JPH04124988A - 信号処理装置 - Google Patents

信号処理装置

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JPH04124988A
JPH04124988A JP2243912A JP24391290A JPH04124988A JP H04124988 A JPH04124988 A JP H04124988A JP 2243912 A JP2243912 A JP 2243912A JP 24391290 A JP24391290 A JP 24391290A JP H04124988 A JPH04124988 A JP H04124988A
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JP
Japan
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signal
output
signals
difference
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JP2243912A
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Taku Sasaki
卓 佐々木
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Canon Inc
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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、色フィルタを装着した撮像素子の出力信号を
処理する信号処理装置に関し、特に八−D(アナロクー
ディシタル)変換装置に関するものである。本発明は、
ディジタルビデオカメラ。
スチルビデオカメラ1着脱式半導体メモリをもつスチル
ビデオカメラなどに適用できる。
〔従来の技術〕
最近の半導体技術の進歩により、ヒデオレートのような
高速で、しかも、9〜10ビット精度のA−D変換器が
入手可能になってきたが、またまた高価である。また、
特願昭63−296732号や特願平1−250689
号で述へたように、撮像素子に、特に補色のフィルタが
使用されている場合は、色成分か差成分としてヘースハ
ントの信号の上に変調されているので、より高ヒツト数
のA−D変換器が必要になり、この種の装置のコスト高
を招いていた。
〔発明が解決しようとする5題) この問題を解決するへく、本発明者等は、前記特願昭6
3−296732号にて画素ごとの信号の差分をA−D
変換し、この結果から元の信号を復調する手法や、前記
特願平1−250689号にて同一の色フィルタの信号
の差分をA−D変換し、この結果から、元の信号を復調
する手法を提案した。特に、第11図に示す前記特願平
1−250689号にて開示したD P CM (di
fferential PCM)の手法は、水平方向に
隣り合ってはいないが、互いに近傍にあり、かつ、同一
の色フィルタが装着さ4ている画素からの信号は、相関
が大きく、従って、その差分の分散が小さくなるのて、
その効果は大てあった。
しかし、第11図のような構成において、より高解像度
の画質を得るために、撮像素子の水平方向の画素数をふ
やすと、−画素当りのクロック周波数が増し、フィード
バックループの演算をより高速に行なう必要か生し、ひ
いては装置全体のコスト高を招いていた。
例えば、水平方向の有効画素数を768個にとると、約
450〜480TV本の高解像度が実現てきるか、クロ
ックは4fsc (14,32MHz)程度になる。す
ると、第11図のフィードバックループ内のすへての演
算即ち、A−D変換器405、加算器407.D−A変
換器409に必要な処理時間の和を約70nsec以内
に完了させなければならず、これは、装置のコスト高を
招いたり、あるいはその設計を非常に困難なものにして
いた。
本発明は、以上の問題を解決するためなされたもので、
高鯖度てありなから、低コストで設計の容易な、DPC
Mの手法を用いた信号処理装置を提供することを目的と
するものである。
(課題を解決するための手段〕 前記目的を達成するため、本発明では、信号処理装置を
次の(1)のとおりに構成するものである。
(1)空間的に近傍にありかつ同一の色フィルタが装着
された画素からの信号をサンプリングしホールドする手
段と、該手段の出力の差分をA−り変換するDPCM型
A−D変換手段とを有するチャンネルを複数組備えた信
号処理装置。
(作 用) 前記構成によれば、各チャンネルにおける演算時間は、
1チヤンネルしかないときに比べ、約チャンネル数倍た
け長くとることかてきる。
〔実施例〕
以下本発明を実施例により詳しく説明する。
第1図は本発明の第1実施例である”ディジタルビデオ
カメラの信号処理装置”のブロック図である。図示装置
のCCD (charge−coupleddevic
e)撮像素子101の上には、第3図(b)に示すよう
な補色のモザイクフィルタが装着され、図示していない
タイミングジェネレータとトライバで、インタレース走
査で水平−ラインごとに読み出される。すなわち、奇数
番目の走査では、Mg(マゼンタ)とGr(クリーン)
か交互に、又偶数番目の走査では、Cy(シアン)とY
e(イエロ)か交互に読み出される。これらの信号は、
アナログ処理部102で、相関2重サンプリングやブレ
ニーなどの処理をされて、2つのサンプルアンドホール
ド回路S/)1103゜104へ入力される。2つのS
/H103゜104のタイミングパルスφ1.φ2は、
位相か180°ずれており、例えばMg(マゼンタ)。
Gr(クリーン)のラインを走査している時は、一方の
S/H103はMgを、もう一方のS/H104はGr
を出力し、Cy、Yeのラインを走査している時は、S
/H103はcyを、S/H104はYeを出力するこ
とになる。こわらの出力は、各々後述するDPCM(d
ifferential pulse code mo
dulation)型A−り変換器105.106へ入
力される。
DPCM型A−D変換器105,106の構成を第2図
に示す。
まず第2図に従って、動作の原理を説明する。
入力信号を(Xn)、差動増幅器201の出力をd。、
D−A変換器207の出力を(r、)とする。入力信号
は、φ、のS/Hパルスごとに変化するのて、CCD 
101の一画素ごとのクロックが14.32MHz  
(周期70nsec)てあれば(Xn)はその倍の14
0nsecごとに変化する信号である。
dn = Xn  r、             (
1)A−D変換器203の出力を(qn )とする。ま
た、リミッタ202のリミット誤差と、A−D変換器2
03の量子化誤差の和を、enとすると、Qn =d、
+e、             (2)である。
従って、加算器206の出力を(r′。)とすると、 r  ”Qn−+  ”r′n−+         
 (3)となる。
今、D−A変換器207の動作が理想的であるとすると
、 r、=r′                (4)で
ある。
以上、(1)、(2)、(3)、(4)よりrn ”d
n−1+e、−1 +j、−1       (5)d
、=X、−rn               (6)
(5)、(6)の2変換は、 R(Z)= (D (Z) 十E (Z))Z−’+Z
柵R(Z)         (7)D  (Z)=X
 (Z)−R(Z)        (8)(7)、(
8)より、D (Z)を消去すると、R(Z)= (X
 (Z)+E (Z))Z−’  (9)このことから
、(rn)は、誤差(eo)か小さいならば、入力信号
(X、)とみなせ、また誤差(e、、)が伝搬しないこ
とかわかる。後段に接続される復号器107.108は
、第2図中点線で囲んだ部分208と同一に構成すれば
よい。
実際の構成ては、第4図のように、タイミングをとるこ
とて、遅延素子204を省略することがてきる。遅延素
子205は、データラッチで構成すればよい。
第4図中、1..12は各々A−D変換器203のA−
D動作開始時、終了時、1..14は各々加算器206
の加算開始時、終了時、15.16は各々D−A変換器
207のD−A動作開始時、終了時を示している。
各々の動作は、基本クロックに同期して動くように設計
されているか、フィードバックループ内でのこのクロッ
クの同期をとる分の遅れをT5とすると、フィードバッ
クループにおける演算時間の許容範囲は、 Ts + (+2 t+ )+ (tn、  +3)+
 (+6−t、、)<140nsecであればよく、1
チヤンネルて構成した場合(<70nsec)と比べて
大幅に設計が容易になる。
差動増幅器201は、入力された信号(Xn)とD−A
変換器207の出力(rn )との差を出力しているか
、この出力は、入力と、ひとつ前の同一色フィルタの信
号との相関か大なのて、非常に分散が小さく、第5図(
a)のような分布をしているのて、リミッタ202の入
出力特性を第5図(b)のように設定しておけば、リミ
ッタ202による誤差は、極めて少なくてきる。そして
、±Cの範囲に電圧を変換してA−D変換器203て、
A−D変換する。
このような構成にすることで、8ヒツト程度のA−D変
換器を用いても、10〜12ビツト相当の精度が出せる
ことになる。なお、A−D変換器203への入力は、適
当なレベルシフタを通して0〜2CVの範囲に変換する
ようにしてもよい。
加算器206やD−A変換器207のビット精度は、A
−D変換器203のビット精度より1〜2ビット多くす
るのが望ましい。
第1図中、復号器107.108の出力は、高精度で!
子化されたMg、Gr、Cy、Yeのティンタル48号
であり、これはディジタル映像信号処理部109へ入力
される。この処理は、通常用いられているものならなん
でもよいが、例えばMg、Gr、Cy、Yeの信号から
マトリクス演算して、RGB信号へ戻したのち、ホワイ
トバランス、γ補正、りんかく補正等の必要な映像処理
を行ったのち、これらを−旦輝度9色差の信号に変換し
、これをディジタル変換するとともに、同期信号を付加
して、ディジタル標準ビデオ信号を生成するようにする
。これをD−A変換器110てD−A変換している。
以上の説明ては、第3図(b)のような色フィルタを装
着したCCD 101を垂直2画素混合読み出しせすに
、1ラインごとにインタレース読み出しする場合を説明
したが、他にも、第3図(a)のような色フィルタを装
着したCCD101をインタレースで垂直2画素読み出
しする場合も、明らかに本発明は有効である。
この場合は、Mg、Gr、Cy、Yeの4つの信号のか
わりに、(Mg十Cy)、(Gr+Ye)、(Mg+Y
e)、(Gr+Cy)の4つの信号が読み出されること
になる。この場合も本発明は実施できる。この場合は、
垂直解像度はやや悪くなるものの、フリッカが減少し、
また輝度段差が生じない。
第6図は、本発明の第2実施例である“ディジタルビデ
オカメラの信号処理装置”のブロック図である。
CCD撮像素子601には、第7図(a)や(b)に示
すような、純色又は補色のストライプフィルタか配置さ
れている。この場合は前述したような構成のDPCM型
A−D変換器(606゜607.608)と、復号器(
609,610゜611)を3チャンネル分持つことに
なる。3つのサンプルアンドホールド回路603,60
4゜605は各々120°ずつ位相のずれたφ1゜φ2
.φ3のパルスで、RGB又はCy、Gr。
Yeの信号をサンプリングしホールドすることになる。
ディジタル映像信号処理部612は、ストライプフィル
タ方式の処理に用いられている方式ならばなんでもよい
6RL−のチャンネルて構成する場合よりも、フィード
バックループ中の演算に要するスピードは3倍かかって
もよいので、チャンネル数はふえてもコストは低くなる
。
第8図は、本発明の第3実施例である“ティシタルビチ
オカメラの信号処理装置”のブロック図である。
撮像素子801は、M OS (metal oxid
esemiconducter )型の撮像素子て第9
図に示す配列の色フィルタが装着されている。MOS型
の素子の場合は、図示していないが、垂直レジスタ。
水平レジスタの動作によって、W、Gr、Cy。
Yeの4つの色信号の同時読み出しか可能である。
従フて、この場合は、第8図に示すように、4チヤンネ
ルのDPCM型A−D変換器810〜813を用意する
ことになる。
サンプルアンドホールド回路806.808はパルスφ
1で、サンプルアンドホールド回路807.809はパ
ルスφ2で動作する。φ1とφ2は、位相が180°ず
れている。
第9図は、本発明の第4実施例である“スチルビデオカ
メラの信号処理装置”のブロック図である。
スチルビデオカメラの場合は、露光が1回たけなので、
第3図(a)のような色フィルタ配列を装着したCOD
を垂直2画素混合読み出しして、フレーム画を形成しよ
うとすると、第1フイールドですべての電荷か読み出さ
九てしまい、第2フイールドの形成が不可能となってし
まうという問題があった。そこで、第3図(a)のよう
な色フィルタ配列を装着したCCD901を、1ライン
ずつ(垂直2画素混合せずに)読み出して、これを−旦
A−D変換してからメモリへ格納し、後で第1フイール
ドと第2フイールドで加算の手法をとってフレーム画を
形成することか考えられる。本実施例は、このような場
合のA−D変換の手法として極めて有効である。
DPCM型A/D変換器905の出力は、前述の(qn
)であり、第1フイールドではMg。
Grの差分信号であり、第2フイールドの奇数ライン目
てはCy、Yeの差分信号てあり、偶数ライン目ではY
e、C−yの差分信号である。
従って、スイッチ907をフィールドごとに切り換える
ことにより、Mgの差分信号はメモリ909へ、Cy又
はYeの差分信号は、メモリ910へ格納される。同様
に、Grの差分信号は、メモリ911へ、Ye又はCy
の差分信号は、メモリ912へ格納される。
従って、次に、各々のメモリの内容を、φ、と同じ周期
で、アドレス行を同一にして読み出して、各々復号器9
13〜916へ入力する。
復号器913〜916は、前述の復号器と同の構成とし
ているのて、各々元のMg、Gr。
Cy、Yeの信号か復調できる。従って、加算器917
の出力は、(Mg+Cy)、加算器91Bの出力は(G
r+Ye)となる。これをパルスφ0で、スイッチ91
9で交互に選択してから、D−A変換器920てD−A
変換し、出力する。
パルスφ0は、もとの画素の読み出しクロックと同じな
のて、D−A変換器920の出力は、CCD901をイ
ンターレースて垂直2画素混合読み出しした場合の第1
フイールドの出力と同となる。
次の第2フイールドの読み出し時には、メモリ909と
、メモリ910の垂直方向のアドレスを1行すらして読
み出すと、加算器917の出力は、今度は(Mg十Ye
)となる。同様にメモリ911とメモリ912のアドレ
スを1行すらすと、加算器918の出力は(Gr+Cy
)となる。従って、D−A変換器920の出力は、CC
D901をインターレースて垂直2画素混合読み出しし
た場合の第2フイールドの出力と同になる。
従って、これをアナロク信号処理部921へ入力すわば
、フロッピへ記録するのに必要な輝度信号Yと色差信号
Y−R,Y−Bか得られる。アナロク信号処理部921
は、従来からムービ用としてIC化されている第3図(
a)の色フィルタに対応したものてあればなんでも使え
る。更に、これらを変調部922で変調して、記録増幅
部923て増幅し、ビテオフロツビディスクへ記録する
。
本実施例では、市販に広く供給されている第3図(a)
のような色フィルタを設けたムーヒ用センサと、ムーヒ
用のアナロク信号処理ICを用いて、スチルヒテオのフ
レーム画が形成できる。
以上のいずれの実施例の場合も、複数チャンネルのDP
CM型A−D変換器の出力を、第11図のごとく、着脱
式半導体メモリへ直接書き込むように構成すれば、ティ
シタルカードカメラも構成てきる。
(発明の効果〕 以上説明したように、本発明によればDPCM型A−D
変換器のフィードバックループ内を演算スピードの比較
的遅い素子によって構成することか可能になり、低コス
トてしかも高精度の信号処理装置か実現てきる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の第1実施例のブロック図、第2図は
同実施例で用いるDPCM型A−D変換器のブロック図
、第3図は、同実施例て用いる色フィルタの配列例を示
す図、第4図は同実施例のDPCM型A−D変換器のタ
イミングチャート、第5図は同DPCM型A−D変換器
の動作説明図、第6図は本発明の第2実施例のブロック
図、第7図は同実施例で用いる色フィルタの配列例を示
す図、第8図は本発明の第3実施例のブロック図、第9
図は同実施例で用いる色フィルタの配列を示す図、第1
0図は本発明の第4実施例のブロック図、第11図は従
来例のブロック図である。 101−=・CCD撮像素子

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)空間的に近傍にありかつ同一の色フィルタが装着
    された画素からの信号をサンプリングしホールドする手
    段と、該手段の出力の差分をA−D変換するDPCM型
    A−D変換手段とを有するチャンネルを複数組備えたこ
    とを特徴とする信号処理装置。
JP2243912A 1989-09-28 1990-09-17 信号処理装置 Pending JPH04124988A (ja)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2243912A JPH04124988A (ja) 1990-09-17 1990-09-17 信号処理装置
DE69033583T DE69033583T2 (de) 1989-09-28 1990-09-25 Bildaufnahmegerät
EP98200443A EP0855833A3 (en) 1989-09-28 1990-09-25 Colour image pickup apparatus
EP90310499A EP0420588B1 (en) 1989-09-28 1990-09-25 Image pickup apparatus
US08/059,727 US5309183A (en) 1989-09-28 1993-05-11 Image pickup apparatus having difference encoding and non-linear processing of image signals

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2243912A JPH04124988A (ja) 1990-09-17 1990-09-17 信号処理装置

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JPH04124988A true JPH04124988A (ja) 1992-04-24

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ID=17110858

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