JP2852804B2 - 撮像装置 - Google Patents

撮像装置

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JP2852804B2 JP2290816A JP29081690A JP2852804B2 JP 2852804 B2 JP2852804 B2 JP 2852804B2 JP 2290816 A JP2290816 A JP 2290816A JP 29081690 A JP29081690 A JP 29081690A JP 2852804 B2 JP2852804 B2 JP 2852804B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はスチルビデオカメラ等の撮像装置に関するも
のである。
〔従来の技術〕
従来、第2図の様な配列をもつ色フィルタを設けた撮
像素子(例えばCCDなど)でインターレース走査を行っ
た場合、フィールド読出しが可能なムービ用のビデオカ
メラ等では、まず垂直混合読み出し(第1フィールドで
n番目とm番目を混合して読み出し、第2フィールドで
m番目とn+1番目を混合して読み出す)を行い、各フ
ィールドでC1=(Mg+Cy)とC2=(Gr+Ye)の信号をも
つラインと、C3=(Mg+Ye)とC4=(Gr+Cy)の信号を
もつラインが交互に出力される。
したがって、輝度(Y)信号は、Y1=C1+C2,Y2=C3
+C4として各ラインで得られ、色信号は、Cb=C1−C2,C
r=C3−C4のように隣接画素間の差信号で得られるので Cb=(Mg+Cy)−(Gr+Ye) ≒(B+R+B+Gr)−(Gr+Gr+R) =2B−Gr Cr=(Mg+Ye)−(Gr+Cy) ≒(B+R+Gr+R)−(Gr+GR+B) =2R−Gr の形の色差信号が1ライン毎に出力される。
以上のY信号,C信号に対し、図示はしないが、各フィ
ールドで通常行われる帯域制限,γ変換,ホワイトバラ
ンス等の信号処理を行い、フレーム画を得ることができ
る。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかしながら、スチルビデオカメラ等のフレーム読出
しを行う撮像装置では、ムービカメラの様なフィールド
毎の上下2画素混合読出しを行わないため、第2図に示
す様な配列の色フィルタを用いると、第1フィールドで
は、MgとGrの情報のみ、第2フィールドでは、CyとYeの
情報しか得られず、各フィールド毎で、前記Cr,Cbの色
差信号を得るための色信号が不足するため、通常の構成
では被写体本来の色を再現したフレーム画は得られない
という問題がある。
この問題を解決するために、撮像素子の信号電荷のフ
レーム読出しを行い、一度メモリに書き込み、その後演
算によりフィールド読出しと同等の信号を得る手法が考
えられるが、読み出した信号をそのままメモリに記憶し
たのでは膨大なメモリ容量や制限線などハードの規模が
大きくなるという問題がある。
本発明は、このような問題を解決するためになされた
もので、従来、スチルビデオカメラではフィールド読出
しでしか用いることのできなかった、ムービ用ビデオカ
メラの撮像素子に使われる配列の色フィルタを用いて、
少いハード構成で、フレーム読出しのできる、スチルビ
デオカメラ等の撮像素子を提供することを目的とするも
のである。
〔課題を解決するための手段〕
前記目的を達成するため、本発明では撮像装置をつぎ
の(1),(2)のとおりに構成するものである。
(1)色フィルタを設けた撮像素子と、該撮像素子をイ
ンターレース走査でフレーム読出しを行うフレーム読出
し手段と、該フレーム読出し手段で読み出した前記撮像
素子の出力信号を帯域制限する帯域制限手段と、該帯域
制限手段の出力信号を前記撮像素子の読出しクロックの
1/2の周波数でオフセットサンプリングするサンプリン
グ手段、該サンプリング手段の出力信号を記録する記録
手段と、該記録手段から、第1フィールドの信号と第2
フィールドの信号を先頭から同時につぎつぎと読み出す
読出し手段と、該読出し手段で読み出した第1フィール
ドの信号における前記オフセットサンプリングで間引か
れた信号を、同時に読み出した第2フィールドの信号で
補間し、同様に前記読出し手段で読み出した第2フィー
ルドの信号における前記オフセットサンプリングで間引
かれた信号を、同時に読み出した第1フィールドの信号
で補間する補間手段とを備えた撮像装置。
(2)色フィルタを設けた撮像素子と、該撮像素子をイ
ンターレース走査でフレーム読出しを行うフレーム読出
し手段と、該フレーム読出し手段で読み出した、前記撮
像素子の水平方向に隣接した2画素の信号の差を取り出
す減算手段と、該減算手段の出力信号を帯域制限する帯
域制限手段と、該帯域制限手段の出力を前記撮像素子の
読出しクロックの1/4の周波数でサンプリングするサン
プリング手段と、該サンプリング手段の出力信号を記録
する記録手段と、該記録手段から第1フィールドの信号
と第2フィールドの信号を先頭から同時につぎつぎと読
み出す読出し手段と、該読出し手段で読み出した第1フ
ィールドの信号と第2フィールドの信号を加算及び減算
して、第1フィールド及び第2フィールドの色差信号を
生成する色差信号生成手段とを備えた撮像装置。
〔作用〕
前記(1),(2)の構成によれば、従来、スチルヒ
デオカメラでフィールド読出しでしか用いることがきな
かった、ムービ用ビデオカメラの撮像素子に使われてい
る配列の色フィルタを用いながら、フィールド読出しと
同等の信号を得ることができる。
〔実施例〕
以下本発明を実施例で詳しく説明する。
第1図は、本発明の一実施例である“撮像装置”のブ
ロック図である。図において、レンズ101より撮像素子
(以下CCDという)102上に結合された被写体像は、CCD1
02により電気信号に変換され、インタレース走査により
色副搬送波周波数(fSC)の4倍のクロック4fSCに同期
して逐次読み出される。このとき、CCD102の撮像部には
第2図に示す配列構成の色フィルタ102aが各画素に対応
して設けられているものとする。CCD102の出力は相関二
重サンプリング回路(CDS回路)103により相関二重サン
プリングが行われ、電荷の転送時に発生するリセット雑
音が取り除かれた信号が出力される。CDS回路103の出力
は、2系統に分けられ輝度(Y)と色(C)の処理が行
われる。
輝度信号処理は、まずローパスフィルタ(LPF)104で
水平方向の帯域制限を行い、次にKnee回路105にて高輝
度部の白圧縮を行い、A/D(アナログ−ディジタル)変
換器にて量子化し、フィールド毎にメモリ107に書き込
まれる。この場合、ローパスフィルタ104の帯域制限に
よりCCD102から読み出された信号は、各画素に対応して
おおよそ第3図の様になるので、A/D変換106のサンプル
クロックをCCD102の読み出しクロックの1/2の周波数と
すると、第1フィールドでは第4図のY1位置をサンプリ
ングし、第2フィールドでは第4図のY2の位置をサンプ
リングするオフセットサンプリング構造となり、メモリ
容量を半分にすることができる。すなわち1フィールド
分のメモリ容量で済む事になる。このとき第1フィール
ドのメモリの先頭アドレスと第2フィールドのメモリの
先頭アドレスを共通にして、メモリ107より第1,第2フ
ィールドのデータを同時に読み出し、スイッチ108でCCD
102の読出しクロック(φ)に同期して切り換えて、水
平方向の補間を行い出力する。
すなわち、第3図の信号に対してA/D変換器106で2fsc
のオフセットサンプリングを行うと、第4図の様にY1
Mg+Gr,Y2=Cy+Yeの信号が各フィールドで1画素おき
に得られるので、メモリ107には第5図に示すように、
第1フィールドのY1信号と第2フィールドのY2信号の書
き込みが行われる。
メモリ107に書き込まれた信号より第1および第2フ
ィールドの信号を得るには、まず、第1フィールドで
は、メモリ107より(n)と(m)のラインの信号を同
時に読み出すように、アドレス制御回路100でメモリの
アドレスを指定し、スイッチ108でCCD102の読出しクロ
ックに同期して、第4図の 印で示す様な補間を行い、D/A変換器109でアナログ信号
に変換し、ローパスフィルタ110で帯域制限を行い、最
終的に Y=Y1+Y2=(Mg+Gr)+(Cy+Ye) のY信号を得る。
第2フィールドでは、メモリ107より(n+1)と
(m)のラインの信号を同時に読み出すようにアドレス
制御回路100でメモリのアドレスを指定し、スイッチ108
でCCD102の読出しクロックに同期して、第4図の で示す様な補間を行い、後は第1フィールドを同様処理
により Y=Y1+Y2=(Mg+Gr)+(Cy+Ye) のY信号を得る。
この様にして得られた第1および第2フィールドのY
信号は、第2図の色フィルタを装着したCCDをフィール
ド蓄積モードで使用した場合に得られるY信号と同等の
ものとなる。
色信号処理は、まず相関二重サンプリング回路103の
出力を、第2図に示すように、各画素に対応した180゜
位相の異なるサンプルクロックφ1により水平方向
に隣接した2画素の信号をサンプルホールド回路(S/H
回路)111,112でサンプリングする。補色の色フィルタ
を設けた撮像装置では、色信号は、輝度信号のベースバ
ンドに変調信号として重畳されているので、サンプルホ
ールド回路111,112の2出力信号の減算を行うことで、
変調成分を取り出すことができる。
第2図の例では、演算器113により、第6図のような
信号が各画素に対応して得られる。減算器113の出力信
号は、ローパスフィルタ114で適当な帯域制限を行った
後に、A/D変換器115でディジタル信号に変換してメモリ
116に書き込む。この場合、色信号の帯域は十分に低い
ので、A/D変換器115の変換クロックはfSCでも十分と考
えられる。したがって、第6図の信号をfSCでA/D変換す
ることによりメモリ116はY信号メモリ107の半分の容量
で済む。すなわち、fSCのA/D変換により第6図の水平方
向に4画素毎に色信号をサンプリングすることにより、
第7図に示すように、第1フィールドでは、C3=Mg−Gr
と−C3=Gr−Mgの信号が1H毎に得られ、第2フィールド
では、C4=Cy−Yeの信号が得られ、メモリ116に書き込
みが行われる。色信号はメモリ116の信号により、第1
フィールドでは、アドレス制御回路100で指定された
(n)と(m)のラインの信号が同時に読み出され、加
算器117では、 Cb=(Mg−Gr)+(Cy−Ye)≒2B−G −Cr=(Gr−Mg)+(Cy−Ye)≒G−2R が1H交互に得られ、減算器118では、 Cr=(Mg−Gr)−(Cy−Ye)≒2R−G −Cb=(Gr−Mg)−(Cy−Ye)≒G−2B が1H交互に得られる。
また第2フィールドではアドレス制御回路100で指定
された(n+1)と(m)のラインの信号が同時に読み
出され、加算器117では、 −Cr=(Gr−Mg)+(Cy−Ye)≒G−2R Cb=(Mg−Gr)+(Cy−Ye)≒2B−G が1H交互に得られ、減算器118では、 −Cb=(Gr−Mg)−(Cy−Ye)≒G−2B Cr=(Mg−Gr)−(Cy−Ye)≒2R−G が1H交互に得られる。
加算器117,減算器118の出力は、D/A変換器119,120に
より、アナログ信号に変換した後、ローパスフィルタ12
1,122で水平方向に適当な補間を行う。
最後にフィルタ121,122の出力は、図示はしないが符
号反転,同時化等が行われ、各画素に対応した色差信号
として、ローパスフィルタ110の出力Y信号とともにア
ナログIC123に入力され、適当なアナログ処理によりR,
G,Bの色信号を得る。この様にして得られた第1および
第2フィールドの色差信号は、第2図に示す配列の色フ
ィルタを設けた撮像素子をフィールド蓄積モードで使用
した場合に得られる色差信号と同等のものである。
以上、第2図に示す配列の色フィルタを設けた撮像素
子について説明したが、本発明は第2図に示す配列の色
フィルタに限らず、一般にムービ用撮像素子に設けられ
る色フィルタであってフィールド蓄積で上下2画素混合
読出しを行うことで色を再現する色フィルタであれば実
施でき、前記実施例と同様の効果が得られることは言う
までもない。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明によれば、従来、スチル
ビデオカメラではフィールド読出しでしか用いることの
できなかった、ムービ用ビデオカメラの撮像素子に使わ
れている配列の色フィルタを用いて、少いハード構成で
フレーム読出しのできる、スチルビデオカメラ等の撮像
装置を得ることができる。
また、請求項1の発明では、記録手段から同時に読み
出した2信号のうち、他の信号を一方の信号の補間信号
としているので容易に補間を行うことができる。
請求項2の発明では、撮像素子の読出しクロックの1/
4の周波数でサンプリングして記録手段に記録している
ので、記録手段の容量が少くてすむ。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例のブロック図、第2図は色フ
ィルタの配列を示す図、第3図は帯域制限後の信号を示
す図、第4図は輝度信号の補間の説明図、第5図は輝度
信号用メモリのブロック図、第6図は水平方向に隣接し
た2画素の信号の差を示す図、第7図は色信号用メモリ
のブロック図である。 102……CCD 102a……色フィルタ 104……ローパスフィルタ 106……A/D変換器 107……メモリ 108……スイッチ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平4−88783(JP,A) 特開 昭63−123281(JP,A) 特開 昭63−127686(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H04N 9/04 - 9/11 H04N 9/64 - 9/78

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】色フィルタを設けた撮像素子と、該撮像素
    子をインターレース走査でフレーム読出しを行うフレー
    ム読出し手段と、該フレーム読出し手段で読み出した前
    記撮像素子の出力信号を帯域制限する帯域制限手段と、
    該帯域制限手段の出力信号を前記撮像素子の読出しクロ
    ックの1/2の周波数でオフセットサンプリングするサン
    プリング手段、該サンプリング手段の出力信号を記録す
    る記録手段と、該記録手段から、第1フィールドの信号
    と第2フィールドの信号を先頭から同時につぎつぎと読
    み出す読出し手段と、該読出し手段で読み出した第1フ
    ィールドの信号における前記オフセットサンプリングで
    間引かれた信号を、同時に読み出した第2フィールドの
    信号で補間し、同様に前記読み出し手段で読出した第2
    フィールドの信号における前記オフセットサンプリング
    で間引かれた信号を、同時に読み出した第1フィールド
    の信号で補間する補間手段とを備えたことを特徴とする
    撮像装置。
  2. 【請求項2】色フィルタを設けた撮像素子と、該撮像素
    子をインターレース走査でフレーム読出しを行うフレー
    ム読出し手段と、該フレーム読出し手段で読み出した、
    前記撮像素子の水平方向に隣接した2画素の信号の差を
    取り出す減算手段と、該減算手段の出力信号を帯域制限
    する帯域制限手段と、該帯域制限手段の出力を前記撮像
    素子の読出しクロックの1/4の周波数でサンプリングす
    るサンプリング手段と、該サンプリング手段の出力信号
    を記録する記録手段と、該記録手段から第1フィールド
    の信号と第2フィールドの信号を先頭から同時につぎつ
    ぎと読み出す読出し手段と、該読出し手段で読み出した
    第1フィールドの信号と第2フィールドの信号を加算及
    び減算して、第1フィールド及び第2フィールドの色差
    信号を生成する色差信号生成手段とを備えたことを特徴
    とする撮像装置。
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