TWI220840B - Image signal processor - Google Patents

Description

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五、發明說明（1) [發明所屬之技術領域] 口 本發明涉及處理從攝像元件輸出的圖像訊號的影像訊 就處理裝置，特別是涉及圖像訊號的直流水平的控制。 [先前技術] 由CCD(電荷耦合元件，charge Coupled Device)圖像 感測器等攝像元件得到的圖像訊號，通常由電容輕合的方 式被取出。因此，圖像訊號的直流水平可以由圖像訊號水 平進行變動。所以，要將對應在攝像元件的圖元排列的°周 邊部分設置的光學黑區域（0ptical Black:0PB)得到的ϋ 圖像訊號（0ΡΒ圖像訊號）進行設置所定的黑水平的钳位 處理。而且，在其後段設置的AGC (自動增益控制，Aut〇 Galn Control )電路的輸出中，圖像訊號的直流水平可以 對應AGC電路的增益而變動。因此在AGC電路的後面設 控制直流水平的鉗位電路。 第6圖是以往的影像訊號處理裝置的模式的電路圖。 這個裝置由類比訊號處理電路2、數位訊號處理電路6、烊 盈設定電路8構成。在類比訊號類比訊號2中，AGc電路2〇曰 ，由增盈設定電路8設定的增益提供給從⑽圖像感測器而 來的圖像訊號，其輸出由鉗位電路22進行钳位。在數位訊 ，處理電路6中，積分電路對一個畫面的圖像訊號進行積 i直7 Ϊ I Ϊ26將積分結果與所定的基準值進行比較。根 據其比果，增益設定電路8對增益進行增減，這樣， 從CCD圖像^則器而纟的圖像訊號的畫面單位的平均水平 可以控制在所定的範圍之内那樣地進行反饋控制。

12056pif.ptd 第6頁 五、發明說明（2) 鉗位電路22與水平同步旬缺n 期間内的-定期間，將訊號準 圖直ff平被鉗制為所定電位、黑水平被設定為 i:2”位脈衝cl決定。具體地，鉗位脈衝生成 應量。比如，—欠鉗皁電壓源向訊號線調節電流供 小，直流水平向基準電流供應量越大時間常數越 丁丨7丞+電源的電壓迅速收斂。 成分二='圖水像平訊甜號广包含雜訊成分 分。即受雜訊：分的=鉗位後的直流水平跟隨雜訊成 數，具體“如成分的影響依賴鉗位的時間常 平容易跟隨鉗位期間中的：：：；變:、，鉗位後的直流水 如果從鉗位向所定雜吼成刀。即，鉗位時間常數， 割鋸裝的雜訊的勸=去=越比較多的行達成，可以減輕橫 面，從儘快實現里^W，設定得大是理想的。而另一方 小。以往，考慮二此：：斂的觀點考慮，又應該設定得 實際使用狀態中，叮Γ件，鉗位的時間常數’在裝置的 個定值。 °以得到合適的再生圖像那樣的設置一 跟Ik雜訊成分的影塑 曰 於雜訊成分的大小。二，不，、疋對鉗位常數，而且依賴 包含的雜訊成分的士，晨’放大電路的輸出的圖像訊號中 战刀的大小依賴於那個放大電路的增益。以

1Z2UMU 五、發明說明（3) 往’這個放大電路的 應增益的雜訊成分的 增盈變大時，鉗位變 雜的問題。 [發明内容] 本發明為了解決 訊號的直流水平的鉗 的圖像晝質的影像訊 本發明的影像訊 的連續的圖像訊號給 的圖像訊號的基準水 述鉗位電路的所述圖 的增益是可變地設定 根據本發明，比 設定得越大。對應增 也可以是階段的。增 雜訊，可以抑制橫鋸 水平的钳位電路的時 脈衝幅度變小，將鉗 力後’ Θ守間常數變大 本發明的一個較 位脈衝，鉗位所述圖 伸細控制，所述甜位 裝置。 輸出側進行的鉗位處 f動，設定鉗位的時 得不穩定，產生容易 理中，不考慮對 間常數。因此， &現橫割鋸狀的 上述的問題，其目的 位可以適當地進行， 號處理裝置。 號處理裝置，具備·· 予任意的增益的放大 平鉗位為所定的水平 像矾號的鉗位時的時 如放大電路的增益越 益的時間常數的變化 益大時，由於時間常 齒狀的雜訊，將直流 間常數依賴於他的钳 位電源的供給電流變 佳實施狀態，是所述 像訊號，所述钳位脈 時間常數可變地設定 是提供一種圖像 又可以得到良好 對一個晝面單位 電路；將被放大 的鉗位電路，所 間常數對應以前 大，時間常數被 ’可以是連續的 數大不容易跟隨 水平變換成所定 位能力，將钳位 小而降低鉗位能 鉗位電路應答鉗 衝的脈衝幅度被 的影像訊號處理 12056pif.ptd 第8頁 1! 1220840 五、發明說明（4) 本發明的更佳實施狀態’是具有：將表示所述放大電 J的增益量的增益值與所定的基準值進行比較的比較電 =對應所述比較電路的比較結果，伸縮控制所述甜位脈 衝的脈衝幅度的鉗位脈衝生成電路的影像訊號處理裴置。 :外明的影像訊號處理裝置，其所述比較電路 八有弟一基準值和第二基準值，在所述第一某 述增益值的比較中，具有遲滯ς性。 ‘如：〗於增益的時間常數的變化賦予遲滯特性。 =:、：弟二基準值設定得比第-基準值大。此時，當增 度唯ί ΐ ΐ通過第二基準值時’鉗位脈衝的脈衝幅 時間常數的此前的值，當通過第 面’當增益增加時，比如當通二的脈衝幅度。-方 維持對應小的時間常數的脈衝幅卩i準值時，脈衝幅度 時，切換成對應大的時間常ς虽通過第二基準值 性，即使增益分別在第一度。由這個遲滯特 =二可以防止钳位的時間常 jj準值的附近變 止由此引起的圖像品質的頻繁變化頻繁切換’ $而可以防 為讓本發g月之、十、 f易懂，下文特舉較心實施：3 ^、特徵、和優點能更明 說明如下： 並配合所附圖式，作詳細 [實施方式] 其次，參照附圖，對本發 第1圖是表示本發明的麻的貫施方式進行說明。 貝e方式的影像訊號處理裝置

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的概略的電路構成方塊圖。這個裝置，由類比訊號處理電 路50、A/D(Analog-to-Digital)轉換電路52、數位訊號處 理電路54、增益設定電路56、鉗位時間常數設定電路“構 類比訊號處理電路50具備·· AGC電路7〇、鉗位電路 72、D/A(Digital-to -Analog)轉換電路 74 電路 70 從 CCD圖像感測器輸入圖像訊號，對應從增益設定電路給 予的增益將那個圖像訊號放大。鉗位電路72是將在AGc電 路7 0上放大的圖像訊號的直流水平進行鉗位的電路，與用 於CCD驅動的時序控制電路（圖中未繪示）上生成的水平 同步出訊號HD同步，在各水平行的〇pB圖像訊號期間中進 行鉗位動作。這個钳位時間常數由鉗位時間常數設定電路 58設定。鉗位電路72，具體地講由將基準電壓源以及將此 連接於圖像訊號線的開關構成。鉗位電路72對應所設定的 時間常數，變更钳位能力。 鉗位能力，比如通過控制接通開關的鉗位脈衝的幅 度，控制基準電壓源的電流供給能力而變更。具體地，通 過增長鉗位脈衝的幅度、提高基準電壓源的電流供給能 力，使一 ί的鉗位動作中，從基準電壓源向圖像訊號線供 給的電流量增加而增加钳位能力。 鉗位的時間常數基本上與鉗位能力呈反比。所以變 更=疋鉗位呀間常數基本上與變更·設定鉗位能力是同 樣的意義。比如，設定的鉗位的時間常數越小，鉗位能力 越強，相當於黑水平的〇ΡΒ圖像訊號的電位迅速地（即在 1220840 五 發明說明（6) 更小的钳位次數中）接近基準電壓源的電壓。 由鉗位電路72調整的直流水平的圖像吨味.Λ/ 換電路52轉換成數位訊妒，&象Λ旎，由A/D轉 數：訊號處理電路54，是採 =: 像處理的構成。其Ϊ的；= 理以/還可以進行各種圖 處理裝置的增益反饋栌制不了與本影像訊號 定電路82將*择八t 晝的圖像訊號的積分值。判 仃比較’如果積分值在目標範圍以下，：J 圍進 二；；積分值在目標範圍以上，判定為應該二:力:增 狀。另外，在積分二圍，則判定為應該維持現 訊號處理的的積分值，作為上述各種 J例可以利用自動光圈控制。 由判定電路82生成的判定結果通知給增益# — 56。增盈設定電路56預先保存多種類對於AG又疋電路 ^ ^ , t ^ 1 0 0 〇 „ ^ ™ lC Γ 7Γ 增益值全部讀出並進行輸出。 果，將這些 器100的直接古資出；H電路56記憶暫存 一 接靖出的位址，如果判定結果是提 A ’才曰定保存比那個記憶的地址中保存 曰：的才曰 ，益值的地址，輪出比那個更大的；益；的=值f大的 :=果疋下降增益的指示時，輸出比 a:判 理。 狀的知应值，不進行讀出增益值的新值的處

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增益值從增益設定電路56以數位值輸出 電路74轉換成類比訊號。AGC電路？(）對應這個類比益 訊號進行圖像訊號的放大。 另外，從增益設定電路56輸出的增益也輸入到鉗位 間常數設定電路58。钳位時間常數設定電路58具備：比較 電路120、保存這個比較電路12〇上使用的基準值的暫存器 1 2 2、以及鉗位脈衝生成電路丨2 4。 比較電路120從暫存器122設定第一以及第二基準值 A、B ( A>B ) ’比較這些基準值和輸入的增益值6的大小， 根據這個比較的結果’選擇兩個钳位時間常數^ 1，r 2 (r 1 < r 2 )的任一個。這裏B以下的範圍用RL、超過B，A 以下的範圍用RM、超過A的範圍用"來表示。具體地，比 較電路120當增益值G屬於RH時，選擇時間常數12並輸 出。一方面，比較電路120當增益值g屬於rl時，選擇時間 Φ數I* 1並輸出。增益值g屬於腿時，如果此前屬於的範圍 為範圍RL的話，選擇時間常數r 1，另一方面，如果是此 剷屬於RH的話’選擇時間常數Γ 2並輸出。這樣一種情 況’比較電路120在對第一以及第二的基準值a、b與增益 值G的比較中，具有遲滯特性。 鉗位脈衝生成電路1 2 4，生成控制鉗位電路7 2的開關 元件的通/斷的鉗位脈衝CL。這個鉗位脈衝生成電路丨24對 應比較電路1 20的比較結果變更鉗位脈衝CL的脈衝幅度， 因而變更鉗位電路7 2的鉗位時間常數。具體地，如果在比 較電路1 2 0上形成加大鉗位時間常數的主旨的判定，鉗位

1220840 五、發明說明（8) 脈衝CL的脈衝幅度被變窄那樣地動作。由此，鉗位電路72 内的開關70件導通時間變短，其結果訊號線與基準電壓源 ，接的時間變短，鉗位電路72的鉗位能力被更低地設定。 ί面:ΐ果在比較電路12 0上形成減小鉗位時間常數的 主曰的判疋，鉗位脈衝CL的脈衝幅度被加寬那樣地動作。 =盥電路72内的開關元件導通時間變長，其結果訊 ί、:ί; 電壓源連接的時間變長，鉗位電路72的鉗位能 力被更鬲地設定。 在户ΓΛ是Λ明本裝置的動作的一例的時序圖，表示了 掃描期間的各種訊號。在圖中，訊號（a i值GΛΛ ?、訊?虎（b)是被AGC電路7。設定的增 訊號、（〇ιΓ曰乍為AGC電路70的輸出訊號的agc輸出 號、圖开(er; Γ立電路72的輸出訊號的CLP輸出訊 戶斤述=1不甜位電路72的射位能力。另夕卜，如上 此從圖形與^位的時間常數的倒數成正比，因 得的鉗=的時間常數的丁變化由鉗位時間常數設定電路58求 直消虎)VD :表現的垂直同步脈衝“。對應垂 後，其積分值與得到的描J間積分CLP輸出。然 步二判定電路82的判定以：時序U〜t7同 定動作被執行。比如， 9皿5又叱電路56的增益設 定圖像比基準更暗：時；==的積分結果，在判 4中’增加增益值G， 12056pif.ptd 第13頁 !220840 五、發明說明（9) 一方面’在判定圖像比基準更亮的時刻16、17中，減少增 盈值G。對應這個增益值g的變更，AGC輸出訊號的直流水 平也變動。這個在第2圖中，從基準黑水平的垂直消隱期 間的AGC輸出訊號水平的偏移量被表現在增益值g越大越增 加上。然後，在第2圖的CLP輸出訊號中，這個直流水平的 偏移由甜位電路7 2補正，垂直消隱期間的訊號與基準黑水 平被組合一致而被表示。 比較電路120比如作為第一基準a設定為，4，，作為第 了基準B设疋為’2,。此時，，〇，1，成為第一範圍RL、，2〜 L成為第二範圍RM、，5,成為第三範圍RH。增益值g從tl以 月1J，日寸刻1開始逐段上升，在時刻14由於增益變更，超 過第基準值A成為屬於第三範圍RH。比較電路120在這個 過程中，到時刻t4為止輸出時間常數τ i，在時刻t4以 Ϊ i輸出t更大的時間常數Γ 2。即在時刻t4中，鉗位能力 從高狀態向低狀態切換（參照第2圖中之（e ))。 一方面’增益值G在時刻16以後，從值，5，逐段下降， 刻t7由增益的變更，低於第二基準值B，進入屬於第 範圍RL内。比較電路丨2 〇在這個過程中，到時刻17為止 ^時間常數r 2，在時刻t7以後，輸出時間常數r !，即 2 =刻t7中，鉗位能力從低狀態向高狀態切換，即切 通常的狀態（參照第2圖中之（e))。 + & 在時刻U到t2中，增益值G與第二基準值B相等， ^々範圍RL向第二範圍轉移的階段。此時，維持 日守mi的時間常數τ1，維持钳位能力的設定。這一點，

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在從時刻t6到t7的情況也一樣，增益值6從第三範圍別向 第二範圍RM轉移的階段’維持時刻16的時間常數γ 2。 第3圖是在鉗位能力設定得高的狀態的CLP的輸出訊 號的波形的放大圖，第4圖是當鉗位能力設定得低的狀態 的CLP輸出訊號的波形的放大圖，而，第5圖是向本裝置輸 入圖像訊號的CCD圖像感測器的圖元排列的模式圖。第5 圖，CCD圖像感測器的攝像面中，在有效圖元區域16〇的周 圍設置有0ΡΒ區域1 62，特別是在攝像面的下部（即被一個 晝面的圖像訊號的先頭讀出的部分），比如設置五行的 0ΡΒ區域164。第3圖、第4圖的5H的0ΡΒ期間對應0ΡΒ區域 16 4。 第3圖、第4圖，分別表示在變更了增益值G的時序 ts ’ AGC輸出引起直流水平的變動，CLP輸出訊號從此前維 持的基準黑水平急劇下落，然後，钳位電路7 2通過在每行 進行的甜位動作’ C L P輸出说號的直流水平在每1個η期間 漸漸回歸到基準黑水平的樣子。另外，在〇ΡΒ期間持續的 波形’是對應有效圖元區域1 6 0的行的訊號波形。 這裏’在較高地設定鉗位能力的狀態，由一次鉗位動 作形成的恢復電位幅度△ V1比較大，因此以較少的次數 (第3圖所示的例子為2次）就可以迅速地恢復到基準黑水 平。一方面，在較低地設定鉗位能力的狀態，由一次钳位 動作形成的恢復電位幅度△ V 2比較小，因此以較多的次數 (第4圖所示的例子為4次）才可以恢復到基準黑水平。 根據本發明的衫像訊號處理裝置，通過對A G C電路等的放

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大電路的A益的切換而射^ ^ ^ ^ ^ ^ 偏移時，當增益比較大：位i在圖像訊唬的直流水平的 常數要更大地設定。2被=:匕較小t ’鉗位的時間 得到抑制，得到良好晝質的圖像。、’甘位’ ^鋸齒狀的雜訊 雖然本發明已以較佳實 限定本發日月，任何熟習此：】：揭然其並非用以 和範圍内，當可作些許之更;^利在不脫離本發明之精神 範圍當視後附之申請專利範圍;斤；：者：：本發明之保護 1220840 圖式簡單說明 [圖式簡單說明] 第1圖是表示本發明的實施方式的影像訊號處理裝置 的概，的電路構成方塊圖。 第2圖是說明本裝置的動作的一例的時序圖。 第3圖是當鉗位能力設定得高的狀態的CLp輸出訊號的 波形的放大圖。 第4圖是當鉗位能力設定得低的狀態的以？輪 波形的放大圖。 σ就的 第5圖是向本裝置輸入圖像訊號的“])圖像感 元排列的模式圖。 °°的圖 第6圖是以往的影像訊號處理裝置的模式的電路 [圖式標示說明] 圖。 5 0 :類比訊號處理電路，5 2 : A / D轉換電路， 5 4 :數位訊號處理電路，5 6 :增益設定電路， 58:鉗位時間常數設定電路，70 :AGC電路， 72·•鉗位電路，74: D/A變換電路，80:積分電路， 82·•判定電路，120··比較電路，122··暫存器，’ 1 2 4 :鉗位脈衝生成電路。

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Claims (1)

1220840 六、申請專利範圍 1 · 一種影像訊號處理裝置，包括·· 對一個畫面單位的連續的圖像訊號給予任意的增益的 放大電路；以及 s 將被放大的圖像訊號的基準水平钳位為所定的水肀的 钳位電路， 其中所述钳位電路的所述圖像訊號的鉗位時的時間常 數對應之前的增益是可變地設定。 2 ·如申請專利範圍第1項所述的影像訊號處理裝 置’其特徵在於：所述钳位電路應答钳位脈衝以鉗位所述 圖像訊號，且所述鉗位脈衝的脈衝幅度被伸縮控制，以將 所述鉗位時間常數可變地設定。 3 ·如申請專利範圍第2項所述的影像訊號處理裝 置，其特徵在於包括： 將表示所述放大電路的增益量的增益值與所定的基準 值進行比較的比較電路；以及 對應所述比較電路的比較結果’伸縮控制所述钳位脈 衝的脈衝幅度的钳位脈衝生成電路。 4 ·如申請專利範圍第3項所述的影像訊號處理裝 置，其特徵在於·· " 所述比較電路具有第一基準值和第二基準值，且 在所述第一基準值以及第二基準值與所述增益值的比較 中，具有遲滯特性。

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