JP3035930B2 - カラー固体撮像装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明はカラー固体撮像装置に関する。

［発明の概要］ この発明は、補色市松色フィルタと対向する固体撮像
素子の隣接する２行の受光画素を同時に水平走査し、ア
ナログの輝度信号成分及び搬送色信号成分を得て、これ
をデジタル処理するカラー固体撮像装置において、搬送
色信号成分をエンファシスすることにより、搬送色信号
成分の相対レベルを上昇させて、色信号の量子化に伴う
再生画像の品位の劣化を防止するようにしたものであ
る。

［従来の技術］ 従来、シアン（Cy），マゼンタ（Ｍ），黄（Ye）の３
補色と、緑（Ｇ）との４色を市松格子状に配列した色フ
ィルタと、固体撮像素子とを組み合わせたカラー固体撮
像装置が知られている（例えば、特開昭59−161989号公
報参照）。

先ず、第３図〜第５図を参照しながら、従来のカラー
固体撮像装置について説明する。

第３図において、（10）は色フィルタを全体として示
し、第ｎ行にシアン及び黄のフィルタ素子（1c）及び
（1y）が順次交互に配列されると共に、第ｎ＋１行に
は、マゼンタ及び緑のフィルタ素子（1m）及び（1g）が
順次交互に配列される。そして、第ｎ＋２行が第ｎ行と
同一の素子配列で形成されると共に、第ｎ＋３行は、第
ｎ＋１列とは逆相の素子配列で形成される。

第４図において、（20）はアナログ信号系であって、
固体撮像素子（21）は、上述の色フィルタ（10）に対向
して、２次元に配された受光画素と、各画素の信号電荷
の転送素子、例えば、CCD（いずれも図示せず）とを含
み、固体撮像素子（21）の出力信号が、相関二重サンプ
リング（Correlative Double Sempling）回路（22）を
経て、AGC増幅器（23）に供給される。この増幅器（2
3）の出力が、サンプルホールド回路（24）で標本化さ
れて、Ａ−Ｄ変換器（25）に供給され、例えば、10ビッ
トのデジタル信号に変換される。

（30）はデジタル信号処理系であって、低減フィルタ
（31）及び帯域フィルタ（32）に共通に、Ａ−Ｄ変換器
（25）からのデジタル信号が供給される。低減フィルタ
（31）の出力は輝度信号処理回路（33）に供給され、こ
こで、アパーチャ補正・ガンマ補正等の信号処理を受け
る。一方、帯域フィルタ（32）の出力は、マトリクス回
路（34）に供給されて、R,G,Bの３原色に変換され、色
信号処理回路（35）に供給されて、白バランス、ガンマ
補正、エンコード、色相補正等の信号処理を受ける。

このような信号処理のデジタル化により、装置が小型
化・省電力化される。

両信号処理回路（33）及び（35）の出力はＤ−Ａ変換
（36）及び（37）に供給されて、それぞれアナログの輝
度信号Ｙと色信号Ｃとに変換される。

従来例の動作は次のとおりである。

被写体光が色フィルタ（10）の各フィルタ素子により
空間変調され、この変調光が固体撮像素子（21）の各受
光画素（図示せず）により光電変換され、更にサンプリ
ングされる。サンプリング周波数ｆspは、例えば、色副
搬送波周波数ｆscの４倍（14.3MHz）に設定される。ま
た、色フィルタ（10）の繰り返し周波数はサンプリング
周波数ｆspの1/2に相当するように設定される。

奇数フィールドでは、色フィルタ（10）の第ｎ行，第
ｎ＋１行；第ｎ＋２行，第ｎ＋３行；‥‥の各２行に対
応する受光画素が同時に水平走査されて、その光電変換
出力が２列ごとに順次取り出される。偶数フィールドで
は、第ｎ＋１行，第ｎ＋２行；第ｎ＋３行，第ｎ＋４
行；‥‥の各２行に対応する受光画素が同時に水平走査
されて、その光電変換出力が２列ごとに順次取り出され
る。

第ｎ行，第ｎ＋１行のシアン及びマゼンタのフィルタ
素子（1c），（1m）に対応する受光画素から、第５図A,
Bに示すように、（Ｂ＋Ｇ），（Ｒ＋Ｂ）の各信号成分
が得られると共に、黄及び緑のフィルタ素子（1y），
（1g）に対応する受光画素からは（Ｒ＋Ｇ）,Gの各信号
成分が得られる。

また、第ｎ＋２行，第ｎ＋３行のシアン及び緑のフィ
ルタ素子（1c），（1g）に対応する受光画素から同図C,
Dに示すように（Ｂ＋Ｇ）,Gの各信号成分が得られると
共に、黄及びマゼンタのフィルタ素子（1y），（1m）に
対応する受光画素からは（Ｒ＋Ｇ），（Ｒ＋Ｂ）の各信
号成分が得られる。

奇・偶の両フィールドの各水平走査において、２行２
列の４画素ごとの出力信号の総和は、 Ss＝（2R＋3G＋2B） となり、低減フィルタを経ることにより、濃淡のない輝
度信号を得ることができる。

奇数フィールドの第ｎ行及び第ｎ＋１行において、２
行２列の４画素ごとに、各列の出力信号の和をとり、各
列の分信号間の差分をとれば、この差分信号は、 Sdb＝［（Ｂ＋Ｇ）＋（Ｒ＋Ｂ）］ −［（Ｒ＋Ｇ）＋Ｇ］＝2B−Ｇ となる。

同様に、第ｎ＋２行及びｎ＋３行において、２行２列
の４画素ごとに、各列の出力信号の和を取り、各列の和
信号間の差分をとれば、この差分信号は、 Sdr＝［（Ｂ＋Ｇ）＋Ｇ］ −［（Ｒ＋Ｇ）＋（Ｒ＋Ｂ）］＝2R−Ｇ となる。

また、偶数フィールドの第ｎ＋１行，第ｎ＋２行及び
第ｎ＋３行，第ｎ＋４行においても、同じ差分信号Sdb
及びSdrが得られる。

この差分信号Sdb及びSdrは、色フィルタ（10）の各フ
ィルタ素子による空間変調に基づいて形成された搬送色
信号成分であって、その繰り返し周波数はサンプリング
周波数ｆspの1/2、即ち、色副搬送波周波数ｆscの２倍
（7.16MHz）となる。

［発明が解決しようとする課題］ ところが、従来のカラー固体撮像装置では、増幅器
（23）から出力されるアナログの搬送色信号成分が、輝
度信号成分に比べて、例えば、1/4〜1/2の低レベルとな
るので、Ａ−Ｄ変換する場合、直線量子化でも、例え
ば、10ビット相当の標準入力レベルでは、搬送色信号成
分は８〜９ビット相当の精度に止まる。

まして、ガンマ補正により、標準入力レベルの３倍の
ダイナミックレンジを確保した場合には、高レベル領域
が圧縮されて、標準入力レベルでは、搬送色信号成分の
精度が、例えば６〜７ビット相当にまで低下してしま
う。

このため、色信号の細かな階調が得られず、再生画像
に偽輪郭が発生してしまう。また、Ａ−Ｄ変換に伴う量
子化ノイズに影響されて、充分なS/Nが得られない等の
問題があった。

かかる点に鑑み、この発明の目的は、アナログの搬送
色信号成分の相対レベルを上昇させて、色信号の量子化
に伴う再生画像の品位の劣化を防止することができるカ
ラー固体撮像装置を提供するところにある。

［課題を解決するための手段］ この発明は、１原色及び３補色のフィルタ素子（1g）
（1c）（1m）（1y）が市松格子状に配された色フィルタ
（10）と、受光画素が２次元に配された固体撮像素子
（21）とをこのフィルタ素子（1g）（1c）（1m）（1y）
及び受光画素をそれぞれ対応させて対向させ、当該受光
画素の隣接する２行を同時に水平走査してアナログの輝
度信号成分Ss及び搬送色信号成分Sdb,Sdrを得る撮像手
段と、この撮像手段により得られた信号成分のうち、こ
の搬送色信号成分Sdb,Sdrをエンファシスするエンファ
シス手段（26）と、この輝度信号成分Ss及びこのエンフ
ァシスされた搬送色信号成分Sdb,Sdrをアナログをデジ
タルに変換するＡ−Ｄ変換器（25）と、このＡ−Ｄ変換
器（25）の出力信号に所定の信号処理を施し映像信号を
得るデジタル信号応処理手段（30）とを有するものであ
る。

［作用］ かかる構成によれば、アナログの搬送色信号成分の相
対レベルが上昇して、色信号の量子化に伴う再生画像の
品位の劣化が防止される。

［実施例］ 以下、第１図及び第２図を参照しながら、この発明に
よるカラー固体撮像装置の一実施例について説明する。

この発明の一実施例の構成を第１図に示す。この第１
図において、前出第４図に対応する部分には同一の符号
を付して重複説明を省略する。

第１図において、（26）はエンファシス回路であっ
て、AGC増幅器（23）とサンプルホールド回路（24）と
の間に接続される。そして、マトリクス回路（34）の諸
定数が適宜に変更される。この余の構成は前出第４図と
同様である。

この実施例のエンファシス回路（26）は、第２図の周
波数特性に示すように、サプリング周波数ｆspの1/2、
即ち色副搬送波周波数ｆscの２倍の周波数の近傍で、低
域周波数及びサンプリング周波数を基準として、アナロ
グの搬送色信号のレベルを、例えば6dBだけ上昇させ
る。

これにより、Ａ−Ｄ変換器（25）から出力されるデジ
タルの搬送色信号成分の精度が、例えば、１ビット上昇
して、色差信号の細かな階調が確保され、量子化ノイズ
の影響が低減されると共に、偽輪郭の発生が低減され
る。

［発明の効果］ 以上詳述のように、この発明によれば、補色市松色フ
ィルタと対向する固体撮像素子の隣接する２行の受光画
素を同時に水平走査して得たアナログの搬送色信号成分
をエンファシスするようにしたので、色信号の量子化に
伴う再生画像の品位の劣化を防止することができるカラ
ー固体撮像装置が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明によるカラー固体撮像装置の一実施例
の構成を示すブロック図、第２図はこの発明の一実施例
の要部の特性を示す線図、第３図は従来のカラー固体撮
像装置の要部の構成を示す略線平面図、第４図は従来の
カラー固体撮像装置の構成例を示すブロック図、第５図
は従来例の動作を説明するための線図である。 （10）は色フィルタ、（1c），（1g），（1m），（1y）
はフィルタ素子、（21）は固体撮像素子、（25）はＡ−
Ｄ変換器、（26）はエンファシス回路、（30）はデジタ
ル信号処理系である。

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−280189（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−202191（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H04N 9/07

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】１原色及び３補色のフィルタ素子が市松格
   子状に配された色フィルタと、受光画素が２次元に配さ
   れた固体撮像素子とを上記フィルタ素子及び受光画素を
   それぞれ対応させて対向させ、当該受光画素の隣接する
   ２行を同時に水平走査してアナログの輝度信号成分及び
   搬送色信号成分を得る撮像手段と、 該撮像手段により得られた信号成分のうち、上記搬送色
   信号成分をエンファシスするエンファシス手段と、 上記輝度信号成分及び上記エンファシスされた搬送色信
   号成分をアナログをデジタルに変換するＡ−Ｄ変換器
   と、 該Ａ−Ｄ変換器の出力信号に所定の信号処理を施し映像
   信号を得るデジタル信号処理手段とを有することを特徴
   とするカラー固体撮像装置。