JP2005295144A - 色キャリアブースト補正回路、固体撮像装置及び携帯用機器 - Google Patents

Abstract

【課題】画素間に生じる混色を補正し、Ｓ／Ｎ及び色再現に優れた映像信号を得ることができる色キャリアブースト補正回路を提供する。
【解決手段】バンドパスフィルタ１０４は、色キャリア成分を含む映像信号から色キャリア成分のみを抽出し、乗算器１０７は抽出した色キャリア成分の振幅を調整する。ローパスフィルタ１０９は、同色画素における色キャリア成分を含む映像信号を平滑化する。加算器１１１は、振幅が調整された色キャリア成分を平滑化された映像信号に加算し、色キャリアブースト補正信号を生成する。ローパスフィルタ１１３は、複数ラインの色キャリア成分を含む映像信号から、常に同じ信号成分を有する平均輝度信号を算出する。信号変換回路１１５は、平均輝度信号に応じて色キャリアブースト補正信号と平均輝度信号との混合比を設定し、加算器１２３は前記混合比に基づいて、色キャリアブースト補正信号と平均輝度信号とを混合する。
【選択図】 図１

Description

この発明は、カラー固体撮像素子に必要なビデオカメラの信号処理部において使用される色キャリアブースト補正回路を含む固体撮像装置及び携帯用機器に関するものである。

固体撮像装置は、異なる分光特性を有する色フィルタが任意の配列で画素毎に配列されたカラー固体撮像素子を有している。このカラー固体撮像素子から出力されたアナログ映像信号は、デジタル映像信号に変換された後、色キャリアブースト補正回路に入力され、必要なカメラ信号処理が行われる。

従来の色キャリアブースト補正回路の一例を以下に説明する。例えば、特許文献１に記載されたキャリアブースト補正回路は、補色色差線順次方式と呼ばれる“Ｙｅ，Ｃｙ，Ｍｇ，Ｇ”４色の色フィルタを配列したカラー固体撮像素子を前提にしており、固体撮像素子から得られる色キャリア成分を含む映像出力信号も、
“Ｙｅ＋Ｍｇ（＝２Ｒ＋Ｇ＋Ｂ），Ｃｙ＋Ｇ（＝２Ｇ＋Ｂ），Ｙｅ＋Ｍｇ，Ｃｙ＋Ｇ，…，
Ｙｅ＋Ｇ（＝Ｒ＋２Ｇ），Ｃｙ＋Ｍｇ（＝Ｒ＋Ｇ＋２Ｂ），Ｙｅ＋Ｇ，Ｃｙ＋Ｍｇ，…”のような画素毎、かつライン毎に時分割の信号配列となっている。この場合、隣接する２画素の平均信号は、常に“２Ｒ＋３Ｇ＋２Ｂ”の信号成分を有する平均輝度信号になる。

さらに、このキャリアブースト補正回路では、アナログ／デジタル変換直後の元信号にキャリアブースト補正を施しているので、画面内にキズ（画素欠陥）が存在する固体撮像素子に適用した場合には誤補正となる可能性が生じる。キャリアブースト補正後の映像信号より輪郭補正を施せば、元信号との信号帯域の違いから、輪郭強調の効果にも影響する場合も考えられる。

近年、色再現に優れた原色フィルタを用いた固体撮像素子が主流となっており、その代表的な色フィルタの配列が原色ベイヤー方式である。この方式は“Ｒ，Ｇ，Ｂ”３色の原色フィルタを用いて、“Ｒ，Ｇｒ，Ｒ，Ｇｒ，…，Ｇｂ，Ｂ，Ｇｂ，Ｂ，…”のような時分割の映像出力信号を固体撮像素子から得ている。“Ｇｒ”と“Ｇｂ”とは、同じ“Ｇ”の色フィルタより得られる信号であるが、隣接する画素の色フィルタが異なるため、実際には完全に一致した信号成分とならない。画素間において、混色と呼ばれる信号の混入が生じている場合が多く、その影響で著しく色再現が悪くなる。
特開平１１−１１３０１１号公報

本発明は、画素間に生じる混色（信号混入）を補正し、Ｓ／Ｎ、及び色再現に優れた映像信号を得ることができる色キャリアブースト補正回路、前記色キャリアブースト補正回路を含む固体撮像装置及び携帯用機器を提供することを目的とする。

この発明の一実施形態の色キャリアブースト補正回路は、固体撮像素子より得られる色キャリア成分を含む映像信号から前記色キャリア成分のみを抽出する抽出手段と、前記抽出手段により抽出した前記色キャリア成分の振幅を調整する調整手段と、前記固体撮像素子の同色画素における前記色キャリア成分を含む映像信号を平滑化する平滑化手段と、前記調整手段により振幅が調整された前記色キャリア成分を、前記平滑化手段により平滑化された前記映像信号に加算し、色キャリアブースト補正信号を得る加算手段と、前記固体撮像素子の複数ラインの色キャリア成分を含む映像信号から、常に同じ信号成分を有する平均輝度信号を算出する算出手段と、前記平均輝度信号に応じて前記色キャリアブースト補正信号と前記平均輝度信号との混合比を設定する設定手段と、前記設定手段により設定された前記混合比に基づいて、前記色キャリアブースト補正信号と前記平均輝度信号とを混合する混合手段とを具備することを特徴とする。

また、この発明の他の実施形態の固体撮像装置は、受光した光学像を光電変換して、色キャリア成分を含むアナログ映像信号を生成する固体撮像素子と、前記固体撮像素子により生成された前記アナログ映像信号を、前記色キャリア成分を含むデジタル映像信号に変換するアナログ／デジタル変換手段と、前記デジタル映像信号を隣接する複数ラインの同時信号として出力する複数個のラインメモリと、前記複数個のラインメモリから出力された前記複数ラインの同時信号から前記色キャリア成分のみを抽出する抽出手段と、前記抽出手段により抽出した前記色キャリア成分の振幅を調整する調整手段と、前記固体撮像素子の同色画素における前記色キャリア成分を含む映像信号を平滑化する平滑化手段と、前記調整手段により振幅が調整された前記色キャリア成分を、前記平滑化手段により平滑化された前記映像信号に加算し、色キャリアブースト補正信号を得る加算手段と、前記固体撮像素子における前記複数ラインの同時信号から、常に同じ信号成分を有する平均輝度信号を算出する算出手段と、前記平均輝度信号に応じて前記色キャリアブースト補正信号と前記平均輝度信号との混合比を設定する設定手段と、前記設定手段により設定された前記混合比に基づいて、前記色キャリアブースト補正信号と前記平均輝度信号とを混合する混合手段と、前記混合手段により前記色キャリアブースト補正信号と前記平均輝度信号とを混合した信号から色分離を行う色分離手段とを具備することを特徴とする。

また、この発明の他の実施形態の携帯用機器は、受光した光学像を光電変換して、色キャリア成分を含むアナログ映像信号を生成する固体撮像素子と、前記固体撮像素子により生成された前記アナログ映像信号を、前記色キャリア成分を含むデジタル映像信号に変換するアナログ／デジタル変換手段と、前記デジタル映像信号を隣接する複数ラインの同時信号として出力する複数個のラインメモリと、前記複数個のラインメモリから出力された前記複数ラインの同時信号から前記色キャリア成分のみを抽出する抽出手段と、前記抽出手段により抽出した前記色キャリア成分の振幅を調整する調整手段と、前記固体撮像素子の同色画素における前記色キャリア成分を含む映像信号を平滑化する平滑化手段と、前記調整手段により振幅が調整された前記色キャリア成分を、前記平滑化手段により平滑化された前記映像信号に加算し、色キャリアブースト補正信号を得る加算手段と、前記固体撮像素子における前記複数ラインの同時信号から、常に同じ信号成分を有する平均輝度信号を算出する算出手段と、前記平均輝度信号に応じて前記色キャリアブースト補正信号と前記平均輝度信号との混合比を設定する設定手段と、前記設定手段により設定された前記混合比に基づいて、前記色キャリアブースト補正信号と前記平均輝度信号とを混合する混合手段と、前記混合手段により前記色キャリアブースト補正信号と前記平均輝度信号とを混合した信号から色分離を行う色分離手段と、前記複数個のラインメモリから出力された前記複数ラインの同時信号を用いて輪郭抽出を行い、輪郭を補正する輪郭補正信号を得る抽出手段と、前記色分離手段により色分離された信号と前記輪郭補正信号とからガンマ補正と輪郭加算を行い、標準映像信号を出力する後処理手段とを含む固体撮像装置と、前記後処理手段から出力された前記標準映像信号を記憶するフレームメモリと、前記フレームメモリに記憶された前記標準映像信号を表示する表示手段と、前記固体撮像装置、前記フレームメモリ、及び前記表示手段の動作を制御する制御回路とを具備することを特徴とする。

この発明によれば、画素間に生じる混色（信号混入）を補正し、Ｓ／Ｎ、及び色再現に優れた映像信号を得ることができる色キャリアブースト補正回路、前記色キャリアブースト補正回路を含む固体撮像装置及び携帯用機器を提供することが可能である。

以下、図面を参照してこの発明の実施形態の色キャリアブースト補正回路を含む固体撮像装置について説明する。説明に際し、全図にわたり、共通する部分には共通する参照符号を付す。

［第１の実施形態］
まず、この発明の第１の実施形態の色キャリアブースト補正回路について説明する。

図１は、第１の実施形態の色キャリアブースト補正回路の基本構成を示すブロック図である。

入力信号として、端子１０１，１０２，１０３から“ＩＮ＿０Ｈ，ＩＮ＿１Ｈ，ＩＮ＿２Ｈ”なる３ライン分の映像信号がそれぞれ入力され、端子１０６から“ＣＢ＿ＧＡＩＮ”なるキャリアブースト量を可変する設定信号（以下、キャリアブースト信号と記す）が入力される。また、出力信号として、端子１２６から“ＯＵＴ＿１Ｈ”なる１ライン分の映像信号が出力される。

先ず、端子１０２から入力された“ＩＮ＿１Ｈ”なる映像信号は、色キャリア信号成分を分離抽出する水平方向のバンドパスフィルタ（Ｈ＿ＢＰＦ）１０４に入力される。バンドパスフィルタ１０４により分離抽出された色キャリア信号１０５は、端子１０６から入力された“ＣＢ＿ＧＡＩＮ”なるキャリアブースト信号（第１の乗算係数）と、第１の乗算器１０７において乗算される。第１の乗算器１０７で乗算された補正用の色キャリア信号１０８は第１の加算器１１１に入力される。

端子１０２から入力された“ＩＮ＿１Ｈ”なる映像信号は、同時に、同色画素平均を演算する水平方向のローパスフィルタ（Ｈ＿ＬＰＦ）１０９にも入力される。ローパスフィルタ１０９により平均・平滑化された映像信号１１０は、第１の加算器１１１に入力され、この第１の加算器１１１において、色キャリア信号１０８と映像信号１１０とが加算され、色キャリアブースト補正された映像信号１１２となる。

端子１０２から入力された“ＩＮ＿１Ｈ”なる映像信号は、更に、端子１０１から入力された“ＩＮ＿０Ｈ”なる映像信号、及び端子１０３から入力された“ＩＮ＿２Ｈ”なる映像信号と共に、平均輝度信号１１４を得るための垂直方向のローパスフィルタ（Ｖ＿ＬＰＦ）１１３に入力される。

固体撮像素子の色フィルタ配列が原色ベイヤー方式である場合、仮に端子１０２より入力される映像信号“ＩＮ＿１Ｈ”が、“Ｒ，Ｇｒ，Ｒ，Ｇｒ，…”の時、端子１０１より入力される映像信号“ＩＮ＿０Ｈ”と、端子１０３より入力される映像信号“ＩＮ＿２Ｈ”は共に“Ｇｂ，Ｂ，Ｇｂ，Ｂ，…”となる。逆に、端子１０２より入力される映像信号“ＩＮ＿１Ｈ”が、“Ｇｂ，Ｂ，Ｇｂ，Ｂ，…”の時、端子１０１，１０３より入力される映像信号“ＩＮ＿０Ｈ，ＩＮ＿２Ｈ”は共に“Ｒ，Ｇｒ，Ｒ，Ｇｒ，…”となる。結果として、ローパスフィルタ１１３からは“Ｒ＋Ｇｒ＋Ｇｂ＋Ｂ”の信号成分を有する平均輝度信号１１４が、常に出力される。

平均輝度信号１１４は、信号変換回路１１５に入力され、第２の乗算係数１１６となる。第２の乗算係数１１６は、第２の乗算器１１７に入力される。第２の乗算器１１７は、第１の加算器１１１より出力された、色キャリアブースト補正された映像信号１１２と第２の乗算係数１１６とを乗算する。

また、第２の乗算係数１１６は、インバータ１１９で反転されて第３の乗算係数１２０となり、第３の乗算器１２１に入力される。第３の乗算器１２１は、第３の乗算係数１２０と平均輝度信号１１４とを乗算する。仮に、第２の乗算係数１１６が“２５５”であった場合、反転された第３の乗算係数１２０は“０”となる。第２の乗算係数１１６が“２５４”であった場合には第３の乗算係数１２０は“１”であり、第２の乗算係数１１６が“２５３”であった場合には第３の乗算係数１２０は“２”である。第２，第３の乗算係数はこのように推移し、第２の乗算係数１１６と第３の乗算係数１２０との合計は常に“２５５”となる。これにより、第２の乗算器１１７で乗算された色キャリア成分を含む映像信号１１８と、第３の乗算器１２１で乗算された平均輝度信号１２２とは、加算した時に常に一定の輝度エネルギーを有する信号となる。

第２の加算器１２３において、色キャリア成分を含む映像信号１１８と平均輝度信号１２２とが加算され、色キャリアブースト補正が施された映像信号１２４となり、クリップ回路１２５に入力される。クリップ回路１２５は、計算上で生じる過大レベルを切捨てるもので、後段の処理方式により削除することも可能である。そして、色キャリアブースト補正が施された“ＯＵＴ＿１Ｈ”なる映像信号が、端子１２６より出力される。

図２は、図１におけるバンドパスフィルタ１０４、ローパスフィルタ１０９、ローパスフィルタ１１３の具体的な回路の一例である。

これらフィルタは、シフトレジスタ１３１と加算器１３２との組合せで構成されている。そして、これらフィルタより“１，−２，２，−２，１”なるタップ係数を有する色キャリア信号１０５が得られ、“１，０，２，０，１”なるタップ係数を有する同色画素間で平均・平滑化された映像信号１１０が得られる。さらに、水平・垂直方向に平均化された“１，２，１／２，４，２／１，２，１”なる平均輝度信号１１４が得られる。

図３は、図１における信号変換回路１１５の入出力特性を示す図である。横軸に入力となる平均輝度信号１１４をとり、縦軸に出力となる第２の乗算係数１１６をとった場合の特性例を示している。

低輝度（０［％］前後）では乗算係数１１６が最小値“０”となり、中輝度（５０［％］前後）では最大値“２５５”となり、高輝度（１００［％］以上）では中間値“１２８”となっている。この特性により、低輝度部分では色キャリアブーストされない平均輝度信号となり、中輝度部分では色キャリアブーストされた映像信号となり、高輝度部分では１：１に混合された映像信号となる。

前記構成を有する色キャリアブースト補正回路によれば、画面内の暗部（低輝度部分）、及び明部（高輝度部分）の色キャリア成分を抑制しつつ、中輝度部分の色キャリア成分を増幅した色キャリアブースト信号が得られる。これにより、画素間に生じる混色（信号混入）を補正でき、Ｓ／Ｎ、及び色再現に優れた映像信号を得ることができる。また、クリップ回路１２５を備えているため、過大な色キャリア成分によって生じる過大出力信号を除去でき、以降の信号処理におけるビット数を削減できる。

［第２の実施形態］
次に、この発明の第２の実施形態のキャリアブースト補正回路を含む固体撮像装置について説明する。

図４は、第２の実施形態のキャリアブースト補正回路の基本構成を示すブロック図である。この第２の実施形態では、図１に示した前記第１の実施形態に対して、小振幅の色キャリア成分を抑圧するノイズキャンセル回路２０６と、アナログ映像信号の利得を自動調整するアナログ利得調整回路が動作しているとき、色キャリアブースト量を自動的に抑える第２の信号変換回路２０９とが追加され、クリップ回路１２５が削除されている。

端子２０２から入力された “ＩＮ＿１Ｈ”なる映像信号は、色キャリア信号成分を分離抽出する水平方向のバンドパスフィルタ（Ｈ＿ＢＰＦ）２０４に入力される。バンドパスフィルタ２０４により分離抽出された色キャリア信号２０５は、小振幅成分を抑圧するノイズキャンセル回路２０６に入力され、小振幅成分が圧縮された色キャリア信号２０７となる。

端子２０８から入力される“ＡＧＣ”なる信号（可変利得値）は、アナログ映像信号をデジタル映像信号に変換する前のアナログ利得を決定しているもので、一般に低照度時に利得を増やして感度を上げる働きを有する。しかし、高利得を得ても映像信号のＳ／Ｎは悪化し、結果として色ノイズが増える。この状態で色キャリアブースト補正を行えば、誤補正によって色ノイズを目立たせることになる。

そこで、端子２０８から入力される“ＡＧＣ”なる信号を第２の信号変換回路２０９に入力し、高利得時には小さく、低利得時には大きくなるような、第１の乗算係数２１０を発生させる。色キャリア信号２０７と第１の乗算係数２１０は、第１の乗算器２１１において乗算され、補正用の色キャリア信号２１２となる。

端子２０２から入力される“ＩＮ＿１Ｈ”なる映像信号は、同時に、同色画素平均を演算する水平方向のローパスフィルタ（Ｈ＿ＬＰＦ）２１３にも入力される。ローパスフィルタ２１３により平均・平滑化された映像信号２１４が、第１の加算器２１５に入力され、補正用の色キャリア信号２１２と加算されて、色キャリアブースト補正された映像信号２１６となる。

端子２０２から入力された“ＩＮ＿１Ｈ”なる映像信号は、更に、端子２０１から入力された“ＩＮ＿０Ｈ”なる映像信号、及び端子２０３から入力された“ＩＮ＿２Ｈ”なる映像信号と共に、平均輝度信号２１８を得るための垂直方向のローパスフィルタ（Ｖ＿ＬＰＦ）２１７に入力される。

平均輝度信号２１８は、第１の信号変換回路２１９に入力され、第２の乗算係数２２０となる。第２の乗算係数２２０と色キャリアブースト補正された映像信号２１６は、第２の乗算器２２１に入力され、乗算されて、色キャリア成分を含む映像信号２２２となる。同時に、第２の乗算係数２２０は、インバータ２２３を通り第３の乗算係数２２４となり、第３の乗算器２２５に入力される。この第３の乗算係数２２４と平均輝度信号２１８は、第３の乗算器２２５により乗算され、平均輝度信号２２６となる。

第２の乗算器２２１で乗算された色キャリア成分を含む映像信号２２２と、第３の乗算器２２５で乗算された平均輝度信号２２６とが、第２の加算器２２７で加算され、色キャリアブースト補正された“ＯＵＴ＿１Ｈ”なる映像信号が、端子２２８より出力される。

図５は、図４におけるノイズキャンセル回路２０６の代表的な入出力特性を示す図である。横軸が入力であり、縦軸が出力である。この図に示す入出力特性により、入力された映像信号の小振幅成分が“０”に抑圧されているのがわかる。

図６は、図４における第２の信号変換回路２０９の代表的な入出力特性を示す図である。横軸に“ＡＧＣ”なる信号をとり、縦軸に出力となる第１の乗算係数２１０をとった場合の特性例を示している。“ＡＧＣ”なる信号が高利得時には小さく、低利得時には大きくなるような第１の乗算係数２１０を発生する。

前記構成を有する色キャリアブースト補正回路によれば、バンドパスフィルタ２０４の後段にノイズキャンセル回路２０６を接続することにより、分離抽出した色キャリア成分の微小ノイズを抑圧でき、Ｓ／Ｎの高い色キャリアブースト信号を得ることができる。また、アナログ映像信号の利得を自動調整するアナログ利得調整回路が動作しているときはＳ／Ｎが悪いが、この動作時に色キャリア成分のブースト量を抑えることが可能となり、色ノイズを目立たなくできる。

［第３の実施形態］
次に、この発明の第３の実施形態の色キャリアブースト補正回路を含む固体撮像装置について説明する。

図７は、第３の実施形態の色キャリアブースト補正回路を備えた固体撮像装置の構成を示すブロック図である。

レンズ３０１を通った光学像は受光部３０２で光電変換され増幅されて、アナログ映像信号となる。このアナログ映像信号は、アナログ／デジタル変換器（以下、Ａ／Ｄ変換器と記す）３０３に入力され、アナログ映像信号からデジタル映像信号に変換される。Ａ／Ｄ変換器３０３にてデジタル化された映像信号は、前処理部３０４に入力され信号処理される。前処理部３０４においては、レンズシェーディング補正、ホワイトバランス調整、キズ（画素欠陥）補正などが行われる。

前処理部３０４で処理された映像信号３０６（０Ｈ）は、第１のラインメモリ３０７に入力され、１Ｈ分遅延された映像信号３０８（１Ｈ）となる。映像信号３０８（１Ｈ）は、第２のラインメモリ３０９に入力され、更に１Ｈ分遅延された映像信号３１０（２Ｈ）となる。映像信号３１０（２Ｈ）は、第３のラインメモリ３１１に入力され、更に１Ｈ分遅延された映像信号３１２（３Ｈ）となる。さらに、映像信号３１２（３Ｈ）は、第４のラインメモリ３１３に入力され、更に１Ｈ分遅延された映像信号３１４（４Ｈ）となる。

このようにして得られた映像信号３０６、３０８、３１０、３１２、３１４の５ライン分の映像信号のうち、隣接する３ラインの映像信号が各々、３個の色キャリアブースト補正回路３２０、３２２、３２４に入力される。すなわち、映像信号３０６、３０８、３１０が第１の色キャリアブースト補正回路３２０へ入力され、映像信号３０８、３１０、３１２が第２の色キャリアブースト補正回路３２２へ入力され、さらに映像信号３１０、３１２、３１４が第３の色キャリアブースト補正回路３２４へ入力される。色キャリアブースト補正回路３２０，３２２，３２４は、各々独立した、図１または図４に示した色キャリアブースト補正回路を含んでいる。

その後、第１の色キャリアブースト補正回路３２０から出力される“ＯＵＴ＿１Ｈ”なる映像信号３２１と、第２の色キャリアブースト補正回路３２２から出力される“ＯＵＴ＿２Ｈ”なる映像信号３２３と、第３の色キャリアブースト補正回路３２４から出力される“ＯＵＴ＿３Ｈ”なる映像信号３２５とが、次の色分離（同時化）回路３２６に入力され、ＲＧＢ同時信号となる。

一方、映像信号３０８（１Ｈ）、３１０（２Ｈ）、３１２（３Ｈ）は、色キャリアブースト補正とは独立した、水平輪郭強調回路３２７へ入力され、水平輪郭補正信号３２８となる。同様に、映像信号３０６（０Ｈ）、３１０（２Ｈ）、３１４（４Ｈ）が、垂直輪郭強調回路３２９へ入力され、垂直輪郭補正信号３３０となる。さらに、先のＲＧＢ同時信号、水平輪郭補正信号３２８、及び垂直輪郭補正信号３３０が後処理部３３１に入力され信号処理される。後処理部３３１においては、色補正、ガンマ補正（γ補正）、ＲＧＢ→ＹＵＶ変換、及び輪郭加算などが行われ、標準映像信号３３２となり端子３３３より出力される。

図８は水平輪郭強調回路３２７の具体的な回路の一例であり、図９は垂直輪郭強調回路３２９の具体的な回路の一例である。これら水平輪郭強調回路３２７は、シフトレジスタ３４１、加算器３４２、及びインバータ３４３の組合せで構成され、垂直輪郭強調回路３２９は、加算器３４２とインバータ３４３の組合せで構成されている。

前記構成を有する固体撮像装置では、画面内の暗部（低輝度部分）、及び明部（高輝度部分）の色キャリア成分を抑制しつつ、中輝度部分の色キャリア成分を増幅した色キャリアブースト信号が得られる。また、クリップ回路を備えているため、過大な色キャリア成分によって生じる過大出力信号を除去でき、以降の信号処理におけるビット数を削減できる。また、バンドパスフィルタ２０４の後段にノイズキャンセル回路２０６を接続することにより、分離抽出した色キャリア成分の微小ノイズを抑圧でき、Ｓ／Ｎの高い色キャリアブースト信号を得ることができる。さらに、アナログ映像信号の利得を自動調整するアナログ利得調整回路が動作しているときはＳ／Ｎが悪いが、この動作時に色キャリア成分のブースト量を抑えることが可能となり、色ノイズを目立たなくできる。したがって、色再現と色Ｓ／Ｎに優れた標準映像信号を生成することができる。

なお、この実施形態では、水平輪郭強調回路３２７及び垂直輪郭強調回路３２９を、前処理部３０４、ラインメモリ３０８、３１０、３１２、３１４の後段に配置し、色キャリアブースト補正を行う前の信号を用いて、水平輪郭補正信号３２８及び垂直輪郭補正信号３３０を求めている。これにより、水平輪郭補正信号３２８及び垂直輪郭補正信号３３０を、精度良く求めることができる。仮に、色キャリアブースト補正回路３２０、３２２、３２４の後段に水平輪郭強調回路３２７及び垂直輪郭強調回路３２９を配置した場合、精度良い水平輪郭補正信号３２８及び垂直輪郭補正信号３３０を得ることはできない。色キャリアブースト補正回路は垂直方向に異なる３つの水平ラインのデータを使用して映像信号を作成しているため、この映像信号は垂直方向にぼやけた信号となってしまう。このため、色キャリアブースト補正を行った後の信号を用いると、精度良い水平輪郭補正信号３２８及び垂直輪郭補正信号３３０を求めることができないからである。

［第４の実施形態］
次に、この発明の第４の実施形態の色キャリアブースト補正回路を含む固体撮像装置について説明する。

図１０は、第４の実施形態の色キャリアブースト補正回路を備えた固体撮像装置の構成を示すブロック図である。図７に示した前記第３の実施形態との違いは、プリγ補正（高輝度振幅圧縮“ＤＲＣ”）を行うＤＲＣ回路３０５が追加され、第１〜第４のラインメモリ３０７、３０９、３１１、３１３のビット数を削減し規模縮小を図ると共に、色キャリアブースト補正回路３２０、３２２、３２４へ与える映像信号に対してのみ、逆γ補正（高輝度振幅伸長“ＤＲＥ”）を行う回路３１５、３１６、３１７、３１８、３１９を挿入し、元の（リニアな）映像信号に戻してから色キャリアブースト補正を行っている点である。プリγ補正は映像信号の振幅を非線形特性で圧縮する補正であり、逆γ補正は映像信号の振幅を前記非線形特性と逆特性で伸長する補正である。

図１０に示すように、前処理部３０４と第１のラインメモリ３０７との間にＤＲＣ回路３０５を配置している。また、ＤＲＣ回路３０５と色キャリアブースト補正回路３２０との間にＤＲＥ回路３１５を配置し、第１のラインメモリ３０７と色キャリアブースト補正回路３２０、３２２との間にＤＲＥ回路３１６を配置している。第２のラインメモリ３０９と色キャリアブースト補正回路３２２、３２０との間にＤＲＥ回路３１７を、第３のラインメモリ３１１と色キャリアブースト補正回路３２４、３２２との間にＤＲＥ回路３１８を、さらに第４のラインメモリ３１３と色キャリアブースト補正回路３２４との間にＤＲＥ回路３１９を、それぞれ配置している。

この実施形態では、プリγ補正を行うＤＲＣ回路３０５と、逆γ補正を行うＤＲＥ回路３１５，３１６，３１７、３１８、３１９とによって映像信号の量子化精度は落ちるが、色キャリアブースト補正回路３２０、３２２、３２４において量子化精度が復元される。このため、以降の色分離回路３２６〜後処理部３３１には悪影響が少ない。さらに、プリγ補正を行うＤＲＣ回路３０５による処理後の映像信号から輪郭補正信号の抽出が行えるので、輪郭強調のための処理が行い易いという利点もある。

前記構成を有する固体撮像装置によれば、最小限のビット数のラインメモリを準備すればよいため、回路規模を小さくすることができる。その他の構成及び効果は、前記第３の実施形態と同様である。

［第５の実施形態］
次に、この発明の第５の実施形態のキャリアブースト補正回路を含む固体撮像装置について説明する。

図１１は、第５の実施形態の色キャリアブースト補正回路を備えた固体撮像装置の構成示すブロック図である。この第５の実施形態は、図１０に示した前記第４の実施形態において、プリγ補正を行うＤＲＣ回路３０５の直後に配置した、逆γ補正を施すＤＲＥ回路３１５を削減したものである。

図１１に示すように、ＤＲＣ回路３０５と色キャリアブースト補正回路３２０との間に配置されたＤＲＥ回路３１５を削除し、前処理部３０４で処理された映像信号（０Ｈ）を色キャリアブースト補正回路３２０に直接入力したものである。その他の構成及び動作は、前記第４の実施形態と同様である。

前記構成を有する固体撮像装置によれば、前記第４の実施形態よりも回路規模を小さく、かつ低価格で実現することができる。その他の構成及び効果は、前記第３の実施形態と同様である。

次に、前記第３〜第５の実施形態の固体撮像装置を搭載した携帯用機器について説明する。

図１２は、前記実施形態の固体撮像装置を含む携帯用機器の構成を示すブロック図である。図１２に示すように、固体撮像装置１１により撮像された映像信号はフレームメモリ１２に入力され記憶される。このフレームメモリ１２に記憶された映像信号は、ＬＣＤなどの表示器１３へ出力され、表示器１３により表示される。制御回路１４は、固体撮像装置１１、フレームメモリ１２、及び表示器１３の動作を制御する。さらに、フレームメモリ１２に記憶された映像信号は、制御回路１４によりメモリカード１５に記録される。

本発明の実施形態によれば、原色ベイヤー配列の固体撮像素子においても、垂直方向の複数ラインの映像信号から、常に“Ｒ＋Gr＋Gb＋Ｂ”の信号成分を有する平均輝度信号を得ることができる。また、前処理部においてキズ補正を施した後の映像信号に対して、キャリアブースト補正を施すことが可能となり誤補正からも回避できる。また、輪郭補正用の信号経路からキャリアブースト補正を外すことで、輪郭強調の効果にも影響しない信号処理部を構成できる。さらに、キャリアブースト補正により、画素間における信号の混入を相殺でき、色再現を向上させることができる。さらに、キャリアブースト補正回路から出力される出力信号における量子化精度を元信号に比べて増大できるので、後処理部においてＳ／Ｎに優れた色分離（同時化）処理も可能になる。

また、前述した各実施形態はそれぞれ、単独で実施できるばかりでなく、適宜組み合わせて実施することも可能である。さらに、前述した各実施形態には種々の段階の発明が含まれており、各実施形態において開示した複数の構成要件の適宜な組み合わせにより、種々の段階の発明を抽出することも可能である。

この発明の第１の実施形態の色キャリアブースト補正回路の基本構成を示すブロック図である。 前記第１の実施形態の色キャリアブースト補正回路におけるバンドパスフィルタ及びローパスフィルタの回路図である。 前記第１の実施形態の色キャリアブースト補正回路における信号変換回路の入出力特性を示す図である。 この発明の第２の実施形態の色キャリアブースト補正回路の基本構成を示すブロック図である。 前記第２の実施形態の色キャリアブースト補正回路におけるノイズキャンセル回路の入出力特性を示す図である。 前記第２の実施形態の色キャリアブースト補正回路における第２の信号変換回路の入出力特性を示す図である。 この発明の第３の実施形態の色キャリアブースト補正回路を備えた固体撮像装置の構成を示すブロック図である。 前記第３の実施形態の色キャリアブースト補正回路における水平輪郭強調回路の回路図である。 前記第３の実施形態の色キャリアブースト補正回路における垂直輪郭強調回路の回路図である。 この発明の第４の実施形態の色キャリアブースト補正回路を備えた固体撮像装置の構成を示すブロック図である。 この発明の第５の実施形態の色キャリアブースト補正回路を備えた固体撮像装置の構成を示すブロック図である。 前記第３〜第５の実施形態の固体撮像装置を搭載した携帯用機器の構成を示すブロック図である。

符号の説明

１０１，１０２，１０３…端子、１０４…バンドパスフィルタ（Ｈ＿ＢＰＦ）、１０５…色キャリア信号、１０６…端子、１０７…第１の乗算器、１０８…色キャリア信号、１０９…ローパスフィルタ（Ｈ＿ＬＰＦ）、１１０…映像信号、１１１…第１の加算器、１１２…映像信号、１１３…ローパスフィルタ（Ｖ＿ＬＰＦ）、１１４…平均輝度信号、１１５…信号変換回路、１１６…第２の乗算係数、１１７…第２の乗算器、１１８…映像信号、１１９…インバータ、１２０…第３の乗算係数、１２１…第３の乗算器、１２２…平均輝度信号、１２３…第２の加算器、１２４…映像信号、１２５…クリップ回路、１２６…端子、１３１…シフトレジスタ、１３２…加算器、２０１，２０２，２０３…端子、２０４…バンドパスフィルタ（Ｈ＿ＢＰＦ）、２０５…色キャリア信号、２０６…ノイズキャンセル回路、２０７…色キャリア信号、２０８…端子、２０９…第２の信号変換回路、２１０…第１の乗算係数、２１１…第１の乗算器、２１２…色キャリア信号、２１３…ローパスフィルタ（Ｈ＿ＬＰＦ）、２１４…映像信号、２１５…第１の加算器、２１６…映像信号、２１７…ローパスフィルタ（Ｖ＿ＬＰＦ）、２１８…平均輝度信号、２１９…第１の信号変換回路、２２０…第２の乗算係数、２２１…第２の乗算器、２２２…映像信号、２２３…インバータ、２２４…第３の乗算係数、２２５…第３の乗算器、２２６…平均輝度信号、２２７…第２の加算器、２２８…端子。

Claims (5)

1. 固体撮像素子より得られる色キャリア成分を含む映像信号から前記色キャリア成分のみを抽出する抽出手段と、
   前記抽出手段により抽出した前記色キャリア成分の振幅を調整する調整手段と、
   前記固体撮像素子の同色画素における前記色キャリア成分を含む映像信号を平滑化する平滑化手段と、
   前記調整手段により振幅が調整された前記色キャリア成分を、前記平滑化手段により平滑化された前記映像信号に加算し、色キャリアブースト補正信号を得る加算手段と、
   前記固体撮像素子の複数ラインの色キャリア成分を含む映像信号から、常に同じ信号成分を有する平均輝度信号を算出する算出手段と、
   前記平均輝度信号に応じて前記色キャリアブースト補正信号と前記平均輝度信号との混合比を設定する設定手段と、
   前記設定手段により設定された前記混合比に基づいて、前記色キャリアブースト補正信号と前記平均輝度信号とを混合する混合手段と、
   を具備することを特徴とする色キャリアブースト補正回路。
2. 受光した光学像を光電変換して、色キャリア成分を含むアナログ映像信号を生成する固体撮像素子と、
   前記固体撮像素子により生成された前記アナログ映像信号を、前記色キャリア成分を含むデジタル映像信号に変換するアナログ／デジタル変換手段と、
   前記デジタル映像信号を隣接する複数ラインの同時信号として出力する複数個のラインメモリと、
   前記複数個のラインメモリから出力された前記複数ラインの同時信号から前記色キャリア成分のみを抽出する抽出手段と、
   前記抽出手段により抽出した前記色キャリア成分の振幅を調整する調整手段と、
   前記固体撮像素子の同色画素における前記色キャリア成分を含む映像信号を平滑化する平滑化手段と、
   前記調整手段により振幅が調整された前記色キャリア成分を、前記平滑化手段により平滑化された前記映像信号に加算し、色キャリアブースト補正信号を得る加算手段と、
   前記固体撮像素子における前記複数ラインの同時信号から、常に同じ信号成分を有する平均輝度信号を算出する算出手段と、
   前記平均輝度信号に応じて前記色キャリアブースト補正信号と前記平均輝度信号との混合比を設定する設定手段と、
   前記設定手段により設定された前記混合比に基づいて、前記色キャリアブースト補正信号と前記平均輝度信号とを混合する混合手段と、
   前記混合手段により前記色キャリアブースト補正信号と前記平均輝度信号とを混合した信号から色分離を行う色分離手段と、
   を具備することを特徴とする固体撮像装置。
3. 前記アナログ／デジタル変換手段により変換された前記デジタル映像信号にホワイトバランス調整と画素欠陥補正を施し、前記複数個のラインメモリへ供給する前処理手段と、
   前記複数個のラインメモリから出力された前記複数ラインの同時信号を用いて輪郭抽出を行い、輪郭を補正する輪郭補正信号を得る抽出手段と、
   前記色分離手段により色分離された信号と前記輪郭補正信号とからガンマ補正と輪郭加算を行う後処理手段と、
   をさらに具備することを特徴とする請求項２に記載の固体撮像装置。
4. 前記前処理手段と前記複数個のラインメモリとの間に配置され、前記前処理手段から出力された前記デジタル映像信号に非線形振幅圧縮を施して前記複数個のラインメモリへ供給する圧縮手段と、
   前記複数個のラインメモリと前記抽出手段との間に配置され、前記複数個のラインメモリから出力された前記複数ラインの同時信号に、前記非線形振幅圧縮と逆特性の非線形振幅伸長を施して前記抽出手段へ供給する伸長手段と、
   を具備することを特徴とする請求項３に記載の固体撮像装置。
5. 受光した光学像を光電変換して、色キャリア成分を含むアナログ映像信号を生成する固体撮像素子と、
   前記固体撮像素子により生成された前記アナログ映像信号を、前記色キャリア成分を含むデジタル映像信号に変換するアナログ／デジタル変換手段と、
   前記デジタル映像信号を隣接する複数ラインの同時信号として出力する複数個のラインメモリと、
   前記複数個のラインメモリから出力された前記複数ラインの同時信号から前記色キャリア成分のみを抽出する抽出手段と、
   前記抽出手段により抽出した前記色キャリア成分の振幅を調整する調整手段と、
   前記固体撮像素子の同色画素における前記色キャリア成分を含む映像信号を平滑化する平滑化手段と、
   前記調整手段により振幅が調整された前記色キャリア成分を、前記平滑化手段により平滑化された前記映像信号に加算し、色キャリアブースト補正信号を得る加算手段と、
   前記固体撮像素子における前記複数ラインの同時信号から、常に同じ信号成分を有する平均輝度信号を算出する算出手段と、
   前記平均輝度信号に応じて前記色キャリアブースト補正信号と前記平均輝度信号との混合比を設定する設定手段と、
   前記設定手段により設定された前記混合比に基づいて、前記色キャリアブースト補正信号と前記平均輝度信号とを混合する混合手段と、
   前記混合手段により前記色キャリアブースト補正信号と前記平均輝度信号とを混合した信号から色分離を行う色分離手段と、
   前記複数個のラインメモリから出力された前記複数ラインの同時信号を用いて輪郭抽出を行い、輪郭を補正する輪郭補正信号を得る抽出手段と、
   前記色分離手段により色分離された信号と前記輪郭補正信号とからガンマ補正と輪郭加算を行い、標準映像信号を出力する後処理手段と、
   を含む固体撮像装置と、
   前記後処理手段から出力された前記標準映像信号を記憶するフレームメモリと、
   前記フレームメモリに記憶された前記標準映像信号を表示する表示手段と、
   前記固体撮像装置、前記フレームメモリ、及び前記表示手段の動作を制御する制御回路と、
   を具備することを特徴とする携帯用機器。

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