JP2003304550A - 映像信号の再現帯域変更装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 偽信号，ノイズを低減させる。 【構成】 輝度信号生成回路11において，再現帯域の異
なる輝度信号Ｙ１およびＹ３を生成する。色差信号Ｃｒ
およびＣｂの絶対値の加算値Ｃｄが大きいほどＲ色成分
およびＢ色成分の被写体における色の割合が大きいの
で，Ｒ色成分およびＢ色成分にもとづく再現帯域が支配
的となるように，輝度信号Ｙ１とＹ３とを合成する。被
写体の色に応じた再現帯域をもつ輝度信号が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【技術分野】この発明は，再現帯域変更装置に関する。

【０００２】

【発明の背景】カラーの単板ＣＣＤでは，フォトダイオ
ード上にＲ，ＧまたはＢのそれぞれの色成分を透過する
特性をもつ色フィルタが形成されている。色フィルタは
ＲおよびＢとＧとでは配列が異なっている。このため
に，カラー単板ＣＣＤから出力されるＲ，ＧまたはＢの
色信号の再現帯域は色信号ごとに異なる。たとえば，Ｇ
の色信号の再現帯域は，ＲおよびＢの色信号の再現帯域
に比べて広い。

【０００３】画像の解像度を向上させるためには再現帯
域を広げれば良い。しかしながら，再現帯域は色信号ご
とに決まっており，決まっている再現帯域以上に常に再
現帯域を広げると偽信号が発生し，画質が劣化してしま
う。偽信号を除去するためには色信号ことに帯域制限処
理を行えばよいが，光学的ＬＰＦ（ロウ・パス・フィル
タ）では色信号ごとの帯域制限処理はできない。

【０００４】また，ノイズ量は再現帯域に比例して増加
するので，白黒の映像信号であっても解像度を向上させ
るために再現帯域を広げると画質が劣化してしまうこと
がある。このために，従来は再現帯域を変えることは考
えられていない。

【０００５】

【発明の開示】この発明は，映像信号の再現帯域を変え
ることを目的とする。

【０００６】この発明による映像信号の再現帯域変更装
置は，固体電子撮像素子から出力される映像信号を入力
し，入力する映像信号の再現帯域を，与えられる変更条
件にしたがって変更して出力することを特徴とする。

【０００７】この発明によると，固体電子撮像素子から
出力される映像信号は，再現帯域変更装置に入力する。
再現帯域変更装置には変更条件が与えられ，この変更条
件にしたがって，入力した映像信号の再現帯域が変更さ
れる。

【０００８】変更条件が与えられるにしたがって，入力
する映像信号の再現帯域が変更されるので，再現帯域を
変更しても，映像信号によって表される画像の画質が劣
化しない場合など任意のときに再現帯域を変更すること
ができる。画質が劣化してしまう場合などには再現帯域
の変更をさせないようにすることもできる。

【０００９】上記固体電子撮像素子は，たとえば，光電
変換素子上に色フィルタが形成されており，カラー映像
信号を出力する単板のものである。この場合には，上記
固体電子撮像素子から出力されるカラー映像信号から複
数の色信号（複数の輝度信号を含む）を生成する色信号
生成手段をさらに備える。また，上記色信号生成手段に
よって生成された複数の色信号のそれぞれの再現帯域を
変更するものとなろう。そして，それぞれの色再現帯域
に変更された複数の色信号を上記固体電子撮像素子から
出力されるカラー映像信号によって表されるカラー画像
に含まれる色の割合に応じて合成して出力する合成手段
がさらに備えられることとなろう。

【００１０】色の割合に応じて複数の色信号の合成の程
度が変わる。色の割合に応じた最適な色再現域をもつ合
成映像信号が得られることとなる。

【００１１】上記固体電子撮像素子から出力される映像
信号に含まれるノイズ量，上記固体電子撮像素子の画素
数または入力する映像信号が間引き処理後のものかどう
かに応じて，入力する映像信号の再現帯域を変更して出
力することが好ましい。

【００１２】再現帯域が狭くなるように変更することに
よりノイズを抑えることができる。また，画素数が多く
なると，高周波数成分の識別は難しくなるために，再現
帯域が狭くなるように変更することにより偽信号やノイ
ズの除去を行った方が有効と考えられる。さらに，間引
き処理を行うと折り返し歪みが発生することがあるが，
再現帯域が狭くなるように変更することにより折り返し
歪みの発生を未然に防止できるためである。もちろん，
再現帯域が広くなるように変更できるのはいうまでもな
い。

【００１３】

【実施例の説明】図１は，この発明の実施例を示すもの
で，ＣＣＤ１の受光面上の構造の一部を示している。

【００１４】ＣＣＤ１には，多数のフォトダイオード２
が水平方向（列方向）および垂直方向（行方向）に多数
配置されている。これらのフォトダイオード２は，奇数
列については奇数行に配置され，偶数列には偶数行に配
置されている（いわゆるハニカム配列）。もっとも奇数
列については偶数行に配置し，偶数列については奇数行
に配置するようにしてもよい。

【００１５】フォトダイオード２の受光面上には赤色の
光成分を透過する特性をもつＲ色フィルタ，青色の光成
分を透過する特性をもつＢ色フィルタまたは緑色の光成
分を透過する特性をもつＧ色フィルタが形成されてい
る。Ｒ色フィルタが形成されているフォトダイオード２
に「Ｒ」の文字が付され，Ｂ色フィルタが形成されてい
るフォトダイオード２に「Ｂ」の文字が付され，Ｇ色フ
ィルタが形成されているフォトダイオード２に「Ｇ」の
文字が付されている。奇数行のフォトダイオード２に
は，Ｇ色フィルタが形成されており，偶数行のフォトダ
イオード２には，Ｒ色フィルタとＢ色フィルタとが同一
列上において交互に形成されている。フォトダイオード
２は平面から見て四角形の形状が図示されているが，六
角形などそのほかの形状でもよいのはいうまでもない。

【００１６】すべてのフォトダイオード２のうち互いに
隣接する４つのフォトダイオード２を抽出すると，菱形
の形状６となる。また，Ｇ色フィルタが形成されている
フォトダイオード２を考え，互いに隣接する４つのフォ
トダイオード２を抽出すると四角形の形状７となる。さ
らに，Ｒ色フィルタまたはＢ色フィルタが形成されてい
るフォトダイオード２を考え，互いに隣接する４つのフ
ォトダイオード２を抽出するとすべてのフォトダイオー
ドのうち互いに隣接する４つのフォトダイオード２を抽
出して得られた菱形の形状６よりも一回り大きい菱形の
形状８となる。このような配置となっていることから後
述のように再現帯域が変わることとなる。

【００１７】フォトダイオード２の各列の右側（左側で
もよい）には垂直転送路３が形成されている。垂直転送
路４に転送パルスが与えられることにより，フォトダイ
オード２に蓄積された信号電荷が垂直方向に転送されて
いく。

【００１８】ＣＣＤ１の最下段には与えられる水平転送
パルスに応じて，信号電荷を水平方向（の逆方向）に転
送するための水平転送路４が設けられている。垂直転送
路４内を転送させられた信号電荷が水平転送路４に与え
られると，水平方向に信号電荷が転送させられ，増幅回
路５を介して外部に映像信号として出力される。

【００１９】図２から図４は，映像信号の再現帯域を示
している。

【００２０】図２は，図１に示すＣＣＤ１を用いてグレ
イの色の被写体を撮像したときにＣＣＤ１から出力され
る映像信号の再現帯域を示すものである。

【００２１】被写体がグレイの場合には，そのグレイの
被写体を表す画像を再現するためにフォトダイオード２
のすべてに蓄積された信号電荷にもとづいて得られる映
像信号を用いることができる。このために，再現帯域
（ゾーン１）は，ＣＣＤ１のフォトダイオード２の配列
に対応するものとなり，菱形の形状（上述した菱形の形
状６に対応する）となる。再現帯域は，空間周波数ｆｓ
の１／２（＝ナイキスト周波数ｆｎ）および負の空間周
波数−ｆｓ／２の各点を結んだものとなる。

【００２２】図３は，図１に示すＣＣＤ１を用いて被写
体を撮像したときに得られる映像信号のうちＧ色フィル
タが形成されているフォトダイオード２に蓄積された信
号電荷にもとづいて得られる映像信号の再現帯域を示し
ている。

【００２３】Ｇ色フィルタが形成されているフォトダイ
オード２に蓄積された信号電荷にもとづいて得られる映
像信号の再現帯域（ゾーン２）は，Ｇ色フィルタが形成
されているフォトダイオード２の配列に対応している。
再現帯域は，四角形の形状（上述した四角形の形状７に
対応する）である。ナイキスト周波数の半分の周波数の
各点を四角形に結んだものとなる。

【００２４】図４は，図１に示すＣＣＤ１を用いて被写
体を撮像したときに得られる映像信号のうちＢ色フィル
タまたはＲ色フィルタが形成されているフォトダイオー
ド２に蓄積された信号電荷にもとづいて得られる映像信
号の再現帯域を示している。

【００２５】Ｂ色フィルタまたはＲ色フィルタが形成さ
れているフォトダイオード２に蓄積された信号電荷にも
とづいて得られる映像信号の再現帯域（ゾーン３）は，
Ｂ色フィルタまたはＲ色フィルタが形成されているフォ
トダイオード２の配列に対応している。再現帯域は，菱
形の形状（上述した菱形の形状８に対応する）である。
ナイキスト周波数ｆｎの半分の周波数の各点を菱形に結
んだものとなる。

【００２６】図５は，図２から図４に示す再現帯域を重
ね合わせて示している。

【００２７】図５から分かるように，図１に示すＣＣＤ
１を用いてグレイの色の被写体を撮像したときにＣＣＤ
１から出力される映像信号の再現帯域（ゾーン１）がも
っとも再現帯域が広い。そして，Ｇ色フィルタが形成さ
れているフォトダイオード２に蓄積された信号電荷にも
とづいて得られる映像信号の再現帯域（ゾーン２）が次
に再現帯域が広い。最後にＢ色フィルタまたはＲ色フィ
ルタが形成されているフォトダイオード２に蓄積された
信号電荷にもとづいて得られる映像信号の再現帯域（ゾ
ーン３）となる。

【００２８】図２は，ディジタル・スチル・カメラの電
気的構成の一部を示すブロック図である。

【００２９】図１に示すＣＣＤ１が固体電子撮像素子と
して用いられている。ＣＣＤ１によて被写体が撮像され
ると，被写体像を表す映像信号が出力される。映像信号
は，輝度信号生成回路11および色差信号生成回路13に入
力する。

【００３０】輝度信号生成回路11は，入力する映像信号
から２つの輝度信号Ｙ１およびＹ３を生成するものであ
る。輝度信号Ｙ１は，図２に示すゾーン１の再現帯域を
もつものである。輝度信号Ｙ３は，図４に示すゾーン３
の再現帯域をもつものである。ゾーン１の再現帯域をも
つ輝度信号Ｙ１およびゾーン３をもつ輝度信号Ｙ３は，
それぞれゾーン１の再現帯域特性およびゾーン３の再現
帯域特性をもつ２つのフィルタを用いて生成することが
できる。もちろん，ゾーン１の再現帯域特性およびゾー
ン３の再現帯域特性の両方の特性を切り換え可能にもつ
１つのフィルタを用いて生成するようにしてもよい。生
成された輝度信号Ｙ１およびＹ３は，重み付け加算回路
12に入力する。

【００３１】重み付け加算回路12は，後述するように与
えられる重み付け信号（変更条件）Ｃｄの大きさにもと
づいて輝度信号Ｙ１とＹ３との割合を変えて，重み付け
処理後の輝度信号ＹＨを生成して出力するものである。

【００３２】色差信号生成回路13において，入力した映
像信号からＣｒおよびＣｂの色差信号がそれぞれ生成さ
れる。生成された色差信号ＣｒおよびＣｂは絶対値加算
回路14および解像度変換回路15に入力する。

【００３３】絶対値加算回路14において，それぞれの色
差信号の絶対値｜Ｃｒ｜と｜Ｃｂ｜とが加算され，重み
付け信号Ｃｄが生成される。すなわち，式１にしたがっ
て重み付け信号Ｃｄが生成される。この重み付け信号Ｃ
ｄはＣＣＤ１から出力された映像信号に含まれる赤色成
分および青色成分の量を示している。

【００３４】Ｃｄ＝｜Ｃｒ｜＋｜Ｃｂ｜・・・式１

【００３５】重み付け加算回路12においては，絶対値加
算回路14から出力される重み付け信号Ｃｄの値に応じて
式２にしたがって重み付け処理後の輝度信号ＹＨが生成
される。

【００３６】 ＹＨ＝｛Ｃｄ×Ｙ３＋（Ｔｈ−Ｃｄ）×Ｙ１｝／Ｔｈ・・・式２ ただし，Ｔｈは，しきい値である。

【００３７】図７は，重み付け信号Ｃｄの値と輝度信号
Ｙ１およびＹ３との関係を示している。

【００３８】重み付け信号Ｃｄが０のときには，輝度信
号Ｙ１の割合が 100％であり，輝度信号Ｙ３の割合は０
である。重み付け信号Ｃｄが０から徐々に大きくなるに
つれて輝度信号Ｙ１の割合が少なくなり，逆に輝度信号
Ｙ３の割合は大きくなる。重み付け信号Ｃｄがしきい値
Ｔｈを超えると輝度信号Ｙ１の割合は０となり，輝度信
号Ｙ３の割合は 100％となる。このような輝度信号Ｙ１
とＹ３との割合をもつ輝度信号ＹＨが重み付け加算回路
12において生成される。生成された輝度信号ＹＨは，図
６に示す解像度変換回路15に入力する。

【００３９】解像度変換回路15は，入力する輝度信号Ｙ
Ｈならびに色差信号ＣｒおよびＣｂによって表される画
像の解像度（画素数）を変換するものである。モード・
スイッチ（図示略）によって設定されたモードに応じて
解像度が決定される。

【００４０】解像度変換回路15から出力された輝度信号
は輪郭補正回路16に，色差信号は色補正回路17にそれぞ
れ入力する。

【００４１】輪郭補正回路16において，入力した輝度信
号によって表される画像の輪郭補正処理が行われる。ま
た，色補正回路17において，入力した色差信号によって
表される画像の輪郭補正処理が行われる。

【００４２】輪郭補正回路16から出力された輝度信号お
よび色補正回路17から出力された色差信号が表示装置に
与えられることにより，撮像された画像が表示されるよ
うになる。

【００４３】ＣＣＤ１から出力された映像信号に含まれ
る赤色成分および青色成分の量が多いほど，図４で示し
たように赤色成分および青色成分に対応した再現帯域が
支配的となる輝度信号Ｙ３の割合が多くなる。被写体の
色に応じた再現特性をもつ輝度信号が得られるようにな
るので，偽信号，ノイズ等の発生を未然に防止でき解像
度の高い画像が得られる。

【００４４】上述した実施例は，図１に示すようにカラ
ーの映像信号を出力するＣＣＤ１を用いたものである
が，この発明による実施例は，白黒の映像信号を出力す
るＣＣＤを用いることもできる。

【００４５】図８は，白黒用のＣＣＤ１Ａを撮像素子に
用いたディジタル・スチル・カメラの電気的構成の一部
を示すブロック図である。

【００４６】ＣＣＤ１Ａからは，輝度信号が出力され，
再現帯域変更回路21に入力する。

【００４７】再現帯域変更回路21は，重み付け加算回路
12と同様にゾーン１の再現帯域特性をもつフィルタとゾ
ーン３の再現帯域特性をもつフィルタとを含むものであ
る。再現帯域変更回路21において，上述した輝度信号Ｙ
１とＹ３とが生成される。

【００４８】生成された輝度信号Ｙ１およびＹ３は，重
み付け加算回路22に入力する。

【００４９】重み付け加算回路22は，与えられる重み付
け係数にしたがって，入力する輝度信号Ｙ１とＹ３との
割合を変えて出力するものである。

【００５０】この実施例においては重み付け係数には，
ＣＣＤ１から出力される輝度信号に含まれるノイズ量，
ＣＣＤ１Ａの画素数などがある。ＣＣＤ１Ａから出力さ
れた映像信号を間引き処理する場合には，間引き率を重
み付け係数に含ませても良い。

【００５１】ノイズ量は，再現帯域に比例して増加す
る。このためにノイズ量が多い画像や，ノイズの低減を
優先する場合には，再現帯域が狭くなるようにする。す
なわち，輝度信号Ｙ１よりも輝度信号Ｙ３の割合が多く
なるようにする。

【００５２】また，画素数が多いと画像の高周波数成分
の識別ができなくなるので高周波数成分の必要性は少な
くなる。このために画素数が多いときには，再現帯域が
狭くなるようにする。これにより，偽信号やノイズをカ
ットすることができるようになる。

【００５３】さらに，間引き処理されるときには，間引
き処理での折り返し歪みによる偽信号を未然に防止する
ために再現帯域が狭くなるようにする。たとえば，間引
きが１／２（面積比１／４）となるような間引き率の場
合には，輝度信号Ｙ３が用いられるようになろう。

【００５４】上述した実施例においては，ゾーン１およ
びゾーン３の再現帯域をもつ輝度信号を合成している
が，ゾーン２の再現帯域をもつ輝度信号も生成し，合成
するようにしてもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】ＣＣＤの受光面上の構造の一部を示している。

【図２】再現帯域を示している。

【図３】再現帯域を示している。

【図４】再現帯域を示している。

【図５】再現帯域を示している。

【図６】ディジタル・スチル・カメラの電気的構成の一
部を示している。

【図７】重み付け信号と輝度信号の合成の割合を示して
いる。

【図８】ディジタル・スチル・カメラの電気的構成の一
部を示している。

【符号の説明】

１，１Ａ ＣＣＤ ２ フォトダイオード 11 輝度信号生成回路 12，22 重み付け加算回路 21 再現帯域変更回路

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 固体電子撮像素子から出力される映像信
   号を入力し，入力する映像信号の再現帯域を，与えられ
   る変更条件にしたがって変更して出力する映像信号の再
   現帯域変更装置。
2. 【請求項２】 上記固体電子撮像素子が，光電変換素子
   上に色フィルタが形成されており，カラー映像信号を出
   力する単板のものであり，上記固体電子撮像素子から出
   力されるカラー映像信号から複数の色信号を生成する色
   信号生成手段をさらに備え，上記色信号生成手段によっ
   て生成された複数の色信号のそれぞれの再現帯域を変更
   するものであり，それぞれの色再現帯域に変更された複
   数の色信号を上記固体電子撮像素子から出力されるカラ
   ー映像信号によって表されるカラー画像に含まれる色の
   割合に応じて合成して出力する合成手段，をさらに備え
   た請求項１に記載の再現帯域変更装置。
3. 【請求項３】 上記固体電子撮像素子から出力される映
   像信号に含まれるノイズ量，上記固体電子撮像素子の画
   素数または入力する映像信号が間引き処理後のものであ
   るかどうかに応じて，入力する映像信号の再現帯域を変
   更して出力するものである，請求項１に記載の再現帯域
   変更装置。