JPS60143022A - デイジタル信号処理装置 - Google Patents

デイジタル信号処理装置

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JPS60143022A
JPS60143022A JP25133483A JP25133483A JPS60143022A JP S60143022 A JPS60143022 A JP S60143022A JP 25133483 A JP25133483 A JP 25133483A JP 25133483 A JP25133483 A JP 25133483A JP S60143022 A JPS60143022 A JP S60143022A
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JP
Japan
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signal
conversion
circuit
converter
digital signal
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Pending
Application number
JP25133483A
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English (en)
Inventor
Atsushi Morimura
淳 森村
Yoshinori Kitamura
北村 好徳
Makoto Fujimoto
眞 藤本
Hiroki Matsuoka
宏樹 松岡
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication of JPS60143022A publication Critical patent/JPS60143022A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03MCODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
    • H03M1/00Analogue/digital conversion; Digital/analogue conversion
    • H03M1/12Analogue/digital converters
    • H03M1/20Increasing resolution using an n bit system to obtain n + m bits

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Analogue/Digital Conversion (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明はアナログ信号をディジタル信号に変換し、信号
処理を行ない、ディジタル信号の精度を向上さす信号処
理装置に関するものである。
従来例の構成とその問題点 近年ディジタル信号処理は画像処理に広く用いられる様
になり、固体撮像素子よりの信号をA/D変換し、ディ
ジタルで信号処理を行なう装置が開発されているが、信
号処理過程において信号の精度が不足し、問題となる。
以下にアナログの撮像装置をディジタル信号処理におき
かえ、従来のA/Dyj2換器を用いたディジタル化さ
れた単板式の固体撮像装置のディジタル信号処理装置に
ついて説明する。
第1図は固体撮像素子の受光素子上に配置するモザイク
フィルタで、各受光素子の上に1つの色のフィルタが置
かれる。第1図のフィルタの色の配列について説明する
。あるフィールドのn番目の水平ラインには透明(W)
、グリーンCG)のフィルターがR4−1番の水平ライ
ンには、シアン(Cy)。
イエロー(Ye)のフィルタが配置される。次のフィー
ルドのn′番目の水平ラインにはグリーン(G)、透明
(W)、のフィルタが、n′+1番目の水平ラインには
、イエロー(Ye)、シアン(Cy)のフィルタが配置
される。
第2図に第1図のモザイクフィルタをもった固体撮像素
子を用いたカラービデオカメラの具体例を示すものであ
シ、1は固体撮像素子で各画素ごとの光電変換された電
気信号を駆動パルスで順次読み出していく。2は1の固
体撮像素子の出力信号をディジタル信号に変換するA/
Dコ/バータである。3は1水平走査期間遅延(1HD
L)させ、4の同時化回路に原信号を1水平走査期間遅
延させる信号と原信号とを入力する。4の同時化回路で
4つの色成分W 、 G 、 Ye 、Cyに分解する
5はマトリックスと利得調整する回路で、W、G。
Ye、Cyから赤(R)、緑(G)、青(B)にマトリ
ックスして得て、ホワイトバシンスが得られる様に利得
調整された出力信号R0,G0.Boを得る。マトリッ
クスの式は (’W−Cy ) +(Ye −、G ))1=□ (W−Ye)+(Cy−G) 13=□ (W十G)+(Ye +Cy)−2R−2BG二□□ となる。
6はγ補正する回路で3原色の入力信号P0 。
Go、Boに対して、R8454−,45、R8,45
の出力を得る。
7はマトリックス回路で、輝度信号Y0(Yo−o −
s Ro’” 十o −6Go’ ” 十o −1B 
0°45)と色差信号C1(C1−8g45−Yo)C
2(C2−B0A5−Yo)を得、8のエンコーダでエ
ンコードされた信号を得、9のD/Aで、ディジタル信
号をアナログ信号に変換して、標準テレビジョン信号に
する。一般にビデオ信号の周波数帯域をもつ信号をディ
ジタル化して、信号処理する場合、並列的処理をする。
またA/Dコンバータは全並列型がもちいられる。
そのため、8ビツトのA/Dでコンパレータが266個
必要で、これを9ビツトにすると512個、また10ビ
ツトにすると1024個になる。
1ビツトのビット数を増加すると2倍のコンパレータが
必要であるのでなくビット数の少ないA/Dを用いる必
要がある。例えば今、8ビツトのA/Dコンバータを用
い、透明(W)部の信号の最高値を数Fi6.7ビノト
、青のビット数は5.2ビツトになる。これをγ補正す
ると少なくとも1.6ビツトは減少する。そのだ赤のビ
ット数は6.2ビツト、青のビット数は3.7ビツトに
なる。一般に色のピント数は6ビツト程度必要であるこ
とを考えるとA/Dコンバータは10ビツト必要になる
。これはコンパレータが個数が1024個必要で、コス
トが非常に高くまた消費電力も多くなるという問題点を
有していた。
またbit数が少なく、量子化のステップ(ILSBの
レベル)が大きいとき、CRT上で偽輪郭が発生し、画
質をいちじるしく悪化させる。この改善手段としてディ
サ法が提案されている。(J。
0、Limb: Be1l 5yst 、Tech、J
 、、48.7 pp2555〜26B2(1969)
) この方法を第3図に示す。
第3図aは直線的にレベルが上っていくラング波形に対
して図に示す量子化レベル(1LSB)で量子化(A/
D変換)したものである。ディサ法はこのアナログ信号
に対してランダムな擬似雑音第3図すを加算し、第3図
Cのアラ−ログ信号とする。この加算された信号に対し
てA/D変換を行なうもので、擬似雑音により一定の閾
値の上下に信号がふられた場所ではA/D変換後の出力
も1LSB分だけ上下に分離する。このため、第3図a
で見えた偽輪郭は分散され、見えにくくなるが、擬似雑
音を加えているため、S / N比が悪くなる。
また偽輪郭は見えに〈〈なりているが、これは偽輪郭部
に相当するエツジがノイズにより分散されているのであ
り、A/D変換された信号の精度が上ったためではない
発明の目的 本発明は、上記問題点を解消し、精度の高いディジタル
信号を得ることを目的さする。
発明の構成 本発明は、アナログ入力信号をザンプルホールドし、ア
ラ−ログ信号よりディジタル信号に変換するA/Di換
回路と、前記アナログ入力に、A/I)、変換回路のL
SBのm / nのレベルを発生し、加算するオフセン
ト発生回路と(A/D変換されたディジタル信号を平均
する平均回路と)、合せて以上2つの回路を、ディジタ
ール信号の必要とされLSBのm、/nのレベルを加算
し、A/D 7換する制御を行なうタイミング発生回路
とそれぞれのへ/Dz換されたディジタル信号を平均す
るディジタル信号処理装置であり、A/Di換器を単独
で用いたときの精度よシ高い精度のディジタル信号を得
ることができるものである。
実施例の説明 第4図は本発明の実施例における信号処理装置のブロッ
クを示す図である。第4図において、1゜はA/Df換
器、11はオフセット発生回路、12は平均化回路、1
3は10〜12のタイミングを制御するタイミング発生
回路である。
以上の様に構成されたこの実施例の信号処理装置に関し
て以下その動作を説明する。第6図にオフセット発生回
路11により発生さす電圧を示す。
電圧レベルは、A/D変換器の1ALSBとする。
電圧を発生さぜる周期は必要とされるディジタルれぞれ
のオフセットを加算してA/D変換を各データに対して
行なう。このオフセット電圧を加算することによりtが
奇数(t=2n+1)のときは、入力信号はその丑まA
/D変換器1oに入力され、tが偶数のとき(t−=2
n)はV2LSBだけオフセットされ、A/D &換器
10の入力となる。第4図aの信号レベルを第6図aに
示す。入力波形を実線とした場合、t = 2 n +
 1のときは変化せず実線のレベルとなりt = 2 
nのとき破線のしパ、・コー・乙。この2つの場合にお
いてA/D変換された信号すを第6図すに示す。実aは
t=2n+1のとき、破線はt = 2 nのときのも
のである。
A/D変換器の精度で定寸るLSHのレベルで階段的に
変化する波形となる。アナログ信号にオフセット電圧を
加えることによりスレシホールドレベルが変化し第6図
すに示したようにA/D変換器の出力値が一つ上のレベ
ルに変化する時刻が異なる。以上の2つの信号を平均回
路12により平均することにより出力信号Cを得る。第
6図Cにその波形を示す。以」二の信号処理を行なうこ
とによりA/Df換器単体で符号化するときの2倍の精
度で符号化することが可能となり高精度が必要上される
回路に有効である。
以上この実施例では1/!LSBのオフセントを加算し
、2つの信号を平均することによシ精度を上げているが
、オンセットを1ALSB、平均を2つA/D &換が
行彦われるごとに順次オフセットし、オフセットのない
ものと合せてnコの平均をとることにより、理論的には
精度をもとのA/D変換のn倍まで上げることが可能で
ある。このときのとなる。
以上の様に、A/D変換器のアナログ入力部に一定の信
号をオフセットし、A/Dg換後のディジタル信号を平
均することにより、A/D変換器の精度を−ヒげること
を可能にする。
寸だ平均回路はA/D 変換の直後でなくてもよく、出
力までの信号処理回路の中に含捷れていカーば良い。さ
らにD/Ai換後にアナログ部で平均をとることも可能
であり、LPFの形式で平均することも可能である。
以上の説明ではアナログ信号にオフセット電圧を変化さ
せる周期をA/D変換器の変換8Jυノと同−にして説
明を行なったが、オフセット電圧の変化させる周期は異
なっても良く、オフセント電圧の変化に対応して平均を
とれば良い。つまりオフセットの電圧レベルとその変化
する周期は既知であるため、一定量の信号を平均するこ
とにより、オフセントが変化することにより生じるレベ
ル変化は完全になくすことができる。
さらに第2の実施例として、A/D変換を並列に動作さ
せ、処理を行なうものを示す。必要とされる速度により
、同−A/D変換器でオフセットして変換する回数を定
め、必要な精度により並列に変換する個数を定める。並
列に変換する個数をnp必要とされる変換周期内で同−
A/D変換器により変換する回数をn8とすると、得ら
れる精度は最大n p Xn 3倍となる。個々のA/
D変換器の変換周期Tは、必要とされる信号の変換周期
Toとすると T−ns−To となる。この場合も最
終的に平均する信号数n =n p X n 3に相当
する個数の異なるレベルのオフセットが必要であシ、 
−1 0〜□LSBのレベルのオフセットをそれぞれ加算する
のは同様である。第2の実施例として、同−A/D変換
器により時系列的に2回、並列で2回の平均をとる場合
の例を第7図に示す。A/D変換ブロック1ya、bは
第6図のA/D変換器10に相当し、その内部は第4図
の本発明の信号処理回路のブロックと同様である。この
第3の実施例においてはオフセットのレベルを次のよう
に定める。A/D変換ブロック内にあるオフセット発生
回路1.6bではV4LSBのオフセットを第5図に示
したように周期的に与え、16aでは1/2LSBのオ
フセットを定状的(直流として)に力え、1 2 6 o、7.〒及び〒LSBオフセソトシて変換されたディ
ジタル信号を平均して、精度の高いディジタル信号とし
て次に必要とする一信号処理回路に供給する。第2図の
実施例ではA / D変換器1oにabttの精度のも
のを使用したとすると出力ではその4倍の精度の10b
it精度相当の信号を得ることが可能となる。
以上筒2の実施例の説明を行なったがこの信号処理回路
を、第2図の撮像装置の信号処理に適用し、A/D変換
器2の代りに用いた場合、第8図°の構成となる。18
のA/D変換ブロックが本発明のディジタル信号処理装
置であり、8bit精度のA / D変換器を用い、1
0bit相当の精度の高いディジタル信号として次の処
理回路に送る。最終的にR,Bの原色信号に変換された
とき、8bitのA/D変換器単独で信号処理を行なっ
た場合、赤5.2bit 、青3.7bi tと比較し
て、+2bftの赤7.2 bit 、青5.7bit
の精度となシ、撮像装置の信号処理として十分有効なも
のとすることがでる。
以上実施例を撮像装置の一部として説明したが本発明は
撮像装置に限る必要はなく、A/D変換器を用い′/f
Lja、器の精度を上けることに広く応用が可能である
発明の効果 本発明の信号処理装置は、アナログ信号よりディジタル
信号に変換する少なくとも1つ以上のA / D変換回
路と、前記アナログ入力信号に、A / D変換回路の
LSBL/ベルのm / n (Oり(nn;mは整数
)のレベルを加算する回路と、 A/D変換されたディ
ジタル信号を平均する回路を設ける、ことによシ、A/
D変換器単独で定まる精度を上げることができ、高精度
なディジタル信号が必要とされる撮像装置などの信号処
理装置に、精度の低いA/D変換器を用いることが可能
となり、コストの面でも、また消費電力の点でもその実
用的効果は大きい。
【図面の簡単な説明】
第1図は固体撮像素子用のモザイク色フィルタの構成を
示す図、第2図は第1図のモザイク色フィルタを配した
固体撮像素子を用い、従来のA/D変換器を用いた信号
処理回路の一例を示すブロック図、第3図は従来の偽輪
郭の改善を行なうディサ法を説明するための波形図、第
4図は本発明の第1の実施例におけるディジクル信号処
理装置のブロック図、第5図は第1の実施例のオフセッ
ト発生回路の電圧波形を示す波形図、第6図は第1の実
施例の各部動作波形を示す波形図、第7図は本発明の第
2の実施例にお盲るディジタ・・信号処理装置のブロッ
ク図、第8図は固体撮像装置に本発明の信号処理装置を
用いた第3の実施例を示すブロック図である。 1・・・・・固体撮像素子、2,10・・・・・・A/
D変4.挽回路、3・・・・・・1Hデイレーライン、
4・・・・・・同時化回路、6,7・・・・・マトリッ
クス、6・・・・・・ガンマ補正回路、8・・・・・エ
ンコーダ、9・・・・・・D/A変換回路、11・・・
・オフセット発生回路、12,14・・・・・・平均回
路、13・・・・・・タイミング発生回路、16a、b
・・・ オフセット発生回路、17a、b、18・・・
・・・A/D変換ブロック。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか1名第1
図 第2図 第3図 第 4 図 第5図 i 第 6 図 第7図 71,8図 /

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 (1)アナログ信号よりディジタル信号に変換するA/
    D変換回路と、前記アナログ信号に、A/D変換回路の
    LSBL/ベルのm / n (0≦m<n。 n、mはse)のレベルのオフセント信号を加算する回
    路と、前記加算レベルを、アナログ信号の周波数に対応
    した周波数で変化きせることを特徴としたディジタル信
    号処理装置。 (2) オフセット信号のレベルを変化するタイミング
    と、A/D変換のタイミングを同期させることを特徴と
    する特許請求の範囲第1項記載のディジタル信号処理装
    置。 (3) オフセット信号のレベルを変化芒せる周波数を
    、アナログ信号の周波数より高くすることを特徴とする
    特許請求の範囲第2項記載のディジタル信号処理装置1
    (4)A/D変換回路よりの信号を平均することを特徴
    とする特許請求の範囲第1項または第2項または第3項
    記載のディジタル信号処理装置。 (5)信号の平均をp、7Dg換のタイミングに同期さ
    せることを特徴とする特許請求の範囲第4項記載のディ
    ジタル信号処理装置。
JP25133483A 1983-12-29 1983-12-29 デイジタル信号処理装置 Pending JPS60143022A (ja)

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