Brevet FR2510855A1 — publié le 19830204

Circuit d'échantillonnage et de maintien pour un cir- cuit de séparation de couleur ". La présente invention concerne un circuit d'échantillonnage et de maintien pour un circuit de sépa- ration de couleur d'un dispositif de prise de vues en couleur en technique état solide ou analogue utilisant des capteurs d'image en technique état solide tels que les composants CCD (composant à couplage de charge). Dans les dispositifs de prise de vues à transfert de charge, habituels, le signal image séquen- tiel par point obtenu par le codage des couleurs dans des filtres de couleur traverse des circuits d'échantil- lonnage et de maintien pour séparer les différentes com- posantes R, G, B du signal couleur avant que ne soient effectués les traitements du signal. Dans un dispositif de prise de vues couleur, à transfert de charge, dans lequel le décodage couleur séquentiel par point se fait dans des filtres de couleur, les différentes composantes du signal de couleur conte- nu dans le signal image séquentiel par point sont sou- mises à un réglage de l'équilibre du blanc à une correc- tion de type gamma et à différents autres traitements des signaux Un circuit tel que le circuit de traitement de signal représenté à la figure 1 a été très largement utilisé pour effectuer de tels traitements. Dans le circuit de traitement de signal de la figure 1, utilisé pour un dispositif de prise de vues en couleur à composants CCD sur une seule plaquette, la section de prise de vues comporte un composant CCD 1 comme capteur d'image avec un codage des couleurs de façon séquentielle par point à l'aide de filtres de cou- leur Le composant CCD 1 est entraîné par un signal de cadence d'entratnement fourni par un générateur d'impul- sions de cadence de référence 11 Le composant CCD 1 est codé en couleur, de telle sorte que les lignes de balaya- ge horizontal d'ordre impair sont composées d'une alter- nance d'éléments-image rouge et vert et que les lignes de balayage horizontal d'ordre pair soient composées d'une alternance d'éléments-image vert et bleu. Le signal image séquentiel par point qui est fourni en continu par le composant CCD 1 contient les trois composantes de couleur primaire suivant une fréquence de répétition f O déterminée par le nombre d'éléments-image du composant CCD 1 (f O est égal à 3,58 M Hz dans cet exemple) La lecture de ce signal dans le composant CCD 1 se fait sous la commande d'un signal de cadence d'entraînement à la fréquence de cadence 2 f; ce signal est fourni par un amplificateur-tampon 2 à un premier circuit d'échantillonnage et de maintien 3 Ce premier circuit d'échantillonnage et de maintien 3 effec- tue les opérations d'échantillonnage et de maintien des trois composantes de couleur primaire du signal-image séquentiel point sous la commande d'un signal de cadence d'échantillonnage à la fréquence d'échantillonnage de 2 f O fournie par le générateur d'impulsions de cadence de référence 11 Le signal-image séquentiel par point obtenu comme décrit ci-dessus est appliqué à un second et à un troisième circuits d'échantillonnage et de main- tien 4 A, 4 B Le second et le troisième circuirs d'échan- tillonnage et de maintien 4 A, 4 B séparent les trois -25 10855 composantes des couleurs primaires du signal d'image sé- quentiel point mis en forme De façon plus détaillée, le second circuit d'échantillonnage et de maintien 4 A échan- tillonne et maintient les composantes rouge et bleue du signal séquentiel par point sous la commande d'un signal de cadence ayant la fréquence d'échantillonnage f O; ce signal est fourni par le générateur d'impulsions de ca- dence de référence 11 Le troisième circuit d'échantil- lonnage et de maintien 4 B échantillonne et maintient la composante de couleur verte du signal image séquentiel par point sous la commande d'un signal de cadence de fréquence f O fourni par l'intermédiaire d'un déphaseur qui en assure un déphasage égal à 1800. Le signal vert fourni par le troisième cir- cuit d'échantillonnage et de maintien 4 B est appliqué à un filtre passebas 5 B qui sépare la composante de fuite du signal de cadence échantillonné,contenuedans le signal. Le signal de sortie du filtre passe bas 5 B est amplifié par un amplificateur à gain constant 6 C, puis est verrouil lé à un niveau de signal prédéterminé par un circuit de verrouillage 7 C avant d'être soumis à un traitement de correction gamma dans le circuit de correction gamma 8. Le signal de sortie du second circuit d'échan- tillonnage et de maintien 4 A qui contient les signaux rouge et bleu est couplé à un filtre passe-bas 5 A qui enlève la composante de fuite de signal de cadence d'échantillonnage contenue dans le signal Le signal de sortie du filtre passe-bas 5 A est couplé aux amplifica- teurs à gain variable 6 A, 6 B pour assurer le réglage de l'équilibre du blanc Les signaux de sortie des amplifi- cateurs 6 A et 6 B sont verrouillés à un niveau de signal prédéterminé par les circuits de verrouillage 7 A et 7 B. Les signaux de sortie des circuits de verrouillage-7 A, 7 B sont appliqués à un circuit de correction gamma 8 A qui assure la correction gamma Le signal de sortie du circuit de correction gamma 8 A est couplé à un circuit de signalsimultané 9 pour la conversion des signaux simulta- nés. Les trois signaux de couleuisprimairesobte- nus par le réglage de l'équilibre du blanc, le traitement par verrouillage et le traitement de correction gamma effectués ci-dessus, sont appliqués à un circuit en matri- ce 10 Le circuit en matrice 10 forme les signaux de lumi- nance et de chrominance à partir des signaux des couleurs primaires d'entrée. Les signaux des trois couleurs primaires constituant le signal de télévision couleur nécessitent généralement une bande de fréquences approximativement égale à 3,5 M Hz pour chaque signal Le seconde et le troi- sième circuits d'échantillonnage et de maintien 4 A, 4 B du circuit de traitement de signal décrit ci-dessus doivent effectuer l'échantillonnage et le maintien du signal image séquentiel par point à la fréquence de la cadence d'échantillonnage f O qui est proche des fréquences des différents signaux de couleur Les filtres passe-bas 5 A, B qui servent à éliminer la composante de fuite du signal de cadende d'échantillonnage contenue dans les dif- férents signaux de couleur séparés par le second et le troisième circuits d'échantillonnage et de maintien 4 A, 4 B laissent passer des signaux contenus dans une plage de fréquences dans laquelle se trouvent les fréquences des composantes du signal couleur De même, ces filtres doivent avoir une caractéristique permettant d'atténuer suffisamment les signaux dans la plage des fréquences dans laquelle existe la composante de fuite Toutefois comme les fréquences de la composante du signal couleur et la fréquence de la composante de fuite sont voisines l'une de l'autre, il est impossible de réaliser un fil- tre idéal permettant d'atténuer seulement la composante de fuite. 10855 Dans le circuit de traitement de signal réalisé comme indiqué ci-dessus, les effets gênants de la composante de fuite du signal d'échantillonnage se réper- cutent sur le système de traitement de signal suivant par exemple pour l'opération de verrouillage dans les circuits de verrouillage 7 A, 7 B, 7 C Il est pour cela nécessaire de créer un moyen permettant d'éliminer cette composante de fuite. Généralement la composante de fuite, impul- sionnelle d'échantillonnage et de maintien est superposée au signal de sortie du circuit d'échantillonnage et de maintien comme dans la courbe représentée à la figure 2. Cette composante de fuite doit être enlevée par un filtre passe-bas. Le filtre passe-bas doit pouvoir atténuer suffisamment les fréquences dans la plage couvrant la composante de fuite Lorsque les fréquences de la compo- sante du signal et de la composante de fuite sont pro- ches l'une de l'autre, on ne peut réaliser un filtre idéal permettant d'atténuer seulement la composante de fuite, si bien qu'il est impossible de supprimer de façon certaine la oemposar te de fuite. La présente invention a pour but de créer un circuit d'échantillonnage et de maintien permettant de remédier aux inconvénients des solutions connues et dans lequel lors de l'échantillonnage et du maintien du si- gnal d'entrée à une fréquence de cadence d'échantillon- nage proche de la fréquence du signal d'entrée, la fré- quence de la composante de fuite du signal de cadence d'échantillonnage contenue dans le signal de sortie d'échantillonnage et de maintien est augmentée, de façon à séparer cette fréquence suffisamment de la fréquence du signal d'entrée pour pouvoir éliminer de façon certai- ne la composante de fuite dans un filtre passe-bas en aval. La présente invention sera décrite plus en 10855 détail à l'aide des dessins annexés, dans lesquels la figure 1 est un schéma-bloc d'un cir- cuit de traitement de signal qui traite un signal d'ima- ge, habituel à l'aide de circuits d'échantillonnage et de maintien assurant la séparation de la couleur. la figure 2 est un schéma de la forme du signal de sortie d'un circuit d'échantillonnage et de maintien. la figure 3 est un schéma-bloc de la structure de base de l'invention. les figures 4 A -4 E sont des ordinogram- mes servant à expliquer le fonctionnement du circuit de l'invention. les figures 5 A, 5 B sont des diagrammes donnant les caractéristiques de fréquence. la figure 6 est un schéma-bloc d'un cir- cuit de traitement de signal selon l'invention. La structure et le fonctionnement du cir- cuit d'échantillonnage et de maintien selon l'invention seront décrits ci-après à l'aide des figures 3 à 5. Selon la figure 3 le circuit d'échantil- lonnage et de maintien 40 selon l'invention se compose de deux circuits d'échantillonnage et de maintien 41, 42 montés en cascade Le circuit d'échantillonnage et de maintien 41, d'entrée assure l'échantillonnage et le maintien du signal d'entrée sous la commande d'un signal de cadence d'échantillonnage à la fréquence d'échantil- lonnage f O proche de la fréquence du signal d'entrée. Le circuit d'échantillonnage et de maintien 42 placé en sortie assure l'échantillonnage et le maintien du signal de sortie du circuit d'échantillonnage et de maintien d'entrée sous la commande d'un signal de cadence d'échan- tillonnage à la fréquence d'échantillonnage n f; cette fréquence est égale à un multiple entier N de la fréquen- ce d'échantillonnage f 0. 10855 Par exemple le circuit d'échantillonnage et de maintien d'entrée 41 peut échantillonner et conser- ver un signal d'entrée dont la forme correspond à celle de la figure 4 A sous la commande d'un premier signal de cadence d'échantillonnage représenté à la figure 4 B. Dans ces conditions, on obtient comme indiqué à la fi- gure 4 C, un premier signal d'échantillonnage et de main- tien de sorte qui contient une composante de fuite pro- venant du signal de cadence d'échantillonnage Le pre- mier signal de sortie d'échantillonnage et de maintien contient les composantes de fréquence du signal d'entrée et les composantes de fuite du signal de cadence d'échan- tillonnage suivant la fréquence et les fréquences harmoni- ques du premier signal de cadence d'échantillonnage Les composantes correspondant aux fréquences harmoniques con- tenues dans les composantes de fuite peuvent être suppri- mées facilement par un filtre passe-bas alors que la com- posante de fuite qui est la fréquence de la cadende d'échantillonnage proche des fréquences des composantes de signal ne peut généralement pas être éliminée. Dans le circuit d'échantillonnage et de maintien 40 selon l'invention, le circuit d'échantillonnage et de maintien 42 qui se trouve en sortie conserve le premier signal de sortie d'échantillonnage et de maintien sous la commande d'un second signal de cadence d'échantillonnage à la fréquence d'échantillonnage égale à N fois (n est égal à 2 dans ce cas), la fréquence du premier signal de cadence d'échantillonnage comme le montre la figure 4 D En conséquence, on obtient un second signal de sor- tie d'échantillonnage et de maintien dont la forme cor- respond à la courbe de la figure 4 E Ce second signal de sortie contient seulement la composante de fuite du si- gnal de cadence d'échantillonnage provenant du second signal de cadence d'échantillonnage. La composante de fuite à la fréquence fonda- mentale du signal de cadence d'échantillonnage est suffi- samment éloignée des fréquences des composantes du signal comme le montre la courbe de la figure 5 B, ce qui permet de l'enlever facilement par un filtre passe-bas placé dans un circuit suivant. Une différence de phase 6 existe entre le premier S le second signal de cadence d'échantillonnage. Ces différences de phase permettent au second circuit d'échantillonnage et de maintien 41 d'assurer l'échantil- lonnage et le maintien du signal de sortie du premier circuit d'échantillonnage et de maintien dans la partie de ce signal autre que celle qui contient la composante de fuite en surimpression Il est ainsi possible d'évi- ter les composantes d'erreur contenues dans le second signal de sortie d'échantillonnage et de maintien. Le circuit d'échantillonnage et de maintien décrit ci-dessus selon l'invention peut servir par exemple comme second et troisième circuits d'échantil- lonnage et de maintien 4 A, 4 B pour assurer la séparation couleur dans le circuit de traitement de signal du dispo- sitif de prise de vues à transfert de charge CCD selon l'invention. La figure 6 montre un circuit de traitement de signal mettant en oeuvre l'invention Dans ce mode de réalisation, les circuits d'échantillonnage-et de main- tien 40 A et 40 B de séparation de couleur-sont réalisés comme le circuit d'échantillonnage et de maintien de l'invention. Dans ce circuit, le second et le troisième circuits d'échantillonnage et de maintien 40 A, 40 B qui reçoivent le signal image séquentiel par point du premier circuit d'échantillonnage et de maintien 3, comportent des circuits d'échantillonnage et de maintien d'entrée 41 A, 41 B et des circuits d'échantillonnage et de main- tient de sortie 42 A, 42 B. Un signal de cadende d'échantillonnage à la fréquence d'échantillonnage f du générateur d'impulsions de cadence de référence 11 est appliqué directement au circuit d'échantillonnage et de maintient d'entrée 41 A du second circuit d'échantillonnage et de maintien 40 A. Un signal de cadence d'échantillonnage à la fréquence d'échantillonnage n f c'est-à-dire dont la fréquence est égale à N fois la fréquence d'échantillonnage f O précé- dente, et qui est fourni par un multiplicateur de fré- quence par n, 13 est appliqué au circuit d'échantillon- nage et de maintien de sortie 42 A par un déphaseur 14 A qui assure un déphasage égal à z% Le signal de cadence d'échantillonnage à la fréquence d'échantillonnage f du générateur d'impulsions de cadence de référence il est également fourni par un déphaseur 12 qui assure un dépha- sage O au circuit d'échantillonnage et de maintien d'en- trée 41 B du troisième circuit d'échantillonnage et de maintien 40 B Le signal de cadence d'échantillonnage à la fréquence d'échantillonnage n f O fourni par le multi- plicateur de fréquence 13 B qui multiplie la fréquence du signal de cadence d'échantillonnage f O par le coefficient n est appliqué au circuit d'échantillonnage et de main- tien de sortie 42 B par l'intermédiaire d'un déphaseur 14 B. Les autres éléments de ce mode de réalisation sont les mêmes que ceux du circuit de traitement de signal ci- dessus représenté à la figure 1, si bien que ces éléments portent les mêmes références et leur description détail- lée ne sera pas reprise. Dans le montage ci-dessus, comme le second et le troisième circuits d'échantillonnage et de maintien A, 40 B sont constitués par le circuit de l'invention, la composante de fuite du signal de cadence d'échantil- lonnage contenue dans les signaux de sortie des circuits d'échantillonnage et de maintien 40 A, 40 B c'est-à-dire les trois composantes des couleurs primaires séparées, est à une fréquence fondamentale augmentée égale à n fo suffisamment éloignée des fréquences des trois composan- tes de couleurs primaires On peut ainsi éliminer de fa- çon certaine les composantes defuite dans les filtres passe-bas 5 A, 5 B Les circuits de verrouillage 7 A, 7 B, 7 C ainsi que les autres circuits fonctionnent ainsi de façon stable, fiable et assurent un traitement correct des signaux. il R E V E N D I C A T I O N Circuit d'échantillonnage et de maintien caractérisé par un premier et un second circuits d'échan- tillonnage et de maintien ( 41, 42) branchés en cascade, le premier circuit d'échantillonnage et de maintien ( 41) assurant l'échantillonnage et le maintien d'un signal d'entrée sous la commande d'un signal de cadence d'échan- tillonnage à une première fréquence d'échantillonnage (f 0) proche de la fréquence du signal d'entrée, et le se- cond circuit d'échantillonnage ( 42) assure l'échantillon- nage et le maintien du signal de sortie du premier cir- cuit d'échantillonnage et de maintien ( 41) sous la com- mande d'un signal de cadence d'échantillonnage à une se- conde fréquence d'échantillonnage égale à(n f) qui cor- o pond à la première fréquence d'échantillonnage (f 0) multi- pliée par un nombre entier (n).