JPH01198189A - 映像信号の形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は映像信号の形成装置に係り、特に文書等のモノ
クロ画像の映像信号を形成するのに好適な映像信号の形
成装置に関する。

〔従来の技術〕

一般に、電子スチルカメラやカラービデオカメラ等に設
けられる映像信号の形成装置にあっては、原色或いは補
色の色信号を発生させるためのカラーフィルタを有する
固体イメージセンサが用いられ、固体イメージセンサよ
り出力された色映像信号に基づいて輝度信号及び色差信
号を形成するようになっている。

第２図は、従来の２板式カラーカメラ等における映像信
号の形成装置の構成を示す。同図において、撮像レンズ
１０の後方に２色分解のダイクロイック・プリズム１２
が設けられ、入射光線を緑と赤青の２系統に分解する。

受光面に赤（Ｇ）、青（Ｂ）のストライプカラーフィル
タ配列を設けた赤青用イメージセンサ１４に赤青光線に
よる光学像を結像させ、各画素に発生した電気信号を水
平走査することにより赤（Ｒ）、青（Ｂ）の色映像信号
を発生させる。この赤青色映像信号ＲＳＢは、プリアン
プ２０を介してサンプルホールド回路２４．２６に入力
され、それぞれ標本化される。

一方、受光面に緑（Ｇ）のカラーフィルタを設けた線用
イメージセンサ１６上に緑光線による光学像を結像させ
、各画素に発生した電気信号を水平走査することにより
緑（Ｃ）の色映像信号を発生させる。

これは点順次２板式であるので、ＲＳＧ、Ｂの色映像信
号は所定のタイミングに従って順に出力される。緑色映
像信号Ｇは、プリアンプ１８を介して０〜０．７ＭＨ，
の通過帯域を有するローパスフィルタ２２に供給され、
この周波数帯域に制限された緑信号Ｇ０　となって減算
器２８及び他のローパスフィルタ３０に供給される。ロ
ーパスフィルタ３０はＯ〜０．７　ＭＨｚの通過帯域を
有し、この帯域に制限された緑信号ＧＬを発生する。そ
して、緑信号ＧＬ　は後述するマトリックス回路３６に
供給されると共に、減算器２８０減算側入力端子に供給
される。一方、サンプルホールド回路２４．２６で標本
化された赤青色映像信号ＲＳＢは共に０〜０．７ＭＨｚ
の通過帯域を有するローパスフィルタ３２．３４により
帯域が制限され、この帯域に制限された赤信号ＲＬ　と
青信号ＢＬ　となってマトリックス回路３６に供給され
る。減算器２８では、緑信号ＣＯと低域の緑信号ＧＬ　
との減算処理が行われ、０．７Ｍ１ｌｚ〜４．２ＭＩｈ
の帯域を有する高域輝度信号Ｙａ　　（Ｙ＋＋　＝Ｇｏ
　−Ｇｔ　　）がマトリックス回路３６に供給される。

マトリックス回路３６は、０〜０．７Ｍ）Ｉｆ　の帯域
を有する赤青緑信号ＲＬ　、　ＢＬ　ＳＧｔ　に基づい
て０〜０．７　ＭＨ２の帯域の低域輝度信号ＹＬ　を発
生し、この低域輝度信号ＹＬ　と高域輝度信号Ｙａを加
算処理することにより０〜〜４．２ＭＨｚ　の帯域の輝
度信号Ｙを形成する。更に、赤青信号ＲＬ　、　ＢＬ　
と低域輝度信号ＹＬ　に基づいて色差信号ＲＬ−ＹＬ、
Ｂｔ　−Ｙｔが形成される。そして、これらの信号Ｙ、
ＲＬ　　　ＹＬ　ＳＢＬ　　−ＹＬ　はカラーエンコー
ダ回路３８に供給され、例えばＮＴＳＣ方式の映像信号
に変換されて出力される。

第３図はそれぞれの信号処理プロセスにおいて発生され
る信号の周波数特性を示すものであり、赤青緑信号ＲＬ
　ＳＢＬ　％　ＣＪＬ　、及び低域輝度信号ＹＬ　と色
差信号Ｒｔ　　　ＹＬ−ＢＬ　　　ＹＬ　は０〜０゜７
　’＃Ｚ　の帯域である。高域輝度信号ＹＨは第３図（
ｃ）に示すように、傾斜部分を除＜０．７ＭＨｚ〜４．
２ＭＨｚ　の帯域を有し、最終的に形成される輝度信号
Ｙは高域輝度信号Ｙ、Ｉ　と低域輝度信号ＹＬの加算に
より形成されるので第３図に（ｅ）に示すように、０〜
〜４．２ＭＨ，の帯域を有する。

次に、第４図に基づいて従来の単板式カラーカメラにお
ける映像信号の形成装置を説明する。撮像レンズ４０の
後方には固体イメージセンサ４４が配置され、この受光
面にはストライプ状或いはモザイク状等の赤（Ｒ）、青
（Ｂ）、緑（Ｇ）のカラーフィルタ配列を有するカラー
フィルタ４２が設けられている。このイメージセンサ４
４の各画素に発生する電気信号は水平走査により外部へ
読み出され、そしてプリアンプ４６１＝供給される。

プリアンプ４６から出力された色映像信号は、ＩＨ遅延
回路４８によりｌ水平走査期間（ＩＨ）遅らされたもの
と共に色分離回路５０に供給され、３原色の色信号Ｒ，
Ｇ、Ｂに分離される。まず、緑信号Ｇは０〜〜４．２Ｍ
Ｈｚの通過帯域を有するローパスフィルタ５２にて帯域
制限され、この帯域制限された緑信号Ｇｏ　は減算回路
６０に直接供給されると共に、０〜０．７Ｍ）Ｉｚの通
過帯域を有する他のローパスフィルタ５８にて帯域制限
されて減算回路６０の減算側入力端子に供給される。又
、この帯域制限された緑信号ＧＬはプロセス回路６２に
おいてガンマ補正等の処理が行われた後、輝度信号増幅
回路６８の１つの入力に供給される。

一方、赤青信号ＲＳＢは共に０〜ｏ、ｚｕｚの通過帯域
を有するローパスフィルタ５４．５６にて帯域制限され
、この帯域制限された赤青信号Ｒｔ、ＢＬ　はプロセス
回路６４．６６においてガンマ補正等の補正が行われた
後、輝度信号増幅回路６８の他の人力に供給されると共
に、色差信号を形成するための変調回路７０．７２に供
給される。

輝度信号増幅回路６８は、０〜０．７Ｍ）１２の帯域に
制限された赤青緑信号ＲＬ　ＳＢＬ　、　ＯＬ　に基づ
いて０〜０．７Ｍ８．０低域輝度信号ＹＬ　を形成する
。

変調回路７０は赤信号ＲＬ　と低域輝度信号Ｙｔ　に基
づいて色差信号ＲＬ−ＹＬ　を形成し、変調回路７２は
青信号ＢＬ　と低域輝度信号Ｙ、に基づいて色差信号Ｂ
Ｌ−ＹＬ’を形成する。尚、それぞれの変調回路７０．
７２には相異なる周波数のサブキャリアＳ　Ｂ　ｌ　ｓ
　Ｓ　ｌ　１が供給される。

混合器７４は、減Ｗ器６０における減算処理により発生
された０、７　ＭＨ２〜４．２ＭＨｚの帯域の高域輝度
信号Ｇｓ　　（ＧＨ＝Ｇｏ　　Ｃｔ　）と低域輝度信号
ＹＬ　とを混合し、０〜４．２ＭＨ２の帯域を有する輝
度信号Ｙを発生する。混合器７６は色差信号ＲＬ　　Ｙ
ＬＳＢＬ　　　ＹＬ　を混合し、更に混合器７８が混合
器７６からの信号と輝度信号Ｙ及び複合同期信号Ｓｃ　
を混合することによりＮＴＳＣ方式等の映像信号を出力
する。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、従来の映像信号の形成装置にあっては、
それぞれ次のような問題がある。

まず、第２図に示した２板式の場合にあっては、減算器
２８において形成される高域輝度信号ＹＩＩが縁周イメ
ージセンサ１６で発生される緑色成分の信号だけから形
成されるので、被写体が文書等のモノクロ画像の場合に
、再生画像の解像度が低下する問題がある。

第４図に示した単板式の場合にあっては、カラーフィル
タ４２をＲＳＧ、、Ｂのストライプ状カラーフィルタと
すれば色モアレの発生を防止することができるが、反面
、輝度信号Ｙは緑の色信号Ｇの高域成分と、赤信号ＲＬ
及び青信号Ｂｔ　に基づいて得られた低域輝度信号ｙｔ
　とによって形成されるので、前記と同様にモノクロ画
像を再生する場合に、解像度が低下する問題がある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、解
像度が高いモノクロ画像の映像信号の形成装置を提供す
ることを目的をしている。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は前記目的を達成するために、撮像光学系からの
入射光の光路に配設された光分岐手段と、水平方向に第
１のナイキスト空間周波数帯域を有し、前記光分岐手段
で分岐された一方の光を受光する白黒イメージセンサと
、受光面にカラーフィルタ配列を有し、前記白黒イメー
ジセンサの第１のナイキスト空間周波数帯域に比して水
平方向に゛　　低い第２のナイキスト空間周波数帯域を
有するカラーイメージセンサと、前記光分岐手段で分岐
された他方の光を前記第１のナイキスト空間周波数帯域
よりも低い空間周波数低域に制限してカラーイメージセ
ンサに受光させる光学的ローパス手段と、前記力ラーイ
イージセンサより出力される色信号及び前記°白黒イメ
ージセンサの出力信号を取り込み、第１の映像信号を出
力する映像信号形成回路と、前記白黒イメージセンサ出
力を第２の映像信号として出力する信号出力手段と、該
第１の映像信号出力及び第２の映像信号出力を選択して
出力する選択手段とを有することを特徴とするものであ
る。

〔作用〕

本発明に係る映像信号の形成装置では撮影光学系を介し
て入射する光が二つに分岐され、分岐された一方の光が
白黒イメージセンサにより、また分岐された他方の光は
光学的ローパス手段を介してカラーイメージセンサによ
り受光される。

白黒イメージセンサ及びカラーイメージセンサの出力信
号は映像信号形成回路に入力され、該回路より第１の映
像信号が出力される。また信号出力手段は白黒イメージ
センサの出力信号を第２の映像信号として出力する。

これら第１、第２の映像信号は選択手段によりいずれか
一方のみ選択的に出力される。

本発明によれば文書等のモノクロ画像を高解像度で再生
することができる。

〔実施例〕

以下、添付図面に従って本発明に係る映像信号の形成装
置について詳説する。

第１図は本発明に係る映像信号の形成装置の全体構成を
示しており、同図において、８０は撮像レンズであり、
その後方に、光軸に沿ってハーフミラ−８２が設けられ
ている。ハーフミラ−８２の後方には、水晶から成る光
学的ローパスフィルタ８４、受光面にカラーフィルタ８
６が設けられたＣＣＤ等の固体イメージセンサ８８が配
置され、ハーフミラ−８２を通過した光学像がカラーフ
ィルタ８６上に結像されるようになっている。

一方、ハーフミラ−８２で反射された光学像は、水晶か
ら成る光学的ローパスフィルタ９２を介しく てＣＣＤ等から成る固体イメージセンサ９４上に結１象
される。光学的ローパスフィルタ９２は、ハーフミラ−
８２を介して入射する光学像を白黒イメージセンサ９４
のナイキスト空間周波数帯域に制限する特性を有する。

カラーフィルタ８６は、水平走査方向に赤（Ｒ）、緑（
Ｇ）、青（Ｂ）のカラーフィルタ配列が等しいピッチ間
隔で交互に形成されたストライプ状フィルタによって構
成されている。したがって、カラーフィルタ８６の赤、
青、緑の各色相について相互に等しい空間周波数を得る
ことができ、それぞれの色相について水平及び垂直方向
のナイキスト周波数帯が等しくなっている。

イメージセンサ８８（以下、カラーイメージセンサと称
する）からは、受光面の各画素を水平走査することによ
り、Ｒ，ＧＳＢ、ＲＳＧＳＢ、・・・の順で各色信号が
出力されるようになっている。

イメージセンサ９４（以下、白黒イメージセンサと称す
る）はカラーフィルタが設けられていないので、色相に
関係なく輝度に応じたレベルの信号Ｗを水平走査読出し
により出力する。狗、白黒イメージセンサ９４は順次、
説明するように、高域輝度信号を形成するためにあり、
従って解像度の向上に直接関係するので、画素の解像度
はカラーイメージセンサ８８の画素よりも高くしである
。

換言すれば、白黒イメージセンサ９４のナイキスト空間
周波数帯域をカラーイメージセンサ８８のナイキスト空
間周波数帯域よりも高くしである。

更に、光学的ローパスフィルタ８４は、ハーフミラ−８
２により通過してきた光学像を白黒イメージセンサ９４
のナイキスト空間周波数帯域よりも低い空間周波数帯域
に制限する特性を有する。従って、カラーイメージセン
サ８８からは高域輝度信号の帯域までのびる不要な高周
波信号が発生しなくなり、輝度歪の発生が低減されるこ
ととなる。

カラーイメージセンサ８８から出力された色信号Ｒ，Ｇ
ＳＢは、プリアンプ９０で増幅され、水平走査における
読出しタイミングに同期してサンプルホールド回路９８
．１０２．１０６に供給される。サンプルホールド回路
９８．１０２．１０６で標本化された色信号Ｒ，Ｇ、Ｂ
は、共に０〜０．７ＭＨｚ　の通過帯域を有するローパ
スフィルタ１００．１０４．１０８にて帯域制限され、
この帯域に制限された色信号ＲＬ％ＧＬＳＢＬ（第３図
（ｂ）を参照）は、低域輝度信号形成回路１１０及びマ
トリクス回路１１６に供給される。

尚、低輝度信号形成回路１１０、減算回路１１４、マト
リクス回路１１６及びカラーエンコーダ１１８により映
像信号処理回路１５０が形成されている。

低域輝度信号形成回路１１０は、色信号Ｒ５、ＣＬＳＢ
Ｌ　に基づく次式に示すような所定の混合割合の演算に
より、低域輝度信号ＹＬ　　（第３図（ｄ）を参照）を
形成し、マトリクス回路１１６、及び減算回路１１４の
一方の入力端子に供給する。

ＹＬ　＝０．３０ＲＬ　＋０．５９ＧＬ　＋０．１ＩＢ
ｔ一方、白黒イメージセンサ９４より発生した信号Ｗは
プリアンプ９６で増幅され、０〜４．２！ＪＨ２の通過
帯域を有するローパスフィルタ１１２より帯域制限され
た後、減算回路１１４の他方の入力端子に供給される。

減算回路１１４は、０〜４．２ＮＨ４の帯域に制限され
た信号Ｗ。（第３図（ａ）を参照）から低域輝度信号Ｙ
Ｌ　を減算することによりＯ，’ｌｏｚ〜４゜２　ＭＢ
２の帯域の高域輝度信号Ｙｌｌ（Ｙ＋＋　＝　Ｗｏ　−
ＹＬ　　）　　（第３図（ｃ）を参照）を形成し、マ）
　＋７７クス回路１１６に供給する。

マトリクス回路１１６は、高域輝度信号Ｙａ　と低域輝
度信号ＹＬ　とを加算することにより０〜４゜２Ｍ）１
２の帯域の輝度信号（Ｙ＝Ｙｎ　＋ＹＬ　）　　（第３
図（ｅ）を参照）を形成すると共に、赤青信号ＲＬ　、
ＢＬ　から低域輝度信号Ｙｔ　を減算することにより色
差信号ＲＬ　　　ＹＬ　、　ＢＬ　−ＹＬ　　（第３図
（ｆ）を嘴照）を形成し、カラーエンコーダ１１８に供
給する。このように、高域輝度信号ＹＩｌ　は、白黒イ
メージセンサ９４で発生した信号ｗｏ　と、カラーイメ
ージセンサ８８で発生した低域の色信号ＲＬ　１Ｂｔ　
、　ＯＬ　により形成された低域輝度信号ＹＬ　との減
算処理で形成される。したがって、信号Ｗｏ　の低域成
分は除去され、低域の色信号ＲＬ　、ＢＬ　％　ＯＬ　
により形成される低域輝度信号Ｙ、と高域輝度信号ＹＨ
との間での輝度歪の発生が防止できる。

カラーエンコーダ１１８は、これらの輝度信号Ｙ及び色
差信号ＲＬ−ＹＬ　ＳＢＬ　−ＹＬ　と、図示しない同
期信号発生回路から出力される複合同期信号Ｓｃ　とに
基づいてＮＴＳＣ方式等の複合モノクロ映像信号及び複
合カラー映像信号をそれぞれ形成する。そして、複合モ
ノクロ映像信号及び複合カラー映像信号は、選択スイッ
チ１２０の接点ａ側及び接点す側にそれぞれ供給される
。

選択スイッチ４８は図示しないモノクロ／カラー選択キ
ーの操作に基づいて切り替え動作するようになっており
、文書等のモノクロ画像用の映像信号を出力する場合に
は接点ａ側が、カラー画像用の映像信号を出力する場合
には接点す側がそれぞれ選択される。

以上、述べたように本実施例の映像信号の形成装置では
、白黒イメージセンサ９４及びカラーイメージセンサ８
８が設けられ、各イメージセンサ９４．８８に入射する
それぞれの光学像のナイキスト空間周波数帯域が専用の
水晶フィルタ９２．８４によって所定帯域に個別に制限
されるようになっている。そして、白黒イメージセンサ
９４から出力される信号の高域成分（高域輝度信号Ｙ。

）に基づいてモノクロ映像信号が形成され、カラーイメ
ージセンサ８８から出力される赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青
（Ｂ）の３原色の色信号から得られる２つの色差信号Ｒ
Ｌ　　ＹＬ　ＳＢＬ　−ＹＬ及び２つのイメージセンサ
９４．８８からの出力信号に基づいて得られる輝度信号
Ｙ　（Ｙｔ　＋　Ｙｎ　）に基づいてカラー画像用の映
像信号が形成され、これらの映像信号を画像の種類に応
′じて選択して出力できるように構成されている。

従って、白黒イメージセンサ９４から出力される信号の
高域成分をモノクロ映像信号の輝度信号として使用する
ことにより、ドキユメント等のモノクロ画像をカラーイ
メージセンサ８８から出力される各色信号Ｒ，Ｇ、Ｂに
影響されずに高解像度で再生することができる。

又、解像度は白黒イメージセンサ９４からの前記高域輝
度信号Ｙ、Ｉ　によって決定されるので、色モアレのな
い高解像度の画像を提供することができる。

尚、撮像光学系を介して入射され、二つの光路に分岐さ
れた光を受光する一方のセンサが白黒イメージセンサで
且つ他方のセンサがカラーフィルタを有するイメージセ
ンサであり、両方のセンサ出力からカラー映像信号を形
成できるものであれば、本発明は上記実施例に示した構
成に限定されるものではない。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明に係る映像信号の形成装置で
は、撮像光学系を通って入射された被写体光を受光する
ナイキスト空間周波数が高い白黒イメージセンサ及びこ
の周波数よりナイキスト空間周波数が低いカラーイメー
ジセンサを設け、そのうち白黒イメージセンサから出力
される信号に基づいて得られる高域輝度信号からモノク
ロ映像信号を形成するようにしたＣ２で、文書等のモノ
クロ画像を高解像度で再生することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による映像信号の形成装置の一実施例の
構成を示す回路ブロック図、第２図は従来の映像信号の
形成装置の構成を示す回路ブロック図、第３図は第２図
の装置において形成される各種信号の周波数特性を示す
特性曲線図、第４図は他の従来の構成を示す回路ブロッ
ク図である。 ８０・・・撮像レンズ、　　８２・・・ハーフミラ−１
８４，９２・・・光学的ローパスフィルタ、　８６・・
・カラーフィルタ、　　８８・・・カラーイメージセン
サ、９０．９６・・・プリアンプ、　　９４・・・白黒
イメージセンサ、　　９８．１０２．１０６・・・サン
プルホールド回路、　１００．１０４．１０８．１１２
・・・ローパスフィルタ、　　１１０・・・低域輝度信
号形成回路、　　１１４・・・減算回路、　　１１６・
・・マドｌックス、　　１１８・・・カラーエンコーダ
回路、１２０・・・選択スイッチ。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）撮像光学系からの入射光の光路に配設された光分
   岐手段と、 水平方向に第１のナイキスト空間周波数帯域を有し、前
   記光分岐手段で分岐された一方の光を受光する白黒イメ
   ージセンサと、 受光面にカラーフィルタ配列を有し、前記白黒イメージ
   センサの第１のナイキスト空間周波数帯域に比して水平
   方向に低い第２のナイキスト空間周波数帯域を有するカ
   ラーイメージセンサと、前記光分岐手段で分岐された他
   方の光を前記第１のナイキスト空間周波数帯域よりも低
   い空間周波数低域に制限してカラーイメージセンサに受
   光させる光学的ローパス手段と、 前記カラーイメージセンサより出力される色信号及び前
   記白黒イメージセンサの出力信号を取り込み、第１の映
   像信号を出力する映像信号形成回路と、 前記白黒イメージセンサ出力を第２の映像信号として出
   力する信号出力手段と、 該第１の映像信号出力及び第２の映像信号出力を選択し
   て出力する選択手段と、 を有することを特徴とする映像信号の形成装置。
2. （２）前記カラーフィルタ配列が、ストライプ状のＲ、
   Ｇ、Ｂフィルタであることを特徴とする請求項（１）に
   記載の映像信号の形成装置。