JP2797752B2 - カラー固体撮像装置 - Google Patents

カラー固体撮像装置

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JP2797752B2
JP2797752B2 JP3102280A JP10228091A JP2797752B2 JP 2797752 B2 JP2797752 B2 JP 2797752B2 JP 3102280 A JP3102280 A JP 3102280A JP 10228091 A JP10228091 A JP 10228091A JP 2797752 B2 JP2797752 B2 JP 2797752B2
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敬訓 田中
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NEC Corp
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  • Processing Of Color Television Signals (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はカラー固体撮像装置に関
するものである。
【0002】
【従来の技術】1個の撮像素子を用いてカラーテレビジ
ョン信号を得る一方式として、マゼンタと緑、黄とシア
ンの4種の色フィルタを用い2種類の色度情報を表す信
号を周波数多重化して撮像素子より取り出す方法が知ら
れている。図4にこの従来の方法によるカラーフィルタ
の配列を示す。図において、カラーフィルタアレイ27
は第n番目の行にマゼンタフィルタ(Mg)28と緑フ
ィルタ(G)29が交互に配置され、第n+2番目の行
にはMgフィルタとGフィルタが第n番目の行と逆位相
で配置され、同様に第n+1番目と第n+3番目の行に
は黄フィルタ(Ye)30とシアンフィルタ(Cy)3
1が交互に配置されて構成されている。撮像素子は第1
のフィールドでは垂直方向に隣接する前記第n番目と第
n+1番目の受光素子の信号電荷を加え合わせて第N番
目の走査線信号を、前記第n+2番目と第n+3番目の
受光素子の信号電荷を加え合わせて第N+1番目の走査
線信号を得る。
【0003】図5は従来のカラー固体撮像装置の一構成
例を示す。固体撮像素子1から得られる出力信号の第N
番目の走査線信号からは(Mg+Ye)と(G+Cy)
の成分により変調成分として2R−Gの色差信号が、同
様に第N+1番目の走査線信号からは(Ye+G)と
(Cy+Mg)の成分により2B−Gの変調成分が得ら
れるからこの変調成分を帯域フィルタ8で分離し、復調
回路11で復調した後1H遅延回路32と1H切換回路
33で同時化し二つの色差信号を得る。低域フィルタ1
6は固体撮像素子1の出力から輝度信号を得、これをプ
ロセス回路17で処理した後カラーエンコーダ18で二
つの色差信号と合成しカラー映像信号を得ている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の技術に
おいて、前記二つの色差信号は水平方向に隣接する二つ
画素により変調成分として得られるから水平方向に明度
の変化がある場合、例えば画像の輪郭部でこの明度変化
が変調成分として出力される問題点がある。このために
輪郭部で強い偽色信号が発生し、再生画像の画質が著し
く劣化する欠点があった。
【0005】本発明は上記従来の欠点を無くし、画像の
輪郭部での偽色信号の発生が無く、画質の劣化が無い改
善されたカラー撮像装置を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】上述の問題点を解決する
ために本発明が提供する手段は、行と列方向の二次元に
配列され、第n番目の行の受光素子には第1の色フィル
タと第2の色フィルタが交互に配置され、第n+1番目
の行の受光素子には第3の色フィルタと第4の色フィル
タが交互に配置され、第n+2番目の行の受光素子には
前記第1と第2の色フィルタが前記第n番目の行と逆位
相に配置され。第n+3番目の行の受光素子には前記第
3と第4の色フィルタが前記第n+1番目の行と逆位相
に配置されて構成された色フィルタアレイが組み合わさ
れた二次元固体撮像素子と、前記固体撮像素子は第1の
フィールドでは垂直方向に隣接する前記第n番目と第n
+1番目の受光素子の信号電荷を加え合わせて第N番目
の走査線信号を、前記第n+2番目と第n+3番目の受
光素子の信号電荷を加え合わせて第N+1番目の走査線
信号を、同様に第2のフィールドでは前記第n+1番目
と第n+2番目の受光素子の信号電荷を加え合わせて第
M番目の走査線信号を、前記第n+3番目と第n+4番
目の受光素子の信号電荷を加え合わせて第N+1番目の
走査線信号を得るように駆動する手段とを少なくとも備
え、前記固体撮像素子の出力信号から第1のフィールド
では前記第N番目と第N+1番目の走査線信号から第1
の色度信号を得、同様に第2のフィールドでは前記第M
番目と第M+1番目の走査線信号から第2の色度信号を
得る手段と、フィールド順次に得られる前記第1と第2
の色度信号を1フィールド期間遅延する第1のフィール
ド遅延手段と、第1のフィールド遅延手段で遅延された
前記色度信号を再度1フィールド期間遅延する第2のフ
ィールド遅延手段と、第2のフィールド遅延手段で2フ
ィールド相当の期間遅延された前記色度信号と、遅延さ
れない元の色度信号とを加算する手段とを有し、前記第
1のフィールド遅延手段の出力信号と、前記加算手段の
出力信号とをフィールド順次に交互に切換えて同時化
し、各フィールドで前記二つの色度信号を同時に得るよ
うに構成されたことを特徴とするカラー固体撮像装置で
ある。
【0007】
【作用】本発明は上述した従来の問題点を解決するため
に、垂直方向に隣接する2本の走査線に、第1のフィー
ルドでは同一の第一の色度情報を表す信号が、同様に第
2のフィールドでは同一の第二の色度情報を表す信号が
それぞれ走査線毎に互いに逆位相の変調成分として含ま
れるように色フィルタを配列し、隣接する前記2本の走
査線信号からフィールド順次に二つの色度情報を表す信
号を分離して得るもので、得られる色度情報を表す信号
は従来例に比較して水平方向の分解能が高くなり、その
結果輪郭部での偽色信号の発生を改善でき画質劣化が少
ないカラー画像が得られる。
【0008】
【実施例】次に本発明について図面を参照して詳細に説
明する。
【0009】図1は本発明のカラー固体撮像装置の実施
例を示す構成図である。図において撮像素子1aには図
2に示す色フィルタアレイが組み合わされている。図2
は本発明の色フィルタの配列を示す模式図である。この
配列は図に示されるように、色フィルタアレイ2は第n
番目の行にマゼンタフィルタ(Mg)3と緑フィルタ
(G)4が交互に配置され、第n+2番目の行にはMg
フィルタとGフィルタが第n番目の行と逆位相で配置さ
れ、同様に第n+1番目と第n+3番目の行には黄フィ
ルタ(Ye)5とシアンフィルタ(Cy)6が交互に配
置されて構成されている。入射した被写体像はこの色フ
ィルタアレイ2によって空間変調されて撮像素子の受光
素子7に結像する。撮像素子は第1のフィールドでは垂
直方向に隣接する前記第n番目と第n+1番目の受光素
子の信号電荷を加え合わせて第N番目の走査線信号を、
前記第n+2番目と第n+3番目の受光素子の信号電荷
を加え合わせて第N+1番目の走査線信号を得、同様に
第2のフィールドでは前記第n+1番目と第n+2番目
の受光素子の信号電荷を加え合わせて第M番目の走査線
信号を、前記第n+3番目と第n+4番目の受光素子の
信号電荷を加え合わせて第M+1番目の走査線信号を得
るように動作を行う。
【0010】撮像素子1aからは前述のとおり、第1の
フィールドでは垂直方向に隣接する前記第n番目と第n
+1番目の受光素子の信号電荷を加え合わせて第N番目
の走査線信号が、前記第n+2番目と第n+3番目の受
光素子の信号電荷を加え合わせて第N+1番目の走査線
信号が得られる。この第N番目の走査線信号からはMg
とYeを加算した信号(Mg+Ye)及びGとCyを加
算した信号(G+Cy)が交互に得られる。同様に第N
+1番目の走査線信号からは加算した信号成分は第N番
目の走査線と同一であるが、位相が逆位相となった出力
信号が得られる。次に第2のフィールドでは、前述のと
おり垂直方向に隣接する前記第n+1番目と第n+2番
目の受光素子の信号電荷を加え合わせて第N番目の走査
線信号が、前記第n+3番目と第n+4番目の受光素子
の信号電荷を加え合わせて第N+1番目の走査線信号が
得られ、この第M番目の走査線信号からはYeとGを加
算した信号(Ye+G)及びCyとMgを加算した信号
(Cy+Mg)が、同様に第M+1番目の走査線信号か
らは加算した信号成分は第M番目の走査線と同一である
が、位相が逆位相となった出力信号が交互に得られる。
これは、前述の第1のフィールドと加算される組合せが
変わっている。
【0011】各走査線信号には変調成分として次の信号
成分が含まれる。すなわち、第1フィールドの第N番目
の走査線信号には(Mg+Ye)−(G+Cy)=2R
−Gが、同様に第N+1番目の走査線信号にはG−2R
が含まれ、第2フィールドの第M番目の走査線信号には
(Ye+G)−(Cy+Mg)=G−2Bが、同様に第
M+1番目の走査線信号には2B−Gが含まれる。すな
わち第1フィールドでは第1の色度情報を表す信号であ
るRとGの色差信号が、第2フィールドでは第2の色度
情報を表す信号であるBとGの色差信号が得られる。こ
の変調成分は各フィールド共走査線ごとに逆位相である
からこれを走査線2本間で演算して加え合わせると水平
方向の前記色差信号のサンプリング周波数が2倍に高め
られ、より高い空間周波数の画像でもその輪郭部分での
偽色信号が生じることが無くなる。
【0012】この変調成分を帯域フィルタ8aで分離す
る。分離された変調成分は1H遅延回路9aで1水平走
査期間遅延される。遅延された変調成分は遅延されない
元の変調成分と加え合わさるように極性を一致させて加
算回路10aで加算される。加算された変調成分は復調
回路11aで復調される。復調された信号は前記2種の
色差信号がフィールドごとに交互に繰り返すフィールド
順次の信号で得られるからこれを1フィールド期間(1
V)遅延回路12aで1フィールド期間遅延する。1フ
ィールド期間遅延された色差信号はさらに1V遅延回路
13aでさらに1フィールド期間遅延されて2フィール
ド期間遅延された色差信号を形成する。前述したように
二つの色差信号はフィールドごとに交互に繰り返すフィ
ールド順次の信号であるから、任意のフィールドにおい
て復調回路11aから一方の色差信号が得られるとき、
1V遅延回路12aからは他方の色差信号が得られ、さ
らにIV遅延回路13aからは遅延しない元の復調回路
11aからと同じ色差信号が得られ、同様に次のフィー
ルドでは復調回路11aと1V遅延回路13aから得ら
れる色差信号と、1V遅延回路12aから得られる色差
信号が入れ替わって得られる。
【0013】この復調回路11aから得られる遅延しな
い元の色差信号と1V遅延回路13aから得られる2フ
ィールド期間遅延された色差信号とを加算回路14aで
加え合わせ加算色差信号を形成する。この加算色差信号
はフィールド時間軸方向の位相が1V遅延回路12aか
ら得られる色差信号と一致して得られる。これによって
動画像に対する二つの色差信号の位相が一致し、再生画
像で色ずれが発生することがない。
【0014】前述したように1V遅延回路12aから得
られる色差信号と加算回路14aから得られる加算色差
信号はフィールドごとに入れ替わって得られるからこれ
を1フィールドごとのの切換回路(1V切換回路)15
aでフィールドごとに切換えて同時化しフィールドごと
に連続した二つの色差信号を形成する。
【0015】低域フィルタ16aは撮像素子1aの出力
から輝度信号を形成する。これをプロセス回路17aで
ガンマ補正等の処理をした後カラーエンコーダ18aで
二つ色差信号と合成しカラー映像信号を形成する。
【0016】図3は他の実施例を示す構成図である。図
において、第1の実施例と同様に撮像素子1bの出力か
ら帯域フィルタ8b、1H遅延線9b、加算回路10
b、復調回路11bで色差信号を分離して得る。一方、
低域フィルタ19は撮像素子1bの出力から低域の輝度
信号YL を得る。これを加算回路20において復調され
た色差信号と加算してR及びB信号成分のみを復調して
分離する。分離されたR及びB信号はRL プロセス回路
21、BLプロセス回路22でガンマ補正等の処理を行
う。同様にYL プロセス回路23で低域輝度信号をガン
マ補正等の処理を行う。RL プロセス回路21、BL
ロセス回路22、YL プロセス回路23の出力から減算
回路24,25で再び二つの色差信号を形成する。この
色差信号はそれぞれフィールド順次であるから1V切換
回路26で切換える。以後の動作は図1と同様である。
【0017】なお撮像素子の出力信号を1H遅延線で1
H期間遅延させ、この1H遅延信号と遅延しない元の出
力信号とから前記二つの色度情報を表す変調成分を分離
して得るように構成してもその効果は同一である。
【0018】
【発明の効果】以上述べた通り、本発明によれば、各走
査線に含まれる変調成分が走査線ごとに逆位相の信号成
分となっており、これを2本の走査線から分離すること
で二つの色度情報を表す信号の水平方向の解像度を高め
ることができ、画像の輪郭部での偽色号の発生が減少す
る。さらに本発明では、色差信号を2フィールドの遅延
を行って合計3フィールドの色差信号を用い、現フィー
ルドと2フィールド遅延した色差信号を加算し、1フィ
ールド遅延した色差信号とフィールド時間軸方向の位相
を一致させた加算色差信号を形成しており、この結果、
動画像に対して二つの色差信号のずれが発生しない。以
上の結果、画質が改善され、さらに色のフィールド間の
ずれがないカラー固体撮像装置が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第一の実施例を示す構成図である。
【図2】色フィルタの配列を示す模式図である。
【図3】本発明の他の実施例を示す構成図である。
【図4】従来の色フィルタの配列を示す模式図である。
【図5】従来のカラー撮像装置の構成を示す構成図であ
る。
【符号の説明】
1,1a,1b 固体撮像素子 2 色フィルタアレイ 3 マゼンタフィルタ 4 緑フィルタ 5 黄フィルタ 6 シアンフィルタ 7 受光素子 8,8a,8b 帯域フィルタ 9a,9b 1H遅延回路 10a,10b 加算回路 11,11a,11b 復調回路 12a,12b 1フィールド遅延回路 13a,13b 1フィールド遅延回路 14a,14b 加算回路 15a,15b 1フィールド切換回路 16,16a,16b 低域フィルタ 17,17a,17b プロセス回路 18,18a,18b カラーエンコーダ 19 低域フィルタ 20 加算回路 21,22,23 プロセス回路 24,25 減算回路 26 1フィールド切換回路 27 色フィルタアレイ 28 マゼンタフィルタ 29 緑フィルタ 30 黄フィルタ 31 シアンフィルタ 32 1H遅延回路 33 1H切換回路

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 受光素子が行と列方向の二次元に配列さ
    れ、第n番目の行の受光素子には第1の色フィルタと第
    2の色フィルタが交互に配置され、第n+1番目の行の
    受光素子には第3の色フィルタと第4の色フィルタが交
    互に配置され、第n+2番目の行の受光素子には前記第
    1と第2の色フィルタが前記第n番目の行と逆位相に配
    置され、第n+3番目の行の受光素子には前記第3と第
    4の色フィルタが前記第n+1番目の行と逆位相に配置
    されて構成された色フィルタアレイが組み合わされた二
    次元固体撮像素子と、前記固体撮像素子は第1のフィー
    ルドでは垂直方向に隣接する前記第n番目と第n+1番
    目の受光素子の信号電荷を加え合わせて第N番目の走査
    線信号を、前記第n+2番目と第n+3番目の受光素子
    の信号電荷を加え合わせて第N+1番目の走査線信号
    を、同様に第2のフィールドでは前記第n+1番目と第
    n+2番目の受光素子の信号電荷を加え合わせて第M番
    目の走査線信号を、前記第n+3番目と第n+4番目の
    受光素子の信号電荷を加え合わせて第M+1番目の走査
    線信号を得るように駆動する手段とを少なくとも備え、
    前記固体撮像素子の出力信号から第1のフィールドでは
    前記第N番目と第N+1番目の走査線信号から第1の色
    度信号を得、同様に第2のフィールドでは前記第M番目
    と第M+1番目の走査線信号から第2の色度信号を得る
    手段と、当該フィールド順次に得られる前記第1と第2
    の色度信号を1フィールド期間遅延する第1のフィール
    ド遅延手段と、第1のフィールド遅延手段で遅延された
    前記色度信号を再度1フィールド期間遅延する第2のフ
    ィールド遅延手段と、第2のフィールド遅延手段で2フ
    ィールド相当の期間遅延された前記色度信号と、遅延さ
    れない元の色度信号とを加算する手段とを有し、前記第
    1のフィールド遅延手段の出力信号と、前記加算手段の
    出力信号とをフィールド順次に交互に切換えて同時化
    し、各フィールドで前記二つの色度信号を同時に得るよ
    うに構成されたことを特徴とするカラー固体撮像装置。
  2. 【請求項2】 請求項1記載のカラー固体撮像装置にお
    いて、前記第1の色フィルタはマゼンタ色、前記第2の
    色フィルタは緑色、前記第3の色フィルタは黄色、前記
    第4の色フィルタはシアン色の色フィルタであるカラー
    固体撮像装置。
JP3102280A 1991-05-08 1991-05-08 カラー固体撮像装置 Expired - Lifetime JP2797752B2 (ja)

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US5541648A (en) * 1992-10-09 1996-07-30 Canon Kabushiki Kaisha Color image pickup apparatus having a plurality of color filters arranged in an offset sampling structure

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