JP3505864B2 - ビデオカメラ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明はビデオカメラにか
かり、更に具体的には、映像信号の水平画素数が入力側
と出力側で異なる場合に好適なビデオカメラの改良に関
する。

【０００２】

【背景技術と発明が解決しようとする課題】ビデオカメ
ラとしては、例えば図１０に示すようなものがある。同
図において、撮像光学系１０によって撮像素子１２に結
像した映像は、ＣＣＤなどの撮像素子１２によって電気
信号に変換され、アナログ信号処理回路１４に供給され
る。アナログ信号処理回路１４では、ＣＤＳ（相関２重
サンプリング）による低雑音化，ＡＧＣ回路（図示せ
ず）による利得調整などの処理が行われる。処理後のア
ナログ映像信号はＡＤＣ（ＡＤ変換器）１６に供給さ
れ、ここでデジタル映像信号に変換されてデジタル信号
処理回路１８に送られる。

【０００３】デジタル信号処理回路１８は、例えば図１
１に示すように構成されている。入力されたデジタル映
像信号は、まずＯＢ（オプチカル・ブラック）クランプ
回路１８Ａによって黒レベルの補正が行われ、その後、
信号分離回路１８Ｂ，１８Ｃによって輝度信号と色信号
に分離される。輝度信号は、Ｙゲイン調整回路１８Ｄに
よるゲイン調整，Ｙガンマ変換回路１８Ｅによるガンマ
変換，Ｙアパーチャ補償回路１８Ｆによるアパーチャ補
正が行われた後、出力される。一方、色信号は、ホワイ
トバランス回路１８Ｇによるホワイトバランス調整，カ
ラーガンマ回路１８Ｈによるガンマ変換，同時化回路１
８Ｉによるライン同時化，マトリクス回路１８Ｊによる
補正が行われた後、色差信号Ｒ−Ｙ，Ｂ−Ｙとして出力
される。

【０００４】これらデジタル処理後の輝度信号及び色差
信号は、図１０に示すように周波数変換回路２０にそれ
ぞれ供給される。周波数変換回路２０は、入力側である
撮像素子１２の水平画素数を出力側である映像記録装置
２２で必要とされる水平画素数に変換するための回路で
あり、図１２に示すような非巡回型のデジタルフィルタ
２０Ａとメモリ２０Ｂによって構成されている。なお、
同図中、「ＴA」は時間遅れ要素，「ｋ」は乗算要素，
「Σ」は総和要素を表わす。入力データ（輝度データ，
色差データ）は、時間遅れ要素による遅延を順次受け
る。

【０００５】そして、各時間遅れ要素Ｔの遅延データに
係数がそれぞれ乗算されるとともに、それらの総和が演
算されてメモリ２０Ｂに入力される。このメモリ２０Ｂ
の格納データを、出力側の周波数で読み出すことで、周
波数変換，すなわち水平画素数の変換が行われる。な
お、乗算係数ｋA〜ｋFは、遅延要素の各出力データが対
応する入力データから補間されるように、出力データ毎
に変化する。このような処理が輝度信号Ｙ，色差信号Ｒ
−Ｙ，Ｂ−Ｙについてそれぞれ行われる。

【０００６】周波数変換後の映像信号，すなわち輝度信
号Ｙ，色差信号Ｒ−Ｙ，Ｂ−Ｙは、例えばアナログＶＴ
Ｒ，デジタルＶＴＲ，ＨＤＤ，光ディスクなどの映像記
録装置２２（図１参照）に供給され、記録される。ある
いは、通信装置や画像圧縮装置に供給されて、各種の処
理が行われる。

【０００７】しかしながら、以上のような背景技術に
は、次のような不都合がある。 （1）出力側，例えばＶＴＲなどの映像記録装置は、記
録されるメディアの互換性を取るために、一度フォーマ
ットが決定されると長い間変更されない。すなわち、フ
ォーマットで規定された水平画素数のまま変更されな
い。これに対し入力側，例えば撮像素子は、性能向上の
ため次々と水平画素数の多い高画素密度のものが開発さ
れる。このため、高画素密度の撮像素子を使用してビデ
オカメラを開発しようとすると、ビデオカメラの信号処
理回路の大部分を占めるデジタル信号処理回路を新たに
設計し直す必要がある。

【０００８】（2）水平画素数が少ない安価な撮像素子
を用いたビデオカメラと、水平画素数が多い高価な撮像
素子を用いたビデオカメラとでは、別々にデジタル信号
処理回路を設計する必要がある。

【０００９】この発明は、以上の点に着目したもので、
その目的は、撮像素子の水平画素数が変化してもデジタ
ル信号処理回路を変更する必要がなく、量産性に優れた
コスト的にも有利なビデオカメラを提供することを、そ
の目的とするものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、この発明は、アナログ映像信号を出力する撮像素子
(12)，この撮像素子(12)から出力されたアナログ映像信
号に対して、所定のアナログ信号処理を行うアナログ信
号処理手段(14)，このアナログ信号処理手段(14)から出
力されたアナログ信号処理後のアナログ映像信号をデジ
タル映像信号に変換するアナログ・デジタル変換手段(1
6)，このアナログ・デジタル変換手段(16)によって変換
されたデジタル映像信号を、出力側の記録手段で要求さ
れる水平画素数となるように周波数変換する周波数変換
手段(50)，この周波数変換手段(50)から出力されたデジ
タル映像信号に対して、所定のデジタル信号処理を行う
デジタル信号処理手段(18)，を備えており、前記周波数
変換手段(50)が、前記アナログ・デジタル変換手段(16)
から出力されたデジタル映像信号を輝度成分と色成分に
分離する輝度・色分離部(52)，この輝度・色分離部(52)
によって分離された各成分の信号に対して出力側の記録
手段で要求される水平画素数となるように周波数変換を
行う周波数変換部(54)，この周波数変換部(54)によって
周波数変換が行われた各成分の信号を合成する輝度・色
合成部(56)，を備えるとともに、前記デジタル信号処理
手段(18)が、前記輝度・色合成部(56)で合成された合成
信号を使用してデジタル信号処理を行うことを特徴とす
る。

【００１１】他の発明は、アナログ映像信号を出力する
撮像素子(12)，この撮像素子(12)から出力されたアナロ
グ映像信号に対して、所定のアナログ信号処理を行うア
ナログ信号処理手段(14)，このアナログ信号処理手段(1
4)から出力されたアナログ信号処理後のアナログ映像信
号をデジタル映像信号に変換するアナログ・デジタル変
換手段(16)，このアナログ・デジタル変換手段(16)によ
って変換されたデジタル映像信号を、出力側の記録手段
で要求される水平画素数となるように周波数変換する周
波数変換手段(50)，この周波数変換手段(50)から出力さ
れたデジタル映像信号に対して、所定のデジタル信号処
理を行うデジタル信号処理手段(18)，を備えており、前
記周波数変換手段(50)が、前記アナログ・デジタル変換
手段(16)から出力されたデジタル映像信号を輝度成分と
色成分に分離する輝度・色分離部(52)，この輝度・色分
離部(52)によって分離された各成分の信号に対して出力
側の記録手段で要求される水平画素数となるように周波
数変換を行う周波数変換部(54)，を備えるとともに、前
記デジタル信号処理手段（18）が、前記周波数変換部
（54）による周波数変更後の各成分の信号を使用してデ
ジタル信号処理を行うことを特徴とする。

【００１２】

【００１３】この発明の前記及び他の目的，特徴，利点
は、次の詳細な説明及び添付図面から明瞭になろう。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、発明の実施の形態につい
て、実施例を参照しながら詳細に説明する。なお、上述
した背景技術と対応するものには同一の符号を用いる。

【００１５】

【実施例】図１には、実施例のビデオカメラの主要ブロ
ックが示されている。上述した背景技術と比較して、デ
ジタル信号処理回路と周波数変換回路の順序が入れ替っ
ており、ＡＤＣ１６の出力側に周波数変換回路５０，デ
ジタル信号処理回路１８の順で接続された構成となって
いる。

【００１６】ここで、デジタル信号処理回路１８に着目
すると、上述した背景技術の場合は周波数変換前の接続
順序となっている。このため、デジタル信号処理回路１
８は、撮像素子１２の水平画素数で動作している。これ
に対し、本実施例の場合は、周波数変換後の接続順序と
なっており、映像記録装置２２の水平画素数で動作す
る。また、周波数変換回路に着目すると、背景技術の場
合は、輝度信号Ｙ，色差信号Ｒ−Ｙ，Ｂ−Ｙに対して水
平画素数の変換が行われているが、本実施例では、撮像
素子１２の出力信号に対して水平画素数の変換が行われ
ている。

【００１７】まず、撮像素子１２から詳細に説明する。
撮像素子１２は、図２（A）に示すように、各画素にＭ
ｇ，Ｇ，Ｃｙ，Ｙｅの色フィルタが重ねられた構造とな
っている。そして、隣接する上下２画素分の電荷が加算
されて出力映像信号となっている。例えば、フィールド
１の水平ラインＮでは、図中の画素ラインＬm，Ｌm+1の
電荷信号が加算して読み出される。フィールド１の水平
ラインＮ＋１では、図中の画素ラインＬm+2，Ｌm+3の電
荷信号が加算して読み出される。他方、フィールド２の
水平ラインｎでは、図中の画素ラインＬm+1，Ｌm+2の電
荷信号が加算して読み出される。フィールド２の水平ラ
インｎ＋１では、図中の画素ラインＬm+3，Ｌm+4の電荷
信号が加算して読み出される。他の水平ラインについて
も同様である。

【００１８】次に、各水平ラインにおける加算信号に着
目する。例えば、フィールド１の水平ラインＮの画素Ｐ
１，Ｐ２，Ｐ３，……の加算信号は、図２（B）に示す
ように、Ｍｇ＋Ｃｙ，Ｇ＋Ｙｅ，Ｍｇ＋Ｃｙ，……とな
る。ここで、Ｍｇ＝Ｒ＋Ｂ，Ｃｙ＝Ｂ＋Ｇ，Ｙｅ＝Ｒ＋
Ｇ，Ｙ＝２Ｒ＋３Ｇ＋２Ｂとすると、１番目の画素Ｐ１
は、

【００１９】 Ｐ１＝Ｍｇ＋Ｃｙ＝（Ｒ＋Ｂ）＋（Ｂ＋Ｇ） ＝２Ｂ＋Ｇ＋Ｒ ……図２（C）参照 ＝（２Ｒ＋３Ｇ＋２Ｂ）／２＋（２Ｂ−Ｇ）／２ ＝Ｙ／２＋（２Ｂ−Ｇ）／２ ……（1） となる。同様にして、２番目の画素Ｐ２は、

【００２０】 Ｐ２＝Ｇ＋Ｙｅ＝Ｇ＋（Ｒ＋Ｇ） ＝２Ｇ＋Ｒ ……図２（C）参照 ＝（２Ｒ＋３Ｇ＋２Ｂ）／２−（２Ｂ−Ｇ）／２ ＝Ｙ／２−（２Ｂ−Ｇ）／２ ……（2） となる。３番目以降の画素は以上の繰り返しとなる。な
お、図２（C）中、ｆSIは、撮像素子１２の出力信号の
ＡＤＣ１６におけるサンプリング周波数である。

【００２１】これら（1），（2）式を参照すれば明らか
なように、輝度信号Ｙに色成分（２Ｂ−Ｇ）／２が撮像
素子１２のサンプリング周波数ｆSIの1/2で変調されて
重畳された信号，別言すれば、変調された色成分の信号
が輝度信号に加算された信号となっている。他の水平ラ
インの映像信号についても同様である。このような映像
信号が、ＡＤＣ１６から周波数変換回路５０に供給され
る。

【００２２】次に、周波数変換回路５０は、図３に示す
ような構成となっており、輝度・色分離部５２，周波数
変換部５４，輝度・色合成部５６を含んでいる。これら
のうち、輝度・色分離部５２は図４に示すような構成と
なっており、補間フィルタ５２Ａ，ＬＰＦ５２Ｂ，色復
調回路５２Ｃ，減算器５２Ｄ，５２Ｅを含んでいる。補
間フィルタ５２Ａには、時間遅れ要素Ｔ，乗算要素ｋ1
〜ｋ4，総和要素ΣAが含まれている。ＬＰＦ５２Ｂに
は、時間遅れ要素Ｔ，乗算要素ｋ5〜ｋ7，総和要素ΣB
が含まれている。色復調回路５２Ｃには、インバータ６
０，切換スイッチ６２，1/2乗算器６４が含まれてい
る。なお、補間フィルタ５２Ａの乗算係数のｋ1〜ｋ4の
総和は「１」，ＬＰＦ５２Ｂの乗算係数ｋ5〜ｋ7の総和
も「１」となっている。

【００２３】図５（A）（図２（C）と同一）に示すＡＤ
Ｃ１６からの撮像素子出力信号は、一方において、補間
フィルタ５２Ａにより図５（B）に示すような信号とな
る。また、図５（A）の信号は、他方において、ＬＰＦ
５２Ｂにより図５（A）に示すような信号となる。減算
器５２Ｄでは、このＬＰＦ５２Ｂの出力から補間フィル
タ５２Ａの出力が減算される。すなわち、補間フィルタ
５２Ａ，ＬＰＦ５２Ｂ，及び減算器５２ＤでＢＰＦが構
成されており、これによって図５の（A）−（B）の演算
が行われて、同図（C）に示すような変調された色成分
が分離される。

【００２４】この分離された色信号は色復調回路５２Ｃ
に供給され、ここでインバータ６０と切換スイッチ６２
によって１画素毎に反転が行われる。これによって、図
５（D）に示すような色成分の信号が得られる。また、
分離された色信号に対して、1/2乗算器６４で1/2の乗算
が行われるとともに、これが減算器５２Ｅで入力信号か
ら減算され、図５（E）に示すような輝度成分の信号が
得られる。

【００２５】なお、図５に示した水平ラインｎの例で
は、（1），（2）式に示したように色成分は２Ｂ−Ｇで
あるが、次の水平ラインｎ＋１（図２（A）参照）は、
撮像素子出力がＧ＋Ｃｙ，Ｍｇ＋Ｙｅ，……というよう
に変わるため、色成分も２Ｒ−Ｇとなる。他の水平ライ
ンについても同様である。

【００２６】以上のようにして分離された輝度及び色の
各信号は、図３に示すように周波数変換部５４に供給さ
れる。周波数変換部５４は、上述した背景技術の周波数
変換回路２０（図１０，図１２参照）と同じ構成であ
り、図１２に示した非巡回型のフィルタとメモリの回路
が２組用意され、これらによって輝度成分と色成分の信
号の周波数変換がそれぞれ行われる。

【００２７】変換後の各信号は、図３に示すように輝度
・色合成部５６に供給される。この輝度・色合成部５６
は図６に示すような構成となっており、色変調回路５６
Ａと減算器５６Ｂとを含んでいる。色変調回路５６Ａ
は、インバータ７０，切換スイッチ７２，1/2乗算器７
４によって構成されている。周波数変換後の水平ライン
ｎの輝度成分と色成分の信号は、図７（A），（C）に示
すようになる。図中、ｆsoは映像記録装置２２における
サンプリング周波数である。

【００２８】これらのうち、図７（A）に示す周波数変
換後の色成分は、色変調回路５６Ａのインバータ７０及
び切換スイッチ７２によって１画素毎に反転され、図７
（B）に示すようになる。この反転処理後の信号は、1/2
乗算器７４によって1/2の乗算が行われて加算器５６Ｂ
に供給される。他方、この加算器５６Ｂには、図７
（C）に示す周波数変換後の輝度成分が入力されてお
り、これらが加算されて図７（D）に示す合成信号とな
る。

【００２９】これが、周波数変換回路５０の出力となっ
てデジタル信号処理回路１８に供給される。デジタル信
号処理回路１８では、上述したようにしてクランプなど
各種の処理が行われ、処理後の輝度信号及び色差信号が
映像記録装置２２に供給される。

【００３０】なお、色復調回路５２Ｃ（図４参照）及び
色変調回路５６Ａ（図６参照）における信号反転のタイ
ミングは、入出力間で色の配置がズレないようにするた
め、水平同期信号を基準として行うようにする。しか
し、撮像素子１２及び映像記録装置２２の水平画素数が
いずれも偶数の場合は、垂直同期信号あるいはフレーム
パルスを基準としてもよい。

【００３１】ところで、本実施例では、周波数変換後の
輝度成分及び色成分の合成信号が周波数変換回路５０か
らデジタル信号処理回路１８に供給される。すなわち、
撮像素子１２における水平画素数の如何にかかわらず、
常に映像記録装置２２の水平画素数に相当する信号が次
段のデジタル信号処理回路１８に供給される。従って、
撮像素子１２の水平画素数が変化した場合にも、デジタ
ル信号処理回路１８の設計・開発をやり直す必要は全く
ない。このため、一度所定の規格に対応するデジタル信
号処理回路を設計すれば、その規格については撮像素子
の水平画素数に関係なく同一のデジタル信号処理回路を
用いることができ、良好な量産性が得られるとともに、
設計や開発にかかるコストを削減できる。

【００３２】背景技術ではデジタル信号処理後の信号に
対して周波数変換が行われているために画質が劣化する
おそれがあるが、本実施例では、デジタル信号処理後の
信号がそのまま映像記録装置に供給されるため、良好な
画質が得られる。また、デジタル信号処理回路における
アパーチャ補正などの画質調整を受けた映像が周波数変
換を受けないので、それらの画質調整回路の定数設計を
簡便に行うことができ、設計上有利となる。

【００３３】

【他の実施例】この発明には数多くの実施の形態があ
り、以上の開示に基づいて多様に改変することが可能で
ある。例えば、次のようなものも含まれる。 （1）アナログ信号処理回路１４のＡＧＣは、デジタル
信号処理回路１８で行ってもよい。

【００３４】（2）図８に示すように、輝度・色分離部
５２において、補間フィルタ５２Ａの出力からＬＰＦ５
２Ｂの出力を減算器５２Ｆで減算して色成分とすること
も可能である。この場合、色復調回路５２Ｃの反転タイ
ミングを１画素ずらすことで２Ｂ−Ｇの色成分を得るこ
とができる。なお、Ｇ−２Ｂのままでもよいが、復調と
変調のタイミングを反転させるようにする。輝度成分
は、変調された色成分が反転しているため、乗算器６４
で1/2を乗じてそのまま加算器５２Ｇで入力信号に加算
することで得られる。

【００３５】（3）図９に示すように、輝度・色分離部
５２において、輝度成分を別の独立なＬＰＦ５２Ｈによ
って分離するようにしてもよい。ＬＰＦ５２Ｈとして
は、例えばトラップフィルタが使用できる。

【００３６】（4）デジタル信号処理回路１８が輝度成
分と色成分をそのまま使用するような回路構成となって
いる場合は、周波数変換部５４の出力をそのままデジタ
ル信号処理回路１８に供給すればよく、この場合は輝度
・色合成部５６を省略することができる。（5）前記実施例は、撮像素子から出力された映像信号
を映像記録装置に供給するビデオカメラの場合に本発明
を適用したものであるが、水平画素数が異なるような場
合の周波数変換一般に本発明は適用可能である。例え
ば、映像通信装置や画像圧縮装置などの各種画像処理回
路を出力側とするなどである。

【００３７】

【発明の効果】 以上説明したように、本発明によれば、
周波数変換の後にデジタル信号処理が行われるので、デ
ジタル信号処理時の水平画素数は撮像素子などの影響を
受けず一定となる。このため、撮像素子の種類が代わる
などの理由で入力側の水平画素数が変換しても、デジタ
ル信号処理回路を変更する必要がなく、大量生産が可能
となるとともに、コストも削減できる。デジタル信号処
理回路の設計・開発の費用を削減できる。また、デジタ
ル信号処理後の映像信号が、ＶＴＲなどの記録手段に直
接供給されるため、画質が向上する・更に、デジタル信
号処理回路における画質調整処理回路の定数設計を簡便
に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例の主要構成を示すブロック図
である。

【図２】実施例の撮像素子のフィルタ構成と信号出力を
示す図である。

【図３】実施例の周波数変換回路の構成を示すブロック
図である。

【図４】輝度・色分離部の構成を示す回路図である。

【図５】輝度・色分離部の作用を示す図である。

【図６】輝度・色合成部の構成を示す回路図である。

【図７】輝度・色合成部の作用を示す図である。

【図８】輝度・色分離部の他の実施例を示す回路図であ
る。

【図９】輝度・色分離部の更に他の実施例を示す回路図
である。

【図１０】背景技術の主要構成を示すブロック図であ
る。

【図１１】背景技術のデジタル信号処理回路を示すブロ
ック図である。

【図１２】背景技術の周波数変換回路を示すブロック図
である。

【符号の説明】

１０…撮像光学系 １２…撮像素子 １４…アナログ信号処理回路 １６…ＡＤＣ １８…デジタル信号処理回路 ２２…映像記録装置 ５０…周波数変換回路 ５２…輝度・色分離部 ５２Ａ…補間フィルタ ５２Ｂ，５２Ｇ…ＬＰＦ ５２Ｃ…色復調回路 ５２Ｄ，５２Ｅ，５２Ｆ…減算器 ５２Ｇ…加算器 ５４…周波数変換部 ５６…輝度・色合成部 ５６Ａ…色変調回路 ５６Ｂ…加算器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平６−178305（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−319893（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H04N 9/04 - 9/11 H04N 5/225 - 5/232 H04N 9/64 - 9/78

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 アナログ映像信号を出力する撮像素子(1
   2)， この撮像素子(12)から出力されたアナログ映像信号に対
   して、所定のアナログ信号処理を行うアナログ信号処理
   手段(14)， このアナログ信号処理手段(14)から出力されたアナログ
   信号処理後のアナログ映像信号をデジタル映像信号に変
   換するアナログ・デジタル変換手段(16)， このアナログ・デジタル変換手段(16)によって変換され
   たデジタル映像信号を、出力側の記録手段で要求される
   水平画素数となるように周波数変換する周波数変換手段
   (50)， この周波数変換手段(50)から出力されたデジタル映像信
   号に対して、所定のデジタル信号処理を行うデジタル信
   号処理手段(18)，を備えており、前記周波数変換手段(5
   0)が、 前記アナログ・デジタル変換手段(16)から出力されたデ
   ジタル映像信号を輝度成分と色成分に分離する輝度・色
   分離部(52)， この輝度・色分離部(52)によって分離された各成分の信
   号に対して出力側の記録手段で要求される水平画素数と
   なるように周波数変換を行う周波数変換部(54)， この周波数変換部(54)によって周波数変換が行われた各
   成分の信号を合成する輝度・色合成部(56)，を備えると
   ともに、 前記デジタル信号処理手段(18)が、前記輝度・色合成部
   (56)で合成された合成信号を使用してデジタル信号処理
   を行う ことを特徴とするビデオカメラ。
2. 【請求項２】 アナログ映像信号を出力する撮像素子(1
   2)， この撮像素子(12)から出力されたアナログ映像信号に対
   して、所定のアナログ信号処理を行うアナログ信号処理
   手段(14)， このアナログ信号処理手段(14)から出力されたアナログ
   信号処理後のアナログ映像信号をデジタル映像信号に変
   換するアナログ・デジタル変換手段(16)， このアナログ・デジタル変換手段(16)によって変換され
   たデジタル映像信号を、出力側の記録手段で要求される
   水平画素数となるように周波数変換する周波数 変換手段
   (50)， この周波数変換手段(50)から出力されたデジタル映像信
   号に対して、所定のデジタル信号処理を行うデジタル信
   号処理手段(18)，を備えており、前記周波数変換手段(5
   0)が、 前記アナログ・デジタル変換手段(16)から出力されたデ
   ジタル映像信号を輝度成分と色成分に分離する輝度・色
   分離部(52)， この輝度・色分離部(52)によって分離された各成分の信
   号に対して出力側の記録手段で要求される水平画素数と
   なるように周波数変換を行う周波数変換部(54)，を備え
   るとともに、 前記デジタル信号処理手段（18）が、前記周波数変換部
   （54）による周波数変更後の各成分の信号を使用してデ
   ジタル信号処理を行う ことを特徴とするビデオカメラ。