(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ディジタルカメラのＣＣＤから印加された電気信号の直流電圧レベルを、所定のブラックレベル値を基準にして調整し、アナログビデオ信号に変換して出力する電圧レベル変換手段と、
該電圧レベル変換手段から出力されたアナログビデオ信号の利得を調節する利得調節手段と、
該利得調節手段から出力されたアナログビデオ信号をディジタルビデオ信号に変換するＡ／Ｄ変換手段と、
該Ａ／Ｄ変換手段から出力されたディジタルビデオ信号のブラックレベル値と所定のブラックレベル基準値とを所定時間間隔で比較し、前記所定のブラックレベル値を増減制御し、クランピングして前記電圧レベル変換手段に前記所定のブラックレベル値を出力するブラックレベルクランプ手段と、
該ブラックレベルクランプ手段のクランプ動作のタイミングを制御するための第１，第２クロック信号及びブラックレベルクランピング信号を発生するタイミング信号発生手段と、
を包含して構成されることを特徴とするディジタルカメラのアナログ信号処理装置。
【請求項２】
前記ブラックレベルクランプ手段は、前記Ａ／Ｄ変換手段から出力されたディジタルビデオ信号のブラックレベル値と、予め設定された所定のブラックレベル基準値とを比較して、該比較結果に応じたレベルの信号を出力するディジタル比較回路と、
該ディジタル比較回路から出力された信号レベルに基づいて前記所定のブラックレベル値を増減制御し、前記電圧レベル変換手段に出力する積分回路と、
を備えて構成されたことを特徴とする請求項１に記載のディジタルカメラのアナログ信号処理装置。
【請求項３】
前記積分回路は、
前記ディジタル比較回路の出力信号レベルによって所定の基準電圧を選択的に出力する電圧印加部と、
該電圧印加部で選択された電圧を前記第１，第２制御信号によって充電又は放電し、所定時間積分して出力するスイッチドキャパシタ積分器と、
前記タイミング信号発生手段の第１，第２クロック信号及びブラックレベルクランピング信号を入力し、前記第１，第２制御信号を生成して前記スイッチドキャパシタ積分器に出力する制御信号生成部と、
を備えて構成されたことを特徴とする請求項２に記載のディジタルカメラのアナログ信号処理装置。
【請求項４】
前記電圧印加部は、
前記ディジタル比較回路の出力信号レベルに応じてオン／オフ制御され、前記電圧レベル変換手段に出力する所定のブラックレベル値の電圧を増加させるための上位基準電圧を前記スイッチドキャパシタ積分器に供給する第１スイッチング手段と、
前記ディジタル比較回路の出力信号レベルを反転させるインバータと、
該インバータの出力信号レベルに応じてオン／オフ制御され、前記電圧レベル変換手段に出力する所定のブラックレベル値の電圧を低下させるための下位基準電圧を前記スイッチドキャパシタ積分器に供給する第２スイッチング手段と、
を備えて構成されたことを特徴とする請求項３に記載のディジタルカメラのアナログ信号処理装置。
【請求項５】
前記スイッチドキャパシタ積分器は、
第１キャパシタと、
前記制御信号生成部から出力される第１制御信号がハイレベルのときに前記電圧印加部からの選択された基準電圧を前記第１キャパシタに供給する第３スイッチング手段と、
前記制御信号生成部から出力される第２制御信号がハイレベルのときに前記第１キャパシタを放電させる第４スイッチング手段と、
前記第４スイッチング手段を介した電圧が一方の入力端子に印加され、他方の入力端子は接地され、前記一方の入力端子に入力する電圧を増幅して出力する演算増幅器と、
該演算増幅器の前記一方の入力端子と出力端子間に連結される第２キャパシタと、
を備えて構成されたことを特徴とする請求項３又は請求項４に記載のディジタルカメラのアナログ信号処理装置。
【請求項６】
前記電圧印加部は、
前記ディジタル比較回路の出力信号レベルに応じてオン／オフ制御され、前記電圧レベル変換手段に出力する所定のブラックレベル値の電圧を増加させるための上位基準電圧を、一方の出力端子を介して前記スイッチドキャパシタ積分器に供給し、前記電圧レベル変換手段に出力する所定のブラックレベル値の電圧を低下させるための下位基準電圧を、他方の出力端子を介して前記スイッチドキャパシタ積分器に供給する第１スイッチング手段と、
前記ディジタル比較回路の出力信号レベルを反転させるインバータと、
該インバータの出力信号レベルに応じてオン／オフ制御され、前記上位基準電圧を前記他方の入力端子を介して前記スイッチドキャパシタ積分器に供給し、前記下位基準電圧を前記一方の入力端子を介して前記スイッチドキャパシタ積分器に供給する第２スイッチング手段と、
を備えて構成されたことを特徴とする請求項３に記載のディジタルカメラのアナログ信号処理装置。
【請求項７】
前記スイッチドキャパシタ積分器は、
第１キャパシタと、
前記制御信号生成部から出力される第１制御信号がハイレベルのときに、前記第１キャパシタの両端子を前記電圧印加部の両出力端子と夫々接続して、前記上位基準電圧及び下位基準電圧を前記第１キャパシタに供給する第３スイッチング手段と、
前記制御信号生成部から出力される第２制御信号がハイレベルのときに、前記第１キャパシタを両端子から放電させる第４スイッチング手段と、
前記第１キャパシタの両端子が前記第４スイッチング手段を介して各入力端子に接続され、前記各入力端子に入力する電圧差を増幅して出力する演算増幅器と、
該演算増幅器の一方の入力端子と出力端子間に連結される第２キャパシタと、
該演算増幅器の他方の入力端子と出力端子間に連結される第３キャパシタと、
を備えて構成されたことを特徴とする請求項６に記載のディジタルカメラのアナログ信号処理装置。
【請求項８】
前記制御信号生成部は、
前記タイミング信号発生手段から出力される第１クロック信号とブラックレベルクランピング信号とを否定論理積演算して第１制御信号を出力するＮＡＮＤゲートと、
前記タイミング信号発生手段から出力される、前記第１クロック信号の位相と相補な位相を有する第２クロック信号を反転させるインバータと、
該インバータの出力信号と前記ブラックレベルクランピング信号とを論理積演算して第２制御信号を出力するＡＮＤゲートと、
を備えて構成されたことを特徴とする請求項３〜請求項７のいずれか１つに記載のディジタルカメラのアナログ信号処理装置。
【請求項９】
前記ブラックレベル基準値のビット数は、ディジタルビデオ信号のブラックレベル値のビット数以下であることを特徴とする請求項１〜請求項８のいずれか１つに記載のディジタルカメラのアナログ信号処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気信号に基づいてブラックレベルクランピングを行い得るディジタルカメラのアナログ信号処理装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、ディジタルカメラでは、レンズを介して入力された光がＣＣＤ（Charge Coupled Device）によって電気信号に変換され、ブラックレベルを基準にサンプリングされて、アナログビデオ信号が生成される。該アナログビデオ信号は、各種アナログビデオ信号処理過程を経由してディジタルビデオ信号に変換され、該ディジタルビデオ信号はＤＳＰ（Digital Signal Processor）を経由して表示されるようになっている。
【０００３】
このような従来のディジタルカメラのアナログ信号処理装置は、図６に示したように、所定のブラックレベル値を基準にして、ＣＣＤ（未図示）から印加される電気信号の直流電圧レベルを調整し、アナログビデオ信号に変換して出力するＣＤＳ（Correlated Double Sampling）回路１０と、該ＣＤＳ回路１０から出力されるアナログビデオ信号の利得（Gain）を調節して、所定利得だけ増幅されたアナログビデオ信号を出力するＡＧＣ（Automatic Gain Control）回路２０と、該ＡＧＣ回路２０から出力されたアナログビデオ信号をディジタル映像信号に変換してＤＳＰ（未図示）に出力するアナログ／ディジタル変換部（以下、Ａ／Ｄ変換部という）３０と、前記ＡＧＣ回路２０から出力されるアナログビデオ信号のブラックレベル値と、予め設定されたブラックレベル基準値ＶREFとを比較して、ブラックレベルクランピングを行うブラックレベルクランプ回路４０と、を包含して構成されていた。
【０００４】
前記ブラックレベルクランプ回路４０は、クロック発生器（未図示）から所定時間間隔で印加されるブラックレベルクランピング信号ＢＬＫＣＬＰによってオン／オフ（Ｏｎ／Ｏｆｆ）制御され、前記ＡＧＣ回路２０からのアナログビデオ信号の入力を制御するスイッチ４１と、該スイッチ４１がオンされたときに、前記ＡＧＣ回路２０から出力されるアナログビデオ信号のブラックレベル値と、予め設定されたブラックレベル基準値ＶREFとを比較するアナログ比較器４２と、該アナログ比較器４２からの比較結果によって、前記ＣＤＳ回路１０で電気信号の直流電圧レベルを調整するために必要なブラックレベル値を設定して、前記ＣＤＳ回路１０に印加する積分器４３と、から構成されていた。
【０００５】
このように構成された従来のディジタルカメラのアナログ信号処理装置において、アナログビデオ信号をディジタルビデオ信号に変換する処理について説明すると、以下のようである。
【０００６】
先ず、ＣＣＤから出力される電気信号は、ＣＤＳ回路１０によってアナログビデオ信号に変換される。このとき、アナログビデオ信号の直流電圧レベルは、ブラックレベル値を基準に調整され、該ブラックレベル値は後述するようにブラックレベルクランプ回路４０で所定時間間隔で調整されて出力される。
【０００７】
前記ＣＤＳ回路１０で変換されたアナログビデオ信号はＡＧＣ回路２０に出力され、所定の利得値だけ増幅されて出力される。この後、Ａ／Ｄ変換部３０によってディジタルビデオ信号に変換される。
【０００８】
一方、前記ＡＧＣ回路２０の出力端にはスイッチ４１が接続されている。該スイッチ４１は、クロック発生器（未図示）から所定時間間隔で入力されるブラックレベルクランピング信号ＢＬＫＣＬＰによってオン／オフ制御されて、前記ＡＧＣ回路２０からのアナログビデオ信号をアナログ比較器４２に伝達する。
【０００９】
ここで、前記ブラックレベルクランピング信号ＢＬＫＣＬＰは、図７に示したように、ディジタルカメラの画面の隣り合うライン区間Ａの間の無映像区間Ｂでアクティブにされる信号である。即ち、前記ブラックレベルクランピング信号ＢＬＫＣＬＰがアクティブにされる無映像区間Ｂで前記スイッチ４１がオンされ、前記ＡＧＣ回路２０から出力されるアナログビデオ信号が、前記アナログ比較器４２に印加される。
【００１０】
アナログ比較器４２は、ＡＧＣ回路２０から入力されるアナログビデオ信号のブラックレベル値と予め設定されたブラックレベル基準値ＶREFとを比較して、比較結果を積分器４３に出力する。積分器４３は、前記比較結果に応じて、２つの値が一致するように、電気信号をアナログビデオ信号に変換するときの基準となるブラックレベル値をアップ又はダウンさせて調整し、前記ＣＤＳ回路１０にフィードバックする。
【００１１】
前記ＣＤＳ回路１０は、前記積分器４３からの出力信号によって、ＣＣＤから入力される電気信号の直流電圧レベルを正確に調整して、アナログビデオ信号を出力する。
【００１２】
このような従来のディジタルカメラのアナログ信号処理装置においては、各信号処理回路の処理におけるタイミング誤差及びオフセット電圧などによって、設定されたブラックレベル値を継続して維持することが難しいので、それを補正するために、所定時間間隔でブラックレベル値をクランピングするブラックレベルクランプ回路４０を備えるようになっていた。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
然るに、このような従来のディジタルカメラのアナログ信号処理装置においては、ブラックレベルクランプ回路４０及びＡ／Ｄ変換部３０でオフセット電圧が発生するため、該オフセット電圧を補正するためには、信号補正回路をさらに追加しなければならないという不都合な点があった。
【００１４】
本発明は、このような従来の課題に鑑みてなされたもので、ディジタルビデオ信号に基づいて、適正なブラックレベルクランピングを行い得るディジタルカメラのアナログ信号処理装置を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成するため、本発明の請求項１に係るディジタルカメラのアナログ信号処理装置は、ディジタルカメラのＣＣＤから印加された電気信号の直流電圧レベルを、所定のブラックレベル値を基準にして調整し、アナログビデオ信号に変換して出力する電圧レベル変換手段と、該電圧レベル変換手段から出力されたアナログビデオ信号の利得を調節する利得調節手段と、該利得調節手段から出力されたアナログビデオ信号をディジタルビデオ信号に変換するＡ／Ｄ変換手段と、該Ａ／Ｄ変換手段から出力されたディジタルビデオ信号のブラックレベル値と所定のブラックレベル基準値とを所定時間間隔で比較し、前記所定のブラックレベル値を増減制御し、クランピングして前記電圧レベル変換手段に前記所定のブラックレベル値を出力するブラックレベルクランプ手段と、該ブラックレベルクランプ手段のクランプ動作のタイミングを制御するための第１，第２クロック信号及びブラックレベルクランピング信号を発生するタイミング信号発生手段と、を包含して構成される。
【００１６】
請求項２に記載の発明では、前記ブラックレベルクランプ手段は、前記Ａ／Ｄ変換手段から出力されたディジタルビデオ信号のブラックレベル値と、予め設定された所定のブラックレベル基準値とを比較して、該比較結果に応じたレベルの信号を出力するディジタル比較回路と、該ディジタル比較回路から出力された信号レベルに基づいて前記所定のブラックレベル値を増減制御し、前記電圧レベル変換手段に出力する積分回路と、を備えて構成される。
【００１７】
請求項３に記載の発明では、前記積分回路は、前記ディジタル比較回路の出力信号レベルによって所定の基準電圧を選択的に出力する電圧印加部と、該電圧印加部で選択された電圧を前記第１，第２制御信号によって充電又は放電し、所定時間積分して出力するスイッチドキャパシタ積分器と、前記タイミング信号発生手段の第１，第２クロック信号及びブラックレベルクランピング信号を入力し、前記第１，第２制御信号を生成して前記スイッチドキャパシタ積分器に出力する制御信号生成部と、を備えて構成される。
【００１８】
請求項４に記載の発明では、前記電圧印加部は、前記ディジタル比較回路の出力信号レベルに応じてオン／オフ制御され、前記電圧レベル変換手段に出力する所定のブラックレベル値の電圧を増加させるための上位基準電圧を前記スイッチドキャパシタ積分器に供給する第１スイッチング手段と、前記ディジタル比較回路の出力信号レベルを反転させるインバータと、該インバータの出力信号レベルに応じてオン／オフ制御され、前記電圧レベル変換手段に出力する所定のブラックレベル値の電圧を低下させるための下位基準電圧を前記スイッチドキャパシタ積分器に供給する第２スイッチング手段と、を備えて構成される。
【００１９】
請求項５に記載の発明では、前記スイッチドキャパシタ積分器は、第１キャパシタと、前記制御信号生成部から出力される第１制御信号がハイレベルのときに前記電圧印加部からの選択された基準電圧を前記第１キャパシタに供給する第３スイッチング手段と、前記制御信号生成部から出力される第２制御信号がハイレベルのときに前記第１キャパシタを放電させる第４スイッチング手段と、前記第４スイッチング手段を介した電圧が一方の入力端子に印加され、他方の入力端子は接地され、前記一方の入力端子に入力する電圧を増幅して出力する演算増幅器と、該演算増幅器の前記一方の入力端子と出力端子間に連結される第２キャパシタと、を備えて構成される。
【００２０】
請求項６に記載の発明では、前記電圧印加部は、前記ディジタル比較回路の出力信号レベルに応じてオン／オフ制御され、前記電圧レベル変換手段に出力する所定のブラックレベル値の電圧を増加させるための上位基準電圧を、一方の出力端子を介して前記スイッチドキャパシタ積分器に供給し、前記電圧レベル変換手段に出力する所定のブラックレベル値の電圧を低下させるための下位基準電圧を、他方の出力端子を介して前記スイッチドキャパシタ積分器に供給する第１スイッチング手段と、前記ディジタル比較回路の出力信号レベルを反転させるインバータと、該インバータの出力信号レベルに応じてオン／オフ制御され、前記上位基準電圧を前記他方の入力端子を介して前記スイッチドキャパシタ積分器に供給し、前記下位基準電圧を前記一方の入力端子を介して前記スイッチドキャパシタ積分器に供給する第２スイッチング手段と、を備えて構成される。
【００２１】
請求項７に記載の発明では、前記スイッチドキャパシタ積分器は、第１キャパシタと、前記制御信号生成部から出力される第１制御信号がハイレベルのときに、前記第１キャパシタの両端子を前記電圧印加部の両出力端子と夫々接続して、前記上位基準電圧及び下位基準電圧を前記第１キャパシタに供給する第３スイッチング手段と、前記制御信号生成部から出力される第２制御信号がハイレベルのときに、前記第１キャパシタを両端子から放電させる第４スイッチング手段と、前記第１キャパシタの両端子が前記第４スイッチング手段を介して各入力端子に接続され、前記各入力端子に入力する電圧差を増幅して出力する演算増幅器と、該演算増幅器の一方の入力端子と出力端子間に連結される第２キャパシタと、該演算増幅器の他方の入力端子と出力端子間に連結される第３キャパシタと、を備えて構成される。
【００２２】
請求項８に記載の発明では、前記制御信号生成部は、前記タイミング信号発生手段から出力される第１クロック信号とブラックレベルクランピング信号とを否定論理積演算して第１制御信号を出力するＮＡＮＤゲートと、前記タイミング信号発生手段から出力される、前記第１クロック信号の位相と相補な位相を有する第２クロック信号を反転させるインバータと、該インバータの出力信号と前記ブラックレベルクランピング信号とを論理積演算して第２制御信号を出力するＡＮＤゲートと、を備えて構成される。
【００２３】
請求項９に記載の発明では、前記ブラックレベル基準値のビット数は、ディジタルビデオ信号のブラックレベル値のビット数以下とする。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を、図面を用いて説明する。本実施形態に係るディジタルカメラのアナログ信号処理装置は、図１に示したように、ディジタルカメラのＣＣＤ（未図示）から印加された電気信号の直流電圧レベルを、後述する所定のブラックレベル値を基準にして調整し、アナログビデオ信号に変換して出力する電圧レベル変換手段としてのＣＤＳ（Correlated Double Sampling）回路１００と、該ＣＤＳ回路１００から出力されたアナログビデオ信号の利得（Gain）を調節する利得調節手段としてのＡＧＣ（Automatic Gain Control）回路２００と、該ＡＧＣ回路２００から出力されたアナログビデオ信号をディジタルビデオ信号に変換するＡ／Ｄ変換手段としてのＡ／Ｄ変換部３００と、該Ａ／Ｄ変換部３００から出力されたディジタルビデオ信号のブラックレベル値と所定のブラックレベル基準値ＶREFとを所定時間間隔で比較し、上記所定のブラックレベル値を増減制御してクランピングし、このブラックレベル値を上記所定のブラックレベル値としてＣＤＳ回路１００に出力するブラックレベルクランプ手段としてのブラックレベルクランプ回路４００と、該ブラックレベルクランプ回路４００のクランプ動作のタイミングを制御するための第１，第２クロック信号/Φ１，/Φ２及びＡ／Ｄ変換部３００から出力されるディジタルビデオ信号の入力タイミングを制御するためのブラックレベルクランピング信号ＢＬＫＣＬＰを発生するタイミング信号発生手段としてのタイミング信号発生部７００と、を包含して構成されている。
【００２５】
前記ブラックレベルクランプ回路４００は、Ａ／Ｄ変換部３００から出力されたディジタルビデオ信号のブラックレベル値と、予め設定されたブラックレベル基準値ＶREFとを比較するディジタル比較回路５００と、該ディジタル比較回路５００の出力信号レベルに基づいて前記ＣＤＳ回路１００に入力する所定のブラックレベル値を増減制御し、この増減されたブラックレベル値をＣＤＳ回路１００へフィードバックさせる積分回路６００と、を備えて構成されている。
【００２６】
前記ディジタル比較回路５００の一実施形態として、キャリー伝播論理回路（Carry Propagation Logic：ＣＰＬ）を用いることが可能である。このキャリー伝播論理回路は、図２に示したように、ディジタルビデオ信号のうちの第９番目〜第６番目ビットＤ＜９＞，Ｄ＜８＞，Ｄ＜７＞，Ｄ＜６＞を論理和演算するＯＲゲート５０１と、ディジタルビデオ信号の第５番目ビットＤ＜５＞とブラックレベル基準値ＶREFの第５番目ビットの反転ビット／Ｂ＜５＞とを排他的論理和演算するＸＯＲゲート５０２と、ディジタルビデオ信号の第５番目ビットＤ＜５＞とブラックレベル基準値ＶREFの第５番目ビットの反転ビット／Ｂ＜５＞とを否定論理積演算するＮＡＮＤゲート５０３と、ディジタルビデオ信号の第４番目ビットＤ＜４＞とブラックレベル基準値ＶREFの第４番目ビットの反転ビット／Ｂ＜４＞とを排他的論理和演算するＸＯＲゲート５０４と、ディジタルビデオ信号の第４番目ビットＤ＜４＞とブラックレベル基準値ＶREFの第４番目ビットの反転ビット／Ｂ＜４＞とを論理積演算するＡＮＤゲート５０５と、ディジタルビデオ信号の第３番目ビットＤ＜３＞とブラックレベル基準値ＶREFの第３番目ビットの反転ビット／Ｂ＜３＞とを排他的論理和演算するＸＯＲゲート５０６と、ディジタルビデオ信号の第３番目ビットＤ＜３＞とブラックレベル基準値ＶREFの第３番目ビットの反転ビット／Ｂ＜３＞とを論理積演算するＡＮＤゲート５０７と、ディジタルビデオ信号の第２番目ビットＤ＜２＞とブラックレベル基準値ＶREFの第２番目ビットの反転ビット／Ｂ＜２＞とを排他的論理和演算するＸＯＲゲート５０８と、ディジタルビデオ信号の第２番目ビットＤ＜２＞とブラックレベル基準値ＶREFの第２番目ビットの反転ビット／Ｂ＜２＞とを否定論理積演算するＮＡＮＤゲート５０９と、ディジタルビデオ信号の第１番目ビットＤ＜１＞とブラックレベル基準値ＶREFの第１番目ビットの反転ビット／Ｂ＜１＞とを排他的論理和演算するＸＯＲゲート５１０と、ディジタルビデオ信号の第１番目ビットＤ＜１＞とブラックレベル基準値ＶREFの第１番目ビットの反転ビット／Ｂ＜１＞とを論理積演算するＡＮＤゲート５１１と、ディジタルビデオ信号の第０番目ビットＤ＜０＞とブラックレベル基準値ＶREFの第０番目ビットの反転ビット／Ｂ＜０＞とを論理積演算するＡＮＤゲート５１３と、ＸＯＲゲート５０８，５１０及びＡＮＤゲート５１３の各出力信号を否定論理積演算するＮＡＮＤゲート５１４と、ＸＯＲゲート５０８及びＡＮＤゲート５１１の各出力信号を否定論理積演算するＮＡＮＤゲート５１５と、ＮＡＮＤゲート５０９，５１４，５１５の各出力信号を否定論理積演算するＮＡＮＤゲート５１６と、ＸＯＲゲート５０２及びＡＮＤゲート５０５の各出力信号を否定論理積演算するＮＡＮＤゲート５１７と、ＸＯＲゲート５０２，５０４及びＡＮＤゲート５０７の各出力信号を否定論理積演算するＮＡＮＤゲート５１８と、ＸＯＲゲート５０２，５０４，５０６及びＮＡＮＤゲート５１６の各出力信号を否定論理積演算するＮＡＮＤゲート５１９と、ＮＡＮＤゲート５０３，５１７，５１８，５１９の各出力信号を否定論理積演算するＮＡＮＤゲート５２０と、ＸＯＲゲート５０１及びＮＡＮＤゲート５２０の各出力信号を論���和演算して信号Ｓ１を出力するＯＲゲート５２１と、から構成されている。
【００２７】
また、前記積分回路６００の一実施形態として、単一（single）の入出力部を有する積分器を利用することが可能である。この積分回路６００は、図３に示したように、タイミング信号発生部７００から出力される第１クロック信号/Φ１とブラックレベルクランピング信号ＢＬＫＣＬＰとを否定論理積演算して第１制御信号を出力するＮＡＮＤゲート６１１と、タイミング信号発生部７００から出力される、第１クロック信号/Φ１の位相と相補な位相を有する第２クロック信号/Φ２を反転させるインバータ６１２と、該インバータ６１２の出力信号とブラックレベルクランピング信号ＢＬＫＣＬＰとを論理積演算して第２制御信号を出力するＡＮＤゲート６１３とにより構成された制御信号生成部６１０と、ディジタル比較回路５００の出力信号Ｓ１の論理レベルによってオン／オフ制御され、ＣＤＳ回路１００に出力する所定のブラックレベル値の電圧を増加させるための上位基準電圧ＶTを、スイッチドキャパシタ積分器６３０に選択的に供給する第１スイッチ手段としてのスイッチ６２１と、ディジタル比較回路５００の出力信号Ｓ１の論理レベルを反転させるインバータ６２３と、該インバータ６２３の出力信号の論理レベルによってオン／オフ制御され、ＣＤＳ回路１００に出力する所定のブラックレベル値の電圧を低下させるための下位基準電圧ＶBを、スイッチドキャパシタ積分器６３０に選択的に供給する第２スイッチング手段としてのスイッチ６２２とにより構成された電圧印加部６２０と、制御信号生成部６１０のＮＡＮＤゲート６１１から出力される第１制御信号によってオン／オフ制御される第３スイッチ手段としてのスイッチ６３１と、制御信号生成部６１０のＡＮＤゲート６１３から出力される第２制御信号によってオン／オフ制御される第４スイッチング手段としてのスイッチ６３２と、スイッチ６３１とスイッチ６３２間に接続され、各スイッチ６３１，６３２のオン／オフ動作によって充電及び放電される第１キャパシタ６３３と、スイッチ６３２から出力される電圧が反転入力端子に印加され、非反転入力端子は接地され、反転入力端子の電圧を所定増幅率に増幅して出力する演算増幅器６３４と、該演算増幅器６３４の反転入力端子と出力端子間に連結される第２キャパシタ６３５と、により構成されるスイッチドキャパシタ積分器６３０と、を備えて構成されている。
【００２８】
以下、このように構成された本実施形態に係るディジタルカメラのアナログ信号処理装置の動作を、図面を用いて説明する。
先ず、ＣＣＤ（未図示）から入力される電気信号は、ＣＤＳ回路１００によってアナログビデオ信号に変換される。このとき、アナログビデオ信号の直流電圧レベルは、ブラックレベルクランプ回路４００から所定時間間隔で出力される所定のブラックレベル値を基準に調整される。
【００２９】
ＣＤＳ回路１００から出力されたアナログビデオ信号は、ＡＧＣ回路２００に入力され、所定の利得値に調節された後、Ａ／Ｄ変換部３００によってディジタルビデオ信号に変換されて、ＤＳＰ（未図示）に伝達されると共に、ブラックレベルクランプ回路４００のディジタル比較回路５００に印加される。
【００３０】
ディジタル比較回路５００は、ディジタルビデオ信号のブラックレベル値と、予め設定されたブラックレベル基準値ＶREFとを比較し、その比較結果を“ハイ”レベル又は“ロー”レベルの信号Ｓ１として出力する。
【００３１】
ここで、ブラックレベル基準値ＶREFのビット数は所望に応じて変化されるが、ディジタルビデオ信号のブラックレベル値のビット数よりも小さいか又は同数が好ましい。
【００３２】
図２に示すディジタル比較回路５００は、Ａ／Ｄ変換部３００から出力されるディジタルビデオ信号を１０ビットと仮定し、６ビットのブラックレベル基準値ＶREFを設定した場合の回路構成を示している。ディジタル比較回路５００は、ディジタルビデオ信号のブラックレベル値の上位４ビット中何れか１つが“１”であるか、又は、ディジタルビデオ信号のブラックレベル値の下位６ビットがブラックレベル基準値ＶREFよりも大きい場合は、“ハイ”レベルの信号Ｓ１を出力するが、それ以外の場合は、“ロー”レベルの信号Ｓ１を出力するようになっている。
【００３３】
ディジタル比較回路５００の比較結果である出力信号Ｓ１が積分回路６００に出力されると、積分回路６００は、予め設定された上位基準電圧ＶT又は下位基準電圧ＶBによって現在のブラックレベル値をアップ又はダウンさせて、ＣＤＳ回路１００にフィードバックさせる。
【００３４】
即ち、積分回路６００は、ディジタル比較回路５００の出力信号Ｓ１が“ハイ”レベルである場合は、現在の電気信号のブラックレベル値が予め設定されたブラックレベル基準値ＶREFよりも大きいので、ブラックレベル値を低下させるように動作するが、反対に、出力信号Ｓ１が“ロー”レベルである場合は、現在の電気信号のブラックレベル値が予め設定されたブラックレベル基準値ＶREFより小さいので、ブラックレベル値を上昇させるように動作する。このような過程を反復して行い、適正なブラックレベル値に近づかせる。
【００３５】
ここで、積分回路６００の動作をより詳しく説明すると、以下のようである。
ディジタル比較回路５００の出力信号Ｓ１が“ロー”レベルであるときは、電圧印加部６２０のスイッチ６２１がオンされて、上位基準電圧ＶTがスイッチドキャパシタ積分器６３０に供給される。ディジタル比較回路５００の出力信号Ｓ１が“ハイ”レベルであるときは、スイッチ６２２がオンされて、下位基準電圧ＶBがスイッチドキャパシタ積分器６３０に供給される。
【００３６】
スイッチドキャパシタ積分器６３０の各スイッチ６３１，６３２は、制御信号生成部６１０から出力される第１，第２制御信号によって所定時間間隔でオン／オフ制御されるので、第１キャパシタ６３３は、電圧印加部６２０から印加された電圧を充電及び放電するようになる。
【００３７】
制御信号生成部６１０は、タイミング信号発生部７００から発生された第１，第２クロック信号/Φ１，/Φ２及びブラックレベルクランピング信号ＢＬＫＣＬＰを受けて第１，第２制御信号を生成する。
【００３８】
ここで、クロック発生部７００から発生される第１，第２クロック信号/Φ１，/Φ２及びブラックレベルクランピング信号ＢＬＫＣＬＰの波形を図４に示す。第１，第２クロック信号/Φ１，/Φ２は、ＣＤＳ回路１００内部で使用するサンプリングクロック信号と同様の周波数で発生される。ブラックレベルクランピング信号ＢＬＫＣＬＰは、従来のディジタルカメラと同様に、ディジタルカメラの画面の隣り合うライン区間Ａの間の無映像区間Ｂでアクティブにされる信号である。
【００３９】
制御信号生成部６１０は、タイミング信号発生部７００から出力される第１クロック信号/Φ１とブラックレベルクランピング信号ＢＬＫＣＬＰとを否定論理積演算して第１制御信号を出力し、第２クロック信号/Φ２の反転信号とブラックレベルクランピング信号ＢＬＫＣＬＰとを論理積演算して第２制御信号を出力する。第１制御信号がハイレベルのときにスイッチ６３１はオンされ、第２制御信号がハイレベルのときにスイッチ６３２がオンされる。
【００４０】
スイッチ６３１がオンされると、電圧印加部６２０から印加された電圧により第１キャパシタ６３３は充電されるが、反対に、スイッチ６３２がオンされると、第１キャパシタ６３３は放電される。このような第１キャパシタ６３３の充電及び放電が反復して行われる。
【００４１】
演算増幅器６３４は、入力端子に印加された電圧を所定増幅率で増幅して出力する。このとき、演算増幅器６３４の増幅率は、第１キャパシタ６３３と第２キャパシタ６３５とのキャパシタンス比によって設定される。
【００４２】
このように、スイッチドキャパシタ積分器６３０によって所定時間積分されて出力されるブラックレベル値はＣＤＳ回路１００にフィードバックされ、ＣＤＳ回路１００は、フィードバックされたブラックレベル値を基準にして、入力される電気信号の直流電圧レベルを調整する。
【００４３】
また、積分回路６００の他の実施形態として、差動（Differential）の入出力部を有するスイッチッドキャパシタ積分器を利用することが可能である。この積分回路６００は、図５に示したように、タイミング信号発生部７００から出力される第１クロック信号/Φ１とブラックレベルクランピング信号ＢＬＫＣＬＰとを否定論理積演算して第１制御信号を出力するＮＡＮＤゲート６１１’と、タイミング信号発生部７００から出力される第２クロック信号/Φ２を反転させるインバータ６１２’と、インバータ６１２’の出力信号とブラックレベルクランピング信号ＢＬＫＣＬＰとを論理積演算して第２制御信号を出力するＡＮＤゲート６１３’とにより構成された制御信号生成部６１０’と、ディジタル比較回路５００の出力信号Ｓ１の論理レベルによって上位基準電圧ＶT及び下位基準電圧ＶBを各出力端子としての各ノードＮ１，Ｎ２を介してスイッチドキャパシタ積分器６３０’に供給する第１スイッチング手段としての各スイッチ６２１’，６２２’と、ディジタル比較回路５００の出力信号Ｓ１の論理レベルを反転させるインバータ６２５’と、インバータ６２５’の出力信号の論理レベルによって上位基準電圧ＶT及び下位基準電圧ＶBを、スイッチ６２１’，６２２’とは反対に、各ノードＮ２，Ｎ１を介してスイッチドキャパシタ積分器６３０’に供給する第２スイッチング手段としての各スイッチ６２３’，６２４’とにより構成された電圧印加部６２０’と、後述する各スイッチ６３１’，６３２’，６３４’，６３５’のオン／オフ動作によって充電及び放電される第１キャパシタ６３３’と、前記制御信号生成部６１０’のＮＡＮＤゲート６１１’から出力される第１制御信号によってオン／オフ制御され、第１制御信号がハイレベルのときに、第１キャパシタ６３３’の両端子を前記電圧印加部６２０’のノードＮ１，Ｎ２と夫々接続して、上位基準電圧ＶT及び下位基準電圧ＶBを第１キャパシタ６３３’に供給する第３スイッチング手段としてのスイッチ６３１’，６３４’と、制御信号生成部６１０’のＡＮＤゲート６１３’から出力される第２制御信号によってオン／オフ制御され、第２制御信号がハイレベルのときに、第１キャパシタ６３３’を両端子から放電させる第４スイッチング手段としてのスイッチ６３２’，６３５’と、第１キャパシタ６３３’の両端子がスイッチ６３２’，６３５’を介して反転，非反転入力端子にそれぞれ連結され、各入力端子の電圧差を所定の増幅率に増幅して出力する演算増幅器６３６’と、演算増幅器６３６’の反転，非反転入力端子と出力端子間にそれぞれ連結される第２，第３キャパシタ６３７’，６３８’とにより構成されるスイッチドキャパシタ積分器６３０’と、を備えて構成されている。
【００４４】
このように構成された差動の入出力部を有する積分回路６００の動作を説明すると、以下のようである。
ディジタル比較回路５００の出力信号Ｓ１が“ロー”レベルであるときは、電圧印加部６２０’の各スイッチ６２１’，６２２’がオンされて、ノードＮ１には上位基準電圧ＶTが印加され、ノードＮ２には下位基準電圧ＶBが印加される。ディジタル比較回路５００の出力信号Ｓ１が“ハイ”レベルであるときは、電圧印加部６２０’の各スイッチ６２３’，６２４’がオンされて、ノードＮ１には下位基準電圧ＶBが印加され、ノードＮ２には上位基準電圧ＶTが印加される。よって、スイッチドキャパシタ積分器６３０’の第１キャパシタ６３３’は、ノードＮ１，Ｎ２にそれぞれ印加される電圧差を所定時間間隔で充電及び放電する。
【００４５】
一方、制御信号生成部６１０’は、タイミング信号発生部７００から印加される第１クロック信号/Φ１とブラックレベルクランピング信号ＢＬＫＣＬＰとをＮＡＮＤゲート６１１’で否定論理積演算して第１制御信号を出力し、第２クロック信号/Φ２がインバータ６１２’を介して反転された信号とブラックレベルクランピング信号ＢＬＫＣＬＰとをＡＮＤゲート６１３’で論理積演算して第２制御信号を出力する。第１制御信号がハイレベルのときに、スイッチ６３１’、６３４’はオンされ、第２制御信号がハイレベルのときにスイッチ６３２’，６３５’がオンされる。
【００４６】
ディジタル比較回路５００の出力信号Ｓ１が“ハイ”レベルである場合は、現在の電気信号のブラックレベル値が予め設定されたブラックレベル基準値ＶREFよりも大きいので、スイッチ６２３’，６２４’がオンされて、ノードＮ１に下位基準電圧ＶBが印加され、ノードＮ２に上位基準電圧ＶTが印加されて、スイッチドキャパシタ積分器６３０’はブラックレベル値を低下させるように動作する。反対に、出力信号Ｓ１が“ロー”レベルである場合は、現在のアナログビデオ信号のブラックレベル値が予め設定されたブラックレベル基準値ＶREFより小さいので、スイッチ６２１’，６２２’がオンされて、ノードＮ１に上位基準電圧ＶTが印加され、ノードＮ２に下位基準電圧ＶBが印加されて、スイッチドキャパシタ積分器６３０’はブラックレベル値を上昇させるように動作する。
【００４７】
スイッチドキャパシタ積分器６３０’の演算増幅器６３６’は、反転及び非反転入力端子に印加された電圧差を所定増幅率で増幅して出力する。このとき、演算増幅器６３６’の増幅率は、第２キャパシタ６３７’と第３キャパシタ６３８’とのキャパシタンス比によって設定される。スイッチドキャパシタ積分器６３０’によって所定時間積分されて出力されるブラックレベル値はＣＤＳ回路１００にフィードバックされ、ＣＤＳ回路１００は、フィードバックされたブラックレベル値を基準にして、入力される電気信号の直流電圧レベルを調整する。
【００４８】
上述したように、本実施形態にかかるディジタルカメラのアナログ信号処理装置は、ブラックレベルクランプ回路４００でディジタルビデオ信号を用いてブラックレベルクランピング動作を行うので、従来のようにオフセット電圧の影響を受けない適正なブラックレベル値にクランピングできる。
【００４９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係るディジタルカメラのアナログ信号処理装置は、Ａ／Ｄ変換手段を経由したディジタルビデオ信号に対してブラックレベルクランピングを行うので、従来のブラックレベルクランプ回路及びＡ／Ｄ変換部から発生するオフセット電圧のための信号補正回路を追加することなく、従来よりも適正なブラックレベルクランピングを行うことができるという効果がある。
【００５０】
また、回路構成が複雑なアナログ比較器の代わりに、回路構成が簡易なディジタル比較回路を使用するので、半導体チップサイズが縮小され、消耗電力も低減し得るという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るディジタルカメラのアナログ信号処理装置の一実施形態を示したブロック図である。
【図２】図１のディジタル比較回路を示した回路図である。
【図３】図１の積分回路の一実施例を示した回路図である。
【図４】図１の積分回路のタイミングを制御するため入力するクロック信号の波形図である。
【図５】図１の積分回路の他の実施例を示した回路図である。
【図６】従来のディジタルカメラのアナログ信号処理装置を示したブロック図である。
【図７】ブラックレベルクランピング信号の波形図である。
【符号の説明】
１００：ＣＤＳ回路（電圧レベル変換手段）
２００：ＡＧＣ回路（利得調節手段）
３００：Ａ／Ｄ変換部（Ａ／Ｄ変換手段）
４００：ブラックレベルクランプ回路（ブラックレベルクランプ手段）
５００：ディジタル比較回路
６００：積分回路
６１０，６１０’：制御信号生成部
６１１’：ＮＡＮＤゲート
６１３’：ＡＮＤゲート
６２０，６２０’：電圧印加部
６２１，６２１’：スイッチ（第１スイッチング手段）
６２２，６２２’：スイッチ（第２スイッチング手段）
６２３，６１２’，６２５′：インバータ
６３０，６３０’：スイッチドキャパシタ積分器
６３１，６３１’，６３４’：スイッチ（第３スイッチング手段）
６３２，６３２’，６３５’：スイッチ（第４スイッチング手段）
６３３，６３３’：第１キャパシタ
６３４，６３６’：演算増幅器
６３５，６３７’：第２キャパシタ
７００：タイミング信号発生部（タイミング信号発生手段）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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