(57)【要約】【課題】カラーテレビジョンカメラ信号のクロマ成分は、色再現のためには、必要不可欠な信号であるが、Ｓ／Ｎ特性の観点からすると雑音成分を増加することになり、特に、Ｓ／Ｎ特性が悪い場合、低輝度な被写体の暗い部分を撮影すると、やや色味を帯びた黒として映像信号に出力されてしまうという問題点がある。【解決手段】被写体からの光を映像信号に変換する撮像手段と、上記撮像手段からの映像信号を処理する映像信号処理部と、上記映像信号処理部で処理された映像信号から輝度信号と色信号を生成する手段と、上記輝度信号のレベルを判定する輝度信号レベル判定部とからなり、上記輝度信号レベル判定部の出力に基づいて上記色信号の利得を制御するように構成される。【選択図】図１
2004120456.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体からの光を映像信号に変換する撮像手段と、上記撮像手段からの映像信号を処理する映像信号処理部と、上記映像信号処理部で処理された映像信号から輝度信号と色信号を生成する手段と、上記輝度信号のレベルを判定する輝度信号レベル判定部と、上記輝度信号レベル判定部の出力に基づいて上記色信号の利得を制御することを特徴とするカラーテレビジョンカメラ装置。
【請求項２】
請求項１記載のカラーテレビジョンカメラ装置において、上記輝度信号を低輝度領域と高輝度領域に分割し、上記低輝度領域と上記高輝度領域に対応する利得係数に基づき上記色信号の利得を制御することを特徴とするカラーテレビジョンカメラ装置。
【請求項３】
請求項２記載のカラーテレビジョンカメラ装置において、上記輝度信号から低輝度領域を判定し、上記低輝度領域において上記利得係数を小さくすることを特徴としたカラーテレビジョンカメラ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、カラーテレビジョンカメラ装置に関し、特に輝度信号レベルに応じてマクロ信号を制御するカラーテレビジョンカメラ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
カラーテレビジョンカメラ装置は、撮像素子部分からのＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）各色信号を、ガンマ補正や輪郭強調処理等の信号処理後、Ｒ、Ｇ、Ｂ各色信号を輝度成分とクロマ成分に変換したコンポーネント信号、あるいはクロマ成分を変調・多重してコンポジット信号として出力するものである。
【０００３】
従来のカラーテレビジョンカメラ装置の全体構成を示すブロック図を図２に示す。光学系プリズム４０により色分解されたＲ、Ｇ、Ｂの各色の光は、撮像素子２１、２２、２３に入力され、そこでＲ信号、Ｇ信号、Ｂ信号の電気信号に変換される。Ｒ信号、Ｇ信号、Ｂ信号は、信号増幅器２４、２５、２６で増幅された後、アナログーディジタル変換器２７、２８、２９でそれぞれディジタル信号に変換され、信号処理回路３０でガンマ補正や輪郭強調処理等の各種信号処理が実施され、マトリクス回路３１でＲ、Ｇ、Ｂ信号から輝度信号Ｙおよび色差信号Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙが生成される。
色差信号の内、Ｒ−Ｙ成分は１／１．１４倍に、Ｂ−Ｙ成分は１／２．０３倍に圧縮されて、それぞれＬＰＦ３４、３５で帯域制限された後、変調回路３６で変調してクロマ信号を生成し、多重回路３７で輝度信号と多重してＶＢＳ信号として出力端３９に出力される。また、出力端３８にはＹ信号、Ｒ−Ｙ信号、Ｂ−Ｙ信号がそれぞれ別々に出力される。マトリクス回路３１では、Ｒ、Ｇ、Ｂ信号から輝度信号Ｙを生成する場合、例えば、ＮＴＳＣ方式では、
Ｙ＝０．３０×Ｒ＋０．５９×Ｇ＋０．１１×Ｂ・・・・（１）
で輝度信号Ｙが得られる。また、色差信号は、Ｒ−ＹおよびＢ−Ｙにより容易に得られる。
【０００４】
また、カラーテレビジョンカメラ装置の特性の１つとして、信号対雑音（以下Ｓ／Ｎと記す）特性があり、マトリクス回路３１の前に、ＲＧＢ信号から雑音成分を除去する雑音除去回路（図示せず）が組み込まれている。なお、雑音成分は、視覚的には、暗部となる低輝度領域の方が明部である高輝度領域より目だって見えることが知られている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
カラーテレビジョンカメラ装置のＳ／Ｎ特性を比較すると、輝度信号のみで評価したほうがＶＢＳ信号より優れている。これは、カラーテレビジョンカメラ信号においてクロマ成分は、色再現のためには、必要不可欠な信号であるが、Ｓ／Ｎ特性の観点からすると雑音成分を増加することになる。特に、Ｓ／Ｎ特性が悪い場合、低輝度な被写体の暗い部分（黒成分）を撮影すると、やや色味を帯びた黒として映像信号に出力されてしまうという問題点がある。
【０００６】
本発明の目的は、輝度信号レベルに応じてクロマ信号を非線型制御することで映像信号出力を改善したカラーテレビジョンカメラ装置を提供することである。
【０００７】
本発明の他の目的は、輝度信号から輝度領域を分割し、輝度領域に応じた利得処理をクロマ成分に与えて信号対雑音特性を改善するようにしたカラーテレビジョンカメラ装置を提供することである。
【０００８】
本発明の更に他の目的は、輝度信号から低輝度領域を判定して低輝度部分のクロマ信号を減衰させることで信号対雑音特性を改善するようにしたカラーテレビジョンカメラ装置を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明のカラーテレビジョンカメラ装置は、被写体からの光を映像信号に変換する撮像手段と、上記撮像手段からの映像信号を処理する映像信号処理部と、上記映像信号処理部で処理された映像信号から輝度信号と色信号を生成する手段と、上記輝度信号のレベルを判定する輝度信号レベル判定部とからなり、上記輝度信号レベル判定部の出力に基づいて上記色信号の利得を制御するように構成される。
【００１０】
本発明のカラーテレビジョンカメラ装置において、輝度信号を低輝度領域と高輝度領域に分割し、上記低輝度領域と上記高輝度領域に対応する利得係数に基づき上記色信号の利得を制御するように構成される。
【００１１】
また、本発明のカラーテレビジョンカメラ装置において、輝度信号から低輝度領域を判定し、上記低輝度領域において上記利得係数を小さくするように構成する。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施例の全体構成を示すブロック図を図１に示す。図１において、光学系プリズム２０により色分解されたＲ、Ｇ、Ｂの各色の光は、撮像素子１、２、３に入力され、そこでＲ信号、Ｇ信号、Ｂ信号の電気信号に変換される。Ｒ信号、Ｇ信号、Ｂ信号は、信号増幅器４、５、６で増幅された後、アナログーディジタル変換器７、８、９でそれぞれディジタル信号に変換され、信号処理回路１０でガンマ補正や輪郭強調処理等の各種信号処理が実施され、マトリクス回路１１でＲ、Ｇ、Ｂ信号から輝度信号Ｙおよび色差信号Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙが生成される。
【００１３】
利得処理回路１３（詳細は後述する）では、利得調整および色差信号の内、Ｒ−Ｙ成分は１／１．１４倍に、Ｂ−Ｙ成分は１／２．０３倍に圧縮されて、それぞれＬＰＦ（低域通過フイルタ）１４、１５で帯域制限された後、変調回路１６で変調してクロマ信号を生成し、多重回路１７で輝度信号Ｙと多重してＶＢＳ信号として出力端１９に出力される。また、出力端１８には、Ｙ信号、Ｒ−Ｙ信号、Ｂ−Ｙ信号がそれぞれ別々に出力される。マトリクス回路１１では、Ｒ、Ｇ、Ｂ信号から輝度信号Ｙおよび色差信号Ｒ−Ｙ信号、Ｂ−Ｙ信号を生成する場合、例えば、ＮＴＳＣ方式では、前述の（１）式により演算できる。
【００１４】
マトリックス回路１１から出力される輝度信号Ｙは、レベル判定回路１２で輝度レベルに応じた利得信号を出力し、利得処理回路１３へ印加する。色差信号は、Ｒ−Ｙ成分とＢ−Ｙ成分と別々に利得処理回路１３で、所定の圧縮処理がなされ、レベル判定回路１２から得られる利得係数による利得処理がなされ、ＬＰＦ１４、１５で帯域制限され、変調回路１６で変調しクロマ信号となる。多重回路１７は、輝度信号Ｙとクロマ信号とを多重し、ＶＢＳ信号として出力端子１９に出力される。出力端１８には、輝度信号Ｙと利得処理回路１３からの色差信号が直接出力される。
【００１５】
次に、図４を用いて、図１に示す利得処理回路１３の具体的構成の一実施例について説明する。例えばＮＴＳＣ方式の場合、図２で説明したように圧縮回路３３では、色差信号のＲ−Ｙ成分は１／１．１４倍に、Ｂ−Ｙ成分は１／２．０３倍に圧縮されることを説明した。
【００１６】
従って、利得処理回路１３は、上述した圧縮係数に加えて、レベル判定回路１２からの利得制御信号が加えられる。即ち、図４の端子６１にレベル判定回路１２からの利得制御信号（利得係数）が印加される。端子６２、６３には、それぞれＲ−Ｙ信号、Ｂ−Ｙ信号が印加される。端子６２に印可されたＲ−Ｙ信号は、Ｒ−Ｙ信号の圧縮係数器６４からの圧縮係数１／１．１４と端子６１に印加される輝度信号レベルに関する利得係数とが乗算器６６で乗算され、この乗算された係数が乗算器６８で乗算され、利得制御され、出力端子７０からＣｒ信号として出力される。
【００１７】
同様にして、端子６３に印可されたＢ−Ｙ信号は、Ｂ−Ｙ信号の圧縮係数器６５からの圧縮係数１／２．０３と端子６１に印加される輝度信号レベルに関する利得係数とが乗算器６７で乗算され、この乗算された係数が乗算器６９で乗算され、利得制御され、出力端子７１からＣｂ信号として出力される。
【００１８】
従って、端子７０、７１に得られるＣｒ信号およびＣｂ信号は、それぞれ係数１／１．１４、１／２．０３で圧縮され、かつ、レベル判定回路１２からの輝度信号レベルに応じた制御係数が加わった信号として出力される。
【００１９】
次に図１のレベル判定回路１２の具体的構成の一実施例について、図５を用いて説明する。マトリックス回路１１から入力端子７５に入力された輝度信号Ｙは、ＲＯＭ回路７６で輝度信号Ｙの信号レベルに応じた利得係数が端子７７に出力されるように構成されている。即ち、ＲＯＭ回路７６は、輝度信号Ｙの情報をアドレスとした読み出し専用メモリ７６（以下ＲＯＭと記す）からクロマ信号の利得係数を発生し、出力端子７７に利得制御信号（利得係数）が出力される。このＲＯＭ回路７６は、データテーブルを用意することで、種々の利得特性の実現が可能となる。例えば、Ｓ／Ｎ特性の改善が主目的であれば、低輝度領域での利得係数を低くし、輝度が上昇するに従って、通常の色差成分の圧縮係数１／１．１４となるようなデータテーブルを用意すればよい。また、Ｓ／Ｎ特性を犠牲にしても色成分情報が欲しい場合は、低輝度においては、利得係数を高くするようにＲＯＭのデータテーブルを設定すればよい。
【００２０】
カラーテレビジョンカメラ装置の場合、ガンマ処理後のＲ、Ｇ、Ｂ信号でマトリクス処理しているので、クロマ成分に逆ガンマ特性に近い特性を与えてやれば、Ｓ／Ｎ特性は、改善される。低輝度領域では色情報は、少ないため、低輝度側のクロマ成分を圧縮しても画質の色再現に及ぼす影響は少ないため、特に問題とはならない。
【００２１】
次に本発明の第２の実施例を、図３を用いて説明する。図３では、図１に示す光学系プリズム２０、撮像素子１、２、３、増幅器４、５、６、Ａ／Ｄ変換器７、８、９、およびプロセス回路１０は、図１と同じであるので図３では、省略してある。従って、プロセス回路１０の出力端子が図３で示す入力端子４１、４２、４３に対応し、各種信号処理後のＲ、Ｇ、Ｂの各信号がマトリックス回路４４に入力される。
【００２２】
実際の製品設計の回路で考えた場合、図１の利得処理回路部分は、従来から良く用いられる利得処理回路と同じであるが、この回路は、回路規模が極めて膨大となる。従って、クロマ信号の利得処理は、なるべく出力端に近い場所に設置する方が回路規模も少なくなり、設計効率も高くなる。
【００２３】
従って、図３では、マトリックス回路４４から出力されるＲ−Ｙ信号およびＢ−Ｙ信号は、圧縮回路４６で圧縮され、ＬＰＦ４７、４８を経由して変調回路４９で変調され、その後、利得処理回路５１に印加される。圧縮回路４６では、先に説明したと同様に、Ｒ−Ｙ信号は、１／１．１４倍に、Ｂ−Ｙ信号は、１／２．０３倍に圧縮される。
【００２４】
一方、マトリックス回路４４から出力される輝度信号は、レベル判定器４５でレベル判定され、レート変換器５５を介して利得処理回路５１に印加される。なお、レート変換器５５は、輝度信号の位相関係、タイミングを利得処理回路５１に印加されるクロマ信号の位相関係、タイミングとを合わせるためのものである。
【００２５】
利得処理回路５１は、変調回路４９からのクロマ信号に対してレベル判定回路４５からの輝度信号レベルに従って利得が調節され、多重回路５２で輝度信号と多重され、出力端子５４からカラーテレビ信号が出力される。
【００２６】
また、輝度信号、色差信号を個別に出力する場合、それぞれ利得処理回路５０を介して個別の信号として出力端子５３から得るように構成することもできる。また、利得処理回路５０には、レベル判定回路４５からの利得係数が印加される。なお、出力端子５３は、便宜上、１端子で説明しているが、輝度信号、色差信号が個別に得るように構成されている。
【００２７】
以上、本発明について詳細に説明したが、本発明は、ここに記載されたカラーテレビジョンカメラ装置の実施例に限定されるものではなく、上記以外に、低輝度領域から高輝度領域の広い範囲でカラー画像を再生する場合のテレビジョン装置等に広く適応することが出来ることは、言うまでも無い。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、低輝度領域および高輝度領域のいずれにおいても、Ｓ／Ｎ特性の優れたカラーテレビジョン映像が再生でき、所望のクロマ特性を実現した映像信号を出力するカラーテレビジョン装置が実現でき、その効果は極めて大きい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のカラーテレビジョンカメラ装置の一実施例を示すブロック図である。
【図２】従来のカラーテレビジョンカメラ装置の一例を示すブロック図である。
【図３】本発明の他の一実施例を示すブロック図である。
【図４】本発明に使用される利得処理回路の一実施例を示すブロック図である。
【図５】本発明に使用されるレベル判定回路の一実施例を示すブロック図である。
【符号の説明】
１、２、３：撮像素子、４、５、６：増幅器、７、８、９：アナログ−ディジタル変換器、１０：信号処理回路、１１：マトリクス回路、１２：レベル判定回路、１３：利得処理回路、１４、１５：ＬＰＦ、１６：変調回路、１７：多重回路、１８、１９：出力端子、４１、４２、４３：入力端子、４４：マトリクス回路、４５：レベル判定回路、４７、４８：ＬＰＦ、４９：変調回路、５０，５１：利得処理回路、５２：多重回路、５５：レート変換部、５３、５４：出力端子、６１、６２、６３：入力端子、６４：Ｒ−Ｙ圧縮係数器、６５：Ｂ−Ｙ圧縮係数器、６６、６７、６８、６９：乗算器、７０、７１：出力端子、７５：入力端子、７６：メモリ、７７：出力端子。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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