JP2890573B2 - 撮像装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はテレビジョン関連機器に関し、特に固体撮像
素子を用いたビデオカメラ等の撮像装置に関する。

〔従来の技術〕

現在、単板カラー方式のCCDエリアイメージセンサは
主にフィールド読出しが用いられている。これは第５図
に示すように各ホトダイオードに１対１に対応するA,B
1,C1,Dのカラーフィルタを用い、第１フィールドにおい
ては2n−１ラインのホトダイオードと2nラインのホトダ
イオード、あるいは2n＋１ラインと2n＋２ラインのホト
ダイオード、というように２つのホトダイオードを加算
して読出し、第２フィールドでは2nラインと2n＋１ライ
ン、あるいは2n＋２ラインと2n＋３ライン、というよう
に、第１フィールドで読み出したラインペアを変えるこ
とによりインターレース走査を実現している。

また色信号は第５図のようにA,B1のフィルタは同位
相、C1,Dのフィルタはラインごとに逆位相に配列するこ
とにより、例えば第１フィールドの2n−1,2nラインの加
算ではＡ＋C1とB1＋Ｄの信号が、2n＋1,2n＋２ラインの
加算ではＡ＋ＤとB1＋C1の信号が得られ、これらカラー
フィルタを適当に選ぶことにより線順次にカラー信号を
得ることができる。

具体的には第６図に示すようにＡをグリーン（以下
Ｇ）,B1をマゼンタ（以下Mg）、C1をイエロー（以下Y
e）、Ｄをシアン（以下Cy）とすると、（但しレッドを
Ｒ、ブルーをＢとする。） Ａ＋C1＝Ｇ＋Ye＝Ｇ＋（Ｇ＋Ｒ）＝2G＋Ｒ B1＋Ｄ＝Mg＋Cy＝（Ｒ＋Ｂ）＋（Ｇ＋Ｂ） ＝Ｇ＋Ｒ＋2B ゆえにＡ＋C1の信号とB1＋Ｄの信号の差信号は （2G＋Ｒ）−（Ｇ＋Ｒ＋2B）＝Ｇ−2B〜 Ｙ−Ｂ＝−（Ｂ−Ｙ） 同様にＡ＋D,B1＋C1の差信号は （Ｇ＋（Ｇ＋Ｂ））−（（Ｒ＋Ｂ）＋（Ｇ＋Ｒ）） ＝Ｇ−2R〜Ｙ−Ｒ＝−（Ｒ−Ｙ） となり、線順次に色差信号が得られる。なおここでＧ−
2B,G−2RをＹ−B,Y−Ｒへの近似としているのはフィル
タの分光バランスをこの近似が成立するようにとってい
るためである。

輝度信号については第１フィールド、あるいは第２フ
ィールドで読出される各ラインはA,B1,C1,Dの組合せが
同一であるため、（例えば第６図の例では各列とも輝度
信号Ｙ＝Ｇ＋Mg＋Ye＋Cyとなる。）輝度相関のあるライ
ン間においては特にライン間レベルの差は生じない。た
だこの方式では２ラインを加算して読出すため、垂直方
向の解像度が落ちる（例えばNTSC方式の場合約350TV本
程度）ことは避けられない。

しかし最近EDTVなど高解像度化が進むにつれ垂直解像
度改善に対する要求が強まりつつあり、これに対応する
ため各水平ラインの信号を単一画素列で構成する方法が
見直されている。これは第７図に示すように第１フィー
ルドでは2n,2n＋2,2n＋４…の偶数ラインを読出し、第
２フィールドでは2n−1,2n＋1,2n＋３…の奇数ラインを
読出すことにより垂直解像度を上げる（例えばNTSC方式
の場合約400〜450TV本程度）ことができる。だがこの場
合、例えば第１フィールドで2nラインと2n＋２ラインで
比較すると、前のフィールド読出しで見たように線順次
に異なる２つの色信号を得ようとすれば色フィルタを第
７図のE,FとH,Iのように線順次に変えなければならない
ことは明らかである。

例えば第８図に示すようにＥをMg′,FをＧ′,HをY
e′,IをCy′として とすれば となり、２つのライン間の輝度分光感度は数式上で一致
させることができる。

〔発明が解決しようとする課題〕

上述した従来の垂直解像度を改善した撮像装置では、
例えば2nラインで得られる輝度信号はE,Fのフィルタを
通過した光なのに対し2n＋２ラインで得られる輝度信号
はH,Iのフィルタを通過しているため、それぞれのライ
ンの分光感度を完全に一致させることは困難である。ゆ
えにライン間での分光感度差により、輝度信号にライン
間でレベル差が生じ、またこのレベル差は一様に生じる
のではなく入力される光の波長依存性があるため、例え
ば被写体の色によってその大きさが異なるという欠点が
ある。

〔課題を解決するための手段〕

上述した映像信号の奇数・偶数ライン間のレベル差を
補正するため、本発明の請求項１に係わる撮像装置は、
光信号を電気信号に変換する複数の画素をマトリクス状
に配列した受光部と、この受光部の第ｍ（ｍは自然数）
乃至第（ｍ＋４）行にそれぞれ、インタレース方式によ
るフレームを構成する第２フィールドの（2n−１）ライ
ン（ｎは自然数）の画像信号を出力する第１の色フィル
タ、第１フィールドの2nラインの画像信号を出力する第
２の色フィルタ、第２フィールドの（2n＋１）ラインの
画像信号を出力する第２の色フィルタ、第１フィールド
の（2n＋２）ラインの画像信号を出力する第１の色フィ
ルタとを備えた撮像素子と、 前記各ラインごとの映像信号に含まれる輝度信号を１
水平走査期間遅延させる遅延手段と、 この遅延手段の出力信号と前記輝度信号との差信号を
増幅する増幅回路と、 この増幅回路の出力信号を一定レベル以下に制限する
リミッタ回路と、 このリミッタ回路の出力信号と前記輝度信号とを加算
する加算回路と、 を備えている。

また、本発明の請求項２に係わる撮像装置は、光信号
を電気信号に変換する複数の画素をマトリクス状に配列
した受光部と、この受光部の第ｍ（ｍは自然数）乃至第
（ｍ＋４）行にそれぞれ、インタレース方式によるフレ
ームを構成する第２フィールドの（2n−１）ライン（ｎ
は自然数）の画像信号を出力する第１の色フィルタ、第
１フィールドの2nラインの画像信号を出力する第２の色
フィルタ、第２フィールドの（2n＋１）ラインの画像信
号を出力する第２の色フィルタ、第１フィールドの（2n
＋２）ラインの画像信号を出力する第１の色フィルタと
を備えた撮像素子と、 前記各ラインごとの映像信号に含まれる輝度信号を１
水平走査期間ずつ遅延させる第１及び第２の遅延手段
と、 前記第２の遅延手段の出力信号と前記輝度信号と加算
して平均化する第１の加算回路と、 この第１の加算回路の出力信号と前記第１の遅延手段
の出力信号との差信号を増幅する増幅回路と、 この増幅回路の出力信号を一定レベル以下に制限する
リミッタ回路と、 このリミッタ回路の出力信号と前記第１の遅延手段の
出力信号とを加算する第２の加算回路と、 を備えている。

〔実施例〕

第１図は本発明の第１の実施例を示すブロック図、第
２図は第１図の実施例の動作説明を行うためのタイミン
グチャートである。

この実施例は、入力された映像信号を１水平走査期間
遅延させる1Hディレーライン２と、これより得られる遅
延映像信号から入力映像信号（基準映像信号）を減算す
ることによって水平走査線間の信号レベル差を検出し利
得調整する差動増幅器３と、これによって得られる補正
信号の振幅をある一定レベル以上にならないように制限
するリミッタ４と、この制限された補正信号を前記基準
映像信号に加算する加算器５とを有している。

なお、フィルタ配列及び走査方式は第７図及び第８図
を参照して説明した従来例と同じである。

第２図（ａ）のように１水平走査期間（以下1Hと呼
ぶ）ごとにレベル差のある信号が本装置に入力されると
第２図（ｂ）に示すように、まず1Hディレーラント２を
通過した遅延映像信号を得る。この遅延映像信号と入力
映像信号を利得−6dBで減算すると、第２図（ｃ）に示
すように、入力映像信号に対するレベル差補正信号が得
られる。しかしこの時、入力映像信号のライン間レベル
差ではなく、本来の画像情報としてのレベル差、すなわ
ち映像の輪郭信号に対する補正信号ｃ′も同時に発生し
てしまう。このｃ′の成分はこの映像の輪郭部のレベル
差を小さくするよう補正が行なわれるため、このままこ
の補正信号を入力信号に加算してしまうと輪郭部のコン
トラストが弱まり、垂直解像度を著しく損ねてしまう。
そこで差動増幅器３の出力信号にリミッタをかけ、第２
図（ｄ）に示すように、信号振幅がある一定レベル以上
にならないように補正信号の処理を行なう。これは前述
した1Hごとのライン間レベル差はカラーフィルタの1Hご
との分光感度特性差に起因するものであり、この特性差
は基本的にはフィルタ側でできるだけ発生しないよう設
計されるため、通常はあっても５％程度（1Hごとのライ
ン間レベル差は約１％以上になると映像上で認識されて
しまう。）の値であり、これに対して映像の輪郭部にお
けるレベル差は通常十分に大きい。

そこで1Hごとのライン間レベル差が補正できる限度で
振幅制限レベルを設定（例えば７〜８％のレベル差補正
信号でリミットするように設定する。）すれば、これ以
下の弱い輪郭部ではコントラストが弱まるが、これ以上
の輪郭部では補正量がリミッタにより制限されるため、
これ以上のコントラスト低下を防止することができ、垂
直解像度の低下を大幅に軽減することができる。

このようにして垂直解像度低下をほとんど伴うことな
く輝度信号のライン間レベル差をなくすことができる。

第３図は本発明の第２の実施例を示すブロック図、第
４図はその動作説明を行うためのタイミングチャートで
ある。

この実施例は入力された映像信号をそれぞれ１水平走
査期間遅延させる1Hディレーライン2a,2bと、これより
得られる1H遅延映像信号を基準映像信号として、前記基
準映像信号と１水平走査期間前後する映像信号、すなわ
ち入力映像信号と2H遅延信号の加算平均信号から前記基
準映像信号を減算することによって水平走査線間の信号
レベル差を検出し利得調整する差動増幅器３と、これに
よって得られる補正信号の振幅をある一定レベル以上に
ならないように制限するリミッタ４と、この制限された
補正信号を前記基準映像信号に加算する加算器5bとを有
している。

本実施例では第４図（ｇ）に示すように、補正誤差信
号が2Hにわたって発生するけれども、第１の実施例に比
較すると補正誤差の非対称は緩和される。又は、通常の
撮像装置には両エッジの垂直輪郭部補正回路が使用され
ているがそこに用いられているディレーライン及び差動
増幅器を本実施例と共用できるため、回路規模が比較的
小さくて済む。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明は、水平ライン信号を単一
画素列から取り出す構成の撮像装置において、奇・偶数
水平ライン信号間のレベル差を検出したレベル差補正信
号にリミッタをかけることによってライン間レベル差の
みを補正し、通常の輪郭部コントラストの低下を最小限
におさえつつ水平ライン間レベル差をなくし高画質化を
達成できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例を示すブロック図、第２
図（ａ）〜（ｅ）は第２の実施例の動作説明を行うため
のタイミングチャート、第３図は第２の実施例を示すブ
ロック図、第４図（ａ）〜（ｇ）は第２の実施例の動作
説明を行うためのタイミングチャート、第５図，第６図
はフィールド読出し撮像装置のカラーフィルタ配列を示
す図、第７図，第８図は単一画素列読出し撮像装置のカ
ラーフィルタ配列を示す図である。 １……映像信号入力端子、2,2a,2b……1Hディレーライ
ン、３……差動増幅器、４……リミッタ、5,5a,5b……
加算器、６……映像信号出力端子。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】光信号を電気信号に変換する複数の画素を
   マトリクス状に配列した受光部と、この受光部の第ｍ
   （ｍは自然数）乃至第（ｍ＋４）行にそれぞれ、インタ
   レース方式によるフレームを構成する第２フィールドの
   （2n−１）ライン（ｎは自然数）の画像信号を出力する
   第１の色フィルタ、第１フィールドの2nラインの画像信
   号を出力する第２の色フィルタ、第２フィールドの（2n
   ＋１）ラインの画像信号を出力する第２の色フィルタ、
   第１フィールドの（2n＋２）ラインの画像信号を出力す
   る第１の色フィルタとを備えた撮像素子と、 前記各ラインごとの映像信号に含まれる輝度信号を１水
   平走査期間遅延させる遅延手段と、 この遅延手段の出力信号と前記輝度信号との差信号を増
   幅する増幅回路と、 この増幅回路の出力信号を一定レベル以下に制限するリ
   ミッタ回路と、 このリミッタ回路の出力信号と前記輝度信号とを加算す
   る加算回路と、 を備えた撮像装置。
2. 【請求項２】光信号を電気信号に変換する複数の画素を
   マトリクス状に配列した受光部と、この受光部の第ｍ
   （ｍは自然数）乃至第（ｍ＋４）行にそれぞれ、インタ
   レース方式によるフレームを構成する第２フィールドの
   （2n−１）ライン（ｎは自然数）の画像信号を出力する
   第１の色フィルタ、第１フィールドの2nラインの画像信
   号を出力する第２の色フィルタ、第２フィールドの（2n
   ＋１）ラインの画像信号を出力する第２の色フィルタ、
   第１フィールドの（2n＋２）ラインの画像信号を出力す
   る第１の色フィルタとを備えた撮像素子と、 前記各ラインごとの映像信号に含まれる輝度信号を１水
   平走査期間ずつ遅延させる第１及び第２の遅延手段と、 前記第２の遅延手段の出力信号と前記輝度信号と加算し
   て平均化する第１の加算回路と、 この第１の加算回路の出力信号と前記第１の遅延手段の
   出力信号との差信号を増幅する増幅回路と、 この増幅回路の出力信号を一定レベル以下に制限するリ
   ミッタ回路と、 このリミッタ回路の出力信号と前記第１の遅延手段の出
   力信号とを加算する第２の加算回路と、 を備えた撮像装置。