JP2815497B2 - カラービデオカメラ - Google Patents

カラービデオカメラ

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JP2815497B2
JP2815497B2 JP3213660A JP21366091A JP2815497B2 JP 2815497 B2 JP2815497 B2 JP 2815497B2 JP 3213660 A JP3213660 A JP 3213660A JP 21366091 A JP21366091 A JP 21366091A JP 2815497 B2 JP2815497 B2 JP 2815497B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明はカラービデオカメラに
関するものである。
【0002】
【従来の技術】図11はたとえば「National
Technical Report」(Vol.31
No.1 Feb.1985)株式会社 松下テクノリ
サーチ発行、株式会社 オーム社発売、76頁〜82頁
に示された撮像素子の色フィルタ配列を示す図である。
Mgはマゼンタの色フィルタを有する画素、Gはグリー
ンの色フィルタを有する画素、Cyはシアンの色フィル
タを有する画素、Yeはイェローの色フィルタを有する
画素を示す。図12はその色フィルタ配列の撮像素子を
用いたカラービデオカメラの信号処理回路の一部を示す
図である。図において、1はレンズ、2は撮像素子、3
はローパスフィルタ、4はバンドパスフィルタ、5は検
波回路、6は1水平走査時間遅延回路、7はスイッチ回
路である。
【0003】次に動作について説明する。図12におい
て、レンズ1から入射した光は、撮像素子2に結像す
る。図11において、(Mg+Cy)、(G+Ye)が
繰り返されるnラインの撮像素子2からの信号出力をS
n 、(Mg+Ye)、(G+Cy)が繰り返されるn+
1ラインの撮像素子2からの信号出力をSn+1 とする
と、Sn、Sn+1は各々次式で表される。 Sn=Yn+Cn・sin(ωt)+… …(1) Sn+1=Yn+1+Cn+1・sin(ωt)+… …(2) ただし、ωは水平画素ピッチの2倍に対応した色信号の
搬送角周波数である。また、式(1)、(2)における
Yn、Yn+1はnライン、n+1ラインの輝度信号成分
を、また、Cn、Cn+1はnライン、n+1ラインの色差
信号成分を表し、次式で示される。 Yn=(Ye+G)+(Cy+Mg)=2R+3G+2B …(3) Yn+1=(Ye+Mg)+(Cy+G)=2R+3G+2B …(4) Cn=(Cy+Mg)−(Ye+G)=2B−G …(5) Cn+1=(Ye+Mg)ー(Cy+G)=2R−G …(6) 輝度信号成分Yn、Yn+1は、撮像素子2の出力をローパ
スフィルタ3に通すことによって得られる。色差信号成
分Cn、Cn+1は、撮像素子出力を中心周波数ωなるバン
ドパスフィルタ4および検波回路5に通すことによって
得られる。検波回路の出力には2R−G、2B−Gが1
ラインおきに現れる。この1ラインおきに現れる2R−
G、2B−Gを1水平走査時間遅延回路6とスイッチ回
路7により同時化する。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】従来のカラービデオカ
メラは以上のように構成されているので、水平、垂直に
隣接する画素に同じ色、同じ明るさの光が入射する場合
は問題なく正しい色信号が得られる。しかし、入射光の
輝度変化に高周波成分が多く含まれる場合など、水平、
垂直に隣接する画素に、同じ色であっても明るさが違う
光が入射する場合は、実際の色とは異なる、いわゆる偽
色が発生するという問題がある。
【0005】この発明は、上記のような問題点を解決す
るためになされたもので、水平に明るさが変化している
場合でも偽色の少ない良好な画像となるカラービデオカ
メラを提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】この発明に係るカラービ
デオカメラは、第1から第NのN種類の分光感度特性の
うちの何れか一種類の分光感度特性を有する光電変換素
子(画素)を二次元平面上に配列した撮像素子によりカ
ラー画像を得るカラービデオカメラにおいて、それぞれ
の種類の分光感度特性の光電変換素子の出力を二次元ロ
ーパスフィルタに入力することにより第1から第NのN
種類の二次元ローパスフィルタ出力を得、第J(第Jは
第1から第Nの何れか)の分光感度特性の画素の出力信
号に、該画素の座標における第K(第Kは第1から第N
の何れか)の二次元ローパスフィルタ出力と該画素の座
標における第Jの二次元ローパスフィルタ出力の比を乗
ずることにより、該画素の座標に第Kの分光感度特性の
画素があると仮定した場合の出力信号を算出し、必要に
応じて同様な演算により第K以外の分光感度特性の画素
があると仮定した場合の出力信号を算出し、該画素の出
力信号と、該画素の座標における上記の算出された出力
信号から色信号を算出する。
【0007】
【作用】この発明においては、N種類の分光感度特性の
光電変換素子の出力を二次元ローパスフィルタに入力す
ることにより、第1から第NのN種類の二次元ローパス
フィルタ出力を得、第J(第Jは第1から第Nの何れ
か)の分光感度特性の画素の出力信号に、該画素の座標
における第K(第Kは第1から第Nの何れか)の二次元
ローパスフィルタ出力と該画素の座標における第Jの二
次元ローパスフィルタ出力の比を乗ずることにより、該
画素の座標に第Kの分光感度特性の画素があると仮定し
た場合の出力信号を算出する。また必要に応じて同様な
演算により第K以外の分光感度特性の画素があると仮定
した場合の出力信号を算出し、該画素の出力信号と、該
画素の座標における上記の算出された出力信号から色信
号を算出する。
【0008】
【実施例】実施例1.図1はこの発明の1実施例による
カラビデオカメラを示す図であり、図において、1はレ
ンズ、2は撮像素子、3はローパスフィルタ、14はA
/D変換器、15はフィールドメモリ、16はマルチプ
レクサ、17、18、19、20は2次元メモリ、2
1、22、23、24は2次元ローパスフィルタ、25
は演算回路、26はマトリクス回路である。
【0009】この発明の動作について説明する。図1に
おいて、レンズ1から入射した光は、撮像素子2に結像
する。撮像素子2の出力は、A/D変換器14によりA
/D変換され、フィールドメモリ15へ入力される。図
11に示した撮像素子(2)からは上下に隣接する2画
素の信号が混合されて同時に得られる。混合された信号
を一つの信号としてフィールドメモリにかき込んでい
く。撮像素子2からの信号がどの様にフィールドメモリ
15に書き込まれているか、その1部を図2に示す。図
において、MCはマゼンタ画素の信号とシアン画素の信
号が混合された信号、GYはグリーン画素の信号とイェ
ロー画素の信号が混合された信号、MYはマゼンタ画素
の信号とイェロー画素の信号が混合された信号、GCは
グリーン画素の信号とシアン画素の信号が混合された信
号である。マルチプレクサ16によりMC、GY、M
Y、GCの信号がそれぞれ別々に2次元メモリ17、1
8、19、20に入力される。2次元メモリ17、1
8、19、20にどの様に信号がかき込まれているかを
図3、図4、図5、図6に示す。これらの図に示された
信号が2次元ローパスフィルタ21、22、23、24
により平滑される。図7、図8、図9、図10に2次元
ローパスフィルタ21、22、23、24の出力を示
す。図中LPFは、ローパスフィルタ出力であることを
示す記号である。
【0010】演算回路25における演算について説明す
る。図2において例えば、l行m列のGCの位置にM
C、GY、MYの色フィルタがあると仮定した場合の出
力信号値の算出方法を説明する。 MC(l,m)=GC(l,m)×(MCLPF(l,m)/GCLPF(l,m)) …(7) GY(l,m)=GC(l,m)×(GYLPF(l,m)/GCLPF(l,m)) …(8) MY(l,m)=GC(l,m)×(MYLPF(l,m)/GCLPF(l,m)) …(9) なお、GC(l,m)の値は特に計算する必要ない。 GC(l,m)=GC(l,m) …(10) 色フィルタの種類J(JはMC、GY、MY、GCの何
れか)の位置(l,m)に色フィルタの種類K(KはM
C、GY、MY、GCの何れか)の色フィルタがあると
仮定した場合の出力信号値の算出方法は、次式(11)
で表される。ただし、(l,m)は、この発明の実施例
の場合、図2に示すフィールドメモリ(15)の座標を
示す。 K(l,m)=J(l,m)×(KLPF(l,m)/JLPF(l,m)) …(11)
【0011】次にマトリクス回路26におけるマトリク
ス演算について説明する。図2におけるl行m列のGC
の位置の色差信号2R−G、2B−Gは次式により算出
される。 2R−G=MY(l,m)−GC(l,m) …(12) 2B−G=MC(l,m)−GY(l,m) …(13)
【0012】上記実施例における2R−G、2B−Gの
算出方法の原理について説明する。局所的な領域では、
輝度信号の変化に比べて、色信号の変化が少ないことを
この方法の前提としている。つまり各色信号(MC、G
Y、MY、GC)の比は、局所的な領域でほぼ等しいと
いえる。隣接する画素からの信号がこの比率からずれる
場合は、隣接する画素間で輝度が変化していることによ
る影響が殆どである。局所的な領域での各色信号MC、
GY、MY、GCの比は、MC、GY、MY、GCの二
次元ローパスフィルタ出力の比で与えられる。例えば、
式(7)に示されるようにl行m列のGCの位置におけ
るMCの色フィルタがある場合の値は、GC(l,m)
にその局所的な領域におけるMCとGCの比(MC信号
の二次元ローパスフィルタ出力とGC信号の二次元ロー
パスフィルタ出力の比)を乗ずることによってえられ
る。式(8)、(9)、(10)も同様な考え方により
得られる。式(11)は、以上の式を一般的に表現した
ものである。この方法により、MC、GY、MY、GC
の水平、垂直のサンプリング点を見かけ上それぞれ2倍
にすることが可能となる。その結果、式(7)、
(8)、(9)、(10)により得られるMC、GY、
MY、GCを用いて2R−G、2B−Gを算出すると、
従来問題となっていた入射光の輝度変化に高周波成分が
含まれる場合などに発生する偽色を低減することが可能
となる。
【0013】上記実施例は、カラーカメラの回路として
説明したが、図11に示す色信号データから例えば色差
信号などを得るための色分離方式としても有効である。
上記実施例における撮像素子は、垂直方向に隣接する2
画素を混合して読みだす方式であるが、1画素ずつ独立
に読み出す方式のものであってもよい。色フィルタの種
類に関して、上記実施例においては、補色のものについ
て説明したが、原色の色フィルタあるいは、原色と補色
を併用したものであってもよい。算出される色信号は、
色差信号でなく、例えば3原色信号など他の色であって
もよい。上記実施例においては色分離用のメモリとし
て、フィールドメモリを用いる例を示したが、2次元ロ
ーパスフィルタの処理に必要なライン数のラインメモリ
を用いてもよい。
【0014】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、各色フィルタに関する水平、垂直のサンプリング点
を見かけ上2倍にしたので、入射光の輝度変化に高周波
成分が含まれる場合などに発生する偽色を低減すること
が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の1実施例によるカラービデオカメラ
を示す図である。
【図2】この発明の1実施例に用いられているフィール
ドメモリにかき込まれている信号を示す図である。
【図3】この発明の1実施例に用いられている2次元メ
モリにかき込まれている信号を示す図である。
【図4】この発明の1実施例に用いられている2次元メ
モリにかき込まれている信号を示す図である。
【図5】この発明の1実施例に用いられている2次元メ
モリにかき込まれている信号を示す図である。
【図6】この発明の1実施例に用いられている2次元メ
モリにかき込まれている信号を示す図である。
【図7】この発明の1実施例に用いられている2次元ロ
ーパスフィルタの出力信号を示す図である。
【図8】この発明の1実施例に用いられている2次元ロ
ーパスフィルタの出力信号を示す図である。
【図9】この発明の1実施例に用いられている2次元ロ
ーパスフィルタの出力信号を示す図である。
【図10】この発明の1実施例に用いられている2次元
ローパスフィルタの出力信号を示す図である。
【図11】カラービデオカメラに用いられている撮像素
子の色フィルタ配列の一例を示す図である
【図12】従来のカラービデオカメラを示す図である。
【符号の説明】
1 レンズ 2 撮像素子 14 A/D変換器 15 フィールドメモリ 16 マルチプレクサ 17、18、19、20 2次元メモリ 21、22、23、24 2次元ローパスフィルタ 25 演算回路 26 マトリクス回路

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 第1から第NのN種類の分光感度特性の
    うちの何れか一種類の分光感度特性を有する光電変換素
    子を二次元平面上に配列した撮像素子によりカラー画像
    を得るカラービデオカメラにおいて、それぞれの種類の
    分光感度特性の光電変換素子の出力を二次元ローパスフ
    ィルタに入力することにより第1から第NのN種類の二
    次元ローパスフィルタ出力を得、第J(第Jは第1から
    第Nの何れか)の分光感度特性の画素の出力信号に、該
    画素の座標における第K(第Kは第1から第Nの何れ
    か)の二次元ローパスフィルタ出力と該画素の座標にお
    ける第Jの二次元ローパスフィルタ出力の比を乗ずるこ
    とにより、該画素の座標に第Kの分光感度特性の画素が
    あると仮定した場合の出力信号を算出し、必要に応じて
    同様な演算により第K以外の分光感度特性の画素がある
    と仮定した場合の出力信号を算出し、該画素の出力信号
    と、該画素の座標における上記の算出された出力信号か
    ら色信号を算出することを特徴とするカラービデオカメ
    ラ。
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