JPH06303621A

JPH06303621A - 撮像装置

Info

Publication number: JPH06303621A
Application number: JP5113879A
Authority: JP
Inventors: Teruo Hieda; 輝夫稗田
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1993-04-16
Filing date: 1993-04-16
Publication date: 1994-10-28
Anticipated expiration: 2019-10-13
Also published as: JP3576573B2; US5508741A

Abstract

(57)【要約】【目的】ディジタル信号処理を行う回路の構成が簡素
化されるとともに、画像の劣化が生じることが少ない撮
像装置を提供することを目的とする。【構成】輝度成分を検出するためのローパスフィルタ
７と、輪郭成分を検出するためのバンドパスフィルタ８
とが縦続接続にならないようにしてディジタル信号処理
を行うためのディジタルシステムを構成するようにし
て、ディジタルシステム特有の桁落ちによる偽輪郭や周
波数特性の劣化等が生じない信号処理を行うことができ
るようにすることにより、画像の劣化が起こりにくくす
るとともに、回路構成を簡素化し、消費電力の削減およ
び回路規模を小さくして集積化を容易にする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は撮像装置に係わり、特
に、ディジタル信号処理を行う撮像装置に用いて好適な
ものである。

【０００２】

【従来の技術】周知の通り、単板カラー撮像方式、つま
り、撮像面上に微小なカラーフィルタを配した単一の固
体撮像素子を用いてカラー撮像を用いる方式は、従来よ
り提案されている。

【０００３】これは、撮像素子の出力より、まず、色信
号によるキャリア成分を取り除いて輝度信号を形成す
る。また、キャリア成分を同期検波して色信号を形成
し、これと、輝度信号を別々にプロセス処理し、カラー
撮像信号を合成する方式である。

【０００４】上記単板カラー撮像方式を用いた撮像装置
は、近年の電子技術の進歩とともに小型化および高密度
化が進んできている。その中において、半導体技術の進
歩に伴って、高速のアナログ−ディジタル変換器（以下
ＡＤコンバータ）、ディジタル−アナログ変換器（以下
ＤＡコンバータ）が実用化されている。

【０００５】そして、これらのＡＤコンバータやＤＡコ
ンバータ等を用いて、ＣＣＤ等の撮像素子の出力信号を
ディジタル信号化し、このディジタル化した信号をディ
ジタル信号処理する方式も提案されている。これらの方
式は、撮像信号をＡ／Ｄ変換して、フィルタ、同期検
波、ガンマ補正、マトリクスなどの信号処理をディジタ
ル処理で行い、Ｄ／Ａ変換して出力するようにしてい
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
従来提案されているディジタル信号処理を用いた従来の
撮像装置においては、アナログ方式で用いられていた回
路をそのままディジタル方式に置き換えたものであっ
た。このため、消費電流が多いとともに、回路規模が大
きいので、単一の集積回路にすべての信号処理回路を集
積するには大きすぎたり、あるいはコストを低減できな
い等の問題があった。

【０００７】また、これらの撮像装置においては、ディ
ジタルシステムがディジタル信号処理を行うのに最適な
構成になっていなかったため、ディジタルシステム特有
の桁落ちによる偽輪郭や周波数特性の劣化等が生じてい
た。

【０００８】本発明は上述の問題点にかんがみ、ディジ
タル信号処理を行う回路の構成が簡素化されるととも
に、画像の劣化が生じることが少ない撮像装置を提供す
ることを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の撮像装置は、カ
ラー撮像素子の出力信号をＡ／Ｄ変換して生成したディ
ジタル撮像信号中の色成分を抑圧して輝度信号を得るロ
ーパスフィルタと、上記ディジタル撮像信号中の輪郭成
分を得るバンドパスフィルタとを有し、上記バンドパス
フィルタに上記色成分を抑圧する特性を持たせるととも
に、上記撮像信号を上記ローパスフィルタよりも前段か
ら上記バンドパスフィルタに入力するように構成してい
る。

【００１０】また、本発明の他の特徴とするところは、
カラー撮像素子の入射光量を制御する絞りと、上記カラ
ー撮像素子の出力信号をＡ／Ｄ変換して生成したディジ
タル撮像信号中の色成分を抑圧して輝度信号を得るキャ
リアトラップフィルタと、上記輝度信号のレベルを検出
し、上記輝度信号のレベルが一定になるように上記絞り
を制御する絞り制御回路とを有し、上記キャリアトラッ
プフィルタの特性を可変にしている。

【００１１】また、本発明の他の特徴とするところは、
上記キャリアトラップフィルタは循環型であり、その循
環係数を可変することにより上記キャリアトラップフィ
ルタの特性の可変を行うようにしている。

【００１２】

【作用】本発明の撮像装置は上記技術手段よりなるの
で、輝度成分を検出するためのローパスフィルタと輪郭
成分を検出するためのバンドパスフィルタとが縦続接続
にならないようにディジタル信号処理を行うためのディ
ジタルシステムを構成することが可能となり、ディジタ
ルシステム特有の桁落ちによる偽輪郭や周波数特性の劣
化等が生じないようにして信号処理を行うことができる
ようになる。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の撮像装置の一実施例を図面を
参照して説明する。図１は、本発明の第１の実施例を示
す撮像装置の構成図である。図１において、１は撮像面
上に微小な色フィルタを形成したカラー撮像素子である
ＣＣＤ、２はＣＣＤ１の出力を連続化するサンプルアン
ドホールド回路である。

【００１４】また、３はＡＤコンバータ、４は撮像信号
より色信号赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）を分離する色
分離回路、５は色プロセス回路であり、この色プロセス
回路５はゲイン調整、ガンマ回路、色差信号を形成する
色差マトリクス、ブランキング回路、色差信号を色副搬
送波で変調する変調器を含み、クロミナンス（Ｃ）信号
を形成する。

【００１５】次いで、６はＣ出力端子、７は色キャリア
を抑制して輝度信号を形成するローパスフィルタ、８は
水平輪郭信号成分を透過するバンドパスフィルタ、９は
ゲイン調整、ベースクリップを含むＡＰＣプロセス、１
０は加算器、１１はガンマ回路、１２はブランキング回
路、１３は同期信号加算器、１４は輝度信号出力端子で
ある。

【００１６】このように構成された本実施例の撮像装置
において、不図示の被写体像は、不図示の光学系を通し
て、ＣＣＤ１の撮像面上に結像されるとともに光電変換
され、サンプルアンドホールド回路２によりディジタル
撮像信号に変換される。

【００１７】このようにして生成されたディジタル撮像
信号は、まず、色分離回路４に入力され、Ｒ信号、Ｇ信
号、Ｂ信号が分離される。そして、その出力は、色プロ
セス回路５により、ゲイン調整、ガンマ補正等の種々の
処理が施され、色差信号Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙが形成される。

【００１８】そして、次にブランキング処理された後で
変調され、ディジタル色信号になって、出力端子６から
出力され、不図示のＤＡコンバータによりディジタル−
アナログ変換されて、テレビやＶＴＲ等の機器に出力さ
れるか、または、ディジタル色信号として、ディジタル
信号入力のある機器に出力される。

【００１９】また、ＡＤコンバータ３の出力のディジタ
ル撮像信号は、ローパスフィルタ７に与えられ、ここで
色キャリアが取り除かれて輝度信号となる。またさら
に、ディジタル撮像信号は、バンドパスフィルタ８に与
えられ、ここで輪郭強調用の信号、例えば、概略２〜６
ＭＨｚ信号が取り出される。そして、この取り出された
信号は次段に設けられているＡＰＣプロセス回路９でゲ
イン調整、ベースクリップを受けた後、加算器１０で上
記の輝度信号と加算される。

【００２０】加算器１０の出力は、ガンマ回路１１に与
えられてガンマ補正を受け、その後ブランキング回路１
２に与えられる。そして、このブランキング回路１２に
おいてブランキング処理された後同期信号加算器１３に
与えられ、ここで同期信号が加算されてからディジタル
輝度信号として出力端子１４を介して外部に出力され、
上記のディジタル色信号とともに外部機器に出力され
る。

【００２１】図２は、図１に示した撮像装置の動作説明
図である。図２において（ａ）は、ＣＣＤ１の出力信号
のスペクトラム図であり、（ａ）中ｆｓはＣＣＤ１の水
平駆動周波数である。また、同時に、ＡＤコンバータ３
のサンプリングクロック周波数である。

【００２２】被写体の輝度情報を表す輝度信号Ｙと、Ｃ
ＣＤ１上の微小色フィルタの配列によって決定される周
波数に色信号の成分Ｃが多重化されている。現在最も多
く用いられている方式では、ＣＣＤ１上の微小フィルタ
の水平方向の繰り返しピッチは２画素になっているの
で、色信号の成分Ｃの中心周波数はｆｓ／２の周波数に
なる。

【００２３】図２（ｂ）は、ローパスフィルタ７の周波
数特性である。上記の色信号の成分Ｃの周波数ｆｓ／２
を減衰する特性になっている。なお、ｆｓ／２以上の周
波数が透過する特性は、システムクロックｆｓにより折
り返しである。

【００２４】図２（ｃ）は、バンドパスフィルタ８の周
波数特性である。この図には、実線Ａで示されている比
較的低い周波数を透過する第１の特性と、波線Ｂで示さ
れている比較的高い周波数を透過する第２の特性が例示
してあるが、特徴としてはどちらも上述の色信号の成分
Ｃの周波数ｆｓ／２が減衰する特性になっている。

【００２５】図３は、図１中のバンドパスフィルタ８の
詳細例である。図３において、１０１は入力端子、１０
２、１０３、１０４、１０５、１０６、１０７はＤ型フ
リップフロップ等により構成される遅延素子、１０８、
１１０、１１２、１１４、１１８は加算器、１０９、１
１５は係数２を有する係数器、１１１、１１３は減算
器、１１６、１１７はそれぞれ係数Ｋ１、Ｋ２を有する
係数器、１１９は出力端子である。

【００２６】このように構成されたバンドパスフィルタ
８において、入力端子１０１から入力されたディジタル
撮像信号は、まず、遅延素子１０２、１０３、１０４、
１０５、１０６、１０７によって単位遅延時間ずつ遅延
される。これらの出力のうち、入力信号と遅延素子１０
７の出力とが加算器１１２により加算される。

【００２７】また、遅延素子１０２の出力と遅延素子１
０６の出力とが加算器１１０により加算され、遅延素子
１０３の出力と遅延素子１０５の出力とが加算器１０８
により加算される。

【００２８】さらに、遅延素子１０４の出力は、係数器
１０９で２倍されて、その出力は減算器１１１に与えら
れ、この減算器１１１において加算器１１０の出力が減
算される。減算器１１１の出力は、まず係数器１１６に
おいてｋ１倍され、その出力は加算器１１８により後述
する係数器１１７の出力と加算され、その出力は出力端
子１１９から出力されて、上述のようにＡＰＣプロセス
回路９に入力される。

【００２９】一方、加算器１０８の出力と加算器１１２
の出力が減算器１１３に与えられ、これらの出力の減算
結果が加算器１１４に与えられる。そして、加算器１１
４において上述の減算器１１１の出力を係数器１１５の
より２倍したものと加算され、その出力を係数器１１７
でＫ２倍し、さらにその出力を上述の加算器１１８で係
数器１１６の出力と加算する。

【００３０】図３において、入力信号をｘ、減算器１１
１の出力信号をｓ１、加算器１１４の出力信号をｓ２と
すると、これらの伝達関数Ｈ１、Ｈ２のＺ変換は、Ｈ１（Ｚ）＝Ｓ１（Ｚ）／Ｘ（Ｚ）＝−Ｚ^-1＋２・Ｚ^-3−Ｚ⁵ …（１式）Ｈ２（Ｚ）＝Ｓ２（Ｚ）／Ｘ（２）＝１−２・Ｚ^-1−Ｚ^-2＋４Ｚ^-3−Ｚ^-4 −２・Ｚ^-5＋Ｚ^-6 …（２式）で表される。これらの伝達関数の周波数特性を求めるに
は、公式により、

【００３１】

【数１】

【００３２】とおけば良い。これらを計算すると、図２
（ｃ）の特性とほぼ同じになる。この時、色成分の中心
周波数ｆ＝ｆｓ／２においては、Ｚ＝ｅ^jP …（４式）＝−１ここで、Ｐ：円周率（π）

【００３３】したがって、Ｚの奇数乗は−１、偶数乗は
１になる。この時のＨ１、Ｈ２を求めるとＨ１（−１）＝１−２＋１＝０ …（５式）Ｈ２（−１）＝１＋２−１−４−１＋２＋１＝０ …（６式）であり、ｆｓ／２の周波数成分は透過しない。

【００３４】図３のように、水平輪郭成分検出用のバン
ドパスフィルタ８をＦＩＲフィルタで構成した場合、こ
のようにＺ＝−１と置いたときに伝達関数の値を０にす
ることは容易なので、特別に色成分を取り除くフィルタ
を挿入する必要がない。

【００３５】また、さらに、図３の構成においては、フ
ィルタ回路を構成するための係数として、係数１または
係数２を用いているが、係数１の場合は係数器は係数器
が不要である。係数２の場合は、ビットシフトによるシ
フト演算により、同様に係数器無しで実現できるため、
回路の規模が非常に小さくできる上に、係数の誤差や、
信号の桁落ちによる画質劣化がない。

【００３６】これは、上述の係数に限らず、係数１また
は係数２のｎ乗またはその２乃至３の組み合わせにより
実現できる係数のみを用いて構成することにより、上述
の周波数ｆｓ／２における減衰量を大きくできかつ、回
路規模を小さくできる。さらにＫ１、Ｋ２を可変にする
ことにより、水平輪郭信号の検出周波数特性を可変する
ことができるので、撮影被写体や撮影状態などに応じて
適した特性を実現することができる。

【００３７】図４は、本発明の第２の実施例を示す撮像
装置の構成図である。なお、図４にて、図１と同一符号
部は、同一または相当部分を示す。図４において、２０
１、２０２は１水平期間のディレイライン（以下１ＨＤ
Ｌ）、２０３、２０４、２０８は加算器、２０５は減算
器、２０６はローパスフィルタ、２０７は垂直輪郭成分
を入力し、ゲイン調整、ベースクリップを行うＶＡＰＣ
プロセスである。

【００３８】上述のように形成されたＡＤコンバータ３
の出力のディジタル撮像信号は、まず、１ＨＤＬ２０１
により１水平期間遅延され、その出力は色分離回路４に
入力されると同時に１ＨＤＬ２０２に入力されてさらに
１水平期間遅延される。そして、１ＨＤＬ２０２の出力
は加算器２０３に与えられ、ここでＡＤコンバータ３の
出力と加算される。

【００３９】そして、加算器２０３の出力は、色分離回
路４に入力される。色分離回路４では、この実施例にお
いては、入力された２つの信号を同期検波して、Ｒ、
Ｇ、Ｂ信号を形成し、そのディジタル色信号は出力端子
６より出力される。

【００４０】一方、１ＨＤＬ２０１の出力は、ローパス
フィルタ７により輝度成分が透過されて加算器１０に与
えられ、ここで後述する加算器２０８の出力の輪郭補正
信号と加算される。その後、上述と同様にガンマ回路１
１、ブランキング回路１２、同期加算器１３を経て、デ
ィジタル輝度信号Ｙが形成され、出力端子１４より出力
される。

【００４１】また、１ＨＤＬ２０１の出力は、加算器２
０４に与えられて加算器２０３の出力と加算される。そ
して、加算器２０３の出力はバンドパスフィルタ８によ
り水平輪郭成分が透過され、その出力はＨＡＰＣプロセ
ス回路９に与えられる。このＨＡＰＣプロセス回路９で
はゲイン調整、ベースクリップされて水平輪郭信号が形
成され、加算器２０８に与えられる。

【００４２】そして、加算器２０８で後述する垂直輪郭
信号と加算され、輪郭補正信号になり、上述のように加
算器１０でローパスフィルタ７の出力と加算される。ま
た、１ＨＤＬ２０１の出力は、減算器２０５で加算器２
０３の出力信号と減算される。

【００４３】１ＨＤＬ２０１、２０２と加算器２０３、
２０４および減算器２０５により垂直方向のフィルタを
形成しており、加算器２０４の出力は垂直方向のローパ
スフィルタ出力、減算器２０５の出力は、垂直方向のハ
イパスフィルタ出力になっている。したがって、減算器
２０５の出力からは、垂直方向の輪郭成分が得られる。
その垂直輪郭成分は、ローパスフィルタ２０６により低
減成分が透過された後でＶＡＰＣプロセス２０７に与え
られ、ここでゲイン調整、ベースクリップされ、垂直輪
郭信号が形成される。

【００４４】この垂直輪郭信号は、上述のように加算器
２０８で水平輪郭信号と加算され、さらに加算器１０に
おいてローパスフィルタ７から出力される輝度信号と加
算される。通常、ローパスフィルタ２０６の周波数特性
は、垂直輪郭信号中のノイズを軽減してＳ／Ｎ劣化を最
小限にするため、ローパスフィルタ７のカットオフ周波
数よりも低いカットオフ周波数に設定される。なお、こ
の構成において、１ＨＤＬを１つとして、加算器２０３
を省く構成にすることもできる。

【００４５】図５は、図４の撮像装置中のローパスフィ
ルタ２０６の詳細例を示す構成図である。図５におい
て、３０１は入力端子、３０２、３０３、３０４、３０
５は、図３中１０２等と同様な遅延素子である。また、
３０６、３０７、３０８、３１０は加算器、３０９は係
数２を有する係数器、３１１は出力端子である。

【００４６】このように構成されたローパスフィルタ２
０６においては、入力端子３０１から入力された入力信
号ｘは、遅延素子３０２、３０３、３０４、３０５によ
り順次遅延される。これらの出力のうち、まず入力信号
ｘと遅延素子３０５の出力とが加算器３０７により加算
される。

【００４７】また、加算器３０２の出力と加算器３０４
の出力とが加算器３０６により加算される。そして、そ
の加算出力が加算器３０８に与えられ、ここで加算器３
０３の出力と加算され、その加算出力は係数器３０９に
より２倍される。上記係数器３０９の出力は加算器３１
０に与えられ、ここで加算器３０７の出力と加算され
る。また、上記加算器３１０の出力信号ｓは出力端子３
１１より上述したように加算器２０８に供給される。

【００４８】上述したように、本実施例においては水平
輪郭成分を、垂直方向のローパスフィルタの出力である
加算器２０４の出力より得ることにより、水平輪郭信号
のＳ／Ｎを良くしている。

【００４９】図６は、図５のローパスフィルタの周波数
特性を示す図である。図５における入力信号をｘ、加算
器３１０の出力信号をｓとすると、この伝達関数Ｈ３の
Ｚ変換は、Ｈ３（Ｚ）＝Ｓ（Ｚ）／Ｘ（Ｚ）＝１＋２・Ｚ^-1＋２Ｚ^-2＋２・Ｚ^-3＋Ｚ^-4 …（７式）で表される。

【００５０】上述と同様にＺ＝ｅ^jwtとおいて、この伝
達関数の周波数特性を求めると、図６の特性図に示した
ような特性になる。この時、色成分の中心周波数ｆ＝ｆ
ｓ／２においては、上述と同様Ｚ＝−１とおき、Ｈ３を
求めると、Ｈ３（−１）＝１−２＋２−２＋１＝０ …（８式）であり、ｆｓ／２の周波数成分は透過しない。

【００５１】図５のように、垂直輪郭信号用のローパス
フィルタ２０６をＦＩＲフィルタで構成した場合、この
ようにＺ＝−１と置いたときに伝達関数の値を０にする
ことは容易なので、特別に色成分を取り除くフィルタを
挿入する必要がない。また、係数の選び方に関しても、
上述のバンドパスフィルタ８と同様にすることにより、
簡易な構成で、信号の劣化を最小限にすることができ
る。

【００５２】次に、図７に従って本発明の撮像装置の第
３の実施例を説明する。図７において、４０１は係数Ｋ
３を有する係数器、４０２は加算器、４０３は時間合わ
せを行うディレイラインである。図７の撮像装置の主な
動作は図１の撮像装置の動作と同様である。

【００５３】すなわち、バンドパスフィルタ８の出力
は、ＡＰＣプロセス回路９とともに係数器４０１に入力
され、係数Ｋ３が乗じられる。その出力は加算器４０２
に与えられ、ローパスフィルタ７の出力と加算される。
また、加算器４０２の出力はディレイライン４０３によ
り、ＡＰＣプロセス回路９の出力と同じタイミングにな
るような所定の遅延時間分遅延される。そして、ディレ
イライン４０３の出力は、上述と同様加算器１０に与え
られ、ＡＰＣプロセス回路９の出力である輪郭補正信号
と加算される。

【００５４】図８は、図７の撮像装置の動作を説明する
ための波形図である。図８において、（ａ）は、ローパ
スフィルタ７の周波数特性を示している。ローパスフィ
ルタ７を比較的次数の低い構成にした場合、ディジタル
撮像信号中の色成分の中心周波数ｆｓ／２の抑圧度を大
きく取ると、高域信号のゲインが減少し、画像の解像度
が低下してしまう。図中Ａ点において、ゲインが低下し
ている。

【００５５】また、図８（ｂ）はバンドパスフィルタ８
の周波数特性を示している。図８（ｂ）に示したよう
に、ｆｓ／２の直前付近が強調される特性になってい
る。図８（ｃ）は、ディジタル撮像信号から加算器４０
２までの出力信号の周波数特性を示す。図８（ｃ）から
明らかなように、係数Ｋ３の値を大きくするに従ってｆ
ｓ／２付近の特性が変化し、係数Ｋ３を適当な値にする
ことにより、輝度信号の高域成分の低下を補う特性にす
ることが可能である。

【００５６】図７の構成の場合、図１や図４の構成の場
合に比べ、さらに、ローパスフィルタ７の構成を次数の
少ない簡易なものとしても、輝度信号の周波数特性の劣
化のない撮像装置を実現できる。

【００５７】次に、図９に従って本発明の撮像装置の第
４の実施例を説明する。図９において、５１は撮像光学
系、５２は絞り、５３は撮像面上に微小な色フィルタを
形成したカラー撮像素子であるＣＣＤ、５４はＣＣＤ５
３の出力を連続化するサンプルアンドホールド回路であ
る。

【００５８】また、５５はＡＤコンバータ、５６は撮像
信号より原色信号赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）を分離
する色分離回路、５７は色プロセス回路であり、ゲイン
調整、ガンマ回路、色差信号を形成する色差マトリク
ス、ブランキング回路、色差信号を色副搬送波で変調す
る変調器を含み、クロミナンス（Ｃ）信号を形成するた
めのものである。

【００５９】５８はクロミナンス信号Ｃの出力端子、５
９は色キャリアを抑制して輝度成分を透過するキャリア
トラップフィルタ、６０はキャリアトラップフィルタ５
９の特性を決める値ａを保持するメモリ、６１は水平輪
郭信号成分を透過するバンドパスフィルタ、６２はＡＰ
Ｃプロセス回路ゲイン調整、ベースクリップを含んでい
る。

【００６０】６３は加算器、６４はガンマ補正回路、６
５はブランキング回路、６６は同期信号加算器、６７は
輝度信号出力端子、６８は積分器、６９はＤ／Ａコンバ
ータ、７０は絞り駆動、２１は基準電圧源である。

【００６１】このように構成された撮像装置において、
不図示の被写体像は、撮像光学系５１、絞り５２を通し
て、ＣＣＤ５３の撮像面上に結像される。そして、この
ＣＣＤ５３の撮像面上で光電変換され、サンプルアンド
ホールド回路５４に与えられ、このサンプルアンドホー
ルド回路５４により連続信号に変換され、その後ＡＤコ
ンバータ５５によりディジタル撮像信号に変換される。

【００６２】このディジタル撮像信号は、まず、色分離
回路５６に入力され、Ｒ信号、Ｇ信号、Ｂ信号が分離さ
れる。そして、その出力は、色プロセス回路５７により
ゲイン調整およびガンマ補正され、色差信号Ｒ−Ｙ、Ｂ
−Ｙが形成される。これらの信号はブランキング処理さ
れた後変調され、ディジタル色信号Ｃになって、出力端
子５８から出力され、不図示のＤＡコンバータによりデ
ィジタルアナログ変換されて、テレビやＶＴＲ等の機器
に出力されるか、または、ディジタル色信号として、デ
ィジタル信号入力のある機器に出力される。

【００６３】また、ＡＤコンバータ５５の出力のディジ
タル撮像信号は、キャリアトラップフィルタ５９によ
り、メモリ６０に保持されてる値ａに応じた特性で撮像
信号中の色キャリアを取り除き、輝度成分を出力する。
またさらに、ディジタル撮像信号は、バンドパスフィル
タ６１により、輪郭強調用の概略２−６ＭＨｚの信号が
取り出され、ＡＰＣプロセス回路６２でゲイン調整、ベ
ースクリップを受けた後、加算器６３で上述の輝度成分
と加算される。

【００６４】加算器６３の出力は、ガンマ補正回路６４
でガンマ補正を受け、ブランキング回路６５でブランキ
ング処理され同期信号加算器６６で同期信号が加算さ
れ、出力端子６７から、ディジタル輝度信号Ｙとして出
力され、上述のディジタル色信号Ｃとともに外部機器に
出力される。

【００６５】加算器６３の出力信号は、また、積分器６
８により例えば垂直期間毎に積分され、その出力はＤ／
Ａコンバータ６９によりアナログ信号に変換される。そ
して、そのアナログ信号は絞り駆動回路７０で、基準電
圧源２１の出力と比較され、その差に応じて、絞り５２
を制御する。

【００６６】絞り５２から、絞り駆動回路７０までの経
路は、フィールドバックループを形成し、積分器６８の
出力をＤ／Ａ変換した値が、常に基準電圧源２１の値と
等しくなるように作動する。

【００６７】図１０および図１１は、図９の撮像装置の
動作説明図である。図１０（ａ）はＣＣＤの出力信号の
スペクトラム図である。図１０（ａ）において、ｆｓは
ＣＣＤの水平駆動周波数であり、また同時に、ＡＤコン
バータ５５のサンプリングクロック周波数である。

【００６８】被写体の輝度情報を表す輝度信号Ｙと、Ｃ
ＣＤ５３上の微小色フィルタの配列によって決定される
周波数に色信号の成分Ｃが多重化されている。現在最も
多く用いられている方式では、ＣＣＤ上の微小フィルタ
の水平方向の繰り返しピッチは２画素になっているの
で、色信号の成分Ｃの中心周波数はｆｓ／２の周波数に
なる。

【００６９】図１０（ｂ）はキャリアトラップフィルタ
５９の周波数特性である。上述の色信号の成分Ｃの周波
数ｆｓ／２を減衰する特性になっている。なおｆｓ／２
以上の周波数が透過する特性は、システムクロックｆｓ
により折り返し特性である。（ｂ）において、上述メモ
リ６０の保持する値に応じて特性を（１）および（２）
で示されるように可変することができる。

【００７０】図１０（ｃ）はバンドパスフィルタ６１の
周波数特性である。この特性は約２〜６ＭＨｚを透過
し、上述の色信号の成分Ｃの周波数ｆｓ／２が減衰する
特性になっている。

【００７１】次いで、図１１（ａ）は撮像信号波形を示
している。この例では、左側が白い部分で色キャリアが
なく、右側が着色部分で色キャリアが生じている。
（３）はその境目を示す。

【００７２】図１１（ｂ）は、キャリアトラップフィル
タ５９の特性を図１０（ｂ）中の（１）とした時のキャ
リアトラップフィルタ５９の出力波形を示している。
（４）は、上述の、白い部分と着色部分の境目である
が、キャリア成分が抑圧されている。

【００７３】図１１（ｃ）は、キャリアトラップフィル
タ５９の特性を、図１０（ｂ）中（２）とした時の、キ
ャリアトラップフィルタ５９の出力波形を示す。（５）
は、上述の、白い部分と着色部分の境目であるが、キャ
リア成分が完全に抑制されずに残っている。

【００７４】上述の特性の変化を考慮して、キャリアト
ラップフィルタの特性の選びかたとしては、例えばこの
撮像装置の出力がＶＴＲに接続される場合、ＶＴＲ内
に、撮像装置の出力の輝度信号の帯域よりも狭い帯域制
限フィルタが挿入されていることが多いため、キャリア
トラップフィルタの特性を図１０（ｂ）の（２）とし
て、図１１（ｃ）のように多少キャリア成分が漏れても
周波数特性の劣化の少ない特性を選べばよい。

【００７５】また、この撮像装置の出力がテレビモニタ
に接続される場合、図１１（ｃ）のようにキャリア成分
のもれがあると、ビートノイズになるので、キャリアト
ラップフィルタの特性を図１０（ｂ）の（１）の特性と
して、図１１（ｂ）のようにキャリア成分がもれない特
性にする。

【００７６】さらに、撮影被写体が無彩色の場合は、キ
ャリア成分が少ないので、図１０（ｂ）の（２）の特
性、また撮影被写体が高彩度の場合は、キャリア成分が
多いので、図１０（ｂ）の（１）の特性にすればよい。

【００７７】図１２は、図９の撮像装置中の主要部の詳
細例を示す構成図である。図１２において、１５１は入
力端子、１５２、１５４は加算器、１５３、１５７、１
５８、１５９、１６０、１６１、１６２はＤ型フリップ
フロップ等により構成される遅延素子である。

【００７８】また、１５５は乗算器、１５６は輝度成分
の出力端子、１６３、１６４、１６５、１６６、１６
７、１６８、１６９は係数器であり、それぞれ係数Ｋ
１、Ｋ２、Ｋ３、Ｋ４、Ｋ５、Ｋ６、Ｋ７を有してい
る。次に、１７０は総和加算器、１７１は輪郭成分の出
力端子である。図示のように、１５２〜１５６でキャリ
アトラップフィルタ５９が形成され、１５７〜１７０で
バンドパスフィルタ６１が形成されている。

【００７９】このように構成された本実施例の撮像装置
において、入力端子１５１から入力されたディジタル撮
像信号ｉｎは、加算器１５２で、遅延素子１５３の出力
と加算され、輝度成分出力として、１５６出力端子か
ら、上述の加算器１３に出力される。

【００８０】また、加算器１５２の出力は乗算器１５５
によりメモリ６０の値ａが乗ぜられ、その出力は、加算
器１５４で、ディジタル撮像信号と加算され、遅延素子
１５３に入力される。

【００８１】また、入力されたディジタル撮像信号は、
遅延素子１５７〜１６２で順次遅延され、入力されたデ
ィジタル撮像信号とそれぞれの遅延素子の出力信号は、
係数器１６３〜１６９でそれぞれＫ１〜Ｋ７の係数が乗
ぜられ、総和加算器１７０で、総和加算され、その出力
は輪郭成分として出力端子１７１から出力され、上述の
ＡＰＣプロセス回路６２に入力される。

【００８２】図１２において、キャリアトラップフィル
タ５９の入力をｘ１、出力をｙ１とすると、この伝達関
数Ｈ１のＺ変換は、Ｈ１（Ｚ）＝（１＋Ｚ^-1）／（１−ａ・Ｚ^-1） …（９式）この伝達関数の周波数特性を求めるには公式により、

【００８３】

【数２】

【００８４】とおけば良い。これを計算すると、ａの値
に応じて、特性が変化するが、ａ＝−０．５の時、図１
０（ｂ）中の（２）の特性、また、ａ＝−０．９の時、
図１０（ｂ）中の（１）の特性とほぼ同じになる。

【００８５】この時、色成分の中心周波数ｆ＝ｆｓ／２
においては、Ｚ＝ｅ^jP …（１１式）＝−１ここで、Ｐ：円周率（π）これを（９式）に代入すると、Ｈ１（−１）＝０ …（１２式）したがって、ｆｓ／２の成分を透過しない。

【００８６】さらに、周波数０においては、Ｚ＝ｅ⁰ …（１３式）＝１これを（９式）に代入すると、Ｈ１（１）＝２／（１−ａ） …（１４式）で、ＤＣ成分はａに応じて若干変化する。しかし、実用
的な可変範囲においてはａは−０．５〜−０．９程度の
値を取り、この値を（１４式）に代入すると、Ｈ１（１）＝１．０５２〜１．３３３ …（１５式）となり、約１２％の変化である。これは、上述の絞り制
御のフィードバックループにより自動的に補正される範
囲にある。

【００８７】また、その際のダイナミックレンジやＳ／
Ｎの変化も十分無視できる範囲である。したがって、キ
ャリアトラップフィルタ５９の特性を可変することによ
り特に他の部分を再調整する必要がないことがわかる。
また、バンドパスフィルタ６１の入力信号をｘ２、出力
信号をｙ２とするとこの伝達関数Ｈ２のＺ変換は、Ｈ２（Ｚ）＝Ｋ１＋Ｋ２・Ｚ^-1＋Ｋ３・Ｚ^-2＋Ｋ４・Ｚ^-3＋Ｋ５・Ｚ^-4 ＋Ｋ６・Ｚ^-5＋Ｋ７・Ｚ^-6 …（１６式）で表される。

【００８８】この時のＫ１〜Ｋ７の値を、例えばＫ１＝
Ｋ７＝１、Ｋ２＝Ｋ６＝−２、Ｋ３＝Ｋ５＝−１、Ｋ４
＝４とすると、Ｈ２（Ｚ）＝１−２・Ｚ^-1−Ｚ^-2＋４・Ｚ^-3−Ｚ^-4 −２・Ｚ^-5＋Ｚ^-6 …（１７式）になる。（１７式）において上述と同様に、

【００８９】

【数３】

【００９０】とおき、周波数特性を計算すると、図１０
（ｃ）の特性とほぼ同じになる。この時、色成分の中心
周波数ｆ＝ｆｓ／２においては、上述と同様にＺ＝−１とおくと、Ｚの奇数乗は−１、偶数乗は１になる。

【００９１】この時のＨ２を求めると、Ｈ２（−１）＝１＋２−１−４−１＋２＋１＝０ …（１９式）であり、ｆｓ／２の周波数成分は透過しない。

【００９２】この図のように、水平輪郭成分検出用のバ
ンドパスフィルタ６１を上述のようなＦＩＲフィルタで
構成した場合、このようにＺ＝−１と置いたときに伝達
関数の値を０にすることは容易なので、特別に色成分を
取り除くフィルタを挿入する必要がない。

【００９３】またさらに、図１２の構成において、（１
７式）の係数はバンドパスフィルタ回路を構成するため
の係数として、１または２、４を用いているが、１の場
合は実際の係数器が不要であり、２、４の場合は、ビッ
トシフトによるシフト演算により、同様に実際の係数器
無しで実現できるため、回路の規模が非常に小さくでき
る。

【００９４】また、その上に係数の誤差や、信号の桁落
ちによる周波数特性や位相特性の歪みにより生ずるリン
ギングや、色キャリアの抑圧不足により生ずるビートノ
イズ等の画質劣化がない。これは、上述の係数に限ら
ず、１または２のｎ乗またはその２〜３の組み合わせに
より実現できる係数のみを用いて構成することにより、
上述の、ｆｓ／２の周波数における減衰量を大きくでき
かつ、回路規模を小さくできる。

【００９５】特に、輝度成分を透過するキャリアトラッ
プフィルタ５９は位相特性が平坦ではないため、その出
力を用いて輪郭信号を検出するとリンギング等の画像劣
化が生じてしまう。これに対し、図１２の構成ではキャ
リアトラップフィルタの前から輪郭信号を位相歪みの無
いＦＩＲフィルタにより検出しているため、このような
不都合が生じない効果がある。

【００９６】図１３は、図９中の主要部の別の詳細例で
ある。なお、図１３中において、図９に示した符号と同
一符号は、同一部分または相当部分を示す。図１３にお
いて、２５１は加算器、２５２は乱数発生器、２５３は
切り捨て回路である。

【００９７】図１３のように構成された撮像装置におい
て、入力端子１５１から入力されたディジタル撮像信号
は、加算器１５２で遅延素子１５３の出力と加算され、
輝度成分出力として１５６出力端子から、上述の加算器
１３に出力される。

【００９８】また、加算器１５２の出力は乗算器１５５
によりメモリ６０の値ａが乗ぜられ、その出力は加算器
２５１で、乱数発生回路２５２の乱数出力と加算され、
切り捨て回路２５３で小数以下が切り捨てられる。そし
て、切り捨て回路２５３の出力が加算器１５４に与えら
れ、ここでディジタル撮像信号と加算されて遅延素子１
５３に入力される。

【００９９】乱数回路２５２は、例えば０から１までの
一様乱数を発生すると、平均値が０．５になり、平均的
に加算器２５１と切り捨て回路２５３とで四捨五入動作
を行う。これにより、加算器１５２、１５４、遅延素子
１５３、乗算器１５５を有限ビット数で構成したときに
生ずる発振現象（リミットサイクル発振）のエネルギー
を分散し、視覚上、リンギング等の画像劣化を軽減する
ことができる。特に、係数ａが−１に近い時に、その効
果が大きくなる。

【０１００】

【発明の効果】本発明は上述したように、輝度成分検出
用のフィルタと輪郭成分検出用のフィルタとを縦続接続
することなくディジタル信号を処理する回路を構成でき
るため、信号の桁落ち誤差による画像の劣化が起こりに
くくすることができるとともに、回路の遅延時間を少な
くすることができる。さらに、構成を簡素化できるた
め、消費電力の削減ができるとともに、回路規模を小さ
くして集積化を容易に実現できる効果が得られる。

【０１０１】また、本発明の別の特徴によれば、キャリ
アトラップフィルタを可変周波数特性にしたことによ
り、撮影状態や撮影被写体、または接続される機器など
に応じて最適な特性を設定することができる。更に、キ
ャリアトラップフィルタの周波数特性を可変する際に他
の設定を可変する必要が生じない効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例を示す撮像装置の構成図
である。

【図２】図１の撮像装置の動作説明図である。

【図３】図１の撮像装置中のバンドパスフィルタの一例
を示す構成図である。

【図４】本発明の第２の実施例を示す撮像装置の構成図
である。

【図５】図４の撮像装置中のローパスフィルタの一例を
示す構成図である。

【図６】図５のローパスフィルタの動作説明図である。

【図７】本発明の第３の実施例を示す撮像装置の構成図
である。

【図８】図７の撮像装置中の動作説明図である。

【図９】本発明の第４の実施例を示す撮像装置の構成図
である。

【図１０】図９の撮像装置の動作説明図である。

【図１１】図９の撮像装置の動作説明図である。

【図１２】図９中の要部の詳細例を示す構成図である。

【図１３】図９中の要部の別の詳細例を示す構成図であ
る。

【符号の説明】

１ＣＣＤ２サンプルアンドホールド回路３ＡＤコンバータ４色分離回路５色プロセス回路６色信号出力端子７ローパスフィルタ８バンドパスフィルタ９ＡＰＣプロセス回路１０加算器１１ガンマ補正回路１２ブランキング回路１３同期信号加算器１４輝度信号出力端子

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】カラー撮像素子の出力信号をＡ／Ｄ変換
して生成したディジタル撮像信号中の色成分を抑圧して
輝度信号を得るローパスフィルタと、上記ディジタル撮像信号中の輪郭成分を得るバンドパス
フィルタとを有し、上記バンドパスフィルタに上記色成
分を抑圧する特性を持たせるとともに、上記撮像信号を上記ローパスフィルタよりも前段から上
記バンドパスフィルタに入力させるようにしたことを特
徴とする撮像装置。
【請求項２】カラー撮像素子の入射光量を制御する絞
りと、上記カラー撮像素子の出力信号をＡ／Ｄ変換して生成し
たディジタル撮像信号中の色成分を抑圧して輝度信号を
得るキャリアトラップフィルタと、上記輝度信号のレベルを検出し、上記輝度信号のレベル
が一定になるように上記絞りを制御する絞り制御回路と
を有し、上記キャリアトラップフィルタの特性を可変に
したことを特徴とする撮像装置。
【請求項３】上記キャリアトラップフィルタは循環型
であり、その循環係数を可変することにより上記キャリ
アトラップフィルタの特性の可変を行うようにしたこと
を特徴とする請求項２記載の撮像装置。