JPH08321970A - テレビジョンカメラ装置の黒レベル補正回路 - Google Patents

テレビジョンカメラ装置の黒レベル補正回路

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JPH08321970A
JPH08321970A JP7127823A JP12782395A JPH08321970A JP H08321970 A JPH08321970 A JP H08321970A JP 7127823 A JP7127823 A JP 7127823A JP 12782395 A JP12782395 A JP 12782395A JP H08321970 A JPH08321970 A JP H08321970A
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JP
Japan
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black
black level
level
circuit
signal
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JP7127823A
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English (en)
Inventor
Makoto Hidaka
良 日高
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NEC Corp
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NEC Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 ハイゲイン時の黒レベルおよび黒バランスの
安定性を向上した高感度テレビジョンカメラ装置用の黒
レベル補正回路を得る。 【構成】 固体撮像素子1の出力信号に含まれるオプテ
ィカルブラック部の黒レベルを、オプティカルブラック
クランプ回路3で先ずクランプする。この処理後に固体
撮像素子1の出力レベルを調整する利得調整回路5と、
黒レベルを検出する黒レベル検出回路6a、6bと、黒
レベルを直流クランプする黒レベル調整回路4とが閉ル
ープに構成され、黒レベル検出回路6a、6bで検出さ
れた信号により直流クランプを行う。これにより、利得
が非常に大きい高感度カメラにおいても、黒レベルを安
定させることができ、温度変化/利得変化に対する黒レ
ベルの変動を抑制できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、テレビジョンカメラ装
置の黒レベル補正回路に関し、特に、超高感度テレビジ
ョンカメラ装置に適用される黒レベル補正回路に関す
る。
【0002】
【従来の技術】従来、テレビジョンカメラ装置におい
て、周囲の温度変化や利得調整回路による利得の変化に
対していかに黒レベルを安定させるかが重要な課題であ
る。特にカラーテレビジョンカメラ装置の場合、黒レベ
ルのバランスを良好に保つことが装置の評価の大きなポ
イントとなっている。例えば、固体撮像素子を用いたテ
レビジョンカメラ装置では、R・G・Bの各チャネルに
おける黒安定性向上のために、オプティカルブラックを
高精度にクランプする技術が従来から用いられている。
【0003】一般に、回路の温度特性は十分に補正技術
が進歩していて実用上問題となるレベルではない。固体
撮像素子を用いたテレビジョンカメラ装置の場合、光入
力に依存しない固体撮像素子からのノイズ成分が温度に
依存して変化することが黒レベルの安定を阻害する大き
な要因となっている。これは、暗電流と呼ばれる半導体
の熱雑音に起因するものである。
【0004】従来の技術ては、固体撮像素子の中に光電
変換を行う画素により構成される撮像領域12と、同じ
構造の画素を遮光して構成される遮光領域であるオプテ
ィカルブラック部13とからの信号出力部を直流クラン
プすることにより黒レベルの安定化を図っている。温度
上昇により暗電流が増加しても、固体撮像素子1から出
力されるオプティカルブラック部13の信号をオプティ
カルブラッククランプ回路3によって回路の基準電圧に
直流クランプすることにより、黒レベルを一定に保つこ
とができる。
【0005】図3において、オプティカルブラッククラ
ンプ回路3は、利得調整回路5の前段に設けられている
ため、利得変化による黒レベル変動も最小限に押えられ
る構成となっている。利得調整回路5の利得があまり大
きくない一般のテレビジョンカメラ装置においては、本
従来例のオプティカルブラッククランプ技術で高性能の
装置が実現できている。
【0006】更に、内視鏡装置など、より高精細の黒レ
ベル補正が必要な装置においては、特開平1−2685
36号に開示されているように、利得調整回路5の後段
に再度オプティカルブラッククランプ回路を挿入した例
もある。本従来例に基づいた原理図を図4に示す。特開
平1−268536号に示された構成は、内視鏡のもの
であるため固体撮像素子は1個の例が挙げられている
が、ここでは本発明と対比できる構成に書き直してい
る。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来技
術におけるオプティカル・ブラック・クランプ回路のみ
では、前記クランプ回路の誤差がゲインアップ時に増幅
されるため、精度/安定性が悪くなる。また、一般的な
自動黒バランス回路は、レンズクローズ状態での調整で
あるため、リアルタイムに実行できない問題を伴う。
【0008】一般的なテレビジョンカメラ装置において
は、前述の従来技術によるオプティカルブラッククラン
プ技術で高精度が得られるが、利得調整回路での利得が
非常に大きい高感度カメラ装置や、固体撮像素子での蓄
積時間を長くした高感度カメラ装置においては、従来の
オプティカルブラッククランプ技術だけでは十分な黒レ
ベル補正の精度が得られない問題点がある。
【0009】また、上記の従来例において開示されてい
る方法の場合、出力映像信号における黒レベル補正精度
は高精度が得られると考えられるが、利得調整回路前で
の補正精度は従来技術と同じ程度である。そのため利得
調整回路の利得が変化した場合、オプティカルブラック
クランプ回路の時定数は一般のクランプ回路より長く、
後段のオプティカルブラッククランプ回路が追従するま
での時間の間は黒レベルが変動してしまう。カラーテレ
ビジョンカメラ装置においてはクランプ回路が追従する
まで黒バランスがずれる時間が存在する欠点となる。
【0010】本発明は、ハイゲイン時の黒レベルおよび
黒バランスの安定性を向上した高感度テレビジョンカメ
ラ装置用の黒レベル補正回路を提供することを目的とす
る。
【0011】
【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
め、本発明のテレビジョンカメラ装置の黒レベル補正回
路は、固体撮像素子の出力レベルを調整する利得調整手
段と、固体撮像素子の出力信号に含まれるオプティカル
ブラック部のレベルを検出する黒レベル検出手段と、オ
プティカルブラック部の信号を直流クランプする黒レベ
ル調整手段とを具備し、黒レベル調整手段と利得調整手
段と黒レベル検出手段とが閉ループに構成され、黒レベ
ル検出手段で検出された信号により直流クランプを行う
ことを特徴としている。
【0012】さらに、上記の黒レベル補正手段は、オプ
ティカルブラッククランプ手段を有し、このオプティカ
ルブラッククランプ手段は上記閉ループの前段に設定さ
れてオプティカルブラック部の信号を直流クランプし、
直流クランプ後の信号を黒レベル調整手段がさらに直流
クランプするとよい。
【0013】なお、上記の閉ループは、R・G・Bチャ
ネルのそれぞれに構成され、Gチャネルの黒レベル検出
手段におけるオプティカルブラック部の検出レベルを基
準レベルとし、この基準レベルをR・Bチャネルのそれ
ぞれのオプティカルブラック部のレベル検出に用いると
よい。
【0014】
【作用】したがって、本発明のテレビジョンカメラ装置
の黒レベル補正回路によれば、閉ループ回路構成におい
て、固体撮像素子の出力信号の出力レベルが調整され、
調整後の出力信号から固体撮像素子に含まれるオプティ
カルブラック部のレベルが検出され、この検出信号に基
づきオプティカルブラック部の信号が直流クランプされ
る。よって、固体撮像素子に含まれるオプティカルブラ
ック部のレベルを拡大して補正することが可能となる。
【0015】さらに、固体撮像素子の出力レベルがその
ままの状態で直流クランプした後に上記の閉ループでの
クランプ処理を行うとより効果が増大する。8
【0016】
【実施例】次に添付図面を参照して本発明によるテレビ
ジョンカメラ装置の黒レベル補正回路の実施例を詳細に
説明する。図1を参照すると本発明のテレビジョンカメ
ラ装置の黒レベル補正回路の実施例が示されている。ま
た、図2は、実施例の動作を説明するための固体撮像素
子の構成を概念的に表した図である。
【0017】本実施例の黒レベル補正回路は、カラーテ
レビジョンカメラ装置において黒バランス精度の向上を
目的とした回路構成例を示している。本黒レベル補正回
路は、固体撮像素子1、サンプル/ホールド回路2、オ
プティカルブラッククランプ回路3、黒レベル調整回路
4、利得調整回路5、黒レベル検出回路6a、6b、映
像プ口セス回路7、エンコーダ8、映像出力端子9、タ
イミング信号発生回路10、基準電源発生回路11を有
して構成される。
【0018】上記構成部の固体撮像素子1は、RGB三
原色の感光素子により構成されたCCD(charge coupl
ed device)である。固体撮像素子1は、図2に示すよ
うに光に感応して光電変換を行う撮像領域12と、遮光
され入射光に感応しない黒レベルの信号を抽出するため
のオプティカルブラック部13とから構成される。
【0019】サンプル/ホールド回路2は、所定の時間
間隔でアナログ入力信号の振幅を固定化・標本化するS
/H(sample-hold)回路である。撮像領域12を構成
するCCD素子からは撮像映像信号が抽出され、オプテ
ィカルブラック部13からはノイズを含んだ黒レベル信
号が抽出される。
【0020】オプティカルブラッククランプ回路3は、
黒レベルの補正を行う回路である。ここでの黒レベル補
正は、黒レベル調整回路4の微調的な黒レベル補正に対
して粗調的な黒レベル補正を行う。
【0021】黒レベル調整回路4または直流クランプ回
路は、映像信号の黒、即ち入射光の無い信号レベルを調
整する回路である。黒レベル検出回路6a、6bから出
力される黒レベル誤差信号を受け、R・G・B各三原色
の信号毎に黒レベルの補正が施される。この微調的な黒
レベル補正と粗調的なオプティカルブラッククランプ回
路3の黒レベル補正とにより、高精度な黒レベル補正を
図る。
【0022】利得調整回路5は、黒レベルの調整をより
高精度で行うための増幅器である。本利得調整回路5
は、黒レベル調整回路4および黒レベル検出回路6a、
6bと共に閉ループを構成し、黒レベルの実行を確実化
している。
【0023】黒レベル検出回路6a、6bは、黒レベル
の基準電源refに対して撮像領域の感光素子の黒レベ
ルの誤差方向を判定するコンパレータである。Gチャネ
ルの黒レベルを基準として、R・Bチャネルの黒レベル
を調整する回路構成としている。
【0024】映像プ口セス回路7は、映像信号を所定の
規格を持った信号に加工する増幅器である。映像プ口セ
ス回路7において、黒レベル補正の施されたRGB三原
色映像信号が形成されて出力される。
【0025】エンコーダ8は、三原色信号と色副搬送波
とから、カラー映像信号を作成する回路である。エンコ
ーダ8は、映像プロセス回路7からのRGB三原色映像
信号を、カラー映像信号とし出力端子9へ出力する。
【0026】タイミング信号発生回路10は、本黒レベ
ル補正回路において映像信号の抽出・補正および精製を
行う同期動作用のタイミング信号を生成する回路部であ
る。このタイミング信号に基づいて、固体撮像素子から
の撮像信号の抽出、黒レベル補正等が実行される。
【0027】基準電源発生回路11は、黒レベルの基準
電圧信号を生成する回路部である。図2に示すように、
固体撮像素子1は撮像領域12とオプティカルブラック
部13とから構成され、基準電源発生回路11は、この
オプティカルブラック部13から抽出された黒レベル信
号に基づいた、基準電圧信号を生成して出力する。
【0028】上記の各部により構成される本実施例の黒
レベル補正回路は、以下の様に動作する。固体撮像素子
1より出力された撮像信号は、サンプル/ホールド回路
2で映像信号に変換され、オプティカルブラッククラン
プ回路3で黒レベル補正を行う。ここで、従来と同様構
成のオプティカルブラッククランプ回路を用いる理由
は、後段の黒レベル検出回路6a、6bの可変範囲を必
要十分な範囲に制限して精度を上げるためである。
【0029】利得調整回路5で利得調整された後、映像
プ口セス回路7の前で黒レベル検出回路6a、6bで黒
レベルを検出し、利得調整回路5の前段に配置された黒
レベル調整回路4に誤差信号をフィードバックする。こ
の際、カラーテレビジョンカメラ装置における黒バラン
スの基準となるGチャネルの信号は、黒レベル検出回路
6bによって、回路の基準電圧refと比較される。ま
た、R・Bの各チャンネルは、黒バランス精度を向上さ
せるために、Gチャネルの黒レベルとそれぞれの黒レベ
ル検出回路6a、6aで比較され、それぞれの黒レベル
調整回路4、4へフィードバックされる。
【0030】R・G・Bそれぞれの閉ループ回路で高精
度で黒レベル補正された三原色映像信号は、所定の規格
信号へ増幅され、更にエンコーダ8でカラー映像信号と
されて出力端子9から出力される。
【0031】上記の処理によれば、固体撮像素子1の出
力信号に含まれるオプティカルブラック部13の黒レベ
ルが、オプティカルブラッククランプ回路3において補
正される。この黒補正された撮像信号は、さらに、黒レ
ベル調整回路4、利得調整回路5および黒レベル検出回
路6a(または6b)により構成される閉ループ回路
で、高精度の黒レベル補正がされる。この高精度の黒レ
ベル補正により、利得調整回路での利得が非常に大きい
高感度カメラ装置や、固体撮像素子での蓄積時間を長く
した高感度カメラ装置においても、実用に十分足りる高
感度の黒レベル補正が実現される。
【0032】なお、上述の実施例は本発明の好適な実施
の一例ではあるが本発明はこれに限定されるものではな
く本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施
可能である。
【0033】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によるテレビ
ジョンカメラ装置の黒レベル補正回路は、閉ループ回路
構成において、固体撮像素子の出力信号の出力レベルが
調整され、調整後の出力信号から固体撮像素子に含まれ
るオプティカルブラック部のレベルが検出され、この検
出信号に基づきオプティカルブラック部の信号が直流ク
ランプされる。よって、固体撮像素子に含まれるオプテ
ィカルブラック部のレベルを拡大して補正することが可
能となり、高精度な黒レベルの補正ができる。利得が非
常に大きい高感度カメラ装置や、固体撮像素子での蓄積
時間を長くした高感度カメラ装置においても、高感度の
黒レベル補正を実現し、カラーテレビジョンカメラ装置
において黒バランスを高感度に保つことができる。ま
た、リアルタイムに迅速な調整ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のテレビジョンカメラ装置の黒レベル補
正回路を用いたテレビジョンカメラ装置の実施例を示す
回路構成ブロック図である。
【図2】固体撮像素子の素子の構成例を示す概念図であ
る。
【図3】従来技術による黒レベル補正回路を用いたテレ
ビジョンカメラ装置の1の構成例である。
【図4】従来技術による黒レベル補正回路を用いたテレ
ビジョンカメラ装置の他の構成例である。
【符号の説明】
1 固体撮像素子 2 サンプル/ホールド回路 3 オプティカルブラッククランプ回路 4 黒レベル調整回路 5 利得調整回路 6a、6b 黒レベル検出回路 7 映像プ口セス回路 8 エンコーダ回路 9 カラー映像出力 10 タイミング発生回路 11 基準電源発生回路 12 撮像領域(光電変換部) 13 オプティカルブラック部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H04N 9/73 H04N 9/73 D

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 固体撮像素子の出力レベルを調整する利
    得調整手段と、 前記固体撮像素子の出力信号に含まれるオプティカルブ
    ラック部のレベルを検出する黒レベル検出手段と、 前記オプティカルブラック部の信号を直流クランプする
    黒レベル調整手段とを具備し、 前記黒レベル調整手段と利得調整手段と黒レベル検出手
    段とが閉ループに構成され、前記黒レベル検出手段で検
    出された信号により前記直流クランプを行うことを特徴
    とするテレビジョンカメラ装置の黒レベル補正回路。
  2. 【請求項2】 前記黒レベル補正手段は、さらにオプテ
    ィカルブラッククランプ手段を有し、該オプティカルブ
    ラッククランプ手段は前記閉ループの前段に設定されて
    前記オプティカルブラック部の信号を直流クランプし、
    該直流クランプ後の信号を前記黒レベル調整手段がさら
    に直流クランプすることを特徴とする請求項1記載のテ
    レビジョンカメラ装置の黒レベル補正回路。
  3. 【請求項3】 前記閉ループは、R・G・Bチャネルの
    それぞれに構成され、該Gチャネルの前記黒レベル検出
    手段におけるオプティカルブラック部の検出レベルを基
    準レベルとし、該基準レベルを前記R・Bチャネルのそ
    れぞれの前記オプティカルブラック部のレベル検出に用
    いることを特徴とする請求項1または2記載のテレビジ
    ョンカメラ装置の黒レベル補正回路。
JP7127823A 1995-05-26 1995-05-26 テレビジョンカメラ装置の黒レベル補正回路 Pending JPH08321970A (ja)

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