JP2733859B2 - カラー撮像装置 - Google Patents

カラー撮像装置

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    • H04N23/80Camera processing pipelines; Components thereof
    • H04N23/84Camera processing pipelines; Components thereof for processing colour signals
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    • H04N25/10Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof for transforming different wavelengths into image signals
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    • H04N25/13Arrangement of colour filter arrays [CFA]; Filter mosaics characterised by the spectral characteristics of the filter elements
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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、固体撮像素子を用いたカラー撮像装置に関
するものである。
〔従来の技術〕
CCD,MOS等の固体撮像素子を用いた撮像装置のうち、
単一(一枚)の撮像素子の前面に色モザイクフィルタを
設けてカラー撮像装置を構成する方式は、従来より多く
提案されている。
その一例として、撮像素子において互に隣接する4画
素を1組として、その4画素のうち、斜めに隣接する2
つの画素に緑(G)、残りのうち1つに赤(R)、他方
に青(B)のフィルタを配し(G市松RB方式)、これを
撮像素子の画素数分繰返し、その撮像素子の出力より、
輝度信号Y及び色差信号R−Y,B−Yを合成し、カラー
ビデオ信号を形成する方式が提案されている。
また、他の例として、撮像素子の1組4画素に配する
色を、白(W),緑(G),黄色(Ye),シアン(Cy)
とする方式や、更に、マゼンダ(Mg),緑(G),黄色
(Ye),シアン(Cy)とする方式などが提案されてい
る。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかしながら、前述した従来例においては、例えば輝
度信号を形成する際、複数の色フィルタに対応する画素
出力より合成するため、撮像された被写体の色や、ある
いは照明の色成分比により、偽解像が起こり、適切な解
像度が得られないという問題がある。
例えば、前述のG市松RB方式の場合、赤い被写体を撮
像すると、GおよびBフィルタに対応する画素よりは出
力が得られず、水平方向についてみると、2画素に1画
素の割合でしか出力が得られず、等価的にサンプリング
周波数が下がった事になり、偽解像が増加してしまう。
前述した他の方式でも同様の問題がある。
本発明は、このような問題を解決するためなされたも
ので、複数種の色フィルタを組み合わせて設けた固体撮
像素子を用いながら、偽解像の少ないカラービデオ信号
の得られるカラー撮像装置を提供することを目的とする
ものである。
〔課題を解決するための手段〕
前記目的を達成するため、本発明はカラー撮像装置を
つぎの(1)のとおりに構成する。
(1)互に隣接する画素を1組とし、該4画素のうち一
方の斜め方向に隣接する2画素に所定の色成分を透過さ
せる第1の色フィルタを設け、他方の斜め方向に隣接す
る残りの2画素にそれぞれ第2,第3の色フィルタを設
け、この色フィルタの組み合せを略全画素にわたって設
けてなる固体撮像素子と、 前記固体撮像素子の出力をうけて、前記第1の色フィル
タを設けた画素に対応する輝度信号については、その画
素の出力及びその画素の近傍に斜め方向に配置された第
1の色フィルタを設けた画素の出力を各々所定の比率で
加算することにより形成し、又前記第2,第3の色フィル
タを設けた画素に対応する輝度信号については、その画
素の近傍に左右及び上下方向に配置された第1の色フィ
ルタを設けた画素の出力を各々所定の比率で加算して形
成する輝度信号合成手段と、を備えたカラー撮像装置。
〔作用〕
前記(1)の構成により、各画素に対応する輝度信号
は、前記第1の色フィルタを設けた画素の出力のみより
合成される。
〔実施例〕
以下本発明を実施例により説明する。
第1図は、本発明の一実施例である“カラー撮像装
置”のブロック図である。
第1図において、1は、光電変換素子(画素)を2次
元的に配置し、その互に隣接する4画素を1組(同時読
み出しされる画素の組)として、その4画素のうち、一
方の斜めに隣接する2つの画素には光のすべての色成分
(所定の色成分)が透過するフィルタWを、他方の斜め
方向に隣接する残りの2つの画素のうち一方の赤
(R)、他方に青(B)のフィルタを配した色モザイク
フィルタ(第2図(a)参照)を配し、また、その4つ
の画素の出力が4つの線より同時に読み出せる様に構成
された固体撮像素子である。なお、この色フィルタは、
黒基準画素,ダミー画素を除いた略全画素にわたって設
けられてる。2は、固体撮像素子1の出力のうち2つの
W出力より輝度信号Yを形成する輝度信号合成回路、3
は、固体撮像素子1の出力R,B及び輝度信号合成回路2
の出力より緑信号Gを形成するGマトリクス回路、4
は、ガンマ補正,白クリップ,黒クリップ,色差マトリ
クスを含むプロセス処理回路、5は、平衡変調器,同期
加算を含むエンコーダ、6は、ビデオ信号出力端子であ
る。不図示の被写体像は、不図示のレンズを通り固体撮
像素子1の色モザイクフィルタを通り、光電変換面上に
結像し、電気信号W1,B,R,W2が各端子1−1,1−2,1−3,1
−4より出力される。その出力のうち、信号W1,W2は、
輝度信号合成回路2により、輝度信号Yに変換され、ま
た、信号R,B及び輝度信号合成回路2の出力YがGマト
リクス回路3に入力され緑信号Gが形成される。この信
号Y,R,G,Bは、プロセス処理回路4により、ガンマ補正
等のプロセス処理され、輝度信号Y2及び色差信号R−Y,
B−Yが形成され、エンコーダ5によりビデオ信号が形
成され、ビデオ出力端子6より出力される。
第2図は、第1図中の輝度信号合成回路2の動作説明
図である。(a)は、固体撮像素子1上の色モザイクフ
ィルタの色の配置図である。前述の様に、4画素を一組
として、そのうち、一方の斜めに隣接する2つの画素に
全部の色成分を透過するWフィルタを配し、他方の斜め
方向に隣接する2画素の一方に赤Rフィルタ、他方に青
Bフィルタを配している。(b)は、輝度信号を合成す
る1つのマトリクス、(c)は、輝度信号を合成するも
う1つのマトリクスを示す。(b),(c)において
は、3×3のマトリクスのうち、中心の画素に相当する
出力を、4画素あるいは5画素の補間により形成するよ
うになっている。(d)は(b)及び(c)のマトリク
スを各画素にどのように割り当てるかを示した図であ
る。すなわち、図中bは(b)のマトリクスを適用し
て、このbの画素を含む斜め上下方向の計5画素を用い
てbの画素の輝度信号を合成し、cは(c)のマトリク
スを適用して、このCの画素の上下左右の計4画素を用
いてCの画素の輝度信号を合成する。(e)は、(a)
の各画素の出力が、固体撮像素子のどの出力線より得ら
れるかを示した図で、1は、第1図中固体撮像素子1の
出力端子1−1に得られる画素であり、2,3,4も同様に
出力端子1−2,1−3,1−4より得られる。
第3図は第1図中の輝度信号合成回路2の一例を示し
た図である。7は、入力信号をテレビ信号の1水平期間
遅延する1H遅延線、8,9及び20は、入力信号を2画素分
遅延させる2画素遅延線、10,11及び12は係数回路、13
は、入力信号を1画素分遅延させる1画素遅延線、14
は、スイッチ回路、15〜19は加算器である。
入力された信号W1は、1H遅延線7により遅延され、遅
延されない信号W1と加算器15で加算され、その出力は、
一方で、2画素遅延線9により遅延され、遅延されない
信号と加算器18で加算され、係数器10により1/8が乗ぜ
られ、信号W2を2画素DL8により2画素遅延した信号に
係数器11により1/2が乗ぜられた信号と、加算器19によ
り加算され、第2図中(b)に示される信号bが得られ
る。また、加算器15の出力は、信号W2を、2画素遅延線
8により遅延し、加算器16により、遅延していない信号
W2と加算した信号と、加算器17により加算し、係数器12
により1/4を乗じて2画素遅延線20により遅延し第2図
中(c)に示される信号cが得られる。信号bは、1画
素遅延線13により1画素分遅延された後、スイッチ回路
14において、一画素ごとに切り替える信号PSWにより、
cと切り替えられ、輝度信号Yとして出力される。
このようにして、本実施例においては、固体撮像素子
1の各画素に対する輝度信号は、すべての色を通過させ
る第1の色フィルタを設けた画素の出力のみより合成さ
れるので、偽解像が少ない。
また、特に求める画素の斜め方向に位置する画素の第
1の色フィルタを介して得られた出力に基づいて、この
画素の輝度信号を求めることにより、輝度が斜め方向に
変化する場合にも良好に対応することができる。
なお、本実施例における輝度信号Yの合成は、第3図
に示す方式に限定されるものではなく、等価的に、第2
図(b),(c)に示されるようなマトリクスが得られ
る適宜の方式でも良い。例えば、信号W1を1H遅延した信
号と、しない信号、及びそれぞれを2画素遅延した信
号、また信号W2を2画素遅延した信号としない信号の6
つの信号を形成し、それぞれに、第2図(b)及び
(c)に示されている係数を乗じた後加算する事により
構成出来る。また、第2図(b)及び(c)に示したマ
トリクスの係数値は、これに限定されるものではなく、
3×3のマトリクスのうちWフィルタに対応する位置の
画素信号に適当な係数値を乗じて輝度信号Yの出力を得
る様に構成すれば良い。
更に、このマトリクスの係数値について、第1列の計
数値の総和(1/4)、第2列の計数値の総和(1/2)、第
3列の計数値の総和(1/4)、第1行の計数値の総和(1
/4)、第2行の計数値の総和(1/2)、第3行の計数値
の総和(1/4)が第2図(b)と(c)の対応するそれ
ぞれの位置において一致する様に選ぶ事により、偽解像
の発生を最小限にすることが出来る。したがって、この
ように、対応する行及び列の係数の総和が等しい様に作
成されたマトリクスであれば、3×3に限定されず、4
×4,5×5あるいはそれ以上であっても良い。
また、前述の実施例において、信号W1及びW2の出力よ
り輝度信号Yを形成するとしたが、偽解像に関係する約
0.5〜2MHZ以上は、前述の輝度信号合成の出力をHPF(ハ
イパスフィルタ)を通して高域輝度信号とし、これ以下
の低域輝度信号については、例えば撮像信号をLPF(ロ
ーパスフィルタ)を通して形成したり、また、第1図中
R,G,Bの信号より、輝度信号を形成するマトリクスすな
わちY=0.3R+0.59G+0.11Bにより形成した後LPFを通
し、前述の高域輝度信号と加算する事により輝度信号を
形成しても良い。また、第3図中1画素あるいは2画素
の遅延線は、サンプルアンドホールド回路に置き換える
ことが出来る。
なお、本実施例では、各画素の輝度信号を取り出した
が、第1のフィルタを特定の色にすることによって、各
画素における特定の色成分の信号を取り出すこともでき
る。
〔発明の効果〕
以上説明した様に、本発明によれば、複数の色フィル
タを組み合せて設けた固体撮像素子により、偽解像の少
ないカラービデオ信号の得られるカラー撮像装置を実現
出来る。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例のブロック図、第2図は同実施
例の動作を説明するための図、第3図は輝度信号合成回
路2の構成図である。 1……固体撮像素子 2……輝度信号合成回路 W……すべての色成分が透過するフィルタ R……赤のフィルタ B……青のフィルタ

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】互に隣接する4画素を1組とし、該4画素
    のうち一方の斜め方向に隣接する2画素に所定の色成分
    を透過させる第1の色フィルタを設け、他方の斜め方向
    に隣接する残りの2画素にそれぞれ第2,第3の色フィル
    タを設け、この色フィルタの組み合せを略全画素にわた
    って設けてなる固体撮像素子と、 前記固体撮像素子の出力をうけて、前記第1の色フィル
    タを設けた画素に対応する輝度信号については、その画
    素の出力及びその画素の近傍に斜め方向に配置された第
    1の色フィルタを設けた画素の出力を各々所定の比率で
    加算することにより形成し、又前記第2,第3の色フィル
    タを設けた画素に対応する輝度信号については、その画
    素の近傍に左右及び上下方向に配置された第1の色フィ
    ルタを設けた画素の出力を各々所定の比率で加算して形
    成する輝度信号合成手段と、を備えたことを特徴とする
    カラー撮像装置。
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