JPH0414558B2

JPH0414558B2 -

Info

Publication number: JPH0414558B2
Application number: JP56170017A
Authority: JP
Inventors: Iwao Ayusawa; Michio Masuda
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1981-10-26
Filing date: 1981-10-26
Publication date: 1992-03-13
Also published as: DE3278900D1; US4517587A; JPS5871784A; EP0078045A1; EP0078045B1

Description

【発明の詳細な説明】本発明は固体撮像素子を用いたカラービデオカ
メラの同期信号発生回路に関するものである。

固体撮像素子は、素子表面に入射した光を素子
表面に２次元的に配置したフオトダイオード等の
光電変換素子、あるいは素子表面に形成された光
電変換膜で光電変換し、２次元的に配置した整数
個の信号検出部を水平および垂直方向に順次走査
して光情報を電気信号として読み出すことのでき
る素子である。

したがつて固体撮像素子を用いたビデオカメラ
（以後固体ビデオカメラと呼ぶ）では、水平方向
に整数個配列した信号検出部を走査し、順次信号
を読み出すために、一般にテレビジヨン信号の水
平周波数の整数倍のくり返し周波数をもつクロツ
クパルス（以後水平クロツクパルスと呼ぶ）を用
いている。またカラービデオカメラにおいては、
色信号伝送用の副搬送波パルスが必要である。こ
れらのパルスは同期信号発生回路にて生成され
る。

さて、従来のNTSC方式の固体ビデオカメラに
おいては、上記副搬送波の周波数はテレビジヨン
信号の水平周波数の455／２倍に規定されており、
一般に水平周波数の910倍の基準クロツクを４分
周して生成している。また水平クロツクパルス
は、上記基準クロツクの１／２の周波数を用いている。そこで、これらの周期信号発生のため水平周
波数の910倍（約14.3MHz）あるいは1820倍（約
28.6MHz）の発振器が１つ設けられているのが普
通である。この程度の周波数の発振器あるいはこ
れに接続される分周器等は、一般家庭用機器に用
いられるような回路素子で実現可能である。

ところが、たとえば欧州各国で採用されている
PAL方式においては、副搬送波の周波数は、テ
レビジヨン信号の水平周波数の709379／2500倍に
規定されており、NTSC方式のように水平周波数
の整数倍の周波数の発振器を用いて副搬送波を生
成することは、一般家庭用機器としては極めて困
難である。

そこで、上記PAL方式にも対応可能でかつ民
生用機器として容易に実現し得る固体カラービデ
オカメラの同期信号発生回路として、本出願人に
おいて第１図に示す構成によるものが既に出願済
である。

第１図の構成においては、テレビジヨン信号の
水平周波数の整数倍の周波数で発振する第１の発
振器１の出力を分周器２で分周して水平クロツク
パルス３を得、一方副搬送波周波数の整数倍の周
波数で発振する第２の発振器４の出力を分周器５
で分周して副搬送波６を得る。ここで上記第２の
発振器４を外部から印加する直流電圧により発振
周波数が可変できるいわゆる電圧制御発振器（以
下VCOと呼ぶ）で構成し、第１の発振器１の出
力を分周器７で分周した出力と、第２の発振器４
の出力を分周器８で分周した出力とを位相検波器
９に入力し、位相検波出力を低域ろ波器１０を介
してVCOの制御電圧１１として発振器４に入力
することにより、発振器４の発振周波数を発振器
１の発振周波数の整数比に安定化している。ある
いは第１の発振器１をVCO構成とし、制御電圧
１１を発振器１に入力して発振器１の発振周波数
を安定化する。

第１図の動作説明から明らかなように、水平ク
ロツクパルスを生成するための第１の発振器１の
発振周波数は、副搬送波を生成するための第２の
発振器４の発振周波数と整数比の関係になければ
ならない。

ところで、現在開発されているNTSC用の固体
撮像素子においては、水平クロツクパルスをテレ
ビジヨン信号の水平周波数（_H）の455倍とし、
撮像素子の水平方向画素数（先述したフオトダイ
オードあるいは信号検出部の数）を水平ブランキ
ング期間を考慮して400個程度にしたものが多い。

この程度の画素数の固体撮像素子を用いること
を前提として第１図の従来例でPAL方式の固体
カラービデオカメラを構成する場合、上記した周
波数関係の制約から水平クロツクパルスを_Hの
564倍とした場合が副搬送波_HとのPAL規格で定
められた関係に最も近い周波数関係を実現でき
る。この水平クロツクパルス564_Hに対しては、
水平ブランキング期間を考慮しても撮像素子には
水平方向に460個程度の画素数が必要である。

つまり、第１図の構成においてはPAL方式用
固体撮像素子としてNTSC用の固体撮像素子より
水平方向画素数の多いものが新たに必要になる。

本発明の目的は、上記したような、固体撮像素
子の水平方向画素数の増加を必要とせず、NTSC
用と同一の水平画素数をもつ固体撮像素子が使用
可能で、かつ第１図の構成と同一の特徴、すなわ
ちPAL方式にも対応可能でかつ民生機器として
容易に実現できるという特徴を有する固体カラー
ビデオカメラの同期信号発生回路を提供すること
である。

本発明の要点は、テレビジヨン信号の水平周波
数の整数倍の発振周波数の第１の発振器と、副搬
送波周波数の整数倍の発振周波数の第２の発振器
を具備し、かついずれか一方の発振器はVCOで
構成し、第１の発振器出力からテレビジヨン信号
の水平周波数のパルスを生成し、第２の発振器出
力から副搬送波を生成すると同時に、第１の発振
器出力を整数分の一に周波数低減した出力と、第
２の発振器出力を整数分の一に周波数低減した出
力とを位相検波し、位相検波出力を低減ろ波器を
介してVCOで構成されたいずれか一方の発振器
の制御電圧として印加することにより、上記
VCOの発振周波数を安定化させたこと、および
固体撮像素子の水平クロツクパルスを生成すると
ころの第３の発振器を具備し、該第１の発振器出
力から生成されたテレビジヨン信号の水平周波数
のパルスにより、該第３の発振器出力がテレビジ
ヨン信号の水平周期毎に同一位相になるように制
御するように同期信号発生回路を構成したことで
ある。

以下実施例により本発明を詳細に説明する。第
２図は本発明による一実施施例の構成図である。
本発明をPAL方式固体カラービデオカメラに適
用した場合の具体的数値例を入れて説明する。以
下の図において第１図と同一機能部は同一番号を
付す。

１はテレビジヨン信号の水平周波数（以下_Hと
呼ぶ）・15.625KHzの整数（1128）倍の17.625MHz
で発振する発振器である。発振器１の出力から、
デジタル回路技術で公知の分周器１２，デコーダ
１３により第３図ａに示すようなくり返し周波数
_Hのパルスを生成する。第３図中の1Hは１水平
走査期間（１／_H）を示し、PALにおいては64μsである。同時に発振器１の出力を分周器７で644分
周し、分周出力を位相検波器９の一方の入力とす
る。また発振器４は副搬送波生成のための発振器
であり、VCOで構成する。発振器４の出力を分
周器８で648分周し、分周出力を位相検波器９の
もう一方の力とする。位相検波出力を低減ろ波器
１０を介し、発振周波数制御電圧１１として上記
発振器４に入力することにより、公知のフエイズ
ロツクループ回路が構成され、発振器４の発振周
波数を安定化できる。上記フエイズロツクループ
による発振器４の発振周波数安定化回路構成は第
１図の構成と同一である。上記例において、発振
器４の発振中心周波数・₄は ₄＝17625／644 ×648≒17.734472（ＭHz）となるよう制御され、発振器出力を分周器５で４
分周し、副搬送波６を生成する。この時副搬送波
中心周波数・_SCは _SC＝₄／４≒4.433618（ＭHz）となる。PAL方式において、副搬送波は
4.43361875MHzと規定されているが、上記0.75Hz
程度の中心周波数ずれは実用上問題ない。また発
振器１の周波数変動、あるいは発振器１の周波数
変動およびフエイズロツクループの制御特性によ
る副搬送波の周波数変動は、現在の回路技術で容
易に実用上問題ない程度におさえることができ
る。

次に本発明の特徴である水平クロツクパルス生
成回路を説明する。第３図に水平クロツクパルス
生成回路の動作を説明する波形図を示す。先述の
如くして得られた同図ａに示すくり返し周波数_H
のパルス１４を第２図に示す水平クロツクパルス
生成用の発振器１５に入力する。発振器１５の出
力波形を第３図ｂに示す。第３図においてパルス
１４が１レベルの時発振し、０レベルの時発振動
作が停止するように第２図の発振器１５を構成す
れば、発振出力１６は第３図ｂの波形になる。発
振出力１６を第２図で図示していない公知のデジ
タル回路であるインバータ回路等で波形成形し
て、第３図ｃに示すパルスが得られ、これを水平
クロツクパルスとすることができる。

さて、第１図の説明の項で、一般に水平クロツ
クパルスとして_Hの整数倍のくり返し周波数のパ
ルスが用いられることを記したが、この理由を以
下に述べる。固体撮像素子から出力される映像信
号は、水平クロツクパルスに同期して得られるた
め、水平クロツクパルスのテレビジヨン信号の水
平周期に対する位相が、カメラで撮像した画像を
モニタテレビ受像機等のブラウン管等の画面に再
生した場合の画面上の画像位置を決める。したが
つて、水平クロツクパルスの位相がテレビジヨン
信号の水平周期に対して変動すると、再生画像の
画面上の位置が変動して非常に見苦しい画像にな
る。そこで水平クロツクパルスを_Hの整数倍の周
波数に設定して、上記位相ずれを防ぐのである。

ところで、本発明においては、第３図に示すよ
うに水平周期毎に水平クロツクパルス３の位相が
一定になるよう制御されるので、水平クロツクパ
ルスが_Hの整数倍のくり返し周波数の場合はもち
ろん、必ずしも_Hの整数倍でなくても上記画像位
置変動は発生しない。したがつて第１図で説明し
た水平クロツクパルス周波数に限定されず自由な
周波数を用いることができる。また水平ブランキ
ング期間を考慮すると、本発明の発振器１５の停
止制御動作を水平ブランキング中に行なえば過渡
部における画像変動がブラウン管等の画面上にあ
らわれることを避けられる。このためには、第３
図ａに示すパルスが水平ブランキング期間中に発
生するようデコーダ１３を構成する。

第４図に第２図１５の発振器の具体的実施例を
示す。１７は公知のシユミツトトリガー２入力ナ
ンドゲートと呼ばれるデジタル回路であり、抵抗
１８，コンデンサ１９を図示の如く接続し、入力
端子２０に第３図ａのパルスを入力すると、入力
パルス１４が１レベルの時発振し、０レベルの時
停止するような動作が実現でき、出力１６は第３
図ｂのようになる。

第５図に本発明による水平クロツクパルス生成
回路の他の一実施例を示す。第５図の例は、発振
器１５の出力を分周器２１で分周して水平クロツ
クパルスを生成する場合を示し、以下分周器２１
を２分周回路とし、２相の水平クロツクパルス２
３，２３′を得る場合について説明する。第６図
に第５図の動作波形を示す。第５図の分周器２１
をいわゆるリセツト機能付分周回路で構成し、リ
セツト信号として第３図ａに示すパルスを発振器
１５と同様に入力する。分周器２１がリセツト信
号の０レベルでリセツトされる構成にし、かつ入
力クロツク（発振器１５の出力）の第６図ｂに矢
印で示す立上りエツジ部で分周動作する構成にし
ておけば、出力信号として第６図ｃ，ｄに示す水
平クロツクパルスが得られる。上記構成の分周器
はデジタル回路の公知技術である。第６図から明
らかなように、第５図の場合にも第２図の場合と
同一の効果が得られる。

また、分周器２１に４分周あるいはより高次の
分周回路を用いても第５図と同様な構成により同
一の効果を得ることができる。

第７図に本発明の同期信号発生回路の他の一実
施例を示す。図中第２図と同一機能を有するもの
には同一番号を付す。第７図においては第２図の
発振器４にかえて、_Hの整数倍の発振周波数の発
振器１′をVCOで構成し、第２図の例と同様にし
て得られた周波数制御電圧１１を発振器１′に入
力して発振器１′の発振周波数を安定化するもの
である。上記以外の他部の動作は第２図の例と同
じである。この時発振器４′が発振周波数制御の
基準発振器となり、この発振周波数を副搬送波周
波数の４倍すなわち17.734475MHzに設定し、第
２図で説明した各分周数値を用いれば、発振器１
の発振中心周波数・₁は ₁＝17.734475／648×644≒17.625003（ＭHz）となるよう制御され、水平周波数・_Hは _H＝15.6250026（ＫHz）となる。PAL規格の_H（15.625KHz）に対し、上
記程度の周波数ずれは実用上問題ない。また第４
図，第５図で説明した発振器あるいは水平クロツ
クパルス生成回路は第２図の場合とまつたく同様
に第７図の例においても適用できる。

なお発振器１，４の発振周波数あるいは分周器
５，７，８の分周数の数値は前述した数値例に限
らない。たとえば発振器１の発振周波数を_Hの
282倍に設定した場合、分周器７の分周数を161と
すれば先述した実施例と同等の効果が得られる。

なお、上記説明においては、PAL方式に本発
明を適用した場合を説明したが、NTSC方式に対
しても本発明は容易に適用し得るものである。例
えば第２図において、発振器１の発振周波数を
NTSCの水平周波数の910倍に設定し、副搬送波
を発振器１から生成する構成が可能であることは
前記した従来例の説明から明らかである。また、
発振器１の発振周波数をNTSCの水平周波数の
260倍に設定し、分周器７の分周数を184，分周器
８の分周数を644とすれば発振器４の発振中心周
波数は水平周波数の910倍となり、発振器４の出
力を分周器５で４分周するとNTSC規格に等しい
副搬送波周波数が得られる。その他の回路動作に
関しては上記PAL方式に対する時と同様である。

以上説明した様に、本発明によれば、水平周波
数の整数倍の第１の発振器と副搬送波用の第２の
発振器とを設け、かついずれか一方の発振器を
VCOで構成し、他方の発振器により周波数ロツ
クをかけるよう構成したので、水平周波数と副搬
送波周波数との周波数関係の安定度が高く、かつ
水平クロツクパルス用の第３の発振器に上記第１
の発振器出力から得られる水平周波数パルスによ
り水平周期毎に発振位相が一定となるように制御
をかけたことにより、水平クロツクパルスの周波
数を自由に選んでも再生画像の画面上位置ずれの
恐れがなく、したがつて固体撮像素子の画素数が
従来例よりも少なくてもよいことからPAL方式
に対してもNTSC用と同一の水平方向画素数の固
体撮像素子が使用でき、民生機器としての固体カ
ラービデオカメラがPAL方式に対しても容易に
実現できる。

また、上記第３の発振器出力を分周して水平ク
ロツクパルスを生成する場合には、上記第３の発
振器の制御と同時に水平クロツクパルス生成用の
分周器にも水平周期でリセツトをかけることによ
り本発明の効果が実現できる。さらに、上記第３
の発振器あるいは分周器の水平周期の制御を水平
ブランキング期間に行なうことにより、再生画面
上に上記制御による悪影響が出る恐れなしに本発
明が実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は一つの同期信号発生回路を示すブロツ
ク図、第２図は本発明による同期信号発生回路の
一実施例のブロツク図、第３図は第２図の水平ク
ロツクパルス発生回路部の動作を説明する波形
図、第４図は第２図の水平クロツクパルス用発振
器の一実施例を示す回路図、第５図は第２図の水
平クロツクパルス発生回路部の他の一実施例を示
すブロツク図、第６図は第５図の水平クロツクパ
ルス発生回路の動作を説明する波形図、第７図は
本発明による同期信号発生回路の第２図と異なる
他の一実施例のブロツク図である。１…水平周波数の整数倍の周波数で発振する第
１の発振器、３，２３…水平クロツクパルス、４
…副搬送波周波数の整数倍の周波数で発振する第
２の発振器、７，８…分周器、９…位相検波器、
１０…低域ろ波器、１１…周波数制御電圧、１２
…分周器、１３…デコーダ、１５…水平クロツク
パルス生成用の第３の発振器、１７…シユミツト
トリガ２入力ナンドゲート、１８…抵抗、１９…
コンデンサ、２１…分周器。

Claims

【特許請求の範囲】１水平走査用のクロツクパルスにより駆動され
る固体撮像素子を備えた固体カラービデオカメラ
に使用される同期信号発生回路であつて、水平周波数の整数倍の周波数の信号を発生する
第１の発振手段と、第１の発振手段の出力信号を分周して、水平周
波数のくり返し周波数のパルス信号を発生するパ
ルス発生手段と、パルス発生手段の出力信号によつて発振動作が
リセツトされ、この出力信号に同期した水平走査
用のクロツクパルスを発生する第２の発振手段と
を備えていることを特徴とする固体カラービデオ
カメラの同期信号発生回路。２第２の発振手段は、水平走査用のクロツクパ
ルスよりも高い周波数で発振する発振回路と、発
振回路の出力信号を分周するとともに、発振回路
と同じタイミングで、パルス発生手段の出力信号
によつてリセツトされる第１の分周回路とを備え
ていることを特徴とする特許請求の範囲第１項に
記載の固体カラービレオカメラの同期信号発生回
路。３パルス発生手段は、第１の発振手段の出力信
号を分周する第２の分周回路と、第２の分周回路
の出力信号が供給され、水平ブランキング期間内
にリセツトパルスを発生するリセツトパルス位相
設定手段とを備え、上記第２の発振手段がリセツ
トパルス位相設定手段の出力信号によつてリセツ
トされることを特徴とする特許請求の範囲第１項
又は第２項記載の固体カラービデオカメラの同期
信号発生回路。４水平周波数の整数倍の周波数を発振する第１
の発振手段と、該第１の発振手段の発振出力を分
周して水平周波数のくり返し周波数を有するパル
スを生成する手段と、上記第１の発振手段の発振
出力を整数分の一に分周する第１の分周手段と、
副搬送波周波数の整数倍の周波数を発振する第３
の発振手段と、該第３の発振手段の発振出力を整
数分の一に分周する第２の分周手段と、前記第１
の分周手段の出力信号と前記第２の分周手段の出
力信号とを位相検波する手段と、該位相検波する
手段の出力を低域波する手段と、を備え、前記
第１の発信手段あるいは前記第３の発振手段のい
ずれか一方を電圧制御発振手段で構成し、前記低
域波する手段の出力信号により前記電圧制御発
振手段を制御して前記第１の発振手段の発振周波
数と前記第３の発振手段の発振周波数とを整数比
にロツクしてなる固体カラービデオカメラの同期
信号発生回路において、固体撮像素子の水平走査
用クロツクパルスを生成する第２の発振手段を備
え、該第２の発振手段の発振動作を上記水平周波
数のくり返し周波数を有するパルスでリセツトす
るように構成したことを特徴とする固体カラービ
デオカメラの同期信号発生回路。５前記第２の発振手段は分周動作がリセツト可
能な分周手段を備え、前記水平周波数のくり返し
周波数を有するパルスによる前記第２の発振手段
の発振動作をリセツトするタイミングと同一タイ
ミングで該分周手段をリセツトすることを特徴と
する特許請求の範囲第４項記載の固体カラービデ
オカメラの同期信号発生回路。６前記水平周波数のくり返し周波数を有するパ
ルスを生成する手段は、前記第１の発振手段の発
振出力を分周する分周手段と、該分周手段の分周
出力を入力とし、水平ブランキング期間にリセツ
トパルスを発生させるパルス発生位相設定手段
と、を備え、該リセツトパルスにより前記第２の
発振手段をリセツトすることを特徴とする特許請
求の範囲第４項または第５項記載の固体カラービ
デオカメラの同期信号発生回路。