JP3452712B2 - 単板カラービデオカメラ - Google Patents

単板カラービデオカメラ

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JP3452712B2
JP3452712B2 JP00687496A JP687496A JP3452712B2 JP 3452712 B2 JP3452712 B2 JP 3452712B2 JP 00687496 A JP00687496 A JP 00687496A JP 687496 A JP687496 A JP 687496A JP 3452712 B2 JP3452712 B2 JP 3452712B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はCCD(電荷結合素
子)撮像素子を用いた単板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12に従来の原色配列カラーフィルタ
のCCD撮像素子を使用した単板カラービデオカメラの
システム構成例を示す。図12のように、従来のカメラ
システムでは、まず、レンズ1より入射した被写体の画
像は、光学フィルタ2により画像に含まれる高域の周波
数成分が減衰された後にCCD撮像素子3に入射し、該
CCD撮像素子3にて光電変換されるものであって、該
撮像素子3から画素単位に信号が出力される。CCD撮
像素子3出力は、CDS/AGC(相関二重サンプリン
グ/オートマチックゲインコントロール)回路4により
映像信号の分離および信号レベルの調整が行われ、その
後、AD(アナログ/ディジタル)コンバータ5によ
り、ディジタル信号に変換される。ディジタル値に変換
された映像信号はディジタル信号処理回路6にて輝度信
号と色信号が作成され、符号24,25で示す端子から
出力される。この端子24,25からの出力信号は図示
しないDA(ディジタル/アナログ)変換器でアナログ
信号に変換される。
【0003】ディジタル信号処理回路6では、LCLI
P7にて信号に含まれる黒レベルの値がある規定値に固
定された後、ホワイトバランス回路8にてレッド(以下
Rとする)、グリーン(以下Gとする)、ブルー(以下
Bとする)それぞれの画素信号に対してホワイトバラン
ス調整が行われる。ホワイトバランス回路8の出力は1
水平走査期間の遅延回路である1HDL9,10,11
により同時化される。
【0004】輝度信号の処理は、まず、ホワイトバラン
ス回路8,1HDL9,10,11の出力信号に対し
て、CCD撮像素子3出力がラインごとにG,RとB,
Rに切り替わるため有彩色の領域にて発生するラインク
ロールを防ぐための垂直低域通過フィルタYVLPF1
2がかけられた後、水平低域通過フィルタYHLPF1
3により水平方向の色信号キャリア成分が取り除かれ
る。水平低域通過フィルタYHLPF13の出力は、輝
度γ補正回路YGAM14にてガンマ補正されて、同期
信号加算回路SYNCMIX15にて同期信号が加算さ
れる。
【0005】また、色信号処理は、同時化された画素信
号であるホワイトバランス回路8,1HDL9,10の
各出力D0H,D1H,D2Hに対してガンマ補正が色
γ補正回路CGAM16にてかけられた後、垂直色差信
号作成回路C−GV17ブロックで垂直方向に隣接する
R;G、およびB;Gの画素信号によりR−G,B−G
の色差信号が作成される。さらに、前記色差信号作成回
路C−GV17出力のR−G、B−G色差信号に対して
色マトリックス回路MATRIX18にて色差マトリッ
クス演算がおこなわれ、R−Y,B−Yの色差信号が作
成される。作成された色差信号データR−Y,B−Y
は、色差ゲイン調整回路CGAIN19ブロックにてゲ
イン調整が行われた後、バースト信号ミックス回路BF
MIX20にてバースト信号データが重畳され、色変調
回路CMOD21にて色信号変調される。
【0006】前記従来方式ではCCD撮像素子3の出力
がインターレースされていないため、同期信号加算回路
SYNCMIX15出力輝度信号と色変調回路CMOD
21出力の色信号のいずれも、ノンインターレース→イ
ンターレース変換INTRCONV22,23にてノン
インターレース→インターレース変換を行い、所定のビ
デオ信号のフォーマットで出力する。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】前記ビデオカメラにて
使用されるCCD撮像素子3の色フィルタの配列を図1
3に示す。色フィルタは、水平方向にグリーン/レッド
が点順次で配列したラインと、ブルー/グリーンが点順
次で配列したラインが垂直方向に交互に並ぶ2次元配列
で構成されている。
【0008】ここで、レッド画素をR、ブルー画素を
B、レッドを含むラインのグリーン画素をGr、ブルー
を含むラインのグリーン画素をGbとする。Gr、R、
Gb、Bの各画素にて入力画素をサンプリングした場合
の周波数スペクトラム特性は次式で表される。
【0009】
【数3】
【0010】ここで、F(ξ,η)は入力画像の2次元
スペクトル、xは水平画素周期、yは垂直画素周期、ξ
は水平空間周波数、ηは垂直空間周波数を表す。また、
R、CG、CBは色フィルタの分光特性に関する係数で
あり、無彩色被写体の場合でホワイトバランスがとれて
いる時はCR=CG=CBとなる。
【0011】この各画素ごとのスペクトルのキャリアの
位置と位相を2次元スペクトル図に表したものが、図1
4の(a),(b),(c),(d)である。↑で示す
点がキャリアの位置であり、矢印が上を向いているのが
位相0の成分であり、下を向いているのが位相が反転し
ているものである。図12のブロックの垂直色差信号作
成回路C−GV17にてR−G;B−Gの色差信号が作
成されるが、R−G;B−Gは、それぞれ垂直方向に隣
接する画素間で演算されるため、R−GはR−Gbとな
り、B−GはB−Grとなる。この演算された結果のス
ペクトル図を図14の(e),(f)に示す。
【0012】この図14(e)において、(ξ,η)=
(2π/2x,0)の点では、Rの成分とGの成分が互
いに180°位相が反転しているため、ホワイトバラン
スがとれていてRとBの信号の絶対値が等しい場合には
互いに打ち消し合い、R−Gは0になる。同様にB−G
についても同一周波数にて0となる。R−G、B−Gが
共に0になった場合、色信号は発生せず、よってこの周
波数での色偽信号は発生しない。
【0013】ところが、同図14(e)において、 (ξ,η)=(0,2π/2y) の点ではRの成分とGの成分が同相であるため、R−
G、B−Gは共に0にはならず、色偽信号が発生するこ
とになる。このため、ナイキストのサンプリング定理に
より色偽信号の折り返しが発生しない周波数帯域は (ξ,η)=(0,2π/4y) となり、色偽信号の発生する (ξ,η)=(2π/2x,2π/2y)、(ξ,η)
=(0,2π/2y) および、輝度偽信号の発生する (ξ,η)=(0,2π/y)、(ξ,η)=(2π/
x,0)の周波数点を通る、2種類のトラップ特性
(A),(B)を持つ図15に示すような光学ローパス
フィルタにより、入力画像を帯域制限する必要がでてく
る。そのため、図15の符号Bで示す特性を持つフィル
タ特性により、垂直周波数帯域は図16の理論的有効帯
域で示すようなη=2π/4yの帯域になってしまうた
め垂直解像度が低下し、画質を劣化させてしまうことに
なる。
【0014】本発明は前記従来の問題点を解消するため
になされたものであって、色偽信号を抑圧するために必
要であった水平1画素あるいは垂直1画素の周期の空間
周波数点にトラップ特性を持つ光学フィルタが不要とな
ることによって光学フィルタによる高域周波数特性の減
衰を防ぐことができ、水平あるいは垂直方向の解像度を
従来方式の2倍に拡大することが可能となる単板カラー
ビデオカメラを提供することを課題とする。
【0015】
【課題を解決するための手段】本発明は、前記課題を解
決するため次の構成を有する。請求項1の発明は、光学
フィルタを含むレンズ部とCCD撮像素子のカラーフィ
ルタが(グリーンG、レッドR)、(ブルーB、グリー
ンG)の順に垂直方向に並ぶ水平方向2画素、垂直方向
2画素の周期性を持つ色配列を有し、CCDの光電変換
素子により変換された信号を画素単位で独立に出力する
機能をもつCCD撮像素子とADコンバータとディジタ
ル信号処理回路とDAコンバータより構成されるビデオ
カメラにおいて、前記CCD撮像素子の配列で水平方向
に隣り合う画素の信号よりR−GおよびB−Gの水平色
差信号を作成する水平色差信号作成回路と、前記配列で
垂直方向に隣り合う画素の信号よりR−GおよびB−G
の垂直色差信号を作成する垂直色差信号作成回路と、
記CCD撮像素子の各色画素信号に対してホワイトバラ
ンスを調整する手段と、前記ホワイトバランスを調整す
る手段からの出力画素信号の水平方向に隣接する複数の
画素の信号値に対して水平空間周波数における高域通過
特性を有する第1の2次元空間フィルタと、前記ホワイ
トバランスを調整する手段からの出力画素信号の垂直方
向に隣接する複数の画素の信号値に対して垂直空間周波
数における高域通過特性を有する第2の2次元空間フィ
ルタと、前記の各色差信号作成回路より出力された2種
類の色差信号を所定の加算比にしたがって加算する演算
回路と、前記第1および第2の2次元空間フィルタの出
力信号値に基づき、前記演算回路の加算比を算出する加
算比算出回路とを有することを特徴とする単板カラービ
デオカメラである。
【0016】請求項2の発明は、演算回路は、R−Gお
よびB−Gのそれぞれの水平色差信号と垂直色差信号と
を加算するものであり、加算比算出回路は、第1の2次
元空間フィルタから出力される水平方向の高域成分信号
に基づき前記垂直色差信号の加算割合を求め、かつ、第
2の2次元空間フィルタから出力される垂直方向の高域
成分信号に基づき前記水平色差信号の加算割合を求める
ようになっていることを特徴とする請求項1に記載の単
板カラービデオカメラである。
【0017】請求項3の発明は、加算比算出回路は、第
1の2次元空間フィルタから出力される水平方向の高域
成分の絶対値データdhと第2の2次元空間フィルタか
ら出力される垂直方向の高域成分の絶対値データdvと
に基づき、加算比について、水平色差信号の加算割合を
次式のdv-dataで設定し、
【数4】 かつ、垂直色差信号の加算割合を次式のdh-data
で設定し、
【数5】 dv-dataとdh-dataの和が1になるようにし
たことを特徴とする請求項2に記載の単板カラービデオ
カメラである。
【0018】図2には、本発明に関する色信号の周波数
スペクトル特性を示す。図2の(a),(b),
(c),(d)はCCD撮像素子のGr,R,Gb,B
の各画素にてサンプリングした時のスペクトルであり、
(e),(f)は垂直方向に隣接する画素によりR−
G、B−Gを作成した場合のR−G,B−Gのスペクト
ルである。これらのスペクトルは、従来方式で説明した
図14の(a)〜(f)と同一の特性である。
【0019】ここで、図2の(g),(h)で示すよう
に、R−Gの色差信号を水平方向に隣接するR、Gr画
素の信号より作成し、B−Gの色差信号を同じく水平方
向に隣接するB、Gb画素の信号により作成すると、
(ξ,η)=(0,2π/2y)の周波数点ではRとG
rおよび、BとGbが互いに位相が反転しているため、
無彩色の画像領域にてホワイトバランスがとれており、
RとGr、およびBとGb信号の絶対値が等しければ色
偽信号を発生しない。そのかわり、図2の(e),
(f)にて色偽信号が発生していなかった(ξ,η)=
(2π/2x,0)の周波数点で色偽信号が発生する。
【0020】そこで、輝度信号の(ξ,η)=(2π/
2x,0)の周波数成分が多い場合は垂直方向に隣接す
る画素により作成した(e),(f)の周波数スペクト
ルを有する信号を使用し、(ξ,η)=(0,2π/2
y)の周波数成分が多い時は水平方向に隣接する画素に
より作成した(g),(h)の周波数スペクトルを有す
る信号を使用することで、図2の(i),(j)に示す
ような(ξ,η)=(0,2π/2y)、および、
(ξ,η)=(2π/2x,0)の点で共に色偽信号の
発生しない特性を持つ色信号R−G,B−Gが作成でき
る。
【0021】(ξ,η)=(2π/2x,0)と(ξ,
η)=(0,2π/2y)の点で共に色偽信号が発生し
ない信号を作成できることから、垂直方向の周波数帯域
は従来方式のようにη=2π/4yに制限する必要がな
くなり、輝度信号に対するナイキスト周波数であるη=
2π/2yまで帯域を広げることが出来る。
【0022】よって、従来方式では(ξ,η)=(0,
2π/2y)の色偽信号を消去するために必要であった
前記図15のBで示すトラップ特性をもつ光学ローパス
フィルタが本発明では不要となり、図3に符号Aで示す
ようなトラップ特性の光学ローパスフィルタとし得るた
め、垂直方向の高域周波数特性が改善され、図4の理論
的有効帯域に示すようになり前記図16に示した従来方
式の理論有効帯域に比して2倍の垂直解像度を得ること
ができる。
【0023】以上により、請求項1または請求項2の発
明はなされたものであり、2つの色差信号を加算するの
に、水平空間周波数における高域通過特性を有する2次
元空間フィルタと、垂直空間周波数における高域通過特
性を有する2次元空間フィルタを通過した2つの輝度信
号成分の値により、前記の2つの色差信号の加算比を変
化させて加算することにより作成される色差信号を用い
る。したがって、従来技術では抑圧できなかった水平空
間周波数軸上および垂直空間周波数軸上に発生する色偽
信号を抑圧することが可能となり、従来技術にて色偽信
号を抑圧するために必要であった水平1画素あるいは垂
直1画素の周期の空間周波数点にトラップ特性を持つ光
学フィルタが不要となることによって光学フィルタによ
る高域周波数特性の減衰を防ぐことができ、水平あるい
は垂直方向の解像度を従来方式の2倍に拡大することが
可能となる。
【0024】ところで、前記第2の2次元フィルタで求
めた画像信号の輝度成分の垂直空間周波数における高域
特性(高域周波数成分)と第1の2次元フィルタで求め
た前記輝度成分の水平空間周波数における高域通過特性
(水平高域周波数成分)とのそれぞれの絶対値dv-
ataとdh-dataを作成し、R−G(H),R−
G(V)あるいはB−G(H),B−G(V)の加算比
として使用した場合、色差信号R−GおよびB−Gは次
の式で表される値となる。
【0025】 R−G=dv-data×R−G(H)+dh-data×R−G(V) (5) B−G=dv-data×B−G(H)+dh-data×B−G(V) (6)
【0026】ここで、色差信号R−GおよびB−Gの信
号は、輝度信号の大きさに比例する要素を含んでおり、
かつdv-data,dh-dataも同様に輝度信号の
大きさに比例する要素を含んでいる。したがって、R−
GとB−Gは、輝度信号の大きさの2乗に比例した値に
なるので、輝度変化に対する色信号の変化が比例せず輝
度レベルの低い領域において着色しないという問題が発
生することとなる。
【0027】そこで、請求項3の発明では、前記絶対値
dv-dataとdh-dataを作成する過程におい
て、画像信号の輝度成分に対して水平空間周波数におけ
る高域通過特性を有する第1の2次元空間フィルタと、
垂直空間周波数における高域通過特性を有する第2の2
次元空間フィルタの出力信号の絶対値をdh,dvと
し、dv-dataとdh-dataを次式にて作成す
る。
【0028】
【数6】
【0029】
【数7】 これにより、dv-dataとdh-dataは加算する
と常に1となることから、 R−G=dv-data×R−G(H)+dh-data×R−G(V) (9) B−G=dv-data×B−G(H)+dh-data×B−G(V) (10) の式で作成されるR−G,B−Gのレベルに対するd
v,dhの絶対値の変動による影響をなくすことがで
き、輝度信号と色信号の比が一致し、画像の劣化を防ぐ
ことが出来る。
【0030】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を詳細に説明する。なお、前記図12と同様の
部分には同一の符号を付する。図1に実施形態にかかる
単板カラービデオカメラの回路構成を示す。該カメラ
は、前記図12に示した従来のカメラには備えられてい
ない次の色信号処理に関する回路を有している。
【0031】つまり、本実施形態特有の回路は、図1に
示すように、CCD撮像素子3の配列で水平方向に隣り
合う画素の信号よりR−GおよびB−Gの水平色差信号
を作成する水平色差信号作成回路C−GH30と、前記
配列で垂直方向に隣り合う画素の信号よりR−Gおよび
B−Gの垂直色差信号を作成する垂直色差信号作成回路
C−GV31と、前記CCD撮像素子3の各色画素信号
に対してホワイトバランスを調整するホワイトバランス
回路8と、 前記ホワイトバランスを調整するホワイトバ
ランス回路8からの出力画素信号の水平方向に隣接する
複数の画素の信号値に対して水平空間周波数における高
域通過特性を有する第1の2次元空間フィルタ32と、
前記ホワイトバランスを調整するホワイトバランス回路
8からの出力画素信号の垂直方向に隣接する複数の画素
の信号値に対して垂直空間周波数における高域通過特性
を有する第2の2次元空間フィルタ33と、前記の各色
差信号作成回路C−GH30およびC−GV31より出
力された2種類の色差信号すなわち水平色差信号R−G
(H)、B−G(H)および垂直色差信号R−G
(V)、B−G(V)を所定の加算比にしたがって加算
する垂直/水平色差信号ミックス回路CGMIX34
と、前記第1および第2の2次元空間フィルタ32およ
び33の出力信号値に基づき、前記ミックス回路34の
加算比を算出する絶対値回路ABS35a,35bとを
有するものである。前記第1の2次元空間フィルタ3
2、第2の2次元空間フィルタ33および絶対値回路A
BS35a,35bは垂直/水平高域信号作成回路36
のブロックであって、その詳細は図9に示している。
【0032】図1のビデオカメラにおいて、レンズ1よ
り入射した被写体の画像は光学フィルタ2により画像に
含まれる高域の周波数成分を減衰させた後、CCD撮像
素子3にて光電変換され、画素単位に信号が出力され
る。CCD撮像素子3出力は、CDS/AGC回路4に
より映像信号の分離および信号レベルの調整が行われた
後、ADコンバータ5により、ディジタル信号に変換さ
れる。ディジタル値に変換された映像信号はディジタル
信号処理回路6にて輝度信号と色信号が作成され、2
4,25の端子から出力される。この端子24,25か
らの出力信号は図示しないDA(ディジタル/アナロ
グ)変換器でアナログ信号に変換される。
【0033】ディジタル信号処理回路6では黒レベルク
ランプ回路LCLIP7にて信号に含まれる黒レベルの
値がある規定値に固定された後、ホワイトバランス回路
8にてレッド(Rとする)、グリーン(Gとする)、ブ
ルー(Bとする)それぞれの画素信号に対してホワイト
バランス調整が行われる。ホワイトバランス回路8の出
力は1水平走査期間の遅延回路である1HDL9,1
0,11により垂直方向に隣接する3ラインの信号が同
時化される。
【0034】輝度(Y)信号の処理は、まず、ホワイト
バランス回路8,1HDL9,10,11の出力信号に
対して、CCD撮像素子3の出力がラインごとにG,R
とB,Rに切り替わるため有彩色の領域にて発生するラ
インクロールを防ぐための垂直低域通過フィルタYVL
PF12がかけられた後、水平低域通過フィルタYHL
PF13により水平方向の色信号キャリア成分が取り除
かれる。水平低域通過フィルタYHLPF13の出力
は、輝度γ補正回路YGAM14にてガンマ補正され
て、同期信号加算回路SYNCMIX15にて同期信号
が加算される。
【0035】また、色信号処理は、同時化された画素信
号であるホワイトバランス回路8,1HDL9,10,
11の各出力D0H,D1H,D2Hに対してガンマ補
正が色γ補正回路CGAM16にてかけられた後、垂直
色差信号作成回路C−GV31ブロックで垂直方向に隣
接するR,Gb,およびB,Grにより色差信号R−
G,B−G(垂直色差信号R−G(V),B−G
(V))が作成される。また、水平色差信号処理回路C
-GH30ブロックにて水平方向に隣接するR,Gr、
およびB,Gbにより色差信号R−G,B−G(水平色
差信号(R−G(H),B−G(H))が作成される。
【0036】前記垂直色差信号作成回路C-GV31と
水平色差信号作成回路C-GH30で作成された2つの
R−GとB−G信号は垂直/水平色差信号ミックス回路
CGMIX34で、垂直/水平高域信号作成回路DVD
H36にて作成された信号値による加算比dv-dat
a,dh-dataにしたがってミックスされる。
【0037】垂直/水平高域信号作成回路DVDH36
ではホワイトバランス回路8,1HDL9,10,11
の各出力D0H,D1H,D2H,D3Hから画像の2
次元周波数スペクトル上の(ξ,η)=(2π/2x,
0)と(ξ,η)=(0,2π/2y)の成分の比に従
う係数のデータが作成される。
【0038】垂直/水平色差信号ミックス回路CGMI
X34の出力のR−G、B−G色差信号は、色マトリッ
クス回路MATRIX18にて色差マトリックス演算が
おこなわれ、R−Y,B−Yの色差信号が作成される。
作成された色差信号データR−Y,B−Yは色差ゲイン
調整回路CGAIN19ブロックにてゲイン調整が行わ
れた後、バースト信号ミックス回路BFMIX20にて
バースト信号データが重畳され、色変調回路CMOD2
1にて色信号変調される。
【0039】前記実施形態のビデオカメラではCCD撮
像素子3の出力がインターレースされていないため、同
期信号加算回路SYNCMIX15出力の輝度信号と色
変調回路CMOD21出力の色信号のいずれも、ノンイ
ンターレース→インターレース変換INTRCONV2
2,23にてノンインターレース→インターレース変換
を行い、所定のビデオ信号のフォーマットで出力する。
【0040】次に、各部の詳細な構成・作用を図5〜図
10によりさらに説明する。なお、図においてDのブロ
ックは遅延回路を、FAのブロックは加算器(全加算
器)を、スイッチ回路はセレクタ回路をそれぞれ示す。
また、図中の各ブロックを示す符号(1),(2),…
は明細書中では30−1,30−2,…と示している。
ここで、図5は水平色差信号作成回路C-GH30の内
部構成、図6は信号タイミング説明図である。なお、図
5中の各ブロックは符号30-1〜30-21を付してお
り、各部(a)〜(h)の出力信号は、対応した符号で
図7に示している。
【0041】図5に示すように、水平色差信号作成回路
-GH30では、前記図1の1HDL9,10,11
ブロックにて同時化された3ラインのD0H,D1H,
D2H信号に対して、遅延回路D30-1,30-2,加算
器(全加算器)FA30-3、遅延回路D30-7,30-
8,加算器FA30-9、遅延回路D30-13,30-14,
加算器FA30-15で構成される水平の補間フィルタ3
0Aにより点順次に入力されるGr,R、および、B,
Gbの各画素信号が補間される。
【0042】補間された信号はセレクタ30-4〜-5,3
0-10〜-11,30-16〜-17により選択されて補間された
Gr,R,B,Gb信号が独立して出力される。この信
号のタイミングはそれぞれ図6の(a),(b),
(c),(d),(e),(f)の順となる。また、図
6の(b),(d),(f)は常にG信号であるので、
符号変換をした後に、加算器FA30-6,30-12,3
0-18により加算され、出力としてR−G,B−G(水
平色差信号R−G(H),B−G(H))の各色差信号
が交替に得られる。この出力色差信号に対して、加算器
FA30-19にて垂直方向の補間が行なわれ、セレクタ
30-20,30-21により、ライン毎に交互に選択される
ことにより水平色差信号R−G(H)とB−G(H)が
同時化されて出力される。
【0043】図7は垂直色差信号作成回路C-GV31
の内部構成、図8は信号タイミング説明図である。な
お、図7中の各ブロックは符号31-1〜31-13を付し
ており、各部の出力信号タイミングは(a)〜(g)で
図8に示している。図7に示すように、垂直色差信号作
成回路C−GV31では、ホワイトバランス回路8、1
HDL10から出力されるD0H,D2H信号に対し
て、加算器1FAにより垂直補間が行なわれ、図8のタ
イミング図の(a)のデータを得る。
【0044】そして、前記垂直補間されたD0H,D2
Hの信号とD1Hの信号に対してそれぞれを符号変換し
加算器2,3のFAにて加算する。このデータを
(b),(c)に示す。(b),(c)の信号よりセレ
クタ31-4,31-5にてラインごとに切替え選択して、
R−Gbを含む信号(d)、B−Gbを含む信号(e)
を作成する。さらに、(d),(e)の信号に対して遅
延回路31-6,31-8,加算器31-10と遅延回路31-
7,31-9,加算器31-11で構成される水平方向の補間
フィルタにより補間され、セレクタ31-12,31-13に
ての補間により作成された信号と原信号を画素周期で切
替えることにより、連続したR−Gb、B−Gbの信号
を作成され、R−G(V)、B−G(V)として出力さ
れる。
【0045】図9は垂直/水平高域信号作成回路DVD
H36の構成図である。図9に示すように、該信号作成
回路36は、第1の2次元空間フィルタ32、第2の2
次元空間フィルタ33および絶対値回路ABS35a,
35bから主になっていて、前記各信号D0H,D1
H,D2H,D3Hに対して垂直方向の高域通過フィル
タである第2の2次元空間フィルタ33と水平方向の高
域通過フィルタである第1の2次元空間フィルタ32に
より、画像に含まれる垂直および水平方向の高域成分を
出力する。その高域成分に対して絶対値を絶対値回路A
BS35b,35bにて作成し、dv-data、dh-
dataとする。
【0046】図10は垂直/水平色差信号ミックス回路
CGMIX34のブロックの構成図である。前記垂直/
水平高域信号作成回路DVDH36より出力されたdh
-dataにより乗算器34-3,34-4で垂直色差信
号作成回路C-GV31の出力R−G(V),B−G
(V)のゲインが調整され、また、乗算器34-1,3
4-2で水平色差信号作成回路C-GV30の出力R−G
(H)、B−G(H)のゲインがdv-dataにより
調整される。これにより、R−G(V),B−G
(V),R−G(H),B−G(H)の周波数スペクト
ル上で前記図3で示したように、色偽信号の発生しない
部分のみが選択されることとなる。そして、各加算器F
A34-5,34-6によりR−G(V)とR−G(H)、
B−G(V)とB−G(H)が加算され、R−G,B−
Gが作成される。したがって、従来技術では抑圧できな
かった水平空間周波数軸上および垂直空間周波数軸上に
発生する色偽信号を抑圧することが可能となり、従来技
術にて色偽信号を抑圧するために必要であった水平1画
素あるいは垂直1画素の周期の空間周波数点にトラップ
特性を持つ光学フィルタが不要となることによって当該
光学フィルタによる高域周波数特性の減衰を防ぐことが
でき、水平あるいは垂直方向の解像度を従来方式の2倍
に拡大することが可能となる。
【0047】次に本発明の実施形態2に係る単板カラー
ビデオカメラを説明する(請求項3に相当)。この実施
形態2のビデオカメラは、前記実施形態1にかかる垂直
水平高域信号作成回路36(図9に示される)に代えて
図11に示す垂直水平高域信号作成回路38を用いたも
のである。その他の構成は前記実施形態1と同様であ
り、同一部分に同一の符号を付して説明を略する。
【0048】図11に示すように、ホワイトバランス回
路8出力のD0H,1水平走査期間の遅延回路9,1
0,11出力のD1H,D2H,D3Hの信号に対して
第2の2次元空間フィルタ(垂直方向の高域通過フィル
タ)33と第1の2次元空間フィルタ(水平方向の高域
通過フィルタ)32により、画像に含まれる垂直および
水平方向の高域成分を出力する。その高域成分に対して
絶対値を絶対値回路ABS35b,35aにて作成す
る。
【0049】そして、前記絶対値回路ABS35a,3
5bの出力に対して乗算器38-4,38-9にて加算比を
外部からコントロールするための係数dvgain38
-5,dhgain38-10を掛ける。更に、加算器FA
38-7,38-12にて高域周波数に対する感度を調節す
るための係数dvofst38-6,dhofst38-11
が加算される。加算器FA38-7,38-12の出力は、
加算器FA38-13にて加算される。除算器DIV38-
14,38-15にて加算器FA38-7,38−12の各出力
を加算器FA38-13の出力で割算する。前記除算器D
IV38-14,38-15の出力をdv-data,dh-
ataとする。
【0050】これにより、前記(7),(8)式と同様
に、dv-dataとdh-dataは加算すると常に1
となることから、 R−G=dv-data×R−G(H)+dh-data×R−G(V) (11) B−G=dv-data×B−G(H)+dh-data×B−G(V) (12) の式で作成されるR−G,B−Gのレベルに対するd
v,dhの絶対値の変動による影響をなくすことがで
き、輝度信号と色信号の比が一致し、画像の劣化を防ぐ
ことが出来る。
【0051】
【発明の効果】請求項1および請求項2の発明によれ
ば、従来の方式では抑圧できなかった垂直空間周波数軸
上に発生する色偽信号を抑圧することが可能となり、従
来方式にて色偽信号を抑圧するために必要であった垂直
1画素の周期の空間周波数点にトラップ特性を持つ光学
フィルタが不要となることによって光学フィルタによる
高域周波数特性の減衰を防ぐことができ、水平および垂
直方向の解像度を従来方式の2倍に拡大することが可能
となる。
【0052】また、請求項3の発明によれば、輝度信号
と色信号の比が一致し、画像の劣化を防ぐことが出来
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態にかかる単板カラービデオカ
メラの回路構成図を示す。
【図2】(a)〜(j)は本発明に関する色信号の周波
数スペクトル特性図を示す。
【図3】本発明の光学ローパスフィルタのトラップ特性
を示す図である。
【図4】本発明の垂直方向の理論周波数有効帯域を示す
図である。
【図5】水平色差信号作成回路の内部構成ブロック図で
ある。
【図6】図5の回路の信号タイミング説明図である。
【図7】垂直色差信号作成回路の内部構成ブロック図で
ある。
【図8】図7の回路の信号タイミング説明図である。
【図9】垂直/水平高域信号作成回路の構成図である。
【図10】垂直/水平色差信号ミックス回路の構成図で
ある。
【図11】実施形態2に係る垂直水平高域信号作成回路
の構成図を示す。
【図12】原色配列カラーフィルタのCCD撮像素子を
使用した従来の単板カラービデオカメラのシステム構成
例の回路図を示す。
【図13】ビデオカメラにて使用されるCCD撮像素子
の色フィルタの配列例の説明図を示す。
【図14】(a)〜(f)はそれぞれ各画素ごとのスペ
クトルのキャリアの位置と位相を表した2次元スペクト
ル図である。
【図15】従来の光学ローパスフィルタの例の特性図で
ある。
【図16】図15のローパスフィルタの理論的有効帯域
の図である。
【符号の説明】
1 レンズ 2 光学フィルタ 3 CCD撮像素子 4 CDS/AGC回路 5 ADコンバータ 6 ディジタル信号処理回路 7 黒レベルのクランプ回路 8 ホワイトバランス回路 9,10,11 1水平走査期間の遅延回路 12 輝度垂直LPF 13 輝度水平LPF 14 輝度γ補正回路 15 同期信号加算回路 16 色γ補正回路 18 色マトリックス回路 19 色差ゲイン調整回路 20 バースト信号ミックス回路 21 色変調回路 22,23 ノンインターレース→インターレース変換
回路 24 輝度信号端子 25 色信号端子 30 水平色差信号作成回路 31 垂直色差信号作成回路 32 第1の2次元空間フィルタ 33 第2の2次元空間フィルタ 34 垂直/水平色差信号ミックス回路 35a,35b 絶対値 36 垂直/水平高域信号作成回路 38 垂直/水平高域信号作成回路

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 光学フィルタを含むレンズ部とCCD撮
    像素子のカラーフィルタが(グリーンG、レッドR)、
    (ブルーB、グリーンG)の順に垂直方向に並ぶ水平方
    向2画素、垂直方向2画素の周期性を持つ色配列を有
    し、CCDの光電変換素子により変換された信号を画素
    単位で独立に出力する機能をもつCCD撮像素子とAD
    コンバータとディジタル信号処理回路とDAコンバータ
    より構成されるビデオカメラにおいて、 前記CCD撮像素子の配列で水平方向に隣り合う画素の
    信号よりR−GおよびB−Gの水平色差信号を作成する
    水平色差信号作成回路と、 前記配列で垂直方向に隣り合う画素の信号よりR−Gお
    よびB−Gの垂直色差信号を作成する垂直色差信号作成
    回路と、前記CCD撮像素子の各色画素信号に対してホワイトバ
    ランスを調整する手段と、 前記ホワイトバランスを調整する手段からの出力画素信
    号の水平方向に隣接する複数の画素の信号値 に対して水
    平空間周波数における高域通過特性を有する第1の2次
    元空間フィルタと、前記ホワイトバランスを調整する手段からの出力画素信
    号の垂直方向に隣接する複数の画素の信号値 に対して垂
    直空間周波数における高域通過特性を有する第2の2次
    元空間フィルタと、 前記の各色差信号作成回路より出力された2種類の色差
    信号を所定の加算比にしたがって加算する演算回路と、 前記第1および第2の2次元空間フィルタの出力信号値
    に基づき、前記演算回路の加算比を算出する加算比算出
    回路とを有することを特徴とする単板カラービデオカメ
    ラ。
  2. 【請求項2】 演算回路は、R−GおよびB−Gのそれ
    ぞれの水平色差信号と垂直色差信号とを加算するもので
    あり、 加算比算出回路は、第1の2次元空間フィルタから出力
    される水平方向の高域成分信号に基づき前記垂直色差信
    号の加算割合を求め、かつ、第2の2次元空間フィルタ
    から出力される垂直方向の高域成分信号に基づき前記水
    平色差信号の加算割合を求めるようになっていることを
    特徴とする請求項1に記載の単板カラービデオカメラ。
  3. 【請求項3】 加算比算出回路は、第1の2次元空間フ
    ィルタから出力される水平方向の高域成分の絶対値デー
    タdhと第2の2次元空間フィルタから出力される垂直
    方向の高域成分の絶対値データdvとに基づき、加算比
    について、水平色差信号の加算割合を次式のdv-da
    taで設定し、 【数1】 かつ、垂直色差信号の加算割合を次式のdh-data
    で設定し、 【数2】 dv-dataとdh-dataの和が1になるようにし
    たことを特徴とする請求項2に記載の単板カラービデオ
    カメラ。
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