DE69222671T2

DE69222671T2 - Farbbildaufnahmegerät

Info

Publication number: DE69222671T2
Application number: DE69222671T
Authority: DE
Inventors: Akihiko Shiraishi
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1991-03-07
Filing date: 1992-03-06
Publication date: 1998-03-05
Anticipated expiration: 2012-03-07
Also published as: US5253046A; DE69222671D1; EP0502539A3; EP0502539B1; EP0502539A2

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Erfindungsgebiet

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Farbbildaufnahmevorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Verwandter Stand der Technik

Figuren 1, 2 und 3 zeigen Ansichten von Farbfilteranordnungen eines bekannten Festkörperfarbbildaufnahmeelements. Fig. 1 zeigt eine Streifenfilteranordnung, bei der Rotfilter R, Grünfilter G und Blaufilter B zur Bildung der entsprechenden Streifenfilter vertikal angeordnet sind. Figuren 2 und 3 zeigen Ansichten eines sogenannten Mosaikfilters. Fig. 2 zeigt eine Filteranordnung, bei der Grünfilter G durch Streifenfilter gebildet sind, und Rot- und Blaufilter R und B bei jedem zweiten Filter vertikal angeordnet sind. Die Gruppe aus zwei Rotfiltern und zwei Blaufiltern ist parallel zu den Grünfiltern G angeordnet, die jeweils Streifenfilter bilden. Bei einer Filteranordnung gemäß Fig. 3 sind Magenta-, Grün-, Cyan- und Gelbfilter Mg, Gr, Cy und Ye in dargestellter Reihenfolge angeordnet zum Bilden einer Einheitsanordnung, die aus acht Farbfiltern besteht, d.h. zwei horizontalen Bildpunkten und vier vertikalen Bildpunkten.
Bildaufnahmeelemente mit den vorgenannten Farbfilteranordnungen weisen die nachfolgenden Probleme auf. Bei dem Bildaufnahmeelement mit den Farbfiltern der Anordnung gemäß Fig. 1 wird ein Farbdifferenzsignal mit einer Frequenz von einem Drittel der Abtastfrequenz erzeugt. Aus diesem Grunde kann eine Bildaufnahmeoperation nicht bis zu einer Frequenz von der Hälfte der als Nyquistfrequenz dienenden Abtastfrequenz durchgeführt werden, wodurch die Bildauflösung verringert wird.
Das Bildaufnahmeelement mit der in Fig. 2 gezeigten Anordnung neigt zur Bildung eines Farbmoirémusters in vertikaler Richtung, da die R- und B-Filter mit unterschiedlichen Bändern in vertikaler Richtung angeordnet sind. Insbesondere in chromatischen Bildern verschlechtert sich die Bildqualität.
Da das Bildaufnahmeelement mit den die in Fig. 3 gezeigte Anordnung bildenden Farbfiltern durch komplementäre Farbfilter mit breiten Bändern aufgebaut ist, neigt es im Vergleich zu dem Bildaufnahmeelement mit den die in Fig. 2 gezeigte Anordnung bildenden Farbfiltern nicht zur Bildung eines Farbmoirés. Die Farbdifferenzsignale weisen jedoch geringe S/N- Verhältnisse auf. Bei der Quantisierung eines Ausgangssignals zum Zwecke der Durchführung einer digitalen Verarbeitung weisen die Farbdifferenzsignale große Quantisierungsfehler auf, was sich nachteilig auswirkt.
In beiden Bildaufnahmeelementen mit den die in Fig. 2 und 3 gezeigten Anordnungen bildenden Farbfiltern werden Farbdifferenzsignalträger mit halber Abtastfrequenz erzeugt. Aus diesem Grunde können Daten nicht bis zur Hälfte der der Abtastfrequenz entsprechenden Nyquistfrequenz aufgenommen werden.
Im Gegensatz dazu, wird ein Bildaufnahmeelement mit einer als Beyer-Anordnung bezeichneten Farbfilteranordung bereitgestellt, wie in der US-A-3,971,065 offenbart ist. Wie in den Figuren 4A und 4B dargestellt ist, wird angenommen, daß der horizontale Abstand der Bildpunkte des Bildaufnahmeelements als PH definiert ist und der vertikale Abstand der Bildpunkte in dem Bildaufnahmeelement als PV. In diesem Fall sind Grünfilter G (Fig. 4A) oder Luminanzsignalfilter Y (Fig. 4B) so angeordnet, daß eine versetzte Abtaststruktur mit einem horizontalen Abstand 2PH und dem vertikalen Abstand PV und einem Versatz um PH in horizontaler Richtung gebildet wird. Rot- und Blaufilter R und B sind als Rechteckmatrixabtaststruktur mit einem horizontalen Abstand 2PH und einem vertikalen Abstand 2PV angeordnet. Wird ein Bildaufnahmeelement mit dieser Beyer-Anordnung verwendet, so wird ein gutes Bild mit weniger Moiré und hohem S/N-Verhältnis erhalten, wie bereits bekannt.
Das nachfolgende Problem ergibt sich weiterhin, selbst wenn Bildaufnahmeelemente mit Beyer-Anordnungen verwendet werden. Die Figuren 5A und 5B zeigen Diagramme der erhaltenen ersten Quadranten, wenn die Positionen der durch die in den Figuren 4A und 4B gezeigten Farbfilterbildaufnahmeelemente erzeugten Signalträger auf der zweidimensionalen Frequenzebene (fH, fV) aufgetragen werden. Bei dem in Fig. 4A gezeigten Farbfilterbildaufnahmeelement wird zur Bildung eines Luminanzsignals für jeden Bildpunkt ein Ausgabesignal direkt umgeschaltet. Bei dem in Fig. 4B gezeigten Farbfilterbildaufnahmeelement werden lediglich Signale der den Y-Filtern entsprechenden Bildpunkte zur Bildung eines Luminanzsignals verwendet.
In beiden Fällen werden offensichtlich Farbdifferenzsignalträger bei (1/2PH,0) und (0,1/2PV) in der Frequenzebene erzeugt. Das bedeutet, daß der Farbdifferenzsignalträger mit halber Abtastfrequenz selbst bei dem Bildaufnahmeelement mit der Beyer-Anordnung erzeugt wird. Daher können Daten nicht bis zur Hälfte der der Abtastfrequenz entsprechenden Nyquistfrequenz aufgenommen werden.
Bei einem einfachen durch Umschalten von Ausgabesignalen der Bildpunkte oder durch Verwenden von Signalen der den G-Filtern entsprechenden Bildpunkten erhaltenen synthetischen Luminanzsignal ist es nicht möglich, ein Luminanzsignal mit genauen Spektraleigenschaften zu erhalten. Daher beeinflußt das resultierende Luminanzsignal die Farbwiedergabe oder dergleichen eines Ausgabebilds in nachteiliger Weise. Aus diesem Grunde wurde üblicherweise eine Verarbeitung zum Ersetzen lediglich einer niederfrequenten Komponente des Luminanzsignals durch ein Luininanzsignal mit genauen Spektraleigenschaften durchgeführt. Eine Schaltung zur Bildung des Luminanzsignals mit genauen Spektraleigenschaften weist jedoch große Abmessungen auf.
Die EP-A-0 057 923 offenbart eine Bildaufnahmevorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Die ersten und zweiten Farbsignalerzeugungseinrichtungen werden in Abhängigkeit einer Erfassung einer vertikalen oder horizontalen Grenze zwischen hellen und dunklen Bereichen umgeschaltet, die durch eine abrupte Änderung des Luminanzsignals angezeigt wird. Dadurch wird die Erzeugung eines Fehlersignals aufgrund einer Farbmischung zwischen hellen und dunklen Bereichen im Grenzbereich verhindert.
Aufgrund der Abtaststruktur der Farbfilter ergeben sich horizontale und vertikale Abstände der zu denselben Farbkomponenten gehörenden Bildpunkte von zwei PH oder PV. Somit werden Farbdifferenzsignalträger mit einer horizontalen Frequenz 1/2PH und einer vertikalen Frequenz 1/2PV erzeugt, die der Hälfte der Abtastfrequenzen 1/PH und 1/PV des Bildsensors entsprechen.
Neben den vorstehend erwähnten Fehlersignalen werden jedoch zusätzliche Faltungsverzerrungen, d.h. Moiré, erzeugt, falls hochauflösende Bildsignale mit Frequenzkomponenten bis zu einer Hälfte der Abtastfrequenz aufgenommen werden.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Farbbildaufnahmevorrichtung mit reduziertem Moiré und hoher Bildauflösung bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Farbbildaufnahmevorrichtung gemäß Patentanspruch 1.
Dementsprechend kann das Umschalten zwischen der ersten und zweiten Farbsignalerzeugungseinrichtung so gewählt werden, daß Faltungverzerrungen aufgrund der erfaßten Periodizität verringert werden, da eine Entscheidungseinrichtung zum Erfassen einer vorbestimmten Frequenzkomponente, die eine störende Periodizität des Objektbilds in einer vorbestimmten Abtastrichtung anzeigt, vorgesehen ist.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 zeigte eine Ansicht einer bekannten Farbfilteranordnung;
Fig. 2 zeigt eine Ansicht einer weiteren bekannten Farbfilteranordnung;
Fig. 3 zeigt eine Ansicht einer noch weiteren bekannten Farbfilteranordnung;
Figuren 4A und 4B zeigen Ansichten bekannter Farbfilteranordnungen mit entsprechenden Beyer-Anordnungen;
Figuren 5A und 5B zeigen Diagramme mit den Positionen der Signalträger der in den Figuren 4A bzw. 4B gezeigten Farbfilteranordnungen;
Fig. 6 zeigt ein Blockschaltbild des ersten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels;
Figuren 7A und 7B zeigen Ansichten zum Erläutern des ersten Ausführungsbeispiels;
Figuren 8A und 8B zeigen Blockschaltbilder von Anordnungen einer Entscheidungsschaltung;
Fig. 9 zeigt ein Blockschaltbild des zweiten Ausführungsbeispiels;
Figuren 10A und 10B zeigen Ansichten zum Erläutern des zweiten Ausführungsbeispiels;
Fig. 11 zeigt ein Blockschaltbild des dritten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels;
Fig. 12 zeigt eine Ansicht zum Erläutern der Signalverarbeitung des dritten Ausführungsbeispiels;
Fig. 13 zeigt eine Ansicht zum Erläutern der Signalverarbeitung des vierten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels;
Fig. 14 zeigt ein Blockschaltbild des fünften erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels;
Fig. 15 zeigt eine Ansicht zum Erläutern der Signalverarbeitung des fünften erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels;
Fig. 16 zeigt eine Ansicht zum Erläutern der Signalverarbeitung des sechsten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels;
Fig. 17 zeigt ein Blockschaltbild des siebten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels;
Fig. 18 zeigt eine Ansicht zum Erläutern des siebten Ausführungsbeispiels;
Fig. 19 zeigt eine Ansicht eines in dem siebten Ausführungsbeispiel verwendeten optischen Tiefpaßfilters;
Fig. 20 zeigt eine Ansicht zum Erläutern des in Fig. 19 gezeigten optischen Tiefpaßfilters;
Fig. 21 zeigt eine Ansicht eines in einer Abwandlung des siebten Ausführungsbeispiels verwendeten optischen Tiefpaßfilters;
Fig. 22 zeigt eine Ansicht eines in einer weiteren Abwandlung des siebten Ausführungsbeispiels verwendeten optischen Tiefpaßfilters;
Fig. 23 zeigt eine Ansicht zum Erläutern des in Fig. 22 gezeigten optischen Tiefpaßfilters;
Fig. 24 zeigt eine Ansicht zum Erläutern des achten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels;
Fig. 25 zeigt eine Ansicht zum Erläutern des in den Figuren 19 und 21 gezeigten optischen Tiefpaßfilters;
Fig. 26 zeigt eine Ansicht eines in einer Abwandlung des achten Ausführungsbeispiels verwendeten optischen Tiefpaßfilters;
Fig. 27 zeigt eine Ansicht zum Erläutern des in Fig. 26 gezeigten optischen Tiefpaßfilters;
Fig. 28 zeigt ein Blockschaltbild des neunten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels;
Fig. 29 zeigt eine Ansicht zum Erläutern des neunten Ausführungsbeispiels;
Fig. 30 zeigt eine Ansicht zum Erläutern des zehnten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels;
Fig. 31 zeigt eine Ansicht zum Erläutern des elften erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels;
Fig. 32 zeigt ein Blockschaltbild des zwölften erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels;
Fig. 33 zeigt ein Blockschaltbild eines Aufbaus einer Entscheidungsschaltung;
Fig. 34 zeigt ein Blockschaltbild eines weiteren Aufbaus der Entscheidungsschaltung;
Fig. 35 zeigt ein Blockschaltbild des dreizehnten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels;
Fig. 36 zeigt eine Ansicht zum Erläutern des dreizehnten Ausführungsbeispiels;
Fig. 37 zeigt eine Ansicht eines in einer Abwandlung des dreizehnten Ausführungsbeispiels verwendeten optischen Tiefpaßfilters;
Fig. 38 zeigt eine Ansicht zum Erläutern des in Fig. 37 gezeigten optischen Tiefpaßfilters;
Fig. 39 zeigt eine Ansicht eines in einer Abwandlung des dreizehnten Ausführungsbeispiels verwendeten optischen Tiefpaßfilters;
Fig. 40 zeigt eine Ansicht eines in einer weiteren Abwandlung des dreizehnten Ausführungsbeispiels verwendeten optischen Tiefpaßfilters;
Fig. 41 zeigt eine Ansicht des in Fig. 40 gezeigten optischen Tiefpaßfilters;
Fig. 42 zeigt eine Ansicht zum Erläutern des vierzehnten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels;
Fig. 43 zeigt eine Ansicht zum Erläutern des in den Figuren 37 und 39 gezeigten optischen Tiefpaßfilters;
Fig. 44 zeigt eine Ansicht eines in einer Abwandlung des vierzehnten Ausführungsbeispiels verwendeten optischen Tiefpaßfilters;
Fig. 45 zeigt eine Ansicht zum Erläutern des in Fig. 44 gezeigten optischen Tiefpaßfilters;
Fig. 46 zeigt ein Blockschaltbild des fünfzehnten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels;
Fig. 47 zeigt eine Ansicht einer Beyer-Anordnung;
Fig. 48 zeigt eine Ansicht einer weiteren Beyer-Anordnung;
Fig. 49 zeigt ein Blockschaltbild des sechzehnten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels;
Fig. 50 zeigt ein Blockschaltbild des siebzehnten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels;
Fig. 51 zeigt ein Blockschaltbild des achtzehnten und neunzehnten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels;
Fig. 52 zeigt eine Ansicht zum Erläutern der Signalverarbeitung des achtzehnten und zwanzigsten Ausführungsbeispiels;
Fig. 53 zeigt eine Ansicht zum Erläutern der Signalverarbeitung des neunzehnten und einundzwanzigsten Ausführungsbeispiels;
Fig. 54 zeigt ein Blockschaltbild des zwanzigsten und einundzwanzigsten Ausführungsbeispiels;
Fig. 55 zeigt ein Blockschaltbild des zweiundzwanzigsten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels;
Figuren 56A und 56B zeigen Ansichten zum Erläutern des zweiundzwanzigsten Ausführungsbeispiels; und
Fig. 57 zeigt ein Blockschaltbild des dreiundzwanzigsten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE

Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf die bevorzugten Ausführungsbeispiele im einzelnen beschrieben.
Fig. 6 zeigt ein Blockschaltbild einer "Farbbildaufnahmevorrichtung" als das erste erfindungsgemäße Ausführungsbeispiel. R-, G- und B-Filter (Filteranordnung) mit einer in Fig. 4A gezeigten Beyer-Anordnung sind in einem Bildaufnahmeelement (Sensor) 101 angeordnet. Ein von dem Bildaufnahmeelement 101 bildpunktweise ausgelesenes Bildsignal wird durch eine Farbtrenneinheit 102 in R-, G- und B-Signale aufgeteilt. Die R-, G- und B-Signale werden durch eine Weißabgleicheinheit 111 auf Grundlage einer von einem Weißabgleichsensor (AWB) 120 erhaltenen Farbtemperaturinformation einer Weißabgleicheinstellung unterzogen. Eine Ausgabe der Weißabgleicheinheit 111 wird durch eine γ-Korrektureinheit 112 einer γ-Korrektur unterzogen. Eine Ausgabe der γ-Korrektureinheit 112 wird durch einen A/D-(Analog-Digital)-Umsetzer 103 A/D-gewandelt.
Ein Luminanzsignal wird durch eine Umschaltschaltung (SWY) 126 umgeschaltet und in einer Lesereihenfolge umgeordnet. Das umgeordnete Luminanzsignal wird durch ein Bandpaßfilter (BPF) 116 als eine Hochfrequenzkomponente YH des Luminanzsignal extrahiert. Die Hochfrequenzkomponente YH des Luminanzsignals wird durch einen Addierer 117 zu einer durch ein später beschriebenes Verfahren erhaltenen Niederfrequenzkomponente YL des Luminanzsignals addiert. Ein Summensignal wird durch einen D/A-(Digital-Analog)-Umsetzer 118 umgewandelt, und ein Analogsignal wird von dem D/A-Umsetzer 118 ausgegeben.
Zwischenzeitlich wird ein G(γ-te Potenz)-Signal der Ausgaben des A/D-Umsetzers 103 durch einen Schalter (SW) 128 in G&sub1;(γ- te Potenz)- und G&sub2;(γ-te Potenz)-Signale aufgeteilt, die sich an den dargestellten Positionen bei zwei Zeitsteuerungen befinden, d.h. der in Fig. 7A gezeigten Zeitsteuerung 1 und der in Fig. 7B gezeigten Zeitsteuerung 2. Diese Operation kann durch Aktivieren des Schalters 128 beispielsweise bei jeder horizontalen Abtastperiode durchgeführt werden. Der Schaltvorgang zwischen der Zeitsteuerung 1 und 2 erfolgt durch eine Entscheidungsschaltung 131 (später beschrieben) entsprechend einem Luminanzsignal eines aufzunehmenden Objekts. Die getrennten G&sub1;(γ-te Potenz)- und G&sub2;(γ-te Potenz)-Signale werden gemeinsam mit einem R(γ-te Potenz)-Signal und einem B(γ-te Potenz)-Signal Interpolationsfiltern 106, 107, 108 bzw. 109 eingegeben, wodurch koinzidente R(γ-te Potenz)-, G&sub1;(γ-te Potenz)-, G&sub2;(γ-te Potenz)- und B(γ-te Potenz)-Signale erhalten werden. Zusätzlich zu der durch Interpolation in den Interpolationsfiltern 106 bis 109 erzielten Koinzidenzoperation werden Linearverarbeitungen wie beispielsweise eine zweidimensionale Tiefpaßfilterung und eine Kantenanhebung durchgeführt. Da es sich bei diesen Verarbeitungsoperationen um lineare Verarbeitungsoperationen handelt, können sie nach der Addition und Matrixverarbeitung (beide werden später im einzelnen beschrieben) durchgeführt werden.
Die koinzidenten R(γ-te Potenz)- und G&sub1;(γ-te Potenz)-Signale werden durch einen Addierer 129 voneinander subtrahiert, und ein (R(γ-te Potenz) - G&sub1;(γ-te Potenz))-Signal wird von dem Addierer 129 ausgegeben. In gleicher Weise werden die B(γ-te Potenz)- und G&sub2;(γ-te Potenz)-Signale durch einen Addierer 130 voneinander subtrahiert, und ein (B(γ-te Potenz) - G&sub2;(γ-te Potenz))-Signal wird von dem Addierer 130 ausgegeben. Diese Ausgangssignale werden in einen Farbdifferenzmatrixprozessor 113 eingegeben, und die nachfolgende Matrixoperation wird zum Ableiten von Farbdifferenzsignalen R-Y und B-Y durchgeführt.
Es wird angenommen, daß der Schaltvorgang zwischen den G&sub1;(γ- te Potenz)- und G&sub2;(γ-te Potenz)-Signalen mit der in Fig. 7A gezeigten Zeitsteuerung 1 durchgeführt wird und daß ein monochromatisches Objekt an einer Position (1/2PH,0) in der Frequenzebene durch das Bildaufnahmeelement 101 aufgenommen wird. Dieses Objekt repräsentiert vertikale Streifen mit einer Periode 2PH. Für dieses Objekt werden die Bedingungen R(γ-te Potenz) = G&sub1;(γ-te Potenz) und B(γ-te Potenz) = G&sub2;(γ-te Potenz) eingerichtet. Die von den Addierern 129 und 130 ausgegebenen Farbdifferenzsignale, d.h. das (R(γ-te Potenz) - G&sub1;(γ-te Potenz))-Signal und das (B(γ-te Potenz) - G&sub2;(γ-te Potenz))-Signal werden null. Daher werden die von dem Farbdifferenzmatrixprozessor 113 ausgegebenen Farbdifferenzsignale R-Y und B-Y null und werden nicht ausgegeben. Dies deutet an, daß der Träger des Farbdifferenzsignals an dem Frequenzpunkt (1/2PH,0) gelöscht wird. Mit anderen Worten wird der Träger des R(γ-te Potenz)-Signals in Phase mit dem des G&sub1;(γ-te Potenz)-Signals versetzt, und auch der Träger des B(γ-te Potenz) mit dem des G&sub2;(γ-te Potenz)-Signals an dem Frequenzpunkt (1/2PH,0). Da diese Differenzsignale, d.h. das (R(γ-te Potenz) - G&sub1;(γ-te Potenz))-Signal und das (B(γ-te Potenz) - G&sub2;(γ-te Potenz))-Signal, ihre Träger bei dieser Frequenz auslöschen können, werden die Träger der Farbdifferenzsignale nicht erzeugt.
Es wird angenommen, daß der Schaltvorgang zwischen den G&sub1;(γ- te Potenz)- und G&sub2;(γ-te Potenz)-Signalen mit der in Fig. 7B gezeigten Zeitsteuerung 2 durchgeführt wird und daß ein monochromatisches Objekt an einer Position (0,1/2PV) in der Frequenzebene durch das Bildaufnahmeelement 101 aufgenommen wird. Dieses Objekt repräsentiert horizontale Streifen mit einer Periode 2PV. Für dieses Objekt werden die von den Addierern 129 und 130 entsprechend ausgegebenen Farbdifferenzsignale, d.h. das (R(γ-te Potenz) - G&sub1;(γ-te Potenz))-Signal und das (B(γ-te Potenz) - G&sub2;(γ-te Potenz))-Signal, jeweils null. Daher werden die von dem Farbdifferenzmatrixprozessor 113 ausgegebenen Farbdifferenzsignale R-Y und B-Y null und werden nicht ausgegeben. Dies deutet an, daß der Träger des Farbdifferenzsignals an dem Frequenzpunkt (0,1/2PV) gelöscht wird. Mit anderen Worten wird der Träger des R(γ-te Potenz)- Signals in Phase mit dem des G&sub1;(γ-te Potenz)-Signals versetzt, und der Träger des B(γ-te Potenz)-Signals ebenfalls mit dem des G&sub2;(γ-te Potenz)-Signals an dem Frequenzpunkt (0,1/2PV). Da diese Differenzsignale, d.h. das (R(γ-te Potenz) - G&sub1;(γ-te Potenz))-Signal und das (B(γ-te Potenz) - G&sub2;(γ-te Potenz))-signal, ihre Träger an dieser Frequenz auslöschen können, werden die Träger der Farbdifferenzsignale nicht erzeugt.
Diese Farbdifferenzsignale werden durch D/A-Umsetzer 114 und 115 in Analogsignale umgewandelt, und die Analogsignale werden ausgegeben. Eine Niederfrequenzkomponente des Luminanzsignals wird durch eine Luminanzsignalerzeugungsschaltung 127 entsprechend den Ausgaben der Interpolationsfilter 106, 107, 108 und 109 wie folgt erzeugt:
YL = 0,30R(γ-te Potenz) + [αG&sub1;(γ-te Potenz) + βG&sub2;(γ-te Potenz)] + 0,11B(γ-te Potenz)
für α + β = 0,59
Die Niederfrequenzkomponente wird durch den Addierer 117 zu der Hochfrequenzkomponente YH addiert. Eine Ausgabe des Addierers 117 wird durch den D/A-Umsetzer 118 D/A-gewandelt, und ein Analogsignal wird ausgegeben. Da die Farbdifferenzsignale R-Y und B-Y und die Niederfrequenzkomponente YL des Luminanzsignals im allgemeinen Bandbreiten aufweisen, die ausreichend schmaler als die des Luminanzsignals Y sind, können die Operationen der Addierer 129 und 130, des Farbdifferenzmatrixprozessors 113, der Luminanzsignalerzeugungsschaltung 127 und dergleichen für die interpolierten koinzidenten R(γ- te Potenz)-, G&sub1;(γ-te Potenz)-, G&sub2;(γ-te Potenz)- und B(γ-te Potenz)-Signale unter Verwendung eines Takts durchgeführt werden, dessen Taktrate durch Extraktion oder Überspringen geringer als die des Luminanzsignals Y ist.
Falls ein durch den in Fig. 6 gezeigten Verarbeitungsblock erhaltenes Ausgangssignal in analoger Form aufgezeichnet werden soll, so sind die D/A-Umsetzer 118, 114 und 115 erforderlich. Wird jedoch dieses Ausgangssignal in digitaler Form auf ein magnetisches Medium, ein optomagnetisches Medium, ein E²PROM (elektrisch löschbarer PROM) oder dergleichen aufgezeichnet, so kann auf die vorgenannten D/A-Umsetzer verzichtet werden.
Es folgt eine Beschreibung der Entscheidungsschaltung 131. Fig. 8A zeigt einen Aufbau dieser Entscheidungsschaltung. Das von der Umschaltschaltung 126 ausgegebene Luminanzsignal Y wird durch ein Bandpaßfilter (H-BPF) 31 in horizontaler Richtung gefiltert, um eine horizontale Hochfrequenzkomponente zu extrahieren. Diese extrahierte Ausgabe wird einem Komparator (comp) 32 eingegeben und mit einem vorbestimmten Schwellwert verglichen. Wird festgestellt, daß der eingegebene Signalpegel höher als der Schwellwertpegel ist und daß der horizontale Hochfrequenzkomponentenwert groß ist, so wird die Zeitsteuerung 1 zum Auslöschen des Trägers des horizontalen Farbdifferenzsignals gewählt (Fig. 7A). Anderenfalls wird die Zeitsteuerung 2 zum Auslöschen des vertikalen Farbdifferenzsignalträgers gewählt (Fig. 7B).
Die Entscheidungsschaltung 131 kann einen in Fig. 8B gezeigten Aufbau aufweisen. Das bedeutet, das von der Umschaltschaltung 126 ausgegebene Luminanzsignal wird durch ein Bandpaßfilter (V-BPF) 61 in vertikaler Richtung zum Extrahieren einer vertikalen Hochfrequenzkomponente gefiltert. Diese extrahierte Ausgabe wird in einen Komparator (comp) 62 eingegeben und mit einem vorbestimmten Schwellwert verglichen. Wird festgestellt, daß der eingegebene Signalpegel höher als der Schwellwertpegel ist und daß der vertikale Hochfrequenzkomponentenwert groß ist, so wird die Zeitsteuerung 2 zum Auslöschen des Trägers des vertikalen Farbdifferenzsignals gewählt. Anderenfalls wird die Zeitsteuerung 1 zum Auslöschen des horizontalen Farbdifferenzsignalträgers gewählt.
Wie vorstehend beschrieben wird das Moiré minimiert und ein hohes S/N-Verhältnis kann erhalten werden, da die als Beyer- Anordnung aufgebauten Farbfilter verwendet werden. Darüber hinaus kann eine höhere Auflösung erhalten werden, da eine für die Beyer-Anordnung geeignete Signalverarbeitungseinrichtung verwendet wird.
Es folgt eine Beschreibung des zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels.
Fig. 9 zeigt ein Blockschaltbild eines Signalverarbeitungsteils einer Farbbildaufnahmevorrichtung des zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels Y-, R- und B-Filter mit einer in Fig. 4B gezeigten Beyer-Anordnung sind in einem Bildaufnahmeelement (Sensor) 401 angeordnet. Ein von dem Bildaufnahmeelement 401 bildpunktweise ausgelesenes Bildsignal wird durch eine Farbtrenneinheit 402 in Y-, R- und B-Signale aufgeteilt. Die Y-, R- und B-Signale werden durch eine Weißabgleicheinheit 411 auf Grundlage einer von einem Weißabgleichsensor (AWB) 420 erhaltenen Farbtemperaturinformation einer Weißabgleicheinstellung unterzogen. Eine Ausgabe der Weißabgleicheinheit 411 wird durch eine γ-Korrektureinheit 412 einer γ-Korrektur unterzogen. Eine Ausgabe von der γ-Korrektureinheit 412 wird durch einen A/D-(Analog-Digital)-Umsetzer 403 A/D-gewandelt.
Ein Luminanzsignal wird wie folgt erhalten. Eine versetzte Abtaststruktur eines Y(γ-te Potenz)-Signals wird durch ein Interpolationsfilter 425 zweidimensional interpoliert, und eine Ausgabe des Interpolationsfilters 425 wird durch einen D/A-Umsetzer 418 D/A-gewandelt. Somit wird ein Analogsignal von dem D/A-Umsetzer 418 ausgegeben. Zusätzlich zu der durch die Interpolation in dem Interpolationsfilter 425 erzielten Koinzidenzoperation werden Verarbeitungen wie beispielsweise eine zweidimensionale Tiefpaßfilterung und eine Kantenanhebung durchgeführt.
Zwischenzeitlich wird ein Y(γ-te Potenz)-Signal der Ausgaben des A/D-Umsetzers 403 durch einen Schalter 428 in Y&sub1;(γ-te Potenz)- und Y&sub2;(γ-te Potenz)-Signale aufgeteilt, die sich an den dargestellten Positionen bei zwei Zeitsteuerungen befinden, d.h. der in Fig. 10A gezeigten Zeitsteuerung 1 und der in Fig. 10B gezeigten Zeitsteuerung 2. Diese Operation kann durch Aktivieren des Schalters 428 beispielsweise für jede horizontale Abtastperiode durchgeführt werden. Der Schaltvorgang zwischen den Zeitsteuerungen 1 und 2 erfolgt durch eine Entscheidungsschaltung 431 (später beschrieben) entsprechend einem Luminanzsignal eines aufzunehmenden Objekts.
Die getrennten Y&sub1;(γ-te Potenz)- und Y&sub2;(γ-te Potenz)-Signale werden gemeinsam mit einem R(γ-te Potenz)-Signal und einem B(γ-te Potenz)-Signal in Interpolationsfilter 406, 407, 408 bzw. 409 eingegeben, wodurch koinzidente R(γ-te Potenz)-, Y&sub1;(γ-te Potenz)-, Y&sub2;(γ-te Potenz)- und B(γ-te Potenz)-Signale erhalten werden. Zusätzlich zu der durch Interpolation in den Interpolationsfiltern 406 bis 409 erzielten Koinzidenzoperation werden lineare Verarbeitungen wie beispielsweise eine zweidimensionale Tiefpaßfilterung und eine Kantenanhebung durchgeführt. Da diese Verarbeitungsoperationen lineare Verarbeitungsoperationen darstellen, können sie nach der Addition (später im einzelnen beschrieben) durchgeführt werden. Die koinzidenten R(γ-te Potenz)- und Y&sub1;(γ-te Potenz)-Signale werden durch einen Addierer 429 voneinander subtrahiert, und ein R-Y-Signal wird durch den Addierer 429 ausgegeben. In gleicher Weise werden die B(γ-te Potenz)- und Y&sub2;(γ-te Potenz)-Signale durch einen Addierer 430 voneinander subtrahiert, und ein B-Y-Signal wird durch den Addierer 430 ausgegeben.
Es wird angenommen, daß der Schaltvorgang zwischen den Y&sub1;(γ- te Potenz)- und Y&sub2;(γ-te Potenz)-Signalen mit der in Fig. 10A gezeigten Zeitsteuerung 1 durchgeführt wird und daß ein monochromatisches Objekt an einer Position (1/2PH,0) in der Frequenzebene durch das Bildaufnahmeelement 401 aufgenommen wird. Dieses Objekt repräsentiert vertikale Streifen mit einer Periode 2PH. Für dieses Objekt werden die von den Addierern 429 und 430 entsprechend ausgegebenen Signale R-Y und B- Y null und werden nicht ausgegeben. Dies deutet an, daß der Träger des Farbdifferenzsignals an dem Frequenzpunkt (1/2PH,0) ausgelöscht wird. Mit anderen Worten wird der Träger des R(γ-te Potenz)-Signals in Phase mit dem des Y&sub1;(γ-te Potenz)-Signals versetzt, und ebenso der Träger des B(γ-te Potenz)-Signals mit dem des Y&sub2;(γ-te Potenz)-Signals an dem Frequenzpunkt (1/2PH,0). Da diese R-Y und B-Y ihre Träger bei dieser Frequenz auslöschen können, werden die Träger der Farbdifferenzsignale nicht erzeugt.
Es wird angenommen, daß der Schaltvorgang zwischen den Y&sub1;(γ- te Potenz)- und Y&sub2;(γ-te Potenz)-Signalen mit der in Fig. 10B gezeigten Zeitsteuerung 2 durchgeführt wird, und daß ein monochromatisches Objekt an einer Position (0,1/2PV) in der Frequenzebene durch das Bildaufnahmeelement 401 aufgenommen wird. Dieses Objekt repräsentiert horizontale Streifen mit einer Periode 2PV. Für dieses Objekt werden die von den Addierern 429 und 430 entsprechend ausgegebene Differenzsignale R-Y und B-Y null. Daher werden die von den Addierern 429 und 430 ausgegebenen Farbdifferenzsignale R-Y und B-Y null und werden nicht ausgegeben. Dies deutet an, daß der Träger des Farbdifferenzsignals an dem Frequenzpunkt (0,1/2PV) ausgelöscht wird. Mit anderen Worten wird der Träger des R(γ-te Potenz)-Signals in Phase mit dem des Y&sub1;(γ-te Potenz)-Signals versetzt, und ebenso der Träger des B(γ-te Potenz)- mit dem des Y&sub2;(γ-te Potenz)-Signals an dem Frequenzpunkt (0,1/2PV). Da diese Differenzsignale R-Y und B-Y ihre Träger bei dieser Frequenz auslöschen können, werden die Träger der Farbdifferenzsignale nicht erzeugt. Diese Farbdifferenzsignale werden durch D/A-Umsetzer 414 und 415 in Analogsignale umgewandelt, und die Analogsignale werden ausgegeben. Da die Farbdifferenzsignale R-Y und B-Y im allgemeinen Bandbreiten aufweisen, die ausreichend schmaler als die des Luminanzsignals Y sind, können die Operationen der Addierer 429 und 430 und dergleichen für die interpolierten koinzidenten R(γ-te Potenz)-, Y&sub1;(γ-te Potenz)-, Y&sub2;(γ-te Potenz)- und B(γ-te Potenz)-Signale unter Verwendung eines Takts mit einer Taktrate, die durch Extraktion oder Überspringen geringer ist als die des Luminanzsignals Y, durchgeführt werden.
Soll ein von dem in den Figuren 4A oder 4B gezeigten Verarbeitungsblock erhaltenes Ausgangssignal in analoger Form aufgezeichnet werden, so sind die D/A-Umsetzer 418, 414 und 415 erforderlich. Falls dieses Ausgangssignal jedoch in digitaler Form auf ein magnetisches Medium, ein optomagnetisches Medium, ein E²PROM (elektrisch löschbarer PROM) oder dergleichen aufgezeichnet werden, so kann auf die vorgenannten D/A-Umsetzer verzichtet werden.
Es folgt eine Beschreibung der Entscheidungsschaltung 431. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird die in den Figuren 8A oder 8B gezeigte Entscheidungsschaltung verwendet. Bei dem Aufbau gemäß Fig. 8A wird das von dem Interpolationsfilter 425 ausgegebene Luminanzsignal Y durch ein Bandpaßfilter (H- BPF) 31 in der horizontalen Richtung zum Extrahieren einer horizontalen Hochfrequenzkomponente gefiltert. Diese extrahierte Ausgabe wird in einen Komparator (comp) 32 eingegeben und mit einem vorbestimmten Schwellwert verglichen. Wird festgestellt, daß der Eingangssignalpegel höher ist als der Schwellwertpegel und der horizontale Hochfrequenzkomponentenwert groß ist, so wird die Zeitsteuerung 1 zum Auslöschen des Trägers des horizontalen Farbdifferenzsignals gewählt (Fig. 5A). Andererseits wird die Zeitsteuerung 2 zum Auslöschen des vertikalen Farbdifferenzsignalträgers gewählt (Fig. 5B).
Bei dem in Fig. 8B gezeigten Aufbau der Entscheidungsschaltung wird das von dem Interpolationsfilter 425 ausgegebene Luminanzsignal Y durch ein Bandpaßfilter (V-BPF) 61 in vertikaler Richtung zum Extrahieren einer vertikalen Hochfrequenzkomponente gefiltert. Diese extrahierte Ausgabe wird in einen Komparator (comp) 62 eingegeben und mit einem vorbestimmten Schwellwert verglichen. Wird festgestellt, daß der Eingangssignalpegel höher ist als der Schwellwertpegel und daß die vertikale Hochfrequenzkomponente groß ist, so wird die Zeitsteuerung 2 zum Auslöschen des Trägers des vertikalen Farbdifferenzsignals gewählt. Anderenfalls wird die Zeitsteuerung 1 zum Auslöschen des horizontalen Farbdifferenzsignalträgers gewählt (siehe Figuren 10A und 10B).
Wie vorstehend beschrieben, kann eine geeignete Signalverarbeitung durchgeführt werden, da die eine Beyer-Anordnung bildenden Farbfilter in dem Bildaufnahmeelement verwendet werden. Es wird daher eine Farbbildaufnahmevorrichtung bereitgestellt, die ein Bild mit hoher Auflösung, wenig Moiré und einem hohen S/N-Verhältnis erzeugen kann.
Die vorliegende Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf ein weiteres erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel genauer beschrieben.
Fig. 11 zeigt ein Blockschaltbild einer "Farbbildaufnahmevorrichtung" als drittes erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel. R-, G- und B-Filter (Filteranordnung) mit einer in Fig. 4A gezeigten Beyer-Anordnung sind in einem Bildaufnahmeelement (Sensor) 101 angeordnet. Ein von dem Bildaufnahmeelement 101 bildpunktweise ausgelesenes Bildsignal wird durch eine Farbtrenneinheit 102 in R-, G- und B-Signale aufgeteilt. Die R-, G- und B-Signale werden durch eine Weißabgleicheinheit 111 auf Grundlage einer von einem Weißabgleichsensor (AWB) 120 erhaltenen Farbtemperaturinformation einer Weißabgleicheinstellung unterzogen. Eine Ausgabe der Weißabgleicheinheit 111 wird durch eine γ-Korrektureinheit 112 einer γ-Korrektur unterzogen. Eine Ausgabe der γ-Korrektureinheit 112 wird durch einen A/D-(Analog-Digital)-Umsetzer 103 A/D-gewandelt.
Ein Luminanzsignal wird durch eine Umschalteschaltung (SWY) 126 umgeschaltet und in einer Lesereihenfolge neu geordnet. Das neugeordnete Luminanzsignal wird als eine Hochfrequenzkomponente YH des Luminanzsignals durch ein Bandpaßfilter (BPF) 116 extrahiert. Die Hochfrequenzkomponente YH des Luminanzsignals wird durch einen Addierer 117 zu einer durch ein später beschriebenes Verfahren erhaltenen Niederfrequenzkomponente YL des Luminanzsignals addiert. Ein Summensignal wird durch einen D/A-(Digital-Analog)-Umsetzer 118 umgewandelt, und ein Analogsignal wird von dem D/A-Umsetzer 118 ausgegeben.
Zwischenzeitlich wird ein G(γ-te Potenz)-Signal der Ausgaben des A/D-Umsetzers 103 durch einen Schalter (SW) 128 in an den in Fig. 12 dargestellten Positionen befindliche G&sub1;(γ-te Potenz)- und G&sub2;(γ-te Potenz)-Signale aufgeteilt. Diese Operation kann durch Aktivieren des Schalters 128 beispielsweise für jede horizontale Abtastperiode durchgeführt werden. Die getrennten G&sub1;(γ-te Potenz)- und G&sub2;(γ-te Potenz)-Signale werden gemeinsam mit einem R(γ-te Potenz)-Signal und einem B(γ- te Potenz)-Signal den Interpolationsfiltern 106, 107, 108 bzw. 109 eingegeben, wodurch koinzidente R(γ-te Potenz)-, G&sub1;(γ-te Potenz)-, G&sub2;(γ-te Potenz) und B(γ-te Potenz)-Signale erhalten werden. Zusätzlich zu der durch die Interpolation in den Interpolationsfilter 106 bis 109 erzielten Koinzidenzoperation, werden lineare Verarbeitungen wie beispielsweise eine zweidimensionale Tiefpaßfilterung und eine Kantenanhebung durchgeführt. Da es sich bei diesen Verarbeitungsoperationen um lineare Verarbeitungsoperationen handelt, können sie nach der Addition und Matrixverarbeitung (beide werden später im einzelnen erläutert) durchgeführt werden.
Die koinzidenten R(γ-te Potenz)- und G&sub1;(γ-te Potenz)-Signale werden durch einen Addierer 129 voneinander subtrahiert, und ein (R(γ-te Potenz) - G&sub1;(γ-te Potenz))-Signal wird durch den Addierer 129 ausgegeben. In gleicher Weise werden die B(γ-te Potenz)- und G&sub2;(γ-te Potenz)-Signale durch einen Addierer 130 voneinander subtrahiert, und ein (B(γ-te Potenz) - G&sub2;(γ-te Potenz))-Signal wird durch den Addierer 130 ausgegeben. Diese Ausgangssignale werden in einen Farbdifferenzmatrixprozessor 113 eingegeben, und die nachfolgende Matrixoperation wird zum Ableiten von Farbdifferenzsignalen R-Y und B-Y durchgeführt.
Es wird angenommen, daß ein monochromatisches Objekt an einer Position (1/2PH,0) in der Frequenzebene durch das Bildaufnahmeelement 101 aufgenommen wird. Dieses Objekt repräsentiert vertikale Streifen mit einer Periode 2PH. Für dieses Objekt werden die Bedingungen R(γ-te Potenz) = G&sub1;(γ-te Potenz) und B(γ-te Potenz) = G&sub2;(γ-te Potenz) eingerichtet. Die entsprechend von den Addierern 129 und 130 ausgegebenen Farbdifferenzsignale, d.h. das (R(γ-te Potenz) - G&sub1;(γ-te Potenz))-Signal und das (B(γ-te Potenz) - G&sub2;(γ-te Potenz))-Signal werden null. Daher werden die von dem Farbdifferenzmatrixprozessor 113 ausgegebenen Farbdifferenzsignale R-Y und B-Y null und werden nicht ausgegeben. Dies deutet an, daß der Träger des Farbdifferenzsignals an dem Frequenzpunkt (1/2PH,0) gelöscht wird. Mit anderen Worten wird der Träger des R(γ-te Potenz)- Signals in Phase mit dem des G&sub1;(γ-te Potenz)-Signals versetzt wird, und ebenso der Träger des B(γ-te Potenz)-Signals mit dem des G&sub2;(γ-te Potenz)-Signals an dem Frequenzpunkt (1/2PH,0). Da diese Differenzsignale, d.h. das (R(γ-te Potenz) - G&sub1;(γ-te Potenz))-Signal und das (B(γ-te Potenz) - G&sub2;(γ-te Potenz))-Signal, ihre Träger bei dieser Frequenz auslöschen können, werden die Träger der Farbdifferenzsignale nicht erzeugt. Diese Farbdifferenzsignale werden durch D/A- Umsetzer 114 und 115 in Analogsignale umgewandelt, und die Analogsignale werden ausgegeben. Eine Niederfrequenzkomponente des Luminanzsignals wird durch eine Luminanzsignalerzeugungsschaltung 127 entsprechend den Ausgaben der Interpolationsfilter 106, 107, 108 und 109 wie folgt erzeugt:
YL = 0,30R(γ-te Potenz) + [αG&sub1;(γ-te Potenz) + βG&sub2;(γ-te Potenz)] + 0,11B(γ-te Potenz)
für α + β =0,59
Die Niederfrequenzkomponente wird durch den Addierer 117 zu der Hochfrequenzkomponente YH addiert. Eine Ausgabe des Addierers 117 wird durch den D/A-Umsetzer 118 D/A-gewandelt, und ein Analogsignal wird ausgegeben. Da die Farbdifferenzsignale R-Y und B-Y und die Niederfrequenzkomponente YL des Luminanzsignals im allgemeinen Bandbreiten aufweisen, die ausreichend schmaler sind als die des Luminanzsignals Y, können die Operationen der Addierer 129 und 130, des Farbdifferenzmatrixprozessors 113, der Luminanzsignalerzeugungsschaltung 127 und dergleichen für die interpolierten koinzidenten R(γ- te Potenz)-, G&sub1;(γ-te Potenz)-, G&sub2;(γ-te Potenz)- und B(γ-te Potenz)-Signale unter Verwendung eines Takts mit einer Taktrate, die durch Extraktion oder Überspringen geringer ist als die des Luminanzsignals Y, durchgeführt werden.
Wie vorstehend beschrieben kann entsprechend diesem Ausführungsbeispiel das Moiré minimiert werden, da keine Streifenfilter verwendet werden. Darüber hinaus ist ein hohes S/N- Verhältnis möglich, da keine komplementären Farbfilter verwendet werden. Da die Farbdifferenzsignalträger an dem Frequenzpunkt (1/2PH,0) gelöscht werden können, ist eine höhere Auflösung möglich.
Es folgt eine Beschreibung des vierten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels.
In einem Bildaufnahmeelement 101 ist eine Filteranordnung wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel (Fig. 4A) angeordnet. Der Gesamtaufbau des vierten Ausführungsbeispiels entspricht im wesentlichen dem gemäß Fig. 11, mit der Ausnahme, daß ein von einem A/D-Umsetzer 103 ausgegebenes G(γ-te Potenz)-Signal durch einen Schalter 128 in G&sub1;(γ-te Potenz)- und G&sub2;(γ-te Potenz)-Signale, die sich an in Fig. 13 gezeigten Positionen befinden, aufgeteilt wird.
Es wird angenommen, daß ein monochromatisches Objekt an einer Position (0,1/2PV) in der Frequenzebene durch das Bildaufnahmeelement 101 aufgenommen wird. Dieses Objekt repräsentiert horizontale Streifen mit einer Periode 2PV. Für dieses Objekt werden die Bedingungen R(γ-te Potenz) = G&sub1;(γ-te Potenz) und B(γ-te Potenz) = G&sub2;(γ-te Potenz) eingerichtet. Die entsprechend von den Addierern 129 und 130 ausgegebenen Farbdifferenzsignale, d.h. das R(γ-te Potenz) - G&sub1;(γ-te Potenz))-Signal und das (B(γ-te Potenz) - G&sub2;(γ-te Potenz))-Signal werden null. Daher werden die von einem Farbdifferenzmatrixprozessor 113 ausgegebenen Farbdifferenzsignale R-Y und B-Y null und werden nicht ausgegeben. Dies deutet an, daß der Träger des Farbdifferenzsignals an dem Frequenzpunkt (0,1/2PV) gelöscht wird. Mit anderen Worten wird der Träger des R(γ-te Potenz)- Signals in Phase mit dem des G&sub1;(γ-te Potenz)-Signals versetzt, und ebenso der Träger des B(γ-te Potenz)-Signals mit dem des G&sub2;(γ-te Potenz)-Signals an dem Frequenzpunkt (0,1/2PV). Da diese Differenzsignale, d.h. das R(γ-te Potenz) - G&sub1;(γ-te Potenz))-Signal und das (B(γ-te Potenz)- G&sub2;(γ-te Potenz))-Signal, ihre Träger bei dieser Frequenz auslöschen können, werden die Träger der Farbdifferenzsignale nicht erzeugt.
Soll ein von der in Fig. 11 gezeigten Vorrichtung erhaltenes Ausgangssignal in analoger Form aufgezeichnet werden, so sind D/A-Umsetzer 118, 114 und 115 erforderlich. Falls dieses Ausgangssignal jedoch in digitaler Form auf ein magnetisches Medium, ein optomagnetisches Medium, ein E²PROM (elektrisch löschbarer PROM) oder dergleichen aufgezeichnet werden soll, so kann auf die D/A-Umsetzer verzichtet werden.
Es folgt eine Beschreibung des fünften erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels.
Fig. 14 zeigt ein Blockschaltbild eines Signalverarbeitungsteils einer "Farbbildaufnahmevorrichtung" nach dem fünften erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel. Y-, R- und B-Filter mit einer in Fig. 4B gezeigten Beyer-Anordnung sind in einem Bildaufnahmeelement (Sensor) 401 angeordnet. Ein von dem Bildaufnahmeelement 401 bildpunktweise ausgelesenes Bildsignal wird durch eine Farbtrenneinheit 102 in Y-, R- und B-Signale aufgeteilt. Die Y-, R- und B-Signale werden durch eine Weißabgleicheinheit 411 auf Grundlage einer von einem Weißabgleichsensor (AWB) 420 erhaltenen Farbtemperaturinformation einer Weißabgleicheinstellung unterzogen. Eine Ausgabe der Weißabgleicheinheit 411 wird durch eine γ-Korrektureinheit 412 einer γ-Korrektur unterzogen. Eine Ausgabe der γ-Korrektureinheit 412 wird durch einen A/D-(Analog-Digital)-Umsetzer 403 A/D-gewandelt.
Ein Luminanzsignal wird wie folgt erhalten. Eine versetzte Abtaststruktur eines Y(γ-te Potenz)-Signals wird durch ein Interpolationsfilter 425 zweidimensional interpoliert, und eine Ausgabe des Interpolationsfilters 425 wird durch einen D/A-Umsetzer 418 D/A-gewandelt. Somit wird ein Analogsignal von dem D/A-Umsetzer 418 ausgegeben. Zusätzlich zu der durch die Interpolation in dem Interpolationsfilter 425 erzielte Koinzidenzoperation, werden lineare Verarbeitungen wie beispielsweise eine zweidimensionale Tiefpaßfilterung und eine Kantenanhebung durchgeführt.
Zwischenzeitlich wird ein Y(γ-te Potenz)-Signal der Ausgaben des A/D-Umsetzers 403 durch einen Schalter 428 in an den in Fig. 15 gezeigten Positionen befindliche Y&sub1;(γ-te Potenz)- und Y&sub2;(γ-te Potenz)-Signale aufgeteilt. Diese Operation kann durch Aktivieren des Schalters 428 beispielsweise für jede horizontale Abtastperiode durchgeführt werden. Die getrennten Y&sub1;(γ-te Potenz)- und Y&sub2;(γ-te Potenz)-Signale werden gemeinsam mit einem R(γ-te Potenz)-Signal und einem B(γ-te Potenz)-Signal in Interpolationsfilter 406, 407, 408 bzw. 409 eingegeben, wodurch koinzidente R(γ-te Potenz)-, Y&sub1;(γ-te Potenz)-, Y&sub2;(γ-te Potenz)- und B(γ-te Potenz)-Signale erhalten werden.
Zusätzlich zu der durch die Interpolation in den Interpolationsfilter 406 bis 409 erzielte Koinzidenzoperation werden lineare Verarbeitungen wie beispielsweise eine zweidimensionale Tiefpaßfilterung und eine Kantenanhebung durchgeführt. Da es sich bei diesen Verarbeitungsoperationen um lineare Verarbeitungsoperationen handelt, können sie nach der Addition (später im einzelnen beschrieben) durchgeführt werden.
Die koinzidenten R(γ-te Potenz)- und Y&sub1;(γ-te Potenz)-Signale werden durch einen Addierer 429 voneinander subtrahiert, und ein R-Y-Signal wird durch den Addierer 429 ausgegeben. In gleicher Weise werden die B(γ-te Potenz)- und Y&sub2;(γ-te Potenz)-Signale durch einen Addierer 430 voneinander subtrahiert, und ein B-Y-Signal wird durch den Addierer 430 ausgegeben.
Es wird angenommen, daß ein monochromatisches Objekt an einer Position (1/2PH,0) in der Frequenzebene durch das Bildaufnahmeelement 401 aufgenommen wird. Dieses Objekt repräsentiert vertikale Streifen mit einer Periode 2PH. Für dieses Objekt werden die entsprechend von den Addierern 429 und 430 ausgegebenen Signale R-Y und B-Y null und werden nicht ausgegeben. Dies deutet an, daß der Träger des Farbdifferenzsignals an dem Frequenzpunkt (1/2PH,0) gelöscht wird.
Es folgt eine Beschreibung des sechsten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels.
Ein Bildaufnahmeelement weist eine Beyer-Anordnung (Fig. 4B) wie bei dem fünften Ausführungsbeispiel auf. Der Gesamtaufbau des sechsten Ausführungsbeispiels entspricht im wesentlichen dem des in Fig. 15 gezeigten fünften Ausführungsbeispiels mit der Ausnahme, daß ein von einem A/D-Umsetzer 403 ausgegebenes Y(γ-te Potenz)-Signal durch einen Schalter 428 in an in Fig. 16 gezeigten Positionen befindliche Y&sub1;(γ-te Potenz)- und Y&sub2;(γ-te Potenz)-Signale aufgeteilt wird.
Es wird angenommen, daß ein monochromatisches Objekt an einer Position (0,1/2PV) in der Frequenzebene durch ein Bildaufnahmeelement 401 aufgenommen wird. Dieses Objekt repräsentiert horizontale Streifen mit einer Periode 2PV. Für dieses Objekt, werden die entsprechend von den Addierern 429 und 430 ausgegebenen Signale R-Y und B-Y null und werden nicht ausgegeben. Dies deutet an, daß der Träger des Farbdifferenzsignals an dem Frequenzpunkt (0,1/2PV) gelöscht wird.
Die vorliegende Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf ein weiteres Ausführungsbeispiel im einzelnen erläutert.
Fig. 17 zeigt ein Blockschaltbild einer "Farbbildaufnahmevorrichtung" als siebtes erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel. R-, G- und B-Filter (Filteranordnung) mit einer in Fig. 4A gezeigten Beyer-Anordnung sind in einem Bildaufnahmeelement (Sensor) 101 angeordnet. Ein von dem Bildaufnahmeelement 101 bildpunktweise ausgelesenes Bildsignal wird durch eine Farbtrenneinheit 102 in R-, G- und B- Signale aufgeteilt. Die R-, G- und B-Signale werden durch eine Weißabgleicheinheit 111 auf Grundlage einer von einem Weißabgleichsensor (AWB) 120 erhaltenen Farbtemperaturinformation einer Weißabgleicheinstellung unterzogen. Eine Ausgabe der Weißabgleicheinheit 111 wird durch eine γ-Korrektureinheit 112 einer γ-Korrektur unterzogen. Eine Ausgabe der γ-Korrektureinheit 112 wird durch einen A/D-(Analog-Digital)-Umsetzer 103 A/D-gewandelt.
Ein Luminanzsignal wird durch eine Umschaltschaltung (SWY) 126 geschaltet und in eine Lesereihenfolge umgeordnet. Das umgeordnete Luminanzsignal wird durch ein Bandpaßfilter (BPF) 116 als eine Hochfrequenzkomponente YH des Luminanzsignals extrahiert. Die Hochfrequenzkomponente YH des Luminanzsignals wird durch einen Addierer 117 zu einer durch ein später beschriebenes Verfahren erhaltenen Niederfrequenzkomponente YL des Luminanzsignals addiert. Ein Summensignal wird durch einen D/A-(Digital-Analog)-Umsetzer 118 umgewandelt, und ein Analogsignal wird von dem D/A-Umsetzer 118 ausgegeben.
Zwischenzeitlich wird ein G(γ-te Potenz)-Signal der Ausgaben des A/D-Umsetzers 103 durch einen Schalter (SW) 128 in an in Fig. 18 gezeigten Positionen befindliche G&sub1;(γ-te Potenz)- und G&sub2;(γ-te Potenz)-Signale aufgeteilt. Diese Operation kann durch Aktivieren des Schalters 128 beispielsweise für jede horizontale Abtastperiode durchgeführt werden. Die getrennten G&sub1;(γ-te Potenz)- und G&sub2;(γ-te Potenz)-Signale werden gemeinsam mit einem R(γ-te Potenz)-Signal und einem B(γ-te Potenz)-Signal in Interpolationsfilter 106, 107, 108 bzw. 109 eingegeben, wodurch koinzidente R(γ-te Potenz)-, G&sub1;(γ-te Potenz)-, G&sub2;(γ-te Potenz)- und B(γ-te Potenz)-Signale erhalten werden. Zusätzlich zu der durch die Interpolation in den Interpolationsfiltern 106 bis 109 erzielten Koinzidenzoperation werden lineare Verarbeitungen wie beispielsweise eine zweidimensionale Tiefpaßfilterung und eine Kantenanhebung durchgeführt. Da es sich bei diesen Verarbeitungsoperationen um lineare Verarbeitungsoperationen handelt, können sie nach der Addition und Matrixverarbeitung (beide werden später im einzelnen beschrieben) durchgeführt werden.
Die koinzidenten R(γ-te Potenz)- und G&sub1;(γ-te Potenz)-Signale werden durch einen Addierer 129 voneinander subtrahiert, und ein (R(γ-te Potenz) - G&sub1;(γ-te Potenz))-Signal wird durch den Addierer 129 ausgegeben. In gleicher Weise werden die B(γ-te Potenz)- und G&sub2;(γ-te Potenz)-Signale durch einen Addierer 130 voneinander subtrahiert, und ein (B(γ-te Potenz) - G&sub2;(γ-te Potenz))-Signal wird durch den Addierer 130 ausgegeben. Diese Ausgangssignale werden in einen Farbdifferenzmatrixprozessor 113 eingegeben, und die nachfolgende Matrixoperation wird zum Ableiten von Farbdifferenzsignalen R-Y und B-Y durchgeführt.
Es wird angenommen, daß ein monochromatisches Objekt an einer Position (1/2PH,0) in der Frequenzebene durch das Bildaufnahmeelement 101 aufgenommen wird. Dieses Objekt repräsentiert vertikale Streifen mit einer Periode 2PH. Für dieses Objekt werden die Bedingungen R(γ-te Potenz) = G&sub1;(γ-te Potenz) und B(γ-te Potenz) = G&sub2;(γ-te Potenz) eingerichtet. Die Farbdifferenzsignale, d.h. das (R(γ-te Potenz) - G&sub1;(γ-te Potenz))-Signal und das (B(γ-te Potenz) - G&sub2;(γ-te Potenz))-Signal, die entsprechend von den Addierern 129 und 130 ausgegeben werden, werden null. Daher werden die von dem Farbdifferenzmatrixprozessor 113 ausgegebenen Farbdifferenzsignale R-Y und B-Y null und werden nicht ausgegeben. Dies deutet an, daß der Träger des Farbdifferenzsignals an dem Frequenzpunkt (1/2PH,0) gelöscht wird. Mit anderen Worten wird der Träger des R(γ-te Potenz)-Signals in Phase mit dem G&sub1;(γ-te Potenz)-Signals versetzt, und ebenso der Träger des B(γ-te Potenz)-Signals mit dem des G&sub2;(γ-te Potenz)-Signals an dem Frequenzpunkt (1/2PH,0). Da diese Differenzsignale, d.h. das (R(γ-te Potenz) - G&sub1;(γ-te Potenz))-Signal und das (B(γ-te Potenz) - G&sub2;(γ-te Potenz))-Signal, ihre Träger bei dieser Frequenz auslöschen können, werden die Träger der Farbdifferenzsignale nicht erzeugt. Aus demselben Grund werden keine Farbdifferenzsignalträger an einer zu dem Punkt (1/2PH,0) bezüglich der fV-Achse symmetrischen Position (-1/2PH,0) erzeugt. Diese Farbdifferenzsignale werden durch D/A-Umsetzer 114 und 115 umgewandelt, und die Analogsignale werden ausgegeben. Eine Niederfrequenzkomponente des Luminanzsignals wird durch eine Luminanzsignalerzeugungsschaltung 127 entsprechend den Ausgaben der Interpolationsfilter 106, 107, 108 und 109 wie folgt erzeugt:
YL = 0,30R (γ-te Potenz) + [αG&sub1; (γ-te Potenz) + βG&sub2; (γ-te Potenz)] + 0,11B (γ-te Potenz)
für α + β =0,59
Die Niederfrequenzkomponente wird durch den Addierer 117 zu der Hochfrequenzkomponente YH addiert. Eine Ausgabe des Addierers 117 wird durch den D/A-Umsetzer 118 D/A-gewandelt, und ein Analogsignal wird ausgegeben. Da die Farbdifferenzsignale R-Y und B-Y und die Niederfrequenzkomponente YL des Luminanzsignals im allgemeinen Bandbreiten aufweisen, die ausreichend schmaler sind als die des Luminanzsignals Y, können die Operationen der Addierer 129 und 130, des Farbdifferenzmatrixprozessors 113, der Luminanzsignalerzeugungsschaltung 127 und dergleichen für die interpolierten koinzidenten R(γ- te Potenz)-, G&sub1;(γ-te Potenz)-, G&sub2;(γ-te Potenz)- und B(γ-te Potenz)-Signale unter Verwendung eines Takts mit einer Taktrate, die durch Extraktion oder Überspringen geringer ist als die des Luminanzsignals Y, durchgeführt werden.
Es folgt eine Beschreibung eines in Fig. 17 gezeigten optischen Tiefpaßfilter 1.
Fig. 19 zeigt einen Aufbau des optischen Tiefpaßfilters 1 gemäß diesem Ausführungsbeispiel. Bezugnehmend auf Fig. 19 umfaßt ein optisches Tiefpaßfilter 300 ein optisches Element 301 zum Aufteilen eines einfallenden Strahls in zwei Strahlen, die voneinander durch einen Abstand D&sub1; beabstandet sind, in einer um θ&sub1; im Gegenuhrzeigersinn bezüglich der Abtastrichtung gedrehten Richtung, und ein optisches Element 302 zum Aufteilen eines einfallenden Strahls in zwei Strahlen, die voneinander durch einen Abstand D&sub2; beabstandet sind, in einer um θ&sub2; im Uhrzeigersinn bezüglich der Abtastrichtung gedrehten Richtung. Das optische Element 301 umfaßt eine doppelbrechende Platte 303, deren Projektionsrichtung zu einer Ebene, die parallel zu einer Bildebene der optischen Achse ist, einen Winkel θ&sub1; im Gegenuhrzeigersinn bezüglich der Abtastrichtung aufweist. Das optische Element 302 umfaßt eine λ/4-Platte 304 zum Umwandeln einer linear polarisierten Komponente in eine zirkular polarisierte Komponente und eine doppelbrechende Platte 305, deren Projektionsrichtung zu einer Ebene, die parallel zu einer Bildebene der optischen Achse verläuft, einen Winkel θ&sub2; im Uhrzeigersinn bezüglich der Abtastrichtung aufweist. Diese Komponenten erfüllen die nachfolgenden Bedingungen:
Überschreiten die Werte D&sub1; und D&sub2; die unteren Grenzen der Ungleichungen (i) und (ii) so sind die Faltungsverzerrungen erhöht, was sich störend auswirkt. Überschreiten diese Werte die oberen Grenzen, so ist die Auflösung verringert, was sich störend auswirkt. Ist das Anwendungsgebiet beschränkt und lediglich eine Frequenzkomponente mit einer bestimmten Richtung wird benötigt, so kann entweder das optische Element 301 oder 302 verwendet werden. Dabei braucht die das optische Element 302 bildende λ/4-Platte 304 nicht verwendet zu werden, so daß das optische Element 302 lediglich die doppelbrechende Platte 305 umfaßt. Fig. 20 zeigt die räumliche Frequenzcharakteristik dieses optischen Tiefpaßfilters 300. Im einzelnen zeigt Fig. 20 einen Fall mit den folgenden Bedingungen:
θ&sub1; = θ&sub2; = π/4
D&sub1; = D&sub2; = 2PHPV/(PH+PV)
Dabei werden, wie durch die gestrichelten Linien in Fig. 20 angedeutet ist, alle Farbdifferenzsignalträger an den Positionen (±1/2PH,±1/2PV) in der räumlichen Frequenzebene (fH, fV) gesperrt, und die Farbdifferenzsignalträger an den Positionen (0,±1/2PV) können ausreichend unterdrückt werden, wodurch ein gutes Bild mit minimalen Faltungsverzerrungen erzielt wird. Bei θ&sub1; = θ&sub2; = π/4 kann das optische Tiefpaßfilter gemäß dem in Fig. 21 gezeigten Filter 500 aufgebaut werden. Im einzelnen umfaßt das Filter 500 ein optisches Element 501 und ein optisches Element 502. Das optische Element 501 umfaßt eine doppelbrechende Platte 503 mit einer Projektionsrichtung zu einer Oberfläche, die parallel zu der Bildebene der optischen Achse verläuft, mit einem Winkel π/4 im Gegenuhrzeigersinn bezüglich der Abtastrichtung und ein doppelbrechende Platte 504 mit einer Projektionsrichtung zu einer Oberfläche, die parallel zu der Bildebene der optischen Achse verläuft, mit einem Winkel π/4 im Uhrzeigersinn bezüglich der Abtastrichtung. Das optische Element 502 umfaßt eine doppelbrechende Platte 505 mit einer Projektionsrichtung zu einer Oberfläche, die parallel zu der Bildebene der optischen Achse verläuft, in der Abtastrichtung. Die Strahlabstände der doppelbrechenden Platten 503, 504 und 505 ergeben sich zu D&sub1;/ 2, D&sub1;/ 2 bzw. D&sub2;.
Mit dem vorgenannten Aufbau wird ein auf das erste optische Element 501 einfallender Strahl durch das Polarisationsverhalten der doppelbrechenden Platte in zwei voneinander um einen Abstand D&sub1; beabstandete Strahlen aufgeteilt. Die Ausbreitungsrichtung der Strahlen entspricht einer um π/2 im Uhrzeigersinn bezüglich der Abtastrichtung gedrehten Richtung. Das in Fig. 19 gezeigte optische Tiefpaßfilter kann dieselbe räumliche Frequenzcharakteristik aufweisen wie die für θ&sub1; = θ&sub2; = π/4.
Das optische Tiefpaßfilter 1 kann einen in Fig. 22 gezeigten Aufbau aufweisen. Dieses optische Tiefpaßfilter 1 umfaßt eine optisches Element 601 bestehend aus einer doppelbrechenden Platte zum Aufspalten eines Strahls in einer π/4-Richtung im Gegenuhrzeigersinn bezüglich der Abtastrichtung, ein optisches Element 602 bestehend aus einer doppelbrechenden Platte zum Aufspalten eines Strahls in einer π/2-Richtung im Gegenuhrzeigersinn bezüglich der Abtastrichtung, und ein optisches Element 603 bestehend aus einer doppelbrechenden Platte zum Aufspalten eines Strahls in einer π/4-Richtung im Uhrzeigersinn bezüglich der Abtastrichtung.
Die Strahlaufspaltungsbreiten der optischen Elemente 601, 602 und 603 werden als D&sub1;, D&sub2; und D&sub3; definiert:
D&sub1; = D&sub3; = 2PHPV/(PH+PV)
D&sub2; = PV
Die räumliche Frequenzcharakteristik eines optischen Tiefpaßfilters entsprechen der Darstellung in Fig. 23. Alle Farbdifferenzsignalträger an den Punkten (±1/2PH,±1/2PV) und (0, ±-1/2PV) sind gesperrt und Faltungsverzerrungen können in geeigneter Weise unterdrückt werden.
Wie vorstehend beschrieben kann das Moiré gemäß diesem Ausführungsbeispiel minimiert und ein hohes S/N-Verhältnis erhalten werden, da die eine Beyer-Anordnung bildenden Farbfilter verwendet werden. Darüber hinaus kann eine höhere Auflösung erzielt werden, da das optische Tiefpaßfilter und die Signalverarbeitungseinrichtung, die für die Beyer- Anordnung geeignet sind, verwendet werden.
Es folgt eine Beschreibung des achten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels.
Ein Bildaufnahmeelement 101 weist mit denen des ersten Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 4A identische Farbfilter auf, und der Gesamtaufbau des achten Ausführungsbeispiels entspricht dem gemäß Fig. 17. Ein G(γ-te Potenz)-Signal wird durch einen Schalter 128 in an den in Fig. 24 gezeigten Positionen befindliche G&sub1;(γ-te Potenz)- und G&sub2;(γ-te Potenz)-Signale aufgeteilt. Es wird angenommen, daß ein monochromatisches Objekt an einer Position (0,1/2PV) in der Frequenzebene durch das Bildaufnahmeelement 101 aufgenommen wird. Dieses Objekt repräsentiert horizontale Streifen mit einer Periode 2PV. Für dieses Objekt werden die Farbdifferenzsignale, d.h. das (R(γ-te Potenz) - G&sub1;(γ-te Potenz))-Signal und das (B(γ-te Potenz)- G&sub2;(γ-te Potenz))-Signal, die entsprechend von den Addierern 129 und 130 ausgegeben werden, null. Daher werden die von einem Farbdifferenzmatrixprozessor 113 ausgegebenen Farbdifferenzsignale R-Y und B-Y null und werden nicht ausgegeben. Dies deutet an, daß der Träger des Farbdifferenzsignals an dem Frequenzpunkt (0,1/2PV) gelöscht wird. Mit anderen Worten wird der Träger des R(γ-te Potenz)-Signals in Phase mit dem G&sub1;(γ-te Potenz)-Signals versetzt, und ebenso der Träger des B(γ-te Potenz)-Signals mit dem G&sub2;(γ-te Potenz)-Signals an dem Frequenzpunkt (0,1/2PV). Da diese Differenzsignale, d.h. das (R(γ-te Potenz) - G&sub1;(γ-te Potenz))-Signal und das (B(γ-te Potenz) - G&sub2;(γ-te Potenz))- Signal, ihre Träger bei dieser Frequenz auslöschen können, werden die Träger der Farbdifferenzsignale nicht erzeugt. Aus demselben Grund werden keine Farbdifferenzsignalträger an einer zu dem Punkt (0,1/2PV) bezüglich der fH-Achse symmetrischen Position (0,-1/2PV) erzeugt. Soll ein von der in Fig. 17 gezeigten Vorrichtung erhaltenes Ausgangssignal in analoger Form aufgezeichnet werden, so sind D/A-Umsetzer 118, 114 und 115 erforderlich. Falls jedoch dieses Ausgabesignal in digitaler Form auf ein magnetisches Medium, ein optomagnetisches Medium, ein E²PROM (elektrisch löschbarer PROM) oder dergleichen aufgezeichnet werden soll, so kann auf die vorgenannten D/A-Umsetzer verzichtet werden. Die durch Verwenden des in Fig. 19 oder 21 gezeigten optischen Tiefpaßfilter bei dieser Bildaufnahmevorrichtung erzielten räumlichen Frequenzcharakteristiken sind in Fig. 25 dargestellt. Alle Farbdifferenzsignalträger an den Punkten ( ±-1/2PH, ±1/2PV) in der räumlichen Frequenzebene (fH, fV) sind gesperrt, und die Farbdifferenzsignalträger an den Punkten ( ±-1/2PH,0) sind ausreichend unterdrückt. Faltungsverzerrungen können in geeigneter Weise unterdrückt werden.
Das optische Tiefpaßfilter kann einen in Fig. 26 gezeigten Aufbau aufweisen. Dieses optische Tiefpaßfilter 150 umfaßt ein optisches Element 151 bestehend aus einer doppelbrechenden Platte zum Aufspalten eines Strahls in einer π/4-Richtung im Gegenuhrzeigersinn bezüglich der Abtastrichtung, ein optisches Element 152 bestehend aus einer doppelbrechenden Platte zum Aufspalten eines Strahls in einer Richtung parallel zu der Abtastrichtung, und ein optisches Element 153 bestehend aus einer doppelbrechenden Platte zum Aufspalten eines Strahls in einer π/4-Richtung im Uhrzeigersinn bezüglich der Abtastrichtung. Die Strahlaufspaltungsbreiten der optischen Elemente 151, 152 und 153 werden als D&sub1;, D&sub2; und D&sub3; definiert:
D&sub1; = D&sub3; = 2PHPV/(PH+PV)
D&sub2; = PH
Die räumlichen Frequenzcharakteristiken eines optischen Tiefpaßfilters 150 entsprechen der in Fig. 27 gezeigten Darstellung. Alle Farbdifferenzsignalträger an den Punkten (±1/2PH, ±1/2PV) und (±1/2PH,0) sind gesperrt und Faltungsverzerrungen können in geeigneter Weise unterdrückt werden.
Fig. 28 zeigt ein Blockschaltbild einer "Farbbildaufnahmevorrichtung" gemäß einem neunten Ausführungsbeispiel. Ein Strahl von einem aufzunehmenden Objekt trifft auf ein Bildaufnahmeelement (Sensor) 101 über ein optisches Tiefpaßfilter 1 mittels eines fokussierenden optischen Systems (nicht gezeigt).
Das optische Tiefpaßfilter 1 weist einen Aufbau gemäß Fig. 19, 21 oder 22 auf und unterdrückt die Faltungsverzerrungen in geeigneter Weise. Das Bildaufnahmeelement (Sensor) 101 weist eine in Fig. 4B gezeigte Beyer-Anordnung bildende YRB- Filter auf. Ein von dem Bildaufnahmeelement 101 bildpunktweise ausgelesenes Bildsignal wird durch eine Farbtrenneinheit 102 in Y-, R- und B-Signale aufgeteilt. Die Y-, R- und B-Signale werden durch eine Weißabgleicheinheit 111 auf Grundlage einer von einem Weißabgleichsensor 120 erhaltenen Farbtemperaturinformation einer Weißabgleicheinstellung unterzogen. Eine Ausgabe der Weißabgleicheinheit 111 wird durch eine γ-Korrektureinheit 112 einer γ-Korrektur unterzogen. Eine Ausgabe der γ-Korrektureinheit 112 wird durch einen A/D-(Analog-Digital)-Umsetzer 103 A/D-gewandelt. Ein Luminanzsignal wird wie folgt erhalten. Eine versetzte Abtaststruktur eines Y(γ-te Potenz)-Signals wird durch ein Interpolationsfilter 205 zweidimensional interpoliert, und eine Ausgabe des Interpolationsfilter 205 wird durch einen D/A-Umsetzer 118 D/A-gewandelt. Somit wird ein Analogsignal von dem D/A-Umsetzer 118 ausgegeben. Zusätzlich zu der durch die Interpolation in dem Interpolationsfilter 205 erzielten Koinzidenzoperation, werden Verarbeitungen wie beispielsweise eine zweidimensionale Tiefpaßfilterung und eine Kantenanhebung durchgeführt. Zwischenzeitlich wird ein Y(γ-te Potenz)-Signal der Ausgänge des A/D-Umsetzers 103 durch einen Schalter 128 in an den in Fig. 29 gezeigten Positionen befindliche Y&sub1;(γ-te Potenz)- und Y&sub2;(γ-te Potenz)-Signale aufgeteilt. Diese Operation kann durch Aktivieren des Schalters 128 beispielsweise für jede horizontale Abtastperiode durchgeführt werden. Die getrennten Y&sub1;(γ-te Potenz)- und Y&sub2;(γ-te Potenz)-Signale werden gemeinsam mit einem R(γ-te Potenz)-Signal und einem B(γ-te Potenz)-Signal in Interpolationsfilter 206, 207, 208 bzw. 209 eingegeben, wodurch koinzidente R(γ-te Potenz)-, Y&sub1;(γ-te Potenz)-, Y&sub2;(γ- te Potenz)- und B(γ-te Potenz)-Signale erhalten werden. Zusätzlich zu der durch die Interpolation in den Interpolationsfiltern 206 bis 209 erzielten Koinzidenzoperation werden lineare Verarbeitungen wie beispielsweise eine zweidimensionale Tiefpaßfilterung und eine Kantenanhebung durchgeführt. Da es sich bei diesen Verarbeitungsoperationen um lineare Verarbeitungsoperationen handelt, können sie nach der Addition (später im einzelnen beschrieben) durchgeführt werden. Die koinzidenten R(γ-te Potenz)- und Y&sub1;(γ-te Potenz)-Signale werden durch einen Addierer 129 voneinander subtrahiert, und ein R-Y-Signal wird durch den Addierer 129 ausgegeben. In gleicher Weise werden die B(γ-te Potenz)- und Y&sub2;(γ-te Potenz)-Signale durch einen Addierer 130 voneinander subtrahiert, und ein B-Y-Signal wird durch den Addierer 130 ausgegeben.
Es wird angenommen, daß ein monochromatisches Objekt an einer Position (1/2PH,0) in der Frequenzebene durch das Bildaufnahmeelement 101 aufgenommen wird. Dieses Objekt repräsentiert vertikale Streifen mit einer Periode 2PH. Für dieses Objekt werden die entsprechend von den Addierern 129 und 130 ausgegebenen Signale R-Y und B-Y null und werden nicht ausgegeben. Dies deutet an, daß der Träger des Farbdifferenzsignals an dem Frequenzpunkt (1/2PH,0) gelöscht wird. Mit anderen Worten wird der Träger des R(γ-te Potenz)-Signals in Phase mit dem des Y&sub1;(γ-te Potenz)-Signals versetzt und ebenso der Träger des B(γ-te Potenz)-Signals mit dem Y&sub2;(γ-te Potenz)-Signals an dem Frequenzpunkt (1/2PH,0). Da diese R-Y und B-Y ihre Träger bei dieser Frequenz auslöschen können, werden die Träger der Farbdifferenzsignale nicht erzeugt. Diese Farbdifferenzsignale werden durch D/A-Umsetzer 114 und 115 in Analogsignale D/A-gewandelt. Aus demselben Grund werden keine Farbdifferenzsignalträger an einer zu dem Punkt (1/2PH,0) gegenüber der fV-Achse symmetrischen Position (-1/2PH,0) erzeugt. Da die Farbdifferenzsignale R-Y und B-Y im allgemeinen Bandbreiten aufweisen, die ausreichend schmaler als die des Luminanzsignals Y sind, können die Operationen der Addierer 129 und 130 und dergleichen für die interpolierten und koinzidenten R(γ-te Potenz)-, Y&sub1;(γ-te Potenz)-, Y&sub2;(γ- te Potenz)- und B(γ-te Potenz)-Signale unter Verwendung eines Takts mit einer Taktrate, die durch Extraktion oder Überspringen geringer ist als des Luminanzsignals Y, durchgeführt werden. Bei diesem Ausführungsbeispiel erscheinen im Gegensatz zum siebten und achten Ausführungsbeispiel nicht die Träger der Farbdifferenzsignale sondern die der Luminanzsignal an den Positionen (±1/2PH, ±1/2PV) in der räumlichen Frequenzebene (fH, fV). Die in den Figuren 19, 21 und 22 gezeigten optischen Tiefpaßfilter 300, 500 und 600 weisen durch die gestrichelten Linien in den Figuren 20 und 23 gezeigte Frequenzcharakteristiken auf, so daß die vorgenannten Träger gesperrt und Faltungsverzerrungen in geeigneter Weise unterdrückt werden können.
Es folgt eine Beschreibung des zehnten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels.
Ein Bildaufnahmeelement 101 weist mit denen des neunten Ausführungsbeispiels gemäß Fig 4B identische Farbfilter auf, und der Gesamtaufbau des zehnten Ausführungsbeispiels entspricht dem des in Fig. 28 gezeigtenc Ein Y(γ-te Potenz)-Signal wird durch einen Schalter 128 in an in Fig. 30 gezeigten Positionen befindliche Y&sub1;(γ-te Potenz)- und Y&sub2;(γ-te Potenz)- Signale aufgeteilt.
Es wird angenommen, daß ein monochromatisches Objekt an einer Position (0,1/2PV) in der Frequenzebene durch das Bildaufnahmeelement 101 aufgenommen wird. Dieses Objekt repräsentiert horizontale Streifen mit einer Periode 2PV. Für dieses Objekt werden die entsprechend von den Addierern 129 und 130 ausgegebenen Farbdifferenzsignale R-Y und B-Y null. Daher werden die von den Addierern 129 und 130 ausgegebenen Farbdifferenzsignale R-Y und B-Y null und werden nicht ausgegeben. Dies deutet an, daß der Träger des Farbdifferenzsignals an dem Frequenzpunkt (0,1/2PV) gelöscht wird. Mit anderen Worten wird der Träger des R(γ-te Potenz)-Signals in Phase mit dem des Y&sub1;(γ-te Potenz)-Signals versetzt, und ebenso der Träger des B(γ-te Potenz)-Signals mit dem Y&sub2;(γ-te Potenz)-Signal an dem Frequenzpunkt (0,1/2PV). Da diese Differenzsignale R-Y und B-Y ihre Träger bei dieser Frequenz auslöschen können, werden die Träger der Farbdifferenzsignale nicht erzeugt. Soll ein von der in Fig. 28 gezeigten Vorrichtung erhaltenes Ausgangssignal in analoger Form aufgezeichnet werden, so sind D/A-Umsetzer 118, 114 und 115 erforderlich. Falls jedoch dieses Ausgabesignal in digitaler Form auf ein magnetisches Medium, ein optomagnetisches Medium, ein E²PROM (elektrisch löschbarer PROM) oder dergleichen aufgezeichnet werden soll, so kann auf die vorgenannten D/A-Umsetzer verzichtet werden.
Das optische Tiefpaßfilter kann einen in den Figuren 19, 21 oder 26 gezeigten Aufbau aufweisen. Die räumlichen Frequenzcharakteristiken eines solchen Filters eignen sich in exzellenter Weise zum Unterdrücken von Faltungsverzerrungen, wie in den Figuren 25 und 27 gezeigt ist.
Darüber hinaus können die Farbdifferenzsignale wie folgt erzeugt werden. D.h., gemäß Fig. 31 kann die Aufteilung des G(γ-te Potenz)-Signals durch den Schalter 128 zwischen den in Fig. 18 und Fig. 24 gezeigten Zeitsteuerungen entsprechend einem Luminanzsignal eines Objekts umgeschaltet werden. Dieser Aufbau wird nachfolgend als das elfte Ausführungsbeispiel beschrieben. Die Auswahl der Zeitsteuerung gemäß Fig. 18 oder 24 wird durch eine Entscheidungsschaltung 131 (später beschrieben) bestimmt. In ähnlicher Weise kann die Aufteilung des Y(γ-te Potenz)-Signals gemäß Fig. 32 durch einen Schalter 203 durch Umschalten zwischen in den Fig. 29 und 30 gezeigten Zeitsteuerungen entsprechend einem Luminanzsignal des Objekts durchgeführt werden, wie in Fig. 32 dargestellt ist. Dieser Aufbau wird nachstehend als das zwölfte Ausführungsbeispiel beschrieben.
Die Auswahl einer der Zeitsteuerungen wird durch eine Entscheidungsschaltung 204 (später beschrieben) bestimmt. Es folgt eine Beschreibung des Aufbaus und der Funktionsweise der Entscheidungsschaltung 131 (Fig. 31) und 204 (Fig. 32). Das von der Umschalteschaltung 126 oder dem Interpolationsfilter 205 ausgegebene Luminanzsignal wird durch ein Bandpaßfilter (H-BPF) 31 in horizontaler Richtung zum Extrahieren einer horizontalen Hochfrequenzkomponente gefiltert. Diese extrahierte Ausgabe wird in einen Komparator (comp) 32 eingegeben und mit einem vorbestimmten Schwellwert verglichen. Wird festgestellt, daß der Eingangssignalpegel höher ist als der Schwellwertpegel und die horizontale Hochfrequenzkomponente groß ist, so wird die Zeitsteuerung gemäß Fig. 18 zum Auslöschen des Trägers des horizontalen Farbdifferenzsignals gewählt. Anderenfalls wird die Zeitsteuerung (Fig. 24) zum Auslöschen des vertikalen Farbdifferenzsignalträgers gewählt.
Die Entscheidungsschaltungen 131 und 204 können wie die Schaltung gemäß Fig. 34 aufgebaut sein. Im einzelnen wird das von der Umschaltschaltung 126 oder dem Interpolationsfilter 205 ausgegebene Luminanzsignal durch ein Bandpaßfilter (V- BPF) 61 in vertikaler Richtung zum Extrahieren einer vertikalen Hochfrequenzkomponente gefiltert. Diese extrahierte Ausgabe wird in einen Komparator (comp) 62 eingegeben und mit einem vorbestimmten Schwellwert verglichen. Wird festgestellt, daß der Eingangssignalpegel höher ist als der Schwellwertpegel und daß die vertikale Hochfrequenzkomponente groß ist, so wird die in Fig. 24 gezeigte Zeitsteuerung zum Auslöschen des Trägers des vertikalen Farbdifferenzsignals gewählt. Anderenfalls wird die Zeitsteuerung gemäß Fig. 18 zum Auslöschen des horizontalen Farbdifferenzsignalträgers gewählt. Auf diese Weise kann ein gutes Bild mit minimalen Faltungsverzerrungen erzielt werden, da die zu löschenden Träger entsprechend der horizontalen oder vertikalen Frequenzkomponente des Objekts in dem elften oder zwölften Ausführungsbeispiel geändert werden können. Falls das optische Tiefpaßfilter 1 einen Aufbau gemäß den Figuren 19, 21, 22 und 26 aufweist, so können Faltungsverzerrungen in geeigneter Weise unterdrückt werden.
Wie vorstehend beschrieben wird eine geeignete Signalverarbeitung durchgeführt, da die eine Beyer-Anordnung bildenden Farbfilter in dem Bildaufnahmeelement verwendet werden. Es wird daher eine Farbbildaufnahmevorrichtung bereitgestellt, die ein Bild mit hoher Auflösung, verringertem Moiré und hohem S/N-Verhältnis erzeugen kann.
Die vorliegende Erfindung wird nachstehend im einzelnen unter Bezugnahme auf ein weiteres Ausführungsbeispiel erläutert.
Fig. 35 zeigt ein Blockschaltbild einer "Farbbildaufnahmevorrichtung" als das dreizehnte erfindungsgemäße Ausführungsbeispiel R-, G- und B-Filter (Filteranordnung) mit einer in Fig. 4A gezeigten Beyer-Anordnung sind in einem Bildaufnahmeelement (Sensor) 101 angeordnet. Ein von dem Bildaufnahmeelement 101 bildpunktweise ausgelesenes Bildsignal wird durch eine Farbtrenneinheit 102 in R-, G- und B-Signale aufgeteilt. Die R-, G- und B-Signale werden durch eine Weißabgleicheinheit 111 auf Grundlage einer von einem Weißabgleichsensor (AWB) 120 erhaltenen Farbtemperaturinformation einer Weißabgleicheinstellung unterzogen. Eine Ausgabe der Weißabgleicheinheit 111 wird durch eine γ- Korrektureinheit 112 einer γ-Korrektur unterzogen. Eine Ausgabe der γ-Korrketureinheit 112 wird durch einen A/D-(Analog- Digital)-Umsetzer 103 A/D-gewandelt.
Ein Luminanzsignal wird durch eine Umschaltschaltung (SWY) 126 geschaltet und in einer Lesereihenfolge umgeordnet. Das umgeordnete Luminanzsignal wird als ein eine Hochfrequenzkomponente enthaltendes Luminanzsignal YS gelesen. Dieses Luminanzsignal YS wird durch einen Addierer 117 zu Signalen addiert, die die Produkte zwischen Konstanten und einem ersten Differenzsignal, d.h. einem (R(γ-te Potenz) - G&sub1;(γ-te Potenz))-Signal, und einem zweiten Differenzsignal, d.h. einem (B(γ-te Potenz)-G&sub2;(γ-te Potenz))-Signal, darstellen. Eine Ausgabe des Addierers 117 wird durch einen D/A-(Digital-Analog)-Umsetzer 118 D/A-gewandelt.
Zwischenzeitlich wird ein G(γ-te Potenz)-Signal der Ausgaben des A/D-Umsetzers 103 durch einen Schalter (SW) 128 in an in Fig. 36 gezeigte Positionen befindliche G&sub1;(γ-te Potenz)- und G&sub2;(γ-te Potenz)-Signale aufgeteilt. Diese Operation kann durch Aktivieren des Schalters 128 für beispielsweise jede horizontale Abtastperiode durchgeführt werden. Die getrennten G&sub1;(γ-te Potenz)- und G&sub2;(γ-te Potenz)-Signale werden gemeinsam mit einem R(γ-te Potenz)-Signal und einem B(γ-te Potenz)- Signal in Interpolationsfilter 106, 107, 108 bzw. 109 eingegeben, wodurch koinzidente R(γ-te Potenz)-, G&sub1;(γ-te Potenz)-, G&sub2;(γ-te Potenz)- und B(γ-te Potenz)-Signale erhalten werden. Zusätzlich zu der durch die Interpolation in den Interpolationsfiltern 106 bis 109 erzielten Koinzidenzoperation werden lineare Verarbeitungen wie beispielsweise eine zweidimensionale Tiefpaßfilterung und eine Kantenanhebung durchgeführt. Da es sich bei diesen Verarbeitungsoperationen um lineare Verarbeitungsoperationen handelt, können sie nach der Addition und Matrixverarbeitung (beide werden später im einzelnen beschrieben) durchgeführt werden.
Die koinzidenten R(γ-te Potenz)- und G&sub1;(γ-te Potenz)-Signale werden durch einen Addierer 129 voneinander subtrahiert, und ein (R(γ-te Potenz) - G&sub1;(γ-te Potenz))-Signal wird durch den Addierer 129 ausgegeben. In gleicher Weise werden die B(γ-te Potenz)- und G&sub2;(γ-te Potenz)-Signale durch einen Addierer 130 voneinander subtrahiert, und ein (B(γ-te Potenz) - G&sub2;(γ-te Potenz))-Signal wird durch den Addierer 130 ausgegeben. Diese Ausgangssignale werden in einen Farbdifferenzmatrixprozessor 113 eingegeben, und die nachfolgende Matrixoperation wird zum Ableiten von Farbdifferenzsignalen R-Y und B-Y durchgeführt.
Es wird angenommen, daß ein monochromatisches Objekt an einer Position (1/2PH,0) in der Frequenzebene durch das Bildaufnahmeelement 101 aufgenommen wird. Dieses Objekt repräsentiert vertikale Streifen mit einer Periode 2PH. Für dieses Objekt werden die Bedingungen R(γ-te Potenz) = G&sub1;(γ-te Potenz) und B(γ-te Potenz) = G&sub2;(γ-te Potenz) eingerichtet. Die entsprechend von den Addierern 129 und 130 ausgegebenen Farbdifferenzsignale, d.h. das (R(γ-te Potenz) - G&sub1;(γ-te Potenz))-Signal und das (B(γ-te Potenz) - G&sub2;(γ-te Potenz))-Signal, werden null. Daher werden die von dem Farbdifferenzmatrixprozessor 113 ausgegebenen Farbdifferenzsignale R-Y und B-Y null und werden nicht ausgegeben. Dies deutet an, daß der Träger des Farbdifferenzsignals an dem Frequenzpunkt (1/2PH,0) gelöscht wird. Mit anderen Worten wird der Träger des R(γ-te Potenz)- Signals in Phase mit dem des G&sub1;(γ-te Potenz)-Signals versetzt, und ebenso der Träger des B(γ-te Potenz)-Signals mit dem G&sub2;(γ-te Potenz)-Signals an dem Frequenzpunkt (1/2PH,0). Da diese Differenzsignale, d.h. das (R(γ-te Potenz) - G&sub1;(γ-te Potenz))-Signal und das (B(γ-te Potenz) - G&sub2;(γ-te Potenz))- Signal ihre Träger an dieser Frequenz auslöschen können, werden die Träger der Farbdifferenzsignale nicht erzeugt. Aus demselben Grund werden keine Farbdifferenzsignalträger an einer zu dem Punkt (1/2PH,0) bezüglich der fV-Achse symmetrischen Position (-1/2PH,0) erzeugt. Diese Farbdifferenzsignale werden durch D/A-Umsetzer 114 und 115 D/A-gewandelt.
Das erste Differenzsignal (R(γ-te Potenz) - G&sub1;(γ-te Potenz)) und das zweite Differenzsignal (B(γ-te Potenz) - G&sub2;(γ-te Potenz)) werden durch Konstantenmultiplizierer 132 und 133 mit Konstanten multipliziert und durch einen Addierer 134 addiert. Eine Ausgabe des Addierers 134 wird durch den Addierer 117 zu dem Luminanzsignal YS addiert, wodurch ein Luminanzsignal Y mit korrigierter Spektralcharakteristik erhalten wird.
Das Prinzip dieser Operation wird nachstehend beschrieben.
Es wird angenommen, daß Ausgaben der entsprechenden Bildpunkte des Bildaufnahmeelements 101 lediglich synthetisiert werden und das resultierende Luminanzsignal als YS definiert wird. Das Luminanzsignal YS wird durch Umschalten der Ausgabesignale von den entsprechenden Bildpunkten mittels der Umschaltschaltung 126 erhalten. Eine der farbgetrennten Komponenten, z.B. ein G-Signal, kann verwendet werden. Im Gegensatz dazu wird das Luminanzsignal, dessen Spektralcharakteristik zum Angleichen an die Sehempfindlichkeit korrigiert wurde, als YL definiert. Das Luminanzsignal YL kann durch lineares Verkoppeln der koinzidenten Farbsignale gebildet werden, und wird wie folgt definiert:
YL = δRγ + αG&sub1;γ + βG&sub2;γ + &epsi;Bγ
für δ + α + β + &epsi; = 1 ...(1)
In der NTSC-Norm
δ = 0,30, α + β =0,59, &epsi; = 0,11 ...(2)
Das Luminanzsignal YL weist ein tieferes Band als das Luminanzsignal YS auf. Von allen Luminanzsignalen YS wird ein Luminanzsignal mit demselben Band wie das Luminanzsignal YL als YSL definiert.
Dabei wird das Luminanzsignal Y durch Ersetzen der Niederfrequenzkomponente YSL des Luminanzsignals YS durch das Luminanzsignal YL mit der korrigierten Spektralcharakteristik korrigiert. Das bedeutet,
Y = (YS - YSL) + YL = YL + (YL - YSL) ...(3)
Das Luminanzsignal YSL kann durch lineare Verkopplung der entsprechenden Farbsignale ausgedrückt werden, und wird wie folgt definiert:
YSL = sRγ + tG&sub1;γ + uG&sub2;γ + wBγ
für s + t + u + w = 1 ...(4)
Dabei werden die in Klammern dargestellten Terme auf der rechten Seite der Gleichung (3) wie folgt definiert:
Falls die nachfolgenden Bedingungen erfüllt sind:
C&sub1; = δ - s = t - α ...(5)
C&sub2; = &epsi; - w = u - β ...(6)
so wird die folgende Gleichung abgeleitet:
YL - YSL = C&sub1;(Rγ - G&sub1;γ) + C&sub2;(Bγ - G&sub2;γ)
Ein Einfügen dieser Gleichung in die Gleichung (3) ergibt folgendes:
Y = YS + C&sub1;(Rγ - G&sub1;γ) + C&sub2;(Rγ - G&sub2;γ) ...(7)
Die Spektralcharakteristik des Luminanzsignals Y wird durch Addieren der Produkte aus den Konstanten und dem ersten und zweiten Differenzsignal (R(γ-te Potenz) - G&sub1;(γ-te Potenz)) und (B(γ-te Potenz) - G&sub2;(γ-te Potenz)) zu dem lediglich synthetisierten Luminanzsignal YS erhalten.
Wird das Luminanzsignal YS durch eine Schaltoperation der Umschaltschaltung 126 erhalten, so erfüllen die Werte s, t, u und w in Gleichung (4) die nachfolgende Gleichung:
s = t = u = w = 0,25 ...(8)
Die nachfolgenden Beziehungen werden aus den Gleichungen (2), (5) und (6) abgeleitet:
α = 0,20; β = 0,39,
C&sub1; = 0,05; C&sub2; = -0,14 ...(9)
Wird das Luminanzsignal YS unter Verwendung des G-Signals erhalten, so ergeben sich die Werte s, t, u und w wie folgt:
s = w = 0; t = u = 0,5 ...(10)
Die nachfolgenden Beziehungen werden dann aus den Gleichungen (2), (5) und (6) abgeleitet:
α = 0,20; β = 0,39;
C&sub1; = 0.30; C&sub2; = 0.11 ...(11)
Das Luminanzsignal, dessen Spektralcharakteristik gemäß vorstehender Beschreibung korrigiert wurde, wird durch den D/A- Umsetzer 118 D/A-gewandelt, und ein Analogsignal wird durch den D/A-Umsetzer 118 ausgegeben. Da die Farbdifferenzsignale R-Y und B-Y und die Niederfrequenzkomponente YL des Luminanzsignals im allgemeinen Bandbreiten aufweisen, die ausreichend schmaler sind als die des Luminanzsignals Y, können die Operationen der Addierer 129 und 130, des Farbdifferenzmatrixprozessors 113, des Addierers 117 und dergleichen für die interpolierten koinzidenten R(γ-te Potenz)-, G&sub1;(γ-te Potenz)-, G&sub2;(γ-te Potenz)- und B(γ-te Potenz)-Signale unter Verwendung eines Takts mit einer Taktrate, die durch Extraktion oder Überspringen geringer ist als die des Luminanzsignals Y, durchgeführt werden.
Es folgt eine Beschreibung eines in Fig. 35 gezeigten optischen Tiefpaßfilters.
Fig. 37 zeigt einen Aufbau des optischen Tiefpaßfilters 1 gemäß diesem Ausführungsbeispiel. Unter Bezugnahme auf Fig. 37 umfaßt ein optisches Tiefpaßfilter 300 ein optisches Element 301 zum Aufspalten eines einfallenden Strahls in zwei um einen Abstand D&sub1; voneinander beabstandete Strahlen in einer um θ&sub1; im Gegenuhrzeigersinn bezüglich der Abtastrichtung gedrehten Richtung, und ein optisches Element 302 zum Aufspalten eines einfallenden Strahls in zwei voneinander durch einen Abstand D&sub2; beabstandete Strahlen in einer um θ&sub2; im Uhrzeigersinn bezüglich der Abtastrichtung gedrehten Richtung. Das optische Element 301 umfaßt eine doppelbrechende Platte 303, deren Projektionsrichtung zu einer Ebene, die parallel zu einer Bildebene der optischen Achse verläuft, einen Winkel θ&sub1; im Gegenuhrzeigersinn bezüglich der Abtastrichtung aufweist. Das optische Element 302 umfaßt eine π/4 Platte 304 zum Umwandeln einer linear polarisierten Komponente in eine zirkular polarisierte Komponente, und eine doppelbrechende Platte 305, deren Projektionsrichtung zu einer Ebene, die parallel zu einer Bildebene der optischen Achse verläuft, einen Winkel θ&sub2; im Uhrzeigersinn bezüglich der Abtastrichtung aufweist. Diese Komponenten erfüllen die nachfolgenden Bedingungen:
Überschreiten die Werte D&sub1; und D&sub2; die unteren Grenzen der Ungleichungen (i) und (ii), so sind die Faltungsverzerrungen erhöht, was sich störend auswirkt. Überschreiten diese Werte die oberen Grenzen, so ist die Auflösung verringert, was sich störend auswirkt. Ist das Anwendungsgebiet beschränkt und lediglich eine Frequenzkomponente mit einer bestimmten Richtung von Bedeutung, so kann entweder das optische Element 301 oder 302 verwendet werden. Dabei braucht die das optische Element 302 bildende λ/4-Platte 304 nicht verwendet zu werden, so daß das optische Element 302 lediglich die doppelbrechende Platte 305 aufweist. Fig. 38 zeigt eine räumliche Frequenzcharakteristik dieses optischen Tiefpaßfilters 300. Im einzelnen zeigt Fig. 38 einen Fall mit den nachfolgenden Bedingungen:
θ&sub1; = θ&sub2; = π/4
D&sub1; = D&sub2; = 2PHPV/(PH+PV)
Dabei werden, wie durch die gestrichelten Linien in Fig. 38 angedeutet ist, alle Farbdifferenzsignalträger an den Positionen (±1/2PH, ±1/2PV) in der Raumfrequenzebene (fH, fV) gesperrt, und die Farbdifferenzsignalträger an Positionen (0, ±-1/2PV) können ausreichend unterdrückt werden, wodurch ein gutes Bild mit minimalen Faltungsverzerrungen erhalten wird. Bei θ&sub1; = θ&sub2; = π/4, kann das optische Tiefpaßfilter wie ein in Fig. 39 gezeigtes Filter 500 aufgebaut sein. Im einzelnen umfaßt das Filter 500 ein optisches Element 501 und ein optisches Element 502. Das optische Element 501 umfaßt eine doppelbrechende Platte 503 mit einer Projektionsrichtung zu einer Oberfläche, die parallel zu der Bildebene der optischen Achse verläuft, mit einem Winkel π/4 im Gegenuhrzeigersinn bezüglich der Abtastrichtung, und eine doppelbrechende Platte 504 mit einer Projektionsrichtung zu einer Oberfläche, die parallel zu der Bildebene der optischen Achse verläuft, mit einem Winkel π/4 im Uhrzeigersinn bezüglich der Abtastrichtung. Das optische Element 502 umfaßt eine doppelbrechende Platte 505 mit einer Projektionsrichtung zu einer Oberfläche, die parallel zu der Bildebene der optischen Achse verläuft, in Abtastrichtung. Die Strahlabstände der doppelbrechenden Platten 503, 504 und 505 ergeben sich zu D&sub1;/ 2, D&sub1;/ 2 bzw. D&sub2;.
Mit dem vorgenannten Aufbau wird ein auf das erste optische Element 501 auftreffender Strahl durch das Polarisationsverhalten der doppelbrechenden Platten in zwei voneinander durch den Abstand D&sub1; beabstandete Strahlen aufgespalten. Die Ausbreitungsrichtung der Strahlen ist um π/2 im Uhrzeigersinn gegenüber der Abtastrichtung verschoben. Das in Fig. 37 gezeigte optische Tiefpaßfilter kann dieselben Raumfrequenzcharakteristiken wie die für θ&sub1; = θ&sub2; = π/4 aufweisen.
Das optische Tiefpaßfilter 1 kann einen in Fig. 40 gezeigten Aufbau aufweisen. Dieses optische Tiefpaßfilter 600 umfaßt ein optisches Element 601 bestehend aus einer doppelbrechenden Platte zum Aufspalten eines Strahls in einer π/4-Richtung im Gegenuhrzeigersinn bezüglich der Abtastrichtung, ein optisches Element 602 bestehend aus einer doppelbrechenden Platte zum Aufspalten eines Strahls in einer π/2-Richtung im Gegenuhrzeigersinn bezüglich der Abtastrichtung, und ein optisches Element 603 bestehend aus einer doppelbrechenden Platte zum Aufspalten eines Strahls in einer π/4-Richtung im Uhrzeigersinn bezüglich der Abtastrichtung.
Die Strahlaufspaltungsbreiten der optischen Elemente 601, 602 und 603 werden als D&sub1;, D&sub2; und D&sub3; definiert:
D&sub1; = D&sub3; = 2PHPV/(PH+PV)
D&sub2; = PV
Die Raumfrequenzcharakteristiken eines optischen Tiefpaßfilters entsprechen der Darstellung in Fig. 41. Alle Farbdifferenzsignalträger an den Punkten (±1/2PH, ±1/2PV) und (0, ±-1/2PV) werden gesperrt, und Faltungsverzerrungen können in geeigneter Weise unterdrückt werden.
Wie vorstehend beschrieben kann das Moiré gemäß diesem Ausführungsbeispiel minimiert und ein hohes S/N-Verhältnis erzielt werden, da eine Beyer-Anordnung bildende Farbfilter verwendet werden. Zusätzlich kann eine höhere Auflösung erzielt werden, da das optische Tiefpaßfilter und die Signalverarbeitungseinrichtung, die für die Beyer-Anordnung geeignet sind, verwendet werden.
Es wird eine Luminanzinformation erhalten, deren Spektralcharakteristik durch ein einfaches Verfahren korrigiert ist.
Es folgt eine Beschreibung des vierzehnten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels.
Ein Bildaufnahmeelement 101 weist mit denen des in Fig. 4A gezeigten dreizehnten Ausführungsbeispiels identische Farbfilter auf, und der Gesamtaufbau des achten Ausführungsbeispiels entspricht dem gemäß Fig. 42. Ein G(γ-te Potenz)-Signal wird durch einen Schalter 128 in an in Fig. 42 gezeigten Positionen befindliche G&sub1;(γ-te Potenz)- und G&sub2;(γ-te Potenz)- Signale aufgeteilt. Es wird angenommen, daß ein monochromatisches Objekt an einer Position (0,1/2PV) in der Frequenzebene durch das Bildaufnahmeelement 101 aufgenommen wird. Dieses Objekt repräsentiert horizontale Streifen mit einer Periode 2PV. Für dieses Objekt werden entsprechend von den Addierer 129 und 130 ausgegebene Farbdifferenzsignale, d.h. das (R(γ- te Potenz) - G&sub1;(γ-te Potenz))-Signal und das (B(γ-te Potenz) - G&sub2;(γ-te Potenz))-Signal, null. Daher werden die von dem Farbdifferenzmatrixprozessor 113 ausgegebenen Farbdifferenzsignale R-Y und B-Y null und werden nicht ausgegeben. Dies deutet an, daß der Träger des Farbdifferenzsignals an dem Frequenzpunkt (0,1/2PV) gelöscht wird. Mit anderen Worten wird der Träger des R(γ-te Potenz)-Signals in Phase mit dem des G&sub1;(γ-te Potenz)-Signals versetzt, und ebenso der Träger des B(γ-te Potenz)-Signals mit dem des G&sub2;(γ-te Potenz)-Signals an dem Frequenzpunkt (0,1/2PV). Da diese Differenzsignale, d.h. das (R(γ-te Potenz) - G&sub1;(γ-te Potenz))-Signal und das (B(γ-te Potenz) - G&sub2;(γ-te Potenz))-Signal, ihre Träger bei dieser Frequenz auslöschen können, werden die Träger der Farbdifferenzsignale nicht erzeugt. Aus demselben Grund werden keine Farbdifferenzsignalträger an einer zu dem Punkt (0,1/2PV) bezüglich der fH-Achse symmetrischen Position (0,-1/2PV) erzeugt. Soll ein von der Fig. 35 gezeigten Vorrichtung erhaltenes Ausgabesignal in analoger Form aufgezeichnet werden, so sind D/A-Umsetzter 118, 114 und 115 erforderlich. Falls jedoch dieses Ausgabesignal in digitaler Form auf ein magnetisches Medium, ein optomagnetisches Medium, ein E²PROM (elektrisch löschbarer PROM) oder dergleichen aufgezeichnet werden soll, so kann auf die vorgenannten D/A-Umsetzer verzichtet werden. Die durch Einsetzen der in Fig. 37 oder 39 gezeigten optischen Tiefpaßfilter in diese Bildaufnahmevorrichtung erhaltene Raumfrequenzcharakteristik ist in Fig. 43 dargestellt. Alle Farbdifferenzsignalträger an den Punkten ( ±-1/2PH, ±1/2PV) in der Raumfrequenzebene (fH, fV) werden gesperrt, und Farbdifferenzsignalträger an den Punkten ( ±-1/2PH,0) werden ausreichend unterdrückt. Faltungsverzerrungen können in geeigneter Weise unterdrückt werden.
Das optische Tiefpaßfilter kann einen in Fig. 44 gezeigten Aufbau aufweisen. Dieses optische Tiefpaßfilter 150 umfaßt ein optisches Element 151 bestehend aus einer doppelbrechenden Platte zum Aufspalten eines Strahls in π/4-Richtung im Gegenuhrzeigersinn bezüglich der Abtastrichtung, ein optisches Element 152 bestehend aus einer doppelbrechenden Platte zum Aufspalten eines Strahls in einer Richtung parallel zu der Abtastrichtung, und ein optisches Element 153 bestehend aus einer doppelbrechenden Platte zum Aufspalten eines Strahls in π/4-Richtung im Uhrzeigersinn bezüglich der Abtastrichtung. Die Strahlaufspaltungsbreiten der optischen Elemente 151, 152 und 153 werden als D&sub1;, D&sub2; und D&sub3; definiert:
D&sub1; = D&sub3; = 2PHPV/(PH+PV)
D&sub2; = PH
Die Raumfrequenzcharakteristiken eines optischen Tiefpaßfilters 150 entsprechen der in Fig. 45 gezeigten Darstellung. Alle Farbdifferenzsignalträger an den Punkten (±1/2PH, ±-1/2PV) und (0,±1/2PV) werden gesperrt, und Faltungsverzerrungen können in geeigneter Weise unterdrückt werden.
Die Luminanzinformation wird in gleicher Weise wie bei den dreizehnten Ausführungsbeispiel erhalten.
Es folgt eine Beschreibung des fünfzehnten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels.
Fig. 46 zeigt ein Blockschaltbild einer "Farbbildaufnahmevorrichtung" gemäß diesem Ausführungsbeispiel. Ein Strahl von einem aufzunehmenden Objekt triff auf ein Bildaufnahmeelement (Sensor) 101 über ein optisches Tiefpaßfilter 1 durch ein optisches Fokussiersystem (nicht gezeigt).
Das optische Tiefpaßfilter 1 weist einen in den Figuren 37, 39 oder 40 gezeigten Aufbau auf und unterdrückt Faltungsverzerrungen in geeigneter Weise. Das Bildaufnahmeelement (Sensor) 101 weist eine in Fig. 4A gezeigte Beyer-Anordnung bildende R-, G- und B-Filter auf. Ein von dem Bildaufnahmeelement 101 bildpunktweise ausgelesenes Bildsignal wird durch eine Farbtrenneinheit 102 in R-, G- und B-Signale aufgeteilt. Die R-, G- und B-Signale werden durch eine Weißabgleicheinheit 111 auf Grundlage einer durch einen Weißabgleichsensor 120 erhaltenen Farbtemperaturinformation einer Weißabgleicheinstellung unterzogen. Eine Ausgabe der Weißabgleicheinheit 111 wird durch eine γ-Korrektureinheit 112 einer γ-Korrektur unterzogen. Eine Ausgabe der γ-Korrektureinheit 112 wird durch einen A/D-(Analog-Digital)-Umsetzer 103 A/D-gewandelt. Ein Luminanzsignal wird wie folgt erhalten. Eine versetzte Abtaststruktur eines G(γ-te Potenz)-Signals wird durch ein Interpolationsfilter 205 zweidimensional interpoliert, und eine Ausgabe des Interpolationsfilter 205 wird durch einen D/A-Umsetzer 118 D/A-gewandelt. Somit wird ein Analogsignal aus dem D/A-Umsetzer 118 ausgegeben. Zusätzlich zu der durch die Interpolation in dem Interpolationsfilter 205 erzielten Koinzidenzoperation werden Verarbeitungen wie beispielsweise eine zweidimensionale Tiefpaßfilterung und eine Kantenanhebung durchgeführt. Zwischenzeitlich wird ein G(γ-te Potenz)-Signal der Ausgaben des A/D-Umsetzers 103 mittels eines Schalters 128 in an den in Fig. 36 dargestellten Positionen befindliche G&sub1;(γ-te Potenz)- und G&sub2;(γ-te Potenz)- Signale aufgeteilt. Diese Operation kann durch Aktivieren des Schalters 128 für beispielsweise jede horizontale Abtastperiode durchgeführt werden. Die getrennten G&sub1;(γ-te Potenz)- und G&sub2;(γ-te Potenz)-Signale werden gemeinsam mit einem R(γ-te Potenz)-Signal und einem B(γ-te Potenz)-Signal in Interpolationsfilter 206, 207, 208 bzw. 209 eingegeben, wodurch koinzidente R(γ-te Potenz)-, G&sub1;(γ-te Potenz)-, G&sub2;(γ- te Potenz)- und B(γ-te Potenz)-Signale erhalten werden. Zusätzlich zu der durch die Interpolation in den Interpolationsfiltern 206 bis 209 erzielten Koinzidenzoperation werden lineare Verarbeitungen wie beispielsweise eine zweidimensionale Tiefpaßfilterung und eine Kantenanhebung durchgeführt. Da es sich bei diesen Verarbeitungsoperationen um lineare Verarbeitungsoperationen handelt, können sie nach der Addition (später im einzelnen beschrieben) durchgeführt werden. Die koinzidenten R(γ-te Potenz)- und G&sub1;(γ-te Potenz)-Signale werden voneinander durch einen Addierer 129 subtrahiert, und ein (R(γ-te Potenz) - G&sub1;(γ-te Potenz))- Signal wird durch den Addierer 129 ausgegeben. In gleicher Weise werden die B(γ-te Potenz)- und G&sub2;(γ-te Potenz)-Signale durch einen Addierer 130 voneinander subtrahiert, und ein (B(γ-te Potenz) - G&sub2;(γ-te Potenz))-Signal wird durch den Addierer 130 ausgegeben. Farbdifferenzsignale R-Y und B-Y werden durch einen Farbdifferenzmatrixprozessor 113 wie in dem dreizehnten und vierzehnten Ausführungsbeispiel erzeugt.
Es wird angenommen, daß ein monochromatisches Objekt an einer Position (1/2PH,0) in der Frequenzebene durch das Bildaufnahmeelement 101 aufgenommen wird. Dieses Objekt repräsentiert vertikale Streifen mit einer Periode 2PH. Für dieses Objekt werden das (R(γ-te Potenz) - G&sub1;(γ-te Potenz))-Signal und das (B(γ-te Potenz) - G&sub2;(γ-te Potenz))-Signal, die entsprechend von den Addierer 129 und 130 ausgegeben werden, null und werden nicht ausgegeben. Dies deutet an, daß der Träger des Farbdifferenzsignals an dem Frequenzpunkt (1/2PH,0) gelöscht wird. Mit anderen Worten wird der Träger des R(γ-te Potenz)- Signals in Phase mit dem des G&sub1;(γ-te Potenz)-Signals versetzt, und ebenso der Träger des B(γ-te Potenz)-Signals mit dem des G&sub2;(γ-te Potenz)-Signals an dem Frequenzpunkt (1/2PH,0). Da diese R-Y und B-Y ihre Träger bei dieser Frequenz auslöschen können, werden die Träger der Farbdifferenzsignale nicht erzeugt. Diese Farbdifferenzsignale werden durch D/A-Umsetzer 114 und 115 in Analogsignale D/A-gewandelt. Aus demselben Grund werden keine Farbdifferenzsignalträger an einer zu dem Punkt (1/2PH,0) bezüglich der fV-Achse symmetrischen Position (-1/2PH,0) erzeugt. Da die Farbdifferenzsignale R-Y und B-Y im allgemeinen Bandbreiten aufweisen, die ausreichend schmaler sind als die des Luminanzsignals Y, können Operationen der Addierer 129 und 130 und dergleichen für die interpolierten koinzidenten R(γ-te Potenz)-, G&sub1;(γ-te Potenz)-, G&sub2;(γ-te Potenz)- und B(γ-te Potenz)-Signale unter Verwendung eines Takts mit einer Taktrate, die durch Extraktion oder Überspringen geringer ist als die des Luminanzsignals Y, durchgeführt werden. Bei diesem Ausführungsbeispiel erscheinen im Gegensatz zum dreizehnten und vierzehnten Ausführungsbeispiel keine Träger der Farbdifferenzsignale sondern die der Luminanzsignale an den Positionen (±1/2PH, ±-1/2PV) in der Raumfrequenzebene (fH, fV). Die in den Figuren 37, 39 und 40 gezeigten optischen Tiefpaßfilter 300, 500 und 600 weisen in den Figuren 38 und 41 durch gestrichelte Linien gekennzeichnete Frequenzcharakteristiken auf, so daß die vorgenannten Träger gesperrt werden können und Faltungsverzerrungen ebenso in geeigneter Weise unterdrückt werden.
Die Luminanzinformation wird in der vorstehenden Beschreibung des Prinzips durch direktes Verwenden des G-Signals als YS gebildet.
Es folgt eine Beschreibung des fünfzehnten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels.
Ein Bildaufnahmeelement 101 weist mit denen des vierzehnten Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 4A identische Farbfilter auf, und der Gesamtaufbau des zehnten Ausführungsbeispiels entspricht dem gemäß Fig. 46. Ein G(γ-te Potenz)-Signal wird durch einen Schalter 128 in an in Fig. 42 gezeigten positionen befindliche G&sub1;(γ-te Potenz)- und G&sub2;(γ-te Potenz)-Signale aufgeteilt.
Es wird angenommen, daß ein monochromatisches Objekt an einer Position (0,1/2PV) in der Frequenzebene durch das Bildaufnahmeelement 101 aufgenommen wird. Dieses Objekt repräsentiert horizontale Streifen mit einer Periode 2PV. Für dieses Objekt werden ein (R(γ-te Potenz) - G&sub1;(γ-te Potenz))-Signal und ein (B(γ-te Potenz) - G&sub2;(γ-te Potenz))-Signal, die entsprechend von Addierern 129 und 130 ausgegeben werden, null. Daher wird das (R(γ-te Potenz) - G&sub1;(γ-te Potenz))-Signal und das (B(γ-te Potenz) - G&sub2;(γ-te Potenz))-Signal, die von den Addierern 129 und 130 ausgegeben werden, null und werden nicht ausgegeben. Dies deutet an, daß der Träger des Farbdifferenzsignals an dem Frequenzpunkt (0,1/2PV) gelöscht wird. Mit anderen Worten wird der Träger des R(γ-te Potenz)-Signals in Phase mit dem des G&sub1;(γ-te Potenz)-Signals versetzt, und ebenso der Träger des B(γ-te Potenz)-Signals mit dem des G&sub2;(γ-te Potenz)- Signals an dem Frequenzpunkt (0,1/2PV). Da diese Differenzsignale, d.h. das (R(γ-te Potenz) - G&sub1;(γ-te Potenz))- Signal und das (B(γ-te Potenz) - G&sub2;(γ-te Potenz))-Signal ihre Träger bei dieser Frequenz auslöschen können, werden die Träger der Farbdifferenzsignale nicht erzeugt. Soll ein von der in Fig. 46 gezeigten Vorrichtung erhaltenes Ausgangssignal in analoger Form aufgezeichnet werden, so sind D/A-Umsetzer 118, 114 und 115 erforderlich. Falls jedoch dieses Ausgangssignal in digitaler Form auf ein magnetisches Medium, ein optomagnetisches Medium, ein E²PROM (elektrisch löschbarer PROM) oder dergleichen aufgezeichnet werden soll, so kann auf die vorgenannten D/A-Umsetzer verzichtet werden.
Das optische Tiefpaßfilter 1 kann einen in Fig. 37, 39 oder 44 gezeigten Aufbau aufweisen. Die Raumfrequenzcharakteristiken sind in exzellenter Weise zum Unterdrücken von Faltungsverzerrungen geeignet, wie in den Figuren 43 und 45 dargestellt ist.
Das Luminanzsignal wird in derselben Weise wie in dem vierzehnten Ausführungsbeispiel gebildet.
Zusätzlich können die Farbdifferenzsignale wie folgt gebildet werden. Das heißt, gemäß Fig. 49 kann die Trennung des G(γ-te Potenz)-Signals durch den Schalter 128 entsprechend einem Luminanzsignal eines Objekts zwischen in den Figuren 36 und 42 gezeigten Zeitsteuerung umgeschaltet werden. Dieser Aufbau wird als das sechzehnte Ausführungsbeispiel beschrieben. Die Auswahl der Zeitsteuerung gemäß Fig. 36 oder 42 wird durch eine Entscheidungsschaltung 131 (später beschrieben) bestimmt. In ähnlicher Weise erfolgt die Trennung des G(γ-te Potenz)-Signals gemäß Fig. 50 durch einen Schalter 203 durch Umschalten zwischen in Fig. 36 und 42 gezeigten Zeitsteuerungen entsprechend einem Luminanzsignal des Objekts. Dieser Aufbau wird als das siebzehnte Ausführungsbeispiel beschrieben.
Die Auswahl einer der Zeitsteuerungen wird durch eine Entscheidungsschaltung 204 beschrieben. Die Entscheidungsschaltung 204 kann in derselben Weise wie in Fig. 33 oder 34 aufgebaut sein.
Die Farbfilter des Bildaufnahmeelements brauchen keine R-, G- und B-Filter zu sein. Wie in Fig. 47 dargestellt ist, kann eine Beyer-Anordnung mit einem Y-Filter (d.h. ein Filter mit einer Spektralcharakteristik nahe der des Luminanzsignals), einem R-Filter und einem B-Filter, die dem ersten, zweiten bzw. dritten Filter entsprechen, verwendet werden. Wie in Fig. 48 dargestellt ist, kann eine Beyer-Anordnung mit einem W-(Weiß)-Filter, einem R-Filter und einem B-Filter entsprechend dem ersten, zweiten bzw. dritten Filter verwendet werden. Jede Anordnung kann eingesetzt werden, solange durch eine Matrix (1) repräsentierte Farbdifferenzsignale R-Y und B-Y durch eine arithmetische Operation unter Verwendung der ersten und zweiten Differenzsignale erhalten werden können, wenn das erste Farbsignal gemäß Fig. 36 oder 42 zur Bildung der ersten und zweiten Differenzsignale aufgeteilt wird (die Matrixkoeffizienten brauchen nicht auf die spezifischen, in der Matrix zum Erhalten der Signale R-Y und B-Y gezeigten beschränkt sein).
Wie vorstehend beschrieben, kann eine geeignete Signalverarbeitung durchgeführt werden, da eine Beyer-Anordnung bildende Farbfilter in dem Bildaufnahmeelement verwendet werden. Es wird somit eine Farbbildaufnahmevorrichtung bereitgestellt die ein Bild mit hoher Auflösung, verringertem Moiré und hohem S/N-Verhältnis erzeugen kann.
Die vorliegende Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf ein noch weiteres Ausführungsbeispiel im einzelnen erläutert.
Fig. 51 zeigt ein Blockschaltbild einer "Farbbildaufnahmevorrichtung" als das achtzehnte erfindungsgemäße Ausführungsbeispiel. R-, G- und B-Filter (Filteranordnung) mit einer in Fig. 4A gezeigten Beyer-Anordnung sind in einem Bildaufnahmeelement (Sensor) 101 angeordnet. Ein von dem Bildaufnahmeelement 101 bildpunktweise ausgelesenes Bildsignal wird durch eine Farbtrenneinheit 102 in R-, G- und B-signale aufgeteilt. Die R-, G- und B-Signale werden durch eine Weißabgleicheinheit 111 auf Grundlage einer von einem Weißabgleichsensor (AWB) 120 erhaltenen Farbtemperaturinformation einer Weißabgleicheinstellung unterzogen.
Eine Ausgabe der Weißabgleicheinheit 111 wird durch eine Korrektureinheit 112 einer γ-Korrektur unterzogen. Eine Ausgabe der γ-Korrektureinheit 112 wird durch einen A/D-(Analog- Digital)-Umsetzer 103 D/A-gewandelt.
Ein Luminanzsignal wird durch eine Umschaltschaltung (SWY) 126 geschaltet und in einer Lesereihenfolge umgeordnet. Das umgeordnete Luminanzsignal wird als ein eine Hochfrequenzkomponente enthaltendes Luminanzsignal YS gelesen. Dieses Luminanzsignal YS wird durch einen Addierer 117 zu die Produkte zwischen Konstanten und einem ersten Differenzsignal, d.h. einem (R(γ-te Potenz) - G&sub1;(γ-te Potenz))-Signal, und einem zweiten Differenzsignal, d.h. einem (B(γ-te Potenz) - G&sub2;(γ-te Potenz))-Signal, darstellenden Signalen addiert. Eine Ausgabe des Addierers 117 wird durch einen D/A-(Digital-Analog)-Umsetzer 118 D/A-gewandelt.
Zwischenzeitlich wird ein G(γ-te Potenz)-Signal der Ausgaben des A/D-Umsetzers 103 durch einen Schalter (SW) 128 in an in Fig. 52 gezeigten Positionen befindliche G&sub1;(γ-te Potenz)- und G&sub2;(γ-te Potenz)-Signale aufgeteilt. Diese Operation kann durch Aktivieren des Schalters 128 für beispielsweise jede horizontale Abtastperiode durchgeführt werden. Die getrennten G&sub1;(γ-te Potenz)- und G&sub2;(γ-te Potenz)-Signale werden gemeinsam mit einem R(γ-te Potenz)-Signal und einem B(γ-te Potenz)- Signal in Interpolationsfilter 106, 107, 108 bzw. 109 eingegeben, wodurch koinzidente R(γ-te Potenz)-, G&sub1;(γ-te Potenz)-, G&sub2;(γ-te Potenz)- und B(γ-te Potenz)-Signale erhalten werden. Zusätzlich zu der durch die Interpolation in den Interpolationsfiltern 106 bis 109 erzielten Koinzidenzoperation werden lineare Verarbeitungen wie beispielsweise eine zweidimensionale Tiefpaßfilterung und eine Kantenanhebung durchgeführt. Da es sich bei diesen Verarbeitungsoperationen um lineare Verarbeitungsoperationen handelt, können sie nach der Addition und der Matrixverarbeitung (beide werden später im einzelnen beschrieben) durchgeführt werden.
Die koinzidenten R(γ-te Potenz)- und G&sub1;(γ-te Potenz)-Signale werden durch einen Addierer 129 voneinander subtrahiert, und ein (R(γ-te Potenz) - G&sub1;(γ-te Potenz))-Signal wird durch den Addierer 129 ausgegeben. In ähnlicher Weise werden die B(γ-te Potenz)- und G&sub2;(γ-te Potenz)-Signale durch einen Addierer 130 voneinander subtrahiert, und ein (B(γ-te Potenz) - G&sub2;(γ-te Potenz))-Signal wird durch den Addierer 130 ausgeben. Diese Ausgangssignale werden in eine Farbdifferenzmatrixprozessor 113 eingegeben, und die nachfolgende Matrixoperation wird zum Ableiten von Farbdifferenzsignalen R-Y und B-Y durchgeführt.
Es wird angenommen, daß ein monochromatisches Objekt an einer Position (1/2PH,0) in der Frequenzebene durch das Bildaufnahmeelement 101 aufgenommen wird. Dieses Objekt repräsentiert vertikale Streifen mit einer Periode 2PH. Für dieses Objekt werden die Bedingungen R(γ-te Potenz) = G&sub1;(γ-te Potenz) und B(γ-te Potenz) = G&sub2;(γ-te Potenz) eingerichtet. Die entsprechend von den Addierern 129 und 130 ausgegebenen Farbdifferenzsignale, d.h. das (R(γ-te Potenz) - G&sub1;(γ-te Potenz))-Signal und das (B(γ-te Potenz) - G&sub2;(γ-te Potenz))-Signal werden null. Daher werden die von dem Farbdifferenzmatrixprozessor 113 ausgegebenen Farbdifferenzsignale R-Y und B-Y null und werden nicht ausgegeben. Dies deutet an, daß der Träger der Farbdifferenzsignale in dem Frequenzpunkt (1/2PH,0) gelöscht wird. Mit anderen Worten wird der Träger des R(γ-te Potenz)- Signals in Phase mit dem des G&sub1;(γ-te Potenz)-Signals versetzt, und ebenso der Träger des B(γ-te Potenz)-Signals mit dem des G&sub2;(γ-te Potenz)-Signals an dem Frequenzpunkt (1/2PH,0). Da diese Differenzsignale, d.h. das (R(γ-te Potenz) - G&sub1;(γ-te Potenz))-Signal und das (B(γ-te Potenz) - G&sub2;(γ-te Potenz))-Signal bei dieser Frequenz auslöschen können, werden die Träger der Farbdifferenzsignale nicht erzeugt. Diese Farbdifferenzsignale werden durch D/A-Umsetzer 114 und 115 D/A-gewandelt.
Das erste Differenzsignal (R(γ-te Potenz) - G&sub1;(γ-te Potenz)) und das zweite Differenzsignal (B(γ-te Potenz) - G&sub2;(γ-te Potenz)) werden durch Konstantenmultiplizierer 132 und 133 mit Konstanten multipliziert und durch eine Addierer 134 addiert. Eine Ausgabe des Addierers 134 wird durch den Addierer 117 zu dem Luminanzsignal YS addiert, wodurch ein Luminanzsignal Y mit korrigierter Spektralcharakteristik erhalten wird.
Das Prinzip dieser Operation wird nachstehend beschrieben.
Es wird angenommen, daß Ausgaben der entsprechenden Bildpunkte des Bildaufnahmeelements 101 lediglich synthetisiert werden und das resultierende Luminanzsignal als YS definiert wird. Das Luminanzsignal YS wird durch Umschalten der Ausgabesignale von den entsprechenden Bildpunkten mittels der Umschaltschaltung 126 erhalten. Eine der farbgetrennten Komponenten, z.B. ein G-Signal, kann verwendet werden. Im Gegensatz dazu wird das Luminanzsignal, dessen Spektralcharakteristik zum Angleichen an die Sehempfindlichkeit korrigiert wurde, als YL definiert. Das Luminanzsignal YL kann durch lineares Verkoppeln der koinzidenten Farbsignale gemäß nachstehender Definition gebildet werden:
YL = δRγ + αG&sub1;γ + βG&sub2;γ + &epsi;Bγ
für δ + α + β + &epsi; = 1 ...(1)
In der NTSC-Norm
δ = 0,30; α + β =0,59; &epsi; = 0,11 ...(2)
Das Luminanzsignal YL weist ein tieferes Band als das Luminanzsignal YS auf. Von allen Luminanzsignalen YS wird das Luminanzsignal mit demselben Band wie das Luminanzsignal YL als YSL definiert.
Dabei wird das Luminanzsignal Y durch Ersetzen der Niederfrequenzkomponente YSL des Luminanzsignals YS mit dem Luminanzsignal YL mit korrigierter Spektralcharakteristik korrigiert. Das heißt,
Y = (YS - YSL) + YL = YL + (YL - YSL) ...(3)
Das Luminanzsignal YSL kann durch lineares Verkoppeln der entsprechenden Farbsignale ausgedrückt werden und wird wie folgt definiert:
YSL = sRγ + tG&sub1;γ + uG&sub2;γ + wBγ
für s + t + u + w = 1 ...(4)
Dabei werden die in Klammern befindlichen Terme auf der rechten Seite der Gleichung (3) wie folgt definiert:
Sind die nachfolgenden Bedingungen gegeben:
C&sub1; = δ - s = t - α ...(5)
C&sub2; = &epsi; - w = u - β ...(6)
so kann die nachfolgende Gleichung abgeleitet werden:
YL - YSL = C&sub1;(Rγ - G&sub1;γ) + C&sub2;(Bγ - G&sub2;γ)
Ein Ersetzen dieser Gleichung in Gleichung (3) ergibt folgendes:
Y = YS + C&sub1;(Rγ - G&sub1;γ) + C&sub2;(Rγ - G&sub2;γ) ...(7)
Die Spektralcharakteristik des Luminanzsignals Y wird durch Addieren der Produkte der Konstanten mit den ersten und zweiten Differenzsignalen (R(γ-te Potenz) - G&sub1;(γ-te Potenz)) und (B(γ-te Potenz) - G&sub2;(γ-te Potenz)) zu dem lediglich synthetisierten Luminanzsignal YS.
Wird das Luminanzsignal YS durch eine Schaltoperation der Umschaltschaltung 126 erhalten, so erfüllen die Werte s, t, u und w in Gleichung (4) die nachfolgende Gleichung:
s = t = u = w = 0,25 ...(8)
Die nachfolgenden Beziehungen werden aus den Gleichungen (2), (5) und (6) abgeleitet:
α = 0,20; β = 0,39;
C&sub1; = 0,05; C&sub2; = -0,14 ...(9)
Wird das Luminanzsignal YS unter Verwendung des G-Signals erhalten, so ergeben sich die Werte s, t, u und w wie folgt:
s = w = 0, t = u = 0,5 ...(10)
Die nachfolgenden Beziehungen werden dann aus den Gleichungen (2), (5) und (6) abgeleitet:
α = 0,20; β = 0,39;
C&sub1; = 0,30; C&sub2; = 0,11 ...(11)
Das Luminanzsignal, dessen Spektralcharakteristik gemäß vorstehender Beschreibung korrigiert wurde, wird durch den D/A- Umsetzer 118 D/A-gewandelt, und ein Analogsignal wird durch den D/A-Umsetzer 118 ausgegeben. Da die Farbdifferenzsignale R-Y und B-Y und die Niederfrequenzkomponente YL des Luminanzsignals im allgemeinen Bandbreiten aufweisen, die ausreichend schmaler sind als die des Luminanzsignals Y, können die Operationen der Addierer 129 und 130, des Farbdifferenzmatrixprozessors 113 und dergleichen für die interpolierten koinzidenten R(γ-te Potenz)-, G&sub1;(γ-te Potenz), G&sub2;(γ-te Potenz)- und B(γ-te Potenz)-Signale unter Verwendung eines Takts mit einer Taktrate, die durch Extraktion oder Überspringen geringer ist als die des Luminanzsignals Y, durchgeführt werden.
Wie vorstehend beschrieben, kann gemäß diesem Ausführungsbeispiel das Moiré minimiert werden, da keine Streifenfilter verwendet werdens Darüber hinaus kann ein hohes S/N-Verhältnis erzielt werden, da keine komplementären Farbfilter verwendet werden. Da die Farbsignalträger an dem Frequenzpunkt (1/2PH,0) gelöscht werden können, kann eine höhere Auflösung erzielt werden. Die Luminanzinformation mit korrigierter Spektralcharakteristik kann durch ein einfaches Verfahren erhalten werden.
Es folgt eine Beschreibung des neunzehnten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels.
Eine Filteranordnung gemäß dem achtenzehnten Ausführungsbeispiel (Fig. 4A) ist in einem Bildaufnahmeelement 101 angeordnet. Der Gesamtaufbau des achtzehnten Ausführungsbeispiels entspricht im wesentlichen dem gemäß Fig. 51, mit der Ausnahme, daß ein durch einen A/D-Umsetzer 103 ausgegebenes G(γ-te Potenz)-Signal durch einen Schalter 128 in an in Fig. 53 gezeigten Positionen befindliche G&sub1;(γ-te Potenz)- und G&sub2;(γ-te Potenz)-Signale aufgeteilt wird.
Es wird angenommen, daß ein monochromatisches Objekt an einer Position (0,1/2PV) in der Frequenzebene durch das Bildaufnahmeelement 101 aufgenommen wird. Dieses Objekt repräsentiert horizontale Streifen mit einer Periode 2PV. Für dieses Objekt werden die Bedingungen R(γ-te Potenz) = G&sub1;(γ-te Potenz) und B(γ-te Potenz) = G&sub2;(γ-te Potenz) eingerichtet. Die entsprechend durch die Addierer 129 und 130 ausgegebenen Differenzsignale, d.h. das (R(γ-te Potenz) - G&sub1;(γ-te Potenz))-Signal und das (B(γ-te Potenz) - G&sub2;(γ-te Potenz))-Signal, werden null. Daher werden die von einem Farbdifferenzmatrixprozessor 113 ausgegebenen Farbdifferenzsignale R-Y und B-Y null und werden nicht ausgegeben. Dies deutet an, daß der Träger des Farbdifferenzsignals an dem Frequenzpunkt (0,1/2PV) gelöscht wird. Mit anderen Worten wird der Träger des R(γ-te Potenz)- Signals in Phase mit dem G&sub1;(γ-te Potenz)-Signals versetzt, und ebenso der Träger des B(γ-te Potenz)-Signals mit dem G&sub2;(γ-te Potenz)-Signals an dem Frequenzpunkt (0,1/2PV). Da diese Differenzsignale, daß heißt das (R(γ-te Potenz) - G&sub1;(γ-te Potenz))-Signal und das (B(γ-te Potenz) - G&sub2;(γ-te Potenz))- Signal, ihre Träger bei dieser Frequenz auslöschen können, werden die Träger der Farbdifferenzsignale nicht erzeugt. Die Luminanzinformation wird in derselben Weise wie im achtzehnten Ausführungsbeispiel gebildet.
Soll ein von der Vorrichtung gemäß Fig. 51 erhaltenes Ausgabesignal in analoger Form aufgezeichnet werden, so sind D/A- Umsetzer 118, 114 und 115 erforderlich. Falls jedoch dieses Ausgabesignal in digitaler Form auf ein magnetisches Medium, ein optomagnetisches Medium, ein E²PROM (elektrisch löschbarer PROM) oder dergleichen aufgenommen werden soll, so kann auf die vorgenannten D/A-Umsetzer verzichtet werden.
Es folgt eine Beschreibung des zwanzigsten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels.
Fig. 54 zeigt ein Blockschaltbild eines Signalverarbeitungsteils einer "Farbbildaufnahmevorrichtung" nach dem zwanzigsten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel. R-, G- und B-Filter mit einer in Fig. 4A gezeigten Beyer-Anordnung sind in einem Bildaufnahmeelement (Sensor) 401 angeordnet. Ein von dem Bildaufnahmeelement 401 bildpunktweise ausgelesenes Bildsignal wird durch eine Farbtrenneinheit 402 in R-, G- und B-Signale aufgeteilt. Die R-, G- und B-Signale werden durch eine Weißabgleicheinheit 411 auf Grundlage einer von einem Weißabgleichsensor (AWB) 420 erhaltenen Farbtemperaturinformation einer Weißabgleicheinstellung unterzogen. Eine Ausgabe der Weißabgleicheinheit 411 wird durch γ-Korrektureinheit 412 einer γ-Korrektur unterzogen. Eine Ausgabe der γ-Korrektureinheit 412 wird durch einen A/D- (Analog-Digital)-Umsetzer 403 A/D-gewandelt.
Ein Luminanzsignal wird wie folgt erhalten. Eine versetzte Abtaststruktur eines G(γ-te Potenz)-Signals wird durch ein Interpolationsfilter 425 zweidimensional gefiltert, die Spektralcharakteristik des G-Signals wird durch erste und zweite Differenzsignale (später beschrieben) mittels eines Addierers 417 korrigiert, und eine Ausgabe des Interpolationsfilters 425 wird durch einen D/A-Umsetzer 418 D/A-gewandelt. Somit wird ein Analogsignal aus dem D/A-Umsetzer 418 ausgegeben. Zusätzlich zu der durch die Interpolation in dem Interpolationsfilter 425 erzielten Koinzidenzoperation werden Verarbeitungen wie beispielsweise eine zweidimensionale Tiefpaßfilterung und eine Kantenanhebung durchgeführt.
Zwischenzeitlich wird ein G(γ-te Potenz)-Signal der Ausgaben des A/D-Umsetzers 403 durch einen Schalter 428 in an in Fig. 52 gezeigten Positionen befindliche G&sub1;(γ-te Potenz)- und G&sub2;(γ-te Potenz)-Signale aufgeteilt. Diese Operation kann durch Aktivieren des Schalters 428 für beispielsweise jede horizontale Abtastperiode durchgeführt werden. Die getrennten G&sub1;(γ- te Potenz)- und G&sub2;(γ-te Potenz)-Signale werden gemeinsam mit einem R(γ-te Potenz)-Signal und einem B(γ-te Potenz)-Signal in Interpolationsfilter 406, 407, 408 bzw. 409 eingegeben, wodurch koinzidente R(γ-te Potenz)-, G&sub1;(γ-te Potenz)-, G&sub2;(γ- te Potenz)- und B(γ-te Potenz)-Signale erhalten werden. Zusätzlich zu der durch die Interpolation in den Interpolationsfilter 406 bis 409 erzielten Koinzidenzoperation werden lineare Verarbeitungen wie beispielsweise eine zweidimensionale Tiefpaßfilterung und eine Kantenanhebung durchgeführt. Da es sich bei diesen Verarbeitungsoperationen um lineare Verarbeitungsoperationen handelt, können sie nach der Addition (später im einzelnen beschrieben) durchgeführt werden.
Die koinzidenten R(γ-te Potenz)- und G&sub1;(γ-te Potenz)-Signale werden durch einen Addierer 429 voneinander subtrahiert, und ein erstes Differenzsignal, d.h. ein (R(γ-te Potenz) - G&sub1;(γ- te Potenz))-Signal, wird durch den Addierer 429 ausgegeben. In gleicher Weise werden die B(γ-te Potenz)- und G&sub2;(γ-te Potenz)-Signale durch einen Addierer 430 voneinander subtrahiert, und ein zweites Differenzsignal, d.h. ein (B(γ-te Potenz) - G&sub2;(γ-te Potenz))-Signal wird durch den Addierer 430 ausgegeben. Farbdifferenzsignale R-Y und B-Y werden durch einen Farbdifferenzmatrixprozessor 413 erzeugt.
Es wird angenommen, daß ein monochromatisches Objekt an einer Position (1/2PH,0) in der Frequenzebene durch das Bildaufnahmeelement 401 aufgenommen wird. Dieses Objekt repräsentiert vertikale Streifen mit einer Periode 2PH. Für dieses Objekt werden das (R(γ-te Potenz) - G&sub1;(γ-te Potenz))- Signal und das (B(γ-te Potenz) - G&sub2;(γ-te Potenz))-Signal, die entsprechend von den Addierer 429 und 430 ausgegeben werden, null und werden nicht ausgegeben. Dies deutet an, daß der Träger des Farbdifferenzsignals an dem Frequenzpunkt (1/2PH,0) gelöscht wird.
Das Luminanzsignal wird in der Beschreibung des Prinzips der Luminanzsignalkorrektur durch direktes Verwenden des G-Signals als YS gebildet.
Es folgt eine Beschreibung des einundzwanzigsten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels.
Ein Bildaufnahmeelement weist eine Beyer-Anordnung (Fig. 4A) wie in dem zwanzigsten Ausführungsbeispiel auf. Der Gesamtaufbau des einundzwanzigsten Ausführungsbeispiels entspricht im wesentlichen dem des Aufbaus gemäß Fig. 54, mit der Ausnahme, daß ein von einem A/D-Umsetzer 403 ausgegebenes Y(γ-te Potenz)-Signal durch einen Schalter 428 in an in Fig. 53 gezeigten Positionen befindliche G&sub1;(γ-te Potenz)- und G&sub2;(γ-te Potenz)-Signale aufgeteilt wird.
Es wird angenommen, daß ein monochromatisches Objekt an einer Position (0,1/2PV) in der Frequenzebene durch ein Bildaufnahmeelement 401 aufgenommen wird. Dieses Objekt repräsentiert horizontale Streifen mit einer Periode 2PV. Für dieses Objekt werden das (R(γ-te Potenz) - G&sub1;(γ-te Potenz))-Signal und das (B(γ-te Potenz) - G&sub2;(γ-te Potenz))-Signal, die entsprechend von den Addierer 429 und 430 ausgegeben werden, null und werden nicht ausgegeben. Dies deutet an, daß der Träger des Farbdifferenzsignal an dem Frequenzpunkt (0,1/2PV) gelöscht wird. Das Luminanzsignal wird in derselben Weise wie in dem zwanzigsten Ausführungsbeispiel gebildet.
Die Farbfilter des Bildaufnahmeelements brauchen keine R-, G- und B-Filter sein. Wie in Fig. 47 dargestellt ist, kann eine Beyer-Anordnung mit einem Y-Filter (d.h. einem Filter mit einer Spektralcharakteristik nahe der des Luminanzsignals), einem R-Filter und einem B-Filter entsprechend dem ersten, zweiten bzw. dritten Filter verwendet werden. Wie in Fig. 48 dargestellt ist, kann eine Beyer-Anordnung mit einem W-(Weiß)-Filter, einen R-Filter und einem B-Filter entsprechend dem ersten, zweiten bzw. dritten Filter verwendet werden. Jede Anordnung kann eingesetzt werden, solange durch eine Matrix (1) repräsentierte Farbdifferenzsignale R-Y und B-Y durch eine arithmetische Operation unter Verwendung des ersten und zweiten Differenzsignals erhalten werden können, wenn das erste Farbsignal gemäß Fig. 52 oder 53 zur Bildung des ersten und zweiten Differenzsignals aufgeteilt wird (die Matrixkoeffizienten brauchen nicht auf die in der Matrix (1) zum Erzielen der Farbdifferenzsignale R-Y und B-Y mittels des Farbdifferenzmatrixprozessors 113 speziell gezeigten beschränkt sein).
Wie vorstehend beschrieben, wird eine Farbbildaufnahmevorrichtung bereitgestellt, die eine Luminanzinformation erzeugen kann, deren Spektralcharakteristik durch ein einfaches Verfahren korrigiert wird, und die ein gutes Bild mit hoher Auflösung, reduziertem Moiré und hohem S/N- Verhältnis erzielen kann.
Die vorliegende Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf ein noch weiteres Ausführungsbeispiel im einzelnen erläutert.
Fig. 55 zeigt ein Blockschaltbild einer "Farbbildaufnahmevorrichtung" als das zweiundzwanzigste erfindungsgemäße Ausführungsbeispiel R-, G- und B-Filter (Filteranordnung) mit einer in Fig. 4A gezeigten Beyer-Anordnung sind in einem Bildaufnahmeelement (Sensor) 101 angeordnet. Ein von dem Bildaufnahmeelement 101 bildpunktweise ausgelesenes Bildsignal wird durch eine Farbtrenneinheit 102 in R-, G- und B-Signale aufgeteilt. Die R-, G- und B-Signale werden durch eine Weißabgleicheinheit 111 auf Grundlage einer durch einen Weißabgleichsensor (AWB) 120 erhaltenen Farbtemperaturinformation einer Weißabgleicheinstellung unterzogen. Eine Ausgabe der Weißabgleicheinheit 111 wird durch eine γ- Korrektureinheit 112 einer γ-Korrektur unterzogen. Eine Ausgabe der γ-Korrektureinheit 112 wird durch einen A/D- (Analog-Digital)-Umsetzer 103 A/D-gewandelt.
Ein Luminanzsignal wird durch eine Umschaltschaltung (SWY) 126 geschaltet und in einer Lesereihenfolge umgeordnet. Das umgeordnete Luminanzsignal wird als ein Luminanzsignal YS extrahiert. Das Luminanzsignal YS wird durch einen Addierer 117 zu Produkten zwischen Konstanten und einem ersten oder dritten Differenzsignal (R(γ-te Potenz) - G&sub1;(γ-te Potenz)) und einem zweiten oder vierten Differenzsignal (B(γ-te Potenz) - G&sub2;(γ-te Potenz)) addiert (diese Signale werden später im einzelnen beschrieben). Summensignale werden durch einen D/A-(Digital-Analog)-Umsetzer 118 umgewandelt, und Analogsignale werden durch den D/A-Umsetzer 118 ausgegeben.
Zwischenzeitlich wird ein G(γ-te Potenz)-Signal der Ausgaben des A/D-Umsetzers 103 durch einen Schalter (SW) 128 in an den dargestellten Positionen mit zwei Zeitsteuerungen, d.h. Zeitsteuerung 1 gemäß Fig. 56A und Zeitsteuerung 2 gemäß Fig. 56B, befindliche G&sub1;(γ-te Potenz)- und G&sub2;(γ-te Potenz)-Signale aufgeteilt. Diese Operation kann durch Aktivieren des Schalters 128 für beispielsweise jede horizontale Abtastperiode durchgeführt werden. Der Schaltvorgang zwischen den Zeitsteuerungen 1 und 2 wird durch eine Entscheidungsschaltung 131 (später beschrieben) entsprechend einem Luminanzsignal eines aufzunehmenden Objekts durchgeführt. Die getrennten G&sub1;(γ-te Potenz)- und G&sub2;(γ-te Potenz)-Signale werden gemeinsam mit einem R(γ-te Potenz)-Signal und einem B(γ-te Potenz)-Signal in Interpolationsfilter 106, 107, 108 bzw. 109 eingegeben, wodurch koinzidente R(γ-te Potenz)-, G&sub1;(γ-te Potenz)-, G&sub2;(γ- te Potenz)- und B(γ-te Potenz)-Signale erhalten werden. Zusätzlich zu der durch die Interpolation in den Interpolationsfiltern 106 bis 109 erzielten Koinzidenzoperation werden lineare Verarbeitungen wie beispielsweise eine zweidimensionale Tiefpaßfilterung und eine Kantenanhebung durchgeführt. Da es sich bei diesen Verarbeitungsoperationen um lineare Verarbeitungsoperationen handelt, können sie nach der Addition und Matrixverarbeitung (beide werden später im einzelnen beschrieben) durchgeführt werden.
Die koinzidenten R(γ-te Potenz)- und G&sub1;(γ-te Potenz)-Signale werden durch einen Addierer 129 voneinander subtrahiert, und das erste und dritte Differenzsignal (R(γ-te Potenz) - G&sub1;(γ- te Potenz)) werden durch den Addierer 129 ausgegeben. In gleicher Weise werden die B(γ-te Potenz)- und G&sub2;(γ-te Potenz)-Signale durch einen Addierer 130 voneinander subtrahiert, und die zweiten und vierten Signale (B(γ-te Potenz) - G&sub2;(γ-te Potenz)) werden durch den Addierer 130 ausgegeben. Diese Ausgangssignale werden in einen Farbdifferenzmatrixprozessor 113 eingegeben, und die nachfolgende Matrixoperation wird zur Ableitung von Farbdifferenzsignalen R-Y und B-Y durchgeführt.
Es wird angenommen, daß der Umschaltvorgang zwischen den G&sub1;(γ-te Potenz)- und G&sub2;(γ-te Potenz)-Signalen mit der in Fig. 56A gezeigten Zeitsteuerung 1 durchgeführt wird, und daß ein monochromatisches Objekt an einer Position (1/2PH,0) in der Frequenzebene durch das Bildaufnahmeelement 101 aufgenommen wird. Dieses Objekt repräsentiert vertikale Streifen mit einer Periode 2PH. Für dieses Objekt, werden die Bedingungen R(γ-te Potenz) G&sub1;(γ-te Potenz) und B(γ-te Potenz) = G&sub2;(γ-te Potenz) eingerichtet. Die entsprechend von den Addierern 129 und 130 ausgegebenen Differenzsignale (R(γ-te Potenz) - G&sub1;(γ- te Potenz)) und (B(γ-te Potenz) - G&sub2;(γ-te Potenz)) werden null. Daher werden die von dem Farbdifferenzmatrixprozessor 113 ausgegebenen Farbdifferenzsignale R-Y und B-Y null und werden nicht ausgegeben. Dies deutet an, daß der Träger des Farbdifferenzsignals an dem Frequenzpunkt (1/2PH,0) gelöscht wird. Mit anderen Worten wird der Träger des R(γ-te Potenz)- Signals in Phase mit dem des G&sub1;(γ-te Potenz)-Signals versetzt, und ebenso der Träger des B(γ-te Potenz)-Signals mit dem G&sub2;(γ-te Potenz)-Signals an dem Frequenzpunkt (1/2PH,0). Da die ersten und zweiten Differenzsignale (R(γ-te Potenz) - G&sub1;(γ-te Potenz)) und (B(γ-te Potenz) - G&sub2;(γ-te Potenz)) ihre Träger bei dieser Frequenz auslöschen können, werden die Träger der Farbdifferenzsignale nicht erzeugt.
Es wird angenommen, daß der Umschaltvorgang zwischen den G&sub1;(γ-te Potenz)- und G&sub2;(γ-te Potenz)-Signale mit der in Fig. 56B gezeigten Zeitsteuerung 2 durchgeführt wird, und daß ein monochromatisches Objekt an einer Position (0,1/2PV) in der Frequenzebene durch das Bildaufnahmeelement 101 aufgenommen wird. Dieses Objekt repräsentiert horizontale Streifen mit einer Periode 2PV. Für dieses Objekt, werden die entsprechend von den Addierern 129 und 130 ausgegebenen Differenzsignale (R(γ-te Potenz) - G&sub1;(γ-te Potenz)) und (B(γ-te Potenz) - G&sub2;(γ- te Potenz)) null. Daher werden die von dem Farbdifferenzmatrixprozessor 113 ausgegebenen Farbdifferenzsignale R-Y und B-Y null und werden nicht ausgegeben. Dies deutet an, daß der Träger des Farbdifferenzsignals an dem Frequenzpunkt (0,1/2PV) gelöscht wird. Mit anderen Worten wird der Träger des R(γ-te Potenz)-Signals in Phase mit dem des G&sub1;(γ-te Potenz)-Signals versetzt, und ebenso der Träger des B(γ-te Potenz)-Signals mit dem des G&sub2;(γ-te Potenz)-Signals an dem Frequenzpunkt (0,1/2PV). Da die dritten und vierten Differenzsignale (R(γ-te Potenz) - G&sub1;(γ-te Potenz)) und (B(γ-te Potenz) - G&sub2;(γ-te Potenz)) ihre Träger bei dieser Frequenz auslöschen können, werden die Träger der Farbdifferenzsignale nicht erzeugt.
Diese Farbdifferenzsignale werden durch die D/A-Umsetzer 114 und 115 in Analogsignale umgewandelt, und die Analogsignale werden ausgegeben.
Das dritte Differenzsignal (R(γ-te Potenz) - G&sub1;(γ-te Potenz)) und das vierte Differenzsignal (B(γ-te Potenz) - G&sub2;(γ-te Potenz)) werden durch Konstantenmultiplizierer 132 und 133 mit Konstanten multipliziert und durch einen Addierer 134 zueinander addiert. Eine Ausgabe des Addierers 134 wird durch den Addierer 117 zu dem Luminanzsignal YS addiert, wodurch das Luminanzsignal Y mit korrigierter Spektralcharakteristik erhalten wird.
Das Prinzip der vorgenannten Operation wurde bereits beschrieben, so daß auf dessen Beschreibung verzichtet werden kann.
Wird das Luminanzsignal YS durch eine Umschaltoperation der Umschaltschaltung 126 erhalten, so erfüllen die Werte s, t, u und w in Gleichung (4) die nachfolgende Gleichung:
s = t = u = w = 0,25 ...(8)
Die nachfolgenden Beziehungen ergeben sich aus den Gleichungen (2), (5) und (6):
α = 0,20; β = 0,39;
C&sub1; = 0,05; C&sub2; = -0,14 ...(9)
Wird das Luminanzsignal YS unter Verwendung des G-Signals erhalten, so ergeben sich die Werte s, t, u und w wie folgt:
s = w = 0, t = u = 0,5 ...(10)
Die nachfolgenden Beziehungen ergeben sich dann aus den Gleichungen (2), (5) und (6):
α = 0,20; β = 0,39;
C&sub1; = 0,30; C&sub2; = 0,11 ...(11)
Das vorstehend beschriebene Luminanzsignal mit korrigierter Spektralcharakteristik wird durch den D/A-Umsetzer 118 D/A- gewandelt, und ein Analogsignal wird durch den D/A-Umsetzer 118 ausgegeben. Da die Farbdifferenzsignale R-Y und B-Y und die Niederfrequenzkomponente YL des Luminanzsignals im allgemeinen Bandbreiten aufweisen, die ausreichend schmaler sind als die des Luminanzsignals Y, können die Operationen der Addierer 129 und 130, des Farbdifferenzmatrixprozessors 113, des Addierers 117 und dergleichen für die interpolierten koinzidenten R(γ-te Potenz)-, G&sub1;(γ-te Potenz)-, G&sub2;(γ-te Potenz)- und B(γ-te Potenz)-Signale unter Verwendung eines Takts mit einer Taktrate, die durch Extraktion oder Überspringen geringer ist als die des Luminanzsignals Y, durchgeführt werden.
Soll ein von der in Fig. 55 gezeigten Vorrichtung erhaltenes Ausgabesignal in analoger Form aufgezeichnet werden, so sind D/A-Umsetzer 118, 114 und 115 erforderlich. Falls jedoch dieses Ausgabesignal in digitaler Form auf ein magnetisches Medium, ein optomagnetisches Medium, ein E²PROM (elektrisch löschbarer PROM) oder dergleichen aufgezeichnet werden soll, so kann auf die vorgenannten D/A-Umsetzer verzichtet werden.
Eine Entscheidungsschaltung 131 kann in derselben Weise wie in Fig. 33 oder 34 aufgebaut sein, und es wird zur Vereinfachung der Beschreibung auf eine wiederholte Beschreibung verzichtet.
Wie vorstehend beschrieben, kann gemäß diesem Ausführungsbeispiel das Moiré minimiert und ein hohes S/N-Verhältnis erhalten werden, da eine Beyer-Anordnung bildende Farbfilter verwendet werden. Da darüber hinaus die für die Beyer-Anordnung geeignete Signalverarbeitungseinrichtung verwendet wird, kann eine hohe Auflösung erzielt werden.
Eine Luminanzinformation mit korrigierter Spektralcharakteristik kann durch ein einfaches Verfahren erzielt werden.
Es folgt eine Beschreibung des dreiundzwanzigsten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels.
Fig. 57 zeigt ein Blockschaltbild eines Signalverarbeitungsteils einer "Farbbildaufnahmevorrichtung" nach dem dreiundzwanzigsten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel R-, G- und B-Filter mit einer in Fig. 4A gezeigten Beyer-Anordnung sind in einem Bildaufnahmeelement (Sensor) 401 angeordnet. Ein von dem Bildaufnahmeelement 401 bildpunktweise ausgelesenes Bildsignal wird durch eine Farbtrenneinheit 402 in R-, G- und B-Signale aufgeteilt. Die R-, G- und B-Signale werden durch eine Weißabgleicheinheit 411 auf Grundlage einer von einem Weißabgleichsensor (AWB) 420 erhaltenen Farbtemperaturinformation einer Weißabgleicheinstellung unterzogen. Eine Ausgabe von der Weißabgleicheinheit 411 wird durch eine γ- Korrektureinheit 412 einer γ-Korrektur unterzogen. Eine Ausgabe der γ-Korrektureinheit 412 wird durch einen A/D- (Analog-Digital)-Umsetzer 403 A/D-gewandelt.
Ein Luminanzsignal wird wie folgt erhalten. Eine versetzte Abtaststruktur eines G(γ-te Potenz)-Signals wird durch ein Interpolationsfilter 425 zweidimensional interpoliert, und eine Ausgabe des Interpolationsfilter 425 wird durch einen D/A-Umsetzer 418 D/A-gewandelt. Somit wird ein Analogsignal durch den D/A-Umsetzer 418 ausgegeben. Zusätzlich zu dieser durch die Interpolation in dem Interpolationsfilter 425 erzielten Koinzidenzoperation werden Verarbeitungen wie beispielsweise eine zweidimensionale Tiefpaßfilterung und eine Kantenanhebung durchgeführt.
Zwischenzeitlich wird ein G(γ-te Potenz)-Signal der Ausgaben des A/D-Umsetzers 403 durch einen Schalter 428 in an den dargestellten Positionen mit zwei Zeitsteuerungen, d.h. einer in Fig. 56A gezeigten Zeitsteuerung 1 und einer in Fig. 56B gezeigten Zeitsteuerung 2, befindliche G&sub1;(γ-te Potenz)- und G&sub2;(γ-te Potenz)-Signale aufgeteilt. Diese Operation kann durch Aktivieren des Schalters 428 beispielsweise für jede horizontale Abtastperiode durchgeführt werden. Der Umschaltvorgang zwischen den Zeitsteuerungen 1 und 2 wird durch eine Entscheidungsschaltung 431 (später beschrieben) entsprechend einem Luminanzsignal eines aufzunehmenden Objekts durchgeführt.
Die getrennten G&sub1;(γ-te Potenz)- und G&sub2;(γ-te Potenz)-Signale werden gemeinsam mit einem R(γ-te Potenz)-Signal und einem B(γ-te Potenz)-Signal in Interpolationsfilter 406, 407, 408 bzw. 409 eingegeben, wodurch koinzidente R(γ-te Potenz)-, G&sub1;(γ-te Potenz)-, G&sub2;(γ-te Potenz)- und B(γ-te Potenz)-Signale erhalten werden. Zusätzlich zu der durch die Interpolation in den Interpolationsfiltern 406 bis 409 erzielten Koinzidenzoperation werden lineare Verarbeitungen wie beispielsweise eine zweidimensionale Tiefpaßfilterung und eine Kantenanhebung durchgeführt. Da es sich bei diesen Verarbeitungsoperationen um lineare Verarbeitungsoperationen handelt, können sie nach der Addition (später im einzelnen beschrieben) durchgeführt werden. Die koinzidenten R(γ-te Potenz)- und G&sub1;(γ-te Potenz)-Signale werden durch einen Addierer 429 voneinander subtrahiert, und Differenzsignale (R(γ-te Potenz) - G&sub1;(γ-te Potenz)) werden durch den Addierer 429 ausgegeben. In gleicher Weise werden die B(γ-te Potenz)- und G&sub2;(γ-te Potenz)-Signale durch einen Addierer 430 voneinander subtrahiert, und Differenzsignale (B(γ-te Potenz) - G&sub2;(γ-te Potenz)) werden durch den Addierer 430 ausgegeben. Farbdifferenzsignale werden durch einen Farbdifferenzmatrixprozessor 413 wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel erzeugt.
Es wird angenommen, daß der Umschaltvorgang zwischen den G&sub1;(γ-te Potenz)- und G&sub2;(γ-te Potenz)-Signalen mit der in Fig. 56A gezeigten Zeitsteuerung 1 durchgeführt wird, und daß ein monochromatisches Objekt an einer Position (1/2PH,0) in der Frequenzebene durch das Bildaufnahmeelement 401 aufgenommen wird. Dieses Objekt repräsentiert vertikale Streifen mit einer Periode 2PH. Für dieses Objekt werden die entsprechend von den Addierern 429 und 430 ausgegebenen Differenzsignale (R(γ-te Potenz) - G&sub1;(γ-te Potenz)) und (B(γ-te Potenz) - G&sub2;(γ- te Potenz)) null und werden nicht ausgegeben. Dies deutet an, daß der Träger des Farbdifferenzsignal an dem Frequenzpunkt (1/2PH,0) gelöscht wird. Mit anderen Worten wird der Träger des R(γ-te Potenz)-Signals in Phase mit dem des G&sub1;(γ-te Potenz)-Signals versetzt, und ebenso der Träger des B(γ-te Potenz)-Signals mit dem G&sub2;(γ-te Potenz)-Signals an dem Frequenzpunkt (1/2PH,0). Da die ersten und zweiten Differenzsignale (R(γ-te Potenz) - G&sub1;(γ-te Potenz)) und (B(γ-te Potenz) - G&sub2;(γ-te Potenz)) ihre Träger bei dieser Frequenz auslöschen können, werden die Träger der Farbdifferenzsignale nicht erzeugt.
Es wird angenommen, daß der Umschaltvorgang zwischen den G&sub1;(γ-te Potenz)- und G&sub2;(γ-te Potenz)-Signalen mit der in Fig. 56B gezeigten Zeitsteuerung 2 durchgeführt wird, und daß ein monochromatisches Objekt an einer Position (0,1/2PV) in der Frequenzebene durch das Bildaufnahmeelement 401 aufgenommen wird. Dieses Objekt repräsentiert horizontale Streifen mit einer Periode 2PV. Für dieses Objekt werden die entsprechend von den Addierer 429 und 430 ausgegebenen Differenzsignale (R(γ-te Potenz) - G&sub1;(γ-te Potenz)) und (B(γ-te Potenz) - G&sub2;(γ- te Potenz)) null. Daher werden die von den Addierern 429 und 430 ausgegebenen Farbdifferenzsignale R-Y und B-Y null und werden nicht ausgegeben. Dies deutet an, daß der Träger des Farbdifferenzsignals an dem Frequenzpunkt (0,1/2PV) gelöscht wird. Mit anderen Worten wird der Träger des R(γ-te Potenz)- Signals in Phase mit dem des G&sub1;(γ-te Potenz)-Signals versetzt, und ebenso der Träger des B(γ-te Potenz)-Signals mit dem des G&sub2;(γ-te Potenz)-Signals an dem Frequenzpunkt (0,1/2PV). Da die dritten und vierten Differenzsignale (R(γ- te Potenz) - G&sub1;(γ-te Potenz)) und (B(γ-te Potenz) - G&sub2;(γ-te Potenz)) ihre Träger bei dieser Frequenz auslöschen können, werden die Träger der Farbdifferenzsignale nicht erzeugt. Diese Farbdifferenzsignale werden durch die D/A-Umsetzer 414 und 415 in Analogsignale umgewandelt, und die Analogsignale werden ausgegeben. Da die Farbdifferenzsignale R-Y und B-Y im allgemeinen Bandbreiten aufweisen, die ausreichend schmaler sind als die des Luminanzsignals Y, können die Operationen der Addierer 429 und 430 und dergleichen für die interpolierten koinzidenten R(γ-te Potenz)-, G&sub1;(γ-te Potenz)-, G&sub2;(γ-te Potenz)- und B(γ-te Potenz)-Signale unter Verwendung eines Takts mit einer Taktrate, die durch Extraktion oder Überspringen geringer ist als die des Luminanzsignals Y, durchgeführt werden.
Soll ein von dem in Fig 57 gezeigten Verarbeitungsblock erhaltenes Ausgabesignal in analoger Form aufgezeichnet werden, so sind die D/A-Umsetzer 418, 414 und 415 erforderlich. Falls jedoch dieses Ausgabesignal in digitaler Form auf ein magnetisches Medium, ein optomagnetisches Medium, ein E²PROM (elektrisch löschbarer PROM) oder dergleichen aufgezeichnet werden, so kann auf die vorgenannten D/A-Umsetzer verzichtet werden.
Die Farbfilter des Bildaufnahmeelements brauchen keine R-, G- und B-Filter zu sein. Wie in Fig. 47 dargestellt ist, kann eine Beyer-Anordnung verwendet werden mit einem Y-Filter (d.h. einem Filter mit einer Spektralcharakteristik in der Nähe der des Luminanzsignals), einem R-Filter und einem B- Filter, die dem ersten, zweiten bzw. dritten Filter entsprechen. Wie in Fig. 48 dargestellt ist, kann eine Beyer-Anordnung mit einem W-(Weiß)-Filter, einem R-Filter und einem B- Filter, die dem ersten, zweiten bzw. dritten Filter entsprechen, verwendet werden. Jede Anordnung kann eingesetzt werden, solange durch eine Matrix (1) repräsentierte Farbdifferenzsignale R-Y und B-Y durch eine arithmetische Operation unter Verwendung des ersten bis vierten Differenzsignals erhalten werden können, wenn das erste Farbsignal gemäß Fig. 56A oder 56B zur Bildung der ersten bis vierten Differenzsignale aufgeteilt wird (die Matrixkoeffizienten brauchen nicht auf die in der Matrix (1) zum Erhalten der Farbdifferenzsignale R-Y und B-Y durch den Farbdifferenzmatrixprozessor 113 speziell gezeigten beschränkt sein).
Wie vorstehend beschrieben wird gemäß der vorliegenden Erfindung eine Farbbildaufnahmevorrichtung bereitgestellt, die eine Luminanzinformation mit durch ein einfaches Verfahren korrigierter Spektralcharakteristik zur Verfügung stellen kann, und die ein gutes Bild mit hoher Auflösung, reduziertem Moiré und hohem S/N-Verhältnis erzielen k&nn, da die Filteranordnung in dem Bildaufnahmeelement als Beyer-Anordnung ausgestaltet ist und eine geeignete Signalverarbeitung durchgeführt wird.
Eine Farbbildaufnahmevorrichtung zum Umwandeln eines Objektbilds in ein elektrisches Signal mit einer Luminanzinformation und einer Farbinformation umfaßt
ein Bildaufnahmeelement, das als Rechteckmatrix mit in einem horizontalen Abstand PH und einem vertikalen Abstand PV angeordneten Bildpunkten ausgestaltet ist;
eine Farbfilteranordnung mit entsprechend den Bildpunkten angeordneten ersten Farbfiltern mit einer versetzten Abtaststruktur mit einem horizontalen Abstand 2PH und einem vertikalen Abstand PV und einem Versatz um PH in horizontaler Richtung, und zweiten und dritten Farbfiltern jeweils mit einer Rechteckmatrixabtaststruktur mit einem horizontalen Abstand 2PH und einem vertikalen Abstand 2PV; und
eine Farbinformationserzeugungsschaltung mit einer ersten Farbsignalerzeugungsschaltung zum Erzeugen der Farbinformation entsprechend einem Differenzsignal zwischen einem zweiten Farbsignal und einem Koinzidenzsignal, das durch Inübereinstimmungbringen lediglich eines ersten Farbsignals, das von einem zu derselben Spalte wie die des zweiten Farbsignals gehörigen Bildpunkt ausgegeben wird, mit diesem zweiten Farbsignal erhalten wird, und einem Differenzsignal zwischen einem dritten Farbsignal und einem Koinzidenzsignal, das durch Inübereinstimmungbringen lediglich eines ersten Farbsignals, das von einem zu derselben Spalte wie die des dritten Farbsignals gehörigen Bildpunkt ausgegeben wird, mit diesem dritten Farbsignal erhalten wird, und mit einer zweiten Farbsignalerzeugungsschaltung zum Erzeugen der Farbinformation entsprechend einem Differenzsignal zwischen einem zweiten Farbsignal und einem Koinzidenzsignal, das durch Inübereinstimmungbringen lediglich eines ersten Farbsignals, das von einem zu derselben Zeile wie die des zweiten Farbsignals gehörigen Bildpunkt ausgegeben wird, mit diesem zweiten Farbsignal erhalten wird, und einem Differenzsignal zwischen einem dritten Farbsignal und einem Koinzidenzsignal, das durch Inübereinstimmungbringen lediglich eines ersten Farbsignals, das von einem zu derselben Zeile wie die des dritten Farbsignals gehörigen Bildpunkt ausgegeben wird, mit diesem dritten Farbsignal erhalten wird, wobei die erste und zweite Farbsignalerzeugungsschaltung auf Grundlage der von den ersten, zweiten und dritten Farbfiltern entsprechenden Bildpunkten ausgegebenen ersten, zweiten und dritten Farbsignale betrieben werden, und die Farbinformationserzeugungseinrichtung zwischen der ersten und zweiten Farbsignalerzeugungsschaltung entsprechend einer Frequenzkomponente in einer Abtastrichtung des Objektbilds oder einer zu der Abtastrichtung senkrechten Richtung umschaltet.

Claims

1. Farbbildaufnahmevorrichtung zum Umwandeln eines Objektbilds in ein elektrisches Signal mit einer Luminanzinformation (Y) und einer Farbinformation (R-Y, B-Y), mit

a) einem Bildaufnahmeelement (101), das als rechteckförmige Matrix mit in einem horizontalen Abstand PH und in einem vertikalen Abstand PV angeordneten Bildpunkten ausgestaltet ist;

b) einer entsprechend den Bildpunkten angeordneten Farbfilteranordnung (Fig. 4A) mit als schachbrettartige Abtaststruktur angeordneten ersten Farbfiltern mit einem horizontalen Abstand 2PH und einem vertikalen Abstand PV und einem Versatz um PH in horizontaler Richtung, und zweiten und dritten Farbfiltern jeweils mit einer Rechteckmatrixabtaststruktur mit einem horizontalen Abstand 2PH und einem vertikalen Abstand 2PV, wobei erste (G), zweite (R) und dritte (B) Farbsignale aus den ersten, zweiten bzw. dritten Farbfiltern entsprechenden Bildpunkten erzeugt werden; und

c) einer Farbinformationserzeugungseinrichtung (106 - 109, 128 - 130) mit einer ersten Farbsignalerzeugungseinrichtung zum Erzeugen der Farbinformation (R-Y, B-Y) entsprechend einem ersten Differenzsignal zwischen dem zweiten Farbsignal (R) und einem ersten Farbsignal (G1), das mit der Zeitgabe des zweiten Farbsignals (R) in Übereinstimmung gebracht wurde und aus Bildpunkten derselben Spalte wie das zweite Farbsignal (R) erhalten wird, und einem zweiten Differenzsignal zwischen dem dritten Farbsignal (B) und einem ersten Farbsignal (G2), das mit der Zeitgabe des dritten Farbsignals (B) in Übereinstimmung gebracht wird und aus Bildpunkten derselben Spalte wie das dritte Farbsignal (B) erhalten wird, und mit einer zweiten Farbsignalerzeugungseinrichtung zum Erzeugen der Farbinformation (R-Y, B-Y) entsprechend einem dritten Differenzsignal zwischen dem zweiten Farbsignal (R) und einem ersten Farbsignal (G1), das mit der Zeitgabe des zweiten Farbsignals (R) in Übereinstimmung gebracht wird und aus Bildpunkten derselben Zeile wie das zweite Farbsignal (R) erhalten wird, und einem vierten Differenzsignal zwischen dem dritten Farbsignal (B) und einem ersten Farbsignal (G2), das mit der Zeitgabe des dritten Farbsignals (B) in Übereinstimmung gebracht wird und aus Bildpunkten derselben Zeile wie das dritte Farbsignal (B) erhalten wird, wobei die Farbinformationserzeugungseinrichtung (106-109, 128-130) weiterhin eine Schalteinrichtung (128) umfaßt zum Umschalten zwischen der ersten und zweiten Farbsignalerzeugungseinrichtung entsprechend einem Steuersignal, dadurch gekennzeichnet, daß

d) eine Entscheidungseinrichtung (131) vorgesehen ist, zum Erfassen einer vorbestimmten Frequenzkomponente der Luminanzinformation (Y) und zum Ausgeben des Steuersignals entsprechend dem Erfassungsergebnis, wobei die Schalteinrichtung (128) zum Umschalten auf die zweite Farbsignalerzeugungseinrichtung aktiviert wird, wenn die erfaßte vorbestimmte Frequenz eine horizontale Periodizität des Objektbilds angibt, und andernfalls auf die erste Farbsignalerzeugungseinrichtung, oder zum Umschalten auf die erste Farbsignalerzeugungseinrichtung, wenn die erfaßte Frequenz eine vertikale Periodizität des Objektbilds angibt, und andernfalls auf die zweite Farbslgnalerzeugungseinrichtung.

2. Farbbildaufnahmevorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein optisches Tiefpaßfilter (1) mit einem optischen Element (301, 302) zum Aufteilen eines einfallenden Strahls in zwei Strahlen, die durch einen Abstand D voneinander beabstandet sind, in einer Richtung, die bezüglich einer Abtastrichtung des Bildaufnahmeelements (101) einen Winkel θ im Uhrzeiger- oder gegen Uhrzeigersinn bildet, wobei das optische Tiefpaßfilter (1) in einem optischen Bildaufnahmesystem angeordnet ist und die nachfolgende Bedingung erfüllt:

3. Farbbildaufnahmevorrichtung nach den Ansprüchen 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine Luminanzinformationserzeugungseinrichtung (117, 132-134) zum Erzeugen der Luminanzinformation (Y) durch Multiplizieren des ersten oder dritten Differenzsignals bzw. des zweiten oder vierten Differenzsignals mit Konstanten, und Addieren des multiplizierten Signals zu einem auf Grundlage von zumindest einem der ersten (G), der zweiten (R) und dritten (B) Farbsignale erzeugten Signal.