JPH02218285A - 映像信号処理回路 - Google Patents

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、カラービデオカメラに用いられる映像信号処
理回路に関する。

（従来の技術） 電荷結合素子（ＣＯＤ）等の撮像素子に対して赤、緑お
よび青を交互に配列した第４図（ａ）に示すようなＲＧ
Ｂストライプフィルタを用いて色分離を行なう構成にお
いては、撮像素子１を駆動するための第１図（ｂ）に示
す駆動信号の周波数をＳＨＯとすると、ナイキストの定
理より撮像素子１から得られる信号の周波数帯域は１／
２ＳＨＯとなる。一方、各々の色は水平方向３画素周期
となっているため、色分離のためのサンプリングパルス
の周波数は１／３Ｓ）−１ｏとなり、各々の色について
得られる信号帯域は１／６ＳＨＯとなる。このため、色
分離して得た原色信号をホール卜したのもＭ度信号を構
成すると、＠像素子１の画素数が本来持っている解像度
に対して１／３の帯域しかとれないことになり、水平方
向の解像度の劣化を招く。なお、第４図（Ｃ）〜（ｅ）
に示すパルス信号は、撮像素子１０色分離を行なうため
のサンプリングパルスであり、それぞれのパルス信号の
周波数ＳＨ１、ＳＨ２およびＳＨ３は１／３ＳＨＯに等
しい。

ところで、ＮＴＳＣテレビジョン標準方式では、赤、緑
および青の３原色信号をＲ，ＧおよびＢとすると、輝度
信号の原色信号に対する構成比をＲ：　Ｇ　：　Ｂ＝０
．３０　：　０．５９　：　０．１１に定めて色再現性
を決めている。また、色信号の周波数帯域は５００に町
程度に定めている。

このことから、上述の構成比からなる輝度信号（低域側
の輝度信号Ｙ−の周波数帯域は、５００ｋＨ２程度おれ
ばよいことがわかる。それ以上の帯域の輝度信号（高域
側の輝度信号ＹＨ）は、色再現性とは関係なくなるため
、上述の構成比とは関係なしに撮像素子１そのものが持
っている解像度を生かすことか考えられる。

この方法としては、先のサンプリングパルスＳＨ１〜Ｓ
Ｈ３によって分離された３原色信号Ｒ１Ｇ、Ｂをホール
ドすることなしに加算して輝度信号Ｙ■を得るのである
。この方法で得られた輝度信号ＹＨは、各々の画素間の
影響を受けないので、見かけ上ＳＨＯでサンプリングし
た信号と同等の解像度を得ることができる。ただし、各
々の色フィルタは光の透過率が違うので、白金面を撮像
したときに Ｒ：Ｇ：Ｂ＝１　：１　：１ となるように利得制御する必要がある。

第５図は、以上述べた各信号Ｒ，Ｇ、８．Ｙ１、ＹＨの
周波数帯域をそれぞれ図示したものである。

つぎに、輝度信号Ｙ１、Ｙｌを得るための従来から知ら
れる回路構成を第６図に基づいて説明する。

この図で、ＳＨＯの駆動周波数で駆動される撮像素子１
の出力信号は、サンプリング回路２．３．４に供給され
て、それぞれＳＨ１〜ＳＨ３のサンプリングパルスによ
ってサンプリングされ、ＲｌＧおよびＢの３原色信号に
分離される。

サンプリング回路２．３．４から出力される各原色信号
Ｒ，Ｇ、Ｂは、輝度信号回路５Ｂとマトリクス回路２６
にそれぞれ供給される。輝度信号回路５Ｂでは、原色信
号Ｒ，Ｇ、Ｂの各構成比が１：１：１となる輝度信号Ｙ
Ｈが作られる。一方、マトリクス回路２６では、ホール
ド回路により原色信号ＲＳＧ、Ｂの各構成比が０．３０
：０．５９：０．１１となる輝度信号ＹＬが作られると
共に、色信号となる２つの色差信号（Ｒ−Ｙ　　）、（
Ｂ−ＹＬ”）が作り られる。色差信号（Ｒ−ＹＬ）、（Ｂ−ＹＬ　〉は、低
域通過フィルタ（ＬＰＦ）１０．１２に供給され、出力
端子１５．１６から得られる各色信号が変調器に送られ
る。

輝度信号回路５Ｂとマトリクス回路２６からの輝度信号
ＹＨ，ＹＬは、減算器２７に供給されて差分信号（ＹＬ
−ＹＨ）が作られる。この差分信号は、色差信号のもの
と同じ５００ｋＨ２程度の低域通過フィルタ（ＬＰＦ）
２８を通過した後、加算器２９に供給される。

加算器２９では、遅延回路７を介して供給される輝度信
号Ｙ１にＬＰＦ２８を通った差分信号（ＹＬ−Ｙｌ）が
加算され、出力嫡子３０より輝度信号Ｙが取り出される
。

この映像信号処理回路では、低域成分において加算器２
９の出力である輝度信号Ｙは、Ｙ＝ＹＨ十（ＹＬ−ＹＨ
，）　＝Ｙ。

となり、低域側の輝度信号ＹＬがそのまま取り出される
。また、高域成分においてはＬＰＦ２８を通る差分信号
（ＹＬ−ｙＨ）がＯとなるので、輝度信号Ｙは、 Ｙ＝ＹＨ＋　（ＹＬ−Ｙｌ）　＝ＹＨ となり、各色の画素間の影響を受けない輝度信号ＹＨが
得られ画像の解像度を向上できる。

（発明が解決しようとする課題） 上述した構成の従来の映像信号処理回路では、減算回路
２７により差分信号を得るときに、輝度信号ＹＨと輝度
信号ＹＬとの間の遅延時間を合わせる必要がある。これ
は、一般にマトリクス回路２６の方かＷ雑な回路構成を
持っており、輝度信号Ｙ　が輝度信号Ｙ１に比べて遅れ
ることによるもし のである。

しかし、時間合わせのための遅延回路を輝度信号回路５
Ｂに設けることは、撮像素子１の画素数が増えた場合に
、周波数特性の低下やＳ／Ｎ比の劣化を招くようになる
。

また、輝度信号Ｙ１、ＹＬの時間合わせが正確に一致し
ないと、輝度変化時に差分信号にずれ成分が生じるよう
になる。これは、輝度信号Ｙに影響を与え、画質の劣化
を招く。

さらに差分信号には、色差信号に用いているのと同じＬ
　Ｐ　Ｆ２８を用意する必要があり、回路規模も増える
という問題点がある。またこのＬＰＦ２８は、色差信号
のものと特性を合わせる必要があり、回路特性上でも制
約を受ける。

本発明は、このような課題を解決するために提案された
ものであり、周波数特性およびＳ／Ｎ比を向上でき、高
画質化が図れると共に、回路を簡−略化できる映像信号
処理回路を提供することを目的とする。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 上記目的を達成するために本発明による映像信号処理回
路は、撮像して得た各原色信号をそれぞれ等しい比率で
加え合わせて輝度信号ＹＨを作り出す輝度信号生成回路
と、この輝度信号生成回路から出力される輝度信号ＹＨ
に任意の利得αを掛け合わせる第１の係数回路と、赤、
緑および青の原色信号Ｒ，ＧおよびＢの構成比がＲ：Ｇ
：Ｂ＝０．３０　：　０．５９　：　０．１１となる輝
度信号ＹＬを用いて色差信号（Ｒ−ＹＬ”）、（Ｂ−Ｙ
Ｌ）を作り出す色差信号生成回路と、この色差信号生成
回路から出力される色差信号（Ｒ−ＹＬ）に低域通過フ
ィルタを介して任意の利得βを掛け合わせる第２の係数
回路と、上記色差信号生成回路から出力される色差信号
（Ｂ−ＹＬ）に低域通過フィルタを介して任意の利得γ
を掛け合わせる第３の係数回路と、上記第１、第２およ
び第３の係数回路のそれぞれの出力信号を加え合わせる
加算器とを有し、この加算器の出力を輝度信号Ｙとして
取り出すことを特徴とする。

（作用） 上述した構成によれば、上記加算器の出力として取り出
される輝度信号Ｙは、 Ｙ＝αＹＨ十β（Ｒ−ＹＬ　）十γ（Ｂ−ＹＬ）となる
。ここで、上記第１、第２および第３の係数回路のそれ
ぞれの係数α、β、γを適当に設定することにより、低
域分においては輝度信号ＹをＹ＝０．３ＯＲ＋０．５９
Ｇ＋０．１１Ｂとして取り出すことができる。

一方、高域分においては、低域通過フィルタによって２
つの色差信号　（ＲＹｌ　）と（Ｂ−ＹＬ）は共にＯと
なるので、輝度信号Ｙは、 Ｙ＝αＹ■ となる。ここで、輝度信号ＹＨは各原色信号を等量加え
合わせたものであるから、撮像素子の各色の画素間に影
響されず、画像の解像度を高められる。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基づき詳細に説明する。

第１図は、本発明による映像信号処理回路の一実施例を
示す回路図である。

この図で、周波数ＳＨＯの駆動信号によって駆動される
前記撮像素子１からの出力信号は、ＳＨ１〜ＳＨ３のサ
ンプリングパルスが入力されるサンプリング回路２．３
．４においてそれぞれ３原色信号Ｒ，ＧＳＢに分離され
て取り出される。

サンプリング回路２．３．４からの各原色信号Ｒ，Ｇ、
Ｂは、輝度信号回路５Ａとマトリクス回路６にそれぞれ
供給され、輝度信号回路５Ａにおいて原色信号Ｒ，Ｇ、
Ｂに対する構成比が１：］：１の輝度信号ＹＨが作られ
る。輝度信号回路５Ａから出力される輝度信号ＹＨは、
遅延回路７を介した後、係数回路８でα倍されて加算器
９に供給される。

色差信号回路であるマトリクス回路６では、原色信号Ｒ
，Ｇ、Ｂに対する構成比が０．３０：０１５９：０．１
１である輝度信号ＹＬを作り、赤の原色信号Ｒからこの
輝度信号ＹＬを引いた色差信号（ＲＹ　）と、青の原色
信号Ｂから輝度信号ＹＬを弓［ いた色差信号（Ｂ−ＹＬ　）を作り出す。マトリクス回
路６からの色差信号（Ｒ−ＹＬ’）は、ＬＰＦｌｏを介
した後、係数回路１１で８倍されて加算器９に供給され
る。また色差信号（ＢＹｌ）は、ＬＰＦ１２を介した後
、係数回路１３で１倍されて加算器９に供給される。

ここで、係数回路８．１１．１３におけるそれぞれの係
数α、β、γについて説明する。

加算器９で各係数回路８．１１．１３のそれぞれの出力
信号が加算されて得られる輝度信号Ｙは、Ｙ＝αＹＨ十
β（Ｒ−ＹＬ　）十γ（Ｂ−Ｙ［）・・・（１） でおる。

高域成分については、ＬＰＦｌｏ、１２においてＲ−Ｙ
Ｌ−Ｂ−Ｙ［＝０ となるため、上記輝度信号Ｙは、 Ｙ＝αＹ■ となる。

低域成分に関しては、上ｉ［ｌ！￥ｉ度信号ＹをＹ＝Ｏ
１３ＯＲ＋０．５９Ｇ＋０．１１Ｂとして取り出すこと
を考えると、（１）式にＹＨ＝Ｒ十Ｇ十Ｂ ＹＬ　＝０．３ＯＲ＋０．５９Ｇ＋０．１１Ｂを代入す
ることで、 Ｙ＝０．３ＯＲ＋０．５９Ｇ＋０．１１Ｂ＝α（Ｒ十Ｇ
十Ｂ＞ 十β（Ｒ（０，３ＯＲ＋０．５９Ｇ＋０．１１Ｂ＞）＋
γ（Ｂ　−（０，３ＯＲ＋０．５９Ｇ＋０．１１Ｂ＞　
）−（α＋β−ｏ、　３０β−０，３（＞γ）Ｒ十（α
−〇８５９β−０．５９γ）Ｇ ＋（α−０，１１β十γ−〇、１１γ）Ｂ・・・（２）
となる。この（２）式より、赤の原色信号Ｒについては
、 ０．３０−α十β−０．３０β−０．３０γ・・・（３
）緑の原色信号Ｇについては、 ０．５９−α−〇、５９β−〇、５９γ・・・（４）青
の原色信号Ｂについては、 ０、１１＝　ａ−０，１１β＋７−−０．１１γ・（５
）が得られる。これら（３）式、（４）式、（５）式よ
り、係数回路８．１１．１３のそれぞれの係数α、β、
γとして、 α−０，３３ β−−０，１６ γ＝−０，２７ を得る。

このように各係数α、β、γが定められたそれぞれの係
数回路８．１１．１３を介した出力信号が加算器９で加
算されることで、出力端子１４からは、高域分の輝度信
号Ｙが、 Ｙ＝０．３３ＹＨ として取り出される。この輝度信号Ｙは、各色の画素間
の影響を受けない輝度信号ＹＨから得られるので、画像
の解像度の向上を図れる。

また、低域分については出力端子１４から、輝度信号Ｙ
を、 Ｙ＝０．３ＯＲ＋０．５９Ｇ＋０．１１Ｂとして取り出
せる。

ここで、高域分の輝度信号Ｙは低域分に比べて０．３３
倍となっているが、後段の高域強調回路で利得を調整す
ることで問題は生じない。

このように本実施例の回路構成においては、（ＹＬ−Ｙ
Ｈ）を得るための差分回路や差分信号（ＹＬ−Ｙｌ）を
通すＬＰＦが不要となり、輝度信号回路５Ａにおいても
輝度信号ＹＬとの遅延時間を考慮する必要はない。

また、係数回路８．１１．１３の係数α、β、γの設定
は抵抗比を変えるだけでよく、回路の簡略化が図れる。

なお、上記実施例で出力端子１５．１６から得られる色
信号（Ｒ−ＹＬ）、（Ｂ−ＹＬ）は次段の変調器に供給
される。

つぎに、３原色信号を３枚の撮像索子を用いて取り出す
３板式のカラー撮像方式に本発明を適用した他の実施例
を、第２図および第３図に基づいて説明する。

この実施例の３板式においては、撮像素子の解像度を各
々の色について全て満たすことができ、第２図（Ａ）、
（Ｂ）、（Ｃ）に示すように駆動信号ＳＨＲて駆動され
る赤の撮像素子１７、駆動信号ＳＨＧで駆動される緑の
撮像素子１８、および駆動信号ＳＨＢで駆動される青の
撮像素子１９をそれぞれずらして配置することによりさ
らに解像度を上げることができる。

第３図において、撮像素子１７．１８．１９から得られ
る各原色信号Ｒ，Ｇ、Ｂは、マトリクス回路６に供給さ
れると共に、原色信号Ｒ，Ｇが輝度信号回路２０に供給
される。マトリクス回路６では、第１図に示す回路と同
様、色差信号（Ｒ−ＹＬ）と（Ｂ−Ｙ［）が作られ、そ
れぞれの色差信号は、ＬＰＦｌｏと係数回路２１、およ
びＬＰＦ１２と係数回路２２を介して加算器９に供給さ
れる。

輝度信号回路２０では、光の利用率の高い赤と緑の原色
信号Ｒ，Ｇを１８０°位相をずらしたものを用いて輝度
信号ＹＨを、 ＹＨ−Ｒ十Ｇ として取り出す。この輝度信号Ｙ１は、遅延回路２３と
係数回路２４を介して加算器９に供給される。

係数回路２４．２１．２２のそれぞれの係数α、β、γ
を定めるには、（２）式の（Ｒ＋Ｇ＋８）を（Ｒ十Ｇ）
で置き換えることにより、赤の原色信号Ｒについては、 ０．３０−α十β−０．３０β−０．３０γ・・・（６
）緑の原色信号Ｇについては、 ０、５９＝α−〇、５９β−〇、５９γ・・・（７）青
の原色信号Ｂについては、 ｏ、　ｉ１＝　−ｏ、　ｉｉβ十γ−０，１１γ・・・
（８）となるので、これら（６）式、（７）式、（８）
式より、係数α、β、γが、 α＝０．５ β−−０，２５ γ−０，０９ として定められる。

このように係数回路２４．２１．２２の係数が設定され
ることにより、高域分の輝度信号Ｙは、出力端子２５よ
り Ｙ−αＹＨ＝　０．５Ｙ１ として取り出すことができ、第１図に示す回路構成に比
べてαの値が大きくなった分、Ｓ／Ｎ比が向上する。

このように本実施例によれば、高域分においては輝度信
号ＹＨ１低域分においては輝度信号Ｙ。

を取り出すにあたって、差分信号（ＹＬ−ＹＨ）が不要
となる。

したがって、差分回路が不要となると共に、差分信号を
通す低域通過フィルタも不要である。また、差分信号（
ＹＬ−ＹＨ）を用いないため、相互の信号ＹＨ，ＹＬ間
の遅れを考慮する必要がなく、輝度信号ＹＨを作り出す
輝度信号回路に遅延回路を設ける必要がない。

このように大幅に回路規模を簡略化できると共に、輝度
信号回路に遅延回路が不要となるので、信号の周波数特
性およびＳ／Ｎ比の向上を図れる。

また、輝度信号ＹＨ，Ｙ１間にずれ成分が生じないので
、画像の品位を高められる。

なお、低域通過フィルタは色差信号用のものを用いるこ
とができ、従来のように色差信号のものと特性を合わせ
た差分信号用の低域通過フィルタが不要であることは、
加算器から色差信号の帯域に完全に一致した輝度信号Ｙ
１を取り出せると共に、回路特性上でも制約を受けない
という利点がある。

［発明の効果］ 以上述べたように本発明によれば、周波数特性およびＳ
／Ｎ比を向上でき、高画質化が図れると共に、構成が容
易な影像信号処理回路を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明になる映像信号処理回路の一実施例を示
す回路図、第２図は本発明を３板式カラー撮像方式に適
用した他の実施例を示すもので、撮像素子の配置図、第
３図は同映像信号処理回路の一実施例を示す回路図、第
４図は撮像素子とサンプリングパルスを示す図、第５図
は原色信号と輝度信号の周波数帯域を示す図、第６図は
従来の映像信号処理回路の一例を示す回路図で必る。 １．１７．１８．１９・・・撮像素子 ２．３．４・・・サンプリング回路 ５Ａ、２０・・・輝度信号回路 ６・・・マトリクス回路 ７．２３・・・遅延回路 ８．１１．１３．２１．２２．２４・・・係数回路９・
・・加算回路 １０．１２・・・低域通過フィルタ １４．１５．１６．２５・・・出力端子代理人　弁理士
　則　近　憲　佑 同　　宇治　弘 第 図 （Ｃ）ｉ−ヱー」ヒＳＨＩ 第 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 撮像して得た各原色信号をそれぞれ等しい比率で加え合
   わせて輝度信号Ｙ＿Ｈを作り出す輝度信号生成回路と、
   この輝度信号生成回路から出力される輝度信号Ｙ＿Ｈに
   任意の利得αを掛け合わせる第１の係数回路と、赤、緑
   および青の原色信号Ｒ、ＧおよびＢの構成比がＲ：Ｇ：
   Ｂ＝０．３０：０．５９：０．１１となる輝度信号Ｙ＿
   Ｌを用いて色差信号（Ｒ−Ｙ＿Ｌ）、（Ｂ−Ｙ＿Ｌ）を
   作り出す色差信号生成回路と、この色差信号生成回路か
   ら出力される色差信号（Ｒ−Ｙ＿Ｌ）に低域通過フィル
   タを介して任意の利得βを掛け合わせる第２の係数回路
   と、上記色差信号生成回路から出力される色差信号（Ｂ
   −Ｙ＿Ｌ）に低域通過フィルタを介して任意の利得γを
   掛け合わせる第３の係数回路と、上記第１、第２および
   第３の係数回路のそれぞれの出力信号を加え合わせる加
   算器とを有し、この加算器の出力を輝度信号Ｙとして取
   り出すことを特徴とする映像信号処理回路。