JP2001352554A - カラー撮像装置 - Google Patents

カラー撮像装置

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JP2001352554A
JP2001352554A JP2000169886A JP2000169886A JP2001352554A JP 2001352554 A JP2001352554 A JP 2001352554A JP 2000169886 A JP2000169886 A JP 2000169886A JP 2000169886 A JP2000169886 A JP 2000169886A JP 2001352554 A JP2001352554 A JP 2001352554A
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signal
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JP2000169886A
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English (en)
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Satoru Wada
和田  哲
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Fujifilm Holdings Corp
Fujifilm Microdevices Co Ltd
Original Assignee
Fujifilm Microdevices Co Ltd
Fuji Photo Film Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡易的な信号処理を行った際に行方向に発生
する偽色を低減する。 【解決手段】 サンプリング点が市松状に配置され、サ
ンプリング点のうち第1のカラー画素Gが行方向に配置
されている行と第2のカラー画素Rと第3のカラー画素
Bとが行方向に交互に配置されている行とが列方向に交
互に配置されており、列方向に隣接する2行の画素から
順次画素信号を読み出してカラー画像を形成する2次元
カラー撮像装置において、第1のカラー画素Gの第1位
置における第2または第3のカラー画素信号R,Bを、
列方向に隣接する2行の画素のうち第1位置の近傍の第
2または第3のカラー画素R,Bの画素信号とこの画素
の位置から第1の位置までの第1カラー画素信号の変化
分とから求める制御回路C1とを含む。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、カラー撮像装置に
関し、特に、サンプリング点が市松状に配置され、カラ
ーフィルタの配列がG正方格子、R/B補間点順次又は
R/B補間線順次のカラー撮像装置に関する。
【0002】
【従来の技術】一般的に、デジタルスチルカメラなどに
用いられるカラー撮像装置においては、2次元平面上に
多数個の光電変換素子が一定のピッチで複数列、複数行
に亘って配列されており、1の光電変換素子列および1
つの光電変換素子行は、それぞれ複数個の光電変換素子
を含んでいる。
【0003】高画素化の要請に伴って、多くの光電変換
素子をいかにして2次元平面上に高密度に配列するかと
いう点が技術的な課題の1つになっている。
【0004】図5に、高画素化に適したハニカムCCD
カラー撮像装置のフィルタ配列の一例を示す。
【0005】ハニカムCCDカラー撮像装置Xは、2次
元平面101上に行方向及び列方向に整列して配置され
ている画素103(緑色用(G)光電変換素子103
a、赤色用(R)光電変換素子103bまたは青色用
(B)光電変換素子103cと読み出しゲート103d
とを含む)のうち1の画素列を構成している複数の画素
103は、それと行方向に隣接する画素列を構成してい
る複数の画素103に対して画素同士のピッチの約1/
2だけ列方向にずれている。
【0006】同様に、1の画素行を構成する複数の画素
は、それと列方向に隣接する画素行を構成する複数の画
素に対して画素同士のピッチの約1/2だけ行方向にず
れている。
【0007】加えて、各画素103を構成する光電変換
素子103a、103bまたは103cに蓄積された信
号電荷を転送するために、複数本の垂直電荷転送路10
5が形成されている。各垂直電荷転送路105は、蛇行
しつつ、ほぼ垂直に向けて延びており、信号電荷を垂直
方向に転送する。
【0008】各垂直電荷転送路105上に複数本の電荷
転送電極が、第1の電荷転送電極111a、第2の電荷
転送電極111bを1単位として列方向に多数単位分の
電荷転送電極が形成されている。複数本の電荷転送電極
111a、111bは、それぞれが蛇行しつつ水平方向
に延びている。複数本の電荷転送電極111a、111
bを蛇行する形状に配置することによって生じる六角形
の隙間に、上記の光電変換素子103a、103bまた
は103cの各々が位置している。
【0009】以下、上記の構造または同様の構造を有す
るカラー撮像装置をハニカムCCDカラー撮像装置と称
する。
【0010】ハニカムCCDカラー撮像装置において、
光電変換素子103a、103b、103cから垂直電
荷転送路105内に電荷を読み出す場合において、例え
ば図5に示される第1の電荷転送電極111aに正の高
い電圧を印加する。第1の電荷転送電極111aを挟ん
で列方向に隣接する2行分の画素からの信号が、読み出
しゲート103dを通して垂直電荷転送路105内(矢
印で示される方向)に読み出される。
【0011】すなわち、ハニカムCCDカラー撮像装置
において、列方向に隣接する2行分の画素からの電荷信
号を、行方向の一方向に順次読み出す。行方向の逆の方
向から信号を順次読み出しても良い。
【0012】ところで、CCDカラー撮像装置では、光
電変換素子に結像される光学像の明暗に応じて信号電荷
の蓄積量が変わり、出力信号の振幅が変化する。但し、
これだけでは出力信号の中には波長情報が含まれないの
で色の情報を得られない。色情報を得るために、光分離
を行う光学手段を利用してRGBの3原色光等に対応し
た色信号が得られるようにしている。光電変換素子10
3aは、緑色(G)のカラーフィルタを備えている。光
電変換素子103bは、赤色(R)のカラーフィルタを
備えている。光電変換素子103cは、青色(B)のカ
ラーフィルタを備えている。
【0013】カラーフィルタの色配列としては、様々な
色配列を用いることができる。
【0014】例えば、図5に示すG正方格子、R/B補
間点順次の配列も一般的に用いられる色配列の1つであ
る。
【0015】図5に示すG正方格子、R/B補間点順次
のカラーフィルタ配列は、2行に1行ごと、2列に1列
ごとにG画素103aが形成されており、G画素103
aにより正方格子を形成している色配列である。R画素
103bとB画素103cとは、2行2列の単位構成の
うち、G画素103aが存在しない行と列とに形成され
ている。補間点順次という用語における点順次とは、1
行にR画素103bとB画素103cとが交互に配置さ
れ、かつ1列にR画素103bとB画素103cとが交
互に配置されている様子を表現している。
【0016】G正方格子、R/B補間点順次の配列以外
に一般的に用いられる同様の色配列として、G正方格
子、R/B補間線順次の色配列がある。G正方格子、R
/B補間線順次の色配列に関しては後述する。
【0017】前述のように、ハニカムCCDカラー撮像
素子においては、1回の読み出し動作において、列方向
に隣接する2行分の画素からの電荷信号を順次行方向の
一方向に読み出すので、上記2種類の色配列を用いれ
ば、RGBの3種類の色信号を1回の読み出し動作にお
いて得ることができる。
【0018】
【発明が解決しようとする課題】ハニカムCCDカラー
撮像装置は高画素密度の静止画を撮像するためのデジタ
ルスチルカメラ用のカラー撮像装置に適しており、最近
では、ハニカムCCDを用いることにより、数百万のカ
ラー画素を備え銀塩写真に匹敵するカラー画像を提供で
きるカラー撮像装置が提供されるようになった。
【0019】カラー撮像装置における画素数が増加する
と、画素信号の読み出し、再生に必要な時間も増加す
る。静止画を撮影する場合は、画素信号の読み出しに多
少の時間がかかっても特に問題はない。
【0020】ところで、ハニカムCCDカラー撮像装置
を含む多くのカラー撮像装置は、モニタ用または再生用
に液晶表示装置などの表示装置を備えている。静止画を
撮影することが主目的であるデジタルスチルカメラ等の
撮像装置の場合でも、モニタ用に動画を撮影、表示でき
るように構成することが好ましい。モニタ用の動画を撮
影、再生する場合には、所望の静止画を撮影するタイミ
ング、いわゆるシャッターチャンスを得るため、継続的
に撮影再生する。従って、動画の撮影時間は長くなる。
【0021】さらに、デジタルスチルカメラを用いて静
止画を撮影する用途の他に、デジタルスチルカメラなど
を用いて簡易的に動画を撮影しその動画を記憶すること
ができれば便利である。
【0022】上記の動画の表示は、被写体の動きに迅速
に追随することができるように、静止画の場合と比較し
て、簡易的に読み出し、信号処理を行うことができるよ
うに構成する必要がある。動画信号の一時的な記憶のた
めに用いるメモリも、数やメモリ容量ができるだけ少な
い方が望ましい。さらに、モニタ用動画を撮影する場合
には、静止画を撮影する場合のシャッタチャンスを逃さ
ないようにするために長時間撮影を行う必要があり、一
層の低消費電力化が必要となる。
【0023】そこで、2次元平面上に多数配置されてい
る画素行のうち、特定の行のみを読み出すいわゆる間引
き読み出しを行う。読み出された特定の行に存在する画
素の画素信号のみに基づいて画像(動画)を表示する。
全画素を読み出す場合に比べて、列方向に近接する画素
からの画像情報が少なくなる。間引き読み出しを行う場
合には、列方向に近接する同行の画素の信号を用いて何
らかの信号処理を行い、画像情報の不足分を補う必要性
が増す。
【0024】図5に示すように、サンプリング点が市松
に配列され、カラーフィルタの配列がR/B補間点順次
方式のハニカムCCDカラー撮像装置において、RGB
画素間の補間は以下の手順で行っていた。
【0025】尚、以下においては、便宜的に、R0,0
0,2、R0,4、・・・行と、G1,1、G1,3、G1,5の行
との2行を読み出して、この2行分の画素から動画を得
る工程について考える。
【0026】図6に、信号処理を制御する制御回路C3
の概略図を示す。
【0027】尚、本明細書において、例えば図5のG
1,5の位置におけるRGB各色の信号を、G(G1,5)、
R(G1,5)、B(G1,5)と表わす。特定の画素位置に
おけるそれと同色の画素信号、例えばG(G1,5)をG
1,5で表す。
【0028】制御回路C3は、以下の(1)から(9)
までの式に基づく信号処理を行う。
【0029】 G(G1,5)=G1,5 (1) B(B0,6)=B0,6 (2) R(R0,4)=R0,4 (3) G(R0,4)=(G1,3+G1,5)/2 (4) G(B0,6)=(G1,5+G1,7)/2 (5) B(R0,4)=(B0,2+B0,6)/2 (6) R(B0,6)=(R0,4+R0,8)/2 (7) R(G1,5)=(3×R0,4+R0,8)/4 (8) B(G1,5)=(3×B0,6+B0,2)/4 (9) 対象とする第1位置に存在する画素と同色画素の信号
は、第1位置に元々同色の画素信号が存在するため、式
(1)から(3)までに示すように簡単に求まる。
【0030】対象とする第1位置に存在する画素と別色
画素の信号は、第1位置に別色画素の信号が存在しない
ため、何らかの信号処理を行って信号を求める必要があ
る。
【0031】対象とする第1位置に存在する画素がR画
素又はB画素の場合には、行方向に近接する対称位置に
RGBのいずれかの同色画素が少なくとも2つは存在す
る。
【0032】従って、式(4)から(7)に示すよう
に、列方向(x方向)に隣接する2行に存在し、第1位
置を基準として対称位置に存在する同色の2つの信号に
基づいて、第1位置におけるR、G又はB信号を比較的
精度の良く求めることが可能である。
【0033】対象とする第1位置に存在する画素がG画
素の場合には、その位置におけるR信号及びB信号は、
以下のように求める。
【0034】R信号に関しては、G1,5の近傍に位置す
る2つのR画素、例えばR0,4とR0, 8とにおける画素信
号を用い、式(8)に基づいてR(G1,5)を求める。
【0035】同様にB信号に関しても、G1,5の近傍に
位置する2つのB画素であるB0,6とB0,2とにおける画
素信号を用い、式(9)に基づいてB(G1,5)を求め
る。
【0036】G1,5の位置からR0,8画素までの距離は、
1,5の位置からR0,4画素までの距離の3倍である。G
1,5の位置からB0,2画素までの距離は、G1,5の位置か
らB0 ,6画素までの距離の3倍である。上記(8)、
(9)式では、信号の強度に関する重み付けは、基準位
置からの距離に比例するという仮定に基づく線形的な重
み付けを行っている。
【0037】上記の(1)から(9)式までに基づく信
号処理を行う制御回路C3を用いれば、対象画素の位置
における同色又は別色の画素信号を信号処理により求め
ることができる。
【0038】ところで、上記のような補間方法により信
号処理を行う制御回路C3を用いた場合には、横方向
(行方向)に偽色(色モアレ)が発生しやすい。
【0039】上記の補間方法では、G画素の位置におけ
るB信号またはR信号を得る際に、2つのB画素または
2つのR画素の信号のみに基づいて補間を行っている。
対象画素をG画素とした場合に、2つのR信号又は2つ
のB信号は、第1位置に対して行方向に離れた位置に存
在する。従って、列方向に延びるエッジ(被写体の大き
な色変化)が存在する場合に、そのエッジにおいて偽色
が発生しやすくなる。
【0040】尚、上述のように、R画素またはB画素の
位置におけるG信号、B信号またはR信号を求める場合
には、近傍に2つの同色画素が存在するため、それらの
平均を求めれば、特に偽色発生の問題は生じない。
【0041】本発明の目的は、サンプリング点が市松状
に配置されたカラー撮像装置において発生する偽色を低
減することができるカラー撮像装置を提供することであ
る。
【0042】
【課題を解決するための手段】本発明の一観点によれ
ば、サンプリング点が市松状に配置され、前記サンプリ
ング点のうち第1のカラー画素が行方向に配置されてい
る行と第2のカラー画素と第3のカラー画素とが行方向
に交互に配置されている行とが列方向に交互に配置され
ており、列方向に隣接する2行の画素から順次画素信号
を読み出してカラー画像を形成する2次元カラー撮像装
置において、第1のカラー画素の第1位置における第2
または第3のカラー画素信号を、前記列方向に隣接する
2行の画素のうち前記第1位置の近傍の第2または第3
のカラー画素の画素信号と該画素の位置から前記第1の
位置までの第1カラー画素信号の変化分とから求める制
御回路を含むカラー撮像装置が提供される。
【0043】
【発明の実施の形態】本明細書において、サンプリング
点が市松状に配置されているとの表現は、読み出される
画素の位置が市松状であることを意味する。市松状の間
隙に画素が存在したとしても、所定の読み出し動作を行
った場合に、市松の位置に存在する画素を読み出す動作
が可能な場合には、上記の表現に当てはまるものであ
る。
【0044】また、第1から第3までのカラー画素のみ
でなく、その他のカラー画素が存在しても良い。
【0045】加えて、カラー配列が、「第1のカラー画
素が行方向に配置されている行と第2カラー画素と第3
カラー画素とが行方向に交互に配置されている行とが列
方向に交互に配置されており、」との表現は、必ずしも
カラー撮像装置の画素部全体について当てはまらなくて
も、一部領域のカラー配列が当てはまれば該当するもの
である。
【0046】第1のカラー画素が行方向に配置されてい
る行に、他の色画素が一定の割合で存在している場合を
除くものではない。
【0047】本発明の実施の形態について以下に図面を
参照して説明する。
【0048】図1は、本発明の一実施の形態によるハニ
カムCCDカラー撮像装置の一例を、カラー配列に重点
をおいて示した平面図である。
【0049】図1の配列は、G正方格子、R/B補間点
順次の市松配列を示す図であり、図5に示したカラー配
列と同じ配列である。この配列はサンプリング点が市松
状に配置され、カラーフィルタの配列がG正方格子、R
/B補間点順次の配列である。
【0050】図1に示すように、2次元平面1上に、緑
色画素G(第1カラー画素:Gの光電変換素子3aと読
み出しゲート3d)のみが行方向に配置されている行
と、赤色画素R(第2カラー画素:Rの光電変換素子3
bと読み出しゲート3d)と青色画素B(第3カラー画
素:Bの光電変換素子3cと読み出しゲート3d)とが
行方向に交互に配置されている行とが列方向に隣接して
交互に配置されているとともに、G画素のみが列方向に
配置されている列とR画素とB画素とが列方向に交互に
配置されている列とが行方向に交互に隣接して配置され
ているRGBの各画素に隣接して、垂直方向に延びる複
数本の垂直電荷転送路5が蛇行するように形成されてい
る。垂直電荷転送路5の上に、行方向(水平方向)に延
びる複数本の第1及び第2の電荷転送電極11a、11
bが蛇行するように形成されている。複数の垂直電荷転
送路5の一端には、水平電荷転送路17が形成され、そ
の一端に出力アンプ21が形成されている。
【0051】尚、カラー撮像素子を含む固体撮像素子の
一般的な構造については、米国特許出願第08/96
0,056号に記載されており、その内容は本願明細書
の一部をなすものとする。
【0052】図1において、隣接する2本の第1及び第
2の電荷転送電極11a、11bの隙間領域内に略六角
形の画素3(G、B、R: 実際には光電変換素子3
a、3b、3cの開口部)が配置される。
【0053】垂直電荷転送路5は、画素3(G,B,
R)の間の隙間領域を蛇行するように列方向(垂直方
向)に延びている。垂直電荷転送路5の一端には水平電
荷転送路、アンプ部、電荷信号制御部が設けられ、画素
から読み出された電荷信号を処理することができるよう
に構成されている。
【0054】光電変換素子3a、3b、3cと垂直電荷
転送路5との間には、読み出しゲート3dが設けられて
いる。図1に示す例では、読み出しゲート3dは、第1
の電荷転送電極11a下の領域にのみ設けられている。
第1の電荷転送電極11aに対して、正の高い電圧(読
み出し電圧)、例えば15Vを印加すると、矢印で示す
ように、R0,0、G1,1、B0,2、G1,3、・・・のように
列方向に隣接する2行の画素から垂直電荷転送路5内に
信号電荷が読み出される。垂直電荷転送路5内に読み出
された電荷は、第1及び第2の電荷転送電極11a、1
1bにより、例えば4相駆動方式で列方向に転送され、
最終的には水平電荷転送路内まで転送される。水平電荷
転送路17内に転送された電荷信号は、水平電荷転送路
17内を例えば2相駆動方式により転送され、出力アン
プ21を通して外部に出力される。外部に出力される信
号の順番もR0,0、G1,1、B0,2、G1,3、・・・、の順
となる。尚、読み出しの順序は、逆方向から読み出しを
行っても良い(図1の右側から左側に向けて読み出して
も良い)。
【0055】以下、図1の第1行目と第2行目との2行
を読み出し、第3行目以下の画素は読み出さない、いわ
ゆる間引き読み出し方式を用いて簡単なモニタ画像を得
る場合を仮定して説明する。
【0056】図1に示すような、G正方格子、R/B補
間点順次のカラーフィルタ配列を有するハニカムCCD
カラー撮像装置に関して、発明者は以下のような考察を
行った。
【0057】図1において、例えばG1,5の位置におけ
るG信号は、その位置に元々存在するG信号を用いれば
良いため、特別な処理は必要ない。R0,4の位置におけ
るR信号を求める場合、B0,6の位置におけるB信号を
求める場合に関しても同様である。
【0058】次に、例えばR0,4位置におけるG信号
は、R0,4に隣接するG1,5とG1,3とにより(G1,3+G
1,5)/2の単純平均により簡単かつ精度良く求まる。
0,4位置におけるB信号もそれと近接するB0,2とB
0,6とを用いて簡単に求まる。
【0059】加えて、B0,6位置におけるG信号に関し
ても、同様にB0,6に隣接するG1,5とG1,7とを用い
て、(G1,5+G1,7)/2により求まる。R信号も隣接
するR0 ,4とR0,8とにより同様に求めることができる。
【0060】ところで、例えばG1,5の位置におけるB
信号又はR信号を求めようとすると、G1,5の位置のす
ぐ近くには、2つのR画素又は2つのB画素が存在しな
い。特にG1,5の位置に対して対称な位置にR又はBの
同色画素が2つは存在しないため、適切な補間が難しく
なる。
【0061】上記の問題点は、R画素又はB画素の画素
数が、G画素の画素数の1/2である点に関連して生じ
る問題である。
【0062】ところで、G画素の位置におけるB信号又
はR信号を求める場合には、B信号に関して、それと同
じ2行に存在する2つのB信号のみに基づいて補間を行
ったり、R信号に関して、それと同じ2行に存在する2
つのR信号のみに基づいて求めたりすると、実際に求め
たい位置に対して行方向(水平方向)にかなり離れた位
置に存在する2つのR信号(B信号を求める場合には2
つのB信号)を用いることになる。
【0063】水平方向に位置的に離れた複数(通常は2
つ)の同色信号(R信号又はB信号)を用いて求めるた
め、2つの同色画素間に縦方向(列方向)にエッジ(垂
直方向に存在する被写体の大きな変化)が存在する確率
が高くなり、偽色も発生しやすくなる。
【0064】発明者は、G画素の第1位置におけるR信
号またはB信号を、列方向に隣接する2行の画素のうち
G画素の第1位置の近傍のR画素の信号又はB画素の信
号と、そのR画素又はB画素の位置からG画素の第1の
位置までのG信号の変化分とから求めることを思い付い
た。とりわけ、R画素、B画素に比べて相対的に画素数
も多く、視感度も高いG画素を用い、R画素又はB画素
の位置のG信号と第1の位置のG信号との差から、位置
の違いによるG信号の変化分を求めれば、その変化分
は、R信号又はB信号の位置の違いによる変化分と差異
が少ない。
【0065】前提条件として、列方向に隣接する2行の
画素については、行が異なることによる信号の変化は無
視できるものと仮定している。
【0066】加えて、R信号又はB信号の行方向位置に
よる変化分は、G画素信号の位置による信号の変化分Δ
Gと同じであると仮定した。変化分ΔGは、第1位置に
おけるG信号と、その近傍に存在するR画素の位置又は
B画素の位置でのG信号とから求める。R画素の位置又
はB画素の位置におけるG信号は、該当するR画素の位
置又はB画素の位置と隣接するG画素の信号から求め
る。R画素又はB画素に対して左右に同じ位置関係で配
置されている2つのG画素の信号を利用してG信号を求
めれば、R画素又はB画素との相関、特に距離的相関関
係が高い分、偽色の発生を低減できる。
【0067】さらに、第1位置におけるG画素が含まれ
る行と列方向に隣接する行において、第1位置を基準と
して、行方向に反対方向に存在する複数のR画素または
B画素に関して、第1位置におけるR信号又はB信号の
値を上述の工程により求め、複数のR信号又はB信号に
ついて求められた第1位置における複数のR信号又はB
信号の信号値を複合調整した複合調整値を求めれば、第
1位置におけるR信号又はB信号が精度良く求まる。
【0068】簡易的な動画像が必要な場合において行間
引き読み出しを行ってモニタ画像を得る場合に、ハニカ
ムCCDカラー撮像装置の読み出し動作においては2行
分を一度に読み出すため、R画素又はB画素の近くに複
数のG画素が必ず存在する。
【0069】G画素の信号を用いて、R画素又はB画素
の位置におけるG信号を求める際に都合が良い。第1位
置までの信号の変化分を容易に求めることができる。
【0070】実際には、図1に示すG正方格子、R/B
補間点順次のカラー配列を有するハニカムCCDカラー
撮像装置において、図2に示す制御回路を用いて第1位
置(G画素)におけるR信号又はB信号を求める。
【0071】ハニカムCCDカラー撮像装置について2
行の信号を読み出すと、出力される信号の読み出し順序
は以下のようになる。
【0072】R0,0、G1,1、B0,2、G1,3、R0,4、G
1,5、B0,6、G1,7、R0,8、G1,9、・・・。
【0073】上記の信号を用いて、例えば、R0,4、G
1,5、B0,6の位置における各色の信号を求める手順につ
いて説明する。
【0074】対象とする第1位置に存在する画素と同色
の画素の信号は、その位置に元々同色の画素が存在する
ため、式(11)から(13)までに示すように簡単に
求まる。
【0075】 G(G1,5)=G1,5 (11) B(B0,6)=B0,6 (12) R(R0,4)=R0,4 (13) 対象とする第1位置に存在する別色の信号は、その位置
に別色の信号が存在しないため、何らかの信号処理を行
って求める必要がある。
【0076】対象画素がR画素又はB画素の場合には、
その位置におけるRGBの画素信号は、行方向に近接す
る対称な位置に、対象画素と同色の画素が少なくとも2
つは存在する。
【0077】従って、式(14)から(17)に示すよ
うに、列方向(x方向)に隣接する2行に存在し、対象
画素を基準として対称位置に存在する同色の2つの信号
に基づいて以下のように比較的精度良く求めることがで
きる。
【0078】 G(R0,4)=(G1,3+G1,5)/2 (14) G(B0,6)=(G1,5+G1,7)/2 (15) B(R0,4)=(B0,2+B0,6)/2 (16) R(B0,6)=(R0,4+R0,8)/2 (17) 尚、(11)式から(17)式は、式(1)から(7)
までと同じ式である。
【0079】第1位置にG画素が存在する場合、例えば
第1位置がG1,5の場合には、G1,5の位置のR信号及び
B信号とを信号処理により得る。
【0080】実際には存在しないR1,4(G1,3とG1,5
の間に仮想的に形成されるR画素)の代わりにその上に
存在するR0,4を用いる。ここで、R1,4(R0,4)から
1,5までのR信号の変化分ΔR1は、G1,4からG1,5
までのG信号の変化分ΔG1と等しいと仮定した。
【0081】また、実際には存在しないR1,8(G1,7
1,9の間に仮想的に形成されるR画素)の代わりにR
0,8を用いる。ここで、R0,8(R1,8)からR1,5までの
R信号の変化分ΔR2は、G1,8からG1,5までのG信号
の変化分ΔG2と等しいと仮定した。
【0082】従って、R(G1,5)の値としては、R0,4
+ ΔG1とR0,8 + ΔG2との2つの値が得られ
る。
【0083】2つの値の複合調整値を求める。具体的に
は両者の距離に基づく線形的な重み付け平均を取る。す
なわち、以下の式(18)、(19)で示される演算を
行う。
【0084】 R(G1,5)=3[R0,4 + {G1,5 − (G1,3 + G1,5)/2}]/4 + [R0,8 + {G1,5 − (G1,7 + G1,9)/2}]/4 =3(R0,4+ΔG1)/4+(R0,8+ΔG2)/4 (18) ここで、ΔG1=G1,5 − (G1,3 + G1,5)/2、
ΔG2=G1,5 − (G 1,7 + G1,9)/2である。
【0085】 B(G1,5)=3[B0,6 + {G1,5 − (G1,5 + G1,7)/2}]/4 + [B0,2 + {G1,5 − (G1,1 + G1,3)/2}]/4 =3(B0,6+ΔG3)/4+(B0,2+ΔG5)/4 (19) ここで、ΔG3=G1,5 − (G1,5 + G1,7)/2、
ΔG4=G1,5 − (G 1,1 + G1,3)/2である。
【0086】図2に示す制御回路C1は、式(11)か
ら(19)までに示されている信号処理を行う制御回路
である。この制御回路C1を用いれば、どの位置の信号
も精度良く求めることができる。
【0087】とりわけ、G画素の位置(第1位置)にお
けるRBの各信号を、精度良く求めることができ、偽色
の発生を低減することができる。
【0088】上記の方法によれば、視感度が高くかつ位
置的にも近い隣接するG画素によりR信号及びB信号の
位置に起因する変化分を求めるため、偽色の発生を低減
できる。
【0089】加えて、解像に対する寄与の高いG画素に
関しては、Gとは別色の信号による処理を行わないの
で、解像度を低下させることもなく、余分なメモリを必
要とすることもない。
【0090】従って、モニタ画像のような簡易的な動画
像を表示させる場合にも、鮮明な動画像を簡易的に得る
ことができる。
【0091】加えて、上記の制御回路をハニカムCCD
カラー撮像装置に適用した場合には、2行分の信号を1
回の読み出し動作により読み出すため、読み出したデー
タに基づいてR画素又はB画素を隣接する2つのG画素
により補間することが容易である。従って、信号処理の
際に前の行の信号データを記憶するための記憶装置等を
必要としないという利点がある。
【0092】尚、上記(18)及び(19)式の代わり
に、簡易的に、(18)’、(19)’式を用いること
もできる。
【0093】 R(G1,5)=R0,4+ΔG1 (18)’ B(G1,5)=B0,6+ΔG3 (19)’ 図1のG1,3の位置におけるRGBの各信号を求める場
合には、G1,3に近接する2つのR画素はR0,0とR0,4
であり、G1,3に近接する2つのB画素はB0,2、B0,6
となる。この場合には、その点を考慮に入れて上記の式
を修正して用いる必要がある。
【0094】尚、上記の制御回路及び制御方法は、ハニ
カムCCDカラー撮像装置のみではなく、サンプリング
点が市松状に配置された通常のカラー撮像装置(1行ご
とに画素信号を読み出していく構造)にも適用できる。
【0095】通常のCCDカラー撮像装置においては、
以下のように信号が読み出される。R0,0、B0,2、R
0,4、B0,6、R0,8、・・・(1行目)、G1,1
1,3、G1,5、G1,7、G1,9、・・・(2行目)。まず
1行目の画素信号を、ラインメモリ等を用いて記憶して
おき、次いで2行目の信号を読み出す。ラインメモリに
記憶されている1行目の画素信号データと読み出されて
2行目の信号データとに基づいて、それぞれの位置にお
けるRGB信号を求めれば良い。
【0096】例えば、図1に示す画素配置と同じ画素配
置(CFA)を仮定し、(18)及び(19)式の代わ
りに、以下の(18)’’及び(19)’’までの式に
より各画素信号を求めることもできる。
【0097】 R(G1,5)=(R0,4+ΔG1)+(R0,8+ΔG2) (18)’’ B(G1,5)=(B0,6+ΔG3)+(B0,2+ΔG5) (19)’’ フィルタ係数が異なる場合をも包含した以下の(21)
から(29)式までの一般的な信号処理の式で表すこと
ができる。
【0098】2次元平面上においてG画素の存在する位
置(x,y)におけるG信号をG(Gx,y)、B信号を
B(Gx,y)、R信号をR(Gx,y)とした際に、以下の
(21)から(29)式又は(21)’から(29)’
式に基づいて信号処理を行うことができる。
【0099】 G(Gx,y)=Gx,y (21) B(Bx-1,y+1)=Bx-1,y+1 (22) R(Rx,y)=Rx-1,y-1 (23) G(Rx-1,y-1)={mGx,y +nGx-1,y-2}/(m+n) (24) G(Bx-1,y+1)={mGx,y +nGx-1,y+2}/(m+n) (25) B(Rx-1,y-1)={mBx-1,y-3 +nGx-1,y+1}/(m+n) (26) R(Bx-1,y+1)={mRx-1,y-1 +nRx-1,y+3}/(m+n) (27) R(Gx,y) = m[Rx-1,y-1 + {Gx,y − (Gx,y + Gx,y-2)/2} /(m+n) + n[Rx-1,y+3 + {Gx,y − (Gx,y+2 + Gx,y+4)/2} ]/(m+n) = m{Rx-1,y-1 + ΔG11}/(m+n) + n{Rx-1,y +3 + ΔG12}/(m+n) (28) B(Gx,y)= m[Bx-1,y-3 + {Gx,y − (Gx,y-4 + Gx,y-2)/2} /(m+n)] + n[Bx-1,y+1 + {Gx,y −(Gx,y + Gx,y+2)/(m +n) } = m{Bx-1,y-3 + ΔG13}/(m+n)+n{Bx-1,y+1 + ΔG14}/(m+n) (29) または、 R(Gx,y) = m[Rx-1,y-3 + {Gx,y + (Gx,y-4 + Gx,y-2)/2 }/(m+n) + n[Rx-1,y+1 + {Gx,y − (Gx,y+Gx,y+2)/2}] /(m+n) = m{Rx-1,y-3 + ΔG15}/(m+n) + n{Rx-1,y +1 + ΔG16}/(m+n) (28)’ B(Gx,y) =m[Bx-1,y-1 + {Gx,y − (Gx,y-2 + Gx,y)/2}] /(m+n) + n[Bx-1,y+3 + (Gx,y − (Gx,y+2 + Gx,y+4)/2) ]/(m+n) = m{Bx-1,y-1 + ΔG17}/(m+n) + n{Bx-1,y +3 + ΔG18}/(m+n) (29)’ 上記の式において、mとnとは、フィルタ係数である。
【0100】(x−1,y−1)の位置にR画素が存在
する場合には、上記(28)、(29)式を、(x−
1,y−1)の位置にB画素が存在する場合には、上記
(28)’、(29)’式を用いることができる。
【0101】フィルタ係数m、nを決めることにより、
上述の手順と同様の手順によりB信号、R信号の補間が
できる。
【0102】図3に、上記の補間式(21)から(2
9)式までに基づく信号処理を行う制御回路C2を示
す。制御回路C2を用いれば、フィルタ係数の異なる場
合にも、信号の補間処理を行うことが可能である。もち
ろん、第1位置が異なる場合には、(28)’、(2
9)’式が用いられる。
【0103】次に、本発明の第2の実施の形態によるカ
ラー撮像装置について、図面を参照して説明する。
【0104】図4に、第2の実施の形態による色フィル
タ配列を含むハニカムCCDカラー撮像装置の一例を示
す。
【0105】上記のハニカムCCDカラー撮像装置は、
第1の実施の形態によるハニカムCCDカラー撮像装置
と同様に、サンプリング点が市松状に配置される。
【0106】但し、カラーフィルタの配列は、第1の実
施の形態によるハニカムCCDカラー撮像装置と異な
り、G正方格子、R/B補間線順次の配列である。
【0107】G正方格子、R/B補間線順次の配列と
は、図4に示すように、1行にG画素のみが配置されて
いる行と、R画素とB画素とが交互に配置されている行
とが列方向に交互に配列されるとともに、1列にG画素
のみが配置されている列と、R画素又はB画素のいずれ
かの同色画素のみが配置されている列とが行方向に交互
に配置されており、かつ、R画素のみが配置されている
列とB画素のみが配置されている列とがG画素のみが形
成されている画素列を介して交互に配置されている配列
をいう。
【0108】上記のハニカムCCDカラー撮像装置にお
いても、1行目と2行目の画素配列は第1の実施の形態
によるカラー撮像装置と同様である。
【0109】図4に示すように、2次元平面31上に、
G画素(第1カラー画素:光電変換素子33aと読み出
しゲート33d)のみが行方向に配置されている行と、
R画素(第2カラー画素:光電変換素子33bと読み出
しゲート33d)とB画素(第3カラー画素:光電変換
素子33cと読み出しゲート33d)とが行方向に交互
に配置されている行とが列方向に交互に配置されている
とともに、G画素、R画素、B画素のみが列方向に配置
されている列が行方向に交互に配置されている行方向に
隣接する2列の画素列の隙間に、垂直方向に延びる複数
本の垂直電荷転送路35が蛇行するように形成されてい
る。垂直電荷転送路35の上に、列方向に隣接する2行
の隙間に行方向(水平方向)に延びる複数本の第1及び
第2の電荷転送電極41a、41bが蛇行するように形
成されている。
【0110】図4の2本の第1及び第2の電荷転送電極
41a、41bの隙間の領域内に略六角形の画素(実際
には光電変換素子の開口部)が配置される。垂直電荷転
送路35は、画素の間を蛇行するように列方向(垂直方
向)に延びている。垂直電荷転送路35の一端には水平
電荷転送路47が形成され、水平電荷転送路47の一端
に出力アンプ51が形成されている。さらに、電荷信号
制御部が設けられ、画素から読み出された電荷信号を処
理することができるように構成されている。
【0111】画素33と垂直電荷転送路35との間に
は、読み出しゲート33dが設けられている。
【0112】ハニカムCCDカラー撮像装置では、1本
の電荷転送電極41に読み出しパルス電圧(通常は高い
正の電圧)を印加する一度の読み出し動作において、図
4に矢印で示すように読み出しゲート45を通って2行
分の画素行からの信号が同時に垂直電荷転送路内へ読み
出される。
【0113】図1の上から3行目のカラー配列と図4の
上から3行目のカラー配列とは異なる。但し、水平方向
に順に見ていけば、R画素とB画素とが交互に並ぶ配列
自体は、図1の配列も図3の配列も同様である。
【0114】従って、第2の実施の形態によるカラー撮
像装置においても、第1の実施の形態によるカラー撮像
装置と同様の補間方法を用いて、偽色を低減することが
できる。
【0115】要するに、R画素とB画素とを隣接して配
置される2つのG画素の信号によって補間するには、
(11)式から(19)式までを用いれば良い。
【0116】第2の実施の形態によるハニカムCCDカ
ラー撮像装置において、フィルタ係数m、nの異なる場
合にも適用するためには、(21)式から(29)式又
は(21)式から(27)式まで及び(28)’、(2
9)’式を用いれば良い。
【0117】すなわち、第2の実施の形態によるカラー
撮像装置においても、図3に示す制御回路を用いること
により、フィルタ係数が異なる場合も含めて信号処理を
行うことが可能である。
【0118】上記のカラー撮像装置及びその制御方法を
用いれば、RGB信号を精度良く求めることができる。
とりわけ、第1位置にG画素が存在する場合に、その第
1位置におけるR信号とB信号とを、従来よりも精度良
く求めることができ、偽色の発生を低減できる。
【0119】加えて、解像に対する寄与の高いG画素に
関しては、元々存在するG信号のみに基づいて求めるた
め解像度を低下させることもない。
【0120】ハニカムCCDカラー撮像装置に上記の補
間方法を適用すると、信号の読み出し順序は以下のよう
になる。
【0121】R0,0、G1,1、B0,2、G1,3、R0,4、G
1,5、B0,6、G1,7、R0,8、G1,9。逆方向から読み出
す場合も同様である。
【0122】第1の実施の形態の場合と同様に、ハニカ
ムCCDカラー撮像装置では、2行分の信号を1回の読
み出し動作により読み出すため、読み出したデータに基
づいてR信号又はB信号を隣接するG画素の信号により
求めることができる。従って、信号処理の際に前の行の
信号データを記憶するための記憶装置等を必要としない
という利点がある。モニタ用の動画像のような簡易的な
信号処理も容易である。
【0123】尚、上記の制御回路及び制御方法は、ハニ
カムCCDカラー撮像装置のみではなく、サンプリング
点が市松状の通常のカラー撮像装置にも適用できる。
【0124】通常のCCDカラー撮像装置においては、
以下のように信号が読み出される。
【0125】R0,0、B0,2、R0,4、B0,6、R0,8、・
・・(1行目)、G1,1、G1,3、G1 ,5、G1,7
1,9、・・・(2行目)。
【0126】従って、まず1行目のデータ信号を、ライ
ンメモリ等を用いて記憶しておき、次いで2行目のデー
タを読み出し、1行目と2行目のデータに基づいて、各
RGB信号を求めることができる。
【0127】この場合でも、モニタ用の動画像のような
簡易的な信号処理が可能である。
【0128】以上、本発明の実施の形態について例示し
たが、制限的な意味を有さない。
【0129】例えば、実施例においては、ハニカムCC
Dカラー撮像装置を中心としてCCDカラー撮像装置に
ついて例示したが、同様なカラー配列を有するCMOS
型カラー撮像装置やCCDラインセンサなどにも適用で
きることは当業者であれば明らかであろう。
【0130】その他、種々の変更、改良、組み合わせ等
が可能なことは当業者には自明であろう。
【0131】
【発明の効果】サンプリング点が市松状に配置され、カ
ラーフィルタの配列がR/B補間点順次又はR/B補間
線順次の配列を有するカラー撮像装置において、偽色を
低減しつつ、簡易的な信号処理を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の第1の実施の形態によるハニカムC
CDカラー撮像装置の概略構造を示す平面図である。
【図2】 本発明の第1の実施の形態によるハニカムC
CDカラー撮像装置の制御方法を示す概念図である。
【図3】 本発明の第1の実施の形態の変形例によるハ
ニカムCCDカラー撮像装置の制御方法を示す概念図で
ある。
【図4】 本発明の第2の実施の形態によるハニカムC
CDカラー撮像装置の概略構造を示す平面図である。
【図5】 従来のCCDカラー撮像装置の概略構造を示
す平面図である。
【図6】 従来のCCDカラー撮像装置の制御方法を示
す概念図である。
【符号の説明】
A、B、X カラー撮像装置 C1、C2、C3 制御回路 CFA カラーフィルタアレイ G(緑色画素) R(赤色画素) B(青色画素) 1 2次元平面 3 画素 3a 光電変換素子(G画素) 3b 光電変換素子(R画素) 3c 光電変換素子(B画素) 3d 読み出しゲート 5 垂直電荷転送路 11a、11b 電荷転送電極 17 水平電荷転送路 21 出力アンプ 31 2次元平面 33 画素 33a 光電変換素子(G画素) 33b 光電変換素子(R画素) 33c 光電変換素子(B画素) 33d 読み出しゲート 35 垂直電荷転送路 41a、41b 電荷転送電極 47 水平電荷転送路 51 出力アンプ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 2H054 AA01 4M118 AA10 AB01 BA10 CA20 DA12 DB01 FA01 FA06 GC08 GC14 5C065 AA01 AA03 BB13 CC01 DD02 EE03 EE05 GG13 GG17

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 サンプリング点が市松状に配置され、前
    記サンプリング点のうち第1のカラー画素が行方向に配
    置されている行と第2のカラー画素と第3のカラー画素
    とが行方向に交互に配置されている行とが列方向に交互
    に配置されており、列方向に隣接する2行の画素から順
    次画素信号を読み出してカラー画像を形成する2次元カ
    ラー撮像装置において、 第1のカラー画素の第1位置における第2または第3の
    カラー画素信号を、前記列方向に隣接する2行の画素の
    うち前記第1位置の近傍の第2または第3のカラー画素
    の画素信号と該画素の位置から前記第1の位置までの第
    1カラー画素信号の変化分とから求める制御回路を含む
    カラー撮像装置。
  2. 【請求項2】 前記制御回路は、第1のカラー画素の第
    1位置における第2または第3のカラー画素信号を、列
    方向に隣接する行において行方向に反対方向に近接する
    複数の第2または第3のカラー画素の画素信号と前記複
    数の第2または第3のカラー画素の位置から前記第1の
    位置までの第1カラー画素信号の複数の変化分とから求
    めた複数の信号値の複合調整値として求める請求項1に
    記載のカラー撮像装置。
  3. 【請求項3】 前記第1のカラーが緑色であり、前記第
    2及び第3のカラーが赤色及び青色である請求項1又は
    2に記載のカラー撮像装置。
  4. 【請求項4】 前記サンプリング点のうち行方向に隣接
    するサンプリング点間を列方向に延びる隙間に、列方向
    に蛇行するように延びる垂直電荷転送路が形成されると
    ともに、前記サンプリング点のうち列方向に隣接するサ
    ンプリング点間を行方向に延びる隙間に行方向に蛇行す
    るように延びる電荷転送電極が形成されている請求項1
    から3までのいずれか1項に記載のカラー撮像装置。
  5. 【請求項5】 前記電荷転送電極に高電圧を印加するこ
    とより、列方向に隣接する前記2行のカラー画素の信号
    を一度の読み出し動作で前記垂直電荷転送路内に読み出
    す請求項4に記載のカラー撮像装置。
  6. 【請求項6】 前記複合調整値は、前記複数の第2又は
    第3のカラー画素に関する信号の平均値である請求項2
    から5までのいずれか1項に記載のカラー撮像装置。
  7. 【請求項7】 前記複合調整値は、前記複数の第2又は
    第3のカラー画素に関する信号値について、前記複数の
    第2または第3のカラー画素の位置から前記第1の位置
    までの距離に関する線形的な重み付けをして得た平均値
    である請求項2から6までのいずれか1項に記載のカラ
    ー撮像装置。
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