JP2785215B2 - 固体撮像装置の信号処理回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 Ａ 産業上の利用分野 本発明は、映像信号発生用の固体イメージセンサから
の撮像出力信号をディジタル化して、イメージエンハン
ス処理を行うためのディテール信号をディジタル信号処
理によって形成するようにした固体撮像装置の信号処理
回路に関し、特に緑色画像撮像用の固体イメージセンサ
と赤色画像撮像及び青色画像撮像用の固体イメージセン
サとを各画素の繰り返しピッチの1/2だけ空間的にずら
して配置する所謂空間絵素ずらし法を撮像部に採用した
固体撮像装置に信号処理回路に関する。

Ｂ 発明の概要 本発明は、緑異路画像撮像用の固体イメージセンサと
赤色画像撮像及び青色画像撮像用の固体イメージセンサ
とを各画素の繰り返しピッチの1/2だけ空間的にずらし
て配置する所異空間絵素ずらし法を採用した撮像部の各
固体イメージセンサからの撮像出力信号をディジタル化
して、イメージエンハンス処理を行うためのディテール
信号をディジタル信号処理によって形成するようにした
固体撮像装置の信号処理回路において、上記各固体イメ
ージセンサからfsのサンプリングレートで読み出される
各撮像出力信号をアナログ・ディジタル変換手段により
上記サンプリングレートfsに等しいクロックレートでデ
ィジタル化したディジタル出力信号について、緑色画像
撮像信号と赤色画像撮像信号、青色画像撮像信号又は両
信号の合成信号とを等量加算した信号からディジタルフ
ィルタにより上記サンプリングレートfsの２倍のクロッ
クレート2fsのディテール信号を形成し、このディテー
ル信号に上記ディジタル出力信号をディジタルフィルタ
により2fsのクロックレートに補間して加算することに
よってイメージエンハンス処理を行うようになし、上記
ディテール信号発生用及び補間処理用のディジタルフィ
ルタを上記fsの周波数に零点を有するとともに各ディジ
タルフィルタの零点の個数の偶奇が一致する特性に選定
することによって、2fsのクロックレートでのイメージ
エンハンス処理を良好に行うことができるようにしたも
のである。

Ｃ 従来の技術 電化結合素子（CCD:charge coupled device）等で形
成した離散的な絵素構造を有する固体イメージセンサを
撮像部に用いた固体撮像装置では、上記固体イメージセ
ンサ自体がサンプリング系であるために、第17図に斜線
を施して示すように、上記固体イメージセンサによる撮
像出力信号に空間サンプリング周波数fsからの折り返し
成分が混入している。

従来、撮像光学系に複屈折型の光学的ローパスフィル
タを設けて、撮像信号のベースバンド成分の高域側を抑
圧することにより、上記固体イメジーセンサによるサン
プリング系のナイキスト条件を満たすようにして、撮像
出力信号のベースバンドへの折り返し成分の発生を防止
するようにしている。

また、カラーテレビジョンカメラ装置では、緑色画像
撮像用の固体イメージセンサと赤色絵素および青色絵素
用の色コーディングフィルタを設けた固体イメージセン
サにより三原色画像を現像する二板式固体撮像装置や、
三原色画像を個別の固体イメージセンサにより撮像する
三板式等の多板式固体撮像装置が実用化されている。

さらに、上記多板式固体撮像装置における解像度の向
上を図るための手法として、緑色画像撮像用の固体イメ
ージセンサに対して、絵素の空間サンプリング周期の1/
2だけ、赤色画像撮像用及び青色画像撮像用の固体イメ
ージセンサをずらして配置するようにした、所謂空間絵
素ずらし法が知られている。この空間絵素ずらし法を採
用することによって、アナログ出力の多板式固体撮像装
置では、固体イメージセンサの画素数の限界を越える高
い解像度を実現することができる。

また、放送局等で使用する業務用のディジタルビデオ
テープレコーダでは、所謂D1/D2フォーマット等の規格
化が進められており、これらの規格に適合したディジタ
ルビデオ関連機器に対するディジタルインターフェース
がカラーテレビジョンカメラ装置にも必要とされてい
る。上記ディジタルビデオ関連機器に対するディジタル
インターフェースの規格では、そのサンプリングレート
は現状の固体イメージセンサのサンプリングレートfs程
度に設定されている。

さらに、一般に、テレビジョンカメラ装置等では、画
質の向上を図るために、撮像部で得られる撮像出力信号
について、ガンマ補正処理を施したり、上記撮像出力信
号からディテール信号を形成して原信号に加算合成する
イメージエンハンス処理を施すようにしている。

Ｄ 発明が解決しようとする課題 ところで、上述のように緑色画像撮像用の固体イメー
ジセンサと赤色画像撮像及び青色画像撮像用の固体イメ
ージセンサとを各画素の繰り返しピッチの1/2だけ空間
的にずらして配置するようにした所謂空間絵素ずらし法
を採用した撮像部を備える固体撮像装置では、撮像出力
信号についてディジタル信号処理によりディテール信号
を形成してイメージエンハンス処理を施す場合に、上記
ディテール信号に含まれる折り返し成分によって画質劣
化を生じるという問題点があり、また、色副搬送周波数
領域に水平ディテール信号成分が混入すると、クロスカ
ラー妨害による画質劣化を生じるという問題点がある。

そこで、本発明は、所謂空間絵素ずらし法を採用した
撮像部を備える固体撮像装置において、撮像出力信号に
ついてディジタル信号処理によりディテール信号を形成
して、ディテール信号に含まれる折り返し成分やクロス
カラー妨害による画質劣化を伴うことなく、イメージエ
ンハンス処理を良好に施すことができるようにすること
を目的とする。

Ｅ 課題を解決するための手段 本発明に係る固体撮像装置の信号処理回路は、上述の
目的を達成するために、緑色画像撮像用の固体イメージ
センサと赤色画像撮像及び青色画像撮像用の固体イメー
ジセンサとを各画素の繰り返しピッチの1/2だけ空間的
にずらして配置した撮像部の上記各固体イメージセンサ
からのfsのサンプリングレートで読み出される各撮像出
力信号を上記サンプリングレートfsに等しいクロックレ
ートでディジタル化するアナログ・ディジタル変換手段
と、該アナログ・ディジタル変換手段の各ディジタル出
力信号のうち緑色画像撮像信号と赤色画像撮像信号、青
色画像撮像信号又は両信号の合成信号とを等量加算した
信号から上記サンプリングレートfsの２倍のクロックレ
ート2fsの水平ディテール信号を上記fsの周波数に零点
を有するディジタルフィルタを介して出力するディテー
ル信号発生手段と、上記アナログ・ディジタル変換手段
の各ディジタル出力信号を上記fsの周波数に零点を有す
るディジタルフィルタにより2fsのクロックレートに補
間する補間手段と、上記ディテール信号発生手段の出力
信号を上記補間手段の出力信号に加算する加算手段とを
有し、上記ディテール信号発生手段及び補間手段は、上
記各ディジタルフィルタの零点の個数の偶奇が一致する
特性に選定したことを特徴とするものである。

Ｆ 作用 本発明に係る固体撮像装置の信号処理回路では、空間
絵素ずらし法を採用した撮像部の各固体イメージセンサ
からfsのサンプリングレートで読み出される各撮像出力
信号をアナログ・ディジタル変換手段により上記サンプ
リングレートfsに等しいクロックレートでディジタル化
したディジタル出力信号について、補間手段により2fs
レートの信号を形成するとともに、ディテール信号発生
手段により2fsレートの水平ディテール信号を形成し
て、これの信号を加算手段で加算合成することにより、
イメージエンハンス処理を行う。

上記補間手段は、上記アナログ・ディジタル変換手段
の各ディジタル出力信号をディジタルフィルタにより2f
sのクロックレートに補間する。

また、上記ディテール信号発生手段は、上記アナログ
・ディジタル変換手段の各ディジタル出力信号のうち緑
色撮像信号と赤色画像撮像信号、青色画像撮像信号又は
両信号の合成信号とを等量加算した信号から上記サンプ
リングレートfsの２倍のクロックレート2fsの水平ディ
テール信号を形成して、上記fsの周波数に零点を有する
ディジタルフィルタを介して出力する。

上記ディテール信号発生手段及び補間手段は、各ディ
ジタルフィルタの零点の個数の偶奇が一致する特性に選
定しておくことにより、互いに一致した群遅延特性を呈
する。

Ｇ 実施例 以下、本発明に係る固体撮像装置の信号処理回路の一
実施例について、図面に従い詳細に説明する。

第１図は、撮像レンズ（１）から光学的ローパスフィ
ルタ（２）を介して入射される撮像光L_iを色分解プリズ
ム（３）によりR,G,Bの三原色光成分に分解して、被写
体像の三原色画像を三枚のCCDイメージセンサ（4R），
（4G），（4B）により撮像する三板式固体撮像装置に本
発明を適用して構成したカラーテレビジョンカメラ装置
を示している。

この実施例において、カラーテレビジョンカメラ装置
の撮像部を構成している上記三枚のCCDイメージセンサ
（4R），（4G），（4B）は、空間絵素ずらし法を採用し
て、第２図に示すように、緑色画像撮像用のCCDイメー
ジセンサ（4G）に対し、赤色画像撮像用のCCDイメージ
センサ（4R）及び青色画像撮像用のCCDイメージセンサ
（4B）を絵素の空間サンプリング周期τ_ｓの1/2だけず
らして配置されている。そして、上記三枚のCCDイメー
ジセンサ（4R），（4G），（4B）は、図示しないCCD駆
動回路によって駆動され、各絵素の撮像電荷が色副搬送
周波数f_scの４倍すなわち4f_scのサンプリング周波数fs
の読み出しクロックにより読み出される。

上記空間絵素ずらし法を採用した三枚のCCDイメージ
センサ（4R），（4G），（4B）は、被写体像の三原色画
像について、上記緑色画像撮像用のCCDイメージセンサ
（4G）と上記赤色画像撮像用及び青色画像撮像用の各CC
Dイメージセンサ（4R），（4B）とがτ_s/2だけずれた位
置を空間サンプリングする。これによりCCD、上記CCDイ
メージセンサ（4R），（4G），（4B）から読み出される
各撮像出力信号Ｓ_Ｒ＊,S_Ｇ＊,S_Ｂ＊は、そのスペクトル
成分を第３図に示してあるように、上記CCDイメージセ
ンサ（4G）による緑色撮像出力信号Ｓ_Ｇ＊の上記サンプ
リング周波数fs成分と上記各CCDイメージセンサ（4
R），（4B）による赤色撮像出力信号Ｓ_Ｒ＊及び青色撮
像出力信号Ｓ_Ｂ＊の上記各サンプリング周波数fs成分と
が互いに逆位相となっている。

そして、上記4f_scのサンプリング周波数fsの読み出し
クロックにより上記各CCDイメージセンサ（4R），（4
G），（4B）から読み出される各撮像出力信号Ｓ_Ｒ＊,S
_Ｇ＊,S_Ｂ＊は、それぞれバッファアンプ（5R），（5
G），（5B）を介してアナログ・ディジタル（A/D）変換
器（6R），（6G），（6B）に供給される。

これら各A/D変換器（6R），（6G），（6B）には、上
記各撮像出力信号Ｓ_Ｒ＊,S_Ｇ＊,S_Ｂ＊のサンプリングレ
ートに等しいクロックレートすなわち上記各CCDイメー
ジセンサ（4R），（4G），（4B）の読み出しクロックと
同じ4f_scのクロック周波数fsのクロックが図示しないタ
イミングジェネレータにより与えられる。そして、上記
各A/D変換器（6R），（6G），（6B）は、上記各撮像出
力信号Ｓ_Ｒ＊,S_Ｇ＊,S_Ｂ＊を上記4f_scのクロックレート
fsでそのままディジタル化して、上記各撮像出力信号Ｓ
_Ｒ＊,S_Ｇ＊,S_Ｂ＊の上記第３図に示したスペクトルと同
じ出力スペクトルの各色データＤ_Ｒ＊,D_Ｇ＊,D_Ｂ＊を形
成する。

上記A/D変換器（6R），（6G），（6B）により得られ
る各色データＤ_Ｒ＊,D_Ｇ＊,D_Ｂ＊は、信号処理部（７）
に供給される。

上記信号処理部（７）は、その具体的な構成を第４図
に示してあるように、上記A/D変換器（6R）により得ら
れる赤色データＤ_Ｒ＊及び上記A/D変換器（6G）により
得られる緑色データＤ_Ｇ＊が供給されるディテール信号
発生部（11）と、上記A/D変換器（6R），（6G），（6
B）により得られる３原色データＤ_Ｒ＊,D_Ｇ＊,D_Ｂ＊＊
が遅延回路（12R），（12G），（12B）を介して供給さ
れる補間処理部（13R），（13G），（13B）と、これら
補間処理部（13R），（13G），（13B）から補間処理済
の３原色データＤ_Ｒ＊＊,D_Ｇ＊＊,D_Ｂ＊＊と上記ディテ
ール信号発生部（11）からディテール信号Ｄ_IE＊＊が供
給される加算器（14R），（14G），（14B）と、これら
加算器（14R），（14G），（14B）の加算出力が供給さ
れるガンマ補正処理回路（15R），（15G），（15B）と
を備えてなる。

この信号処理部（７）において、上記補間処理部（13
R），（13G），（13B）は、上記A/D変換器（6R），（6
G），（6B）から供給される上記4f_scのクロックレートf
sの３原色データＤ_Ｒ＊,D_Ｇ＊,D_Ｂ＊に補間処理を施す
ことによって、上記クロックレートfsの２倍すなわち8f
_scのクロックレート2fsの３原色データＤ_Ｒ＊＊,D
_Ｇ＊＊,D_Ｂ＊＊を形成する。上記補間処理部（13R），
（13G），（13B）は、上記fsレートの３原色データＤ
_Ｒ＊,D_Ｇ＊,D_Ｂ＊に対して、上記クロックレートfsの２
倍すなわち8f_scのクロックレート2fsで動作し、2fsレー
トの単位遅延量をｚとして、 Ｈ（ｚ）_IPm＝（z^-1＋１）^ｍ …… で示されるfsに少なくとも１個の零点を有する第５図の
ようなフィルタ特性Ｈ（ｚ）_IPmを与えるディジタルフ
ィルタを含んで構成される。そして、上記補間処理部
（13R），（13G），（13B）は、上記2fsのクロックレー
トの３原色データＤ_Ｒ＊＊,D_Ｇ＊＊,D_Ｂ＊＊を上記加算
器（14R），（14G），（14B）に供給する。

また、上記ディテール信号発生部（11）は、上記A/D
変換器（6G）により得られるfsレートの緑色データＤ
_Ｇ＊と上記A/D変換器（6R）により得られるfsレートの
赤色データＤ_Ｒ＊とを2fsのクロックレートでマルチプ
レックスして等量加算する加算手段と、この加算手段に
よる加算出力に対し、2fsレートの単位遅延量をｚとし
て、 Ｈ（ｚ）_IEHn＝（z^-1＋１）^ｎ …… で示され、上述の補間処理部（13R），（13G），（13
B）のディジタルフィルタの次数ｍと偶奇が同じ次数ｎ
を有し、fsに少なくとも１個の零点を有する第６図のよ
うなフィルタ特性Ｈ（ｚ）_IEHnを与えることにより微分
処理を行うディジタルフィルタを含んで構成される。そ
して、上記ディテール信号発生部（11）は、上記ディジ
タルフィルタによる微分出力を水平ディテール信号IEH
として含むディテール信号Ｄ_IE＊＊を上記加算器（14
R），（14G），（73B）に供給する。

これらの加算器（14R），（14G），（73B）は、上記
補間処理部（13R），（13G），（13B）からの３原色デ
ータＤ_Ｒ＊＊,D_Ｇ＊＊,D_Ｂ＊＊に上記ディテール信号発
生部（11）からのディテール信号Ｄ_IE＊＊を加算するこ
とにより、上記３原色データＤ_Ｒ＊＊,D_Ｇ＊＊,D_Ｂ＊＊
にイメージエンハンス処理を施す。このイメージエンハ
ンス処理済の３原色データＤ_Ｒ＊＊,D_Ｇ＊＊,D_Ｂ＊＊を
上記ガンマ補正処理回路（15R），（15G），（15B）に
供給する。

そして、上記ガンマ補正処理回路（15R），（15G），
（15B）は、上記加算器（14R），（14G），（14B）によ
るイメージエンハンス処理済の３原色データＤ_Ｒ＊＊,D
_Ｇ＊＊,D_Ｂ＊＊にガンマ補正処理を施し、ガンマ補正処
理済の各色データＤ_Ｒ＊＊,D_Ｇ＊＊,D_Ｂ＊＊を出力す
る。

ここで、上述の補間処理部（13R），（13G），（13
B）及びディテール信号発生部（11）の各ディジタルフ
ィルタの次数m,nの偶奇が一致していない場合には、上
記補間処理部（13R），（13G），（13B）における補間
処理のためのディジタルフィルタによ群遅延と、上記デ
ィテール信号発生部（11）におけるディテール信号発生
用の微分処理のためのディジタルフィルタによる群遅延
とがずれてしまい、補間処理済の信号にディテール信号
を加算しても良好にイメージエンハンス処理を行うこと
ができない。例えば上記補間処理部（13R），（13G），
（13B）で偶数次（２次）補間を行い、上記ディテール
信号発生部（11）で奇数次（１次）微分を行うようにす
ると、第７図に示すように、1/（2fs）の位相差を有す
るfsレートの緑色データＤ_Ｇ＊と赤色データＤ_Ｒ＊にそ
れぞれ２次補間処理を施すことにより得られる2fsレー
トの緑色データＤ_Ｇ＊＊と赤色データＤ_Ｒ＊＊を加算す
ることにより得られる輝度データＹ_＊＊の群遅延の中心
は、同図中にP_GPYで示す位置に有るが、上記fsレートの
緑色データＤ_Ｇ＊と赤色データＤ_Ｒ＊とを2fsのクロッ
クレートでマルチプレックスして等量加算した2fsのク
ロックレートの信号Ｄ_{（Ｇ＋Ｒ）＊＊}を１次微分するこ
とにより得られる水平ディテール信号IEH_＊＊の群遅延
の中心は、同図中にP_IHEで示すように、上記輝度データ
Ｙ_＊＊の群遅延の中心P_GPYに対して1/（4fs）だけずれ
ており、上記輝度データＹ_＊＊に水平ディテール信号IE
H_＊＊を加算合成することにより得られる水平輪郭補償
処理済の輝度データＹ_IEH＊＊の波形は点対称とならな
い。

これ対して、本発明に係る信号処理回路では、上述の
補間処理部（13R），（13G），（13B）及びディテール
信号発生部（11）の各ディジタルフィルタの次数m,nの
偶奇を一致させたことにより、補間処理のためのディジ
タルフィルタによ群遅延とディテール信号発生ように微
分処理のためのディジタルフィルタによる群遅延と一致
し、補間処理済の信号にディテール信号を加算しても良
好にイメージエンハンス処理を行うことができる。

例えば上記補間処理部（13R），（13G），（13B）で
偶数次（２次）補間を行い、上記ディテール信号発生部
（11）で偶数次（０次）微分を行うようにすると、第８
図に示すように、1/（2fs）の位相差を有するfsレート
の緑色データＤ_Ｇ＊と赤色データＤ_Ｒ＊にそれぞれ２補
間処理を施すことにより得られる2fsレートの緑データ
Ｄ_Ｇ＊＊と赤色データＤ_Ｒ＊＊を加算することにより得
られる輝度データＹ_＊＊の群遅延の中心は、同図中にP
_GPYで示す位置に有り、上記fsレートの緑色データＤ
_Ｇ＊と赤色データＤ_Ｒ＊とを2fsのクロックレートでマ
ルチプレックスして等量加算した2fsのクロックレート
の信号Ｄ_{（Ｇ＋Ｒ）＊＊}を０次微分することにより得ら
れる水平ディテール信号IEH_＊＊の群遅延の中心は、同
図中にP_IEHで示すように、上記輝度データＹ_＊＊の群遅
延の中心P_GPYに一致しており、上記輝度データＹ_＊＊に
水平ディテール信号IEH_＊＊を加算合成することにより
得られる水平輪郭補償処理済の輝度データＹ_IEH＊＊の
波形は、上記群遅延の中心の位相に関して点対称とな
る。

また、上記補間処理部（13R），（13G），（13B）で
奇数次（１次）補間を行い、上記ディテール信号発生部
（11）で奇数次（１次）微分を行うようにすると、第９
図に示すように、1/（2fs）の位相差を有するfsレート
の緑色データＤ_Ｇ＊と赤色データＤ_Ｒ＊にそれぞれ１次
補間処理を施すことにより得られる2fsレートの緑色デ
ータＤ_Ｇ＊＊と赤色データＤ_Ｒ＊＊を加算することによ
り得られる輝度データＹ_＊＊の群遅延の中心は、同図中
にP_GPYで示す位置に有り、上記fsレートの緑色データＤ
_Ｇ＊と赤色データＤ_Ｒ＊とを2fsのクロックレートでマ
ルチプレックスして等量加算した2fsのクロックレート
の信号Ｄ_{（Ｇ＋Ｒ）＊＊}を１次微分することにより得ら
れる水平ディテール信号IEH_＊＊の群遅延の中心は、同
図中にP_IEHで示すように、上記輝度データＹ_＊＊の群遅
延の中心P_GPYに一致しており、上記輝度データＹ_＊＊に
水平ディテール信号IEH_＊＊を加算合成することにより
得られる水平輪郭補償処理済の輝度データＹ_IEH＊＊の
波形は、上記群遅延の中心の位相に関して点対称とな
る。

この実施例において、上記ディテール信号発生部（1
1）は、その具体的な構成例を第10図に示してあるよう
に、上記A/D変換器（6G）により得られる緑色データＤ
_Ｇ＊を入力データG_INとする第１の遅延回路（21）と、
上記A/D変換器（6G）により得られる赤色データＤ_Ｒ＊
を入力データR_INとする第２の遅延回路（22）を備えて
いる。

上記第１の遅延回路（21）は、Ｄ型フリップフロップ
等のディジタル遅延手段を用いて２水平走査期間1Hに等
しい遅延時間を入力信号を与える２個の1H遅延回路（21
a），（21b）を直列接続してなる。この第１の遅延回路
（21）は、上記A/D変換器（6G）から供給される緑色入
力データG_INについて、0H遅延出力G_IN、1H遅延出力G
_IHDL及び2H遅延出力G_2HDLを第１のコムフィルタ（23）
に与えるとともに、上記1H遅延出力を上記遅延回路（13
G）介して上記補間処理部（14G）に供給する。

同様に、上記第２の遅延回路（22）は、Ｄ型フリップ
フロップ等のディジタル遅延手段を用いて１水平走査期
間1Hに等しい遅延時間を入力信号に与える２個の1H遅延
回路（22a），（22b）を直列接続してなる。この第２の
遅延回路（22）は、上記A/D変換器（6G）から供給され
る赤色入力データR_INについて、0H遅延出力R_IN、1H遅延
出力R_IHDL及び2H遅延出力R_2HDLを第２のコムフィルタ
（24）に与えるとともに、上記1H遅延出力を上記遅延回
路（13R）介して上記補間処理部（14R）に供給する。

上記第１のコムフィルタ（23）は、上記A/D変換器（6
G）から上記第１の遅延回路（21）に供給される緑色入
力データG_INについて、該第１の遅延回路（21）からの
上記３種類の遅延出力G_IN,G_IHDL,G_2HDLに基づいて、 で示されるフィルタ出力GH,GV,DGをミキサ回路（25）に
与える。

また、上記第２のコムフィルタ（24）は、上記A/D変
換器（6R）から上記第２の遅延回路（22）に供給される
赤色入力データR_INについて、該第２の遅延回路（22）
からの上記３種類の遅延出力R_IN,R_1HDL,R_2HDLに基づい
て、 のフィルタ出力RH,RV,DRを上記ミキサ回路（25）に与え
る。

そして、上記ミキサ回路（25）は、上記第１のコムフ
ィルタ（23）からのフィルタ出力GH,GV,DGと、上記第２
のコムフィルタ（24）からのフィルタ出力RH,RV,DRとに
基づいて、 IEH′＝GH＋RH …… IEV′＝GV＋α・RV（α＝0,1/4,1/2,1） …… LEV＝GH＋β・RH …… 又は、 LEV＝DG＋β・DR（β＝0,1） …… の合成出力IEH′,IEV′,LEVを出力する。

上記ミキサ回路（25）による上記合成出力IEH′は、
上記第１のコムフィルタ（23）からのフィルタ出力GHと
上記第２のコムフィルタ（24）からのフィルタ出力RHと
を2fsのクロックレートでマルチプレックスして等量加
算した2fsのクロックレートの水平ディテール信号とし
て第１のディジタルフィルタ回路（26）に供給される。

このように、上記撮像部に空間絵素ずらし法を採用し
たこのカラーテレビジョンカメラ装置においても、上記
A/D変換器（6R），（6G）により得られる上記赤色デー
タＤ_Ｒ＊と緑色データＤ_Ｇ＊が供給されるディテール信
号発生部（11）において、上記第１のコムフィルタ（2
2）からのフィルタ出力GHと上記第２のコムフィルタ（2
4）からのフィルタ出力RHとを上記ミキサ回路（25）で
等量加算することにより、１次のキャリア成分が全てキ
ャンセルされて、折り返し歪みを伴うことなく広帯域の
水平ディテール信号IEH′を形成することができる。

ここで、上記撮像部に空間絵素ずらし法を採用したこ
のカラーテレビジョンカメラ装置では、緑色画像撮像信
号と赤色画像撮像信号とを等量加算する以外に、緑色画
像撮像信号と青色撮像信号とを等量加算したり、また、
赤色画像撮像信号と青色画像撮像信号との合成信号を緑
色撮像信号と等量加算しても、１次のキャリア成分が全
てキャンセルされて、折り返し歪みを伴うことなく広帯
域の水平ディテール信号を形成することができる。

また、上記第１のコムフィルタ（23）からのフィルタ
出力GVと上記第２のコムフィルタ（24）からのフィルタ
出力RVとを上記ミキサ回路（25）により1:αの比率で加
算した上記合成出力IEV′は、垂直ディテール信号とし
て第２のディジタルフィルタ回路（27）に供給される。

さらに、上記第１のコムフィルタ（29）からのフィル
タ出力GH又はDGと上記第２のコムフィルタ（24）からの
フィルタ出力RH又はDHとを上記ミキサ回路（25）により
1:βの比率で加算した上記合成出力LEVは、レベル信号
としてレベルディペンデント信号発生回路（28）に供給
される。

そして、上記ミキサ回路（25）から上記合成出力IE
H′が2fsのクロックレートの水平ディテール信号として
供給される上記第１のディジタルフィルタ回路（26）
は、fsに少なくとも２個以上の偶数個の零点を有するハ
イパスフィルタ特性を有するものが用いられ、2fsレー
トの水平ディテール信号を形成する。

この第１のディジタルフィルタ回路（26）は、例えば
第12図に等化的なブロック構成を示すように、 の伝達関数H₁（ｚ）で示される第１のフィルタブロック
（41）と、 の伝達関数H₂（ｚ）で示される第２のフィルタブロック
（42）と、 の伝達関数H₃（ｚ）で示される第３のフィルタブロック
（43）と、 の伝達関数H₄（ｚ）で示される第４のフィルタブロック
と、重み係数ap,β₁,β₂,β_３を与える各係数回路（4
5），（46），（47），（48）と、上記各係数回路（4
6），（47），（48）による出力を加算する加算回路（4
9）により構成される。

上記第１のディジタルフィルタ回路（26）は、2fsの
処理レートで動作し、上記ミキサ回路（25）からの上記
合成出力IEH′に対して、第12図に示すようなハイパス
フィルタ特性を与えることにって、 の各フィルタ出力IEH,APを形成する。

ここで、上記ミキサ回路（25）から上記合成出力IE
H′は、上記第１のコムフィルタ（23）からのフィルタ
出力GHと、上記第２のコムフィルタ（24）からのフィル
タ出力RHとを加算合成したもので、上記各コムフィルタ
（23），（24）によって、第13図に示す２次元周波数空
間上で垂直方向に帯域制限されている。複合カラー映像
信号の色副搬送周波数f_scの近傍のfsに少なくとも２個
以上の零点を有するハイパスフィルタ特性を有する上記
第１のディジタルフィルタ回路（26）で水平方向に帯域
制限して得られる水平ディテール信号IEHは、第13図に
示す２次元周波数空間上で色副搬送周波数SC（f_sc,1/
4）領域への不要な漏洩成分が少なく、クロスカラー妨
害を伴うことなく高品位の水平輪郭強調処理を行うこと
ができる。

上記第１のディジタルフィルタ回路（26）によるフィ
ルタ出力IEHは、水平ディテール信号として上記加算器
（29）に供給され、また、フィルタ出力APは、非線形処
理を行う第１のコア回路（30）を介して加算器（34）に
供給される。

また、上記第２のディジタルフィルタ回路（27）は、
例えば第14図に等化的なブロック構成を示すように、上
記ミキサ回路（25）による上記垂直ディテール信号IE
V′に の伝達関数H₁（ｚ）を与える第１のフィルタブロック
（51）と、この第１のフィルタブロック（51）によるフ
ィルタ出力信号と上記垂直ディテール信号IEV′とを選
択してフィルタ特性を切り換える第１の切り換え回路ブ
ロック（52）と、この第２の切り換え回路ブロック（5
2）による第１の選択出力信号に の伝達関数H₂（ｚ）を与える第２のフィルタブロック
（53）と、この第２のフィルタブロック（53）によるフ
ィルタ出力信号と上記第１の選択出力信号とを選択して
フィルタ特性を切り換える第２の切り換え回路ブロック
（54）と、この第２の切り換え回路ブロック（54）によ
る第２の選択出力信号に重み係数αを掛ける係数回路
（55）と、この係数回路（55）からの出力信号に、 の伝達係数H₃（ｚ）に与える第３のフィルタブロック
（56）とにより構成される。

この第２のディジタルフィルタ回路（27）は、上記の
コムフィルタ（23），（24）により、 なるフィルタ特性Ｈ（ｚ）が与えられたfsのクロックレ
ートの上記垂直ディテール信号IEV′に対して、fsの処
理レートで動作し、第15図に一点鎖線で示すようにf_sc
に零点を有するフィルタ特性H₁（ｚ）と、2f_scに零点を
有するフィルタ特性H₂（ｚ）を与えて、同図中に実線で
示すような伝達関数H₀（ｚ） の垂直ディテール信号IEVを形成し、この垂直ディテー
ル信号IEVを上記加算回路（29）に供給する。

ここで、上記垂直ディテール信号IEV′は、上記第１
のコムフィルタ（23）からのフィルタ出力GVと、上記第
２のコムフィルタ（24）からのフィルタ出力RVとを加算
合成したもので、上記各コムフィルタ（23），（24）に
よって、上記第13図の２次元周波数空間上で垂直方向に
帯域制限されている。複合カラー映像信号の色副搬送周
波数f_scの近傍に２個以上の零点を有する上記第２のデ
ィジタルフィルタ回路（27）で水平方向に帯域制限して
得られる垂直ディテール信号IEVは、上記第13図の２次
元周波数空間上で色副搬送周波数SC（f_sc,1/4）領域へ
の不要な漏洩成分が少なく、クロスカラー妨害を伴うこ
となく高品位の垂直輪郭強調処理を行うことができる。

上記加算回路（29）は、2fsの処理レートで動作し
て、上記第１のディジタルフィルタ回路（26）から供給
される2fsのクロークレートの水平ディテール信号IEHと
上記第２のディジタルフィルタ回路（27）から供給され
るfsのクロックレートの垂直ディテール信号IEVとを加
算する。この加算回路（29）による2fsのクロックレー
トの加算出力信号は、非線形処理を行う第２のコア回路
（31）を介して乗算回路（32）に供給される。

また、上記ミキサ回路（25）による合成出力LEVがレ
ベル信号として供給される上記レベルディペンデント信
号発生回路（28）は、上記レベル信号LEVに応じたレベ
ルディペンデント信号LDを発生し、このレベルディペン
デント信号にLD重み係数を掛ける乗算回路（33）を介し
て上記乗算回路（32）に供給する。

上記乗算回路（32）は、上記乗算回路（33）により重
み係数を掛けたベルディペンデント信号LDを上記第２の
コア回路（31）による非線形処理が施された上記加算回
路（29）による加算出力信号に掛けて、その乗算出力信
号を上記加算回路（34）に供給する。

この加算回路（34）は、上記第１のコア回路（30）に
よる非線形処理が施された上記第１のディジタルフィル
タ回路（25）によるフィルタ出力APを上記乗算回路（3
2）による乗算出力信号に加算し、その加算出力を2fsの
クロックレートのディテール信号Ｄ_IE＊＊として出力す
る。

このような構成のディテール信号発生部（11）から上
記2fsのクロックレートのディテール信号IE_IE＊＊が供
給される上記加算器（14R），（14G），（14B）は、上
記2fsのクロックレートのディテール信号Ｄ_IE＊＊を上
記補間処理部（13R），（13G），（13B）から供給され
る2fsレートの３原色データＤ_Ｒ＊＊,D_Ｇ＊＊,D_Ｂ＊＊
に加算することによりイメージエンハンス処理を施す。
そして、上記加算器（14R），（14G），（14B）は、イ
メージエンハンス処理済の３原色データＤ_Ｒ＊＊,D
_Ｇ＊＊,D_Ｂ＊＊を上記ガンマ補正処理回路（15R），（1
5G），（15B）に供給する。

上記ガンマ補正処理回路（15R），（15G），（15B）
は、上記加算器（14R），（14G），（14B）によるイメ
ージエンハンス処理済の３原色データＤ_Ｒ＊＊,
D_Ｇ＊＊,D_Ｂ＊＊にガンマ補正処理を施し、ガンマ補正
処理済の３原色データＤ_Ｒ＊＊,D_Ｇ＊＊,D_Ｂ＊＊を出力
する。

このようにして、上記信号処理部（７）は、イメージ
エンハンス処理及びガンマ補正処理を施した2fsのクロ
ックレートの３原色データＤ_Ｒ＊＊,D_Ｇ＊＊,D_Ｂ＊＊を
出力する。この信号処理部（７）から出力される上記2f
sのクロックレートの３原色データＤ_Ｒ＊＊,D_Ｇ＊＊,D
_Ｂ＊＊は、カラーエンコーダ（８）に供給されるととも
に、ディジタル・アナログ（D/A）変換器（9R），（9
G），（9B）に供給される。

そして、上記D/A変換器（9R），（9G），（9B）は、
上記信号処理部（７）から供給される2fsのクロックレ
ートの高解像度を確保した３原色データＤ_Ｒ＊＊,D
_Ｇ＊＊,D_Ｂ＊＊をアナログ化して、アナログの３原色撮
像出力信号R_OUT,G_OUT,B_OUTを信号出力端子（10R），（1
0G），（10B）から出力する。

また、上記カラーエンコーダ（８）は、その具体的な
構成を第16図に示してあるように、上記信号処理部
（７）から上記2fsのクロックレートの３原色データＤ
_Ｒ＊＊,D_Ｇ＊＊,D_Ｂ＊＊が供給されるマトリクス回路
（81）と、このマトリクス回路（81）により形成される
輝度信号データＤ_Ｙ＊＊が供給される遅延回路（82）
と、上記このマトリクス回路（81）により形成される各
色差信号データＤ_Ｒ−Ｙ＊,D_Ｂ−Ｙ＊,D_１＊,D_Ｑ＊が供
給される各ローパスフィルタ（83），（84），（85），
（86）と、上記マトリクス回路（81）により形成される
Ｄ_１＊,D_Ｑ＊が上記各ローパスフィルタ（85），（86）
を介して供給される変調回路（87）と、この変調回路
（87）による変調出力データが供給される補間処理回路
（88）と、この補間処理回路（88）による補間処理出力
データが供給されるとともに上記マトリクス回路（81）
により形成される輝度信号データＤ_Ｙ＊＊が上記遅延回
路（82）を介して供給される加算回路（89）とを備えて
なる。

上記マトリクス回路（81）は、上記2fsのクロックレ
ートの３原色データＤ_Ｒ＊＊,D_Ｇ＊＊,D_Ｂ＊＊について
マトリクス演算処理を行うことによって、2fsのクロッ
クレートの輝度信号データＤ_Ｙ＊＊と、fsのクロックレ
ートの色差信号データＤ_Ｒ−Ｙ＊,D_Ｂ−Ｙ＊,D_１＊,D
_Ｑ＊を形成する。

そして、このカラーエンコーダ（８）は、上記３原色
データＤ_Ｒ＊＊,D_Ｇ＊＊,D_Ｂ＊＊についてのコンポーネ
ントカラー画像データとして、上記マトリクス回路（8
1）から上記遅延回路（82）を介して上記輝度信号デー
タＤ_Ｙ＊＊を出力するとともに、上記マトリクス回路
（81）から上記各ローパスフィルタ（83），（84）を介
して上記各色差信号データＤ_Ｒ−Ｙ＊,D_Ｂ−Ｙ＊を出力
する。なお、上記遅延回路（82）は、上記各ローパスフ
ィルタ（83），（84）に対応する遅延特性を上記輝度信
号データＤ_Ｙ＊＊に与える。

また、このカラーエンコーダ（８）において、上記変
調回路（87）は、上記マトリクス回路（81）から上記各
ローパスフィルタ（85），（86）を介して供給されるＤ
_Ｉ＊,D_Ｑ＊を直２相変調する変調処理を行う。この変調
回路（87）による変調出力データは、色副搬送波周波数
f_scの奇数次高調波を含む変調色差信号に対応するもの
となる。

さらに、上記補間処理回路（88）は、上記変調回路
（87）による変調出力データについて、f_sc成分と7f_sc
成分を抽出するディジタルフィルタリング処理を行い、
8f_scに対応するクロックレート2fsの変調色差信号デー
タを形成する。

そして、このカラーエンコーダ（８）は、上記マトリ
クス回路（81）から上記遅延回路（82）を介して出力す
る上記輝度信号データＤ_Ｙ＊＊と上記補間処理回路（8
8）により形成したfsのクロックレートの変調色差信号
データを上記加算回路（89）により加算することによっ
て、ディジタルコンポジットビデオ信号Ｄ_CS＊＊を形成
する。

すなわち、上記カラーエンコーダ（８）は、上記上記
信号処理部（７）により画像強調処理及びガンマ補正処
理を施した2fsのクロックレートの３原色データＤ
_Ｒ＊＊,D_Ｇ＊＊,D_Ｂ＊＊について、上記2fsのクロック
レートの高い解像度を確保した上記輝度信号データＤ
_Ｙ＊＊と、fsのクロックレートの上記各色差信号データ
Ｄ_Ｒ−Ｙ＊,D_Ｂ−Ｙ＊とで構成されるコンポーネントカ
ラー画像データを出力するとともに、上記2fsのクロッ
クレートの高い解像度を確保したディジタルコンポジッ
トビデオ信号Ｄ_CS＊＊を出力する。

このカラーエンコーダ（８）から出力される上記コン
ポーネントカラー画像データすなわち上記輝度信号デー
タＤ_Ｙ＊＊及び上記各色差信号データＤ_Ｒ−Ｙ＊,D
_Ｂ−Ｙ＊は、ディジタル・アナログ（D/A）変換器（9
Y），（9R−Ｙ），（9B−Ｙ）に供給される。

上記D/A変換器（9Y），（9R−Ｙ），（9B−Ｙ）は、
上記輝度信号データＤ_Ｙ＊＊及び上記各色差信号データ
Ｄ_Ｒ−Ｙ＊,D_Ｂ−Ｙ＊をアナログ化することによりアナ
ログコンポーネントカラービデオ信号Y_OUT,R−Y_OUT,B−
Y_OUTとして信号出力端子（10Y），（10R−Ｙ），（10B
−Ｙ）から出力する。

さらに、上記カラーエンコーダ（８）から出力される
上記ディジタルコンポジットビデオ信号Ｄ_CS＊＊は、デ
ィジタル・アナログ（D/A）変換器（9CS）に供給され
る。上記D/A変換器（9CS）は、上記2fsのクロックレー
トの高い解像度を確保した上記ディジタルコンポジット
ビデオ信号Ｄ_SC＊＊をアナログ化することによりアナロ
グコンポジットビデオ信号CS_OUTとして信号出力端子（1
0CS）から出力する。

Ｈ 発明の効果 上述のように、本発明に係る固体撮像装置の信号処理
回路では、空間絵素ずらし法を採用した撮像部の各固体
イメージセンサからfsのサンプリングレートで読み出さ
れる各撮像出力信号をアナログ・ディジタル変換手段に
より上記サンプリングレートfsに等しいクロックレート
でディジタル化したディジタル出力信号について、補間
手段により2fsレートの信号を形成するとともに、ディ
テール信号発生手段により2fsレートの水平ディテール
信号を形成して、これの信号を加算手段で加算合成する
ことにより、イメージエンハンス処理を行う。上記ディ
テール信号発生手段及び補間手段は、各ディジタルフィ
ルタの零点の個数の偶奇が一致する特性に選定しておく
ことにより、互いに一致した群遅延特性を呈するので、
本発明によれば、群遅延特性の中心位相に対して対称の
波形出力が得られる良好なイメージエンハンス処理を行
うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を適用した三枚式カラーテレビジョンカ
メラ装置を示すブロック図、第２図は上記三枚式カラー
テレビジョンカメラ装置における各CCDイメージセンサ
の配設状態を示す模式図、第３図は上記カラーテレビジ
ョンカメラ装置におけるCCDイメージセンサによる各撮
像出力信号の信号スペクトラムを示す図、第４図は上記
三枚式カラーテレビジョンカメラ装置を構成している信
号処理部の構成を示すブロック図、第５図は上記信号処
理部を構成する補間処理部に備えられるディジタルフィ
ルタの特性を示す特性線図、第６図は上記信号処理部を
構成するディテール信号発生部に備えられるディジタル
フィルタの特性を示す特性線図、第７図は上記補間処理
部で偶数次補間処理を行い上記ディテール信号発生部で
奇数次微分処理を行う場合の水平輪郭強調処理動作の説
明図、第８図は上記補間処理部で偶数次補正間処理を行
い上記ディテール信号発生部で偶数次微分処理を行う場
合の水平輪郭強調処理動作の説明図、第９図は上記補間
処理部で奇数次補間処理を行い上記ディテール信号発生
部で奇数次微分処理を行う場合の水平輪郭強調動作の説
明図、第10図は上記信号処理部のディテール信号発生部
の具体的な構成例を示すブロック図、第11図は上記ディ
テール信号発生部の第１のディジタルフィルタ回路の等
化的なブロック構成を示すブロック図、第12図は上記第
１のディジタルフィルタ回路のフィルタ特性を示す特性
線図、第13図は上記ディテール信号発生部で形成するデ
ィテール信号の周波数特性を２次元周波数空間上に示し
た模式図、第14図は上記ディテール信号発生部の第２の
ディジタルフィルタ回路の等化的なブロック構成を示す
ブロック図、第15図は上記第２のディジタルフィルタ回
路のフィルタ特性を示す特性線図、第16図は上記三枚式
カラーテレビジョンカメラ装置を構成しているカラーエ
ンコーダの構成を示すブロック図である。 第17図は離散的な絵素構造を有する一般的な固体イメー
ジセンサによる撮像出力信号の信号スペクトラムを示す
模式図である。 （4R），（4G），（4B）……CCDイメージセンサ （6R），（6G），（6B）……A/D変換器 （７）……信号処理部 （８）……カラーエンコーダ （11）……ディテール信号発生部 （13R），（13G），（13B）……補間処理部 （26）……ディジタルフィルタ回路

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】緑色画像撮影用の固体イメージセンサと赤
   色画像撮像及び青色画像撮像用の固体イメージセンサと
   を各画素の繰り返しピッチの1/2だけ空間的にずらして
   配置した撮像部の上記各固体イメージセンサからfsのサ
   ンプリングレートで読み出される各撮像出力信号を上記
   サンプリングレートfsに等しいクロックレートでディジ
   タル化するアナログ・ディジタル変換手段と、 該アナログ・ディジタル変換手段の各ディジタル出力信
   号のうち緑色画像撮像信号と赤色画像撮像信号、青色画
   像撮像信号又は両信号の合成信号とを等量加算した信号
   から上記サンプリングレートfsの２倍のクロックレート
   2fsの水平ディジタル信号を上記fsの周波数に零点を有
   するディジタルフィルタを介して出力するディテール信
   号発生手段と、 上記アナログ・ディジタル変換手段の各ディジタル出力
   信号を上記fsの周波数に零点を有するディジタルフィル
   タにより2fsのクロックレートに補間する補間手段と、 上記ディテール信号発生手段の出力信号を上記補間手段
   の出力信号に加算する加算手段とを有し、 上記ディテール信号発生手段及び補間手段は、上記各デ
   ィジタルフィルタの零点を個数の偶奇が一致する特性に
   選定したことを特徴とする固体撮像装置の信号処理回
   路。