JP2001186534A - Solid-state image pickup device - Google Patents

Solid-state image pickup device

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JP2001186534A
JP2001186534A JP36454999A JP36454999A JP2001186534A JP 2001186534 A JP2001186534 A JP 2001186534A JP 36454999 A JP36454999 A JP 36454999A JP 36454999 A JP36454999 A JP 36454999A JP 2001186534 A JP2001186534 A JP 2001186534A
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JP
Japan
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signal
pixel
solid
color
imaging device
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Application number
JP36454999A
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Japanese (ja)
Inventor
Masao Iwasaki
正生 岩崎
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
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  • Processing Of Color Television Signals (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a solid-state image pickup device that can effectively suppress color false signal, in the case of employing a solid-state image pickup element which consists of complementary color filters. SOLUTION: A color separation processing section 16 receives an image signal of each pixel of a solid-state image pickup element 10 having a complementary color filter array, a G signal component obtained from a target pixel or its surrounding is added to a Cy signal obtained from the target pixel or to a mean value of Cy pixels obtained from the pixels around the target pixel and are substrated from a luminance signal component obtained from the target pixel and its surrounding pixels.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、ビデオカメラやデ
ジタルカメラ等で用いられる単板式固体撮像装置に係わ
り、特に色偽信号を抑圧する効果を持つ色分離処理回路
を備えた単板式固体撮像装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a single-chip solid-state imaging device used in a video camera, a digital camera, and the like, and more particularly to a single-chip solid-state imaging device having a color separation processing circuit having an effect of suppressing a false color signal. About.

【0002】[0002]

【従来の技術】固体撮像素子を一つだけ用いた、いわゆ
る単板式のビデオカメラやデジタルカメラでは、固体撮
像素子上の各画素に対応して特定の色フィルタ、例え
ば、マゼンタ(Mg)、シアン(Cy)、黄(Ye)、
緑(G)の色フィルタが設けられている。各画素に対す
る色フィルタの配列はいろいろあり、それらの色フィル
タの配列に対応した色分離の為の信号処理も多数考察さ
れている。
2. Description of the Related Art In a so-called single-panel video camera or digital camera using only one solid-state image pickup device, a specific color filter such as magenta (Mg), cyan (Cy), yellow (Ye),
A green (G) color filter is provided. There are various arrangements of color filters for each pixel, and many signal processings for color separation corresponding to the arrangement of the color filters have been considered.

【0003】図2を用いて、従来の色フィルタ配列と色
分離の信号処理について説明する。
A conventional color filter arrangement and signal processing for color separation will be described with reference to FIG.

【0004】図2(a)は、補色の色フィルタを用いた
配列であり、例えば、奇数ラインがMgフィルタ、Gフ
ィルタが2画素周期で繰り返し配置され、偶数ラインが
Cyフィルタ、Yeフィルタが2画素周期に繰り返し配
置された2×2画素を1ユニットとする繰り返し構造と
なっている。
FIG. 2A shows an arrangement using complementary color filters. For example, an odd line is repeatedly arranged with a Mg filter and a G filter in a two-pixel cycle, and an even line is a Cy filter and a Ye filter is arranged with a two-pixel cycle. It has a repetitive structure in which 2 × 2 pixels repeatedly arranged in a pixel cycle are regarded as one unit.

【0005】この配列の固体撮像素子より出力される画
像信号から各画素毎に赤(R)信号と緑(G)信号と青
(B)信号を分離して生成する色分離処理が行われる。
[0005] A color separation process is performed to separate and generate a red (R) signal, a green (G) signal, and a blue (B) signal for each pixel from the image signals output from the solid-state imaging device having this arrangement.

【0006】例えば、図2(b)の3×3画素の領域の
中央の画素に注目した場合、この注目画素はYe画素、
つまりYeフィルタが設けられた画素であるため、その
ままではRとGとBの信号は生成できない。
For example, when attention is paid to the central pixel of the 3 × 3 pixel area in FIG. 2B, the pixel of interest is a Ye pixel,
That is, since the pixel is provided with the Ye filter, R, G, and B signals cannot be generated as it is.

【0007】そこで一般的にYe色はRとGの色を加え
たもの(Ye=R+G)、Cy色はBとGの色を加えた
もの(Cy=B+G)、Mg色はRとBの色を加えたも
の(Mg=R+B)であることを利用して、RとGとB
の信号を生成する。
Therefore, generally, the Ye color is obtained by adding R and G colors (Ye = R + G), the Cy color is obtained by adding B and G colors (Cy = B + G), and the Mg color is obtained by adding R and B colors. R, G, and B using the color (Mg = R + B)
To generate a signal.

【0008】つまり、注目画素のR信号は、注目画素の
Ye信号から注目画素に隣接する4つのMg画素の信号
の平均値を加算し、注目画素に隣接する2つのCy画素
の信号の平均値を減算することにより生成する。
That is, the R signal of the target pixel is obtained by adding the average value of the signals of the four Mg pixels adjacent to the target pixel from the Ye signal of the target pixel, and calculating the average value of the signals of the two Cy pixels adjacent to the target pixel. Is generated by subtracting.

【0009】 R信号 = Ye信号 + Mg信号 − Cy信号 またG信号は、注目画素に隣接するG画素から得らる2
つのG信号の平均値に、注目画素に隣接するCy画素か
ら得られる2つのCy信号の平均値を加算し、さらに注
目画素のYe画素から得られるYe信号を加算したもの
から、注目画素に隣接したMg画素から得られる4つの
Mg信号の平均値を減算することにより生成する。
R signal = Ye signal + Mg signal−Cy signal The G signal is obtained from a G pixel adjacent to the pixel of interest.
The average value of two Cy signals obtained from the Cy pixels adjacent to the target pixel is added to the average value of the two G signals, and the Ye signal obtained from the Ye pixel of the target pixel is added. It is generated by subtracting the average value of the four Mg signals obtained from the calculated Mg pixels.

【0010】G信号 = G信号 + Ye信号 +
Cy信号 − Mg信号 B信号は、注目画素に隣接するCy画素から得られる2
つのCy信号の平均値に、注目画素に隣接するMg画素
から得られる4つのMg信号の平均値を加算し、注目画
素のYe画素から得られるYe信号を減算することによ
り生成することができる。
G signal = G signal + Ye signal +
Cy signal-Mg signal The B signal is obtained from the Cy pixel adjacent to the pixel of interest.
It can be generated by adding the average value of the four Mg signals obtained from the Mg pixels adjacent to the target pixel to the average value of the two Cy signals, and subtracting the Ye signal obtained from the Ye pixel of the target pixel.

【0011】 B信号 = Cy信号 + Mg信号 − Ye信号 しかし、このような色分離処理では、固体撮像素子上で
明るい画素と暗い画素が隣接している場合の明るい画素
と暗い画素の境界、すなわち画素のエッジ部に、本来の
色と異なったいわゆる色偽信号が発生してしまうという
問題がある。この色偽信号のメカニズムについて、図3
を用いて簡単に説明する。
B signal = Cy signal + Mg signal−Ye signal However, in such a color separation process, a boundary between a bright pixel and a dark pixel when a bright pixel and a dark pixel are adjacent to each other on a solid-state imaging device, that is, There is a problem that a so-called false color signal different from the original color is generated at the edge portion of the pixel. The mechanism of this false color signal is shown in FIG.
This will be briefly described with reference to FIG.

【0012】図3(a)において、Mg、G、Cy、Y
eの下に書かれた数値は信号レベルを示しており、8ビ
ットの分解能で信号レベルは0から255である。
In FIG. 3A, Mg, G, Cy, Y
The numerical value written below e indicates the signal level, and the signal level is 0 to 255 with 8-bit resolution.

【0013】各画素に対して信号レベルが図3(a)の
ように水平方向に急激なレベル差がある場合、各画素に
ついてR、G、B信号を上述した通常の処理式で求める
時、注目画素を図3(a)上の2列目のラインとする
と、R信号は図3(b)、G信号は図3(c)、B信号
は図3(d)となる。
When the signal level of each pixel has a sharp level difference in the horizontal direction as shown in FIG. 3 (a), when the R, G, B signals for each pixel are obtained by the above-mentioned normal processing formula, Assuming that the target pixel is the second line in FIG. 3A, the R signal is as shown in FIG. 3B, the G signal is as shown in FIG. 3C, and the B signal is as shown in FIG.

【0014】ここで図3(a)の色分離する前の信号レ
ベルを見れば分かるように、水平方向に左から右へ大き
くレベルが大きくなっている信号が上記処理式で使用さ
れる時、B信号に着目すると、信号のレベルが、急激な
レベル差があるところを境にひっくり返っているのが分
かる(レベル36からレベル29へ、またレベル29か
らレベル45にひっくり返っている)。このB信号のレ
ベルが逆転していることが偽の色信号の原因となる。
As can be seen from the signal level before the color separation shown in FIG. 3A, when the signal whose level is greatly increased from left to right in the horizontal direction is used in the above processing equation, Paying attention to the B signal, it can be seen that the signal level is turned upside down at a location where there is a sharp level difference (from level 36 to level 29 and from level 29 to level 45). . The inversion of the level of the B signal causes a false color signal.

【0015】これは、3×3画素の色分離処理単位にお
いて、G画素またはYe画素が中心画素の配列の場合
は、B成分の水平方向の空間サンプル周波数が無いこと
に起因している。
This is because, in the color separation processing unit of 3 × 3 pixels, when the G pixel or the Ye pixel has the arrangement of the center pixels, there is no spatial sampling frequency of the B component in the horizontal direction.

【0016】[0016]

【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来
の固体撮像装置では、色偽信号が発生するという問題が
ある。
As described above, the conventional solid-state imaging device has a problem that a false color signal is generated.

【0017】そこで本発明は、上記のような問題点を解
決するためにになされたものであり、色偽信号を抑圧す
る固体撮像装置を提供することを目的とする。
The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and has as its object to provide a solid-state imaging device that suppresses a false color signal.

【0018】[0018]

【課題を解決するための手段】(第1の解決手段)水平
方向2画素と垂直方向2画素の周期の色フィルタ配列を
もつ固体撮像素子からの出力信号から画素毎に赤信号と
青信号と緑信号を生成する色分離処理を行う固体撮像装
置において、各画素について当該画素から得られるシア
ン信号にまたは当該画素の周辺の画素から得られるシア
ン信号の平均値に、当該画素または当該画素の周辺の緑
画素から得られる緑信号成分を加算し、当該画素または
当該画素の周辺から生成した輝度信号成分を減算して広
帯域青信号を生成することを特徴とする。
(First Solution) A red signal, a blue signal, and a green signal are output for each pixel from a solid-state image sensor having a color filter array having a cycle of two pixels in the horizontal direction and two pixels in the vertical direction. In a solid-state imaging device that performs a color separation process that generates a signal, a cyan signal obtained from the pixel for each pixel or an average value of a cyan signal obtained from a pixel around the pixel is applied to the pixel or the periphery of the pixel. The method is characterized in that a green signal component obtained from a green pixel is added, and a luminance signal component generated from the pixel or the periphery of the pixel is subtracted to generate a broadband blue signal.

【0019】(第2の解決手段)水平方向2画素と垂直
方向2画素の周期の色フィルタ配列をもつ固体撮像素子
からの出力信号から画素毎に赤信号と青信号と緑信号を
生成する色分離処理を行う固体撮像装置において、各画
素について当該画素から得られる黄色信号にまたは当該
画素の周辺の画素から得られる黄色信号の平均値に、当
該画素または当該画素の周辺の緑画素から得られる緑信
号成分を加算し、当該画素または当該画素の周辺から生
成した輝度信号成分を減算して広帯域赤信号を生成する
ことを特徴とする固体撮像装置。
(Second Solution) Color separation for generating a red signal, a blue signal, and a green signal for each pixel from an output signal from a solid-state imaging device having a color filter array having a cycle of two pixels in the horizontal direction and two pixels in the vertical direction. In the solid-state imaging device that performs the processing, for each pixel, the yellow signal obtained from the pixel or the average value of the yellow signal obtained from the pixel around the pixel, the green value obtained from the pixel or the green pixel around the pixel A solid-state imaging device that adds a signal component and subtracts a luminance signal component generated from the pixel or a periphery of the pixel to generate a broadband red signal.

【0020】[0020]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して詳細に説明する。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.

【0021】図1に、本発明の固体撮像装置の一実施の
形態の構成を示す。固体撮像素子10は、マトリクス状
に配置された各画素にMg,Cy,Ye,G色の色フィ
ルタが配置されている。
FIG. 1 shows the configuration of an embodiment of the solid-state imaging device according to the present invention. In the solid-state imaging device 10, Mg, Cy, Ye, and G color filters are arranged in each pixel arranged in a matrix.

【0022】この配列は、図2(a)に示したように例
えば、奇数ラインにMgフィルタとGフィルタが2画素
周期で繰り返し配置され、偶数ラインにCyフィルタと
Yeフィルタが2画素周期で繰り返し配置された2×2
画素を1ユニットとする繰り返し構造の色フィルタ配列
である。
In this arrangement, as shown in FIG. 2A, for example, an Mg filter and a G filter are repeatedly arranged at odd-numbered lines at a two-pixel cycle, and a Cy filter and Ye filter are repeated at even-numbered lines at a two-pixel cycle. 2x2 placed
This is a color filter array having a repeating structure in which a pixel is one unit.

【0023】固体撮像素子10の各画素のうち、Mgフ
ィルタが配置された画素をMg画素、Yeフィルタが配
置された画素をYe画素、Cyフィルタが配置された画
素をCy画素、Gフィルタが配置された画素をG画素と
いう。
Among the pixels of the solid-state imaging device 10, a pixel on which an Mg filter is disposed is an Mg pixel, a pixel on which a Ye filter is disposed is a Ye pixel, a pixel on which a Cy filter is disposed is a Cy pixel, and a G filter is disposed. The pixel obtained is referred to as a G pixel.

【0024】また、固体撮像素子10はこれに限られる
ものではないが、例えば2次元CCDイメージセンサ
や、CMOSイメージセンサにより構成される。
The solid-state imaging device 10 is not limited to this, but is composed of, for example, a two-dimensional CCD image sensor or a CMOS image sensor.

【0025】固体撮像素子10から出力された画像信号
は、アナログ信号処理部11に入力され、ここで映像信
号の生成やノイズリダクション等の処理が行われる。ア
ナログ信号処理部11から出力される画像信号は、A/
D変換器12でデジタル信号に変換された後、ガンマ補
正回路13によってガンマ補正が施される。
The image signal output from the solid-state imaging device 10 is input to an analog signal processing unit 11, where processing such as generation of a video signal and noise reduction is performed. The image signal output from the analog signal processing unit 11 is A /
After being converted into a digital signal by the D converter 12, gamma correction is performed by a gamma correction circuit 13.

【0026】ガンマ補正回路13から出力されるデジタ
ル画像信号は、2個の1H遅延回路14と6個の1画素
遅延回路15により、3ライン×3列の画素信号にブロ
ック化され、色分離処理部16に入力される。
The digital image signal output from the gamma correction circuit 13 is divided into 3 lines × 3 columns of pixel signals by two 1H delay circuits 14 and six 1-pixel delay circuits 15 to perform color separation processing. Input to the unit 16.

【0027】1H遅延回路14は、デジタル画像の1H
(1水平期間)分を記録できるメモリや遅延線を用いて
構成され、1H分の時間遅延された出力信号を得るもの
である。1画素遅延回路15は、1画素分が伝送される
に要する時間と等しい遅延時間を備えた遅延回路であ
る。
The 1H delay circuit 14 generates a 1H signal of the digital image.
A memory or a delay line capable of recording (one horizontal period) can be used to obtain an output signal delayed by 1H. One-pixel delay circuit 15 is a delay circuit having a delay time equal to the time required to transmit one pixel.

【0028】すなわち、デジタル化された画像信号と、
1段の1H遅延回路14を通った画像信号と、2段の1
H遅延回路14を通った画像信号とからなる3ラインの
画像信号が生成される。さらに各ライン毎に2段の1画
素遅延回路15が設けられることにより、同時に3ライ
ン×3列の信号が色分離処理部16に入力されることに
なる。
That is, a digitized image signal,
The image signal that has passed through the one-stage 1H delay circuit 14 and the two-stage
An image signal of three lines including the image signal passed through the H delay circuit 14 is generated. Further, by providing the two-stage one-pixel delay circuit 15 for each line, signals of 3 lines × 3 columns are input to the color separation processing unit 16 at the same time.

【0029】色分離処理部16では、Ye、Cy、M
g、Gの色分離処理が行われ、全画素についてR信号、
G信号、B信号の生成が行われる。色分離処理部16で
の処理の詳細については、後述する。
In the color separation processing section 16, Ye, Cy, M
g, G color separation processing is performed, and the R signal,
The G signal and the B signal are generated. Details of the processing in the color separation processing unit 16 will be described later.

【0030】こうして、色分離処理部16で生成された
R信号とG信号とB信号は、マスキング補正部18に入
力され、固体撮像素子10上で起こる隣接画素からの信
号の漏れ込みを除去するためのマスキング補正が行われ
た後、色処理部19に入力される。
The R signal, the G signal, and the B signal generated by the color separation processing section 16 are input to the masking correction section 18 to eliminate the signal leakage from the adjacent pixels on the solid-state imaging device 10. Is input to the color processing unit 19 after the masking correction for the

【0031】色処理部19では、R信号、G信号、B信
号から低域輝度信号(YL)、色差信号(U、V)への
変換が行われる。
The color processing unit 19 converts the R, G, and B signals into a low-frequency luminance signal (YL) and color difference signals (U, V).

【0032】自動ホワイトバランス処理部(AWB)2
0は、色処理部19から得られた色差信号(U、V)と
後述の輝度信号(Y)をもとにホワイトバランス処理に
用いる係数を求め、これを乗算器17によって色分離後
のデジタル信号にフィードバックし、自動的にホワイト
バランス処理を行う。
Automatic white balance processing unit (AWB) 2
0 is a coefficient used for white balance processing based on the color difference signals (U, V) obtained from the color processing unit 19 and a luminance signal (Y) to be described later. It feeds back to the signal and automatically performs white balance processing.

【0033】例えば、ある被写体を撮影したとき色分離
処理部16から出力されたデジタル信号のR,G,B信
号比がR:G:B=2:2:1のとき、被写体の白色領
域を自動ホワイトバランス処理部20によって検出し、
R,G,B信号比がR:G:B=1:1:1になるよう
な補正係数を生成して、乗算器17にフィードバックを
行う。
For example, when the R, G, B signal ratio of the digital signal output from the color separation processing section 16 when a certain subject is photographed is R: G: B = 2: 2: 1, the white region of the subject is Detected by the automatic white balance processing unit 20,
A correction coefficient is generated so that the R, G, B signal ratio becomes R: G: B = 1: 1: 1, and the correction coefficient is fed back to the multiplier 17.

【0034】一方、輪郭抽出部21では、3ラインのM
g信号、Cy信号、Ye信号、G信号から高域輝度信号
(YH)を生成し、さらに水平輪郭信号(HDTL)と
垂直輪郭信号(VDTL)生成する。
On the other hand, the contour extraction unit 21
A high-frequency luminance signal (YH) is generated from the g signal, the Cy signal, the Ye signal, and the G signal, and a horizontal contour signal (HDTL) and a vertical contour signal (VDTL) are further generated.

【0035】第1の加算器22は、高域輝度信号(Y
H)と水平輪郭信号(HDTL)と垂直輪郭信号(VD
TL)を加算して、輪郭補正信号(DTL)を得る。
The first adder 22 outputs a high-frequency luminance signal (Y
H), the horizontal contour signal (HDTL) and the vertical contour signal (VD
TL) is added to obtain an outline correction signal (DTL).

【0036】第2の加算器23では、輪郭補正信号(D
TL)と低域輝度信号(YL)と加算することにより、
輝度信号(Y)を生成して出力する。
In the second adder 23, the contour correction signal (D
TL) and the low-frequency luminance signal (YL),
A luminance signal (Y) is generated and output.

【0037】次に、本発明の特徴である色分離処理部1
6での処理について詳しく説明する。
Next, the color separation processing unit 1 which is a feature of the present invention.
The processing in 6 will be described in detail.

【0038】図2(a)の色フィルタ配列のB信号生成
方法は、下記の式となる。
The method for generating the B signal of the color filter array shown in FIG.

【0039】 B信号 = Cy信号 + G信号成分 − 輝度成分 具体的には、色分離処理部16に入力されるデジタル画
像信号の3×3画素の配列には、図4(a)(b)
(c)(d)に示す配列A、配列B、配列C、配列Dの
4通りが存在する。3×3画素の各々の画素位置を表す
ために、図5に示すように水平方向をx、垂直方向をy
とする2次元座標表現を用いる。ここで3×3画素の中
央の座標(x,y)の画素を注目画素とし、この注目画
素の色信号を求めることを考える。
B signal = Cy signal + G signal component−luminance component Specifically, the arrangement of 3 × 3 pixels of the digital image signal input to the color separation processing unit 16 is shown in FIGS.
(C) There are four types of sequence A, sequence B, sequence C and sequence D shown in (d). In order to represent each pixel position of 3 × 3 pixels, the horizontal direction is x and the vertical direction is y as shown in FIG.
Is used. Here, it is assumed that a pixel at the coordinates (x, y) at the center of the 3 × 3 pixels is set as a target pixel and a color signal of the target pixel is obtained.

【0040】色分離処理部16に入力されるデジタル画
像信号の3×3画素の4通りの配列(配列A、配列B、
配列C、配列D)に対応する注目画素のB信号の生成式
を、以下に示す。
The digital image signal input to the color separation processing unit 16 has four types of arrangement of 3 × 3 pixels (array A, array B,
The generation formula of the B signal of the pixel of interest corresponding to the array C and the array D) is shown below.

【0041】この4種類の配列は、水平方向にB成分の
無い列が存在しているので、B信号生成式のみ示す。
In these four types of arrangements, there are columns without B components in the horizontal direction, so only the B signal generation formula is shown.

【0042】R信号およびG信号の生成方法は、従来と
同様である。
The method of generating the R signal and the G signal is the same as in the conventional method.

【0043】この色信号生成方式では、各画素から出力
される画像信号と生成する色の要素の頭文字(M、G、
C、Y、R、B)と、x,y座標によって各画素の位置
を表している。B(x,y)は注目画素の生成されたB
信号、Y(x,y)は注目画素のYe信号をそれぞれ示
している。
In this color signal generation method, the image signals output from each pixel and the initials (M, G,
C, Y, R, B) and the x, y coordinates indicate the position of each pixel. B (x, y) is B in which the pixel of interest is generated
The signal Y (x, y) indicates the Ye signal of the pixel of interest.

【0044】 < 配列Aに対応するB信号生成式 > B(x,y)=(C(x−1,y)+C(x+1,y))/2+(G(x,y −1)+G(x,y+1))/2−(Y(x,y)/4+(G(x,y−1)+ G(x,y+1)+C(x−1,y)+C(x+1,y)/8+(M(x−1, y−1)+M(x+1,y−1)+M(x−1,y+1)+M(x+1,y+1 ))/16)・・(1) < 配列Bに対応するB信号生成式 > B(x,y)=C(x,y)+(G(x−1,y−1)+G(x+1,y−1 )+G(x−1,y+1)+G(x+1,y+1))/4−(C(x,y)/4 +(M(x,y−1)+M(x,y+1)+Y(x−1,y)+Y(x+1,y ))/8+(G(x−1,y−1)+G(x+1,y−1)+G(x−1,y+ 1)+G(x+1,y+1))/16)・・(2) < 配列Cに対応するB信号生成式 > B(x,y)=(C(x−1,y−1)+C(x+1,y−1)+C(x−1 ,y+1)+C(x+1,y+1))/4+G(x,y)−(G(x,y)/4 +(C(x,y−1)+C(x,y+1)+M(x−1,y)+M(x+1,y ))/8+(C(x−1,y−1)+C(x+1,y−1)+C(x−1,y+ 1)+C(x+1,y+1))/16)・・(3) < 配列Dに対応するB信号生成式 > B(x,y)=(C(x,y−1)+C(x,y+1))/2+(G(x−1 ,y)+G(x+1,y))/2−(M(x,y)/4+(C(x,y−1)+ C(x,y+1)+G(x−1,y)+G(x+1,y))/8+(Y(x−1 ,y−1)+Y(x+1,y−1)+Y(x−1,y+1)+Y(x+1,y+ 1))/16)・・(4) 色分離処理部16に与えた3×3の画素配列が、配列A
の場合を説明する。
<B signal generation equation corresponding to array A> B (x, y) = (C (x−1, y) + C (x + 1, y)) / 2+ (G (x, y−1) + G ( x, y + 1) / 2- (Y (x, y) / 4 + (G (x, y-1) + G (x, y + 1) + C (x-1, y) + C (x + 1, y) / 8 + ( M (x−1, y−1) + M (x + 1, y−1) + M (x−1, y + 1) + M (x + 1, y + 1)) / 16) · (1) <B signal generation corresponding to array B Formula> B (x, y) = C (x, y) + (G (x-1, y-1) + G (x + 1, y-1) + G (x-1, y + 1) + G (x + 1, y + 1)) / 4- (C (x, y) / 4 + (M (x, y-1) + M (x, y + 1) + Y (x-1, y) + Y (x + 1, y))) / 8+ (G (x- 1, y-1) + G (x + 1, y-1) + G x−1, y + 1) + G (x + 1, y + 1)) / 16) · (2) <B signal generation equation corresponding to array C> B (x, y) = (C (x−1, y−1) ) + C (x + 1, y-1) + C (x-1, y + 1) + C (x + 1, y + 1)) / 4 + G (x, y)-(G (x, y) / 4 + (C (x, y-1) ) + C (x, y + 1) + M (x-1, y) + M (x + 1, y)) / 8+ (C (x-1, y-1) + C (x + 1, y-1) + C (x-1, y + 1) + C (x + 1, y + 1)) / 16) · (3) <B signal generation equation corresponding to array D> B (x, y) = (C (x, y−1) + C (x, y + 1) ) / 2 + (G (x-1, y) + G (x + 1, y)) / 2- (M (x, y) / 4 + (C (x, y-1) + C (x, y + 1) + G (x −1, y) + G (x + 1, y)) / 8 (Y (x-1, y-1) + Y (x + 1, y-1) + Y (x-1, y + 1) + Y (x + 1, y + 1)) / 16)... (4) given to the color separation processing unit 16 The 3 × 3 pixel array is array A
The case will be described.

【0045】Ye(x,y)とG(x,y−1)とG
(x,y+1)とには、青成分が存在しないところであ
る。したがって、G(x,y−1)とG(x,y+1)
の平均値を加算することにより、注目画素に対してG信
号の水平高周波成分を加えたことになる。
Ye (x, y), G (x, y-1) and G
(X, y + 1) is where the blue component does not exist. Therefore, G (x, y-1) and G (x, y + 1)
Means that the horizontal high-frequency component of the G signal is added to the target pixel.

【0046】この処理を行うことにより、注目画素の水
平方向の空間サンプル周波数を補うことができる。
By performing this processing, the spatial sample frequency in the horizontal direction of the pixel of interest can be supplemented.

【0047】しかしながら、Cy信号にG信号を加えた
ものはB信号ではないので、G信号は輝度信号成分とほ
ぼ同等という性質を利用して、注目画素または注目画素
の周辺画素から生成した輝度信号成分で減算しすること
でB信号を生成する。
However, since the signal obtained by adding the G signal to the Cy signal is not the B signal, the G signal is substantially equal to the luminance signal component, and the luminance signal generated from the target pixel or the peripheral pixels of the target pixel is used. A B signal is generated by subtraction with the component.

【0048】輝度信号成分の生成方法は、3×3画素に
おいて注目画素は1/4倍、注目画素の上下左右に隣接
する画素は1/8倍、その他の画素は1/16倍したも
のを加えることにより実現する。
The method of generating the luminance signal component is a 3 × 3 pixel in which the target pixel is 1/4 times, the pixel adjacent to the upper, lower, left and right sides of the target pixel is 1/8 times, and the other pixels are 1/16 times. It is realized by adding.

【0049】この輝度信号成分の生成方法は、配列Aに
限らず、配列Bと配列Cと配列Dとでも同じ生成方法で
ある。
The method of generating the luminance signal component is not limited to array A, but is the same for array B, array C and array D.

【0050】つぎに色分離処理部16に与えた3×3の
画素配列が配列Bの場合を説明する。
Next, the case where the 3 × 3 pixel array provided to the color separation processing section 16 is the array B will be described.

【0051】C(x,y)とM(x,y−1)とM
(x,y+1)には青成分が存在するところであるの
で、注目画素には水平方向の高周波成分をもっている。
しかし、配列Aおよび配列Cと信号レベルを合わせるた
めに、G(x−1,y−1)とG(x+1,y−1)と
G(x−1,y+1)とG(x+1,y+1)の平均値
を加算する。これは、G信号の低域成分を加えたことに
なる。
C (x, y), M (x, y-1) and M
Since the blue component exists at (x, y + 1), the target pixel has a high frequency component in the horizontal direction.
However, to match the signal levels with the arrays A and C, G (x-1, y-1), G (x + 1, y-1), G (x-1, y + 1) and G (x + 1, y + 1) Add the average value of This means that the low frequency component of the G signal has been added.

【0052】つまり、シアン信号の高域成分とG信号の
低域成分が加えられた値になる。ここで配列Aをみてみ
ると、シアン信号の低域成分とG信号の高域成分を加え
た値になり、信号レベルは合う。
That is, the value is obtained by adding the high frequency component of the cyan signal and the low frequency component of the G signal. Here, looking at the array A, the value is the sum of the low-frequency component of the cyan signal and the high-frequency component of the G signal, and the signal level matches.

【0053】配列Bの場合のB信号生成でも、配列Aと
同様に輝度信号成分を減算する。
In the B signal generation in the case of array B, the luminance signal component is subtracted in the same manner as in array A.

【0054】次に、配列Cの場合は、配列AのCy画素
とMg画素が、Ye画素とG画素がそれぞれ逆になった
形になっているので、それぞれ、CyとMg、YeとG
を入れ替えた式になる。
Next, in the case of the array C, the Cy and Mg pixels in the array A are in the form in which the Ye and G pixels are inverted, respectively.
Is replaced with the formula.

【0055】同様に、配列Dの処理は、色フィルタ配列
が配列BのYe画素とG画素が、Cy画素とMg画素が
それぞれ逆になった式になる。
Similarly, the processing of the array D is a formula in which the Ye and G pixels and the Cy and Mg pixels in the color filter array B are reversed.

【0056】以上ののように処理されたB信号は、G成
分を加えることにより水平方向の空間サンプル周波数を
補うことになるので、色偽信号が抑圧される。
The B signal processed as described above complements the spatial sample frequency in the horizontal direction by adding the G component, so that the color false signal is suppressed.

【0057】図6にて実際に数値を使って効果を説明す
る。B信号の処理式は、図3の説明と同じく8ビット精
度とする。
The effect will be described with reference to FIG. The processing equation for the B signal has 8-bit precision as in the description of FIG.

【0058】この場合、色分離処理部16では、図6に
示すB信号が生成される。これを見ると分かるように、
図3(d)で発生していた信号レベルの逆転が無くなっ
ている。つまり、色偽信号の発生原因が改善されたこと
になる。
In this case, the color separation processing section 16 generates the B signal shown in FIG. As you can see from this,
The reversal of the signal level generated in FIG. 3D is eliminated. That is, the cause of the generation of the false color signal is improved.

【0059】ところで、上述した色信号生成処理では、
図2(a)の色フィルタ配列においてB信号の色偽信号
を抑圧する効果があるが、この色フィルタ配列のCy画
素とYe画素が逆になった図2(c)に示す色フィルタ
配列もある。
By the way, in the above-described color signal generation processing,
Although the color filter arrangement of FIG. 2A has the effect of suppressing the false color signal of the B signal, the color filter arrangement shown in FIG. 2C in which the Cy and Ye pixels of the color filter arrangement are reversed. is there.

【0060】この配列の場合、水平方向にR信号成分を
持たない列ができるので、今度はR信号に色偽信号が発
生してしまう。
In the case of this arrangement, since a column having no R signal component is formed in the horizontal direction, a false color signal is generated in the R signal.

【0061】そこで、いままで説明してきた色分離処理
部16のB信号生成式を今度は、R信号を生成する時に
使用する。
Therefore, the B signal generation formula of the color separation processing section 16 described above is used this time when generating the R signal.

【0062】つまり、図2(c)の色フィルタ配列のR
信号生成方法は、下記の式となる。
That is, R of the color filter array shown in FIG.
The signal generation method is represented by the following equation.

【0063】 R信号 = Ye信号 + G信号成分 − 輝度成分 このように、Cy画素とYe画素が逆になったとして
も、B信号生成式の考え方をR信号を生成する時に用い
ることで、R信号に関して色偽信号抑圧効果を得ること
ができる。
R signal = Ye signal + G signal component−luminance component As described above, even if the Cy pixel and the Ye pixel are reversed, the concept of the B signal generation formula is used when generating the R signal, and thus the R signal is obtained. A color false signal suppression effect can be obtained for the signal.

【0064】ところで、固体撮像素子の各画素に配置さ
れる色フィルタの分光分布特性や、撮影照明下の色温度
により色再現性が変わることが知られている。
By the way, it is known that the color reproducibility changes depending on the spectral distribution characteristics of the color filters arranged in each pixel of the solid-state imaging device and the color temperature under photographing illumination.

【0065】そこで、上述した色分離処理部16におけ
る色信号生成処理において、輝度信号成分の量に係数α
を乗算し、Cy信号またはYe信号に加算するG信号成
分から係数αが乗算された輝度信号成分を減算した信号
に係数βを乗算することにより撮影状態または色フィル
タの分光分布特性による色再現性の変化に対応させるこ
とができる。
Therefore, in the color signal generation processing in the color separation processing section 16 described above, the coefficient α
And a signal obtained by subtracting a luminance signal component multiplied by a coefficient α from a G signal component to be added to a Cy signal or a Ye signal is multiplied by a coefficient β, thereby obtaining a color reproducibility according to a shooting state or a spectral distribution characteristic of a color filter. Can be changed.

【0066】図2(a)の色フィルタ配列の場合、B信
号生成式は以下のようになる。
In the case of the color filter arrangement shown in FIG. 2A, the B signal generation formula is as follows.

【0067】B信号= Cy信号 + (G信号成分
− 輝度信号成分×α)×β 図2(c)の色フィルタ配列の場合、R信号生成式は以
下のようになる。
B signal = Cy signal + (G signal component
-Luminance signal component x α) x β In the case of the color filter array of Fig. 2C, the R signal generation formula is as follows.

【0068】 R信号=Ye信号 +(G信号 −輝度信号×α)×β 例えば、図3(a)のデータは撮影時の色温度は550
0度であるが、α=1.44、β=1とすると、図7の
結果が得られ、信号レベルは図3(d)と同等レベルに
なる。このように、撮影照明下による色温度変化または
固体撮像素子に配置された色フィルタの分光分布のさま
ざまな特性を、上記の2種類の係数をもつことで、自由
に設定ができる。
R signal = Ye signal + (G signal−luminance signal × α) × β For example, the data in FIG.
Although it is 0 degree, if α = 1.44 and β = 1, the result of FIG. 7 is obtained, and the signal level becomes the same level as that of FIG. As described above, various characteristics of a color temperature change due to shooting illumination or a spectral distribution of a color filter arranged in a solid-state imaging device can be freely set by having the above two types of coefficients.

【0069】[0069]

【発明の効果】以上述べたように、本発明によればビデ
オカメラやデジタルカメラ等の固体撮像装置で問題にな
る色偽信号を効果的に低減でき、画質が改善される。
As described above, according to the present invention, a false color signal which is a problem in a solid-state imaging device such as a video camera or a digital camera can be effectively reduced, and the image quality can be improved.

【0070】また、B信号またはR信号を生成する時
に、輝度信号成分に係数αを乗算し、G信号成分から係
数αが乗算された輝度信号成分を減算した信号に係数β
を乗算することにより、生成したB信号もしくはR信号
の彩度を変化させることができる。
When a B signal or an R signal is generated, a luminance signal component is multiplied by a coefficient α, and a signal obtained by subtracting a luminance signal component multiplied by a coefficient α from a G signal component is converted to a coefficient β
, The saturation of the generated B signal or R signal can be changed.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の固体撮像装置の一実施の形態を示すブ
ロック図である。
FIG. 1 is a block diagram illustrating an embodiment of a solid-state imaging device according to the present invention.

【図2】本発明における固体撮像素子の色フィルタ配列
を示す図である。
FIG. 2 is a diagram illustrating a color filter array of a solid-state imaging device according to the present invention.

【図3】従来技術における色偽信号の発生メカニズムを
説明するための図である。
FIG. 3 is a diagram for explaining a generation mechanism of a color false signal in the related art.

【図4】図1の色分離処理部16に入力される画像信号
の色フィルタ配列の種類を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing types of a color filter array of an image signal input to a color separation processing unit 16 in FIG. 1;

【図5】色フィルタ配列と各画素位置の座標との対応関
係を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing a correspondence relationship between a color filter array and coordinates of each pixel position.

【図6】図1の色分離処理部16での色偽信号抑圧効果
を説明するための図である。
FIG. 6 is a diagram for explaining a color false signal suppression effect in the color separation processing unit 16 of FIG. 1;

【図7】図1の色分離処理部16において撮影状況下で
の係数での対応を説明する図である。
FIG. 7 is a diagram for explaining the correspondence between coefficients in a shooting situation in the color separation processing unit 16 in FIG. 1;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10・・固体撮像素子、11・・アナログ信号処理部、
12・・A/D変換器、13・・ガンマ補正回路、14・
・1H遅延回路、15・・1画素遅延回路、16・・色
分離処理部、17・・自動ホワイトバランス処理用乗算
器、18・・マスキング補正回路、19・・色処理部、
20・・自動ホワイトバランス処理部、21・・輪郭抽
出回路、22・・第1の加算部、23・・第2の加算
部。
10. solid-state image sensor, 11 analog signal processing unit,
12 A / D converter, 13 gamma correction circuit, 14
1H delay circuit, 15 1-pixel delay circuit, 16 color separation processing unit, 17 multiplier for automatic white balance processing, 18 masking correction circuit, 19 color processing unit
20... Automatic white balance processing section, 21... Contour extraction circuit, 22... First addition section, 23.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 5C065 AA01 AA03 BB13 BB30 CC02 CC03 CC07 CC08 CC09 DD02 DD15 DD17 EE05 EE08 GG01 GG05 GG13 GG18 GG21 GG22 5C066 AA01 CA06 CA07 DC06 EC01 EC12 EE02 GA01 GA02 GA05 GA27 GA32 GA33 GB03 HA02 JA01 KC07 KC11 KE02 KE19 KM02  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F-term (reference) KC07 KC11 KE02 KE19 KM02

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 水平方向2画素と垂直方向2画素の周期
の色フィルタ配列をもつ固体撮像素子からの出力信号か
ら画素毎に赤信号と青信号と緑信号を生成する色分離処
理を行う固体撮像装置において、 各画素について当該画素から得られるシアン信号にまた
は当該画素の周辺の画素から得られるシアン信号の平均
値に、当該画素または当該画素の周辺の緑画素から得ら
れる緑信号成分を加算し、当該画素または当該画素の周
辺から生成した輝度信号成分を減算して広帯域青信号を
生成することを特徴とする固体撮像装置。
1. A solid-state imaging device that performs a color separation process for generating a red signal, a blue signal, and a green signal for each pixel from an output signal from a solid-state imaging device having a color filter array having a cycle of two horizontal pixels and two vertical pixels. In the device, for each pixel, a green signal component obtained from the pixel or a green pixel around the pixel is added to a cyan signal obtained from the pixel or to an average value of cyan signals obtained from pixels around the pixel. A solid-state imaging device that subtracts a luminance signal component generated from the pixel or a periphery of the pixel to generate a broadband blue signal.
【請求項2】 水平方向2画素と垂直方向2画素の周期
の色フィルタ配列をもつ固体撮像素子からの出力信号か
ら画素毎に赤信号と青信号と緑信号を生成する色分離処
理を行う固体撮像装置において、 各画素について当該画素から得られる黄色信号にまたは
当該画素の周辺の画素から得られる黄色信号の平均値
に、当該画素または当該画素の周辺の緑画素から得られ
る緑信号成分を加算し、当該画素または当該画素の周辺
から生成した輝度信号成分を減算して広帯域赤信号を生
成することを特徴とする固体撮像装置。
2. A solid-state imaging device that performs a color separation process for generating a red signal, a blue signal, and a green signal for each pixel from an output signal from a solid-state imaging device having a color filter array having a cycle of two horizontal pixels and two vertical pixels. In the device, for each pixel, a green signal component obtained from the pixel or a green pixel around the pixel is added to a yellow signal obtained from the pixel or to an average value of yellow signals obtained from pixels around the pixel. A solid-state imaging device that subtracts a luminance signal component generated from the pixel or a periphery of the pixel to generate a broadband red signal.
【請求項3】 前記水平2画素と垂直2画素の周期の色
フィルタは、マゼンタ、シアン、黄、緑の組み合わせで
あることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の
固体撮像装置。
3. The solid-state imaging device according to claim 1, wherein the color filter having a cycle of two horizontal pixels and two vertical pixels is a combination of magenta, cyan, yellow, and green.
【請求項4】 色分離処理に使う演算では当該画素また
は当該画素の周辺から生成した前記輝度信号成分に第1
の係数を乗算し、当該画素位置または当該画素の周辺の
緑画素から得られる緑信号成分から前記第1の係数が乗
算された前記輝度信号成分を減算した信号に第2の係数
を乗算し、前記第1と第2の係数は撮影時の照明下の色
温度または前記色フィルタの分光分布特性に依存するこ
とを特徴とする請求項1または請求項2に記載の固体撮
像装置。
4. An operation used for color separation processing includes a first luminance signal component generated from the pixel or a periphery of the pixel.
Multiplying a signal obtained by subtracting the luminance signal component multiplied by the first coefficient from a green signal component obtained from the pixel position or a green pixel around the pixel, by a second coefficient, The solid-state imaging device according to claim 1, wherein the first and second coefficients are dependent on a color temperature under illumination at the time of photographing or a spectral distribution characteristic of the color filter.
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