JP3960651B2 - 映像信号処理装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ディジタルテレビジョンカメラの高解像度化を図った映像信号処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ＣＣＤ(Charge Coupled Device )を用いたテレビジョンカメラにおける高解像度化の手法の一つとして、空間画素ずらし法が知られている。
この空間画素ずらし法は、Ｒ，Ｇ，Ｂの３色用のＣＣＤの位置を、例えば、Ｇに対してＲ／Ｂを、相対的に１／２ピッチずらすことにより、信号帯域を２倍に伸ばす方法である。 以下、その内容を図４を用いて説明する。
図示しないテレビジョンカメラの光学系を構成する光学的なローパスフィルタ(optical ＬＰＦ)からの信号は、同じく光学系を構成するプリズムにより分光され、相対的に１／２ピッチずれた対応するＣＣＤ内で光電変換される。
この時、optical ＬＰＦの信号帯域を、図４の（ａ）のようにとると、Ｒ／Ｂ信号とＧ信号は、互いに位相がπずれているため、ＣＣＤ内のサンプリング周波数をｆとすると、信号帯域は、図４の（ｂ），（ｃ）のように、折り返し成分の位相が互いに逆になる。
従って、撮像された映像が無彩色映像であるなら、輝度(Ｙ)信号のＲ，Ｇ，Ｂ信号の合成比率を、Ｙ＝ｋＧ＋ｍＲ＋ｎＢ （ｋ＝ｍ＋ｎ）とすれば、折り返し成分は打ち消し合い、信号帯域を２倍にすることができる。
従来のベース帯域のＹ信号の生成では、図３に示すように、２倍速クロックでＧ位相とＲ／Ｂ位相の信号の多重処理手段(図３では、マルチプレクサ：ＭＰＸ)を用いて空間画素ずらしを行い、信号の帯域を２倍にしてから、信号に帯域制限を設けてベース帯域としていた。
また、空間画素ずらし法を用いた回路構成は、生成されたＹ信号の出力経路を一系統しか持っていないため、カメラヘッド出力およびＣＣＵ(Camera Control Unit）に出力される映像信号は、信号の伝送量や処理速度によって、信号帯域等に大きな制約を受けることになる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ＨＤＴＶ(High Definition TV)方式のように、サンプリングレート(74 MHz)が高い場合、解像度改善のためにディジタル処理で前述の２倍速処理(148 MHz )を行うことは、処理速度の点から困難であった。
また、カメラヘッド出力およびＣＣＵに出力される映像信号は、伝送量や処理速度によって、出力信号の帯域に大きな制約を受ける。
本発明はこれらの欠点を除去し、ＨＤＴＶ方式の様に速いサンプリング周波数でも処理が可能で、かつサンプリングレートが遅い場合は２倍速クロック処理を行って、広帯域を確保することができ、空間画素ずらしを利用した高解像度化が実現できるテレビジョンカメラの映像信号処理装置を提供することを目的とするものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記の目的を達成するため、空間画素ずらし処理法を用いた固体撮像装置における輝度(Ｙ)信号の生成手段として、処理を２つの系に分けて並列処理を行う等価的倍速処理によりベース帯域のＹ信号を生成する等価的倍速処理手段と、倍速クロックによる多重処理で２倍の帯域のＹ信号を生成する処理手段とを有し、当該取扱う映像信号の処理速度や伝送量に応じて、生成された上記ベース帯域のＹ信号と２倍の帯域のＹ信号を適応的に切り替えて出力することのできるテレビジョンカメラの映像信号処理装置である。
すなわち、ベース帯域のＹ信号を生成する場合、等価的倍速処理の構成をとることでサンプリングレートを２倍にする必要がなくなり、ＨＤＴＶ方式のように速いサンプリングクロック周波数でも処理が可能になり、空間画素ずらしを利用した高解像度化を図った映像信号処理装置が実現できる。 また、サンプリングレートが遅い映像信号処理の場合は２倍速クロック処理を行って、広帯域を確保することができる。
【０００５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のー実施例を、図１、図２を用いて、詳細に説明する。
ＨＤＴＶ方式などの高いサンプリングクロック周波数を使用して映像信号処理を行う場合、２倍速処理をすることは処理速度の関係上困難であるが、出力信号の帯域が最終的にベース帯域で良い場合は、図２のような等価的倍速処理の構成をとることで、２倍速処理を行うことなく、Ｙ信号を生成できる。
即ち、図２の様な等価的倍速処理では、互いに位相が１８０°異なるＧ信号、Ｒ／Ｂ信号を用い、Ｇ信号およびＲ／Ｂ信号の、1，2，3，4，………からの補間データである、1'，2'，3'，4'………を使用して、
Ｙ＝ｋＧ＋ｍＲ＋ｎＢ （ｋ＝ｍ＋ｎ）
の合成比率で加算し、互いに位相が異なる、Ｙ(０)，Ｙ(π)信号の２つの信号系を生成する。
さらに、このＹ(０)，Ｙ(π)信号を使用して、ベース帯域のＹ信号を出力するＬＰＦ回路を構成する。
この回路構成を取ると、２倍速処理する必要がなく、折り返しのない高解像度のベース帯域のＹ信号を生成することができる。
【０００６】
また、図１のように、Ｙ信号生成回路２の出力(空間画素ずらし法からの出力)として、Ｙ(０)，Ｙ(π)信号を取り出し、マルチプレクサ(ＭＰＸ)３を使用してこれらの信号を多重し、２倍の帯域のＹ信号を得る信号処理系と、上記の等価的倍速処理を利用してベース帯域のＹ信号を得る信号処理系の２つの系を持つことにより、取扱う映像信号の処理速度や伝送量によって、カメラヘッド出力およびＣＣＵ出力を適応的に切り替えることができる。
図１において、画像処理部１からのＲ，Ｇ，Ｂ信号は、Ｙ信号生成回路２に供給され、ここで、等価的倍速処理により、Ｙ信号が生成される。
Ｙ信号生成回路２では、Ｒ，Ｇ，Ｂの３つの信号を、０位相とπ位相の互いに位相のずれた２系統の輝度信号Ｙ(０)，Ｙ(π)（図１の４，５）を生成する。
この２つの輝度信号は、対象とする信号のサンプリングレートにより、２つの信号系に分岐される。
例えば、サンプリングレートがＨＤＴＶ方式のように高い場合、ＬＰＦ６により信号帯域を制限し、ベース帯域とする第１の信号系（図１の８）を使用する。
この処理は等価的倍速処理であり、２倍速クロックを必要とせず、また、この信号系では、画素ずらしによる解像度劣化の軽減と、折り返し歪みの除去の効果が得られる。
【０００７】
一方、サンプリングレートが低い信号を取扱う場合、２倍速クロックを持ったマルチプレクサ３により、生成された輝度信号Ｙ(０)，Ｙ(π)を多重し、信号の帯域を２倍にする第２の信号系（図１の７）を使用する。
また、サンプリングレートが低く、２倍速処理が可能でも、伝送量の問題から２倍の帯域のデータが伝送できない場合、カメラヘッド出力には、第２の信号系を使用して２倍の帯域を持った信号を出力し、ＣＣＵ１１への信号の伝送部１０には、第１の信号系を使用して信号帯域が制限されたベース帯域の信号を伝送することもできる。
これら２つの信号系から得られた輝度信号は、カメラヘッド出力９又は伝送部１０を介して、ＣＣＵ１１へ出力される。
なお、カメラヘッド出力とＣＣＵ出力は、必要に応じて第１の信号系の出力と第２の信号系２の出力を、手動あるいは自動の切り替え手段により切り替えて、それぞれの出力を選択することができる。
【０００８】
なお、その組合わせは、下記表１のように、３つの組み合わせが考えられる。
【０００９】
【表１】

【００１０】
【発明の効果】
以上説明した如く、本発明によれば、ＨＤＴＶ方式のような高いサンプリングレートであっても、２倍のサンプリングレートで処理を行わずに、折り返し歪みが含まれない、解像度劣化の少ないベース帯域の輝度信号と、低いサンプリングレートでの折り返し歪みの含まれない２倍の帯域を持った輝度信号の２つを得ることができる。
また、これらの出力を適応的に選択することで空間画素ずらしの特徴を最大限に生かした映像信号処理装置を構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例における信号処理装置の構成図
【図２】ＬＰＦを使用した本発明の等価的倍速処理動作を説明する模式図
【図３】ＬＰＦを使用した従来方式の処理動作を説明する模式図
【図４】空間画素ずらし法の動作原理を説明する図
【符号の説明】
１：画像処理部、２：Ｙ信号生成回路、３：マルチプレクサ、６：ＬＰＦ、７：第２の信号系、８：第１の信号系、９：カメラヘッド出力、１０：信号伝送部、１１：ＣＣＵ、１２：カメラヘッド。

Claims (1)

1. 空間画素ずらし処理法を用いた固体撮像装置において、輝度信号Ｙの生成手段として、処理を２つの位相が異なる信号系に分けてベース帯域の第１の位相の輝度信号ｙ（１）と第２の位相の輝度信号ｙ（２）とをｙ＝ｋＧ＋ｍＲ＋ｎＢで求める等価的倍速処理手段（ｙを求める条件はｋ＝ｍ＋ｎ）と、倍速クロックによる多重処理で前記第１の位相の輝度信号ｙ（１）と前記第２の位相の輝度信号ｙ（２）とから２倍の帯域の輝度信号Ｙを生成する処理手段を有することを特徴とするテレビジョンカメラの映像信号処理装置。

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