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    公开号:WO1990013977A1
    申请号:PCT/JP1990/000569
    申请日:1990-04-27
    公开日:1990-11-15
    发明作者:Norihiko Kawada；Shoichi Ioka；Takayoshi Hiruma；Katsumi Degawa
    申请人:Ikegami Tsushinki Co., Ltd.；
    IPC主号:H04N9-00
    专利说明:
    [0001] 明 細 書
    [0002] カラーテレビカメ ラにおける輝度信号作成装置
    [0003] 〈技術分野〉
    [0004] 本発明は、 カラーテレビカメ ラにおける輝度信号作成装置に関し、 特に固体撮像素子を複数備え、 かつ、 空間画素ずらしの撮像方式を 用いたカラーテレビカメ ラにおいて輝度信号の解像度を向上させた 輝度信号作成装置に関する。
    [0005] 〈背景技術〉
    [0006] カラーテレビカメ ラとしては、 撮像レンズの後ろに 3色分解プリ ズム （ダイ ク ロイ ツク ' プリズム） を設け、 このプリ ズムで分割さ れる 3原色 （赤 R , 緑 G , 青 B ) を、 それぞれに対応した C C D等 の固体撮像素子で電気信号に変換して、 3原色信号を得るようにし た 3板式のものが広く知られている。
    [0007] ところで、 上記のように 3板の固体撮像素子を用いた力ラーテレ ビカメ ラでは、 固体撮像素子が離散的な画素の集合であり、 また、 その画素は一定の間隔で周期的に配列された有限の開口部をもつて いる構成であるため、 空間画素 （絵素） ずらしと呼ばれている手法 を用い、 解像度を向上させるようにしているものがある。
    [0008] 即ち、 例えば第 2図に示すように、 緑 Gの信号を取り出す固体撮 像素子の画素に対して、 赤 R用の固体撮像素子及び青 B用の固体撮 像素子の画素が水平方向に ½画素だけずれるように機械的に配置す ることにより、 赤 R又は青 Bの信号と綠 Gの信号とを交互に取り出 すと等価的に画素が 2倍に増加した信号が得られ、 解像度が向上す るものである。
    [0009] ここで、 第 2図に示すような空間画素ずらしを行った場合に、 3 原色信号を加算して得られる輝度信号の解像度が最良となる加算比 は、 赤 R及び青 Bを取り出す固体撮像素子の画素が、 緑 Gを取り出 す固体撮像紫蘇の画素に対して水平方向に 画素だけずれているか ら、 緑 G信号に対して赤 R及び青 B信号が 180° の位相遅れとなつ て （第 5図参照） 、 G = R十 Bとなる。
    [0010] しかしながら、 前記 3原色 （赤 R, 緑 G, 青 B ) で標準白色 （力 ラーテレビの送信側の基準として使用される白色で、 色座標が X - 0.310, y =0.316 で与えられる 6740K の黒体放射光の白色） を再 生する各原色の輝度の比は、 0.30R ： 0.59G ： 0.11 Bで表されるた め、 輝度信号と色差信号とを伝送する N T S C方式 （Natinal Tele- - vision System Comittee) 方式のカラ一テレビ放送では、 この比率 に基づいて各原色信号を加算して輝度信号を作成することが規定さ れている。 このため、 前述のように空間面素ずらしが行われるもの でも、 前記規定に基づいて 0.30 R ： 0.59G ： 0.11Bの加算比で輝度 信号が作成されており、 輝度信号の限界解像レベルを最良に得るこ とができず、 また、 偽信号を発生するという問題があった。
    [0011] ところが、 標準白色の再生に準拠した前記加算比 0.30 R ： 0.59G ： 0.11 Bの規定は、 NT S C方式における映像帯域幅 4.2MHz内で規 定されるものであって、 映像帯域幅 4.2MHzを越える帯域で標準白色 に対応した前記加算比を遵守する必要はない。
    [0012] 本発明は上記のような実情に鑑みなされたものであり、 所定の映 像帯域 （例えば NT S C方式の映像帯域幅 4.2MH2内） では、 輝度信 号作成を標準白色に対応した 3原色比で行いつつ、 前記所定の映像 帯域以外 （例えば N T S C方式の映像帯域幅 4.2MHzを越える高域） では空間画素ずらし量に対応した最良解像度の輝度信号が得られる ようにして、 送信前のカラーテレビ信号における輝度信号の解像度 を向上させることを目的とする。
    [0013] 〈発明の開示〉
    [0014] このため本発明では、 複数の固体撮像素子を空間的に画素がずれ るようにして配置し、 これらの複数の固体撮像素子に対応する色系 統に分割された入射光線を前記複数の固体撮像素子それぞれで電気 信号に変換して 3原色信号を得る構成のカラーテレビカメ ラにおい て、 所定の映像帯域では標準白色の再生に対応した 3原色比で各原 色信号を加算して輝度信号を作成し、 前記所定の映像帯域以外では 前記画素ずらし量に対応した時間関係比の 3原色比で各原色信号を 加算して輝度信号を作成するようにして輝度信号作成装置を構成し た。
    [0015] かかる構成によると、 所定の映像帯域では、 標準白色の再生に応 じた 3原色の比で各原色信号を加算して輝度信号が作成され、 前記 標準白色に対応した輝度信号が得られるのに対し、 前記所定の映像 帯域以外では、 複数の固体撮像素子の画素ずらし量に対応した時間 関係比の 3原色比で各原色信号を加算して輝度信号が作成され、 画 素ずらしにおける最良解像度の輝度信号が得られる。
    [0016] 即ち、 例えば N T S C方式では、 カ ラーテレビ信号として送信さ れる映像帯域幅が 4. 2MHzに規定され、 この映像帯域幅では標準白色 に応じた加算比 （0. 30 R ： 0. 59 G ： 0. 11 B ) で 3原色を加算して輝 度信号が作成され、 この輝度信号がそのままカラーテレビ信号とし て出力されるが、 送信される前の段階においては、 映像帯域幅を越 える高域での輝度信号の作成を規定するものがないから、 空間画素 ずらし量に対応する時間関係比で各原色信号を加算して、 映像帯域 幅に対して輝度信号再現誤差を生じるものの、 高域で最良の輝度信 号解像度が得られるようにした。
    [0017] また、 空間画素ずらし量に対応する時間関係比で各原色信号を加 算して輝度信号を作成することは、 空間画素ずらしによつて解像度 を向上させた帯域について特に有効であるから、 N T S C方式にお ける映像帯域幅が 4. 2MHz以上から行うのではなく、 もつと高い周波 数から行っても効果があり、 P A L方式， S E C A M方式， 高品位 方式 （ハイ ビジョ ン） においても実施可能である。
    [0018] 〈図面の簡単な説明〉
    [0019] 第 1図は本発明の一実施例を示すシステムブロ ック図である。 第 2図は空間画素ずらしの一例を示す状態図である。
    [0020] 第 3図は第 2図示の空間画素ずらしにおける出力の時間関係を示 す線図である。
    [0021] 第 4図は空間画素ずらしの他の例を示す状態図である。
    [0022] 第 5図は第 4図示の空間画素ずらしにおける出力の時間関係を示 す線図である。
    [0023] 〈発明の実施例〉
    [0024] 以下に本発明の実施例を説明する。
    [0025] 第 1図は、 カ ラーテレビカメ ラの 3原色信号 （ R , G , B ) に基 づいて輝度信号 Yを作成する本発明にかかる輝度信号作成装置の一 実施例を示す。
    [0026] この第 1図において、 撮像レンズ 1 の後ろにダイ ク ロイ ツク - プ リ ズム 2が設けられ、 このダイ ク ロイ ツク ' プリ ズム 2で、 入射光 線が赤 R , 緑 G , 青 Bの 3原色の色系統に分割される。 そして、 こ れらの独立した 3原色の光路の結像位置に、 それぞれ固体撮像素子 として 3板の C C D 3 , 4 , 5を配置してあり、 これらの 3板の C C D 3 , 4 , 5により 3原色がそれぞれ電気信号に変換される。
    [0027] N T S C方式のカラーテレビにおいては、 カメ ラから取り出した 3原色信号をそのままの形で送信するのではな く、 明るさを表す輝 度信号 Yと色あいを表す色差信号に作り変え、 白黒テレビと同じ伝 送系で送信するようにしている。 このため、 第 1 図では、 C C D 3 , 4 , 5から出力される 3原色信号に基づいて輝度信号 Yを作成する ハー ドウェァ構成のみを示してある力く、 N T S C方式の力ラーテレ ビにおいては、 この他に輝度信号 Yと赤 R , 青 Bの信号とから色差 ί言号を作り出す構成を備えている。
    [0028] 第 1図に示すカラーテレビカメ ラにおける輝度信号作成装置では、 R , G , Βの 3原色信号を、 N T S C方式で規定されている所定の 加算比 （0.30R ： 0.59G ： 0.11B ) で加えて通常の輝度信号 Yを作 り出す第 1 ミ ックスアンプ 6が設けられている。 前記加算比 0.30 R ： 0.59G : 0.11 Bは、 標準白色 （カラーテレビの送信側の基準とし て使用される白色で、 色座標が x =0.310, y =0.316 で与えられ る 6740Kの黒体放射光の白色）を再生する各原色の輝度の比に対応す るものであり、 N T S C方式のカラーテレビでは映像帯域幅 4.2MHz でこの加算比で輝度信号 Yを作成することが規定されている。
    [0029] しかしながら、 映像帯域幅 4.2MHzを越える高域は実際のテレビ送 信には用いられないため、 輝度信号 Yを作成するための加算比が規 定されてな く、 0.30R ： 0.59G : 0·11Βの比で輝度信号 Yを作成す る必要はない。 このため、 映像帯域幅 4.2MHzを越える高域で、 前記 0.30R ： 0.59G ： 0.11Bの加算比とは異なる加算比で輝度信号 Yを 作成して最良の解像度を得るための構成として、 第 2 ミ ックスア ン プ 7 , ノヽィパスフィ ルター 8 , 第 3 ミ ッ クスアンプ 9を設けてある c 前記第 2 ミ ックスアンプ 7 は、 第 1 ミ ックスアンプと異なる加算 比で 3原色信号を加算して輝度信号 Y ' を作成するものであり、 前 記ハィパスフ ィ ルタ一 8 は、 4.2 MHzを越えるときには第 2 ミ ックス アンプ 7で作成された輝度信号 Y' を通過させ、 4.2MHz以下では第 2 ミ ッ クスアンプ 7からの輝度信号 Y' を通過させないものである c また、 第 3 ミ ッ クスアンプ 9 は、 第 1 ミ ックスアンプ 6で作成され た輝度信号 Yと、 ハイパスフィ ルター 8を通過した第 2 ミ ックスァ ンプ 7で作成された輝度信号 Y ' とを加算するものである。
    [0030] 従って、 上記構成の輝度信号作成装置によると、 N T S C方式の 映像帯域幅 4.2MH2内にあるときには、 第 1 ミ ックスアンプ 6で 0.30 R ： 0.59G ： 0.11 Bの加算比で作成された輝度信号 Yがそのまま出 力されるのに対し、 映像帯域幅 4.2MHzを越えるときには、 第 2 ミ ツ クスア ンプ 7 における加算比で第 1 ミ ッ クスアンプ 6での加算比が 補正されて最終的な輝度信号 Yが出力されるこ とになる。
    [0031] ここで、 3原色に対応して設けられた C C D 3 , 4 , 5 は、 空間 画素 （絵素） ずらしと一般に呼ばれている手法を用い、 解像度を向 上させるようにしている。 即ち、 例えば第 2図に示すように、 緑 G 信号を取り出す C C D 4の画素に対し、 赤 R用の C C D 3及び青 B 用の C C D 5 の画素が、 水平方向に 画素だけずれるように機械的 に配置することにより、 赤 R又は青 Bの信号と綠 Gの信号とを交互 に取り出すと等価的に画素が 2倍に増加した信号が得られ、 解像度 が向上するようにしている。
    [0032] 第 2図に示すように、 空間画素ずらしを行っている場合には、 緑 Gの信号用の C C D 4 の出力に対し、 赤 R用の C C D 3及び青 B用 の C C D 5 の出力は、 画素周期を Xとすると XZ 2だけ遅れること になる （緑 G信号に対して 180 ° だけ遅れることになる） から、 各 C C D 3 , 4 , 5の出力を E ^ E h E s とすると、 第 3図に示すよ うな時間閬係となる。
    [0033] 従って、 第 2図の空間画素ずらしの場合には、 0.25R ： 0.50G ： 0.25B ( G - R + B ) の加箕比で輝度信号 Yを作成すれば、 画素ず らしによる時間誤差を吸収することができ、 輝度信号 Yの解像度を 最良に得ることができる。
    [0034] 但し、 前記加算比 0.25 R ： 0.50G : 0.25Bは、 N T S C方式で規 定される輝度信号の加箕比 0.30 R ： 0.59G ： 0.11 B と異なるため、 この加算比で作成した輝度信号 Yを映像帯域幅 4.2MHz内で出力させ ることはできないが、 送信前の段階で映像帯域幅 4.2MHzを越える帯 域では、 前記加算比 0.25 R ： 0.50G ： 0.25 Bで輝度信号 Yを作成す ることは N T S C方式の規定に反するものではない。
    [0035] このため、 本実施例における輝度信号作成装置では、 N T S C方 式の映像帯域幅 4.2MHz内では、 Y =0.30R ： 0.59G ： 0.11 Bで輝度 信号 Yを作成し、 映像帯域幅 4.2MHzを越える高域では、 前記加算比 0.25R ： 0.50G ： 0.25 Bで輝度信号 Yを作成して、 N T S C方式の 規定に対応しつつ、 高域で最良の解像度が得られるようにしている。
    [0036] 具体的には、 映像帯域幅 4.2MHzを越える帯域であって、 第 2 ミ ッ クスアンプ 7からの輝度信号 Y ' が第 3 ミ ックスアンプ 9に入力さ れるときに、 第 3 ミ ックスアンプ 9において Y = 0.25 R ： 0.50 G ： 0.25Bなる関係が成立すれば良いから、 第 1 ミ ッ クスアンプ 6から の輝度信号 Yと第 2 ミ ッ クスア ンプ 7からの輝度信号 Y ' との加算 値が Y =0.25R ： 0.50 G ： 0.25B となれば良いことになる。 第 1 ミ ックスアンプ 6における Y = 0.30 R ： 0.59G ： 0.11 Bは変更できな いので、 第 2 ミ ッ ク スア ンプ 7における輝度信号 Y ' を、 Y ' =— 0.05R— 0.09G +0.14Bなる加算比で作成すれば、 第 3 ミ ッ ク スァ ンプ 9で Y = 0.30 R ： 0.59G ： 0.11Bと Y' =— 0.05 R— 0.09 G十 0.14Bとを加算した結果が、 Y -0.25R ： 0.50G ： 0.25Bとなって、 第 2図に示すような空間画素ずらしを行ったときの映像帯域幅 4.2MHz を越える高域で輝度信号が最良解像度となる。
    [0037] 但し、 映像帯域幅 4.2MH2以外において Y =0.25 R ： 0.50G ： 0.25 Bによつて輝度信号 Yを作成すると、 通常の映像帯域幅 4.2MHz内の 輝度に対して映像帯域幅 4.2MHzを越えると再現誤差を生ずるので、 Y =0.30 R ： 0.59G ： 0.11Bに近い、 例えば Y =0.33 R ： 0.50G ： 0. Π Bで映像帯域幅 4.2MHzを越えるときの輝度信号 Yが作成される ように第 2 ミ ッ ク スア ンプ 7 の加箕比を変更しても良い。
    [0038] また、 3板の C C D 3 , 4 , 5の空間画素ずらしとしては、 第 4 図に示すように、 1 Z3画素周期 Xずつずらして配置される場合も ある。 この場合は、 第 5図に示すように、 緑 G信号用の C C D 4の 出力 E ,に対し、 赤 R信号用 C C D 3 の出力 E zが、 画素周期を Xと すると XZ 3だけ遅れ、 更に、 この赤 R信号用 C C D 3の出力 E 2 に対し、 青 B信号用の C C D 5の出力 E3 が X/ 3だけ遅れる。 従 つて、 この場合第 5図に示すような時間関係となり、 0.33R ： 0.50 G ： 0.17Bの加算比で輝度信号 Yを作成すれば、 画素ずらしによる 時間誤差を吸収して輝度信号 Yの解像度を最良に得ることができる。 このため、 この場合には、 映像帯域幅 4.2MHzを越えるときに 0.33R ： 0.50G ： 0.17Bで輝度信号 Yが作成されるように第 2 ミ ッ ク スァ ンプ 7における加箕比を設定すれば良い。 尚、 本実施例では、 固体撮像素子を 3板備えたカ ラ一テレビカメ ラについて述べたが、 プリズムによって入射光線を赤 · 青と緑との 2系統に色分割し、 2板の固体撮像素子を用い、 一方の固体撮像素 子から緑信号を得て、 赤 ' 青の色ス トライプフィルタを備えた他方 の固体撮像素子により赤 · 青の 2つの信号を点順次信号として取り 出すように構成された 2板式のものであつても良い。
    [0039] また、 本実施例では、 N T S C方式の映像帯域幅 4.2MH2を越える 高域で、 空間画素ずらし量に対応する時間関係比で各原色信号を加 箕して輝度信号を作成するようにしたが、 かかる輝度信号の作成は 空間画素ずらしによつて解像度を向上させた帯域 （例えば 4.2MHzよ り も高い 6〜 7 MH2 以上の周波数域） について特に有効であるから、 N T S C方式における映像帯域幅 4.2MHz以上の周波数から行うので はなく、 もっと高い周波数から行っても効果があり、 P A L方式， S E C A M方式， 高品位方式 （ハイ ビジョ ン） においても実施可能 である。
    [0040] 以上のように本発明によると、 所定の映像帯域 （例えば N T S C 方式の映像帯域幅 4.2MHz) では、 標準白色の再生に対応した 3原色 比 （ N T S C方式では 0.30 R ： 0.59G ： 0.11 B ) で各原色信号を加 算して輝度信号を作成し、 前記所定の映像帯域以外では、 空間画素 ずらし量に対応した時間関係比で輝度信号を作成するようにしたの で、 カ ラーテレビの方式に従った輝度信号の作成を行いつつ、 映像 帯域幅を越える高域については最良の解像度が得られる加算比で輝 度信号を作成することが可能となり、 テレビ信号として送信されま 前の高域での解像度が向上する。
    [0041] 〈産業上の利用可能性〉 以上のように本発明にかかるカラ一テ レビカ メ ラにおける輝度信 号作成装置は、 特に空間画素ずらしを施したカラーテレビカメ ラ に おいて映像帯域幅を越える高域における解像度を向上させることが でき、 カラーテレビカメ ラの性能を高め、 引いては商品性を高める ことができるもので、 極めて有効なものである。
    权利要求:
    Claims

    特 許請求 の 筆 囲
    複^の固体撮像素子を空間的に画素がずれるようにして配置し、 該複数の固体撮像素子に対応する色系統に分割された入射光線を前 記複数の固体撮像素子それぞれで電気信号に変換して 3原色信号を 得る構成のカ ラーテレビカメ ラにおいて、
    所定の映像帯域では標準白色の再生に対応した 3原色比で各原色 信号を加算して輝度信号を作成し、 前記所定の映像帯域以外では前 記画素ずらし量に対応した時間関係比の 3原色比で各原色信号を加 算して輝度信号を作成するよう に構成したカ ラーテレビカメ ラにお ける輝度信号作成装置。
    类似技术:
    公开号 | 公开日 | 专利标题
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    同族专利:
    公开号 | 公开日
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    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    1990-11-15| AK| Designated states|Kind code of ref document: A1 Designated state(s): DE US |
    1991-06-06| RET| De translation (de og part 6b)|Ref document number: 4090742 Country of ref document: DE Date of ref document: 19910606 |
    1991-06-06| WWE| Wipo information: entry into national phase|Ref document number: 4090742 Country of ref document: DE |
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
    JP1107755A|JPH02288578A|1989-04-28|1989-04-28|Luminance signal generator in color television camera|
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