JPH0435291A - 画像信号処理装置 - Google Patents

画像信号処理装置

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JPH0435291A
JPH0435291A JP2136822A JP13682290A JPH0435291A JP H0435291 A JPH0435291 A JP H0435291A JP 2136822 A JP2136822 A JP 2136822A JP 13682290 A JP13682290 A JP 13682290A JP H0435291 A JPH0435291 A JP H0435291A
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久 丹羽
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 (産業上の利用分野) 本発明は、カラーフィルタを感光画素に配置した構成の
撮像素子を用いた撮像装置等に用いられ、色信号を含ん
だ画素信号から輝度成分信号を得るための処理を施す画
像信号処理装置に関する。
(従来の技術) ビデオカメラや電子スチルカメラ等、固体撮像素子を用
いた撮像装置では、これらの出力信号は、テレビジョン
モニタに出力することを考え、コンポジット信号やコン
ポーネント信号である場合が多い。これらの信号を出力
するためには、撮像素子の出力信号から輝度信号成分お
よび色信号成分を合成する必要がある。
ここで、この種の撮像素子を用いた撮像装置において、
RGB縦ストライプの色フィルタを持っCCD (以下
RGBストライプCCDと呼ぶ)の出力信号から輝度信
号成分および色信号成分を得る手法を説明する。
先ず、第4図により、上記RGBストライプCCDの一
例として、F T (F rsmc  T rsnsl
er)方式のCOD 11を説明する。図において、被
写体像を電気信号に変換するイメージエリアIli内の
各感光画素の上には、R,G、Hの色フィルタが、それ
ぞれ垂直方向に沿って一列づつ配置されている。したが
って、垂直方向に沿う画素列の第1列目はRedの分光
感度を持ち、第2列目は(:、 teen。
第3列目はB IuCの分光感度をそれぞれ持つ。第4
列以降も同様に、順次R,G、Hの分光感度を持ってい
る。
上記イメージエリアに発生した電荷は、転送パルスが入
力されることにより、図示下方に位置するストレージエ
リアIIsに垂直に転送される。
また、ストレージエリアIts内の電荷は、対応するシ
リアルレジスタ1111. JIG、 IlBにそれぞ
れ転送される。すなわち、Rフィルタ列の最下段電荷は
R用のシリアルレジスタIIRに、GおよびBフィルタ
列の最下段電荷も、同様にGおよびR用のシリアルレジ
スタllG、llBにそれぞれ転送される。
そして、各シリアルレジスタ1111. IIG、 1
18に加わるシリアル転送りロックsl、 s2. s
3により各色毎に1ラインづつ信号を出力する。
上記CCD IIを撮像素子として用いた信号処理回路
の従来例を第6図に示す。なお、この従来例は、輝度信
号Yと、色差信号R−Y、B−Yとのコンポーネント信
号を得るものであるが、コンポジット信号も色差信号を
変調し、輝度信号に重畳するものであるから、この部分
の説明は同じである。
CCD 11に生じるR、G、B各信号は、パルス発生
回路12から供給される第5図(a)の前述したシリア
ル転送りロックsl、 s2. s3により第5図(b
)のように各色毎に出力され、それぞれ対応するサンプ
ルホールド回路13R,13G、 DBに入力される。
これらサンプルホールド回路+3R,13G、 13B
を経たR、G、B各信号は、第5図(C)のようになり
、輝度信号発生回路14を構成するアナログスイッチ1
5の対応する端子に入力される。
アナログスイッチ15には、第5図(a)で示したシリ
アル転送りロックsl、 s2. s3と同様なスイッ
チパルスがパルス発生回路12から供給されており、パ
ルスs1が高レベルのときはR出力を、パルスs2が高
レベルのときはG出力を、パルスs3が高レベルのとき
はB出力をそれぞれ選択するように構成されている。し
たがって、アナログスイッチ15からは、第5図(d)
で示す信号が出力される。
この信号はローパスフィルタ16によって第5図<e>
で示すように平滑され、輝度信号Yとして出力される。
また、前記サンプルホールド回路13R,13GDBの
各出力は、色信号を発生させるための色信号処理回路1
7のマトリクス回路18に入力され、ここで色差信号R
−Y、B−Yとなった後、帯域制限用のローパスフィル
タ19.20を経て出力される。
ここで、前記輝度信号Yは、アナログスイッチ15から
の出力信号(以下スイッチY信号と呼ぶ)をローパスフ
ィルタ16によって平滑することにより得られるが、こ
れは次の理由による1例えば、緑色の成分が強い被写体
を撮影した場合、スイッチY信号はG信号のレベルがR
およびB信号のレベルに比べて大きくなり、これをその
まま輝度信号Yとして扱うと、モニターに出力した場合
、縦筋がストライプ状に見えてしまう。このような縦筋
の発生を防くためにローパスフィルタ16で平滑してい
るが、反面、このローパスフィルタ16を挿入したこと
により、輝度信号の帯域を制限し、周波数特性を表すM
 T F (M odulxlion T +ansl
e+F unction)を低下させてしまうという悪
影響も生じる。
第7図は上述した現象を説明するものであり、同図(a
)は緑色の成分が強い単色の被写体を撮影したときのス
イッチY信号を示し、同図(b)はこのスイッチY信号
の画面水平方向のスペクトル分布を示している。
同図(b)において、fsは同図(a)で示した各画素
出力の周波数であり、同図(a)のピ−フレベルのエン
ベロープは、同図(b)で示すように、l/31s 、
  2/31s 、  f sのスペクトルとして現れ
ている。ここで、画像信号のスペクトルは、被写体が単
色であるため、周波数零の直流成分となって現れている
。前述したローパスフィルタ16を入れないために生じ
る縦筋は、画像信号とは関係のない!/31s 、 2
/31s 、  f s等のスペクトルが見えるためで
ある。
前記ローパスフィルタ16を挿入する意味は、第7図(
C)で示すように、これら不要なスペクトルl/31s
 、 2/31s 、  f sを検知限以下に低下さ
せ、前記縦筋が見えないようにするためである。
しかし、このために画像の高周波成分もほぼ1/31s
に制限されてしまうことになる。
また、前記スイッチY信号は、R,G、Hの各信号をア
ナログスイッチ15により画素毎に切換えて得ているた
め、前述のように色の飽和度の高い被写体を撮像した場
合は、R,G、Bの各信号レベルが等しくならず、ロー
パスフィルタ16により平滑することを要したが、色の
飽和度の低い被写体を撮像した場合は、第8図(a)で
示すように、スイッチY信号におけるR、G、Bの各信
号レベルの差は少ない。このため、l/31s付近にカ
ットオフ周波数を持つ前記ロー、(スフイルタ16を通
過させなくても、第8図(b)で示すように1/31s
 、 2/3ts 、  f sのスペクトルレベルは
検知限以下になっている。このことは、色の飽和度の低
い画像に対しては、前記MTFをfsまで延ばせること
を意味しているが、前述のロー、?スフイルタ16によ
り、画像の高周波成分はほぼl/31sに制限されMT
Fを低下させてしまう。
さらに、無彩色で輝度信号の変化がある画像信号に対し
ては、実際の被写体が無彩色であるにも拘らず、マトリ
クス回路18により偽の色差信号が出力されて第8図(
C)に示すスイ・ソチ信号Yが発生するので、この偽の
色差信号の出力レベルを小さくする必要がある。
(発明が解決しようとする課題) このように、色の飽和度が低く、l/31s 。
2/318 、  f sのスペクトルレベルが検知限
以下であり、MTFをfsまで延ばせるにもかかわらず
、従来装置では画像の高周波成分はほぼI/3isに制
限されてしまうという問題があった。また、被写体が無
彩色である場合、偽の色差信号が生じることがあるがこ
の出力レベルを小さくする必要がある。
本発明の目的は、色の飽和度の高い被写体の場合は画像
に悪影響を与えることな(、被写体が無彩色の場合や色
の飽和度が低い場合は、スイッチY信号をカットオフ周
波数の高いローパスフィルタに通すことにより、MTF
を高い値に延ばせるようにした画像信号処理装置を掃供
することにある。
〔発明の構成〕
(課題を解決するための手段) 本発明による画像信号処理装置は、色情報を含んだ画素
情報を出力する画素信号出力装置と、この画素信号出力
装置の出力からローパスフィルタにより少なくとも2種
類のカットオフ周波数を異ならせた輝度情報を発生させ
る輝度信号発生回路゛と、前記画素信号出力装置の出力
から色信号を発生させるための色信号処理回路と、前記
画素信号出力装置の出力に含まれた色情報の;ノベルを
判別し、このレベルが設定レベル以下であれば前記輝度
信号発生回路に設けられたローパスフィルタのカットオ
フ周波数が高くなるように制御する色情報判別回路とを
備えたものである。
また、請求項2に記載の画像信号処理装置は、請求項1
の構成において、輝度信号発生回路に設ケラれたローパ
スフィルタのカットオフ周波数が高く設定されたことに
連動して、色信号処理回路の減衰特性が大きくなるよう
に構成したものである。
(作用) 本発明では、画素信号出力装置の出力に含まれた色情報
のレベルが設定レベル以上であれば色の飽和度が高いと
判断し、ローパスフィルタのカットオフ周波数を通常の
カットオフ周波数として縦筋の発生を防止し、色情報の
レベルが設定レベル以下であれば色の飽和度は小さいと
判別し、口−パスフィルタのカットオフ周波数を前記通
常のカットオフ周波数より高くして、MTFを高い値に
延ばすようにしている。
また、請求項2の発明では、被写体が無彩色の場合に生
じる偽の色差信号小さくするために、色の飽和度が小さ
い場合は、上述のようにローパスフィルタのカットオフ
周波数を高くすると共に、色信号処理回路の減衰特性を
大きくしている。
(実施例) 以下、本発明の一実施例を図面を参照して説明する。
第1図において、撮像素子を形成する画素信号出力装置
11としては、第4図および第5図で説明したRGBス
トライプCCDの一つであるFT方式のCCDを用いて
おり、パルス発生回路12からのクロックにより、R,
G、Bの各信号が出力され、対応するサンプルホールド
回路+3R,13G13Bにて処理された後、輝度信号
発生回路14に出力される。
輝度信号発生回路14では、アナログスイッチ15によ
りR,G、Bの画素毎に切換えられ、第5図(d)で示
す状態となる。このアナログスイッチI5の出力側には
2つのローパスフィルタ16畠。
16bが接続されており、後続するアナログスイッチ2
2により、いずれかが選択されるように構成されている
。すなわち、ローパスフィルタ+63. +6bのいず
れかを通った信号が輝度信号Yとして出力される。
ここで、一方のローパスフィルタ161は、第6図で示
した従来のローパスフィルタ16と同様に、l/31s
近くにカットオフ周波数を持つものである。
これに対し、他方のローパスフィルタ16bは、前記ロ
ーパスフィルタ161より高い周波数であるfs近(の
カットオフ周波数を持つものである。
また、前記サンプルホールド回路+3R,13G13B
の各出力は、色信号を発生させるための色信号処理回路
17にも出力され、マトリクス回路18および対応する
ローパスフィルタ19,2(lを経て色差信号R−Y、
B−Yとなった後、それぞれ後続するアナログスイッチ
23.24の切換え状態に応じてその接点a側を介して
出力されるか、又は出力減衰用アッテネータ25.26
の対応するものおよび前記アナログスイッチ23.24
の接点す側を介して出力される。
上記アナログスイッチ2223.24は、それぞれ色情
報判別回路28の出力により切換え制御される。
この色情報判別回路28は、前記撮像素子11の出力に
含まれる色情報のレベルを判別するもので、検波回路2
9,3(lにより色差信号R−Y、B−Yの振幅レベル
を検出し、これを積分回路31.32で積分し、これら
積分値をコンパレータ33,34により、予め設定され
た基準電圧35と比較するものである。
上記検波回路29.30としては、第3図(a)で示す
ように、同相アンプ^1、反転アンプ^2を用いて、色
差信号R−Y、B−Yを両波検波し、それらの出力によ
り対応するトランジスタT、R1,TR2をオン動作さ
せ、そのエミッタ・アース間に設けられた抵抗「1の端
子電圧を出力とする回路を用いればよい。また、積分回
路31.32としては、第3図(b)で示すように、抵
抗r2とコンデンサc1とで構成したものを用いればよ
い。
ここで、図示しない被写体の色の飽和度が高い場合は、
色差信号R−Y、B−Yの振幅レベルは大きくなり、上
記検波回路29.30および積分回路31.32のDC
出力レベルは基準電圧35より高くなるので、コンパレ
ータ33,34の出力は高レベルとなり、それらの論理
和を取るオアゲート36を介して前記各アナログスイッ
チ22.23.24を接点a側に切換える。輝度信号発
生回路14では、前記アナログスイッチ15によって画
素毎に切換えられたスイッチY信号が、オン状態になっ
たアナログスイッチ22の接点a側により、l/31s
近くにカットオフ周波数を持つローパスフィルタ161
に人力される。そして、ここで第7図(a)(b)(c
)で説明したように平滑され、輝度信号Yとして出力さ
れる。このため、不要なスペクトルI/’315 。
2/31s 、  f sは検知限以下に低下されるの
で、この輝度信号をモニターに出力しても縦筋が見える
ことはない。また、色信号処理回路17では、アナログ
スイッチ23.24の接点a側がオン状態になることに
より、前記ローパスフィルタ19.20を経た色差信号
R−Y、B−Yがそのまま出力される。
これに対し、被写体の色の飽和度が低い場合(無彩色を
含む)は、色差信号R−Y、B−Yの振幅レベルは小さ
くなり、上記検波回路29.30および積分回路31.
32のDC出力レベルは基準電圧35よす低くなるので
、コンパレータ33.34の出力はそれぞれ低レベルと
なり、それらの論理和を取るオアゲート36を介して前
記各アナログスイッチ2223.24を接点す側に切換
える。輝度信号発生回路14では、スイッチY信号が、
オン状態になったアナログスイッチ22の接点す側によ
り、fs近くにカットオフ周波数を持つローパスフィル
タ+6bに入力される。このため、輝度信号Yの、周波
数特性を表すMTFはfsまで伸び、水平方向の解像度
が向上する。なお、不要なスペクトルl/31s 。
2/31s 、  f sは、もともと検知限以下なの
でモニターに出力させても縦筋が見えることはない。ま
た、色信号処理回路17では、アナログスイッチ23゜
24の接点す側がオン状態となることにより、前記ロー
パスフィルタ19.20を経た色差信号R−Y。
B−Yはアッテネータ25.26で減衰される。このた
め、被写体が無彩色の場合に生じる偽色差信号の出力レ
ベルを小さく抑えることができる。
ここで、被写体の色の飽和度が低い場合に選択される前
記ローパスフィルタ!6bのカットオフ周波数をfs近
くに設定したのは、輝度信号Yの周波数がfs以上にな
ると、折り返し歪みの影響により、正確な画像が復元で
きないためである。
このように、被写体の色の飽和度が高い場合は、カット
オフ周波数を!/31s近くに低(設定したローパスフ
ィルタ161を選択して、不要なスペクトルI/3fs
 、 2/31s 、  f sを検知限以下に低下さ
せるので、モニター出力時における縦筋の発生を防止で
きる。また、被写体の色の飽和度が低い場合は、カット
オフ周波数をfs近くの高い値に設定したローパスフィ
ルタ+6bを選択すると共に、色差信号R−Y、B−Y
をアッテネータ25.26で減衰するので、輝度信号の
MTFを高い周波数まで延ばして水平解像度を向上させ
ると共に、無彩色の被写体の場合に生しる偽色差信号の
出力レベルを小さく抑えることができる。これらの結果
、例えば白黒の文字原稿を、高い解像度で撮像できるよ
うになった。
第2図で示す実施例は、輝度信号発生回路14に設けら
れた画素切換え用アナログスイッチ15の出力側に、カ
ットオフ周波数を任意に可変することができるローパス
フィルタ+6Aを設けている。
また、色信号処理回路17には、第1図で示したアッテ
ネータ25.26およびアナログスイッチ2324に代
って、電子ボリューム38.39を設けている。
さらに、色情報判別回路28には、積分回路31.32
からの、いずれか大きい方の電圧レベルを出力するMA
X回路40を設け、その出力電圧により、前記ローパス
フィルタ+6Aのカットオフ周波数を変化させたり、電
子ボリューム38.39のゲインを変化させたりしてい
る。
上記MAX回路40としては、第3図(c)で示すよう
に、2つのトランジスタTRI TR2のコレクタ・エ
ミッタ間を互いに並列接続し、かつ、これらのエミッタ
・アース間に出力抵抗「1を設けたものを用いる。上記
トランジスタTRI TRIのベースにはそれぞれ入力
が印加されるように構成されており、これらトランジス
タTRI、 TR1は対応する入力の電圧レベルにより
バイアスされる。したがって、出力抵抗の両端には、2
つの入力(積分回路31.32の出力電圧)のいずれか
高いほうの電圧レベルに比例した出力電圧が生じ、これ
が出力される。
前記ローパスフィルタ16^は、MAX回路4゜の出力
が大きいとき(被写体の色の飽和度が高い場合)、カッ
トオフ周波数は低く、MAX回路4゜の出力が低(なる
に連れて(被写体の色の飽和度が低(なるに連れて) 
カットオフ周波数が高くなるように構成されている。ま
た、前記電子ボリューム38.39は、MAX回路4o
の出力が大きいとき、ゲインが高くなり、MAX回路4
oの出力が低くなるに連れてゲインも低下するように構
成されている。すなわち、MAX回路4oの出力は、ロ
ーパスフィルタ16人および電子ボリューム38.39
に対するコントロール電圧として機能する。
上記構成において、被写体の色の飽和度がある程度高く
、アナログスイッチ15がら生じるスイッチY信号の、
I/31s 、 2/3fs 、  f sのスペクト
ルが検知限より高い場合は、これらI/31s 。
2/3fs 、  f sのスペクトルが検知限量Fと
なるようにすれば良いので、この場合における前記積分
回路31.32の出方電圧(MAX回路4oの出方電圧
)により、ローパスフィルタ16^のカットオフ周波数
を、!/3ftが検知限となるように、バリアプルに調
整する。すなわち、第1図に示す実施例と異なり、2つ
のローパスフィルタ16g 、  16bを切換えるの
ではなく、MAX回路4oの出力電圧に応じて、バリア
プルにローパスフィルタ16Aのカットオフ周波数を変
化させる。したがって、1/3fsのスペクトルを検知
限以下に保ちつつ、がっ、MAX回路40の出力電圧に
従い、最高のMTFを得る。
また、この場合は、色差信号の出力レベルを減衰させる
必要はないので、電子ボリューム38.39は、前記積
分回路31.32の出力電圧により、ゲインが高くなる
ように調整される。
これに対し、被写体の色の飽和度が低く、アナログスイ
ッチ15から生じるスイッチY信号の、1/31s 、
 2/31s 、  f sのスペクトルが検知限より
低い場合は、ローパスフィルタ16^のカットオフ周波
数を低くする必要は無い。したがって、この場合は、前
記積分回路31.32の出力電圧(MAX回路40の出
力電圧)により、ローパスフィルタ+6Aのカットオフ
周波数がfsとなるように調整する。このとき、電子ボ
リューム38.39は、前記積分回路31.32の出力
電圧により、ゲインが低くなるように調整される。これ
は被写体が無彩色の場合に生じる偽の色差信号を減衰さ
せてその出力電圧レベルを低くするためである。
これらの結果、色の飽和率の高い信号については、モニ
ター時における縦筋の発生を防ぐことができ、また、色
の飽和率の低い信号についてはローパスフィルタ16^
のカットオフ周波数をfsまで高めることによりMTF
を高め、水平解像度を延ばすことができる。さらに被写
体が無彩色の場合に生じる偽の色差信号を低く抑えるこ
とができる。
上記実施例では、撮像素子11として例示したCCDか
らの信号を処理する場合について説明を行ったが、−旦
記録済みの信号を再生する場合にも本発明を適用するこ
とができる。すなわち、画素信号出力装置はccDに限
らず、第5図で示した信号を出力するものであれば何に
でも適用することができる。
また、撮像素子11として、R,G、B縦ストライプカ
ラーフィルタ一方式のものを例示したが、他の方式のカ
ラーフィルタ、例えばG縦ストライプ、R,B線順次方
式のものを用いても良い。
〔発明の効果〕
以上のように本発明によれば、色の飽和度の高い画像に
ついては再生時における縦筋の発生を防止し、また色の
飽和度の低い画像については、MTFを延ばして水平解
像度を向上させることができる。
また、請求項2の発明によれば、無彩色の画像について
も高い水平解像度が得られると共に、偽色差信号を四く
抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明による画像信号処理装置の一実施例を示
すブロック図、第2図は本発明の他の実施例を示すブロ
ック図、第3図(a)(b)(c)は本発明に用いる検
波回路、積分回路、MAX回路の構成例を示す回路図、
第4図は一般的な撮像素子の一例であるRGBストライ
プCCDの動作説明図、第5図は本発明で処理対象とす
る出力信号の関係を示すタイムチャート、第6図は従来
装置を示すブロック図、第7図および第8図は、第6図
で示した装置の動作および問題点を説明するための図で
ある。 !!・・画素信号処理装置としての撮像素子、14・・
輝度信号発生回路、+61.16b、 16A  −ロ
ーパスフィルタ、17・・色信号処理回路、28・・色
情報判別回路。 11」ト A (b) (す 1ンIし くα) 」墓lL

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)色情報を含んだ画素信号を出力する画素信号出力
    装置と、 この画素信号出力装置の出力からローパスフィルタによ
    り少なくとも2種類のカットオフ周波数を異ならせた輝
    度情報を発生させる輝度信号発生回路と、 前記画素信号出力装置の出力から色信号を発生させるた
    めの色信号処理回路と、 前記画素信号出力装置の出力に含まれた色情報のレベル
    を判別し、このレベルが設定レベル以下であれば前記輝
    度信号発生回路に設けられたローパスフィルタのカット
    オフ周波数が高くなるように制御する色情報判別回路と
    、 を備えたことを特徴とする画像信号処理装置。
  2. (2)色信号処理回路は、輝度信号発生回路に設けられ
    たローパスフィルタのカットオフ周波数が高く設定され
    たことに連動して、減衰特性が大きくなるように構成さ
    れていることを特徴とする請求項1記載の画像信号処理
    装置。
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