JP3038738B2 - 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
と赤色画像撮像用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画素ずらし法を撮像部に採用し
た固体撮像装置の信号処理回路に関する。

Ｂ 発明の概要 本発明は、緑色画像撮像用の固体イメージセンサと赤
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
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画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、上記サンプリングレートfsに等しいfs処
理レートで動作する垂直ディテール信号発生手段により
上記アナログ・ディジタル変換手段のディジタル出力信
号から垂直ディテール信号を発生するとともに、上記fs
処理レートで動作する加算手段により上記アナログ・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画
像撮像信号と赤色画像撮像信号及び青色画像撮像信号の
合成信号とを等量加算し、上記垂直ディテール信号発生
手段による垂直ディテール信号を上記サンプリングレー
トfsの２倍の2fs処理レートで動作するディジタルロー
パスフィルタを介して出力するとともに、上記加算回路
による加算出力信号を上記２倍の2fs処理レートで動作
して少なくとも所定の帯域は通過させる特性を有するデ
ィジタルフィルタ手段を介して出力するようになすこと
によって、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 電荷結合素子（CCD:charge coupled device）等で形
成した離散的な画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14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、上記固体イメージセンサによるサン
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画素及び青色画素用
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撮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、画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、所謂空間画
素ずらし法が知られている。この空間画素ずらし法を採
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f_S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
ジセンサに対して、画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、所謂空間画素
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上記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が
画質を劣化させる原因になる。

そこで、本発明は、緑色画像撮像用の固体イメージセ
ンサと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画素ずらし法を撮像部に採
用した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折り返し成分を含むことなくデ
ィテール信号を形成して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し、上記撮
像出力信号について折り返し成分を含むことなく広帯域
のディテール信号を得ることのできる信号処理回路を提
供するものである。

Ｅ 課題を解決するための手段 本発明は、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用及び青色画
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、１水平走査期間に略等しい遅延
時間のディジタル遅延回路を含み、上記アナログ・ディ
ジタル変換手段のディジタル出力信号から垂直ディテー
ル信号を発生する垂直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
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する加算手
段と、上記垂直ディテール信号発生手段の出力が供給さ
れるディジタルローパスフィルタと、上記加算手段の出
力が供給され、その信号の少なくとも所定の帯域は通過
させる特性を有するディジタルフィルタ手段とを有し、
上記垂直ディテール信号発生手段及びディジタルローパ
スフィルタは上記サンプリングレートfsに等しい処理レ
ートfsで動作し、上記加算手段及びディジタルフィルタ
手段は上記サンプリングレートfsの２倍の処理レート2f
sで動作し、上記加算手段及びディジタルフィルタ手段
を介して水平ディテール信号が出力されることを特徴と
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
画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
する。

そして、垂直ディテール信号発生手段は、上記サンプ
リングレートfsに等しいfs処理レートで動作して、上記
アナログ・ディジタル変換手段のディジタル出力信号か
ら垂直ディテール信号を発生し、この垂直ディテール信
号を上記サンプリングレートfsに等しいfs処理レートで
動作するディジタルローパスフィルタを介して出力す
る。

また、加算手段は、上記サンプリングレートfsの２倍
の処理レート2fsで動作して、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、その加算出力信号を2fsの
処理レートで動作するディジタルフィルタ手段を介して
2fsレートの水平ディテール信号として出力する。

上記ディジタルフィルタ手段は、等価的に上記サンプ
リングレートfsに対応する周波数に零点を有する特性の
偶数個のフィルタ特性を与え、上記加算手段による加算
出力信号を少なくとも所定の帯域は通過させる。

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、空間画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）を画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、各画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。

上記空間画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、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（4R），
（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。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。これら加算
器（14R），（14G），（14B）は、上記補間処理部（13
R），（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。

また、この実施例において、上記ディテール信号発生
部（11）は、その具体的な構成例を第５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（6R）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（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
_1HDL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（12
G）を介された上記補間処理部（13G）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（6R）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_1HDL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（12R）を介された上記補間処理部（13R）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_1HDL,G_2HDLに基づいて、 DG＝ω^-1・G_IN … 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、 又は、 RH＝ω^-1・R_IN … 又は、 RV＝０ … 又は、 DR＝０ … 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、上記撮像部に空間画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
3）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、上記撮像部に空間画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
像撮像信号と青色画像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
を緑色画像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（23）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DR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６図に等価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
（44）と、重み係数ap,β₁,β₂,β_３を与える各係数回
路（45），（46），（47），（48）と、上記各係数回路
（46），（47），（48）による出力を加算する加算回路
（49）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７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、第７図の
縦軸は振幅であり、横軸は処理レート2fsで処理される
信号の周波数０〜fsに対応する位相０〜180゜を示して
いる。

ここで、上記ミキサ回路（25）からの上記合成出力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８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８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小さく、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９図に等価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
ィルタ出力信号に の伝達関数H₂（ｚ）を与える第２のフィルタブロック
（52）と、上記ミキサ回路（25）による上記垂直ディテ
ール信号IEV′に の伝達関数H₃（ｚ）を与える第３のフィルタブロック
（53）と、上記第１及び第２のフィルタブロック（5
1），（52）による伝達関数H₁（ｚ）・H₂（ｚ）が与え
られたフィルタ出力信号の信号レベルを調整するための
第１の利得調整回路（54）と、上記第３のフィルタブロ
ック（53）による伝達関数H₃（ｚ）が与えられたフィル
タ出力信号の信号レベルを調整するための第２の利得調
整回路（55）と、上記各利得調整回路（54），（55）に
よりレベル調整された各フィルタ出力信号を加算する加
算回路（56）とにより構成される。

ここで、上記伝達関数H₁（ｚ）を与える第１のフィル
タブロック（51）は、第10図Ａに示すように、fsの処理
レートにおける単位遅延量τ_＊に対して２τ_＊の遅延量
を有する２個の遅延手段（61），（62）と２個の加算器
（63），（64）とで構成される。また、上記伝達関数H₃
（ｚ）を与える第３のフィルタブロック（53）は、第10
図のＢに示すように、fsの処理レートにおける単位遅延
量τ_＊に対して２τ_＊の遅延量を有する２個の遅延手段
（65），（66）と２個の加算器（67），（68）とで構成
される。従って、上記第１のフィルタブロック（51）及
び第３のフィルタブロック（53）は、第10図Ｃに示すよ
うに、各遅延手段（61），（62）・（65），（67）と一
方の加算回路（63）・（67）を共用した構成とすること
ができる。

この第２のディジタルフィルタ回路（27）は、上記ミ
キサ回路（25）による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て、上述の第８図に示
した２次元周波数空間上の色副搬送周波数SC（f_SC,1/
4）領域へのクロスカラー妨害成分を抑制するクロスカ
ラー抑制信号を重畳した垂直ディテール信号IEVを形成
する。

すなわち、上記第２のディジタルフィルタ回路（27）
において、上記第１及び第２のフィルタブロック（5
1），（52）は、上述のコムフィルタ（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、第11図
に破線で示すようにf_scに零点を有するフィルタ特性H₁
（ｚ）と、第11図に一点鎖線で示すように2f_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を形成する。すなわち、上記
第１及び第２のフィルタブロック（51），（52）は、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
上の零点を有するローパスフィルタ特性によって、水平
方向に帯域制限した垂直ディテール信号IEVを形成す
る。この垂直ディテール信号IEVは、上記第８図の２次
元周波数空間における色副搬送周波数SC（f_SC,1/4）領
域を含む水平ラインｌの断面でのレスポンスを第12図に
示すように、上記色副搬送周波数SC（f_SC,1/4）領域へ
の不要な漏洩成分が極めて少ないものにする。なお、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８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。さらに、上記第３のフィルタブロック（53）
は、上記ミキサ回路（25）による上記垂直ディテール信
号IEV′に上記伝達関数H₃（ｚ）を与えることにより、
上記第12図に示すように、上記複合カラー映像信号の副
搬送波周波数f_SC近傍で負のレスポンスを有するクロス
カラー抑制信号を形成する。そして、上記加算回路（5
6）は、このクロスカラー抑制信号を上記垂直ディテー
ル信号IEVに重畳して、上記加算回路（29）に供給す
る。

上記クロスカラー抑制信号を重畳した垂直ディテール
信号IEVは、本線の信号に加算することにより、第12図
に示してあるように、ベースバンド成分を強調し上記第
８図の２次元周波数空間における色副搬送周波数SC（f
_SC,1/4）領域の信号レベルを抑制して、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。

なお、上記クロスカラー抑制信号は、上記第２のディ
ジタルフィルタ回路（27）の内部で上記垂直ディテール
信号IEVに重畳する必要はなく、このディテール信号発
生部（11）の出力段に設けるようにしても良い。

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のクロッ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LDに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
み係数を掛けたレ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（27）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Ｄ_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13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_Ｉ＊,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_Ｉ＊,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_Ｉ＊,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2fs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_CS＊＊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、空間画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、上記
サンプリングレートfsに等しいfs処理レートで動作する
垂直ディテール信号発生手段により、上記アナログ・デ
ィジタル変換手段のディジタル出力信号から垂直ディテ
ール信号を形成し、この垂直ディテール信号を上記サン
プリングレートfsに等しいfs処理レートで動作するディ
ジタルローパスフィルタを介して出力する。また、加算
手段は、上記サンプリングレートfsの２倍の処理レート
2fsで動作して、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、その加算出力信号を2fsの処理レートで
動作するディジタルフィルタ手段を介して2fsレートの
水平ディテール信号として出力する。

このように、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
上記加算手段で等量加算することにより、１次のキャリ
ヤ成分が全てキャンセルされ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、上記サンプリングレートfsに対応する周波数に
零点を有する特性の偶数個のフィルタ特性を与え、上記
加算手段による加算出力信号を少なくとも所定の帯域は
通過させる上記ディジタルフィルタ手段を介して出力す
ることにより、色副搬送周波数領域への不要な漏洩成分
が少なく、クロスカラー妨害の発生のないディテール信
号を2fsレートで得ることができる。

従って、本発明によれば、緑色画像撮像用の固体イメ
ージセンサと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画素ずらし法を撮像
部に採用した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折り返し成分を含むこと
なく広帯域のディテール信号を形成してイメージエンハ
ンス処理を良好に施すことができる。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明を適用した三板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図は上記三板式カラー
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
三板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６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価的なブロック構成を示す
ブロック図、第７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８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９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
等価的なブロック構成を示すブロック図、第10図A,B,C
は上記第２のディジタルフィルタ回路における第１及び
第３のフィルタブロックの具体的な構成を示す各ブロッ
ク図、第11図は上記第２のディジタルフィルタ回路にお
ける第１及び第２のフィルタブロックによるフィルタ特
性を示す特性線図、第12図は上記第２のディジタルフィ
ルタ回路による帯域制限動作の説明に供する特性線図、
第13図は上記三板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14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 （14R），（14G），（14B）……加算回路 （21），（22）……遅延回路 （25）……ミキサ回路 （26），（27）……ディジタルフィルタ回路 （51），（52）……フィルタブロック

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】緑色画像撮像用の固体イメージセンサと赤
   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
   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定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、 １水平走査期間に略等しい遅延時間のディジタル遅延回
   路を含み、上記アナログ・ディジタル変換手段のディジ
   タル出力信号から垂直ディテール信号を発生する垂直デ
   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等量加算する加算手
   段と、 上記垂直ディテール信号発生手段の出力が供給されるデ
   ィジタルローパスフィルタと、 上記加算手段の出力が供給され、その信号の少なくとも
   所定の帯域は通過させる特性を有するディジタルフィル
   タ手段とを有し、 上記垂直ディテール信号発生手段及びディジタルローパ
   スフィルタは上記サンプリングレートfsに等しい処理レ
   ートfsで動作し、 上記加算手段及びディジタルフィルタ手段は上記サンプ
   リングレートfsの２倍の処理レート2fsで動作し、 上記加算手段及びディジタルフィルタ手段を介して水平
   ディテール信号が出力されることを特徴とする固体撮像
   装置の信号処理回路。
2. 【請求項２】上記ディジタルフィルタ手段は、等価的
   に、上記サンプリングレートfsに対応する周波数に零点
   を有する特性の偶数個のフィルタ特性を与えることを特
   徴とする請求項１記載の固体撮像装置の信号処理回路。