JPH0122795B2 - - Google Patents

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JPH0122795B2
JPH0122795B2 JP55186665A JP18666580A JPH0122795B2 JP H0122795 B2 JPH0122795 B2 JP H0122795B2 JP 55186665 A JP55186665 A JP 55186665A JP 18666580 A JP18666580 A JP 18666580A JP H0122795 B2 JPH0122795 B2 JP H0122795B2
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JP
Japan
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digital
color
signal
phase
signals
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JP55186665A
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English (en)
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Takashi Asaida
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Sony Corp
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Sony Corp
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    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N23/00Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
    • H04N23/10Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof for generating image signals from different wavelengths

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Color Television Image Signal Generators (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 この発明はデジタル処理してカラーテレビジヨ
ン信号を得るようにしたCCDなどの撮像素子を
使用したカラー撮像装置に関する。
撮像素子から出力された撮像出力(アナログ信
号)をデジタル的に中間処理し、最終的には標準
のアナログカラーテレビジヨン信号を出力するよ
うに構成する場合、デジタル的に被変調色信号を
得るときの処理レートは、一般に色副搬送波数
scの3倍ないし4倍の周波数に選ばれる。これ
は、ビデオ信号の帯域幅及びビデオ信号を2次元
のサンプリング系として考えた場合の信号処理の
容易さなどの理由によるものである。
これに対し、撮像素子を駆動するサンプリング
パルスが撮像出力のA―D変換器のクロツクパル
スなどは、いずれも絵素数の制限や小規模のデジ
タル処理回路を使用したいために、上述の周波数
よりは低い周波数のクロツクを使用することが多
い。
従つて、このようにデジタル変調器などにおい
て使用する信号処理レートと、撮像素子などにお
いて使用する信号処理レートとは一般に相異する
ため、撮像素子として原色信号に対する空間サン
プリング位相が相異するように空間サンプリング
形態が構成されているものでは信号処理上次のよ
うな問題が生ずる。
例えば、第1図に示す撮像素子1は緑色成分G
に対する絵素が市松状に、赤色及び青色成分R,
Bに対する絵素が線順次に配されたもので、緑色
成分Gに対する赤色及び青色成分R及びBの空間
サンプリング位相が夫々πだけ相対的にずれる。
そして、各絵素から順次信号を読出すと、ある水
平ラインからは第2図Aに示す時系列をもつた信
号が得られ、これが同図B及びCのように原色信
号ごとに分離されたのち同時化される。この同時
化処理をしたのちにデジタル変調器に供給されて
デジタル被変調色信号が形成される。
撮像素子1を駆動するサンプリングパルスの周
波数は、この例では8/3scに選ばれ、デジタル変
調用クロツクパルスの周波数は4scに選ばれてい
るので、RとGの同時化信号を4scのクロツクを
基準にすれば、8/3scのクロツクとの関係では第
2図D,Eで示すような位相関係になるから、
4scで同時化すると同図F,Gに示す同時化信号
が形成されることになる。
このように、信号処理レートを8/3scから4sc
に変換すると、同時化信号GとR(及びGとB)
ではτだけ位相差が生ずる。の位相差τは、 1/1/4sc×1/2に相当するから、 4scのクロツクでみればπだけ位相差があること
になる。なお、この位相差πは8scのクロツクで
あれば生じないが、このような高いクロツク周波
数の使用は非現実的である。
さて、デジタル被変調色信号を形成する方法と
して、同時化信号R〜Bから色差信号に類似した
色信号(R―G),(B―G)を形成し、この一対
の色信号(一応色差信号として説明する)(R―
G),(B―G)をデジタル変調する方法が考えら
れるが、このような方法を採用する場合には、π
だけ位相差のある同時化信号GとR又はBをその
まま使用するので、同時化信号Gを基準にすれ
ば、同時化信号R,Bは位相差πによる群遅延が
生ずる。そのため、この群遅延誤差により水平高
域部分に不要な色付きが起る。
また、このように位相差πを無視して輝度信号
を形成すると、後述する理由によつて原色成分R
〜Bのサンプリングキヤリヤーのバランス条件が
くずれ、白黒撮像時でも折り返し歪を軽減できな
くなつてしまう。
そこで、この発明は群遅延誤差がなく、サンプ
リングキヤリヤーのバランス条件を満足するよう
なカラー撮像装置を提案するものである。
続いて、この発明の一例を、第1図に示す撮像
素子1を使用したカラー撮像装置に適用した場合
につき、第3図以下を参照して説明する。
第3図において、撮像素子1より出力された撮
像出力はA―D変換器2に供給されて例えば1サ
ンプル8ビツトのデジタル信号に変換されたの
ち、1H毎に交互に切換わるスイツチング回路3
に供給されて緑色信号Gと線順次に得られる赤色
及び青色信号R/Bに分離される。赤色及び青色
成分R/Bに関するデジタル信号はプロセス処理
回路4に供給されて、γ補正、ホワイトクリツ
プ、ペデスタルクランプなどのプロセス処理が施
されたのち、このデジタル信号はフイルタ装置6
に供給される。
これは点順次でもあり、線順次でもあるデジタ
ル信号を同時化するための同時化回路7と、所望
のフイルタ特性を付与するためのデジタルフイル
タ8と、そしてマトリツクス回路9とで構成さ
れ、このマトリツクス回路9からは帯域制限され
たデジタル色信号(赤信号CR及び青信号CB)と
共に、デジタル輝度信号YR,YBが出力される。
ここまでの信号処理系が撮像素子1の信号処理
レート(8/3sc)で処理される。
デジタル色信号CR,CBは信号処理レート変換
用のデジタル―デジタル(D―D)変換器20
R,20Bに供給されて、8/3scのサンプリング
レートで処理されたデジタル色信号CR,CBは4sc
のサンプリングレートのデジタル色信号CR,CB
に変換される。レート変換後のデジタル色信号
CR,CBは合成器15R,15Bにて後述するデ
ジタル色信号CGと合成されて、色差信号に類似
するデジタル色差信号CR―CG,CB―CGが形成さ
れ、その後デジタル変調器21にて例えば直角2
相の信号に変調されて、デジタル被変調色信号
CDが形成される。
緑色信号Gについても同様なデジタル処理がな
される。この信号系において、34はプロセス処
理回路、36はフイルタ装置であつて、これは同
時化回路37、デジタルフイルタ38、マトリツ
クス回路39を有し、このマトリツクス回路39
より緑色信号Gに関するデジタル輝度信号YGと、
帯域制限されたデジタル色信号CGが出力される。
そして、デジタル色信号CGはD―D変換器20
Gに供給されて信号処理レートは4scに変換され
る。
ところで、信号処理レート変換用のD―D変換
器20R〜20Gに供給されるクロツクパルスは
同一のパルス源から供給されるものであるから、
これらクロツクパルスの位相は同相である。従つ
て、第2図で説明したように、本来ならばデジタ
ル色信号CGに対しデジタル色信号CR,CBはπだ
け位相差があるにも拘らず、同相のクロツクパル
スで信号処理するため、デジタル色信号CGに対
しデジタル色信号CR,CBは群遅延が生ずる。そ
のため、この実施例ではデジタル色信号CGにつ
いても同様な群遅延を与えるものである。
40がこの群遅延を与えるための位相調整回路
で、群遅延量は1/2クロツク分である。従つて、
この位相調整回路40は偶数個のインパルスレス
ポンス系列をもつ直線位相の補正フイルターが使
用され、従つて図のように1クロツク分(1/4
sc)の遅延を与える演算子41を有し、合成器
42にて1クロツク分だけ前後する2つのデジタ
ル色信号CGが合成されたのちレベル調整回路4
3にて1/2にレベルダウンされることにより、前
後する2つのデジタル色信号CGが平均化されて
出力される。この平均化処理により出力されたデ
ジタル色信号CGは入力デジタル色信号CGより1/2
クロツク分だけ遅延されたことになる。
こうすれば、デジタル色信号CR〜CG間には第
2図D,Eに示す本来の位相関係が満たされるの
で、群遅延誤差がなくなり、従つてデジタル色信
号CR〜CGを合成後デジタル変調処理をしても、
水平高域部分には不要な色付きが起きない。
さて、撮像素子1を第1図のように構成して緑
色信号Gに対し赤色及び青色信号R,Bの空間サ
ンプリング位相をπだけずらすと共に、輝度信号
の処理系でその高域成分に対し、0.5G,0.25R,
0.25Bのような重み付けをすれば、白黒撮像時に
は各色信号R〜Bのサンプリングキヤリヤーがバ
ランスして相殺されるために折り返し歪を軽減で
きるから、この発明の前提となるカラー撮像装置
にもこのような構成が施されている。
ところが、上述したようにフイルタ回路6,3
6においてデジタル輝度信号YR〜YGを形成する
場合の夫々に供給されるクロツクパルスの位相は
D―D変換用のクロツクパルスと同様に同相であ
るから、デジタル輝度信号YR〜YGにおいても本
来の空間サンプリング位相から外れた状態で信号
処理されていることになり、従つて、上述のキヤ
リヤバランス条件を満足させるためには、色信号
系と同じようにデジタル輝度信号YGの信号系に
も1/2クロツク分の遅延を与える位相調整回路を
設ける必要がある。
ところが、この位相調整回路のフイルタ特性
は、第4図曲線l2で示すようになるから、デジタ
ル輝度信号YGのアナログ変換後における周波数
特性もこの曲線で示されるような特性となる。こ
れに対し位相調整回路を設けない場合にはデジタ
ル輝度信号YR,YBの周波数特性は同図直線l1
示すようにフラツトな特性になるから、特に周波
数の高い帯域ではこれらデジタル輝度信号YR
YG間のレベルのバラツキが大きくなつて、白黒
撮像時においてもキヤリヤーのバランス条件がく
ずれてしまう。
そのため、デジタル輝度信号YGの信号系には
遅延量とともにその周波数特性(振幅特性)を考
慮した補正フイルタが設けられる。第3図におい
て、端子9R,9B及び39Gにはマトリツクス
回路9,39で形成されたデジタル輝度信号YR
〜YGが供給され、上述の補正フイルタ60は端
子39G側に接続される。
この補正フイルタ60はローパスフイルタとし
て構成された6次のデジタルフイルタであつて、
1クロツク分(1/4sc)の遅延を与える直列接続
された5個の演算子61〜65を有し、そして図
のように3個の加算器67〜69の出力がインパ
ルスレスポンス係数h0〜h2をもつ要素70〜72
を介して合成器74に供給されて、第4図曲線l3
で示すような周波数特性が付与される。こうすれ
ば、デジタル輝度信号YR〜YG相互間の振幅特性
が揃う。
また、この補正フイルタ60を挿入することに
よつてデジタル輝度信号YGは2.5クロツク分だけ
遅延するから、このデジタル輝度信号YGと他の
デジタル輝度信号YR,YBの間に空間サンプリン
グ位相と同じ位相、すなわち遅延量を与えるため
には、デジタル輝度信号YR,YBを合成器75に
て合成したのち2クロツク分の遅延を与える2個
の遅延素子76,77が接続される。こうするこ
とにより、合成器78で合成されるデジタル輝度
信号YGとYR,YBとの間には1/2クロツク分の遅
延量従つてπだけ位相差が付与される。
このように、振幅特性を揃える補正フイルタ6
0を設けるとともに、遅延量を調整すれば、白黒
撮像時にサンプリングキヤリヤーを相殺するため
に必要なバランス条件(振幅特性と位相特性)が
満たされるから、白黒撮像時の折り返し歪を軽減
できる。
なお、合成されたデジタル輝度信号Yはデジタ
ル被変調色信号CDに合成されたのち、D―A変
換器90に供給されてアナログの標準テレビジヨ
ン信号が形成される。79がその合成器を示す。
続いて、この発明で使用して各部の回路例を示
す。まず、フイルタ装置6に内蔵された同時化回
路7は第5図のように1Hの遅延時間を有する縦
属接続された一対の遅延素子55,56と、合成
器57と減衰器58とを有し、2H遅れのデジタ
ル色信号と現デジタル色信号とが合成器57にて
合成されたのち、そのレベルが1/2に落されて、
同一色信号に関する2水平ラインの出力に基づく
平均値補間が行なわれる。そして、後段のスイツ
チング回路59で1H毎のスイツチングが行なわ
れて、線順次のデジタル色信号が同時化される。
同時化されたデジタル色信号R,Bは夫々デジ
タルフイルタ8R,8Bに供給されて所望とする
フイルタ特性が付与される。デジタルフイルタ8
R,8Bとしては処理の安定性、群遅延特性が一
定となるようにするため、インパルスレスポンス
の対称なトランスバーサル型のデジタルフイルタ
が使用される。
帯域制限されたデジタル色信号RL,BLは帯域
の制限されないデジタル色信号RW,BWとともに
マトリツクス回路9に供給されて、次のようなデ
ジタル輝度信号YR,YBが形成される。
YR=0.30RL+0.25RH YB=0.11BL+0.25BH ……(1) ここに、RH,BHはデジタル色信号RW,RWの高
域成分である。
マトリツクス後のデジタル色信号RL,BLをCR
CBとして表わせば、D―D変換器20R,20
Bに供給されレート変換された後これらはデジタ
ル色差信号CR―CG,CB―CGに変換される。
D―D変換は一種の内挿であつて、第6図はそ
の一例である。
この例では直線近似による内挿法によつてレー
ト変換が行なわれる。図において、80,81は
4scのクロツクCKで駆動されるD型フリツプフ
ロツプ等で構成された演算子で、夫々において1/
scの遅延が与えられる。演算子80,81は縦
属接続され、各段の出力が加算器82に供給され
て、現出力と1/4scだけ遅れた出力と、さらに1/
scだけ遅れた出力とが加算される。その加算出
力はレベルシフト回路83にて1/3にレベルダウ
ンされて出力される。
この信号処理操作によつて処理レートの変換が
行なわれると共に、内挿サンプル間が直線近似さ
れる。
処理レートのマツチングがとられたのちのデジ
タル色差信号CR―CG,CB―CGはデジタル変調器
21にて平衡変調されてデジタル被変調色信号
CDとされる。すなわち、この例では直交2相変
調の例である。そのため、デジタル色差信号CR
―CG,CB―CGは(R―G)軸に同相な成分と直
交軸の成分とに分解される。
まず、第7図に示すようにデジタル色差信号
CR―CGは係数器90にて適当な係数K1が乗ぜら
れ、また他方のデジタル色差信号CB―CGは係数
器91にて係数K2が乗ぜられてR―G軸上の成
分に変換され(第8図参照)、そしてこれらR―
G軸上の成分であるデジタル色差信号CR―CG
CB―CGは合成器92にて合成されてR―G軸上
のデジタル色差信号VRが形成される。
また、一方のデジタル色差信号CR―CGはR―
G軸と直交する軸上の成分は零であるから、他方
のデジタル色差信号CB―CGは係数器93にて係
数K3が乗ぜられてR―G軸と直交する軸上の成
分に変換されて(第8図参照)、この軸上の成分
URが形成される。
この同相成分VRを直交成分URとはスイツチン
グ回路95にて1/2scごとに交互に取出されたの
ち乗算器96に供給される。この乗算器96には
scのキヤリヤが供給されており、キヤリヤ周期
の前半で−1の乗算が行なわれ、周期の後半で+
1の乗算が行なわれることによつて、成分VR
URが直交2相変調されてデジタル被変調色信号
CDが形成される。
以上説明したように、この発明によれば信号処
理シートを変換する必要があり、かつ原色信号の
空間サンプリング位相が異るようなカラー撮像装
置においても、水平高域部分に生ずる不要な色付
きを確実に防止することができると共に、サンプ
リングキヤリヤーのバランス条件を満すようにし
たので折り返し歪を軽減できる効果がある。
なお、上述した実施例では色信号成分及び輝度
信号の成分の位相を調整して出力信号の位相を空
間サンプリング位相に一致させたが、色信号のキ
ヤリヤ(クロツクパルス)の位相を調整して空間
サンプリング位相に一致させるようにしてもよ
い。
また、第3図の実施例ではデジタル輝度信号
YR及びYBについては帯域制限を施さないまま信
号処理をしたが、3者の周波数特性を一致させる
ようにしてもよい。
第9図はその場合の一例を示し、100はデジ
タル輝度信号YG系に設けられた偶数次のインパ
ルスレスポンスをもつ4次の補正フイルターで、
第10図曲線laのような周波数特性が付与され
る。また、101はデジタル輝度信号YR,YB
に設けられた奇数次のインパルスレスポンスをも
つ5次の補正フイルターで、同図曲線lbのような
周波数特性が付与される。
なお、この図において、102〜108は1/4
scの遅延を与える演算子、110〜114はイ
ンパルスレスポンス係数b0,b1及びC0〜C2をもつ
要素、120〜125は合成器である。
また、一方の補正フイルター100では1.5ク
ロツク分だけデジタル輝度信号YGが遅延される
のに対し、他方の補正フイルタ101では2.0ク
ロツク分だけデジタル輝度信号YR+YBが遅延さ
れるので、空間サンプリング位相と一致させるた
めにデジタル輝度信号YGの信号系には1クロツ
ク分の遅延素子130が設けられている。
こうすれば、周波数特性、すなわち振幅特性及
び周波数帯域幅の揃つた所定の位相差πをもつデ
ジタル輝度信号YR〜YGを形成することができる。
なお、上述した実施例はいずれも単板式のカラ
ー撮像装置にこの発明を適用したが、複数の撮像
素子を使用した多板式であつて、かつその空間サ
ンプリング位相が相異するようなカラー撮像装置
にもこの発明を適用することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は撮像素子の空間サンプリングの関係を
示す図、第2図はその動作説明図、第3図はこの
発明の一例を示す系統図、第4図及び第10図は
夫々輝度信号の周波数特性を示す図、第5図はフ
イルタ装置の系統図、第6図はD―D変換器の系
統図、第7図はデジタル変調器の系統図、第8図
はそのベクトル図、第9図はデジタル輝度信号の
形成回路の他の例を示す系統図である。 1は撮像素子、6,36はフイルタ装置、20
R〜20GはD―D変換器、21はデジタル変調
器、40は位相調整回路、60,100,101
は補正フイルタ、76,77及び130は位相補
正用の遅延素子である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 複数の色成分のうちの少なくとも一つと他の
    色成分に対する水平方向の空間サンプリング周波
    数が互いに等しくかつ上記他の色成分に対する水
    平方向の空間サンプリング位相が上記少なくとも
    一つの色成分に対する空間サンプリングとは水平
    方向の空間サンプリング周期の1/2だけ相異する
    ように配された撮像素子から得られた上記複数の
    色成分に対応する色出力信号を夫々第1のクロツ
    クレートを以てAD変換するAD変換回路と、該
    AD変換回路の出力の複数のデジタル色出力信号
    を上記第1のクロツクレートとは異なる第2のク
    ロツクレートのデジタル色出力信号に変換するよ
    うになされたカラー撮像装置において、レート変
    換後に得られるデジタル色出力信号の位相が上記
    空間サンプリング位相と等しくなるように少なく
    とも一つのデジタル色出力信号系にデジタル位相
    調整回路が設けられたカラー撮像装置。
JP55186665A 1980-12-27 1980-12-27 Color image pickup device Granted JPS57111191A (en)

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JPS57111191A JPS57111191A (en) 1982-07-10
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