JP2569007B2 - 固体撮像装置の信号処理回路 - Google Patents
固体撮像装置の信号処理回路Info
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- JP2569007B2 JP2569007B2 JP61094456A JP9445686A JP2569007B2 JP 2569007 B2 JP2569007 B2 JP 2569007B2 JP 61094456 A JP61094456 A JP 61094456A JP 9445686 A JP9445686 A JP 9445686A JP 2569007 B2 JP2569007 B2 JP 2569007B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は固体撮像装置の信号処理回路に係り、特に、
固体撮像素子を用いた単板カラーカメラの色モアレを軽
減することを図つた固体撮像装置の信号処理回路に関す
る。
固体撮像素子を用いた単板カラーカメラの色モアレを軽
減することを図つた固体撮像装置の信号処理回路に関す
る。
現在、ひとつの固体撮像素子からカラーのビデオ信号
を得る単板カラーカメラが実用に供せられている。こう
したカメラでは固体撮像素子の各画素に例えば第16図の
ように透過光の異なる数種の色フイルタを周期的に対応
させることによつて複数の色信号を得ている。ここで第
16図において、Ｒは赤色光,Gは緑色光,Bは青色光を透過
するフイルタであり、以下各色フイルタに対応する画素
から得られる信号（色信号）も同じ記号R,G,Bで表わ
す。
を得る単板カラーカメラが実用に供せられている。こう
したカメラでは固体撮像素子の各画素に例えば第16図の
ように透過光の異なる数種の色フイルタを周期的に対応
させることによつて複数の色信号を得ている。ここで第
16図において、Ｒは赤色光,Gは緑色光,Bは青色光を透過
するフイルタであり、以下各色フイルタに対応する画素
から得られる信号（色信号）も同じ記号R,G,Bで表わ
す。
一方、固体撮像素子のように受光部がデイスクリート
な画素列かからなる撮像素子では、被写体に画素列のサ
ンプリング周波数より高い空間周波数を持つ部分がある
とモアレが発生し、画質を劣化させる。特に単板カラー
カメラでは、例えば第16図のようなフイルタを用いるこ
とにより、R,G,B等各色信号の空間的サンプリング周波
数は、固体撮像素子の画素のサンプリング周波数の数分
の１（第16図では３分の１）に低下し、モアレが発生し
やすくなる。またモアレに色が付く（色モアレ）ため画
質を著しく劣化させる。
な画素列かからなる撮像素子では、被写体に画素列のサ
ンプリング周波数より高い空間周波数を持つ部分がある
とモアレが発生し、画質を劣化させる。特に単板カラー
カメラでは、例えば第16図のようなフイルタを用いるこ
とにより、R,G,B等各色信号の空間的サンプリング周波
数は、固体撮像素子の画素のサンプリング周波数の数分
の１（第16図では３分の１）に低下し、モアレが発生し
やすくなる。またモアレに色が付く（色モアレ）ため画
質を著しく劣化させる。
ところで一般の被写体で発生するモアレは、テニス場
の柵の網のように画面広範囲に広がり虹状に現われるも
のと、ビルが机の輪郭あるいは電線のような細い曲線に
沿つて局所的に現われるものの２種に大別することがで
きる。このうち、後者のモアレの原因になる、明るさが
階段状に変化する被写体は自然界に多く存在し、これを
避けて映すことはできない。また、このモアレ像は信号
処理の影響を受けて、第17図に示すように不自然な横方
向のハツチングの形で現われ目立ちやすく、エツジ部に
発生するモアレの低減が望まれている。
の柵の網のように画面広範囲に広がり虹状に現われるも
のと、ビルが机の輪郭あるいは電線のような細い曲線に
沿つて局所的に現われるものの２種に大別することがで
きる。このうち、後者のモアレの原因になる、明るさが
階段状に変化する被写体は自然界に多く存在し、これを
避けて映すことはできない。また、このモアレ像は信号
処理の影響を受けて、第17図に示すように不自然な横方
向のハツチングの形で現われ目立ちやすく、エツジ部に
発生するモアレの低減が望まれている。
この後者のモアレを軽減する方法としては例えば特開
昭54−131819号公報に示されるものがある。
昭54−131819号公報に示されるものがある。
この方法では次のような動作を行う。例えば第16図に
示す色フイルタを使用した固体撮像素子で白黒像を撮映
すると、第18図（ｂ）に示す信号が得られる。ここで
R0,G0,……等は水平方向の画素の位置を表わすと同時
に、その画素から読み出される信号量を表わすものとす
る。また信号は固体撮像素子からG-2,B-2,R-1,……の順
に読み出すものとする。第18図（ｂ）の信号を分離して
得た第 図（ｃ），（ｄ），（ｅ）に示すR,G,B信号
では、例えばR0の位置にはＲ信号は得られがG,B信号は
得られず、G0の位置にはＧ信号は得られるがR,B信号は
得られない。そこで例えばR0の位置ではR0の大きさがR
-1とR1のどちらに近いかを比較し、R-1に近いかどちら
にも近ければG-1とB-1で、またR1に近いかどちらにも近
くなければG0とB0で、Ｇ信号とＢ信号を補正する。こう
した動作でR,G,B信号を補間する第18図（ｆ），
（ｇ），（ｈ）に示すようにサンプリング周波数が高
く、位相のそろつた信号が得られる。この結果画素間隔
に比べて十分な大きさをもつ被写体の境界部では本来得
られるべき信号がほぼ正しく補間されるので、こうした
境界部で発生する色モワレが軽減される。
示す色フイルタを使用した固体撮像素子で白黒像を撮映
すると、第18図（ｂ）に示す信号が得られる。ここで
R0,G0,……等は水平方向の画素の位置を表わすと同時
に、その画素から読み出される信号量を表わすものとす
る。また信号は固体撮像素子からG-2,B-2,R-1,……の順
に読み出すものとする。第18図（ｂ）の信号を分離して
得た第 図（ｃ），（ｄ），（ｅ）に示すR,G,B信号
では、例えばR0の位置にはＲ信号は得られがG,B信号は
得られず、G0の位置にはＧ信号は得られるがR,B信号は
得られない。そこで例えばR0の位置ではR0の大きさがR
-1とR1のどちらに近いかを比較し、R-1に近いかどちら
にも近ければG-1とB-1で、またR1に近いかどちらにも近
くなければG0とB0で、Ｇ信号とＢ信号を補正する。こう
した動作でR,G,B信号を補間する第18図（ｆ），
（ｇ），（ｈ）に示すようにサンプリング周波数が高
く、位相のそろつた信号が得られる。この結果画素間隔
に比べて十分な大きさをもつ被写体の境界部では本来得
られるべき信号がほぼ正しく補間されるので、こうした
境界部で発生する色モワレが軽減される。
上記した従来方法では、例えばＲ信号の変化のし方に
合せてその間のＧ信号,B信号の補間値を決めている。す
なわち、像の光の強さの変化はR,G,Bの３色の光とも同
じ変化のし方をするものと仮定していた。そのため第18
図のように被写体が白黒像の場合は良いが、第19図
（ａ）のように被写体に色が付いている場合、あるいは
被写体の幅が固体撮像素子受光面上で数画素以下と狭い
場合には、例えば第19図（ｅ）に示すように誤動作を起
こし、かえつてモアレが増大するという問題があつた。
合せてその間のＧ信号,B信号の補間値を決めている。す
なわち、像の光の強さの変化はR,G,Bの３色の光とも同
じ変化のし方をするものと仮定していた。そのため第18
図のように被写体が白黒像の場合は良いが、第19図
（ａ）のように被写体に色が付いている場合、あるいは
被写体の幅が固体撮像素子受光面上で数画素以下と狭い
場合には、例えば第19図（ｅ）に示すように誤動作を起
こし、かえつてモアレが増大するという問題があつた。
本発明の目的は、被写体に任意の色が付いている場合
にも、あるいはさらに像の幅が固体撮像素子の受光面上
で画素間隔の数倍程度と狭い場合にも、単板カラーカメ
ラの色モアレを軽減できる、固体撮像装置の信号処理回
路を提供することにある。
にも、あるいはさらに像の幅が固体撮像素子の受光面上
で画素間隔の数倍程度と狭い場合にも、単板カラーカメ
ラの色モアレを軽減できる、固体撮像装置の信号処理回
路を提供することにある。
上記目的を達成するために本発明では次のように手段
を採用する。第20図（ｂ）は、第20図（ａ）の像を写し
た時各画素から得られる信号量を模式的に示したもので
あり、第２図（ｃ），（ｄ），（ｅ）は各色信号ごとに
その微分（ΔRi＝Ri−Ri-1等）をとつたものである。こ
のように像に急激な変化部分があると、微分信号に第20
図2,4のようなパルス（以下微分パルスと記す）が現わ
れる。逆に第20図の微分パルス2,4から、像のＲ光はR-1
とR0の間で、Ｂ光はB-1とB0の間で急激に変化している
ことがわかる。そこで、本発明では、この微分パルスの
有無によつて被写体像の明るさの変化のし方を予想でき
ることを利用し、予想された変化のし方に合せて信号を
補間する補間回路を設ける構成とする。
を採用する。第20図（ｂ）は、第20図（ａ）の像を写し
た時各画素から得られる信号量を模式的に示したもので
あり、第２図（ｃ），（ｄ），（ｅ）は各色信号ごとに
その微分（ΔRi＝Ri−Ri-1等）をとつたものである。こ
のように像に急激な変化部分があると、微分信号に第20
図2,4のようなパルス（以下微分パルスと記す）が現わ
れる。逆に第20図の微分パルス2,4から、像のＲ光はR-1
とR0の間で、Ｂ光はB-1とB0の間で急激に変化している
ことがわかる。そこで、本発明では、この微分パルスの
有無によつて被写体像の明るさの変化のし方を予想でき
ることを利用し、予想された変化のし方に合せて信号を
補間する補間回路を設ける構成とする。
以下本発明による明るさの変化点の検出作用およびそ
の点の近傍の信号の補間作用とその回路について、実施
例によつて詳しく説明する。
の点の近傍の信号の補間作用とその回路について、実施
例によつて詳しく説明する。
第１図は各色信号ごとに求めた連続する２つの状態信
号（合計６つ）から光の明るさの変化のし方を予想して
補間する回路の一実施例図である。すなわち、その補間
回路は、各色信号ごとに微分信号（１次あるいは２次以
上の）を得る微分回路部14と、この微分信号の中に被写
体の明るさが急激に変化したことを示す一定レベル以上
（一定のレベル値は、通常、色信号ごとに異なる）の微
分パルスが有るか否かの状態を各画素位置ごとに検出す
る検出回路部15と、空間的に連続した画素位置での状態
を示す状態信号を６つ以上（各色信号ごとに２つ以上）
保持しておく状態保持回路部16と、保持した６つ以上の
状態信号から被写体像の変化の位置および変化のし方
（階段状の変化か、単調な変化が、あるいは細い線か）
を予想する判別回路部17と、この判別回路部の指示に従
い必要な補間信号を発生する補正信号発生回路部18とか
ら成ることに特徴がある。また、上記判別回路部は、各
々の色信号において被写体像の明るさが急激に変化して
いる点があると予想される範囲に重なりがある時、各色
信号とも共通の１点で変化しているものと判断して判別
信号を出力する回路であること、さらに上記補間信号発
生回路部は、像の明るさが階段状に変化すると予想され
るときは、予想される変化点より前（後）３画素（色フ
イルタ配置の１周期）以内の位置での補間信号を、それ
よりさらに前（後）３画素（変化点よりフイルタ配置の
２周期）以内の色信号からの予想値で補間し、像の明る
さが単調に変化すると予想されるときは、その変化点を
挟む６画素（色フイルタ配置の２周期）以内の色信号か
らの予想値で補間し、また被写体の幅が固体撮像素子の
受光面上で２画素（色フイルタ配置の１周期より少ない
画素数）以内と狭く、細い線であると予想されるとき
は、その像に色が付いていない（白黒像）あるいはその
前後の像と同色であると仮定した時の予想値が補間する
補間信号発生回路部であることに特徴がある。
号（合計６つ）から光の明るさの変化のし方を予想して
補間する回路の一実施例図である。すなわち、その補間
回路は、各色信号ごとに微分信号（１次あるいは２次以
上の）を得る微分回路部14と、この微分信号の中に被写
体の明るさが急激に変化したことを示す一定レベル以上
（一定のレベル値は、通常、色信号ごとに異なる）の微
分パルスが有るか否かの状態を各画素位置ごとに検出す
る検出回路部15と、空間的に連続した画素位置での状態
を示す状態信号を６つ以上（各色信号ごとに２つ以上）
保持しておく状態保持回路部16と、保持した６つ以上の
状態信号から被写体像の変化の位置および変化のし方
（階段状の変化か、単調な変化が、あるいは細い線か）
を予想する判別回路部17と、この判別回路部の指示に従
い必要な補間信号を発生する補正信号発生回路部18とか
ら成ることに特徴がある。また、上記判別回路部は、各
々の色信号において被写体像の明るさが急激に変化して
いる点があると予想される範囲に重なりがある時、各色
信号とも共通の１点で変化しているものと判断して判別
信号を出力する回路であること、さらに上記補間信号発
生回路部は、像の明るさが階段状に変化すると予想され
るときは、予想される変化点より前（後）３画素（色フ
イルタ配置の１周期）以内の位置での補間信号を、それ
よりさらに前（後）３画素（変化点よりフイルタ配置の
２周期）以内の色信号からの予想値で補間し、像の明る
さが単調に変化すると予想されるときは、その変化点を
挟む６画素（色フイルタ配置の２周期）以内の色信号か
らの予想値で補間し、また被写体の幅が固体撮像素子の
受光面上で２画素（色フイルタ配置の１周期より少ない
画素数）以内と狭く、細い線であると予想されるとき
は、その像に色が付いていない（白黒像）あるいはその
前後の像と同色であると仮定した時の予想値が補間する
補間信号発生回路部であることに特徴がある。
一般に１つの色信号、例えばＲ信号において、連続す
る２つの状態信号ΔRi,ΔRi+1の組み合せを考えると、
第２図のような明るさの変化のし方を予想できる。ここ
で状態信号“1"は信号量が増大“−1"は減少、“0"は変
化が小さいことを示し、例えば（ｂ）の真中の図（予想
１の欄の図）は、Ri-1直後からRiの間の範囲に明るさが
階段状に変化する点があることを示す。第２図におい
て、例えば（ｂ）のような状態信号の組み合せ（1,0）
では、階段状の変化なのか単調な変化なのか判別できな
い。このような場合には全て階段状に変化するものと予
想することにすると、Ri-1直後からRiまでの範囲での明
るさの変化のし方は、状態信号の組み合せによつて、
（イ）急激な変化なし〔状態信号が（0,±１），（0,
0）の時〕；（ロ）階段状の変化〔（±1,0）の時〕；
（ハ）単調な変化〔（1,1），（−1,−１）の時〕；
（ニ）幅の狭い線状の変化〔（1,−１），（−1,1）の
時〕の４種類に分類できる。同様の分類はＧ信号,B信号
に対しても行うことができる。
る２つの状態信号ΔRi,ΔRi+1の組み合せを考えると、
第２図のような明るさの変化のし方を予想できる。ここ
で状態信号“1"は信号量が増大“−1"は減少、“0"は変
化が小さいことを示し、例えば（ｂ）の真中の図（予想
１の欄の図）は、Ri-1直後からRiの間の範囲に明るさが
階段状に変化する点があることを示す。第２図におい
て、例えば（ｂ）のような状態信号の組み合せ（1,0）
では、階段状の変化なのか単調な変化なのか判別できな
い。このような場合には全て階段状に変化するものと予
想することにすると、Ri-1直後からRiまでの範囲での明
るさの変化のし方は、状態信号の組み合せによつて、
（イ）急激な変化なし〔状態信号が（0,±１），（0,
0）の時〕；（ロ）階段状の変化〔（±1,0）の時〕；
（ハ）単調な変化〔（1,1），（−1,−１）の時〕；
（ニ）幅の狭い線状の変化〔（1,−１），（−1,1）の
時〕の４種類に分類できる。同様の分類はＧ信号,B信号
に対しても行うことができる。
そこで、（イ）の急激な変化なし、（ロ）の階段状の
変化の場合は最も早く現われる微分パルスの直前に変化
点があるものと考えて信号を補間する。これに対して
（ハ）の単調な変化の場合は、例えばRi-1とRiの間の場
合、この間の直線近似して（2Ri-1＋Ri）/3,（Ri-1＋2R
i）/3で補間する（単にRi-1等で補間しても良い）。ま
た（ニ）の線状の変化の場合は、（ロ）と同様にして変
化点の位置を定め、固体撮像素子受光面上での線の幅が
フイルタ配置の周期より１つ少ない２画素以内であると
き、この線の色が白黒（前後の色と同色にしても良い）
であると予想して補間する。
変化の場合は最も早く現われる微分パルスの直前に変化
点があるものと考えて信号を補間する。これに対して
（ハ）の単調な変化の場合は、例えばRi-1とRiの間の場
合、この間の直線近似して（2Ri-1＋Ri）/3,（Ri-1＋2R
i）/3で補間する（単にRi-1等で補間しても良い）。ま
た（ニ）の線状の変化の場合は、（ロ）と同様にして変
化点の位置を定め、固体撮像素子受光面上での線の幅が
フイルタ配置の周期より１つ少ない２画素以内であると
き、この線の色が白黒（前後の色と同色にしても良い）
であると予想して補間する。
第１図実施例回路は以上の信号処理を行うもので、固
体撮像素子11の出力信号〔第３図（ｂ）〕をホールド回
路22,22′に色信号別に連続する２つずつのホールドす
る一方、状態信号を0,±１の形で状態保持回路部16内の
状態保持回路23,23′に、同じく各色信号ごとに２つず
つ合計６つを蓄積する〔第３図（ｃ），（ｄ），
（ｅ）〕。そして各色信号ごとに設けた分類回路31によ
つて上記した（イ）〜（ニ）の明るさの変化のし方の分
類を行う。一方、状態保持回路部16内で最も早い時刻に
入力された状態信号の絶対値を、５クロツクパルス周期
の遅延回路5D,|Z|を介してフラグ回路13に加える。この
フラグ回路13の出力信号（３クロツクパルス周期ON状態
を保つ）と、分類回路31から出力される急激な変化点の
有無を示す信号を、ゲート25,27,29に加えることによつ
て、明るさが階段状に変化する時は明るさが階段状に変
化するときの補間信号、第３図（ｇ），（ｈ），（ｉ）
が得られる。
体撮像素子11の出力信号〔第３図（ｂ）〕をホールド回
路22,22′に色信号別に連続する２つずつのホールドす
る一方、状態信号を0,±１の形で状態保持回路部16内の
状態保持回路23,23′に、同じく各色信号ごとに２つず
つ合計６つを蓄積する〔第３図（ｃ），（ｄ），
（ｅ）〕。そして各色信号ごとに設けた分類回路31によ
つて上記した（イ）〜（ニ）の明るさの変化のし方の分
類を行う。一方、状態保持回路部16内で最も早い時刻に
入力された状態信号の絶対値を、５クロツクパルス周期
の遅延回路5D,|Z|を介してフラグ回路13に加える。この
フラグ回路13の出力信号（３クロツクパルス周期ON状態
を保つ）と、分類回路31から出力される急激な変化点の
有無を示す信号を、ゲート25,27,29に加えることによつ
て、明るさが階段状に変化する時は明るさが階段状に変
化するときの補間信号、第３図（ｇ），（ｈ），（ｉ）
が得られる。
回路13′は、明るさの変化のし方が単調あるいは線状
の場合に補間信号を入れ換える、スイツチ回路を駆動す
るパルスを発生するマトリクス回路であり、白黒と判断
した時の補間信号は白黒補間信号発生回路32で発生させ
る。また33は、ホールド回路22と22′内の信号例えばRi
とRi-1から直線近似する時の１クロツクパルス周期当り
の変化量 δRi＝（Ri−Ri-1）/3 を求め、クロツクパルスごとにこのδRiの値をホールド
回路22内の値Ri-1に加え、直線近似する時の補間信号を
発生する直線近似補間信号発生回路である。
の場合に補間信号を入れ換える、スイツチ回路を駆動す
るパルスを発生するマトリクス回路であり、白黒と判断
した時の補間信号は白黒補間信号発生回路32で発生させ
る。また33は、ホールド回路22と22′内の信号例えばRi
とRi-1から直線近似する時の１クロツクパルス周期当り
の変化量 δRi＝（Ri−Ri-1）/3 を求め、クロツクパルスごとにこのδRiの値をホールド
回路22内の値Ri-1に加え、直線近似する時の補間信号を
発生する直線近似補間信号発生回路である。
そして、マトリクス回路13′によつてこれらの補間信
号を選択することによつて、階段状の変化の時は第３図
（ｇ），（ｈ），（ｉ）、単調変化の時は第４図
（ｇ），（ｈ），（ｉ）、線状の変化の時は第５図
（ｇ），（ｈ），（ｉ）のような補正後の信号Ｒ′,
G′,B′が得られ、被写体に色が付いていたり、細い線
である場合においてもモアレの少ない良好な画像を得る
ことができる。
号を選択することによつて、階段状の変化の時は第３図
（ｇ），（ｈ），（ｉ）、単調変化の時は第４図
（ｇ），（ｈ），（ｉ）、線状の変化の時は第５図
（ｇ），（ｈ），（ｉ）のような補正後の信号Ｒ′,
G′,B′が得られ、被写体に色が付いていたり、細い線
である場合においてもモアレの少ない良好な画像を得る
ことができる。
第２図の判別と分類方法および第３図，第４図，第５
図に示す補間方法を実現する具体的回路としては第１図
回路の他に、例えば第６図のように、状態保持回路部16
内の状態保持回路の構成を、状態信号を順次シフトする
構造に換える等、各種の回路が考えられる。
図に示す補間方法を実現する具体的回路としては第１図
回路の他に、例えば第６図のように、状態保持回路部16
内の状態保持回路の構成を、状態信号を順次シフトする
構造に換える等、各種の回路が考えられる。
以上では状態の判別に使う状態信号として、１つの色
信号当り２つ（合計６つ）の場合について判別方法と補
間回路について述べたが、第７図，第８図，第９図に示
すように、１つの色信号当り３つの状態信号を保持して
判別する構成とすることもできる。また色フイルタの配
置としては第16図に示すようなR,G,Bのストライプフイ
ルタを用いた場合について述べたが、第10図（ａ）に示
すような市松状、あるいは（ｂ）に示すような補色フイ
ルタ等任意のフイルタを用いたものについても同様の判
別と補間を行うことができる。
信号当り２つ（合計６つ）の場合について判別方法と補
間回路について述べたが、第７図，第８図，第９図に示
すように、１つの色信号当り３つの状態信号を保持して
判別する構成とすることもできる。また色フイルタの配
置としては第16図に示すようなR,G,Bのストライプフイ
ルタを用いた場合について述べたが、第10図（ａ）に示
すような市松状、あるいは（ｂ）に示すような補色フイ
ルタ等任意のフイルタを用いたものについても同様の判
別と補間を行うことができる。
第11図は本発明の他の実施例を示す回路図で、色信号
の微分パルスの有無によつて被写体像の明るさの変化の
し方を予想できることを利用している点は同じである
が、今まで述べてきた実施例と異なり、各色信号ごとに
１つずつとつた微分信号から被写体の各色光の強さが急
激に変化する点を予想する構成とする。光の強さが変化
する点があると予想される範囲は一般に各色信号ごとに
異なるが、この予想される範囲に重なりがある時は共通
の１点で各色信号とも変化するものとして信号を補間す
ることに特徴がある。すなわち、第20図のＲ光の変化点
（階段状の変化として）とＢ光の変化点が一致している
かどうかの判断は、一般にはできない。しかし各色信号
の輪郭部の位置が近接する時は、ビルの輪郭等３色とも
同じ１点でしかも急激に変化する像であることが多い。
そこで、本実施例では、各色信号の微分信号のうち、一
定レベルを越える微分パルスが互いに全色のフイルタを
含む３画素以内にあり、各色信号に対して明るかさ急激
に変化する点（以下輪郭点と記す）があると予想される
範囲に重なりがある時は、その共通の範囲内すなわち３
色の色信号の微分パルスのうち、最も早く現われる微分
パルスの直前（第20図では微分パルス２の直前でB-1とR
0の間の位置）に輪郭点があると仮定する。そしてこの
輪郭点より前にある画素点での色信号はこの輪郭点より
前の色信号B-1,G-1,R-1（あるいはB-2とB-1から直線近
似で求めた値）で、またこの輪郭点より後にある画素点
での色信号はこの輪郭点より後の色信号R0,G0,B0で補間
してモアレを低減することに特徴がある。
の微分パルスの有無によつて被写体像の明るさの変化の
し方を予想できることを利用している点は同じである
が、今まで述べてきた実施例と異なり、各色信号ごとに
１つずつとつた微分信号から被写体の各色光の強さが急
激に変化する点を予想する構成とする。光の強さが変化
する点があると予想される範囲は一般に各色信号ごとに
異なるが、この予想される範囲に重なりがある時は共通
の１点で各色信号とも変化するものとして信号を補間す
ることに特徴がある。すなわち、第20図のＲ光の変化点
（階段状の変化として）とＢ光の変化点が一致している
かどうかの判断は、一般にはできない。しかし各色信号
の輪郭部の位置が近接する時は、ビルの輪郭等３色とも
同じ１点でしかも急激に変化する像であることが多い。
そこで、本実施例では、各色信号の微分信号のうち、一
定レベルを越える微分パルスが互いに全色のフイルタを
含む３画素以内にあり、各色信号に対して明るかさ急激
に変化する点（以下輪郭点と記す）があると予想される
範囲に重なりがある時は、その共通の範囲内すなわち３
色の色信号の微分パルスのうち、最も早く現われる微分
パルスの直前（第20図では微分パルス２の直前でB-1とR
0の間の位置）に輪郭点があると仮定する。そしてこの
輪郭点より前にある画素点での色信号はこの輪郭点より
前の色信号B-1,G-1,R-1（あるいはB-2とB-1から直線近
似で求めた値）で、またこの輪郭点より後にある画素点
での色信号はこの輪郭点より後の色信号R0,G0,B0で補間
してモアレを低減することに特徴がある。
第11図において、状態保持回路部16には、各色信号に
対して１つの状態保持回路23″が設けられる。固体撮像
素子11は信号電荷を、クロツクパルス発生回路19からの
１クロツクパルスごとに１画素ずつ読み出して出力信号
〔第12図の（ｂ）〕を出力し、分離回路部12はこの出力
信号をR,G,Bの各色信号に分離する。21,21′はそれぞれ
信号を、２クロツクパルス時間,3クロツクパルス時間だ
け遅延する遅延回路である。
対して１つの状態保持回路23″が設けられる。固体撮像
素子11は信号電荷を、クロツクパルス発生回路19からの
１クロツクパルスごとに１画素ずつ読み出して出力信号
〔第12図の（ｂ）〕を出力し、分離回路部12はこの出力
信号をR,G,Bの各色信号に分離する。21,21′はそれぞれ
信号を、２クロツクパルス時間,3クロツクパルス時間だ
け遅延する遅延回路である。
本実施例は次のように動作する。固体撮像素子11の出
力信号は、分離回路部12によつてR,G,B信号に分離され
た後、直接あるいは遅延回路21を通してホールド回路2
2′,22にホールドされる。同時に微分回路部14、微分パ
ルスの検出回路部15を通し、微分パルスの有無を“1",
“0"の状態信号の形で、状態保持回路部16内の状態保持
回路23″に蓄積される〔第12図（ｃ），（ｄ），
（ｅ）〕。この時、例えば第12図でR-1を読む時刻のよ
うに、状態信号も、フラグ回路13の出力信号も“0"状態
にある時は、ゲート25,27,29の出力はON状態になる。こ
れによつてスイツチ26がON状態になり、R-1時刻（空間
的にはG-2の画素位置に相当）での補間信号として、ホ
ールド回路22内の信号R-2,G-2,B-3をＲ′,G′,B′端子
から出力する〔第12図（ｇ），（ｈ），（ｉ）〕。これ
に対してB0を読み出す時刻では、Ｒ信号の微分パルス２
による状態信号２′が２クロツクパルス周期遅延されて
フラグ回路13に入力され、フラグ回路13の出力はON状態
になる。またこの時刻には状態保持回路部16にはＲ信号
とＢ信号の微分パルス2,4の存在を示す状態信号が保持
されている。そのため、微分パルス2,4が有ることを示
す状態保持回路につながるゲート25,29の出力端子がOFF
状態に変わる。これによつてB6の時刻（R0の画素位置に
相当する）でのＢ信号の補間信号はR0を読み出し後の時
刻に読み出した信号をホールドしているホールド回路2
2′内の信号B0をＢ′端子から出力する。またＲ′端子
からは信号R0そのものを出力する。一方、Ｇ信号の微分
信号３は小さく、状態保持回路は“0"状態に保たれる
（第12図３′）ので、ゲート27の出力端子はON状態にあ
り、Ｇ′端子からは信号G-1が出力される。以下同様に
信号の補間を行うことにより、第12図（ｇ），（ｈ），
（ｉ）に示すように３色Ｒ′,G′,B′信号の立ち上がり
点とも同じ位置にあり、色のついた被写体像において
も、誤動作なく信号の補間を行い、モアレのない画像を
得ることができる。
力信号は、分離回路部12によつてR,G,B信号に分離され
た後、直接あるいは遅延回路21を通してホールド回路2
2′,22にホールドされる。同時に微分回路部14、微分パ
ルスの検出回路部15を通し、微分パルスの有無を“1",
“0"の状態信号の形で、状態保持回路部16内の状態保持
回路23″に蓄積される〔第12図（ｃ），（ｄ），
（ｅ）〕。この時、例えば第12図でR-1を読む時刻のよ
うに、状態信号も、フラグ回路13の出力信号も“0"状態
にある時は、ゲート25,27,29の出力はON状態になる。こ
れによつてスイツチ26がON状態になり、R-1時刻（空間
的にはG-2の画素位置に相当）での補間信号として、ホ
ールド回路22内の信号R-2,G-2,B-3をＲ′,G′,B′端子
から出力する〔第12図（ｇ），（ｈ），（ｉ）〕。これ
に対してB0を読み出す時刻では、Ｒ信号の微分パルス２
による状態信号２′が２クロツクパルス周期遅延されて
フラグ回路13に入力され、フラグ回路13の出力はON状態
になる。またこの時刻には状態保持回路部16にはＲ信号
とＢ信号の微分パルス2,4の存在を示す状態信号が保持
されている。そのため、微分パルス2,4が有ることを示
す状態保持回路につながるゲート25,29の出力端子がOFF
状態に変わる。これによつてB6の時刻（R0の画素位置に
相当する）でのＢ信号の補間信号はR0を読み出し後の時
刻に読み出した信号をホールドしているホールド回路2
2′内の信号B0をＢ′端子から出力する。またＲ′端子
からは信号R0そのものを出力する。一方、Ｇ信号の微分
信号３は小さく、状態保持回路は“0"状態に保たれる
（第12図３′）ので、ゲート27の出力端子はON状態にあ
り、Ｇ′端子からは信号G-1が出力される。以下同様に
信号の補間を行うことにより、第12図（ｇ），（ｈ），
（ｉ）に示すように３色Ｒ′,G′,B′信号の立ち上がり
点とも同じ位置にあり、色のついた被写体像において
も、誤動作なく信号の補間を行い、モアレのない画像を
得ることができる。
第13図は第11図と同じ効果が得られる他の補間回路を
示す実施例で、第11図の回路と異なる点は、信号の分離
はホールド回路22′の書き換え操作自身で行わせている
こと、状態保持回路23″をクロツクパルス時間ごとに順
次シフトされる構造にしたこと、フラグ回路13の出力の
代りに状態保持回路の先頭値を用いること、状態保持回
路23″内の３状態をR,G,Bに組み換えて出力するマトリ
クス回路13′を用いること、補間信号発生回路部18は出
力端子Ｒ′,G′,B′に出力するホールド回路22に、ホー
ルド回路22′にある新しい信号をホールドするタイミン
グを調節して行う回路構成にしたことである。すなわち
例えばR-1を読む時刻（G-2の画素位置に相当）の信号を
補間する時は、ホールド回路22には信号R-2、22′には
信号R-1がホールドされている。同様にＧ′,B′端子に
つながるホールド回路には各々G-3とG-2,B-3とB-2がホ
ールドされている。この時、微分パルスはなく、状態保
持回路内はいずれも“0"状態〔第14図（ｃ），（ｄ），
（ｅ）〕にあり、ゲート25′,27′,29′の出力端子にOF
F状態にある。そして後段のホールド回路22内の信号
R-2,G-2,B-3が補間信号として出力される〔第14図
（ｇ），（ｈ），（ｉ）〕。これに対してB0を読み出す
時刻（R0の画素位置に相当）の信号を補間する直前、ホ
ールド回路には各々R-1,R0;G-1,G0;B-1,B-1がホールド
されており、１クロツクパルス周期後にB0が読み出され
ると、状態保持回路23″にはその先頭側から微分信号2,
3,4の状態を示す状態信号２′,3′,4′が蓄積され、マ
トリクス回路13′を通してゲート25′,27′,29′に入力
される。その結果、各ホールド回路内は各々R0,R0;G-1,
G0:B0,B0に書き換えられる。そして端子Ｒ′,G′,B′か
らは補間された信号R0,G-1,B0が出力され、第12図
（ｇ），（ｈ），（ｉ）の信号と同じ信号第14図
（ｇ），（ｈ），（ｉ）を得ることができる。
示す実施例で、第11図の回路と異なる点は、信号の分離
はホールド回路22′の書き換え操作自身で行わせている
こと、状態保持回路23″をクロツクパルス時間ごとに順
次シフトされる構造にしたこと、フラグ回路13の出力の
代りに状態保持回路の先頭値を用いること、状態保持回
路23″内の３状態をR,G,Bに組み換えて出力するマトリ
クス回路13′を用いること、補間信号発生回路部18は出
力端子Ｒ′,G′,B′に出力するホールド回路22に、ホー
ルド回路22′にある新しい信号をホールドするタイミン
グを調節して行う回路構成にしたことである。すなわち
例えばR-1を読む時刻（G-2の画素位置に相当）の信号を
補間する時は、ホールド回路22には信号R-2、22′には
信号R-1がホールドされている。同様にＧ′,B′端子に
つながるホールド回路には各々G-3とG-2,B-3とB-2がホ
ールドされている。この時、微分パルスはなく、状態保
持回路内はいずれも“0"状態〔第14図（ｃ），（ｄ），
（ｅ）〕にあり、ゲート25′,27′,29′の出力端子にOF
F状態にある。そして後段のホールド回路22内の信号
R-2,G-2,B-3が補間信号として出力される〔第14図
（ｇ），（ｈ），（ｉ）〕。これに対してB0を読み出す
時刻（R0の画素位置に相当）の信号を補間する直前、ホ
ールド回路には各々R-1,R0;G-1,G0;B-1,B-1がホールド
されており、１クロツクパルス周期後にB0が読み出され
ると、状態保持回路23″にはその先頭側から微分信号2,
3,4の状態を示す状態信号２′,3′,4′が蓄積され、マ
トリクス回路13′を通してゲート25′,27′,29′に入力
される。その結果、各ホールド回路内は各々R0,R0;G-1,
G0:B0,B0に書き換えられる。そして端子Ｒ′,G′,B′か
らは補間された信号R0,G-1,B0が出力され、第12図
（ｇ），（ｈ），（ｉ）の信号と同じ信号第14図
（ｇ），（ｈ），（ｉ）を得ることができる。
第12図の補間方法を実現する具体的回路としては、第
11図，第13図の回路の他に、例えば第11図の判別回路部
17内において、フラグ回路13の部分を第15図に示すよう
に、３つの状態保持回路23内に、“1"状態が２つ以上あ
る時ON状態を出力する回路24′で置き換える、あるいは
変化点のない通常部分も含めて２つの信号、例えばB-2
とB-1、から直線近似で求めた値が補間するようにした
補間信号発生回路を用いる等、各種の回路構成が可能で
ある。
11図，第13図の回路の他に、例えば第11図の判別回路部
17内において、フラグ回路13の部分を第15図に示すよう
に、３つの状態保持回路23内に、“1"状態が２つ以上あ
る時ON状態を出力する回路24′で置き換える、あるいは
変化点のない通常部分も含めて２つの信号、例えばB-2
とB-1、から直線近似で求めた値が補間するようにした
補間信号発生回路を用いる等、各種の回路構成が可能で
ある。
また、第11図実施例の動作説明においても第16図に示
すようなR,G,Bのストライプフイルタを用いた場合につ
いてのみ述べたが、第11図実施例の場合も第10図に示す
ような市松状あるいは補色フイルタを用いたもの等、任
意のフイルタ配置を持つ固体撮像素子についても同様の
補間動作によつてエンジン部にモアレの発生しない良質
の画像を得ることができる。
すようなR,G,Bのストライプフイルタを用いた場合につ
いてのみ述べたが、第11図実施例の場合も第10図に示す
ような市松状あるいは補色フイルタを用いたもの等、任
意のフイルタ配置を持つ固体撮像素子についても同様の
補間動作によつてエンジン部にモアレの発生しない良質
の画像を得ることができる。
以上述べたように、本発明によれば、微分パルスの有
無によつて被写体像の明るさの変化のし方を予想し、予
想された変化のし方に合せて信号を補間する構成とした
ことにより、被写体に色が付いていたり、幅の狭い部分
があつても誤動作なく信号の補間を行うことができ、モ
アレを低減することができる。
無によつて被写体像の明るさの変化のし方を予想し、予
想された変化のし方に合せて信号を補間する構成とした
ことにより、被写体に色が付いていたり、幅の狭い部分
があつても誤動作なく信号の補間を行うことができ、モ
アレを低減することができる。
第１図は本発明の一実施例回路図、第２図は本発明にお
ける明るさの変化のし方の予想例を示す図、第３図，第
４図，第５図は第１図実施例の動作説明図、第６図は第
１図に対する変形回路図、第７図，第８図，第９図は本
発明における明るさの変化のし方の他の例を示す図、第
10図は色フイルタ配置の変形例を示す図、第11図は本発
明の他の実施例回路図、第12図は第11図実施例の動作説
明図、第13図，第14図はさらに他の実施例回路とその動
作説明図、第15図はさらに実施例回路の一部回路図、第
16図は従来の代表的な色フイルタの配置図、第17図，第
18図，第19図はモアレと従来のモアレ低減方法の説明
図、第20図は本発明の概要説明図である。 11……固体撮像素子、14……微分回路部、15……検出回
路部、16……状態保持回路部、17……判別回路部、18…
…補間信号発生回路部、22,22′……ホールド回路、23,
23′……状態保持回路、32……白黒補間信号発生回路、
33……直線近似補間信号発生回路。
ける明るさの変化のし方の予想例を示す図、第３図，第
４図，第５図は第１図実施例の動作説明図、第６図は第
１図に対する変形回路図、第７図，第８図，第９図は本
発明における明るさの変化のし方の他の例を示す図、第
10図は色フイルタ配置の変形例を示す図、第11図は本発
明の他の実施例回路図、第12図は第11図実施例の動作説
明図、第13図，第14図はさらに他の実施例回路とその動
作説明図、第15図はさらに実施例回路の一部回路図、第
16図は従来の代表的な色フイルタの配置図、第17図，第
18図，第19図はモアレと従来のモアレ低減方法の説明
図、第20図は本発明の概要説明図である。 11……固体撮像素子、14……微分回路部、15……検出回
路部、16……状態保持回路部、17……判別回路部、18…
…補間信号発生回路部、22,22′……ホールド回路、23,
23′……状態保持回路、32……白黒補間信号発生回路、
33……直線近似補間信号発生回路。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 三村 到 国分寺市東恋ヶ窪１丁目280番地 株式 会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 高橋 健二 国分寺市東恋ヶ窪１丁目280番地 株式 会社日立製作所中央研究所内 (56)参考文献 特開 昭60−264182（ＪＰ，Ａ)
Claims (5)
- 【請求項１】少なくとも水平方向に複数の画素を配した
撮像素子と、各画素に対応する互いに透過光が異なる複
数種の色フィルタを備えた固体撮像装置において、同色
の色フィルタ下の画素から得られる色信号ごとに微分信
号を得る微分回路部と、微分信号のレベルが一定レベル
を越えた場合にその状態を示す状態信号を出力する検出
回路部と、空間的に連続した位置関係にある各色信号の
状態信号を保持しておく状態保持回路部と、保持した状
態信号から被写体の明るさの変化のし方を予想する判別
回路部と、判別回路部での判別結果に応じた補間信号を
発生する補間信号発生回路部を有し、前記状態保持回路
部が、異なる色信号ごとに２つずつの状態信号を保持す
る回路であり、前記判別回路部が、一定レベルを越える
正の微分信号がある時の状態信号を１、一定レベルを越
える負の微分信号がある時の状態信号を−１、一定レベ
ルを越える微分信号がない時の状態信号を０として、同
色の色信号に対応する２つの状態信号が信号を読み出す
順に、（イ）（0,1）か（0,−１）か（0,0）の時は急激
な変化はない、（ロ）（1,0）か（−1,0）の時は階段状
の急激な変化がある、（ハ）（1,1）か（−1,−１）の
時は単調に変化する、（ニ）（1,−１）か（−1,1）の
時は幅の狭い線状の像がある、ことを示す各判別信号を
出力する回路であり、かつ異なる色信号に対応する前記
判別信号の中に状態信号“1"が２つ以上ある時、該２つ
以上の状態信号に対応する色信号は同一の画素位置で階
段状に急激に変化しているものとして判別する回路であ
ることを特徴とする固体撮像装置の信号処理回路。 - 【請求項２】前記補間信号発生回路部は、（イ）急激な
変化のない時は該変化を定める２画素の間にある画素位
置での各色信号を該２画素のうち時間的に先に読み出さ
れる信号あるいは該２画素から得られる信号の直線近似
で求められる信号で補間する、（ロ）階段状に変化する
時は、予想される変化点より時間的に前（後）に読み出
される画素位置に対応する各色信号は、該変化点より前
（後）にある画素からの色信号、あるいは該変化点より
前（後）にある同色のフィルタを配置した２画素の信号
から直線近似で求めた信号で補間する、（ハ）単調に変
化する時は該単調な変化を定める２画素の信号から直線
近似で求めた信号で補間する、（ニ）幅の狭い線状の像
がある時は、該線状の像が無彩色の像であると予想して
求めた信号で補間する回路であることを特徴とする特許
請求の範囲第１項記載の固体撮像装置の信号処理回路。 - 【請求項３】前記補間信号発生回路部は、（イ）階段状
の急激な変化のない時は、該変化のないことを定める２
画素の間にある画素位置での各色信号を上記２画素のう
ち時間的に先に読み出される信号、あるいは上記２画素
から得られる信号の直線近似で求められる信号で補間す
る、（ロ）階段状の急激な変化がある時は、該階段状の
変化で予想される変化点より時間的に前（後）に読み出
される画素位置に対応する各色信号は上記変化点より前
（後）にある画素からの色信号、あるいは上記変化点よ
り前（後）にある同色のフィルタを配置した２画素の信
号から直線近似で求められる信号で補間する回路である
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の固体撮像
装置の信号処理回路。 - 【請求項４】前記半別回路部がさらに、信号が急激に変
化する変化点があり、その変化点があると予想される範
囲に重なりがある時は、該２つ以上の変化点が同一の１
点であるものと判別する回路であり、さらに上記同一の
変化点は該“1"あるいは“−1"状態にある画素位置のう
ち時間的に最も早く読み出した画素位置の直前にあると
判別する回路であることを特徴とする特許請求の範囲第
１項記載の固体撮像装置の信号処理回路。 - 【請求項５】前記判別回路部がさらに、前記階段状の変
化点は、前記“−1"状態にある画素位置のうち時間的に
最も早く読み出した画素位置の直前にあると判別する回
路であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
固体撮像装置の信号処理回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61094456A JP2569007B2 (ja) | 1986-04-25 | 1986-04-25 | 固体撮像装置の信号処理回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61094456A JP2569007B2 (ja) | 1986-04-25 | 1986-04-25 | 固体撮像装置の信号処理回路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62252289A JPS62252289A (ja) | 1987-11-04 |
| JP2569007B2 true JP2569007B2 (ja) | 1997-01-08 |
Family
ID=14110767
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61094456A Expired - Lifetime JP2569007B2 (ja) | 1986-04-25 | 1986-04-25 | 固体撮像装置の信号処理回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2569007B2 (ja) |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60264182A (ja) * | 1984-06-13 | 1985-12-27 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 画像信号検出補正装置 |
-
1986
- 1986-04-25 JP JP61094456A patent/JP2569007B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62252289A (ja) | 1987-11-04 |
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