JP2703928B2 - 撮像装置 - Google Patents

撮像装置

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JP2703928B2
JP2703928B2 JP63155693A JP15569388A JP2703928B2 JP 2703928 B2 JP2703928 B2 JP 2703928B2 JP 63155693 A JP63155693 A JP 63155693A JP 15569388 A JP15569388 A JP 15569388A JP 2703928 B2 JP2703928 B2 JP 2703928B2
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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、高帯域及び低帯域の2つの信号に行なうデ
ィジタルローパスフィルタを有する撮像装置に関するも
のである。以下の例では、高帯域信号は、単板式カラー
撮像手段の輝度信号、低帯域信号は、単板式カラー撮像
手段の色信号として説明する。
(従来の技術) 単板式カラー固体撮像素子においては、各画素には、
ある特定の色フィルタが装着されており、これらの各信
号に適当な信号処理をすることで最終的に輝度信号Y
と、2つの色差信号R−Y,B−Yを得ている。例えば、R
GB純色フィルタをストライプ状に装着したセンサーの場
合のブロック図を第3図に示す。センサ30からのR.G.B
の各色信号はアンプ31,32,33で、白色に対して等しい応
答を示すように、ゲインを調整される。その後A/D変換
器34,35,36でA/D変換されγ変換部37でγ変換された後
各信号はローパスフィルタ38で、帯域制御され、プロセ
ス回路39で、2つの色差信号R−YL,B−YLとして出力さ
れる。一方、γ変換後の出力Rγ、Gγ、Bγは、一画
素ごとのタイミングでスイッチ40で選択されローパスフ
ィルタ41で帯域制限される。その後、ある一定の時間を
ディレイ42で遅延させて最終的に輝度信号として出力さ
れる。
(発明が解決しようとしている問題点) 一般に、輝度のローパスフィルタ41の帯域は色信号の
ローパスフィルタ38の帯域よりも広いのが普通である。
このことは、別の言い方をすれば各々のローパスフィル
タをFIR(有限応答)型のディジタルフィルタで構成し
た場合、輝度のローパスフィルタのタップ数NYは、色の
ローパスフィルタのタップ数NCより小さいということに
なる。従って、輝度と色の時間を合わせるために、いつ
も必ず輝度のローパスフィルタの後に各々のタップ数の
差(NC−NY)の分だけのディレイが必要になる。また、
一般に輝度と色のローパスフィルタは別々であり色は3
色分必要なのでトータルでみると全部で(NY−1)+
(NC−1)×3+(NC−NY)個のディレイが必要にな
り、回路規模の増大を招いていた。第4図に、NY=3、
NC=5の場合の例を示す。この時必要なディレイの数は
2+4×3+2=16にもなる。
(問題点を解決するための手段) 本発明は、このような問題点を解決するために成され
たもので、単板カラー撮像手段と、 該単板カラー撮像手段から得られた信号に基づき輝度
信号を形成するためのディジタルローパスフィルタのデ
ィレイとタップを、前記単板カラー撮像手段から得られ
た信号に基づき色信号を形成するためのディジタルロー
パスフィルタのディレイとタップの一部に共通化させて
構成したことを特徴とする。
(作用) この様に構成することによって、輝度信号と色信号
は、もともと1つの信号に多重されているので、輝度信
号と3つの色信号のローパスフィルタに用いられるディ
レイとタップが共通化でき、しかも、このように共通化
することによって、輝度信号のローパスフィルタのタッ
プを色信号のローパスフィルタのタップの一部として設
けることが可能になり時間合わせのためのディレイが不
要になる。
したがって必要なディレイをわずか、NCだけに大幅に
減少できた。
(実施例) 第1図は、本発明による輝度と色のローパスフィルタ
の実施例である。第3図のようなストライプフィルター
を装着したセンサーの場合を考えるとスイッチ10への入
力信号R,G,Bは第2図a),b),c)に示すように各々位
相が1クロックずつずれており、しかもデューテイーは
1/3である。ここでいうクロックは一画素ごとの読み出
しクロックである。スイッチ10はクロックに同期してR,
G,B信号を選択して第2図e)に示すような出力を輝度
信号として出力する。
この出力は、4つのディレイ11,12,13,14からなるロ
ーパスフィルタに入力される。今、定数倍器15,16,17の
係数を、各々1/4,1/2,1/4とし、定数倍器19,20,21,22,2
3の係数を、各々1/4,3/4,1,3/4,1/4であるとする。
例えば、ある時刻t1でスイッチ10の出力がg2であった
する。すると、ディレイ11,12,13,14の出力は、各々b2,
r1,g1,b1である。
従って、加算器18の出力は1/4 b2+1/2 r1+1/4 g1
ある。
一方、加算器24の出力は、1/4 g2+3/4 g1であり加算
器25の出力は、1/4 b2+3/4 b1であり、係数器21の出力
は、r1である。
次のクロックで、スイッチ10の出力がr2になると加算
器18には1/4 g2+1/2 b2+1/4 r1、加算器24には1/4 r2
+3/4 3/4 r1、加算器25には3/4 g2+1/4 g1、係数器21
の出力にはb2が現われる。
従って、以下同様に動作されると加算器24,25及び係
数器21の出力には、R,G,Bのローパスフィルタリングさ
れた出力が交互に現われる。従って、スイッチ26でクロ
ックに同期してこれらを切り換えるとR,G,Bのローパス
フィルタリングされた出力が分離して得られる。この場
合は、第4図でHc=[1/4 3/4 1 3/4 1/4]というロー
パスフィルタを3組用意して、R,G,B各々独立に上記の
フィルタ処理を行なった場合と全く同じ出力がわずか4
個のディレイで得ることができる、 また、輝度に関しても、第4図で Hy=[1/4 1/2 1/4] というローパスフィルタを行なった場合と全く同じ出力
を色信号と時間差がない形で得ることができ、従って、
第4図において必要であった輝度と色の時間合せのため
のディレイ85も不要になっている。第4図と第1図は全
く同じ出力であるが本発明によれば14個必要であったデ
ィレイが全部で4個ですんでしまう。
以上の説明では、色信号用のフィルタが5タップの場
合であるが、より多くのタップ数で構成される場合でも
3個おきのタップ出力を一まとめにして一つの加算器で
加算するようにすると、3色分のローパスフィルタの共
通化が実現できる。
更に、色信号用のローパスフィルタの一部に輝度信号
用のローパスフィルタを共通化して構成することで、色
と輝度の位相が一致した出力が得られる。今、色信号用
ローパスフィルタのタップ数が21c+1,輝度信号用ロー
パスフィルタのタップ数が21y+1のときは、色信号用
ローパスフィルタの第(1c+1)番目のタップと輝度信
号用ローパスフィルタの第(1y+1)番目のタップを共
通化すればよい。
また、色信号用ローパスフィルタのタップ数が21c,輝
度信号用ローパスフィルタのタップ数が21yのときは、
色信号用ローパスフィルタの第1c番目のタップと輝度信
号用ローパスフィルタの第1y番目のタップを共通化すれ
ばよい。
また、以上の説明ではセンサからの出力がR,G,B独立
して得られる場合を説明したが、直接R−G−Bの順に
一つの信号として読み出せる場合にはスイッチ10が不要
になり、更に簡単な構成で実現できる。
(他の実施例) 第2の実施例として、本発明をモザイク型色フィルタ
配列をもったセンサーへ適用した場合を説明する。第5
図は、モザイク型色フィルタを装着しセンサ101からの
信号処理のブロック図である。
第6図に第5図中の水平ローパスフィルタ部130に本
発明を適用した場合を示し後述する。
センサ101の色配列は、第5図に示すようになってお
り第1フィールド読み出し時には第(2i−1)ラインと
第2iラインが例えばCCD中で加算されて読み出され、第
2フィールド読み出し時には第2iラインと第2i+1ライ
ンが加算されて読み出される。従って、両フィールド
共、奇数番目のラインは、1クロックごとに(Ye+M
g),(Cy+G)の信号が交互に、偶数番目のラインで
は、(Ye+G),(Cy+Mg)の信号が交互に読み出され
ることになる。この信号は、A/D変換器102で、A/D変換
されγ変換器103でγ変換される。
輝度信号は、ディレイ104,105、係数器106,107,108、
加算器109から構成されるローパスフィルタでローパス
フィルタリングされるので第1フィールド,第2フィー
ルドの奇数及び偶数番目のラインごとにおおよそ(Mg+
Cy+Ye+G)/4になる。
また、色差信号は、となりあった信号同士を減算す
る。これは、ディレイ111,係数器112,113,加算器114で
実現できる。係数器112は−1倍数、係数器113は+1倍
数である加算器114の出力は奇数ラインでは(Ye+Mg)
−(Cy+G)=R−G、偶数ラインでは、(Ye+G)−
(Cy+Mg)=G−2Bが、交互に反転して出力される。こ
の出力は、ディレイ119,120,121、係数器115,116,117,1
18、加算器112からなる4タップのローパスフィルタに
入力される。例えば、 Hc=(1/4 1/4 1/4 1/4) のようなフィルタリングを行なうためには、係数器115,
118は−1/4、係数器116,117は1/4に設定すると良い。な
ぜなら、加算器114の出力は、一クロックごとに、極性
が反転しているからである。また、上記の減算によって
信号の中心が半画素ずれるため上記の色信号用のローパ
スフィルタのタップ数は、偶数にとるとその分が補正さ
れて都合が良い。
但し、このことは第5図のように、輝度用のローパス
フィルタのタップ数が奇数の場合であってこれが逆に偶
数の場合には、上記の色信号用のローパスフィルタのタ
ップ数が奇数にとるのが良い。輝度信号は、ディレイ11
0で約2クロック分遅らせて色信号と位相を合わせる。
色差信号は、この状態では一画素及び一ラインおきに符
号が反転しているので符号反転器100で、符号をそろえ
る。即ち、奇数ラインの奇数番目及び偶数ラインの偶数
番目の画素の符号はプラス、その他は、マイナスに設定
する。
以上が水平ローパスフィルタ部に130に必要な動作で
ある。
色差信号は線順次になっているので1Hディレイ124,12
5で補間されるものと、1Hディレイ124の出力とを1Hごと
に交互にスイッチ129で切り換えることで、同時化した
色差信号R−G,G−2Bが得られる。1Hディレイ123は、輝
度信号の垂直方向の位相合わせのためのものである。
さて、第5図の水平ローパスフィルタ部130の動作を
本発明を用いて構成した場合を第6図に示す。まず、輝
度はディレイ132,133、係数器135,136,137、加算器144
で構成されるローパスフィルタでローパスフィルタリン
グされる。色信号は第5図の動作を考えれば明らかなよ
うに HC1=(−11) HC2=(−1/4 1/4 −1/4 1/4) という二つのフィルタのコンボリューションであるか
ら。HC1*HC2=(−1/4 1/2 −1/2 1/2 1/4)という一
回のフィルタリング操作をすることと同じである。
従って、係数器138,142の係数を=−1/4係数器139,14
1の係数を1/2係数器140の係数−1/2とすれば加算器143
の出力は、第5図の場合と全く同じになる。つまり、1
個ごとに係数の極性が+,−となっている。上記の説明
はタップ数が偶数の場合であるが奇数の場合でも第1の
実施例に説明したように同様に実施できる。又、符号反
転器145の動作は、第5図中の符号反転器100と同様であ
る。
次に、第3の実施例として本発明を第7図に示すよう
なオフセットサンプリング構造をもったカラーセンサに
適用した場合を説明する。
第7図に示す構造においては、例えば図中にで示す
ような画素と画素の丁度中間の情報をまず上下方向の画
素から補間すると良い。このようにすると、垂直方向に
は一ラインおきに同じ位置に同じ色フィルターが配列さ
れているので補間されたあとは、結局どのラインも水平
方向にRGBのデータが順番に並ぶことになる。従って、
この段階で第1の実施例と同じことを行なえば良い。ま
た、同様の考えは、垂直方向にも利用できる。例えば、
点に輝度のデータは上下1ラインからの補間、色のB
のデータは上下2ラインずつからの補間を行なうとする
と輝度用のたて方向の垂直ローパスフィルタは例えば 色用のたて方向の垂直ローパスフィルタは、例えば とする。この垂直方向のローパスフィルタも従来の構成
であれば輝度用に2個の1Hメモリ、色用に4個の1Hメモ
リ更に、輝度と色の垂直方向の位相会わせのために輝度
側に2個の1Hメモリが必要になる。第8図に本発明によ
って輝度用の垂直ローパスフィルタの1Hメモリとタップ
を色用の垂直ローパスフィルタの1Hメモリとタップの一
部と共通化した場合の構成図を示す。先述の2つの実施
例の1ピクセル分のディレイを1Hメモリにかえるだけで
良い。但し、色の水平方向のローパスフィルタは、第1
図に示したものと同じ構成が使える。
更に、同様な考えを発展させると、以上説明した実施
例中のディレイを、今度は、1Vのフィールドメモリやフ
レームメモリにすることによって時間軸方向へのローパ
スフィルタリングにおいても同様な考え方が有効なこと
は明らかである。
(発明の効果) 以上のように本発明では、単板カラー撮像手段と、 該単板カラー撮像手段から得られた信号に基づき輝度信
号を形成するためのディジタルローパスフィルタのディ
レイとタップを、前記単板カラー撮像手段から得られた
信号に基づき色信号を形成するためのディジタルローパ
スフィルタのディレイとタップの一部に共通化させて構
成したことにより大幅な回路規模の縮小が実現できる。
本発明はストライプフィルタでもモザイク型フィルタの
場合でも有効であり、また、いわゆるオフセットサンプ
リング構造を持った単板センサでも有効である。
【図面の簡単な説明】
第1図は、ストライプフィルタ型単板カラーカメラでの
本発明の構成を示す図、 第2図は、第1図での信号のタイミングチャートを示す
図、 第3図は、ストライプフィルタ型単板カラーカメラの信
号処理のブロック図、 第4図は、従来のローパスフィルタ構成を示す図 第5図は、モザイク型単板カラーカメラの信号処理のブ
ロック図、 第6図は、モザイク型単板カラーカメラでの本発明の構
成を示す図、 第7図は、オフセットサンプリング構造のカラーセンサ
ーを示す図、 第8図は、本発明と垂直方向を実施した構成を示す図で
ある。 10……スイッチ 11,12,13,14……ディレイ 15,16,17,19,20,21,22,23……係数器 18,24,25……加算器 26……スイッチ 131,132,133,134……ディレイ 135,136,137,138,139,140,141,142……係数器 143,144……加算器 151,152,153,154……1Hディレイ

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】単板カラー撮像手段と、 該単板カラー撮像手段から得られた信号に基づき輝度信
    号を形成するためのディジタルローパスフィルタのディ
    レイとタップを、前記単板カラー撮像手段から得られた
    信号に基づき色信号を形成するためのディジタルローパ
    スフィルタのディレイとタップの一部に共通化させて構
    成したことを特徴とする撮像装置。
  2. 【請求項2】前記単板カラー撮像手段はストライプフィ
    ルタ型であることを特徴とする特許請求の範囲第(1)
    項記載の撮像装置。
  3. 【請求項3】前記単板カラー撮像手段はモザイクフィル
    タ型であることを特徴とする特許請求の範囲第(1)項
    記載の撮像装置。
  4. 【請求項4】前記単板カラー撮像手段はオフセットサン
    プリング構造を有するものであることを特徴とする特許
    請求の範囲第(1)項記載の撮像装置。
JP63155693A 1988-05-31 1988-06-22 撮像装置 Expired - Lifetime JP2703928B2 (ja)

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US08/133,992 US5581357A (en) 1988-05-31 1993-10-12 Color signal processing apparatus using a common low pass filter for the luminance signal and the color signals

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JPH04149598A (ja) * 1990-10-12 1992-05-22 Pioneer Electron Corp 音場補正装置

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60172896A (ja) * 1984-02-17 1985-09-06 Toshiba Corp テレビジヨン信号処理回路

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JPS60172896A (ja) * 1984-02-17 1985-09-06 Toshiba Corp テレビジヨン信号処理回路

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