JPH0337794B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、カラービデオカメラにおける映像信
号処理回路の半導体集積（以下icと略）化技術に
関するものである。

従来例の構成とその問題点 固体撮像素子を用いたカラービデオカメラにお
いて、色信号を得る手段は、色フイルタの組合せ
で決定されるカラー化方式や、信号処理法によつ
て、種々のものが考えられるが、ここでは第１図
に示す様な色フイルタと撮像素子の組み合せで得
られる信号から同期検波によつて色信号を分離す
る回路について説明する。

第１図は、撮像素子に、赤透過フイルタＲ、緑
透過フイルタＧ、青透過フイルタＢを水平方向に
順次配列して、撮像素子よりＲ，Ｇ，Ｂの連続信
号を得る構成になつている。この撮像素子からの
出力信号は、第２図Ｂに示す様に、Ｒ，Ｇ，Ｂ信
号が、撮像素子の水平方向の画素数分だけ繰り返
えされる信号として得る事ができ、その時の信号
列のスペクトル分布は、同図Ｃに示す様になつて
いる。周波数ｆは、水平クロツク周波数であり、
Ｒ，Ｇ，Ｂのカラーキヤリアは、1/3ｆの周波数
近傍に発生する。またこの時のカラーキヤリアの
位相は、同図Ａに示す様に、Ｒ，Ｇ，Ｂそれぞれ
が2/3πの位相差を持つている。第１図に示す撮
像素子を使用したカラービデオカメラの信号処理
回路例を第３図に示す。

第３図において、１は撮像素子、２はガンマ補
正及びAGC回路、３は低域通過フイルタ（以下
Ｌ・Ｐ・Ｆと略）、４は帯域通過フイルタ（以下
Ｂ・Ｐ・Ｆと略）、５は同期検波回路、６は移相
回路、７はエンコーダ、８は同期信号発生器、９
は撮像素子の駆動パルス発生器、１０はNTSC複
合信号出力端子を示す。動作について簡単に説明
すると次の様になつている。撮像素子より出力さ
れる信号は、先ずガンマ補正を行なつた後に
AGC回路を通す事により、次段回路への入力信
号振幅の安定化を図つている。輝度信号は、
LPFを使用して撮像素子から出力される信号の
内低周波成分を分離して作つている、色信号は、
BPFによつてカラーキヤリアを分離した後に、
同期検波回路によつて２つの色差信号｛Ｒ−
（Ｇ＋Ｂ）／２｝と、｛√３／２（Ｂ−Ｇ）｝を作つて
い る。

輝度信号と、２つの色差信号をエンコーダによ
り処理し、カラーバースト信号及び、同期信号を
加算してNTSC複合信号を出力する。この様な構
成の信号処理回路では、同期検波回路の基準搬送
波信号として、撮像素子の水平クロツクパルスと
同期した信号を、駆動パルス発生器によつて発生
し、使用するのが動作上一番便利であり、安定に
なる。しかしながら第３図でも明らかな様に基準
搬送波は、パルス発生器から直接同期検波回路へ
入力されるが、一方変調色信号はガンマ補正回路
や、AGC回路を通つた後に検波回路へ入力され
る事になる。この為回路の位相特性が平担な場合
は何ら問題がないが、色信号の搬送波周波数近傍
において位相特性が平担で無いと温度変動等の回
路動作上の条件変化により同期検波回路の検波特
性が悪くなる。すなをち第３図の例では、同期検
波回路へ入力される変調色信号の絶対位相は変動
するが、基準搬送波の位相は変動しないか又は変
動量が著しく少ないので２信号間に相対的な位相
差が生じて、検波出力誤差が生じる事になる。こ
の様な回路系での位相特性の変動は一般的にトラ
ンジスタのしや断周波数によつて決定される回路
の位相特性に起因している。第３図に示したブロ
ツクをic化して回路の小型化、高密度化を図る場
合に問題になるのは前記の様な回路の位相特性変
動によつて生じる同期検波回路での検波誤差であ
る、すなわちic化されたトランジスタの特性は一
般的に、個別に作られたトランジスタと比較する
と悪くなつており、PNP型トランジスタにおい
ては、その違いが著しくなつており、ic化した回
路の位相特性を必要な周波数帯域まで平担化する
事は大変困難となつて来る。この為ic化した信号
処理回路においては、２信号の相対的位相関係が
温度変化により変動する欠点を有している。この
様な信号処理回路の特性はカラービデオカメラと
しては、出力画像の色相変化となり色再現性が著
しく劣化する原因となる。

発明の目的 本発明の目的は、前述の様に同期検波回路を含
むカラービデオカメラの信号処理回路をic化する
際に、回路の位相特性が温度によつて変動する為
に生じる、同期検波回路の検波出力誤差を補正し
て、常に安定な色信号分離を行なう信号処理回路
を提供するものである。

発明の構成 本発明は、位相検出用のパイロツト信号加算回
路と、パイロツト信号の位相検出回路と、同期検
波回路へ入力する基準搬送波信号の位相制御回路
とを備えた同期検波回路により多重化された色信
号の分離を行なうカラービデオカメラの信号処理
回路であり、回路の位相特性が変化する事により
生じる同期検波回路出力信号の誤差を補正して、
安定な色分離を行なうものである。

実施例の説明 第４図は本発明の位相特性補償型同期検波回路
を備えた信号処理回路の第１の実施例である。

第４図において、１１はカラー化された撮像素
子、１２は加算回路、１３はパイロツト信号発生
用のゲート回路、１４はガンマ補正及びAGC回
路、１５はLPF、１６はBPF、１７，１８は同
期検波回路、１９，２０は位相制御回路、２１は
位相検出回路、２２は90度移相回路、２３，２４
はLPF、２５はエンコーダ、２６は撮像素子の
駆動パルス発生器、２７は同期信号発生器であ
る。

前記構成の実施例について動作を説明すると次
の様になつている。

カラー化された撮像素子は、第１図の従来例と
同様な構成であり、その出力信号は第２図に示す
通りである。

この撮像素子の出力信号に、ゲート回路１３に
て作つたパイロツト信号を加算回路１２によつて
加算している。このパイロツト信号は第５図に示
す様なものである。パイロツト信号の周波数fp
は、撮像素子から出力される多重化された色信号
の搬送波（水平クロツク周波数ｆの1/3）と同一
周波数であり、Ａに示す様な連続波を、ゲートパ
ルスＢによりゲートして、Ｃに示す様なパイロツ
ト信号を作る。ゲートパルスＢは、垂直ブランキ
ング期間の相当するパルス巾又は、それより短時
間のパルスを使用して、映像信号に影響を与えな
い様にしておく、パイロツト信号の期間を水平レ
ートで表わすと同図ｄに示す様になつており、水
平ブランキング期間に相当する部分は、パイロツ
ト信号を作つていない。この理由は後にも説明す
るが、位相検出回路において、位相基準信号を検
出するのに、水平ブランキング期間を使用する為
である。

撮像素子の出力信号と加算したパイロツト信号
は、１４のガンマ補正、AGC回路によつて所定
の処理をされた後に、１６のBPFによつて多重
化された変調色信号と共に分離され、２つの同期
検波回路回路へ入力される。この２つの同期検波
回路はNTSCの搬送色信号を２つの色差信号を直
角２相変調する事により作る事ができるので、撮
像素子において多重化された３つの色信号を分離
して２つの色差信号を作る為のものである。同期
検波に用いる基準搬送波は同期信号発生器２７に
よつて作つており、撮像素子の水平クロツクパル
スと同期している。同期信号発生器から出力した
基準搬送波は、２２の90度移相回路により、90度
の位相差を持つた２つの信号を作つて、それぞれ
１９，２０の位相制御回路を経て同期検波回路１
７，１８へ入力されれいる。基準搬送波の位相を
たとえば、検波回路１７へ入力する方を、多重化
された変調色信号のＲと同位相にし、検波回路１
８へ入力する方を前記位相より90度遅れた関係で
検波したと仮定すれば、検波回路１７の出力は、
Ｒ−（Ｇ＋Ｂ）／２、検波回路１８の出力は√３／２（
Ｂ −Ｇ）の信号を得る事ができる。但し検波回路の
出力では高調波成分を含んでいる為に、LPF２
３，２４により低周波分のみを取り出し前記２信
号を得ている。一方輝度信号は、撮像素子出力の
直流分をLPF１５によつて取り出して作つてい
る。

同期検波回路１８の出力信号は、又位相検出回
路２１へも入力されている。同期検波回路の検波
出力は、第６図に示す様にＡで示した基準搬送波
で検波した場合には、基準搬送波と90度の位相差
を持つた信号Ｂに対しては、図でも明らかな様
に、微少な位相変化であつてもその検波出力レベ
ルは大きく変動する特性を有している。パイロツ
ト信号の位相は同期検波回路が有している前述の
特性を利用して、ある温度で同期検波回路１８で
の出力レベルが零（すなわち基準搬送波と90度の
位相差を持つている）になる様に設定しておけ
ば、温度変動によつてパイロツト信号の位相が変
化すれば、検波出力レベルが零レベルに対して、
正か負かによつて位相変動量及び方向を正確に検
出する事ができる。２１に示す位相検出回路の例
を第８図に示す。同期検波回路からの出力色差信
号におけるパイロツト信号期間（垂直ブランキン
グ期間）の電位を、サンプルホールド回路２８に
より検出し、基準電位としては、色信号もパイロ
ツト信号も存在しない水平ブランキング期間電位
をサンプルホールド回路２９により検出し、この
２つの電位を比較器３０により比較増幅する事に
より位相誤差に相当する制御電圧を得ている。こ
の制御電圧を使用して、基準搬送波の位相制御回
路１９，２０で基準搬送波位相を調整し、前記サ
ンプルホールド回路２個の出力電圧差が零になる
様に負帰還をかけている。

前述のパイロツト信号期間電圧を検出するサン
プリングパルスは、ゲート回路１３へ入力してい
るゲートパルスと同一のものを使用している。

位相制御回路１９，２０による位相調整例を第
７図に示す。90度の位相差を持つた、２つの基準
搬送波CW₁，CW₂が90度移相回路によつて作ら
れているから、この２つのCW₁，CW₂の加算比
率を制御する事により、90度の相対位相差を持つ
たCW₁′，CW₂′を作る事ができ、その絶対位相の
調整範囲は90度であり、本発明の構成による信号
処理回路における位相補償範囲としては充分な可
変範囲である。

以上の様に構成した本発明の信号処理回路によ
れば、パイロツト信号を撮像素子の出力信号に加
算して電気回路処理をする事によつて、同期検波
によつて多重化された変調色信号を分離しても、
検波出力でのパイロツト信号レベルによつて位相
変動を検出し、この検出信号に応じて同期検波回
路へ入力する基準搬送波信号の位相を制御する事
ができ、回路の位相特性に影響されなく、又温度
的にも安定な状態で色信号の分離を行なえる。

第９図は、本発明の第２の実施例である。

同図において、１１は撮像素子、１２は加算回
路、１３はパイロツト信号発生用ゲート回路、１
４はガンマ補正、AGC回路、１５はLPF、１６
はBPF、１７，１８は同期検波回路、２１は位
相検出回路、２２は90度移相回路、２３，２４は
LPF、２５はエンコーダ、２６は駆動パルス発
生器、２７は同期信号発生器、３２は位相制御回
路である。

この様に構成された第２の実施例において、第
１の実施例と異なるのは、同期検波回路へ入力す
る基準搬送波の位相制御回路を１個にして、位相
制御した後で90度移相回路により２つの基準搬送
波を作つている点である。動作は第１の実施例と
何ら変わらないので説明を省略するが、本実施例
の様に、位相制御回路を１個にする事により、位
相制御回路の設計上に生じる、素子バラツキや直
流オフセツト等の影響による２つの基準搬送波の
制御特性バラツキすなわち相対位相差（90度）の
変動をより少なくする事が可能である。

第１０図は、本発明の第３の実施例である。同
図において、１１は撮像素子、１２は加算回路、
１３はパイロツト信号発生用ゲート回路、１４は
ガンマ補正及びAGC回路、１５はLPF、１６は
BPF、１７，１８は同期検波回路、２２は90度
移相回路、２３，２４はLPF、２５はエンコー
ダ、２６は駆動パルス発生器、２７は同期信号発
生器であり以上は、第１、第２の実施例と同様の
構成であり、第１、第２の実施例と異なるのは、
パイロツト信号のゲート回路３３、位相比較回路
３４、発振器３５に設けて、パイロツト信号の位
相に同期した基準搬送波を発振器により発生さ
せ、90度移相回路により２つの異なつた位相の基
準搬送波をそれぞれ２個の同期検波回路へ入力し
て同期検波する事により、変調色信号の位相変動
の補償を行なう構成をとつている点である。

上記のように構成した第３の実施例について、
基準搬送波の位相補償回路部分の動作を説明す
る。変調色信号とパイロツト信号は、BPF１６
によつて分離した後で、２個の同期検波回路とパ
イロツト信号ゲート回路へ入力される。パイロツ
ト信号ゲート回路は、パイロツト信号発生用のゲ
ート回路と同一のゲートパルスを使用し、変調色
信号の垂直ブランキング期間に加算されているパ
イロツト信号をゲートしている。

位相比較回路３４は、前述のゲート回路より出
力されたパイロツト信号と、発振器３５から出力
された連続波（パイロツト信号と同一周波数）と
の位相差を比較して、この誤差信号を発振器に帰
還させる事により発振器出力の位相を制御してい
る。この様に本実施例では、発振器出力の位相を
パイロツト信号の位相に同期させて、この発振器
出力を同期検波回路の基準搬送入力として使用す
る為に、回路の位相特性及び位相変動を補償して
安定な色分離を行なう事ができる。

発明の効果 本発明によるカラーテレビカメラの信号処理回
路は、撮像素子の出力信号にパイロツト信号を加
算して、パイロツト信号の位相変化を検出し、そ
の検出信号に応じて同期検波回路の検波位相（基
準搬送波位相）を変化させる事により、信号処理
回路の位相特性が温度によつて変動しても、その
変動を補償する事ができ常に安定な色分離を行な
う事ができると共に、良好な色再現性及びホワイ
トバランスの安定化が図れる。なおこの信号処理
回路をic化した場合には、その実用的効果はより
大きくなる。

【図面の簡単な説明】

第１図はカラー化された撮像素子の例の正面
図、第２図は第１図の撮像素子から出力される信
号波形を説明するための図、第３図は同期検波回
路を使用して色信号の分離を行なつた従来のカラ
ービデオカメラの信号処理装置の回路図、第４図
は本発明の一実施例におけるパイロツト信号を使
用して位相補償を行なつた構成のカラービデオカ
メラの信号処理装置の回路図、第５図はパイロツ
ト信号の波形図、第６図は同期検波回路の検波出
力の波形図、第７図は同装置の基準搬送波の位相
制御説明のためのベクトル図、第８図は同装置の
位相検出回路のブロツク図、第９図は本発明の他
の実施例におけるカラービデオカメラの信号処理
装置のブロツク図、第１０図は本発明のさらに他
の実施例における位相同期発振器により位相補償
を行なう構成のブロツク図である。 １１……撮像素子、１２……加算回路、１４…
…ガンマ補正AGC回路、１５，２３，２４……
LPF、１６……BPF、１７……同期検波回路、
２５……エンコーダ、２６……駆動パルス発生
器、１３……ゲート回路、１９……位相制御回
路、１８……同期検波回路、２２……90°移相回
路、２０……位相制御回路、２１……位相検出回
路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 撮像素子の出力信号に位相検出用パイロツト
   信号を加算する手段と、色信号と同時に同期検波
   回路によつて同期検波したパイロツト信号の位相
   変化を検出する手段と、この検出する手段によつ
   て検出した検出信号に応じて前記同期検波回路へ
   入力する基準搬送波の位相を制御する手段とを備
   えたカラービデオカメラの信号処理装置。 ２ パイロツト信号は、撮像素子より出力される
   変調色信号の搬送波と同一周波数であり、且つ撮
   像素子のクロツクパルス、パイロツト信号、同期
   検波回路へ入力する基準搬送波は、同期している
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のカ
   ラービデオカメラの信号処理装置。 ３ パイロツト信号は、撮像素子より出力される
   信号の垂直ブランキング期間内に加算したことを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載のカラービ
   デオカメラの信号処理装置。