JPH0767129A - 撮像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ハード量の低減、および係数決定のチューニ
ングの簡略化を図り得る撮像装置を提供する。 【構成】 撮像素子１０１から出力された映像信号につ
いて、Ｙ／Ｃ分離器１０５により輝度信号と色信号に分
離され、これら信号が同時化回路１１４により同時化さ
れて信号ＹL´，ＣR´，ＣB´として入力されてくる
と、行列演算回路１１６は、ＲＧＢ信号を介さずに、す
なわち、信号ＹL´，ＣR´，ＣB´に基づいて一旦ＲＧ
Ｂ信号を生成し、そのＲＧＢ信号に基づいて色差信号Ｒ
−Ｙ，Ｂ−Ｙを生成することなく、信号ＹL´，ＣR´，
ＣB´に基づいて直接、色差信号Ｒ−Ｙ，Ｂ−Ｙを生成
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、撮像素子からの映像信
号に処理を施してビデオ出力を得る撮像装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の撮像装置では、図８に示すよう
に、撮像素子６０１からのアナログの映像信号は、相関
２重サンプリング回路６０２により相関２重サンプリン
グされ、自動利得調整回路６０３にて自動利得調整がな
されて、Ａ／Ｄ変換器６０４によりＡＤ変換されてデジ
タル信号となる。そして、Ｙ／Ｃ分離器６０５により輝
度信号Ｙと色信号Ｃとに分離され、低域通過フィルタ６
０６によりキャリア除去、および光学フィルタ特性の補
正を行う。

【０００３】そして、低域通過フィルタ６０７により輝
度信号Ｙの帯域を狭くして、高輝度色抑圧に用いる輝度
信号Ｙsを生成する。また、輪郭検出回路６０８によ
り、低域通過フィルタ６０６からの輝度信号Ｙから輪郭
信号を検出し、加算器６０９により輝度信号Ｙと加算す
ることでエッジ強調を行う。エッジ強調された輝度信号
Ｙに対して、ガンマ補正回路６１０にてガンマ補正を行
い、高彩度部輝度抑圧回路６１１にて高彩度部の輝度抑
圧を行い、ブランキング付加回路６１２にてブランキン
グ加工を行う。そして、ＤＡ変換器６１３にてＤＡ変換
することにより、アナログの出力輝度信号となる。

【０００４】一方、色信号Ｃに対しては、図２のような
順序で前記撮像素子より読み出された信号成分Ｗr、Ｇ
b、Ｇr、Ｗbが同時化回路６１４により同時化され、

【数１】 ＹL＝Ｗr＋Ｇb＝Ｇr＋Ｗb ＣR＝Ｗr−Ｇb ＣB＝Ｗb−Ｇr なる演算が行われる。これら信号ＹL、ＣR、ＣBは、低
域通過フィルタ６１５により後の点順次化により発生す
るキャリアを抑圧する。

【０００５】次に、行列演算回路６１６により、

【数２】 なる行列演算を行い、点順次化したＲＧＢ信号を生成す
る。さらに、乗算器６１７にて、Ｒ´＝Ｇ1Ｒ、Ｇ´＝
Ｇ2Ｇ、Ｂ´＝Ｇ3Ｂなる演算を時分割で行い、ホワイト
バランスをとる。

【０００６】次に、ガンマ補正回路６１８にてガンマ補
正、低域通過フィルタ６１９にて補間処理とＲＧＢ同時
化処理、行列演算回路６２０にて色差信号Ｒ−Ｙ，Ｂ−
Ｙの生成を行う。このとき、行列演算回路６２０では、

【数３】 Ｒ−Ｙ＝Ｒ−（０．３Ｒ＋０．５９Ｇ＋０．１１Ｂ） Ｂ−Ｙ＝Ｂ−（０．３Ｒ＋０．５９Ｇ＋０．１１Ｂ） の演算を行う。これら色差信号Ｒ−Ｙ，Ｂ−Ｙに対して
は、色相補正回路６２１によりリニアマトリクス演算

【数４】 による色相の補正を行う。そして、色相補正された色差
信号Ｒ−Ｙ，Ｂ−Ｙについて、高輝度色抑圧回路６２２
にて高輝度色抑圧を行い、変調回路６２３にて変調、お
よびバースト付加を行う。そして、ＤＡ変換器６２４に
よりアナログ信号に変換して、出力色信号Ｃとして出力
する。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このような従
来方式では、色信号処理の途中で一旦、点順次ＲＧＢ信
号を生成し、その点順次ＲＧＢ信号に対してガンマ補正
を施すようにしているため、ガンマ補正の前後で行列演
算、乗算等の処理を行うなど、多くの処理を必要してい
た。その結果、ハード量が増大し、かつ、パラメータが
多いため乗算器の係数決定の際のチューニングが複雑に
なるという問題があった。

【０００８】また、ＲＧＢの３種類の色信号を点順次化
するため、各色成分に対するサンプリングレートは、１
／３となる。このため、図９に示したように、それ以前
の方式でのキャリア（図９（ａ）参照）の１／３倍の周
波数上にキャリアが立つので（図９（ｂ）参照）、これ
を除去すると共に折り返しを防ぐためには、帯域ＭＣＬ
Ｋ／６という狭帯域で急峻なフィルタが必要となり、そ
のためにフィルタのハード量が増大するという問題があ
った。

【０００９】本発明は、このような事情の下になされた
もので、その目的は、ハード量の低減、および係数決定
のチューニングの簡略化を図り得る撮像装置を提供する
ことにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、撮像素子から出力された映像信号を輝度
信号と複数の色信号に分離する分離手段と、該分離手段
により分離された輝度信号と複数の色信号を同時化する
同時化手段とを有する撮像装置において、前記同時化手
段により同時化された信号に基づいて、ＲＧＢ信号を介
さずに直接色差信号を生成すベく行列演算を行う行列演
算手段を設けている。

【００１１】

【作用】分離手段は、撮像素子から出力された映像信号
を輝度信号と複数の色信号に分離し、同時化手段は、分
離手段により分離された輝度信号と複数の色信号を同時
化する。

【００１２】そして、行列演算手段は、同時化手段によ
り同時化された信号に基づいてＲＧＢ信号を介さずに直
接色差信号を生成する、すなわち、同時化手段により同
時化された信号に基づいて一旦ＲＧＢ信号を生成し、そ
のＲＧＢ信号に基づいて色差信号を生成することなく、
同時化手段により同時化された信号に基づいて、直接色
差信号を生成すベく行列演算を行うことにより、ＲＧＢ
信号を生成するための行列演算を不要として１回の行列
演算で色差信号を生成するようにしてシステム全体での
行列演算の回数を低減し、ひいてはハード量の低減、お
よび係数決定のチューニングの簡略化を図れるようにす
る。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の実施例を図１〜図７を参照し
ながら詳細に説明する。

【００１４】［第１実施例］図１は、本発明の第１実施
例による撮像装置の概略構成を示すブロック図であり、
本撮像装置は、撮像素子１０１、相関２重サンプリング
回路１０２、自動利得調整回路１０３、Ａ／Ｄ変換器１
０４、Ｙ／Ｃ分離器１０５、低域通過フィルタ１０６，
１０７，１１５，１１９、輪郭検出回路１０８、加算器
１０９、ガンマ補正回路１１０，１１７、高彩度部輝度
抑圧回路１１１、ブランキング付加回路１１２、Ｄ／Ａ
変換器１１３，１２１、同時化回路１１４、行列演算回
路１１６、色相補正回路１１９、高輝度色抑圧回路１１
８、および変調回路１２０を有している。

【００１５】撮像素子１０１から出力されるアナログの
映像信号は、相関２重サンプリング回路１０２にて相関
２重サンプリングされることにより、撮像素子１０１の
ランダム雑音が低減される。そして、自動利得調整回路
１０３にて自動利得調整がなされて、Ａ／Ｄ変換器１０
４によりＡＤ変換されてデジタル信号となり、Ｙ／Ｃ分
離器１０５により輝度信号Ｙと色信号Ｃとに分離され
る。

【００１６】そのうち、輝度信号Ｙに対しては、低域通
過フィルタ１０６によりキャリア除去、および光学フィ
ルタ特性の補正が行われる。このキャリア除去と光学フ
ィルタ特性の補正がなされた輝度信号Ｙは、低域通過フ
ィルタ１０７と輪郭検出回路１０８と加算器１０９とに
供給される。低域通過フィルタ１０７は、供給された輝
度信号Ｙの帯域を狭くすることにより、高輝度色抑圧に
用いる輝度信号Ｙsを生成し、ガンマ補正回路１１７と
高輝度色抑圧回路１１８に供給する。

【００１７】輪郭検出回路１０８は、供給された輝度信
号Ｙに基づいて被写体の輪郭を検出し、その輪郭信号を
加算器１０９に供給する。すると、加算器１０９は、輝
度信号Ｙと輪郭信号とを加算することにより、エッジ強
調を行う。このエッジ強調された輝度信号Ｙは、ガンマ
補正回路１１０によりガンマ補正され、高彩度部輝度抑
圧回路１１１により高彩度部の輝度抑圧がなされ、ブラ
ンキング付加回路１１２によりブランキング加工がなさ
れて、Ｄ／Ａ変換器１１３にてアナログ信号に変換され
て、最終的な輝度信号Ｙとして出力される。

【００１８】一方、色信号Ｃに対しては、図２のように
配置された信号成分Ｗr，Ｇb，Ｇr，Ｗbが、同時化回路
１１４により同時化され、従来例で説明した数式１の行
列演算が行われて、信号ＹL，ＣR，ＣBが生成される。
これら信号ＹL，ＣR，ＣBについては、低域通過フィル
タ１１５により、後の点順次化により発生するキャリア
が抑圧され、信号ＹL´，ＣR´，ＣB´となる。

【００１９】次に、行列演算回路１１６では、行列演算
により、点順次化された色差信号Ｒ−Ｙ，Ｂ−Ｙを生成
する。ここで、従来例における行列演算回路６１６での
色分離、および乗算器６１７でのホワイトバランスを行
列表現すると、

【数５】 となる。

【００２０】また、行列演算回路６２０にて色差信号Ｒ
−Ｙ，Ｂ−Ｙを生成するための演算は、

【数６】 Ｒ−Ｙ＝Ｒ−（０．３Ｒ＋０．５９Ｇ＋０．１１Ｂ） ＝（０．７Ｇ1−０．５９Ｇ2−０．１１Ｇ3）ＹL´ ＋（０．７ａ1Ｇ1−０．５９ａ2Ｇ2−０．１１ａ3Ｇ3）ＣR´ ＋（０．７ｂ1Ｇ1−０．５９ｂ2Ｇ2−０．１１ｂ3Ｇ3）ＣB´となる。 これは、一般に、

【数７】Ｒ−Ｙ＝ｍ0ＹL´＋ ｍ1ＣR´＋ ｍ2ＣB´ と書ける。同様に、

【数８】Ｂ−Ｙ＝ｎ0ＹL´＋ ｎ1ＣR´＋ ｎ2ＣB´ と書ける。

【００２１】そして、数式７，８を行列表現すると、

【数９】 となる。

【００２２】また、従来例の色相補正回路６２１におけ
る色相補正のリニアマトリクスは、前述のように数式４
で示されるので、この数式４と上記数式９から、

【数１０】 となる。この数式１０は、一般に、

【数１１】 と書ける。そこで、行列演算回路１１６では、数式１１
を実現するような処理を行い、色分離、ホワイトバラン
ス、色差信号生成、色相補正を同時に行う。

【００２３】すなわち、行列演算回路１１６とガンマ補
正回路１１７の詳細構成は図３のようになっており、行
列演算回路１１６の乗算器２０２，２０３，２０４に
は、それぞれ数式１１における乗算係数ｐ0とｑ0、ｐ1
とｑ1、ｐ2とｑ2を時分割でセットする。そして、乗算
器２０５，２０６により信号ＹL´，ＣR´，ＣB´に対
して乗算係数が乗算された信号同士を加算することによ
り、点順次化された色差信号Ｒ−Ｙ，Ｂ−Ｙを生成す
る。

【００２４】このように、信号ＹL´，ＣR´，ＣB´に
基づいて一旦ＲＧＢ信号を生成し、そのＲＧＢ信号に基
づいて色差信号Ｒ−Ｙ，Ｂ−Ｙを生成することなく、同
時化された信号ＹL´，ＣR´，ＣB´に基づいて直接色
差信号Ｒ−Ｙ，Ｂ−Ｙを生成しているので、ＲＧＢ信号
を生成するための行列演算回路が不要となり、その分、
行列演算回路の数が低減されることとなる。

【００２５】ガンマ補正回路１１７は、これら色差信号
Ｒ−Ｙ，Ｂ−Ｙに対してガンマ補正を施す。すなわち、
ガンマ補正回路１１７は、図３に示したように、微分特
性発生回路２０８、クリップ回路２０９、乗算器２１０
を有しており、高輝度色抑圧に用いる狭帯域の輝度信号
Ｙsは、微分特性発生回路２０８により入力Ｘに対し、

【数１２】 の出力を得るような処理を行う。なお、微分特性発生回
路２０８は、ＲＯＭテーブル、ハードウェア処理のいず
れで数式１２のような出力を得るようにしてもよい。

【００２６】そして、クリップ回路２０９により、図４
に示したように、微分特性発生回路２０８から出力され
た数式１２で示される出力信号を、上限ａ、下限ｂでク
リップする。そして、乗算器２１０により、クリップさ
れた信号に対して点順次化色差信号Ｒ−Ｙ、またはＢ−
Ｙを乗算する。この結果、色差信号Ｒ−Ｙ，Ｂ−Ｙは、
図４のｙ＝ｆ（ｘ）のようなフルレンジ入力ｄ、フルレ
ンジ出力ｃのガンマ補正を受ける。

【００２７】再び図１の説明に戻ると、ガンマ補正回路
１１７によりガンマ補正された色差信号Ｒ−Ｙ，Ｂ−Ｙ
は、高輝度色抑圧回路１１８により、輝度信号Ｙsに基
づいて高輝度色抑圧がなされる。そして、低域通過フィ
ルタ１１９により画素の補間、同時化が行われ、変調回
路１２０により変調、およびバースト付加が行われ、Ｄ
／Ａ変換器１２１によりアナログ信号に変換されて、出
力色信号Ｃとして出力される。

【００２８】このように、撮像素子１０１からの信号成
分を同時化した後、１回の行列演算により色差信号Ｒ−
Ｙ，Ｂ−Ｙを生成し、さらに、これら色差信号Ｒ−Ｙ，
Ｂ−Ｙにガンマ補正を施すことにより、演算量、および
パラメータを低減して、ハード量の低減、および係数決
定のチューニングの簡略化を図っている。

【００２９】また、２つの色差信号Ｒ−Ｙ，Ｂ−Ｙを点
順次化するため、キャリアは、図５に示したように、シ
ステムクロックＭＣＬＫの１／２倍のところに立つの
で、これを除去すればよく、折り返しを考慮しても帯域
はＭＣＬＫ／４となる。この結果、キャリア抑圧フィル
タの帯域が従来の３／２となり、従来ほど急峻なフィル
タを必要とせず、キャリア抑圧フィルタのハード量と、
そのフィルタの設計の煩雑さを低減することも可能とな
る。

【００３０】［第２実施例］次に、第２実施例を図６，
７に基づいて説明する。この第２実施例と上記第１実施
例とは、第１実施例では同時化して信号ＹL，ＣR，ＣB
を生成する「３色処理」を行っているのに対し、第２実
施例では、信号成分Ｗr，Ｇb，Ｇr，Ｗbを同時化する
「４色処理」を行っている点で相違する。

【００３１】すなわち、図６に示した同時化回路４１４
は、Ｙ／Ｃ分離器１０５から出力された信号成分Ｗr，
Ｇb，Ｇr，Ｗbをそのまま同時化している。これら同時
化された信号成分Ｗr，Ｇb，Ｇr，Ｗbは、低域通過フィ
ルタ４１５にて後の点順次化により発生するキャリアを
抑圧し、行列演算回路４１６は、キャリアを抑圧した信
号成分Ｗr´，Ｇb´，Ｇr´，Ｗb´に基づいて色差信号
生成等のための行列演算を行う。

【００３２】ここで、従来の４色処理におけるＲＧＢの
生成、およびホワイトバランスを行列表現すると、

【数１３】 となる。

【００３３】色差信号Ｒ−Ｙ，Ｂ−Ｙを生成するための
演算は

【数１４】 Ｒ−Ｙ＝Ｒ−（０．３Ｒ＋０．５９Ｇ＋０．１１Ｂ） ＝（０．７Ｇ1ａ11−０．５９Ｇ2ａ21−０．１１Ｇ3ａ31）Ｗr´ ＋（０．７Ｇ1ａ12−０．５９Ｇ2ａ22−０．１１Ｇ3ａ32）Ｇb´ ＋（０．７Ｇ1ａ13−０．５９Ｇ2ａ23−０．１１Ｇ3ａ33）Ｇr´ ＋（０．７Ｇ1ａ14−０．５９Ｇ2ａ24−０．１１Ｇ3ａ34）Ｇb´と書ける。こ れは、

【数１５】 Ｒ−Ｙ＝ｍ0Ｗr´＋ ｍ1Ｇb´＋ ｍ2Ｇr´＋ ｍ3Ｗb´ と書ける。同様に、

【数１６】 Ｂ−Ｙ＝ｎ0Ｗr´＋ ｎ1Ｇb´＋ ｎ2Ｇr´＋ ｎ3Ｗb´ と書ける。数式１５，１６を行列表現すると、

【数１７】 となる。

【００３４】この数式１７と、従来例で説明した色相補
正のリニアマトリクスと合わせると、

【数１８】 となる。この数式１８は、一般に、

【数１９】 と書ける。

【００３５】そこで、行列演算回路４１６では、数式１
８を実現する処理を行うことにより、色分離、ホワイト
バランス、色差信号生成、色相補正を同時に行う。

【００３６】図７は、行列演算回路４１６の詳細な構成
を示す図であり、行列演算回路４１６の乗算器５０２，
５０３，５０４，５０５には、それぞれ数式１８におけ
る乗算係数ｐ0とｑ0、ｐ1とｑ1、ｐ2とｑ2、ｐ3とｑ3を
時分割でセットする。そして、乗算器５０２，５０３，
５０４，５０５により信号Ｗr´，Ｇb´，Ｇr´，Ｗb´
に対して乗算係数が乗算された信号同士を、加算器５０
６，５０７，５０８により加算することにより、点順次
化された色差信号Ｒ−Ｙ，Ｂ−Ｙを生成する。

【００３７】なお、図６に示した第２実施例の他の構成
要素は、図１に示した第１実施例と全く同様の機能を有
するので、その説明は省略するが、第２実施例において
も第１実施例と同様の効果が得られることは言うまでも
ない。

【００３８】

【発明の効果】本発明では、同時化された信号から１回
の行列演算によって点順次化された色差信号Ｒ−Ｙ、Ｂ
−Ｙを生成し、これら色差信号Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙにガンマ
補正を施しているので、演算処理に必要なハード量を低
減し、係数決定のチューニングを簡略化し、さらに点順
次化によって発生するキャリア抑圧用フィルタのハード
量、その設計の煩雑さを低減できるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例による撮像装置の概略構成
を示すブロック図である。

【図２】同時化される信号の配置図である。

【図３】第１実施例における行列演算回路を示すブロッ
ク図である。

【図４】ガンマ補正を説明するための説明図である。

【図５】キャリア発生、抑制を説明するための説明図で
ある。

【図６】本発明の第２実施例による撮像装置の概略構成
を示すブロック図である。

【図７】第２実施例における行列演算回路を示すブロッ
ク図である。

【図８】従来の撮像装置の概略構成を示すブロック図で
ある。

【図９】従来のキャリア発生、抑制に関する問題点を説
明するための説明図である。

【符号の説明】

１０１…撮像素子 １１４，４１４…同時化回路 １１５，４１５…低域通過フィルタ １１７…ガンマ補正回路 １１６，４１６…行列演算回路 １１７…ガンマ補正回路 ２０２〜２０４，５０２〜５０５…乗算器 ２０６〜２０７，５０６〜５０７…加算器 ２０８…微分特性発生回路 ２０９…クリップ回路 ＭＣＬＫ…システムクロック

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 撮像素子から出力された映像信号を輝度
   信号と複数の色信号に分離する分離手段と、該分離手段
   により分離された輝度信号と複数の色信号を同時化する
   同時化手段とを有する撮像装置において、 前記同時化手段により同時化された信号に基づいて、Ｒ
   ＧＢ信号を介さずに直接色差信号を生成すベく行列演算
   を行う行列演算手段を設けたことを特徴とする撮像装
   置。
2. 【請求項２】 前記行列演算手段により生成された色差
   信号に対してガンマ補正を施すガンマ補正手段を設けた
   ことを特徴とする請求項１記載の撮像装置。