JP3484059B2 - カラービデオカメラ - Google Patents

カラービデオカメラ

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JP3484059B2
JP3484059B2 JP35096397A JP35096397A JP3484059B2 JP 3484059 B2 JP3484059 B2 JP 3484059B2 JP 35096397 A JP35096397 A JP 35096397A JP 35096397 A JP35096397 A JP 35096397A JP 3484059 B2 JP3484059 B2 JP 3484059B2
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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、異なる分光特性を
有する色フィルタを任意の配列で画素毎に配置したカラ
ー固体撮像素子を用いて、前記固体撮像素子から出力さ
れる色キャリア成分を含むアナログ映像信号をA/D変
換した後で必要なカメラ信号処理を行う、カラービデオ
カメラに関する。
【0002】
【従来の技術】電荷結合素子などを用いた固体撮像素子
が開発され、これを用いたビデオカメラや電子スチルカ
メラが商品化されている。この固体撮像素子を用いたカ
メラの主流は、複数種類の色フィルタを任意の配列で画
素毎に配置したカラー固体撮像素子を用いて、その固体
撮像素子から出力される映像信号を基に、輝度処理と色
分離とを行う単板式カラーカメラである。
【0003】色フィルタの種類と配列は数多く提案され
ているが、どの方式においても画素毎にその色信号成分
が変化しているので、カラー固体撮像素子から出力され
る映像信号には、画素単位での信号レベル差=色キャリ
ア成分が存在する。
【0004】逆に、この色キャリア成分から、R,G,
B信号等の色信号を再現するものが、色分離と呼ばれて
いる信号処理である。
【0005】カラー固体撮像素子において、現在主流の
色フィルタ配列として補色色差線順次方式があげられ
る。この方式は、図6に示す通り、画素毎にYe
(黄),Cy(シアン),Mg(マゼンダ),G(緑)
の4種類の色フィルタが配置され、垂直2画素分の信号
電荷が加算された形で固体撮像素子から読み出される。
【0006】第1のラインでは、Ye+Mg(=2R+
G+B),Cy+G(=2G+B),Ye+Mg,Cy
+G,・・・の映像信号が画素毎に出力され、第2のラ
インでは、Ye+G(=R+2G),Cy+Mg(=R
+G+2B),Ye+G,Cy+Mg,・・・の映像信
号が画素毎に出力される。よって、補色色差線順次方式
では、画素毎かつライン毎に、その色信号成分が変化す
る。
【0007】仮に、赤い被写体(R)を撮影した場合を
考えれば、理論的には、第1のラインのYe+Mgの信
号レベルが最大となり、Cy+Gの信号レベルはゼロ、
第2のラインのYe+G,Cy+Mgは共に同じ信号レ
ベル(色キャリア成分が存在しない)となり、かつYe
+Mgの信号レベルの1/2になる。
【0008】また、補色色差線順次方式では、水平方向
の2画素分の信号和が、常に2R+3G+2Bとなり、
近似輝度信号として利用できる。基本的には、ライン間
の近似輝度信号は等しい。
【0009】固体撮像素子を用いたカメラ信号処理は、
部品点数の削減,小型化および低消費電力化,多機能化
の点から大幅にデジタル化されている。特に、低価格化
を重視する民生用カメラの分野では、単板式のデジタル
信号処理が標準となり、商品展開が進んでいる。
【0010】従来の単板式のデジタル信号処理カメラで
は、固体撮像素子から出力されるアナログ映像信号を、
A/D変換器を用いてデジタル映像信号に変換し、以降
の信号処理をデジタルで行う。
【0011】従来のデジタル信号処理のビデオカメラに
おいては、A/D変換後の輝度処理と色分離とで決定さ
れる飽和レベルに合わせて、A/D変換器の飽和レベル
を設定していた。つまり、A/D変換されたデジタル映
像信号を、そのまま輝度処理と色分離とに入力してい
た。
【0012】このため、たとえば上記の補色色差線順次
方式の場合に、高輝度かつ赤い被写体を撮影すると、Y
e+Mgの信号レベルがA/D変換器でクリップされ、
近似輝度信号がライン間でズレて、結果として画面上に
横スジが発生していた。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】従来のカラービデオカ
メラのA/D変換器は、固体撮像素子から出力される色
キャリア成分を含むアナログ映像信号を、輝度処理と色
分離とで決定される飽和レベルに合わせてデジタル映像
信号に変換し、そのデジタル映像信号をそのまま利用し
て、輝度処理と色分離とを行っているため、A/D変換
器の飽和レベルを越えてクリップされた後の色キャリア
成分により、画面上に横スジが発生する問題が有った。
【0014】そこで本発明は、画面上に横スジが発生す
るのを抑制可能なビデオカメラを提供することを目的と
する。
【0015】
【課題を解決するための手段】異なる分光特性を有する
複数種類の色フィルタを任意の配列でフォトダイオード
毎の受光部上に配置した固体撮像素子を用いたカラービ
デオカメラにおいて、前記固体撮像素子から読み出され
た色キャリア成分を含むアナログ映像信号を、後段の輝
度処理と色分離とが必要とする飽和レベルより大きな飽
和レベルでデジタル信号に変換するアナログ/デジタル
変換手段と、前記アナログ/デジタル変換手段からのデ
ジタル信号の振幅を拡大する振幅拡大手段と、前記振幅
拡大手段の出力デジタル信号から、前記輝度処理と色分
離とが必要とする飽和レベルを超える成分を検出し、そ
の検出した成分の振幅に応じて、前記振幅拡大手段の出
力デジタル信号を変換する変換手段と、前記変換手段の
出力デジタル信号から、前記輝度処理と色分離とが必要
とする飽和レベルを超える成分をクリップするクリップ
手段とを具備し、前記クリップ手段の出力デジタル信号
に対し、輝度処理と色分離を行うことを特徴とする。
【0016】
【発明の実施の形態】図1に、本発明のビデオカメラの
第1の実施の形態の構成を示す。図2と図3に、各構成
要素の出力信号の状態を示す。図2は、色キャリア成分
を含まない場合の信号の状態である。図3は、色キャリ
ア成分を含む場合の信号の状態である。本実施の形態で
は、デジタル処理により、高レベル色キャリア補正によ
る横スジ抑制を実現している。
【0017】カラー固体撮像素子1には、図示してない
が同期パルスを基にして生成された駆動パルスが供給さ
れている。固体撮像素子1は、色キャリア成分を含むア
ナログ信号を、CDS(相関二重サンプリング)回路3
に供給する。
【0018】CDS回路3には、図示していないが同期
パルスを基に生成されたサンプリングホールドパルスが
供給されている。CDS回路3は、色キャリア成分を含
むアナログ信号の中から、カメラ信号処理に不要なリセ
ットノイズ成分を除去し、A/D変換器(mビット)5
に供給する。
【0019】A/D変換器5は、色キャリア成分を含む
アナログ信号を、後段の輝度処理と色分離とで必要とす
る飽和レベルより大きな飽和レベルでアナログ−デジタ
ル変換を行い、デジタル信号(a)を減算器7に供給す
る。
【0020】減算器7は、デジタル信号(a)からオフ
セットとして必要な黒成分を減算する。減算器7の出力
デジタル信号は、乗算器9に供給される。乗算器9は、
入力デジタル信号をk倍(kは、1以上の定数)し、k
倍されたデジタル信号を加算器11に供給する。デジタ
ル信号をk倍することにより、A/D変換器5の入力
は、1/kでも良い。
【0021】加算器11は、入力デジタル信号に再度オ
フセットとして必要な黒成分を加算し、黒成分が加算さ
れたデジタル信号(b)を、減算器13に供給する。
【0022】減算器13は、後段の輝度処理と色分離と
して演算出来ない成分を取り出すために、入力デジタル
信号から、輝度処理と色分離とが必要とする飽和レベル
(mビット)を減算する。クリップ回路15は、減算器
13の出力信号の内負成分を除去する。
【0023】クリップ回路15の出力信号は、D−フリ
ップフロップ17で、1画素分遅延される。更に、D−
フリップフロップ19で、1画素分遅延される。加算器
21は、クリップ回路15の出力とD−フリップフロッ
プ19の出力を加算する。平均値化回路21は、加算器
21の出力を1/2し、平均値をとり、加算器25に供
給する。D−フリップフロップ17、19、加算器2
1、平均値化回路22で、ローパスフィルタ(LPF)
を構成する。A/D変換器5の出力デジタル信号が、2
画素毎に同色キャリア成分であると仮定すれば、そのL
PFは、高レベル色キャリア補正信号を生成し、加算器
25に供給することになる。
【0024】加算器11の出力デジタル信号は、時間合
わせのため、D−フィリップフロップ23で、1画素分
遅延されて、加算器25に供給される。
【0025】加算器25は、平均値化回路22からの高
レベル色キャリア補正信号とD−フィリップフロップ2
3からのデジタル信号を加算し、高レベル色キャリア補
正を施したデジタル信号(c)を出力する。
【0026】クリップ回路27は、加算器25の出力デ
ジタル信号から、後段の輝度処理と色分離とが必要とす
る飽和レベル以上の成分をクリップし、クリップした後
の色キャリア成分を含むデジタル信号(d)を出力す
る。
【0027】以降、色キャリア成分を含むデジタル信号
(d)に対し、輝度処理と色分離をデジタル信号処理も
しくはソフトウェア上の演算処理で行えば、画面上に横
スジの発生を抑制出来る。
【0028】図4に、本発明のビデオカメラの第2の実
施の形態の構成を示す。図1と同一構成要素について
は、同一参照符号を付し詳細な説明は省略する。
【0029】乗算器9の出力デジタル信号は、AGC用
の乗算器31に供給される。乗算器31は、入力デジタ
ル信号に後述するAGC係数を乗算する。
【0030】輝度積分回路37は、乗算器31の出力デ
ジタル信号の輝度を積分し、蛍光灯のフリッカ補正回路
39とAGC制御回路41に供給する。AGC制御回路
41は、AGC係数を生成する。蛍光灯のフリッカ補正
回路39は、蛍光灯フリッカ補正係数を生成し、蛍光灯
フリッカ補正用の乗算器33に供給する。
【0031】乗算器33は、乗算器31の出力デジタル
信号に蛍光灯フリッカ補正係数を乗算し、レンズシェー
ディング補正用の乗算器35に供給する。乗算器35
は、入力デジタル信号にレンズシェーディング補正回路
43からのレンズシェーディング補正係数を乗算し、加
算器11に供給する。
【0032】本実施の形態では、乗算器31、33、3
5による乗算処理の後で、減算器13により、後段の輝
度処理と色分離で演算出来ない成分を抽出しているの
で、被写体あるいは各乗算係数が変化しても、常に画面
上に横スジが発生するのを抑制出来る。
【0033】なお、乗算器31、33、35、輝度積分
回路37、蛍光灯のフリッカ補正回路39、AGC制御
回路41、レンズシェーディング補正回路43は、乗算
器9の後段の変わりに、前段に配置しても良い。
【0034】図5に、本発明のビデオカメラの第3の実
施の形態の構成を示す。図1と同一構成要素には、同一
参照符号を付し詳細な説明は省略する。
【0035】2個の係数p、q(q>p≧1)が、選択
器43に供給される。設定切換信号に基ずき、係数pま
たはqが、乗算器41に供給される。乗算器41は、減
算器7の出力デジタル信号をp倍またはq倍して、加算
器11に供給する。この場合、A/D変換器5の入力
は、1/pまたは1/qで良い。
【0036】クリップ回路27の出力デジタル信号は、
乗算器41での拡大設定による量子化精度の不足を補う
ローパスフィルタ(LPF)45に供給される。選択器
47には、クリップ回路27の出力デジタル信号とLP
F45の出力デジタル信号が供給される。選択器47
は、選択器43にも供給されている設定切換信号によ
り、選択動作が制御される。選択器43が、係数pを選
択する場合、選択器47は、クリップ回路27の出力デ
ジタル信号を出力し、選択器43が、係数qを選択する
場合、選択器47は、LPF45の出力デジタル信号を
出力する。
【0037】なお選択器43は、2個以上の係数を選択
出来るようにしても良い。これに伴い、LPF45は、
特性を可変にし、設定切換信号により、選択器43が選
択する係数に見合った最適の特性に設定出来るように構
成される。
【0038】なお本発明のビデオカメラは、電子スチル
カメラも含む。
【0039】
【発明の効果】以上本発明によれば、画面上に横スジが
発生するのを抑制出来る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のビデオカメラの第1の実施の形態の構
成を示すブロック図である。
【図2】図1の各構成要素の出力信号の状態を示す図で
ある。
【図3】図1の各構成要素の出力信号の状態を示す図で
ある。
【図4】本発明のビデオカメラの第2の実施の形態の構
成を示すブロック図である。
【図5】本発明のビデオカメラの第3の実施の形態の構
成を示すブロック図である。
【図6】補色色差線順次方式の固体撮像素子から出力さ
れる色キャリア成分を含む映像信号を示す図である。
【符号の説明】
1・・・カラー固体撮像素子、3・・・CDS(相関二
重サンプリング)回路、5・・・A/D変換器、7・・
・減算器、9・・・乗算器、11・・・加算器、13・
・・減算器、15・・・クリップ回路、17、19、2
3・・・D−フリップフロップ、21・・・加算器、2
2・・・平均値化回路、25・・・加算器、27・・・
クリップ回路、31、33、35・・・乗算器、37・
・・輝度積分回路、39・・・フリッカ補正回路、41
・・・AGC制御回路、43・・・レンズシェーディン
グ補正回路、41・・・乗算器、43、47・・・選択
器、45・・・ローパスフィルタ(LPF)。
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H04N 9/07

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 異なる分光特性を有する複数種類の色フ
    ィルタを任意の配列でフォトダイオード毎の受光部上に
    配置した固体撮像素子を用いたカラービデオカメラにお
    いて、 前記固体撮像素子から読み出された色キャリア成分を含
    むアナログ映像信号を、後段の輝度処理と色分離とが必
    要とする飽和レベルより大きな飽和レベルでデジタル信
    号に変換するアナログ/デジタル変換手段と、 前記アナログ/デジタル変換手段からのデジタル信号の
    振幅を拡大する振幅拡大手段と、 前記振幅拡大手段の出力デジタル信号から、前記輝度処
    理と色分離とが必要とする飽和レベルを超える成分を検
    出し、その検出した成分の振幅に応じて、前記振幅拡大
    手段の出力デジタル信号を変換する変換手段と、 前記変換手段の出力デジタル信号から、前記輝度処理と
    色分離とが必要とする飽和レベルを超える成分をクリッ
    プするクリップ手段とを具備し、 前記クリップ手段の出力デジタル信号に対し、輝度処理
    と色分離を行うことを特徴とするビデオカメラ。
  2. 【請求項2】 色キャリア成分を含むアナログ信号を出
    力するカラー固体撮像素子と、 前記アナログ信号を、後段の輝度処理と色分離とが必要
    とする飽和レベルより大きな飽和レベルで、デジタル信
    号に変換するアナログ/デジタル変換手段と、 前記アナログ/デジタル変換手段からのデジタル信号
    を、所定倍(所定倍≧1)する乗算手段と、 前記乗算手段の出力デジタル信号の内、前記輝度処理と
    色分離とが必要とする飽和レベルを超える成分を抽出す
    る抽出手段と、 前記抽出手段で抽出された成分の平均値を算出し、補正
    信号を出力する平均値化手段と、 前記乗算手段からのデジタル信号と前記平均値化手段か
    らの補正信号を加算する加算手段と、 前記加算手段の出力デジタル信号から、前記輝度処理と
    色分離とが必要とする飽和レベルを超える成分をクリッ
    プするクリップ手段とを具備し、 前記クリップ手段の出力デジタル信号に対し、輝度処理
    と色分離を行うことを特徴とするビデオカメラ。
  3. 【請求項3】 前記乗算手段は、前記アナログ/デジタ
    ル変換手段からのデジタル信号を、p倍またはq倍(q>
    p≧1)することを特徴とする請求項2に記載のビデオ
    カメラ。
  4. 【請求項4】 前記乗算手段が、前記アナログ/デジタ
    ル変換手段からのデジタル信号を、p倍する時は、前記
    クリップ手段からのデジタル信号をそのまま出力とし、
    前記アナログ/デジタル変換手段からのデジタル信号
    を、q倍する時は、前記クリップ手段からのデジタル信
    号をローパスフィルタを介して出力することを特徴とす
    る請求項3に記載のビデオカメラ。
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