログ−デジタル変換手段を比較的安価に実現できる。
【0029】また、本例によればアナログ−デジタル変
換時にディザ信号を付加しているが、デジタル積分回路
9で積分しているので、出力信号のゆらぎが生じない利
益がある。
【0030】尚、図1においては、ピークツウピークが
3/4LSBの鋸歯波信号6aを発生するディザ信号発
生回路6を設ける如く述べたが、図5に示す如く、相関
二重サンプリング回路2のホールド用コンデンサC3
並列に抵抗器RX を設け、このコンデンサC3 と抵抗器
X とによる時定数をリップルが約3/4LSBとなる
如くしても良い。
【0031】この図5につき更に述べるに、この図5に
おいて、20は相関二重サンプリングホールド回路2の
入力端子を示し、この入力端子20に、図2Aに示す如
き撮像信号を供給する。この入力端子20をこの撮像信
号の基準信号であるフィールドスルー期間1bにのみオ
ンする接続スイッチ21を介して撮像信号の信号期間1
cにサンプリングパルスckによりオンするサンプリン
グスイッチ22aの一側に接続する。
【0032】この接続スイッチ21及びサンプリングス
イッチ22aの接続点を基準電圧ホールド用のコンデン
サC1 を介して接地する。このサンプリングスイッチ2
2aの他側を比較回路を構成する演算増幅回路23の非
反転入力端子+に接続すると共にこの非反転入力端子+
を基準電圧ホールド用のコンデンサC3 を介して接地す
ると共にこのコンデンサC3 に並列に時定数によるリッ
プルが約3/4LSBとなる抵抗器RX を接続する如く
する。
【0033】また、この入力端子20を撮像信号の信号
期間1cにサンプリングパルスckによりオンするサン
プリングスイッチ22bを介して演算増幅回路23の反
転入力端子−に接続すると共にこの反転入力端子−をサ
ンプリングホールド用のコンデンサC2 を介して接続す
る。この演算増幅回路23より出力端子24を導出す
る。
【0034】この図5においては、入力端子20に図2
Aに示す如き撮像信号を供給したときには、出力端子2
4には図2Dに示す如き、撮像信号の信号期間1cがサ
ンプリングホールドされた離散的信号に鋸歯状波信号の
ディザ信号が付加された信号が得られる。
【0035】また、図1例ではサンプリングホールド回
路7を設けたが、アナログ−デジタル変換回路8がフラ
ッシュ型であったり、このアナログ−デジタル変換回路
8内にサンプリングホールド回路を内蔵しているもので
は、このサンプリングホールド回路7を省略できる。
【0036】また、上述実施例においては離散的信号の
周波数ckの4倍の周波数のクロック信号でアナログ−
デジタル変換する如く述べたが、このクロック信号の周
波数はn倍(nは2以上の整数)のものが使用でき、こ
のときはn倍の分解能とすることができる。
【0037】また、本発明は上述実施例に限ることなく
本発明の要旨を逸脱することなくその他種々の構成が採
り得ることは勿論である。
【0038】
【発明の効果】本発明によれば回路規模として、従来の
アナログ−デジタル変換回路に比較し、デジタル積分回
路9及びラッチ回路10を増加するだけの比較的少ない
回路規模の増加で高分解能のアナログ−デジタル変換装
置を得ることができる利益がある。
【0039】また本発明によれば回路規模の増加が少な
いので消費電力の増加が少なく且つ安価に高分解能のア
ナログ−デジタル変換装置を得ることができる利益があ
る。また、本発明によればアナログ−デジタル変換時に
ディザ信号を付加しているが、デジタル積分器で積分し
ているので出力信号のゆらぎが生じない利益がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明デジタル信号処理装置の一実施例を示す
構成図である。
【図2】本発明の説明に供する線図である。
【図3】説明に供する線図である
【図4】本発明の説明に供する線図である。
【図5】本発明の要部の他の例を示す構成図である。
【符号の説明】
1 光電変換素子、2 相関二重サンプリング回路、3
クロック発生回路、4 1/4分周器、5 加算回
路、6 ディザ信号発生回路、8 アナログ−デジタル
変換回路、9 デジタル積分回路、10 ラッチ回路、
11 出力端子

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 所定周波数ckでサンプリングされた離
    散的信号をデジタル信号に変換するデジタル信号処理装
    置において、 前記離散的信号と同じ周期のディザ信号を発生するディ
    ザ信号発生手段と、 アナログ−デジタル変換手段と、 デジタル積分手段とを設け、 前記離散的信号に前記ディザ信号を付加した後に前記離
    散的信号の周波数のn(nは2以上の整数)倍の周波数
    nckのクロック信号を使用して前記アナログ−デジタ
    ル変換手段でデジタル信号に変換すると共に前記アナロ
    グ−デジタル変換手段の出力側に得られるデジタル信号
    を前記デジタル積分手段によりn回積分した後に出力す
    るようにしたことを特徴とするデジタル信号処理装置。
  2. 【請求項2】 請求項1記載のデジタル信号処理装置に
    おいて、 前記ディザ信号が鋸歯状波信号であることを特徴とする
    デジタル信号処理装置。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001063867A1 (fr) * 2000-02-24 2001-08-30 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Recepteur
JP2012019320A (ja) * 2010-07-07 2012-01-26 Tanita Corp Ad変換装置、ad変換方法、及び電子機器

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WO2001063867A1 (fr) * 2000-02-24 2001-08-30 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Recepteur
JP2012019320A (ja) * 2010-07-07 2012-01-26 Tanita Corp Ad変換装置、ad変換方法、及び電子機器

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