DE3879595T2

DE3879595T2 - Videosignalverarbeitungsschaltung fuer eine videokamera.

Info

Publication number: DE3879595T2
Application number: DE8888308608T
Authority: DE
Inventors: Michihiro Aso; Kazuhiko Ueda; Taro Watanabe
Original assignee: Victor Company of Japan Ltd
Current assignee: Victor Company of Japan Ltd
Priority date: 1987-09-18
Filing date: 1988-09-16
Publication date: 1993-07-01
Anticipated expiration: 2008-09-17
Also published as: JPH0785584B2; DE308252T1; DE3879595D1; KR890006063A; JPS6478092A; EP0308252A2; EP0308252A3; US4992854A; EP0308252B1; KR910006858B1

Description

Hintergrund der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein eine Videosignalverarbeitungsschaltung einer Videokamera und insbesondere eine Videosignalverarbeitungsschaltung einer Einzelchipfarbkamera, die eine Festkörperbildaufnahmevorrichtung wie eine ladungsgekoppelte Vorrichtung (im folgenden als CCD bezeichnet) verwendet.
Es wird ein Beispiel der gebräuchlichen Videosignalverarbeitungsschaltung für die Einzelchipfarbkamera, wie sie beispielsweise in der DE-A-3 619 708 offenbart ist, unter Bezugnahme auf FIG. 7 beschrieben. Die FIG. 7 zeigt ein systematisches Blockschaltbild einer Signalverarbeitungsschaltung 20 für die Einzelchipfarbkamera, die das CCD verwendet. Infolge von einfallendem Licht von einer Kameralinse (nicht dargestellt) wird eine elektrische Ladung in einem CCD-Bildsensor 12 erzeugt und angesammelt. Die angesammelte elektrische Ladung wird aus dem CCD-Bildsensor 12 ansprechend auf einen horizontalen Steuerimpuls φH und einen vertikalen Steuerimpuls φV ausgelesen. Die ausgelesene angesammelte Ladung wird einer Abtast- und Halteschaltung 13 in Form eines CCD-Gate-Resetausgangsimpulses φR von angenähert 0,6 V Spitze-Spitze zugeführt, dem ein Videosignal von angenähert 0,1 V Spitze-Spitze überlagert ist. Die Abtast- und Halteschaltung 13 transformiert den mit dem Videosignal überlagerten Gate-Resetausgangsimpuls φR in ein kontinuierliches Signal und führt dieses kontinuierliche Signal einer Schaltung mit automatischer Verstärkungsregelung (im folgenden als AGC-Schaltung bezeichnet) 14 zu. Die AGC-Schaltung 14 weist eine variable Verstärkung von beispielsweise 0 bis 9 dB auf und arbeitet so, daß, wenn eine Iris innerhalb der Einzelchipfarbkamera geöffnet ist, die AGC-Schaltung 14 das ihr zugeführte Videoeingangssignal auf einen geeigneten Pegel einstellt und das der Einstellung unterzogene Videosignal Tiefpaßfiltern (im folgenden als TPF bezeichnet) 15 und 16 und einem Bandpaßfilter (im folgenden als BPF bezeichnet) 17 zuführt.
Im folgenden wird der Vorgang der Verarbeitung eines Leuchtdichtesignals aus dem Videosignal erklärt. Das TPF 15 weist eine Grenzfrequenz von angenähert 3,2 MHz auf, und dementsprechend wird ein Leuchtdichtesignal YH vom TPF 15 gewonnen. Zusätzlich kann eine horizontale Auflösung von bis zu angenähert 270 Zeilen durch das TPF 15 bestimmt werden. In einer folgenden Stufe kompensiert eine Ausgleichseinrichtung 24 eine Zeitdifferenz zwischen dem Leuchtdichtesignal YH und einem Farbsignal, das, wie weiter unten erläutert wird, vom Videosignal separat verarbeitet wird, und fügt so dem Leuchtdichtesignal YH eine Zeitverögerung von angenähert 0,4 us zu. Darauffolgend bestimmt eine Klemmschaltung 25 den Set-Up- oder Schwarzabhebungswert des Leuchtdichtesignals, und anschließend bestimmt eine Gamma-Kompensationsschaltung 26 eine γ -Charakteristik, d.h. einen γ -Wert zum Bestimmen der Ausgangscharakteristik des Leuchtdichtesignals. Die γ -Charakteristik des Signals, das vom CCD-Bildsensor 12 geliefert wird, ist derart, daß γ angenähert gleich 1 ist. Jedoch ist die Gamma-Kompensationsschaltung 26 dazu ausgelegt, eine Kompensation der Art durchzuführen, daß ein Gamma- Wert von 0,45 gewonnen wird, und kompensiert infolgedessen das Leuchtdichteausgangssignal YH der Einzelchipfarbkamera auf den Gamma-Wert 0,45. Folgend auf die Gamma-Kompensationsschaltung 26 entfernt ein Sperrkreis 31 eine Übersprechkomponente eines Farbsignals von 3,97 MHz aus dem Leuchtdichtesignal YH und führt das Leuchtdichtesignal YH anschließend einer Verzögerungsschaltung 32 und einer Funktionsschaltung 33 zu. Ein Horizontalkonturkompensationssignal zum Kompensieren der horizontalen Kontur des Leuchtdichtesignals YH wird durch die Verzögerungsschaltung 32 und einen Differentialverstärker erzeugt, der in der Funktionsschaltung 33 enthalten ist. Die Funktionsschaltung 33 addiert das Konturkompensationssignal zum Leuchtdichtesignal YH und gibt anschließend das Leuchtdichtesignal YH an einen Addierer 37 aus. Darüber hinaus wird ein Vertikalkonturkompensationssignal aus einem Leuchtdichtesignal YL erzeugt, das durch das TPF 16 gewonnen wird, das eine Grenzfrequenz von angenähert 0,8 MHz aufweist. Das Leuchtdichtesignal YL wird einem ähnlichen Verfahren wie dem oben für das Leuchtdichtesignal YH beschriebenen bezüglich einer Klemmschaltung 34, einer Gamma-Kompensationsschaltung 27, einer Verzögerungsschaltung 35 und einer Funktionsschaltung 36 unterzogen. Auf diese Weise wird das Vertikalkonturkompensationssignal, das zum Leuchtdichtesignal YL hinzuaddiert ist, vom Addierer 37 ausgegeben.
Im folgenden wird der Vorgang der Verarbeitungs des Farbsignals in der gebräuchlichen Videosignalverarbeitungsschaltung beschrieben. Das Videosignal wird von der AGC-Schaltung 14 dem BPF 17 zugeführt, das eine Bandbreite von 3,97 ± 1 MHz aufweist und auf diese Weise ein Signal aus dem Videosignal extrahiert. Das extrahierte Signal wird einem Synchrondetektor (im folgenden als Detektor bezeichnet) 18 zugeführt und von diesem detektiert, und als Ergebnis hiervon wird ein Farbdifferenzsignal gewonnen. Das Farbdifferenzsignal weist Werte 2R-G und 2B-G auf, wobei R ein rotes Primärfarbsignal, B ein blaues Primärfarbsignal und G ein grünes Primärfarbsignal bezeichnen. Das Farbdifferenzsignal wechselt für eine jede Abtastzeile zwischen den Werten 2R-G und 2B-G und ist ein zeilensequentielles Farbdifferenzsignal. Das zeilensequentielle Farbdifferenzsignal wird in einem TPF 19 einer Bandbegrenzung auf 0,8 MHz unterzogen. Anschließend wird das vom TPF 16 zugeführte Leuchtdichtesignal YL in einem Addierer 21 zum zeilensequentiellen Farbdifferenzsignal hinzuaddiert. Infolgedessen wird das grüne Signal G aus dem zeilensequentiellen Farbdifferenzsignal herausgelöscht, das die Werte 2R-G und 2B-G aufweist, so daß ein zeilensequentielles Farbdifferenzsignal, das Werte 2R und 2B aufweist, vom Addierer 21 ausgegeben wird. Im folgenden bestimmen verstärkungsgeregelte Weißabgleichverstärker (im folgenden als Weißabgleich GCA bezeichnet) 22 und 23 einen Schwarzabhebungswert und einen Weißabgleich der Primärfarbsignale R und B. Anschließend werden die Primärfarbsignale R und B einer Gamma-Kompensation in jeweiligen Gamma-Kompensationsschaltungen 28 und 29 unterzogen und darauffolgend den jeweiligen Farbdifferenzsignalschaltungen (Subtraktionsschaltung) 38 und 39 zugeführt. Das Leuchtdichtesignal YL von der Gamma-Kompensationsschaltung 27 wird beiden Farbdifferenzsignalschaltungen 38 und 39 zugeführt, so daß zeilensequentielle Farbdifferenzsignale R-YL/B-YL von diesen geliefert werden und einer Umsetzungsschaltung 49 von sequentiell auf simultan zugeführt werden. Die Umsetzungsschaltung von sequentiell auf simultan umfaßt eine Schaltstufe 41, eine Verzögerungsschaltung 44, die das zeilensequentielle Farbdifferenzsignal um ein Horizontalabtastintervall verzögert, und Schaltstufen 42 und 43. Die zeilensequentiellen Farbdifferenzsignale R-YL/B-YL werden der Schaltstufe 41 zugeführt, die jeweils jede Abtastzeile schaltet und dadurch ein kontinuierliches zeilensequentielles Farbdifferenzsignal liefert. Darauffolgend werden zwei zeilensequentielle Farbdifferenzsignale R-YL/B-YL derart ausgebildet, daß eines der zeilensequentiellen Farbdifferenzsignale R-YL/B-YL von der Verzögeruungsschaltung 44 um ein Horizontalabtastintervall verzögert ist. Darauffolgend führen die Schaltstufen 42 und 43 Schaltfunktionen durch, um die zwei zeilensequentiellen Farbdifferenzsignale R-YL/B-YL in zwei Farbdifferenzsignale R-YL und B-YL umzusetzen, die für jedes Horizontalabtastintervall von 1H gleichzeitig auftreten. Die Farbdifferenzsignale R-YL und B-YL von der Umsetzungsschaltung 49 von sequentiell auf simultan werden einem Codierer 45 zugeführt, in welchem eine Gegentaktmodulation der jeweiligen Farbhilfsträger mit den Farbdifferenzsignalen R-YL bzw. B-YL durchgeführt wird und die gegentaktmodulierten Signale miteinander gemischt werden. Auf diese Weise wird vom Codierer 45 ein Chromasignal ausgegeben. Im Fall des NTSC-Systems weist beispielsweise das Chromasignal (für Farbart und -sättigung) eine Frequenz von 3,58 MHz auf.
Jedoch weist die gebräuchliche CCD-Einzelchipfarbkamera keinen solchen Aufbau auf, daß sie einen Fehler in der Leuchtdichtekomposition durch eine elektrische Einrichtung kompensiert, sondern führt stattdessen die Kompensation des Fehlers in der Leuchtdichtekomposition durch einen optischen Aufbau aus. Dieser besteht darin, den Fehler in der Leuchtdichtekomposition durch Anbringen eines Farbtemperaturumsetzungsfilters (eines optischen Filters) zum Kompensieren einer Änderung in der Farbtemperatur vor der Kameralinse zu kompensieren.
Im allgemeinen wird die Farbkamera durch Aufnahme eines Bezugsobjekts eingestellt, das z.B. mit einer vorbestimmten Farbtemperatur von 3200 K beleuchtet wird. Wird jedoch ein willkürlich aufgenommenes Objekt abgebildet, das durch Licht einer anderen Farbtemperatur beleuchtet ist, ist es erforderlich, die Farbkamera zu justieren, um die vorbestimmte Farbtemperatur zu gewinnen. Es gibt ein Verfahren zum Durchführen der Einstellung auf optische Weise, indem ein Farbtemperaturumsetzungsfilter vor der Kameralinse angebracht wird, um so die andere Farbtemperatur auf 3200 K umzusetzen. Dieses Verfahren zum Einstellen der Farbtemperatur bezüglich der gebräuchlichen Schaltung unter Verwendung des optischen Filters ist insofern von Vorteil, als daß der Fehler in der Leuchtdichte herabgesetzt wird. Jedoch führt die Verwendung des optischen Filters zu erhöhtem Gewicht der Farbkamera und bildet ein Hindernis bei der Handhabung der Farbkamera, die kompakt sein sollte und leicht.

Zusammenfassung der Erfindung

Entsprechend ist es ein generelles Anliegen der vorliegenden Erfindung, eine neue und nützliche Videosignalverarbeitungsschaltung für eine Einzelchipfarbkamera anzugeben, in welcher die Nachteile der gebräuchlichen Videosignalverarbeitungsschaltung der Farbkamera eliminiert worden sind.
Ein spezifischeres Anliegen der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Videosignalverarbeitungsschaltung für eine Einzelchipfarbkamera anzugeben, die eine Leuchtdichtefehlerdetektorschaltung umfaßt, die eine Farbtemperaturdetektoreinrichtung enthält und die ein Kompensationssignal zum Kompensieren eines Fehlers in der Leuchtdichte mittels eines Ausgangssignals von der Farbtemperaturdetektoreinrichtung bestimmt. Der Oberbegriff des Anspruchs 1 basiert auf der DE-A-3619708.
Die obigen Anliegen und Merkmale der vorliegenden Erfindung können mittels einer Videosignalverarbeitungsschaltung für eine Einzelchipfarbkamera erzielt werden, die ein Farbtrennfilter zum Durchführen einer Farbtrennung bezüglich des einfallenden Lichts, das hier durchtritt, um so farbenttrenntes Licht auszugeben, aufweist, ferner eine Festkörperbildaufnahmevorrichtung zur Ausgabe eines Videosignals ansprechend auf das farbenttrennte Signal, das durch das Farbtrennfilter geleitet worden ist und auf sie projiziert worden ist, eine Hauptschaltungseinrichtung zum Erzeugen eines ersten Leuchtdichtesignals, eines zweiten Leuchtdichtesignals, eines ersten Farbdifferenzsignals und eines zweiten Farbdifferenzsignals aus diesem Videosignal, eine Kompensationssignalerzeugungseinrichtung zum Gewinnen eines Kompensationssignals aus dem ersten und zweiten Farbdifferenzsignal, eine Funktionseinrichtung, die das Kompensationssignal auf das erste Leuchtdichtesignal anwendet, und eine Farbtemperaturdetektoreinrichtung, die eine Farbtemperatur des einfallenden Lichts detektiert und eine DC-Steuerspannung ausgibt, um so das Kompensationssignal zu bestimmen.
Andere Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden an Hand der folgenden detaillierten Beschreibung offenbar, wenn diese in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen gelesen wird.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

FIG. 1 zeigt ein Blockschaltbild eines Hauptteils einer Videosignalverarbeitungsschaltung für eine Einzelchipfarbkamera gemäß der vorliegenden Erfindung;
FIG. 2 zeigt ein systematisches Blockschaltbild einer Leuchtdichtefehlerkompensationsschaltung, die die Schaltung der vorliegenden Erfindung darstellt;
FIG. 3 zeigt ein systematisches Blockschaltbild eines Bildaufnahmesystems, das auf das NTSC-System ausgerichtet ist;
FIG. 4 ist eine Darstellung zur Erklärung des Prinzips der Funktionsweise eines Beispiels eines Farbfilters für eine Einzelchipfarbkamera, auf die die vorliegende Erfindung angewandt ist;
FIG. 5 ist ein Funktionsverlauf, der eine nichtlineare Eingangs/Ausgangscharakteristik einer nichtlinearen Schaltung innerhalb der Leuchtdichtefehlerkompensationsschaltung der vorliegenden Erfindung zeigt;
FIG. 6 ist ein systematisches Blockschaltbild eines zweiten Ausführungsbeispiels der Schaltung gemäß der vorliegenden Erfindung;
FIG. 7 ist ein schematisches Blockschaltbild der gebräuchlichen Signalverarbeitungsschaltung für die Einzelchipfarbkamera;
FIG. 8 ist ein Funktionsdiagramm, das eine Umsetzungscharakteristik einer Farbtemperaturdetektorschaltung zeigt, die eine Farbtemperatur detektiert und eine DC-Steuerspannung gemäß der Farbtemperatur ausgibt; und
FIG. 9 zeigt einen Funktionsverlauf, der eine Steuercharakteristik einer DC-Steuerschaltung zeigt, die von der DC-Steuerspannung vom Ausgang der Farbtemperaturdetektorschaltung gesteuert wird.

Detaillierte Beschreibung

Nun wird ein Ausführungsbeispiel einer Videosignalverarbeitungsschaltung für eine Einzelchipfarbkamera der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf FIG. 1 gegeben. FIG. 1 ist ein systematisches Blockschaltbild eines Hauptteils der Videoverarbeitungsschaltung für die Einzelchipfarbkamera gemäß der Erfindung. Der Hauptteil umfaßt ein Farbilter 11, einen CCD-Bildsensor 12 und eine Hauptschaltung 30. In FIG. 1 sind die Teile, die mit entsprechenden Teilen in FIG. 7 übereinstimmen, mit denselben Bezugszeichen versehen und ihre Beschreibung ist weggelassen.
Zunächst wird eine Einzelchipfarbkamera (im folgenden als Farbkamera bezeichnet) beschrieben, die für ein zeilensequentielles Komplementärfarbdifferenzsystem ausgelegt ist. Die für dieses System ausgelegte Kamera benutzt nur einen CCD-Bildsensor 12. Das Farbtrennfilter 11 ist vor dem CCD-Bildsensor 12 angebracht und führt eine Farbtrennung des durch es hindurchtretenden Lichts durch. Wie in FIG. 4 gezeigt ist, ist das Farbtrennfilter 11 aus Farbelementen von vier Farben aufgebaut, die sind: Mg (Magenta), G (Grün), Ye (Gelb) und Cy (Cyan). Der CCD-Bildsensor 12 weist eine (nicht dargestellte) Photodiode auf, die hinter jedem der Farbelemente angeordnet ist. Infolge des Lichts einer der Farben Mg, G, Ye und Cy, die durch das jeweilige Farbelement hindurchgetreten sind, werden akkumulierte Ladungen in den Photodioden hervorgerufen. Darauffolgend führt die Videosignalverarbeitungsschaltung eine Verschachtelungsverarbeitung durch, wodurch die akkumulierten Ladungen auf den Photodioden für ein jedes Teilbild eines Vollbildes ausgelesen werden. Im Detail liest, wie in FIG. 4 gezeigt ist, in einem Teilbild A die Videoverarbeitungsschaltung ein Akkumulationssignal aus, das den akkumulierten Ladungen von zwei vertikal benachbarten Bildelementen in einer n-ten Zeile entspricht, und nach dem Auslesen der n-ten Zeile liest sie die n+1-te Zeile. Nach dem Auslesen des Teilbildes A auf diese Weise liest die Videoverarbeitungsschaltung ein Teilbild B auf gleiche Weise wie die für das Teilbild A aus. Jedoch weicht das Auslesen der Zeilen im Teilbild B von den jeweiligen Zeilen, die im Teilbild A gelesen werden, um eine Reihe von Bildelementen ab, wie in FIG. 4 gezeigt ist. Wenn die Videosignalverarbeitungsschaltung die Bildelemente in einer horizontalen Richtung in FIG. 4 ausliest, werden Signale einer Kombination (Ye + Mg) und einer weiteren Kombination (Cy + G) alternierend in der n-ten Zeile erzeugt, und es werden Signale (Ye + G) und (Cy + Mg) alternierend in der n+1-ten Zeile erzeugt.
Auf diese Weise werden Videosignalkomponenten Sn und Sn+1 für jedes der Teilbilder A und B aus den Gammakompensationsschaltungen 26 und 27 ausgegeben. Die Videosignalkomponente Sn ist aus einer Leuchtdichtesignalkomponente und einem modulierten Farbdifferenzsignal aufgebaut und wird wie folgt ausgedrückt:
Sn = Yn + Cn sinωt + ...,
wobei
Yn das Leuchtdichtesignal bezeichnet,
Cn eine modulierte Signalkomponente des modulierten Farbdifferenzsignals bezeichnet, und
ω die Winkelfrequenz bezeichnet, mit der die Farbelementpaare gelesen werden.
Die Videosignalkomponente Sn+1 wird in ähnlicher Weise ausgedrückt durch:
Sn+1 = Yn+1 + Cn sinωt + ...
Ferner werden die Leuchtdichtesignalkomponenten Yn und Yn+1 für jede der Zeilen wie folgt ausgedrückt:
Yn = (Ye + Mg) + (Cy + G)
= [(R+G) + (R+B)] + [(B+G) + G]
= 2R + 3G + 2B (1)
Yn+1 = (Ye + G) + (Cy + Mg)
= [(R+G) + G)]+ [(B+G) + (R+B)]
= 2R + 3G + 2B (2)
Ferner werden auch die modulierten Signalkomponenten Cn und Cn+1 für jede der Zeilen wie folgt ausgedrückt:
Cn = (Ye + Mg) - (Cy + G)
= 2R - G (3)
Cn+1 = (Cy + Mg) - (Ye + G)
= 2B - G (4)
Aus den Gleichungen (1) und (2) gebt folglich hervor, daß die Leuchtdichtesignalkomponenten der n-ten Zeile und der n+1-ten Zeile identisch sind, und es ist möglich, die Leuchtdichtesignale zu gewinnen, indem man die Leuchtdichtesignalkomponenten lediglich durch TPF- Filter 15 und 16 führt.
Jedoch unterscheidet sich der Anteil der Primärfarbkomponenten im Leuchtdichtesignal von dem des Leuchtdichtesignals, das für das NTSC-System ausgelegt ist. Ein Leuchtdichtesignal Y des NTSC-Systems wird wie folgt ausgedrückt:
Y = 0,30R + 0,59G + 0,11B. (5)
Infolgedessen liegt ein Leuchtdichtefehler zwischen dem Leuchtdichtesignal des NTSC-Systems und dem Leuchtdichtesignal, das von der Gamma-Kompensationsschaltung 26 bzw. 27 der FIG. 1 ausgegeben wird, vor. Darüber hinaus ist der Aufbau der Videoverarbeitungsschaltung der vorliegenden Erfindung derart, daß es nicht möglich ist, ungemischte Primärfarbsignale unter Verwendung des Farbtrennfilters 11 zu gewinnen, das die Farbbildelementanordnung aufweist, die in FIG. 4 gezeigt ist. Aus diesem Grund ist es nicht möglich, ein ideales NTSC-Bildaufnahmesystem der Farbkamera zu konstruieren, welches, wie in FIG. 3 gezeigt ist, das Leuchtdichtesignal Y aus den Primärfarbsignalen (Komponenten) R, G und B durch eine Matrixschaltung 46 erzeugt. Infolgedessen ist es notwendig, eine Kompensätion bezüglich der Leuchtdichtesignale durchzuführen, die durch die Gleichungen (1) und (2) beschrieben wird, um das Leuchtdichtesignal Y zu gewinnen.
Es erfolgt nun eine weitere Beschreibung des Aufbaus und der Funktionsweise der Videosignalverarbeitungsschaltung für eine Farbkamera der vorliegenden Erfindung unter Bezug auf die FIG. 1, wobei die obigen Probleme gelöst werden. Ein Leuchtdichtesignal YL vom TPF 16 wird mittels eines Verstärkers 47 auf einen geeigneten Pegel verstärkt und anschließend einem Addierer 21 zugeführt. Der Addierer 21 addiert ein Farbdifferenzsignal, das von einem Synchrondetektor 18 zugeführt wird, zum Leuchtdichtesignal YL, um so Prinärfarbsignale R und B zu erzeugen. Die Primärfarbsignale R und B werden einer Farbdifferenzsignalschaltung 39 über eine Weißabgleich-GCA-Schaltung 48 bzw. eine Gamma- Kompensationsschaltung 28 zugeführt. Das Leuchtdichtesignal YL vom TPF 16 wird auch der Farbdifferenzsignalschaltung 39 über die Gamma-Kompensationsschaltung 27 zugeführt. Folglich subtrahiert die Farbdifferenzsignalschaltung 39 das Leuchtdichtesignal YL von den ihr zugeführten Primärfarbsignalen R und B, und führt anschließend die zeilensequentiellen Farbdifferenzsignale R-YL/B-YL einer Umsetzungsschaltung 49 von sequentiell auf simultan. Die Sequentiell/Simultan-Umsetzungsschaltung 49 setzt die zeilensequentiellen Farbdifferenzsignale R-YL/B-YL auf die Farbdifferenzsignale R-YL und B-YL um, die für jedes Horizontalabtastintervall von 1H simultan auftreten, und gibt so die Farbdifferenzsignale R-YL und B-YL an den jeweiligen Ausgangsanschlüssen aus.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel entspricht die Weißabgleichs-GCA-Schaltung 48 in FIG. 1 einer Kombination der Weißabgleichs-GCA-Schaltungen 22 und 23 der gebräuchlichen Schaltung in FIG. 7. Auch entspricht die Sequentiell/Simultan-Umsetzungsschaltung 49 in FIG. 1 einer Kombination der Schaltstufen 41, 42, 43 und der Verzögerungsschaltung 44 in FIG. 7.
Wie aus FIG. 1 entnehmbar ist, ist der Aufbau der Videoverarbeitungsschaltung der vorliegenden Erfindung derart, daß es nicht möglich ist, nichtgemischte Primärfarbsignale durch die Verwendung des Farbtrennfilters 11 zu gewinnen. Infolgedessen ist es nicht möglich, ein ideales NTSC-Bildaufnahmesystem für die Farbkamera aufzubauen, die, wie in FIG. 3 gezeigt ist, die Primärfarbsignale R und B durch jeweilige Weißabgleichs-GCA- Schaltungen 22 und 23 führt, um so die Pegel der Primärfarbsignale R und B bezüglich des Pegels vom Primärfarbsignal G für ein gegebenes Farbbild, das aufgenommen wird, abzugleichen, und die Primärfarbsignale R, G und B durch die jeweiligen Gamma-Kompensationsschaltungen 27, 28 und 29 und eine Y-Matrix 46 führt, um so das Leuchtdichtesignal Y zu erzeugen, das für das NTSC-System ausgelegt ist. Aus diesem Grund ist es in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel, das in FIG. 1 gezeigt ist, erforderlich, eine Kompensation bezüglich des Leuchtdichtesignals auszuführen, die mit den Gleichungen (1) und (2) beschrieben wird, um das Leuchtdichtesignal Y, das mit Gleichung (5) beschrieben wird, zu gewinnen. Ferner sind für ein voll ständiges Farbbild ein geeignetes Ausmaß an Hue, Sättigung und Leuchtdichte erforderlich. Falls der Leuchtdichtepegel geändert ist, dann wird die Helligkeit der von der Schaltung in FIG. 1 verarbeiteten Farbe auch dann geändert, wenn der Farbton (Hue) und die Sättigung unverändert bleiben. Beispielsweise weist eine hellblaue Farbe eine andere Helligkeit als eine dunkelblaue Farbe auf. Infolgedessen ist es, da das durch die Schaltung der vorliegenden Erfindung erzeugte Leuchtdichtesignal sich von dem Leuchtdichtesignal Y für die Auslegung des NTSC-Systems unterscheidet, erforderlich, die Helligkeit der Farbe, die verarbeitet wird, zurück auf die Helligkeit der ursprünglichen Farbe zu ändern, indem eine Leuchtdichtekompensation durchgeführt wird.
Im folgenden wird eine Leuchtdichtefehlerkompensationsschaltung 40, die einen wesentlichen Teil der vorliegenden Erfindung darstellt, unter Bezug auf FIG. 2 beschrieben. Beim Vergleich des mit Gleichung (1) beschriebenen Leuchtdichtesignals mit dem Leuchtdichtesignal Y, das für das NTSC-System ausgelegt ist und mit Gleichung (5) beschrieben wird, ist der Anteil des Primärfarbsignals R geringer und der Anteil des Primärfarbsignals B höher als die jeweiligen Anteile im Leuchtdichtesignal Y. Entsprechend ist es notwendig, eine Leuchtdichtekompensation durchzuführen, bei der der Anteil des Primärfarbsignals R angehoben wird und der Anteil des Primärfarbsignals B abgesenkt wird, um die Anteile der Primärfarbsignale R, G und B zu gewinnen, die in Gleichung (5) gezeigt sind. Die Leuchtdichtekompensation wird wie folgt durchgeführt. Die Farbdifferenzsignale R-YL und B-YL werden von den jeweiligen Ausgangsanschlüssen der Sequentiell/Simultan-Umsetzungsschaltung 49 in FIG. 1 einem Subtrahierer 51 gemäß FIG. 2 zugeführt. Der Subtrahierer 51 führt die folgende Subtraktion der Farbdifferenz-Signale R-Y und B-Y durch:
(R.YL) - (B-YL) = R-B (6)
Folglich führt der Subtrahierer 51 ein Farbdifferenzsignal R-B einer nichtlinearen Schaltung 52 zu. Ein Ausgangssignal der nichtlinearen Schaltung 52 wird einem Addierer 59 als ein Kompensationssignal C durch eine bekannte DC-Steuerschaltung 56 zugeführt. Der Addierer 59 addiert das Kompensationssignal C zu einem Leuchtdichtesignal YW, welches von der Gamma-Kompensationsschaltung 26 in FIG. 1 zugeführt wird, und liefert so am Ausgang ein Leuchtdichtesignal YW', das wie folgt ausgedrückt wird:
YW' = 2R + 3G + 2B +α(R-B)
= (2+α)R + 3G + (2-α)B (7)
wobei eine Variable α ein Kompensationsausmaß ist, das von der DC-Steuerschaltung 56 hervorgerufen wird. Die DC-Steuerschaltung weist eine in FIG. 9 gezeigte Steuercharakteristik derart auf, daß ihre Verstärkung, die proportional zur Variablen α ist, proportional zum Anstieg einer DC-Steuerspannung ansteigt, die der DC-Steuerschaltung 56 von einer bekannten Farbtemperaturdetektorschaltung 55 zugeführt wird. Die Farbtemperaturdetektorschaltung 55 detektiert die Farbtemperatur des Lichts vom Objekt (nicht dargestellt), das von dem CCD-Bildsensor 12 aufzunehmen ist, und erzeugt die DC-Spannung (Gleichspannung) auf der Grundlage der erfaßten Farbtemperatur. Folglich ist die Variable α ein Kompensationsausmaß, das durch die DC- Steuerspannung von der Farbtemperaturdetektorschaltung 55 in Übereinstimmung mit einer Farbtemperaturumsetzung gesteuert wird. Als Resultat wird eine Kennlinie der DC- Steuerspannung in Abhängigkeit von der Farbtemperaturcharakteristik, wie sie in FIG. 8 gezeigt ist, im Hinblick auf die Farbtemperaturdetektorschaltung 55 gewonnen. Hierin tritt, wenn die Farbtemperatur des einfallenden Lichtes, das mit der Farbtemperaturdetektorschaltung 55 detektiert wird, ansteigt, ein proportionaler Anstieg im Pegel der DC-Steuerspannung auf, die der DC-Steuerschaltung 56 zugeführt wird.
Ferner kann bei dem Bildaufnahmesystem der vorliegenden Erfindung die Erzeugung eines falschen Farbsignals auftreten, wenn ein achromatisches Farbobjekt aufgenommen wird. Falls dies der Fall ist, resultiert, wenn ein Ausgangssignal R-B vom Subtrahierer 51 zum Leuchtdichtesignal Yw, so wie es ist, hinzuaddiert wird, das falsche Farbsignal in einem falschen Leuchtdichtesignal und verschlechtert so die Bildqualität. Entsprechend wird, um das falsche Farbsignal zu eliminieren, das Ausgangssignal R-B vom Subtrahierer 51 durch die nichtlineare Schaltung 52 geführt. Die nichtlineare Schaltung weist eine in FIG. 5 gezeigte Eingangs/Ausgangs-Kennlinie auf. In FIG. 5 ist ein Teil des Ausgangssignals R-B, der innerhalb eines Bereichs liegt, der durch einen Falschfarbsignalbeseitigungsbereich A definiert ist, aus dem Ausgangssignal eliminiert. Der Falschfarbsignalbeseitigungsbereich A entspricht einer durch die nichtlineare Schaltung 52 festgelegten Beschneidungsgröße. Die nichtlineare Schaltung 52 setzt die Beschneidungsgröße gemäß einer DC-Spannung fest, die ihr zugeführt wird, um so das falsche Farbsignal aus dem Differenzsignal R-B zu elimieren. Andererseits werden Teile des Differenzsignals R-B, die einen geringeren Pegel als den Bereich aufweisen, der durch den Falschfarbsignalbeseitigungsbereich A definiert ist, wie im Differenzsignaldurchlaßbereich B&sub1; angezeigt, übertragen, so daß ein negativer Pegel eines Ausgangssignals proportional zu einem negativen Pegel des Eingangsdifferenzsignals R-B ansteigt. Auch werden Teile des Differenzsignals R-B, die einen größeren Pegel als diesen Bereich aufweisen, übertragen, wie durch den Differenzsignaldurchlaßbereich B&sub2; angezeigt ist, so daß der Pegel des Ausgangssignals proportional zum Pegel des Eingangsdifferenzsignals R-B ansteigt. Auf diese Weise wird ein Signal, in dem die festgelegte Beschneidungsgröße nicht eliminiert worden ist, zum Leuchtdichtesignal Yw als das Kompensationssignal C über die DC-Steuerschaltung 56 addiert.
Nun wird ein zweites Ausführungsbeispiel der Videosignalverarbeitungsschaltung der Farbkamera der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf FIG. 6 beschrieben. In FIG. 6 sind die Teile, die denselben Aufbau wie entsprechende Teile in FIG. 2 aufweisen, mit denselben Bezugszeichen versehen, und ihre Beschreibung ist weggelassen. Die Schaltung des zweiten Ausführungsbeispiels weist eine solche Charakteristik auf, daß es möglich ist, die Genauigkeit der Kompensation weiter zu steigern. Dies besteht darin, daß im vorliegenden Ausführungsbeispiel sich der Aufbau des Detektorabschnitts einer Leuchtdichtefehlerkompensationsschaltung 50 von dem der Leuchtdichtefehlerkompensationsschaltung 40 aus FIG. 2 dahingehend unterscheidet, daß er die Signale R und B separat detektiert, die durch Addition des Signals YL von der Gammakompensationsschaltung 27 aus FIG. 1 zu jedem der Signale R-YL und B-YL im Addierer 60 bzw. 61 gewonnen werden. Anschließend werden die Primärfarbsignale R und B in jeweiligen nichtlinearen Schaltungen 52A und 52B separat kompensiert. Auf diese Weise wird der Freiheitsgrad bei der Kompensation gesteigert. Darüber hinaus unterwirft ein Mikrocomputer 62 ein Detektorsignal von der Farbtemperaturdetektorschaltung 55 einer Analog/Digital-Umsetzung. In Abhängigkeit vom A/D-umgesetzten Detektorsignal liest der Mikrocomputer 62 ein Paar geeigneter Kompensationswerte aus gespeicherten Daten in einem in ihm vorgesehenen ROM aus, die entsprechend den festgestellten verschiedenen Farbtemperaturen vorbestimmt werden, führt dann eine Digital/Analog-Umsetzung der Kompensationswerte aus und führt die Kompensationswerte der DC-Steuerschaltung 56A bzw. 56B zu. Auf diese Weise kann der Mikrocomputer 62 jedes der Farbsignale gemäß der Farbtemperatur des Objekts kompensieren. Die DC-Steuerschaltungen 56A und 56B geben jeweilige Kompensationssignale C&sub1; und C&sub2; an eine Funktionsschaltung 63 aus. Die Funktionsschaltung 63 addiert das Kompensationssignal C&sub1; zum Leuchtdichtesignal YW, das von der Gammakompensationsschaltung 26 in FIG. 1 zugeführt wird, und subtrahiert das Kompensationssignal C&sub2; vom Signal YW und gibt so ein Leuchtdichtesignal YW' aus.
Infolgedessen ist die Videosignalverarbeitungsschaltung der Farbkamera der vorliegenden Erfindung insofern von Vorteil, als daß es möglich ist, die Ausmaße und Masse der gesamten Kamera zu reduzieren und mit geringen Kosten aus dem Grunde eine hohe Effizienz zu realisieren, weil die Schaltungsanordnung der vorliegenden Erfindung leicht in Form eines integrierten Schaltungschips ausführbar ist.

Claims

1. Videosignalverarbeitungsschaltung für eine Einzelchipfarbkamera, aufweisend:

ein Farbtrennfilter (11) zum Durchführen einer Farbtrennung bezüglich des einfallenden Lichts, das hier durchtritt, um so farbenttrenntes Licht auszugeben;

eine Festkörperbildaufnahmevorrichtung (12) zum Ausgeben eines Videosignals ansprechend auf das farbenttrennte Licht, das durch das Farbtrennfilter geleitet worden ist und auf sie projiziert worden ist;

eine Hauptschaltungseinrichtung (30) zum Erzeugen eines ersten Leuchtdichtesignals (YW), eines zweiten Leuchtdichtesignals (YL), eines ersten Farbdifferenzsignals (R-YL) und eines zweiten Farbdifferenzsignals (B-YL) aus diesem Videosignal;

wobei die Videosignalverarbeitungsschaltung dadurch gekennzeichnet ist, daß ferner eine Leuchtdichtefehlerkompensationseinrichtung (40, 50) vorgesehen ist, die einen Leuchtdichtefehler im ersten Leuchtdichtesignal auf der Grundlage einer Farbtemperatur des einfallenden Lichts, die hierdurch detektiert wird, kompensiert.

2. Videosignalverarbeitungsschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leuchtdichtefehlerkompensationseinrichtung eine Unterdrückungseinrichtung (64) für ein nicht echtes Farbsignal, die ein nicht echtes Farbsignal, das im ersten und zweiten Farbdifferenzsignal enthalten ist, unterdrückt, eine Kompensationssignalerzeugungseinrichtung (65), die die Farbtemperatur des einfallenden Lichts erfaßt und in Übereinstimmung mit der erfaßten Farbtemperatur ein Kompensationssignal (C) aus einem Signal erzeugt, das von der Unterdrückungseinrichtung für ein nicht echtes Farbsignal ausgegeben wird, und eine Addiereinrichtung (59) aufweist, die das Kompensationssignal zum ersten Leuchtdichtesignal zur Erzeugung eines Ausgangsleuchtdichtesignals (YW') addiert.

3. Videosignalverarbeitungsschaltung für eine Einzelchipfarbkamera nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterdrückungseinrichtung für ein nicht echtes Farbsignal eine Subtrahiereinrichtung (51) zum Subtrahieren des zweiten Farbdifferenzsignals vom ersten Farbdifferenzsignal und zur Ausgabe eines Differenzsignals (R-B) und eine nicht lineare Schaltung (52) zum Clippen des nicht echten Farbsignals vom ihr zugeführten Differenzsignal aufweist; und daß die Kompensationssignalerzeugungseinrichtung eine DC-Steuerschaltung (56), die einen Kompensationswert (α) auf das Signal anwendet, das von der nicht linearen Schaltung eingegeben wird, und das Kompensationssignal zur Addiereinrichtung ausgibt, und eine Farbtemperaturerfassungsschaltung (55) aufweist, die die Farbtemperatur des einfallenden Lichts erfaßt und eine DC-Steuerspannung zur DC-Steuerschaltung auf der Grundlage der erfaßten Farbtemperatur ausgibt, um so den Kompensationswert des Kompensationssignals zu bestimmen.

4. Videosignalverarbeitungsschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leuchtdichtefehlerkompensationseinrichtung eine Unterdrückungseinrichtung (66) für ein nicht echtes Farbsignal umfaßt, die erste und zweite nicht echte Farbsignale aus den ersten und zweiten Farbdifferenzsignalen entfernt, ferner eine Kompensationssignalerzeugungseinrichtung (67) zum Erfassen der Farbtemperatur des einfallenden Lichts und zum Erzeugen entsprechender Kompensationssignale (C&sub1;, C&sub2;) in Übereinstimmung mit der erfaßten Farbtemperatur aus ersten und zweiten Signalen, die von der Unterdrückungseinrichtung für ein nicht echtes Farbsignal ausgegeben werden, und eine Funktionseinrichtung (63) aufweist, die das erste Kompensationssignal zum ersten Leuchtdichtesignal hinzuaddiert und das zweite Kompensationssignal von diesem Leuchtdichtesignal subtrahiert, um ein Ausgangsleuchtdichtesignal (YW') zu erzeugen.

5. Videosignalverarbeitungsschaltung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterdrückungseinrichtung für ein nicht echtes Farbsignal erste und zweite Addiereinrichtungen (60, 61) zum Addieren des zweiten Leuchtdichtesignals (YL) jeweils zum ersten und zweiten Farbdifferenzsignal (R-YL, B-YL) und zum jeweiligen Erzeugen erster und zweiter Primärfarbsignale (R, B) und eine erste und zweite nichtlineare Schaltung (52A, 52B) aufweist, die das erste und zweite nicht echte Farbsignal aus dem ersten und zweiten Primärfarbsignal entfernen; und daß die Kompensationssignalerzeugungseinrichtung erste und zweite DC-Steuerschaltungen (56A, 56B) zum Anwenden erster und zweiter Kompensationswerte auf das erste und zweite Farbdifferenzsignal, von denen das erste bzw. zweite nicht echte Farbsignal entfernt worden sind und die von der ersten und zweiten nicht linearen Schaltung eingegeben worden sind, und zum jeweiligen Ausgeben der Kompensationssignale (C&sub1;, C&sub2;) zur Funktionseinrichtung (63) und eine Farbtemperaturerfassungseinrichtung (68) aufweist, die die Farbtemperatur des einfallenden Lichts erfaßt und erste und zweite DC-Steuerspannungen zu den ersten und zweiten DC-Steuerschaltungen auf der Grundlage der erfaßten Farbtemperatur ausgibt, um so die ersten und zweiten Kompensationswerte für die ersten und zweiten Kompensationssignale zu bestimmen.

6. Videosignalverarbeitungsschaltung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Farbtemperaturerfassungseinrichtung (68) eine Farbtemperaturerfassungsschaltung (55) zum Erfassen der Farbtemperatur des einfallenden Lichts und einen Mikrocomputer (62) umfaßt, dem ein Farbtemperaturerfassungssignal von der Farbtemperaturerfassungsschaltung zugeführt wird und der die ersten und zweiten DC-Steuerspannungen zu den ersten und zweiten DC-Steuerschaltungen ausgibt, um die ersten und zweiten Kompensationswerte zu bestimmen.

7. Videosignalverarbeitungsschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptschaltungseinrichtung einen Leuchtdichtesignalverarbeitungsabschnitt und einen Farbsignalverarbeitungsabschnitt aufweist; daß der Leuchtdichtesignalverarbeitungsabschnitt aus einem ersten Tiefpaßfilter (15) zur Erzeugung des ersten Leuchtdichtesignals, einer ersten Gammakompensationsschaltung (26) zum Durchführen einer Gammakompensation bezüglich des ersten Leuchtdichtesignals, das vom ersten Tiefpaßfilter ausgegeben wird, und zur Ausgabe des ersten Leuchtdichtesignals, einem zweiten Tiefpaßfilter (16) zur Erzeugung des zweiten Leuchtdichtesignals aus dem Videosignal, einer zweiten Gammakompensationsschaltung (27) zum Durchführen einer Gammakompensation bezüglich des zweiten Leuchtdichtesignals, das vom zweiten Tiefpaßfilter ausgegeben wird, und einem Verstärker (47) besteht, der das zweite, vom zweiten Tiefpaßfilter zugeführte Leuchtdichtesignal verstärkt; und daß der Farbsignalverarbeitungsabschnitt aus einem Bandpaßfilter (17), das ein Signal aus dem Videosignal extrahiert, einem Synchrondetektor (18), dem das Signal vom Bandpaßfilter zugeführt wird und der ein Farbdifferenzsignal ausgibt, einem Addierer (21) zum Addieren des zweiten Leuchtdichtesignals vom Verstärker zum Farbdifferenzsignal und zur Ausgabe erster und zweiter Primärfarbsignale (R, B), einer Weißabgleichverstärkungssteuerschaltung (48) zum Bestimmen eines Weißabgleichs und eines Einstellwerts für das erste und zweite Primärfarbsignal, einer dritten Gammakompensationsschaltung (28) zum Durchführen einer Gammakompensation bezüglich des ersten und zweiten Primärfarbsignals von der Weißabgleichverstärkungssteuerschaltung, einem Subtrahierer (39) zum Subtrahieren des zweiten Leuchtdichtesignals, das von der zweiten Gammakompensationsschaltung zugeführt wird, vom ersten und zweiten Primärfarbsignal und zur Ausgabe erster und zweiter zeilensequentieller Farbdifferenzsignale (R-YL/B-YL) und einer Sequentiell-auf-Simultanumsetzungsschaltung besteht, die das erste und zweite zeilensequentielle Farbdifferenzsignal in ein erstes und zweites Farbdifferenzsignal (R-YL, B-YL) umsetzt.

8. Videosignalverarbeitungsschaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die nichtlineare Schaltung einen Bereich des Differenzsignals entfernt, der geringer als eine vorbestimmte Größe ist, und verbleibende Anteile des Differenzsignals, die größer als die vorbestimmte Größe sind, überträgt, und daß die Farbtemperaturerfassungsschaltung die DC-Steuerspannung mit einem Pegel proportional zur erfaßten Farbtemperatur des einfallenden Lichts ausgibt, und daß die DC-Steuerschaltung eine Verstärkung aufweist, die proportional zur DC-Steuerspannung ist; wobei der Kompensationswert proportional zur Verstärkung ist.

9. Videosignalverarbeitungsschaltung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und zweite nichtlineare Schaltung jeweils Bereiche des ersten und zweiten Primärfarbsignals entfernen, wobei diese Bereiche geringer als eine vorbestimmte Größe sind, und die jeweils verbleibenden Anteile des ersten und zweiten Primärfarbsignals, die größer als diese vorbestimmte Größe sind, übertragen.

10. Videosignalverarbeitungsschaltung nach einem der Ansprüche 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Farbtemperaturerfassungsschaltung das Farbtemperaturerfassungssignal auf einem Pegel proportional zur erfaßten Farbtemperatur des einfallenden Lichts ausgibt und daß die erste und zweite DC-Steuerschaltung jeweils eine erste bzw. zweite Verstärkung aufweisen, die proportional jeweils zur ersten bzw. zweiten DC-Steuerspannung sind; daß der erste und zweite Kompensationswert jeweils proportional zur ersten bzw. zweiten Verstärkung sind.