JPH0724422B2 - カラーテレビカメラの輝度信号作成回路 - Google Patents

カラーテレビカメラの輝度信号作成回路

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JPH0724422B2
JPH0724422B2 JP2240093A JP24009390A JPH0724422B2 JP H0724422 B2 JPH0724422 B2 JP H0724422B2 JP 2240093 A JP2240093 A JP 2240093A JP 24009390 A JP24009390 A JP 24009390A JP H0724422 B2 JPH0724422 B2 JP H0724422B2
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    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
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    • H04N23/00Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
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  • Color Television Image Signal Generators (AREA)
  • Processing Of Color Television Signals (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 (発明の利用分野) 本発明は各々が多数の受光素子をマトリックス状に配列
した少なくとも2個の固体撮像素子を具え、これらの固
体撮像素子を、それらの受光素子が受光素子の配列間隔
のほぼ半分だけ主走査方向に互いにずれるように配置し
て空間画素ずらしを行った固体撮像装置の出力信号を処
理して輝度信号を作成する回路に関するものである。
(従来の技術) 固体撮像素子は、各画素が独立して存在し、空間的にサ
ンプリング信号を得ている。このため、ナイキストサン
プリング定理により、固体撮像素子の水平クロック周波
数をfcとすると、1枚の固体撮像素子で再現できる被写
体の空間周波数はfc/2までの周波数帯域である。これ以
上の帯域を得ようとすると、広域成分が低域に折り返さ
れて偽信号が発生してしまう。そこで、例えば3板式の
カラーテレビカメラにおいては、この偽信号を除去し、
高解像度を得るために緑色信号用の固体撮像素子を、赤
および青色用の固体撮像素子に対し、主走査方向に画素
ピッチの1/2だけずらせた空間画素ずらし法が一般に採
用されている。
第2図は上述した空間画素ずらしを行った固体撮像装置
の構成を示すものである。第2図Aに示すように被写体
からの入射光を対物レンズ1および3色分解光学系2に
よって赤、緑および青色光に分解し、それぞれ固体撮像
素子3R、3Gおよび3Bに入射させる。緑色の光を受光する
固体撮像素子3Gの画素を、第2図Bに示すように赤およ
び青色の光を受光する固体撮像素子3Rおよび3Bの画素に
対して、主走査方向に画素ピッチの1/2だけずらせて配
置する。このような空間画素ずらし法を採用すると、固
体撮像素子3Gの画素間に赤および青色用の固体撮像素子
3Rおよび3Bの画素が配置された位置で空間的にサンプリ
ングされることになる。この位置関係を保ったままで赤
および青色信号を加算して輝度信号を作成すると、画素
が見掛け上増加したことになり、解像度が向上するとと
もに画質劣化の原因となる折り返しの偽信号成分も低減
されることになる。
上述したように空間画素ずらしを行ったカラーテレビカ
メラにおいて、輝度信号を作成するに際しては、第3図
に示すように各色の固体撮像素子3G、3Rおよび3Bの出力
信号を相関二重サンプリング回路4G、4Rおよび4Bに供給
してサンプリングを行って各色信号を得た後、緑色信号
を画素ずらし巾に対応するサンプリング周期の1/2に等
しい遅延時間を有する遅延回路5に通して赤および青色
信号との位相を合わせる。このようにして位相を合わせ
た3原色信号をそれぞれ低域通過フィルタ6G、6Rおよび
6Bに通して、サンプリング周波数以上の周波数成分をカ
ットしてクロックノイズを除去し、さらに映像信号処理
回路7G、7Rおよび7Bに通して振幅圧縮やγ補正などを行
う。このようにして処理した色信号を輝度マトリックス
回路8に供給し、所定の比率に従って加算を行って輝度
信号を作成する。NTSC方式のカラーテレビジョンの規格
に従う場合には、この輝度マトリックス回路8において
は、赤、緑および青色信号を0.3:0.59:0.11の比率で加
算する。このようにして作成した輝度信号を増幅器9で
増幅してカメラ出力として外部へ供給する。この輝度信
号の解像度は見掛け上増加したものとなり、画像を劣化
させる原因となる折り返し偽信号成分が低減され、解像
度が向上することになる。
(発明が解決しようとする課題) 上述した従来のカラーテレビカメラにおいては、空間画
素ずらし法を採用する場合には、緑色信号を遅延回路5
に通して画素ピッチの1/2に相当する時間だけずらして
3色信号の位相をあわせるようにしているが、実際には
各色信号は低域通過フィルタ6G、6Rおよび6Bや映像信号
処理回路7G、7Rおよび7Bを通るためこれらの回路の遅延
時間特性の不一致により位相誤差が発生し、解像度の劣
化を招く欠点がある。
また、各固体撮像素子3G、3Rおよび3Bから輝度マトリッ
クス回路8までの回路部分の周波数特性が固体撮像素子
のクロック周波数よりも十分高い周波数まで処理できる
ものでないと、画素ずらしによる画素補間が成立しにく
くなる。
例えば、第4図Aに示すような画素ピッチに等しい繰り
返しピッチを有する画像パターンを持つ被写体を撮像し
て第4図Bに示すようなクロックで信号の読み出しを行
ったとき、画素ずらしにより緑色信号は赤および青色信
号に比べて1/2画素ピッチ遅延され、低域通過フィルタ6
G、6Rおよび6Bにより帯域が制限される前の色信号は第
4図CおよびDに示すようなものとなり、このような色
信号を合成して得られる輝度信号は第4図Eに示すよう
なものとなる。ところが、実際には低域通過フィルタ6
G、6Rおよび6Bは映像信号に混入する撮像素子クロック
ノイズを除去するためにクロック周波数が抑圧されるよ
うな特性を有している。また、映像信号処理回路7G、7R
および7Bも第4図CおよびDに示すような色信号を劣化
せずに処理するには非常に困難である。このため、低域
通過フィルタおよび映像信号処理回路を通過した色信号
は第4図FおよびGに示すようになり、したがってこの
ような色信号を合成して作成される輝度信号は第4図H
に示すように解像度および周波数レスポンスが甚だしく
劣化したものとなってしまう欠点がある。
さらに、互いに画素ピッチの半分だけ画素ずらしされた
色信号の混合比率は1:1とすることが望ましいが、従来
の輝度信号作成回路においては上述したように緑色信号
と赤色信号の加算比率は2:1となっており、また緑色信
号と青色信号との加算比率は6:1となっている。このよ
うに混合比率が1:1から外れるとずれた分だけ画素ずら
しが成立しなくなり、折り返しの偽信号の増加となって
解像度が低下する欠点がある。
本発明は上述した従来の欠点を除去し、画素ずらしの効
果を最大限に生かして解像度および周波数レスポンスの
高い輝度信号が得られるようにしたカラーテレビカメラ
の輝度信号作成回路を提供しようとするものである。
(課題を解決するための手段および作用) 本発明によるカラーテレビカメラの輝度信号作成回路
は、各々が多数の受光素子をマトリックス状に配列した
少なくとも2個の固体撮像素子を具え、これらの固体撮
像素子を、それらの受光素子が受光素子の配列間隔のほ
ぼ半分だけ主走査方向に互いにずれるように配置して空
間画素ずらしを行った固体撮像装置の出力信号を低域通
過フィルタおよび映像処理回路を経て第1の輝度マトリ
ックス回路に供給して輝度信号を作成する回路におい
て、画素ずらしの効果を損なう原因となる時間位相差お
よび解像度の低下の原因となる帯域制限および周波数特
性の劣化の影響を受けないように前記低域通過フィルタ
の前段から画素ずらしを行った少なくとも2つの色信号
を受けてこれらを画素ずらしの効果が最大限に生かされ
るように1:1の比率で加算混合して第2の輝度信号を作
成する第2の輝度マトリックス回路と、この第2輝度マ
トリックス回路で作成された第2の輝度信号の高域成分
を抽出する帯域通過フィルタと、この帯域通過フィルタ
から得られる高域輝度信号を前記第1の輝度信号と加算
混合する加算増幅器とを具えることを特徴とするもので
ある。
このような本発明の輝度信号作成回路においては、解像
度および周波数レスポンスの低下を引き起こす低域通過
フィルタや映像処理回路に通す前の色信号を画素ずらし
の効果が最大に発揮されるように1:1の比率で加算混合
して第2の輝度信号を作成し、この第2の輝度信号から
テレビジョン方式により規定されている帯域以上の周波
数成分を抜き出し、これを規定の混合比率で加算して得
られる第1の輝度信号に加算混合するようにしたので、
空間周波数の高い被写体を撮像した場合でも十分な解像
度および周波数レスポンスが得られるとともに画素ずら
しによる解像度の向上効果を損なうことなく高い解像度
が得られることになる。
(実施例) 第1図は本発明によるカラーテレビカメラの輝度信号作
成回路の一実施例の構成を示すブロック図である。相関
二重サンプリングを行い、緑色信号を画素ピッチの半分
に相当する時間だけ遅延するまでの構成は従来のものと
同一である。すなわち、被写体の像をレンズ11によって
形成し、色分解光学系12によって赤、緑および青の3原
色光に分解し、それぞれ固体撮像素子13R、13Gおよび13
Bに入射させる。さらにこれらの固体撮像素子13R、13G
および13Bで読み出した色信号を相関二重サンプリング
回路14R、14Gおよび14Bに供給し、所定のクロックでサ
ンプリングを行う。さらに、緑色信号は画素ピッチの半
分に相当する時間だけ遅延回路15に通して遅延し、赤、
緑および青色信号の位相を揃える。従来の回路と同様に
これらの色信号をそれぞれ低域通過フィルタ16R、16Gお
よび16Bに通してクロックノイズを除去する。次に、こ
れらの色信号をそれぞれ映像処理回路17R、17Gおよび17
Bに供給して所定の処理を施す。さらに、これらの色信
号を可変遅延回路18R、18Gおよび18Bに通してそれぞれ
に所定の遅延時間を与えた後、輝度マトリックス回路19
に供給し、ここで規定の混合比率で加算して第1の輝度
信号を作成する。この混合比率はNTSC方式のカラーテレ
ビジョン信号を得る場合には0.3R+0.59G+0.11Bであ
る。
本発明においては、低域通過フィルタ16R、16Gおよび16
Bに通す以前の色信号を第2の輝度マトリックス回路21
に供給して、画素ずらしを行った色信号を1:1の混合比
率で加算する。すなわち、赤、緑および青色信号を次の
ような比率で加算して第2の輝度信号Y2を作成する。
R:G:B=0.25:0.5:0.25 次に、このようにして得られる第2の輝度信号を帯域通
過フィルタ22に供給し、混合比率が規格で規定されてい
る帯域よりも高い周波数帯域の高域輝度信号成分だけを
抽出する。この高域輝度信号成分をさらに遅延回路23に
通して所定の遅延時間を与える。第1の輝度マトリック
ス回路19から出力される第1の輝度信号と遅延回路23か
ら出力される高域輝度信号成分とを加算増幅器20に供給
して加算して最終的な輝度信号を作成する。
本発明において作成される輝度信号の高域成分は規格さ
れた比率で混合されたものとなっていないが、この高域
成分については特に規定が設けられていないので問題は
ない。また、低域通過フィルタ16R、16Gおよび16Bおよ
び映像処理回路17R、17Gおよび17Bにおける時間位相差
の不一致は可変遅延回路18R、18Gおよび18Bを調整して
所定の遅延時間を与えることによって除去することがで
きる。低域通過フィルタ16R,16G,16Bおよび映像処理回
路17R,17G,17Bにおける時間的不一致が少ない場合に
は、可変遅延回路18R,18G,18Bは省略することもでき
る。また、遅延回路23の遅延時間はこれらの可変遅延回
路による遅延時間および低域通過フィルタおよび映像処
理回路での遅延時間および第2の輝度マトリックス回路
および帯域通過フィルタでの遅延時間などを考慮して決
定することができ、これらの遅延回路を設けることによ
って加算増幅器20における輝度信号の僅かな時間位相差
をも無くすことができる。
本発明は上述した実施例だけに限定されるものではな
く、幾多の変形や変更が可能である。例えば、映像処理
回路17R、17Gおよび17Bにおける遅延時間特性の不一致
がきわめて小さく、周波数特性も高周波数まで通過でき
るものである場合には第1図において破線で示すように
遅延回路23の出力信号である高域輝度信号を映像処理回
路に並列に供給することもできる。また、上述した実施
例では第2の輝度マトリックス回路21には3原色信号を
供給するようにしたが、緑色信号と赤または青色信号と
を供給するようにしてもよい。
(発明の効果) 上述したように本発明によるカラーテレビカメラの輝度
信号作成回路においては、低域通過フィルタや映像処理
回路などの前段から取り出した色信号を第2の輝度マト
リックス回路に供給して、画素ずらしを行った固体撮像
素子から読み出した色信号を1:1の比率で加算した後、
規格外の高域成分を抽出してこれを規格された比率で加
算して得られる輝度信号に加えるようにしているため、
第2の輝度信号は低域通過フィルタや映像処理回路での
各色信号間の遅延時間位相差を含まず、したがってこの
遅延時間位相差による解像度の低下を無くすことができ
る。また、第2の輝度信号はこれらの回路による帯域制
限や周波数特性の劣化の影響を受けないため、それによ
る解像度の劣化や周波数レスポンスの劣化も無くすこと
ができる。さらに、第2の輝度信号の混合比率はカラー
テレビカメラの規格に左右されることなく常に1:1の比
率で混合しているので、画素ずらしによる解像度の向上
を最大限に生かすことができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明によるカラーテレビカメラの輝度信号作
成回路の一実施例の構成を示すブロック図、 第2図A〜Cは画素ずらしを行ったカラーテレビカメラ
の構成を示す線図、 第3図は従来の輝度信号作成回路の構成を示すブロック
図、 第4図A〜Hは同じくその動作を説明するための信号波
形図である。 11……対物レンズ 12……色分解光学系 13R,13G,13B……固体撮像素子 14R,14G,14B……相関二重サンプリング回路 16R,16G,16B……低域通過フィルタ 17R,17G,17B……映像処理回路 18R,18G,18B……可変遅延回路 19……第1輝度マトリックス回路 20……加算増幅器 21……第2輝度マトリックス 22……帯域通過フィルタ 23……遅延回路

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】各々が多数の受光素子をマトリックス状に
    配列した少なくとも2個の固体撮像素子を具え、これら
    の固体撮像素子を、それらの受光素子が受光素子の配列
    間隔のほぼ半分だけ主走査方向に互いにずれるように配
    置して空間画素ずらしを行った固体撮像装置の出力信号
    を低域通過フィルタおよび映像処理回路を経て第1の輝
    度マトリックス回路に供給して輝度信号を作成する回路
    において、画素ずらしの効果を損なう原因となる時間位
    相差および解像度の低下の原因となる帯域制限および周
    波数特性の劣化の影響を受けないように前記低域通過フ
    ィルタの前段から画素ずらしを行った少なくとも2つの
    色信号を受けてこれらを1:1の比率で加算混合して第2
    の輝度信号を作成する第2の輝度マトリックス回路と、
    この第2輝度マトリックス回路で作成された第2の輝度
    信号の高域成分を抽出する帯域通過フィルタと、この帯
    域通過フィルタから得られる高域輝度信号を前記第1の
    輝度信号と加算混合する加算増幅器とを具えることを特
    徴とするカラーテレビカメラの輝度信号作成回路。
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