DE3687850T2

DE3687850T2 - Festkoerper-bildaufnahmeanordnung.

Info

Publication number: DE3687850T2
Application number: DE8686104084T
Authority: DE
Inventors: Toshiyuki Akiyama; Itaru Mimura; Syusaku Nagahara; Naoki Ozawa; Kazuhiro Satoh
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1985-03-25
Filing date: 1986-03-25
Publication date: 1993-06-17
Anticipated expiration: 2006-03-26
Also published as: DE3687850D1; EP0199129A3; JP2619354B2; JPS61218290A; EP0199129A2; EP0199129B1; US4716455A

Description

Die Erfindung betrifft eine Bildaufnahmevorrichtung, spezieller eine Einchip-Farbvideokamera, die einen Festkörperbildsensor verwendet.
Derzeit befindet sich eine Einchip-Farbvideokamera, die Farbvideosignale mit einem Festkörperbildsensor erzeugt, in praktischer Anwendung. Bei einer derartigen Kamera werden mehrere Arten von Farbfiltern mit verschiedenen Durchstrahlungslichtarten in zyklischer Beziehung zu jeweiligen Bildelementen (photoelektrischen Wandlerelementen) des Festkörperbildsensors gehalten, um dadurch mehrere Chrominanzsignale zu erhalten. Demgemäß verringert sich die räumliche Abtastfrequenz für jedes Chrominanzsignal auf einige Zehntel der Abtastfrequenz für die Bildelemente, und es besteht eine Neigung zum Auftreten von Moir .
Ein Verfahren zum Verringern des Farbmoir s bei einer Einchip-Farbvideokamera ist z. B. in der Offenlegung Nr. JP-A- 54-131819 in der Official Gazette für japanische Patentanmeldungen und in dem dieser entsprechenden US-Patent Nr. US-A-1,153,912 beschrieben.
Bei diesem Verfahren werden die unten angegebenen Betriebsabläufe ausgeführt. Beispielsweise werden dann, wenn die in Fig. 1 dargestellten Farbfilter (in der Buchstaben R, G und B Farbfilter bezeichnen, die jeweils Rot, Grün bzw. Blau durchlassen) so kombiniert werden, daß einzelne Filterelemente in Eins-zu-Eins-Entsprechung mit den Bildelementen des Festkörperbildsensors gehalten werden, die in Fig. 2(a) dargestellten Signale erhalten. Die Signale werden voneinander getrennt, um ein Rotsignal, ein Grünsignal und ein Blausignal zu erhalten (nachfolgend als "Signal R, G bzw. B" abgekürzt, wie sie in den Fig. 2(b)-2(d) dargestellt sind, in denen z. B. das Signal R zu einem Zeitpunkt t&sub1; erhalten wird, zu dem jedoch die Signale G und B nicht erhalten werden, und zu einem Zeitpunkt t&sub2; das Signal G erhalten wird, jedoch nicht die Signale R und B. Daher wird z. B. zum Zeitpunkt t&sub1; verglichen, welche der Größen R&sub0; und R&sub2; näher zu R&sub1; liegt, und das Signal G und das Signal B werden mit G&sub0; und B&sub0; interpoliert, wenn R&sub1; größenmäßig näher bei R&sub0; liegt oder nahe sowohl bei R&sub0; als auch R&sub2; liegt, und mit G&sub1; und B&sub1;&sub1; wenn R&sub1; größenmäßig näher bei R&sub2; oder weder nahe bei R&sub0; noch R&sub2; liegt. Wenn die Signale R, B und G mit solchen Abläufen interpoliert werden, werden drei Signale hoher Abtastfrequenz und gleichmäßiger Phase erhalten, wie sie in den Fig. 2(e)-2(g) dargestellt sind. Im Ergebnis werden die ursprünglich erhaltenen Signale an Grenzbereichen eines Gegenstandes ausreichender Größe im Vergleich zum Abstand der Bildelemente im wesentlichen korrekt interpoliert, und in den Grenzbereichen erscheinendes Farbmoir wird verringert.
Was jedoch einen Gegenstand mit einem Muster betrifft, das sich in einem Bereich ändert, der einige Male größer ist als der Abstand der Bildelemente, können die ursprünglichen Signale nicht zutreffend interpoliert werden, und es entsteht entgegengesetzt das Problem, daß Farbmoir zunimmt.
Wenn z. B. helle und dunkle Gegenstände auf die in Fig. 1 dargestellten Farbfilter in Beziehungen fokussiert werden, wie sie in Fig. 3 dargestellt sind, werden Signale erhalten, wie sie in Fig. 4(a) dargestellt sind. Wenn diese in Signale R, G und B unterteilt werden, die dann der oben angegebenen Verarbeitung aus dem Stand der Technik unterzogen werden, werden die Signale von Fig. 4(b)-4(d) erhalten. Wenn diese Signale mit Einzelheiten der Gegenstände von Fig. 3 verglichen werden, ist das Signal B zum Zeitpunkt t&sub4;, die Signale G zu den Zeitpunkten t&sub6; und t&sub7; usw. offensichtlich verschieden von den ursprünglich erhaltenen Signalen. Infolgedessen werden z. B. zum Zeitpunkt t&sub4; solche Signale erhalten, als würde ein blauer Gegenstand abgebildet, und es besteht die Schwierigkeit, daß eine falsche Farbe im wiedergegebenen Bild auftritt.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG:

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung anzugeben, die selbst dann, wenn sich ein Gegenstandsbild in einem Bereich ändert, der einige Male größer ist als das Bildelementintervall eines Festkörperbildsensors, weniger dazu neigt, falsche Farben zu entwickeln.
Zum Lösen der obigen Aufgabe wird eine Vorrichtung angegeben, wie sie durch Anspruch 1 der beigefügten Ansprüche definiert ist.
Gemäß der Erfindung wird in einer Festkörperbildaufnahmevorrichtung ein Chrominanzsignal, dessen Art sich von einem Signal unterscheidet, wie es zu einem vorgegebenen Zeitpunkt unter mehreren, aufeinanderfolgend in einem Festkörperbildsensor erhaltenen Chrominanzsignalen zu erhalten ist, mit dem zugehörigen Chrominanzsignal interpoliert, wie es direkt vor diesem Zeitpunkt erhalten wird, oder mit dem zugehörigen Chrominanzsignal eines Bildelements, das dem zu diesem Zeitpunkt erhaltenen Signal entspricht, wie es aufgefunden wird, wenn angenommen wird, daß ein Gegenstand farblos ist. Welches der Signale für die Interpolation zu verwenden ist, wird abhängig von der Differenz zwischen dem zu diesem Zeitpunkt zu erhaltenden Signal und einem Signal derselben Chrominanz entschieden, wie es einen Zyklus vor diesem Zeitpunkt erhalten wird, oder abhängig von den Differenzen zwischen Signalen, wie sie direkt vor dem Zeitpunkt erhalten werden und direkt nach dem Zeitpunkt zu erhalten sind, und den zugehörigen Chrominanzsignalen, wie sie einen Zyklus vor den Zeitpunkten dieser Signale erhalten werden.
Gemäß der Erfindung kann ein Gegenstandsbild, das sich in einem Bereich, der einige Male größer ist als das Bildelementintervall des Festkörperbildsensors Signalinterpolationen unterzogen werden, bei denen es schwierig ist, falsche Farben zu entwickeln und Farbmoir kann stark verringert werden.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN:

Fig. 1 ist ein Diagramm, das ein Beispiel eines Filters für eine Einchip-Farbvideokamera zeigt;
Fig. 2(a)-2(g) sind Diagramme, die Signale zum Erläutern des Betriebs des Beispiels aus dem Stand der Technik zeigen;
Fig. 3 ist ein Diagramm, das ein Beispiel eines Gegenstandes zum Hinweisen auf eine Schwierigkeit beim Beispiel aus dem Stand der Technik zeigt;
Fig. 4(a)-4(d) sind Diagramme, die Signale zeigen, wie sie für den in Fig. 3 dargestellten Gegenstand erhalten werden;
Fig. 5 ist ein Diagramm, das ein Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt;
Fig. 7, 8, 9, 11, 13, 14, 15 und 16 sind Diagramme, die andere Ausführungsbeispiele der Erfindung zeigen;
Fig. 6(a)-6(m) sind Diagramme, die Signale zeigen, wie sie bei den Ausführungsbeispielen der Erfindung erhalten werden; Fig. 10 ist ein Diagramm, das ein Beispiel der Charakteristik eines Verstärkungsreglers zur Verwendung beim Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt;
Fig. 12 ist ein Diagramm zum Erläutern des Betriebs eines Maximalwertdetektors zur Verwendung beim Ausführungsbeispiel der Erfindung; und
Fig. 17(a)-17(f) sind Diagramme, die andere Beispiele eines Filters für eine Einchip-Farbvideokamera zeigen, auf die die Erfindung anwendbar ist.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE:

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird unter Bezugnahme auf Fig. 5 und die Fig. 6(a)-6(g) beschrieben.
Bei der Vorrichtung von Fig. 5 ist beispielhaft angenommen, daß die in Fig. 1 dargestellten Farbfilter mit einem Festkörperbildsensor 1 kombiniert sind. Wenn dabei helle und dunkle Gegenstände mit den in Fig. 3 dargestellten Korrelationen fokussiert werden, werden vom Bildsensor 1 Signale ausgegeben, wie sie in Fig. 6(a) dargestellt sind. Diese werden aufeinanderfolgend in Reihe geschalteten Verzögerungsschaltungen 2a, 2b und 2c zugeführt. Der Verzögerungswert jeder der Verzögerungsschaltungen 2a, 2b und 2c ist mit der Abtastperiode der Bildelementsignale gleichgesetzt. Infolgedessen werden z. B. zu einem Zeitpunkt t&sub3; Bildelementsignale B&sub1;, G&sub1;&sub1; R&sub1; und B&sub0;, wie sie vom Festkörperbildsensor 1 zu Zeitpunkten t&sub3;, t&sub2;, t&sub1; bzw. t&sub0; ausgegeben werden, gleichzeitig an Ausgangsleitungen 3a, 3b, 3d und 3d erhalten.
Dabei erscheinen Signale R, G und B, in die die in Fig. 6(a) dargestellten Signale durch Abtasten unterteilt wurden, so, wie diese jeweils in den Fig. 6(b)-6(d) dargestellt sind. Wenn der Zeitpunkt t&sub3; als Beispiel verwendet wird, wird das Elementsignal B&sub1; als Signal B erhalten, jedoch liegen des Signal R und das Signal G nicht vor. Hier sei ein Fall angenommen, bei dem ein Gegenstandsbild keine plötzliche Änderung zwischen einem B&sub0; entsprechenden Bildelement und einem B&sub1; entsprechenden Bildelement aufweist. Dann kann angenommen werden, daß die Differenz zwischen den Werten von B&sub0; und B&sub1; klein ist und daß die Differenz zwischen den zwischenzeitlich erhaltenen Werten R&sub1; und G&sub1; und den zum Zeitpunkt t&sub3; erhaltenen Signalen R und G ebenfalls klein sein wird. Wenn sich dagegen das Gegenstandsbild plötzlich zwischen dem B&sub0; entsprechenden Bildelement und dem B&sub1; entsprechenden Bildelement ändert, besteht eine große Wahrscheinlichkeit dafür, daß die Differenz zwischen den Werten von B&sub0; und B&sub1; groß ist und daß die Differenz zwischen R&sub1; und G&sub1; sowie den zum Zeitpunkt G&sub3; zu erhaltenden Signalen R und G ebenfalls groß sein wird.
Daher wird das Signal für die Differenz zwischen B&sub0; und B&sub1; erzeugt, woraufhin dann, wenn es keinen willkürlich ausgewählten Bezugswert überschreitet, angenommen wird, daß keine plötzliche Änderung beim Gegenstand vorliegt, und die dem Zeitpunkt t&sub3; entsprechenden Signale R und G werden jeweils mit R&sub1; bzw. G&sub1; interpoliert, die zwischenzeitlich erhalten wurden. Wenn das Signal für die Differenz zwischen B&sub0; und B&sub1; größer als der Bezugswert ist, wird darüber hinaus angenommen, daß eine plötzliche Änderung beim Gegenstand vorliegt, und R&sub1; und G&sub1; werden nicht für die Interpolationen der dem Zeitpunkt t&sub3; entsprechenden Signale R und G verwendet. Zu diesem Zeitpunkt wird angenommen, daß der Gegenstand, wie er durch das B&sub1; entsprechende Bildelement abgebildet wird, farblos ist, und die Signale R und G, wie sie für den farblosen Gegenstand zu erhalten sind, bei dem B&sub1; erhalten wird, werden für die Interpolationen verwendet.
Obwohl bei der obigen Beschreibung das Verfahren zum Erhalten der dem Zeitpunkt t&sub3; entsprechenden Signale R und G als Beispiel verwendet wurde, kann dasselbe auf jeweilige Signale angewendet werden, die anderen Zeitpunkten entsprechen, was dadurch erfolgt, daß die Beziehungen für R, G und B sukzessive ersetzt werden.
Im allgemeinen ist bei Videosignalen im NTSC-Format, im PAL- Format usw. das Frequenz band der Chrominanzsignale enger als dasjenige der Luminanzsignale. Demgemäß müssen die Chrominanzsignale keinen plötzlichen, dem Hochfrequenzansprechverhalten entsprechenden Änderungen folgen, und die Qualität eines wiedergegebenen Bildes wird selbst dann nicht stark verdorben, wenn an den Grenzbereichen usw. eines Gegenstandsbildes keine Chrominanzsignale erhalten werden. Wenn die Tatsache angenommen wird, daß ein gewöhnlicher Gegenstand eine kleine Anzahl von Gegenständen hoher Sättigung enthält, kann erwartet werden, daß selbst dann kein großer Fehler auftritt, wenn Interpolationen mit Farblosigkeit anzeigenden Signalen ausgeführt wird.
Zum Zweck des Realisierens der oben genannten Signalverarbeitung werden bei dem in Fig. 5 dargestellten Ausführungsbeispiel ein Signal (z. B. B&sub1; zum Zeitpunkt t&sub3;), wie es an der Ausgangsleitung 3a erhalten wird, und ein Signal (z. B. B&sub0; zum Zeitpunkt t&sub0;), wie es von der Ausgangsleitung 3d erhalten wird, einem Subtrahierer 4 zugeführt. Darüber hinaus wird das Ausgangssignal vom Subtrahierer 4 einem Absolutwertdetektor 5 zugeführt, um ein Differenzsignal mit nur einer Spannungsrichtung zu erhalten. Das 50 erhaltene Differenzsignal wird einer Entscheidungsschaltung 7 zugeführt, zusammen mit einem Bezugssignal, das von einem Bezugssignalgenerator 6 geliefert wird. Die Entscheidungsschaltung 7 erzeugt ein Steuersignal vom Wert "1", wenn das Differenzsignal größer als das Bezugssignal ist, und sie erzeugt ein Steuersignal vom Wert "0", wenn das Differenzsignal kleiner als das Bezugssignal ist.
Währenddessen wird das von der Ausgangsleitung 3a erhaltene Signal einer Verknüpfungsschaltung 9a über Verstärkungsregler 8a, 8b und 8c zugeführt, und es wird auf ähnliche Weise einer Verknüpfungsschaltung 9b über Verstärkungsregler 8d, 8e und 8f zugeführt.
Hierbei bezeichnen Symbole Rm, Gm und Bm die Größen von Signalen, die von Bildsignalen herrühren, die den jeweiligen Farbfilter R, G und B entsprechen, wenn z. B. ein farbloser Gegenstand mit willkürlicher Helligkeit abgebildet wird. Dabei werden die Ausgangssignalverhältnisse der Bildelemente für R, G und B für den farblosen Gegenstand dadurch erhalten, daß r, g und b so ausgewählt werden, daß die folgende Gleichung erfüllt ist:
Rm/r = Gm/g < 0 Bm/ (1)
Wenn die so aufgefundenen Wert für r, g und b verwendet werden, werden die Verstärkungsfaktoren der Verstärkungsregler 8a, 8b und 8c jeweils auf g/b, b/r und r/g eingestellt, und die Verstärkungsfaktoren der Verstärkungsregler 8d, 8e und 8f werden jeweils auf r/b, g/r und b/g eingestellt.
Infolgedessen wird dann, wenn das von der Ausgangsleitung 3a abgegebene Signal z. B. das Signal B ist, das entsprechende Signal G für den farblosen Gegenstand vom Verstärkungsregler 8a geliefert, und das entsprechende Signal R wird vom Verstärkungsregler 8d geliefert.
Dabei werden zu diesem Zeitpunkt das Signal G&sub1; von der Ausgangsleitung 3b und das Signal R&sub1; von der Ausgangsleitung 3c erhalten, wie dies aus Fig. 6(a) ersichtlich ist. Wenn die Vorrichtung so gesteuert wird, daß die Ausgangssignale der Verstärkungsregler 8a und 8d jeweils dann an den Ausgängen der Verknüpfungsschaltungen 9a und 9b erscheinen, wenn ein Signal von einer Treiberschaltung 12 auftritt, das mit den Treiberimpulsen des Festkörperbildwandlers 1 synchronisiert ist, wird daher eine Verknüpfungsschaltung 10a mit dem Signal G, wie es aus dem zu diesem Zeitpunkt erhaltenen Signal B&sub1; aufgefunden wurde, und dem Signal G&sub1; versorgt, wie es direkt vor dem Signal B&sub1; erhalten wurde, und eine Verknüpfungsschaltung 10b wird auf ähnliche Weise mit dem Signal R, wie es aus dem zu diesem Zeitpunkt erhaltenen Signal B&sub1; aufgefunden wurde, und dem Signal R&sub1; versorgt, wie es direkt vor dem Signal B&sub1; erhalten wurde.
Auf ähnliche Weise werden dann, wenn das von der Ausgangsleitung 3a abgegebene Signal das Signal R ist, das Signal B und das Signal G für den farblosen Gegenstand jeweils von den Verstärkungsreglern 8b und 8e geliefert, und dann, wenn das an der Ausgangsleitung 3a abgegebene Signal das Signal G ist, werden von den Verstärkungsreglern 8c und 8f jeweils das Signal R und das Signal B ausgegeben, wie sie dem farblosen Gegenstand entsprechen. Der Betrieb der Verknüpfungsschaltungen 9a und 9b wird so gesteuert, daß die Ausgangssignale der Verstärkungsregler 8b und 8e an den Ausgängen der jeweiligen Verknüpfungsschaltungen dann auftreten, wenn das Signal auf der Ausgangsleitung 3a das Signal R ist, und daß die Ausgangssignale der Verstärkungsregler 8c und 8f dann auftreten, wenn das Signal auf der Ausgangsleitung 3a das Signal G ist. Dann werden die Verknüpfungsschaltungen 10a und 10b gleichzeitig mit dem zugehörigen Chrominanzsignal des farblosen Gegenstandes, wie aus dem zu diesem Zeitpunkt erhaltenen Signal ermittelt, und dem zugehörigen Chrominanzsignal versorgt, wie es direkt vor dem vorigen Signal erhalten wurde.
Hierbei wird das von der Entscheidungsschaltung 7 zugeführte Steuersignal den Verknüpfungsschaltungen 10a und 10b zugeführt. Wenn das Steuersignal für die Verknüpfungsschaltung "1" ist, d. h., wenn die Differenz zwischen dem Signal, wie es zu diesem Zeitpunkt erhalten wird, und dem Signal für dieselbe Farbe, wie es einen Zyklus früher erhalten wird, groß ist, erscheinen die zugehörigen Chrominanzsignale für den farblosen Gegenstand, wie sie von den Verknüpfungsschaltungen 9a und 9b geliefert werden, an den Ausgängen der jeweiligen Verknüpfungsschaltungen 10a und 10b. Darüber hinaus erscheinen dann, wenn das Steuersignal "0" ist, d. h., wenn die Differenz zwischen dem zu diesem Zeitpunkt erhaltenen Signal und dem Signal für dieselbe Farbe, wie es einen Zyklus früher erhalten wird, klein ist, die zugehörigen Chrominanzsignale direkt vor diesen, wie sie von den Ausgangsleitungen 3b und 3c abgegeben werden.
Darüber hinaus werden die von den Verknüpfungsschaltungen 10a und 10b ausgegebenen Signale Verknüpfungsschaltungen 11a, 11b und 11c zusammen mit dem Signal zugeführt, das von der Ausgangsleitung 3a ausgegeben wird. Das von der Treiberschaltung 12 gelieferte Signal, das mit den Treiberimpulsen des Festkörperbildsensors 1 synchronisiert ist, wird den Verknüpfungsschaltungen 11a, 11b und 11c zugeführt, um diese so zu steuern, daß das Signal B, das Signal R und das Signal G getrennt von den Ausgängen der jeweiligen Verknüpfungsschaltungen ausgegeben werden.
Als Ergebnis des Obigen können Signale R, G und B, deren Abtastfrequenzen der Abtastfrequenz der Bildelemente entsprechen und deren Phasen gleich sind, wie dies in den Fig. 6(e)-6(g) dargestellt ist, aus den Signalen in Fig. 6(a) erhalten werden. Die erhaltenen Signale unterscheiden sich etwas von den ursprünglich erhaltenen Signalen, wenn sie jedoch mit den gemäß dem Beispiel aus dem Stand der Technik erhaltenen Signalen, wie sie in den Fig. 4(b)-4(d) dargestellt sind, verglichen werden, sind das Signal B für den Zeitpunkt t&sub4;, die Signale G für die Zeitpunkte t&sub6; und t&sub7; verbessert, und das Auftreten falscher Farben im wiedergegebenen Bild ist verringert.
Bei dem in Fig. 5 dargestellten Ausführungsbeispiel werden die vom Festkörperbildsensor 1 gelieferten Bildelementsignale durch die in Reihe geschalteten Verzögerungsschaltungen 2a, 2b und 2c verzögert. Jedoch können, wie bei einem anderen Ausführungsbeispiel, das in Fig. 7 dargestellt ist, auch parallel geschaltete Verzögerungsschaltungen 13a, 13b und 13c verwendet werden, deren Verzögerungszeiten einmal, zweimal bzw. dreimal so lang sind wie die Abtastperiode der Bildelemente.
Bei dem in Fig. 5 dargestellten Ausführungsbeispiel wird das vom Bezugssignalgenerator 6 erzeugte konstante Bezugssignal der Entscheidungsschaltung 7 zugeführt. In diesem Fall kann, da der Ausgangswert des Signals B für den farblosen Gegenstand im allgemeinen kleiner ist als derjenige für die anderen Signale, die Schwierigkeit auftreten, daß für dieselbe Änderung des farblosen Gegenstandes das Steuersignal für das Signal G "1" wird, während es für das Signal B "0" wird. Wie im Ausführungsbeispiel von Fig. 8 dargestellt, wird daher das vom Bezugssignalgenerator 6 erzeugte konstante Bezugssignal durch Potentiometer 14a, 14b und 14c jeweils in Bezugssignale mit Größen umgewandelt, die jeweils proportional zu b, r bzw. g sind, woraufhin die umgewandelten Signale einer Verknüpfungsschaltung 15 zugeführt werden. Die Verknüpfungsschaltung wird mit demselben Signal von der Treiberschaltung 12 versorgt, wie es den Verknüpfungsschaltungen 9a und 9b zugeführt wird, um sie so zu steuern, daß das vom Ausgang der Verknüpfungsschaltung 15 auszugebende Bezugssignal der Art der Farbe des Signales entspricht, wie es vom Absolutwertdetektor 5 ausgegeben wird. Infolgedessen erzeugt die Entscheidungsschaltung 7 zuverlässige Steuersignale, deren Entscheidungsinhalt sich selbst dann nicht ändert, wenn sich die Art des eingegebenen Chrominanzsignals ändert.
Bei dem in Fig. 5 dargestellten Ausführungsbeispiel werden das jeweilige Chrominanzsignal, wie es der fehlenden Farbe entspricht, wie es aus dem Signal ermittelt wird, das zum besonderen Zeitpunkt erhalten wird, und das jeweilige Chrominanzsignal, wie es direkt vor dem vorigen Signal erhalten wird, durch die Verknüpfungsschaltungen 10a und 10b umgeschaltet. Wie bei einem anderen Ausführungsbeispiel, das in Fig. 9 dargestellt ist, können jedoch auch Verstärkungsregler 16a, 16b, 16c und 16d sowie Addierer 17a und 17b verwendet werden. Hierbei sind beispielsweise die Verstärkungsfaktoren der Verstärkungsregler 16a und 16c so eingestellt, daß sie sich linear mit der Größe eines Steuersignals ändern, wie es durch eine Kurve C1 in Fig. 10 veranschaulicht ist, und diejenigen der Verstärkungsregler 16b und 16d werden ähnlich eingestellt, wie dies durch eine Kurve C2 in Fig. 10 veranschaulicht ist. In diesem Fall wird das vom Absolutwertdetektor 5 gelieferte Differenzsignal mit nur einer Spannungsrichtung als Steuersignal zugeführt. Wenn die Verknüpfungsschaltungen 10a und 10b durch die Verstärkungsregler 16a, 16b 16c und 16d ersetzt werden, ist es möglich, Unnatürlichkeit zu verhindern, gemäß der Signale im Grenzbereich eines Gegenstandes sich plötzlich auf eine bestimmte Helligkeit ändern, was dann stattfindet, wenn z. B. die Öffnung einer Linse geöffnet oder verschlossen wird.
Bei dem in Fig. 5 dargestellten Ausführungsbeispiel wird die Entscheidung, ob ein Chrominanzsignal zu einem ursprünglichen, für einen Ort nicht erhältlichen Zeitpunkt mit dem entsprechenden Chrominanzsignal interpoliert werden kann oder nicht, wie es direkt vor diesem Zeitpunkt erhalten wird, auf Grundlage der Differenz zwischen einem Signal, wie es zu diesem Zeitpunkt erhalten wird, und einem Signal derselben Farbe getroffen, wie es einen Zyklus vor diesem Signal erhalten wird. Durch diese Maßnahme wird z. B. die Entscheidung zu einem Zeitpunkt t&sub8;, wie in Fig. 6(a) angegeben, unter Verwendung der Differenzsignale G&sub2; und G&sub3; ermöglicht, so daß keine plötzliche Änderung eines Gegenstandsbildes festgestellt werden kann. Wenn eine Differenz zwischen einem direkt vor diesem Zeitpunkt erhaltenen Chrominanzsignal und einem um einen Zyklus vor diesem Signal für dieselbe Farbe erhaltenen Signal herausgefunden wird, und eine Differenz zwischen dem direkt nach diesem Zeitpunkt zu erhaltenden Chrominanzsignal und einem um einen Zyklus vor diesem Signal erhaltenen Signal derselben Farbe herausgefunden wird, kann daher eine plötzliche Änderung eines Gegenstandbildes, wie sie zwischen einem diesem Zeitpunkt entsprechenden Bildelement und dem direkt vorangehenden Bildelement einer anderen Farbe besteht, mit höherer Wahrscheinlichkeit festgestellt werden.
Ein Ausführungsbeispiel, das dem obigen Verfahren entspricht, ist in Fig. 11 dargestellt. Bei dem in Fig. 11 dargestellten Ausführungsbeispiel sind Verzögerungsschaltungen 2a, 2b, . . . und 2e, deren jeweilige Verzögerungsperiode der Abtastperiode der Bildelement entspricht, in Reihe geschaltet, wodurch z. B. zum Zeitpunkt t&sub4; Bildelementsignale R&sub2;, B&sub1;ß G&sub1;, R&sub1;, B&sub0; und G&sub0; jeweils an Ausgangsleitungen 3a, 3b, 3c, 3d, 3e und 3f ausgegeben werden. Wenn die an den Ausgangsleitungen 3a und 3d ausgegebenen Signale einem Subtrahierer 4c zugeführt werden, wird hierbei die Differenz zwischen R&sub2; und R&sub1; erhalten, und wenn die an den Ausgangsleitungen 3c und 3f ausgegebenen Signale einem Subtrahierer 4b zugeführt werden, wird das Differenzsignal zwischen G&sub1; und G&sub0; erhalten. Auf dieselbe Weise, wie bei dem in Fig. 5 dargestellten Ausführungsbeispiel, werden die an den Ausgangsleitungen 3b und 3e ausgegebenen Signale einem Substrahierer 4a zugeführt, um dadurch das Differenzsignal zwischen B&sub1; und B&sub0; zu erhalten. Ebenfalls wie bei dem in Fig. 5 dargestellten Ausführungsbeispiel, wird das an der Ausgangsleitung 3b ausgegebene Bildelementsignal B&sub1; Verstärkungsreglern 8a, 8b, und 8f und Verknüpfungsschaltungen 11a, 11b und 11c zugeführt, und die an den Ausgangsleitungen 3c und 3d ausgegebenen Bildelementsignale G&sub1; und R&sub1; werden jeweils Verknüpfungsschaltungen 10a und 10b zugeführt.
Die Ausgangssignale der Substrahierer 4a, 4b und 4c werden jeweils Absolutwertdetektoren 5a, 5b und 5c zugeführt, um Differenzsignale mit nur einer Spannungsrichtung zu erhalten, woraufhin diese Signale einem Maximalwertdetektor 18 zugeführt werden, der den Maximalwert unter den drei Eingangssignalen I&sub1;, I&sub2; und I&sub3; als Ausgangssignal 0 ausgibt, wie in Fig. 12 dargestellt. Das so erhaltene Signal wird einer Entscheidungsschaltung 7 zusammen mit einem Bezugssignal von einem Bezugssignalgenerator 6 zugeführt, um ein Steuersignal zu erhalten, mit dem die Verknüpfungsschaltungen 10a und 10b gesteuert werden. Die Betriebsabläufe der anderen Bestandteile, wie der Verstärkungsregler 8a, 8b, . . . und 8f, der Verknüpfungsschaltungen 9a und 9b, der Verknüpfungsschaltungen 10a und 10b sowie der Verknüpfungsschaltungen 11a, 11b und 11c sind dieselben, wie bei dem in Fig. 5 dargestellten Ausführungsbeispiel. Dank der insoweit beschriebenen Betriebsabläufe werden von den Verknüpfungsschaltungen 11a, 11b und 11c jeweils Signale R, G und B ausgegeben, wie sie in den Fig. 6(h), 6(i) und 6(j) dargestellt sind. Da diese Signale noch dichter bei den ursprünglich erhaltenen Signalen liegen als die in den Fig. 6(e), 6(f) und 6(g) dargestellten Signale, die von dem in Fig. 5 gezeigten Ausführungsbeispiel erhalten werden, kann die Eigenschaft stark verbessert werden, daß keine falschen Farben in einem wiedergegebenen Bild auftreten.
Offensichtlich kann eine ähnliche Wirkung selbst dann erwartet werden, wenn ein Addierer statt des in dem in Fig. 11 dargestellten Ausführungsbeispiel verwendeten Maximalwertdetektors 18 verwendet wird.
Ein Ausführungsbeispiel, wie es in Fig. 13 dargestellt ist, verbessert das vorstehend genannte Absenken der Erfassungswahrscheinlichkeit, wie es der Differenz in den Größen der Signale für den farblosen Gegenstand zuzuschreiben ist. Die Ausgangssignale der Absolutwertdetektoren 5a, 5b und 5c werden Verknüpfungsschaltungen 19a, 19b und 19c zugeführt, und diese Verknüpfungsschaltungen werden durch einen Steuerimpuls gesteuert, der von einer Treiberschaltung 12 in solcher Weise erzeugt wird, daß das Differenzsignal für das Signal B einem Verstärkungsregler 20a für einen 1/b entsprechenden Verstärkungsfaktor und das Differenzsignal für das Signal G und das Differenzsignal für das Signal R jeweils Verstärkungsreglern 20b und 20c mit 1/g bzw. 1/r entsprechenden Verstärkungsfaktoren zugeführt werden können. Infolgedessen erzeugen die Verstärkungsregler 20a, 20b und 20c Differenzsignale gleicher Größe für einen identischen, farblosen Gegenstand, unabhängig von der Art des zu ermittelnden Chrominanzsignals.
Bei dem in Fig. 11 dargestellten Ausführungsbeispiel wird das Maximalwertsignal unter den drei Differenzsignalen mit gleicher Spannungsrichtung erhalten, und es wird anschließend der Entscheidungsschaltung 7 zugeführt. Dagegen zeigt
Fig. 14 ein Ausführungsbeispiel, bei dem die Ausgangssignale der Absolutwertdetektoren 5a, 5b und 5c jeweils Entscheidungsschaltungen 7a, 7b und 7c zusammen mit dem Bezugssignal vom Bezugssignalgenerator 6 zugeführt werden, um Steuersignale zu erhalten, die anschließend dem Maximalwertdetektor 18 zugeführt werden. Es ist zu beachten, daß das in Fig. 14 dargestellte Ausführungsbeispiel dieselbe Wirkung erzielen kann wie das Ausführungsbeispiel von Fig. 11.
Wie bei dem in Fig. 9 dargestellten Ausführungsbeispiel, kann ein unnatürliches Umwechseln von Signalen im Grenzbereich eines Gegenstandes verhindert werden, wenn die Verknüpfungsschaltungen 10a und 10b durch Verstärkungsregler 16a, 16b, 16c und 16d sowie Addierer 17a und 17b ersetzt werden, wie beim Ausführungsbeispiel von Fig. 15.
Wenn mehrere Arten von Differenzsignalen für die Entscheidung verwendet werden, ob ein für einen beliebigen Zeitpunkt für einen Ort ursprünglich nicht erhältliches Chrominanzsignal durch das direkt vor diesem Zeitpunkt erhaltene zugehörige Chrominanzsignal interpoliert werden kann oder nicht, kann mit höherer Wahrscheinlichkeit ermittelt werden, ob eine plötzliche Änderung eines Gegenstandsbildes zwischen einem dem Zeitpunkt entsprechenden Bildelement und einem dem direkt folgenden Interpolationssignal entsprechenden Bildelement vorhanden ist. Z. B. werden bei einem Ausführungsbeispiel, wie es in Fig. 16 dargestellt ist, Verzögerungsschaltungen 2f und 2g, Subtrahierer 4d und 4e sowie Absolutwertdetektoren 5d und 5e zum Ausführungsbeispiel von Fig. 11 hinzugefügt, wodurch z. B. die Entscheidung betreffend das an der dem Zeitpunkt t&sub3; entsprechenden Position unter Verwendung des Differenzsignals für G&sub1; und G&sub2; sowie des Differenzsignals für B&sub1; und B&sub2; ermöglicht wird. Gemäß dem Ausführungsbeispiel von Fig. 16 werden die ursprünglich zu erhaltenden Signale herausgefunden, wie dies in den Fig. 6(h)- 6(m) dargestellt ist, wodurch falsche Farben in einem wiedergegebenen Bild verhindert werden können.
Während die Erfindung unter Verwendung der in Fig. 1 dargestellten Farbfilter als Beispiel beschrieben wurde, ist zu beachten, daß die Erfindung auf Signale in zeitlicher Folge anwendbar ist, bei denen mehrere Arten von Signalen aufeinanderfolgend wiederholt werden. Die Erfindung ist demgemäß auf Einchip-Farbvideokameras anwendbar, die mit allen Arten von Farbfilteranordnungen kombiniert sind, wie Anordnungen, die Filter vom Komplementärfarbtyp verwenden, wie in den Fig. 17(a) und 17(b) dargestellt, Anordnungen, bei denen die Wiederholung von Mustern nicht mit den drei Farbelementen übereinstimmt, wie in den Fig. 17(c) und 17(d) dargestellt, eine Anordnung, bei der jede der Spalten nicht nur eine Farbe aufweist, wie in Fig. 17(e), und eine Anordnung, die einem Festkörperbildsensor entspricht, bei dem Festkörperbildelemente horizontal in jeder zweiten Zeile um einen halben Bildelementabstand versetzt sind, wie in Fig. 17(f). In diesen Figuren bezeichnet ein Symbol W ein Filter, das alle Farben durchläßt, ein Symbol Cy ein Filter, das Zyan durchläßt, ein Symbol Ye ein Filter, das Gelb durchläßt, ein Symbol R ein Filter, das Rot durchläßt, ein Symbol G ein Filter, das Grün durchläßt, und ein Symbol B ein Filter, das Blau durchläßt.

Claims

1. Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung, umfassend einen Festkörper-Bildsensor mit einer Vielzahl von in mindestens einer horizontalen Zeile angeordneten Bildelementen und einer Vielzahl von in einer Gruppe entsprechend den Bildelementen des Festkörper-Bildsensors angeordneten Farbfiltern, deren jedes eine aus einer Vielzahl unterschiedlicher Farbtransmissions-Charakteristiken aufweist, wobei die Vielzahl der Bildelemente zur Ausgabe von Farbsignalen der entsprechenden Farbtransmissions-Charakteristiken nacheinander ausgelesen wird, und wobei die Farbsignale mit Ausnahme des einem gerade abgetasteten Bildelement entsprechenden Farbsignals mit Signalen interpoliert werden, die aufgrund aufeinanderfolgender Ausgangssignale der benachbarten Bildelemente erzeugt werden, gekennzeichnet durch

eine erste Ausgangseinrichtung (1, 3a) zur Erzeugung eines Ausgangssignals eines bestimmten ersten Bildelements in einer horizontalen Zeile,

eine zweite Ausgangseinrichtung (2a, 3b, 2b, 3c) zur Erzeugung eines Ausgangssignals eines weiteren, zweiten Bildelements, das an einer Stelle vor dem ersten Bildelement in der horizontalen Zeile angeordnet ist und einem Farbfilter entspricht, das eine andere Farbtransmissions-Charakteristik aufweist als das dem ersten Bildelement entsprechende Farbfilter,

eine dritte Ausgangseinrichtung (2c, 3d) zur Abgabe eines Ausgangssignals eines dritten Bildelements, das an einer Stelle vor dem zweiten Bildelement in der horizontalen Zeile angeordnet ist und einem Farbfilter entspricht, das die gleiche Farbtransmissions-Charakteristik aufweist wie das dem ersten Bildelement entsprechende Filter,

eine erste Verstärkereinrichtung (8a-8f) zur Verstärkung des von der ersten Ausgangseinrichtung abgegebenen Ausgangssignals mit einem Verstärkungsfaktor, der gleich ist dem Verhältnis aus einem Ausgangssignal, das von der zweiten Ausgangseinrichtung abgegeben wird, wenn das zweite Bildelement einen achromatischen Gegenstand mit einer vorgegebenen willkürlichen Leuchtdichte abbildet, zu einem Ausgangssignal, das von der ersten Ausgangseinrichtung abgegeben wird, wenn das erste Bildelement den achromatischen Gegenstand mit der gegebenen beliebigen Leuchtdichte abbildet,

eine Entscheidungs-Einrichtung (5; 5, 7; 5a-5c, 7a-7c, 18), die ein Entscheidungssignal aufgrund eines Differenzsignals (4, 4a) erzeugt, das die Differenz zwischen dem von der ersten Ausgangseinrichtung abgegebenen Ausgangssignal und einem Ausgangssignal des dritten Bildelements wiedergibt,

eine Interpolationseinrichtung (10a, 10b, 17a, 17b) zur Erzeugung eines Interpolationssignals aus dem Ausgangssignal der zweiten Ausgangseinrichtung und einem Ausgangssignal der ersten Verstärkereinrichtung entsprechend der Größe des Entscheidungssignals, und

eine erste Verknüpfungsstufe (11a, 11b, 11c), die aus den von der ersten Ausgangseinrichtung und der Interpolationseinrichtung abgegebenen Signalen Signale auswählt, die mindestens einer der Vielzahl von unterschiedlichen Farbtransmissions-Charakteristiken entsprechen.

2. Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Entscheidungseinrichtung umfaßt:

eine erste Subtrahiereinrichtung (4, 4a) zur Erzeugung des Differenzsignals, und

eine erste Detektoreinrichtung (5, 5a) zur Erzeugung eines den Absolutwert des Differenzsignals angebenden Signals.

3. Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung nach Anspruch 2, ferner umfassend eine vierte Ausgangseinrichtung zur Erzeugung eines Ausgangssignals eines vierten Bildelements, das an einer Stelle vor dem dritten oder dem hinter dem ersten Bildelement in der horizontalen Zeile angeordnet ist und einem Farbfilter entspricht, das die gleiche Farbtransmissions-Charakteristik hat wie das dem zweiten Bildelement entsprechende Farbfilter,

und wobei die Entscheidungseinrichtung ferner umfaßt:

eine zweite Subtrahiereinrichtung zur Erzeugung eines zweiten Differenzsignals, das die Differenz zwischen dem Ausgangssignal der zweiten Ausgangseinrichtung und dem der vierten Ausgangseinrichtung wiedergibt, und

eine zweite Detektoreinrichtung zur Erzeugung eines den Absolutwert des zweiten Differenzsignals wiedergebenden Signals.

4. Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung nach Anspruch 3, ferner umfassend

eine fünfte Ausgangseinrichtung zur Erzeugung eines Ausgangssignals eines fünften Bildelements, das an einer Stelle vor oder hinter dem ersten Bildelement in der horizontalen Zeile angeordnet ist und einem Farbfilter entspricht, das eine andere Farbtransmissions-Charakteristik aufweist als die dem ersten und dem zweiten Bildelement entsprechenden Farbfilter;

eine sechste Ausgangseinrichtung zur Erzeugung eines Ausgangssignals eines sechsten Bildelements, das an einer Stelle vor oder hinter dem dritten Bildelement in der horizontalen Zeile angeordnet ist und einem Farbfilter entspricht, das die gleiche Farbtransmissions-Charakteristik aufweist wie das dem fünften Bildelement entsprechende Farbfilter,

und wobei die Entscheidungseinrichtung ferner enthält:

eine dritte Subtrahiereinrichtung zur Erzeugung eines dritten Differenzsignals zwischen dem Ausgangssignal der fünften Ausgangseinrichtung und dem der sechsten Ausgangseinrichtung wiedergibt, und

eine dritte Detektoreinrichtung zur Erzeugung eines den Absolutwert des dritten Differenzsignals wiedergebenden Signals.

5. Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung nach Anspruch 4, wobei die Entscheidungseinrichtung eine Maximalsignal-Detektoreinrichtung umfaßt, die aus den von der ersten, der zweiten und der dritten Detektoreinrichtung erzeugten Signalen das Maximalsignal ermittelt und als das Entscheidungssignal ausgibt.

6. Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Interpolationseinrichtung eine Einrichtung zur Erzeugung eines Bezugssignals umfaßt,

wobei die Entscheidungseinrichtung das Bezugssignal mit dem besagten Entscheidungssignal vergleicht und ein erstes Steuersignal erzeugt, wenn das Entscheidungssignal größer ist als das Bezugssignal, und ein zweites Steuersignal, wenn das Entscheidungssignal kleiner ist als das Bezugssignal, und

wobei eine zweite Verknüpfungsstufe das Ausgangssignal der ersten Verstärkereinrichtung einer Ausgangsklemme der zweiten Verknüpfungsstufe als das Interpolationssignal zuführt, wenn das erste Steuersignal an einer Steuerklemme der zweiten Verknüpfungsstufe liegt, und das Ausgangssignal der zweiten Ausgangseinrichtung der Ausgangsklemme der zweiten Verknüpfungsstufe als das Interpolationssignal zuführt, wenn das zweite Steuersignal an der Steuerklemme der zweiten Verknüpfungsstufe liegt.

7. Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Interpolationseinrichtung umfaßt:

eine zweite Verstärkereinrichtung zur Verstärkung des Ausgangssignals der ersten Verstärkereinrichtung mit einem Verstärkungsfaktor, der je nach der Größe des Entscheidungssignals über einen Bereich von 0 bis 1 variiert,

eine dritte Verstärkereinrichtung zur Verstärkung des Ausgangssignals der zweiten Ausgangseinrichtung mit einem Verstärkungsfaktor, der je nach der Größe des Entscheidungssignals über einen Bereich von 1 bis 0 variiert, und eine Addiereinrichtung, die das Ausgangssignal der zweiten Verstärkereinrichtung zu dem Ausgangssignal der dritten Verstärkereinrichtung zur Erzeugung des Interpolationssignals addiert.

8. Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung nach Anspruch 1, wobei das dritte Bildelement an einer Stelle vor dem ersten Bildelement in der horizontalen Zeile angeordnet ist.

9. Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Entscheidungseinrichtung das Entscheidungssignal auch aufgrund eines Differenzsignals erzeugt, das die Differenz zwischen den Ausgangssignalen von zwei der Bildelemente wiedergibt, die an Stellen in der Nähe des ersten Bildelements in der horizontalen Zeile angeordnet sind und Farbfiltern entsprechen, die andere Farbtransmissions-Charakteristiken aufweisen als das dem ersten Bildelement entsprechende Farbfilter.

10. Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung nach Anspruch 4, wobei die Entscheidungseinrichtung ferner umfaßt:

eine zweite, eine dritte und eine vierte Verknüpfungsstufe, deren jede aus den von der ersten, der zweiten und der dritten Absolutwert-Detektoreinrichtung erzeugten Signalen ein einer ersten bzw. einer zweiten bzw. einer dritten aus der Vielzahl verschiedener Farbtransmissions-Charakteristiken entsprechendes Signal auswählt und als Ausgangssignal ausgibt, und

eine zweite, eine dritte und eine vierte Verstärkereinrichtung jeweils zur Verstärkung des von der zweiten bzw. der dritten bzw. der vierten Verknüpfungsstufe erzeugten Ausgangssignals mit einem Verstärkungsfaktor, der auf Grund eines Ausgangssignals eines einem Farbfilter mit der ersten bzw. der zweiten bzw. der dritten aus der Vielzahl unterschiedlicher Farbtransmissions-Charakteristika entsprechenden Bildelements bestimmt ist, wenn das Bildelement einen achromatischen Gegenstand mit einer gegebenen beliebigen Leuchtdichte abbildet.

11. Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung nach Anspruch 10, wobei die Entscheidungseinrichtung ferner eine Maximalsignal- Detektoreinrichtung umfaßt, die aus den Ausgangssignalen der zweiten, der dritten und der vierten Verstärkereinrichtung das Maximalsignal auswählt und als das Entscheidungssignal ausgibt.