JPH0937160A - Ｃｃｄ信号処理回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ＣＣＤ撮像素子からの画像信号をディジタル
処理する回路において、ディジタル変換を行うＡ／Ｄ変
換器の変換レンジを有効に利用して、ディジタル変換精
度を高める。 【構成】 直流分を多く含むＣＣＤ撮像素子からの入力
画像信号１５から、カップリングコンデンサ１で直流分
を除去し、Ａ／Ｄ変換器３〜５への入力画像信号のドリ
フトをなくして、Ａ／Ｄ変換器のディジタル変換レンジ
を有効に利用する。更に、各Ａ／Ｄ変換器３〜５の出力
から画像レベルと黒レベルとリセットパルス尖頭レベル
とを夫々得て、演算回路６，７及びＡＧＣ回路８でリセ
ットパルスの振幅に応じて出力画像レベルを補正するこ
とで、ＣＣＤ撮像素子の出力を精度の高いディジタル信
号とすることができる。

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信号処理回路
に関し、特にＣＣＤ撮像素子から得られた画像信号をデ
ィジタルデータに変換するＣＣＤ信号処理回路回路に関
する。

【０００２】

【従来の技術】テレビジョンカメラ等の撮像装置におい
ては、撮像素子としてＣＣＤを用いるのが一般的になっ
てきた。また、ＣＣＤ素子の出力画像信号もディジタル
化してからディジタル演算により信号処理することも一
般的になってきた。

【０００３】画像（映像）信号のディジタル変換（アナ
ログ／ディジタル変換ーＡ／Ｄ変換）回路の従来例とし
ては、実開平４−７８８６４号公報に記載されたような
ものがある。

【０００４】同公報の実施例を図３、図４に示し、これ
を従来例として説明する。図３において、画像（ビデ
オ）入力信号３２はビデオアンプ２１によって直流増幅
後、Ａ／Ｄ変換器（ＡＤコンバータ）２２に入力され
る。このＡ／Ｄ変換器（コンバータ）入力信号２６はＡ
／Ｄ変換器２２によりディジタルデータに変換される。

【０００５】Ａ／Ｄ変換器２２の出力ディジタル（変
換）データ２７を、黒のレベルが常に存在する水平同期
信号のすぐ後のいわゆるペデスタル位置に対応するペデ
スタルタイミング信号２９でレジスタ２３に記憶する。
従って、レジスタ２３の出力には黒（ペデスタル）レベ
ルのディジタル（変換）データ３０が現れる。

【０００６】画像信号の画像情報の有効信号範囲は図４
Ａに示す如く、黒（ペデスタル）レベルから画像情報の
白ピークレベルまでであるから、黒（ペデスタル）レベ
ル以下は不要である。従って、図４Ｂに示す如く、Ａ／
Ｄ変換器２２の出力ディジタル（変換）データ２７か
ら、図３のレジスタ２３の出力データ３０を減算器２４
で減算すれば、画像（ビデオ）入力信号３２の直流分が
温度変化等の原因でいかに変化しようとも、黒（ペデス
タル）レベルは常に基準電圧ＶRB（基準電圧発生器２５
からの基準電圧２８）に固定されることがわかる。これ
をディジタルクランプと呼ぶ。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】実開平４−７８８６４
号公報に示された従来例の場合、それ以前のいわゆるア
ナログクランプに比べて、ディジタルクランプによって
安定に黒（ペデスタル）レベルを固定（クランプ）する
ことができた。

【０００８】しかし、この場合は信号処理をすべてディ
ジタル変換後に行っているため、例えば画像（ビデオ）
入力信号３２の直流分が変化したような場合はそのまま
Ａ／Ｄ変換器２２の入力直流レベルの変化となる。従っ
て、実開平４−７８８６４号公報に記載されているよう
に、ＡＤコンバータのアナログ入力電圧範囲はビデオ入
力信号のレベル変動をカバーできるように広く設定され
ている必要がある。

【０００９】一般に、Ａ／Ｄ変換器（ＡＤコンバータ）
の変換精度は必ずしも充分でなく、また高精度のものは
高価となることは避けられない。従って、Ａ／Ｄ変換器
のディジタル変換のレンジ（オール０レベル(0,0,0,
…,0) からオール１レベル(1,1,1, …,1) までの全変換
可能範囲）をなるべく有効に使用することが重要であ
る。すなわちＡ／Ｄ変換器の入力画像信号レベルはなる
べく大きく、アナログ入力電圧の余裕範囲はなるべく狭
く設定される必要がある。故に、実開平４−７８８６４
号公報記載の実施例はこの要求に反している。

【００１０】本発明の目的は、入力画像信号の直流成分
を除くことにより、ディジタル変換精度を高めたＣＣＤ
信号処理回路を提供することである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、ＣＣＤ
撮像素子からの画像信号を処理するＣＣＤ信号処理回路
であって、前記ＣＣＤ撮像素子からの出力画像信号の直
流分を除去する直流除去手段と、この直流除去後の出力
画像信号をディジタル信号に変換するアナログ／ディジ
タル変換手段とを含むことを特徴とするＣＣＤ信号処理
回路が得られる。

【００１２】また本発明によれば、前記アナログ／ディ
ジタル変換手段のディジタル信号に基づき前記出力画像
信号のリセットパルスの振幅を検出してこの振幅に応じ
て出力画像ディジタル信号のレベル補正をなすレベル補
正手段を更に含むことを特徴とするＣＣＤ信号処理回路
が得られる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施例について図
面を用いて説明する。

【００１４】図１は本発明の実施例のブロック図であ
り、図２はその説明用の信号波形図である。

【００１５】図１において、ＣＣＤ撮像素子（図示せ
ず）からの画像信号１５は直流成分除去用のカップリン
グコンデンサ１を経て、入力アンプ２で増幅後、Ａ／Ｄ
変換器３、４、５に並列に加わる。

【００１６】ＣＣＤ撮像素子からの（入力）画像信号１
５は図２Ａに示すように、画素毎にリセットパルス、黒
（フィードスルー）レベル、画像レベルからなり、直流
成分を持っている。フィードスルー（黒）レベルはＣＣ
Ｄの基準となるレベルで、光の入射によってこのレベル
から電荷が光量に比例して蓄積される。従って、このフ
ィードスルーレベルが黒のレベルと同じ意味を持つ。

【００１７】リセットパルスはＣＣＤの動作をリセット
する（光で蓄積された電荷を放電させてフィードスルー
レベルに戻す）パルスで、ＣＣＤ素子の出力信号にとっ
ては一種の漏れ込み信号ではあるが、このパルスはＣＣ
Ｄ素子内の最終回路で挿入されるので、ＣＣＤ素子の出
力点で見れば、このリセットパルス振幅は安定と考えら
れる。

【００１８】入力画像信号１５はＣＣＤ素子の出力信号
をプリアンプ等（図示せず）で増幅した信号で、温度変
化等で変化する直流成分や信号振幅変化を持っている。

【００１９】この入力画像信号１５が直流成分除去用の
カップリングコンデンサ１を経て、入力アンプ２の出力
に表れた時は、図２Ｂに示すように直流分を失って、接
地レベル（電圧０のレベル）に対し画像レベルは正、黒
（フィードスルー）レベルとリセットパルス尖頭レベル
は負の値をとる。ただし、画像レベルが黒に近づいた時
は黒（フィードスルー）レベルは正の値をとることもあ
る。

【００２０】Ａ／Ｄ変換器３，４，５は同一タイプの素
子である。理論上はＡ／Ｄ変換器は１個の素子で構成す
ることもできる。しかし、画素周期の繰り返し周波数は
１０ＭＨｚにもなることがある。Ａ／Ｄ変換器を１個の
素子で構成した場合、そのＡ／Ｄ変換器は少なくとも３
０ＭＨｚで動作する必要がある。このような高い周波数
で動作するＡ／Ｄ変換器はきわめて高価であるので、図
１の実施例のように３個のＡ／Ｄ変換器を並列に使用し
た方が遥かに経済的である。この場合は、各Ａ／Ｄ変換
器は１０ＭＨｚで動作すれば充分である。

【００２１】図１に戻って、Ａ／Ｄ変換器３、４、５は
それぞれ検出タイミング（１）（図Ｃ）、（２）（図２
Ｄ）、（３）（図２Ｅ）のパルスで入力アンプ２の出力
をデタルデータに変換する。すなわち、Ａ／Ｄ変換器３
の出力には画像レベル、Ａ／Ｄ変換器４の出力には黒
（フィードスルー）レベル、Ａ／Ｄ変換器５の出力には
リセットパルス尖頭レベルに対応するディジタルデータ
１０，１１，１２がそれぞれ現れる。

【００２２】図２Ａに示される画像入力信号１５は直流
成分を持つが、この直流成分は温度変化などで大幅に変
化する性質を持っている。しかし、直流成分を除去する
カップリングコンデンサ１を経て入力アンプで増幅され
たＡ／Ｄ変換器３，４，５の入力信号レベルは、直流成
分がないため、Ａ／Ｄ変換器３，４，５のディジタル変
換のレンジの８０〜９０％にまで大きくとることができ
る。

【００２３】直流成分がないと、Ａ／Ｄ変換器３，４，
５の入力信号レベルが大きくても、温度等による入力信
号レベルのドリフトがないので、Ａ／Ｄ変換器３，４，
５のディジタル変換のレンジを越えることはない。

【００２４】Ａ／Ｄ変換器３の出力データ（画像レベ
ル）１０とＡ／Ｄ変換器４の出力データ（黒( フィード
スルー) レベル）１１との差（黒( フィードスルー) レ
ベルが値をもっている時は和）を演算回路（１）６で演
算し、検出信号（１）１３とする。検出信号（１）１３
は黒（フィードスルー）レベルを基準とした画像レベル
データである。

【００２５】一方、リセットパルス振幅は、上述の理由
により安定なので、これを一種の基準パルスのように考
えることができる。Ａ／Ｄ変換器５の出力データ（リセ
ットパルス尖頭レベル）１２とＡ／Ｄ変換器４の出力デ
ータ（黒( フィードスルー)ベルとの差を同様に演算回
路（２）７で演算し、検出信号（２）１４とする。検出
信号（２）１４は黒（フィードスルー）レベルを基準と
したリセットパルス尖頭レベルである。

【００２６】リセットパルス振幅を基準と考え、基準信
号レベル発生回路９の出力信号と検出信号（２）１４と
を比較したとき、もし差異があればＣＣＤ素子の出力増
幅プリアンプ等（図示せず）に利得のドリフトがあった
と考えることができる。従って、基準信号レベル発生回
路９の出力信号と検出信号（２）１４との差を求め、こ
の差に応じた値を、検出信号（１）１３にＡＧＣ回路８
で掛け合わせれば、利得ドリフトも補正された有効画像
信号データ１６が得られる。

【００２７】具体的には、 有効画像信号＝｛（検出検出信号（２）１４）／（基準
信号レベル）｝×（検出信号（１）１３） として補正して出力するのである。

【００２８】

【発明の効果】本発明によれば、直流成分を除去するこ
とにより、直流成分の温度変化等による変動を考慮する
ことなく、Ａ／Ｄ変換器入力の画像信号レベルを高め、
その結果高いディジタル変換精度を確保できる効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例のブロック図である。

【図２】図１の本発明の実施例の説明用の信号波形図で
ある。

【図３】従来の画像信号ディジタル処理回路のブロック
図である。

【図４】図３の従来例の説明用信号波形図である。

【符号の説明】

１ カップリングコンデンサ ２ 入力アンプ ３〜５ Ａ／Ｄ変換器 ６，７ 演算回路 ８ ＡＧＣ回路 ９ 基準信号レベル発生回路 １０ 画像レベルデータ １１ 黒（フィードスルー）レベルデータ １２ リセットパルス尖頭レベルデータ １３，１４ 検出信号 １５ 入力画像信号 １６ 有効画像信号データ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ＣＣＤ撮像素子からの画像信号を処理す
   るＣＣＤ信号処理回路であって、前記ＣＣＤ撮像素子か
   らの出力画像信号の直流分を除去する直流除去手段と、
   この直流除去後の出力画像信号をディジタル信号に変換
   するアナログ／ディジタル変換手段とを含むことを特徴
   とするＣＣＤ信号処理回路。
2. 【請求項２】 前記アナログ／ディジタル変換手段のデ
   ィジタル信号に基づき前記出力画像信号のリセットパル
   スの振幅を検出してこの振幅に応じて出力画像ディジタ
   ル信号のレベル補正をなすレベル補正手段を更に含むこ
   とを特徴とする請求項１記載のＣＣＤ信号処理回路。
3. 【請求項３】 前記アナログ／ディジタル変換手段は、
   前記直流除去後の出力画像信号の画像レベルをディジタ
   ル信号に変換する第１のディジタル変換手段と、前記直
   流除去後の出力画像信号の黒レベルをディジタル信号に
   変換する第２のディジタル変換手段と、前記直流除去後
   の出力画像信号のリセットパルスをディジタル信号に変
   換する第３のディジタル変換手段とを有し、 前記レベル補正手段は、前記第１及び第２のディジタル
   変換手段の出力の差信号を算出する手段と、前記第２及
   び第３のディジタル変換手段の出力の差信号を算出する
   手段と、前記第２及び第３のディジタル変換手段の出力
   の差信号に応じて前記第１及び第３のディジタル変換手
   段の出力の差信号を補正する補正手段とを有することを
   特徴とする請求項２記載のＣＣＤ信号処理回路。
4. 【請求項４】 前記補正手段は、前記第２及び第３のデ
   ィジタル変換手段の出力の差信号と所定の基準信号とを
   比較してこの差に応じて前記第１及び第２のディジタル
   変換手段の出力の差信号を補正するようにしたことを特
   徴とする請求項３記載のＣＣＤ信号処理回路。