JP3252966B2 - カラー撮像装置 - Google Patents
カラー撮像装置Info
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- JP3252966B2 JP3252966B2 JP04164191A JP4164191A JP3252966B2 JP 3252966 B2 JP3252966 B2 JP 3252966B2 JP 04164191 A JP04164191 A JP 04164191A JP 4164191 A JP4164191 A JP 4164191A JP 3252966 B2 JP3252966 B2 JP 3252966B2
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- color signal
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- Color Television Image Signal Generators (AREA)
- Processing Of Color Television Signals (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、２次元的に複数個の受
光素子（画素）が配置された撮像素子を備えたカラー撮
像装置に関し、特に解像度が良く、モワレが少なくＳ／
Ｎ比の良い画像を出力できるカラー撮像装置に関するも
のである。
光素子（画素）が配置された撮像素子を備えたカラー撮
像装置に関し、特に解像度が良く、モワレが少なくＳ／
Ｎ比の良い画像を出力できるカラー撮像装置に関するも
のである。
【０００２】
【従来の技術】図１９，図２０，図２１は従来より知ら
れているカラー固体撮像素子の色フィルタの配列構成の
例を示す図である。図１９は赤色光透過フィルタＲ，緑
色光透過フィルタＧ，青色光透過フィルタＢが垂直にス
トライプ状に並んだいわゆるストライプフィルタと呼ば
れる構成である。これに対し、図２０，図２１はいわゆ
るモザイクフィルタと呼ばれる構成で、図２０では緑色
光透過フィルタＧが垂直にストライプ状になっており、
赤色光透過フィルタＲおよび青色光透過フィルタＢがそ
れぞれ２行おき２列に水平方向にＧフィルタの間に配置
され、また、図２１ではマゼンタ光透過フィルタＭｇ，
緑色光透過フィルタＧｒ，シアン光透過フィルタＣｙ，
黄色光透過フィルタＹｅが水平方向に２画素，垂直方向
に４画素の８個の色フィルタを１単位とし、図に示す順
序で配置されている。
れているカラー固体撮像素子の色フィルタの配列構成の
例を示す図である。図１９は赤色光透過フィルタＲ，緑
色光透過フィルタＧ，青色光透過フィルタＢが垂直にス
トライプ状に並んだいわゆるストライプフィルタと呼ば
れる構成である。これに対し、図２０，図２１はいわゆ
るモザイクフィルタと呼ばれる構成で、図２０では緑色
光透過フィルタＧが垂直にストライプ状になっており、
赤色光透過フィルタＲおよび青色光透過フィルタＢがそ
れぞれ２行おき２列に水平方向にＧフィルタの間に配置
され、また、図２１ではマゼンタ光透過フィルタＭｇ，
緑色光透過フィルタＧｒ，シアン光透過フィルタＣｙ，
黄色光透過フィルタＹｅが水平方向に２画素，垂直方向
に４画素の８個の色フィルタを１単位とし、図に示す順
序で配置されている。
【０００３】しかしながら、これらの色フィルタ配列を
持つ撮像素子には次のような問題がある。すなわち、図
１９に示す構成の色フィルタを設けた撮像素子では、サ
ンプリング周波数の１／３の周波数に色信号キャリアが
発生するため、ナイキスト周波数であるサンプリング周
波数の１／２の周波数までを解像できず解像度が劣る。
持つ撮像素子には次のような問題がある。すなわち、図
１９に示す構成の色フィルタを設けた撮像素子では、サ
ンプリング周波数の１／３の周波数に色信号キャリアが
発生するため、ナイキスト周波数であるサンプリング周
波数の１／２の周波数までを解像できず解像度が劣る。
【０００４】図２０に示す構造の色フィルタを設けた撮
像素子は、垂直方向にバンドの異なるＲフィルタとＢフ
ィルタが並んでいるため、垂直方向に色モワレが発生し
やすく、特に有彩色画像で見苦しいシーンが出てくる。
像素子は、垂直方向にバンドの異なるＲフィルタとＢフ
ィルタが並んでいるため、垂直方向に色モワレが発生し
やすく、特に有彩色画像で見苦しいシーンが出てくる。
【０００５】図２１に示す構成の色フィルタを設けた撮
像素子は、バンドの広い補色フィルタで構成されている
ため、図２０に示す構成の色フィルタを設けた撮像素子
より色モワレは出にくいが、画素の出力信号間の差信号
で色信号を形成するため、色信号のＳ／Ｎ比が悪く、さ
らに、出力信号を量子化しディジタル処理を行う際に、
色信号の量子化誤差が大きくなり好ましくない。
像素子は、バンドの広い補色フィルタで構成されている
ため、図２０に示す構成の色フィルタを設けた撮像素子
より色モワレは出にくいが、画素の出力信号間の差信号
で色信号を形成するため、色信号のＳ／Ｎ比が悪く、さ
らに、出力信号を量子化しディジタル処理を行う際に、
色信号の量子化誤差が大きくなり好ましくない。
【０００６】さらに、図２０，図２１に示す構成の色フ
ィルタを設けた撮像素子ともサンプリングが周波数の１
／２の周波数に色信号キャリアが発生するため、ナイキ
スト周波数であるサンプリング周波数の１／２の周波数
までを解像することができない。
ィルタを設けた撮像素子ともサンプリングが周波数の１
／２の周波数に色信号キャリアが発生するため、ナイキ
スト周波数であるサンプリング周波数の１／２の周波数
までを解像することができない。
【０００７】これに対し、米国特許明細書第３９７１０
６５号に開示されている、いわゆるベイヤー配列と呼ば
れる色フィルタ配列を有する撮像素子がある。これは図
２２（ａ），（ｂ）に示すように、撮像素子の水平方向
のピッチをＰH ，垂直方向のピッチをＰV とすると、緑
色光透過フィルタＧ（同図（ａ））あるいは輝度信号透
過フィルタＹ（同図（ｂ））は、水平方向のピッチ２Ｐ
H ，垂直方向のピッチＰV で水平方向にＰH だけオフセ
ットされたオフセットサンプリング構造で配置され、赤
色光透過フィルタＲおよび青色光透過フィルタＢは水平
方向のピッチ２ＰH ，垂直方向のピッチ２ＰV の矩形格
子状サンプリング構造で配置されているものである。こ
のようなベイヤー配列を有する撮像素子を用いると、モ
ワレが少なく、かつ、Ｓ／Ｎ比の良い良好な画像が得ら
れることが知られている。
６５号に開示されている、いわゆるベイヤー配列と呼ば
れる色フィルタ配列を有する撮像素子がある。これは図
２２（ａ），（ｂ）に示すように、撮像素子の水平方向
のピッチをＰH ，垂直方向のピッチをＰV とすると、緑
色光透過フィルタＧ（同図（ａ））あるいは輝度信号透
過フィルタＹ（同図（ｂ））は、水平方向のピッチ２Ｐ
H ，垂直方向のピッチＰV で水平方向にＰH だけオフセ
ットされたオフセットサンプリング構造で配置され、赤
色光透過フィルタＲおよび青色光透過フィルタＢは水平
方向のピッチ２ＰH ，垂直方向のピッチ２ＰV の矩形格
子状サンプリング構造で配置されているものである。こ
のようなベイヤー配列を有する撮像素子を用いると、モ
ワレが少なく、かつ、Ｓ／Ｎ比の良い良好な画像が得ら
れることが知られている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このベ
イヤー配列を有する撮像素子を用いても以下に示す問題
が発生する。すなわち、図２３（ａ），（ｂ）はそれぞ
れ図２２（ａ），（ｂ）に示す色フィルタの撮像素子で
発生する信号キャリアの位置を２次元周波数平面（ｆ
H ，ｆV ）上に表わしたときの第１象限の特性図であ
る。
イヤー配列を有する撮像素子を用いても以下に示す問題
が発生する。すなわち、図２３（ａ），（ｂ）はそれぞ
れ図２２（ａ），（ｂ）に示す色フィルタの撮像素子で
発生する信号キャリアの位置を２次元周波数平面（ｆ
H ，ｆV ）上に表わしたときの第１象限の特性図であ
る。
【０００９】ここで、図２２（ａ）に示す色フィルタの
撮像素子では、各画素からの出力信号をそのままスイッ
チングして切り換えることにより輝度信号を形成してお
り、図２２（ｂ）に示す色フィルタの撮像素子では、Ｙ
フィルタが配置された画素からの信号のみを用いて輝度
信号を形成している。
撮像素子では、各画素からの出力信号をそのままスイッ
チングして切り換えることにより輝度信号を形成してお
り、図２２（ｂ）に示す色フィルタの撮像素子では、Ｙ
フィルタが配置された画素からの信号のみを用いて輝度
信号を形成している。
【００１０】いずれの場合も周波数空間上、（１／２Ｐ
H ，０）および（０，１／２ＰV ）に色信号のキャリア
が発生していることがわかる。すなわち、ベイヤー配列
を有する撮像素子の場合もサンプリング周波数の１／２
の周波数に色信号キャリアが発生するため、ナイキスト
周波数であるサンプリング周波数の１／２の周波数まで
を解像することができない。
H ，０）および（０，１／２ＰV ）に色信号のキャリア
が発生していることがわかる。すなわち、ベイヤー配列
を有する撮像素子の場合もサンプリング周波数の１／２
の周波数に色信号キャリアが発生するため、ナイキスト
周波数であるサンプリング周波数の１／２の周波数まで
を解像することができない。
【００１１】本発明はこのような問題に鑑みてなされた
もので、解像度が良く、モワレが少なく、Ｓ／Ｎ比の良
好な画像を得ることのできるカラー撮像装置を提供する
ことを目的とするものである。
もので、解像度が良く、モワレが少なく、Ｓ／Ｎ比の良
好な画像を得ることのできるカラー撮像装置を提供する
ことを目的とするものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明では、前記目的を
達成するため、カラー撮像装置を次の（１）〜（４）の
とおりに構成する。 （１）被写体像を輝度情報と色情報を有する電気信号に
変換するカラー撮像装置であって、つぎのａ，ｂ，ｃの
構成要素を備えたカラー撮像装置。 ａ．画素が水平方向のピッチＰH ，垂直方向のピッチＰ
V の矩形格子状に配置され、１画素ごとに画像信号を読
み出す撮像素子。 ｂ．前記画素に対応して設けられた、水平方向のピッチ
２ＰH ，垂直方向のピッチＰV で水平方向にＰH だけオ
フセットされたオフセットサンプリング構造を有する第
１の色フィルタと、水平方向のピッチ２ＰH ，垂直方向
のピッチ２ＰVの矩形格子状サンプリング構造を有する
第２の色フィルタおよび第３の色フィルタとを有する色
フィルタアレイ。 ｃ．前記第１の色フィルタ，第２の色フィルタ，第３の
色フィルタに対応する画素から出力された第１の色信
号，第２の色信号，第３の色信号にもとづいて、第１の
色信号のうち第２の色信号の画素と同じ列の画素による
信号のみを同時化し、第２の色信号との差をとった信号
と、第１の色信号のうち第３の色信号の画素と同じ列の
画素による信号のみを同時化し、第３の色信号との差を
とった信号とから前記色情報を形成する第１の色信号形
成手段、並びに第１の色信号のうち第２の色信号の画素
と同じ行の画素による信号のみを同時化し、第２の色信
号との差をとった信号と、第１の色信号のうち第３の色
信号の画素と同じ行の画素による信号のみを同時化し、
第３の色信号との差をとった信号とから前記色情報を形
成する第２の色信号形成手段を有し、被写体像における
前記走査方向またはこれに直交する方向の周波数成分に
応じて該第１の色信号形成手段と該第２の色信号形成手
段とを切り換える色情報形成手段。 （２）前記（１）記載のカラー撮像装置において、さら
につぎのｄの構成要素を備えたカラー撮像装置。 ｄ．入射した光線を該撮像素子の走査方向に対し時計回
りまたは反時計回りにθの角度をなす方向で距離Ｄだけ
離れた２本の光線に分離する光学部材を有し、撮像光学
系に設けた光学的ローパスフィルタであって、 ０．８ＰH ＰV ／｜ＰH ｓｉｎθ＋ＰV ｃｏｓθ｜≦Ｄ≦ １．２ＰH ＰV ／｜ＰH ｓｉｎθ＋ＰV ｃｏｓθ｜ 但し ０≦θ≦π／２ の条件をみたす光学的ローパスフィルタ。 （３）前記（１）記載のカラー撮像装置において、さら
に前記撮像素子から出力された撮像信号の高周波成分を
検出する検出手段を備え、前記色情報形成手段は、前記
検出手段によって検出された水平方向の高周波成分の検
出レベルに応じて、前記第１の色信号形成手段と前記第
２の色信号形成手段とを切り換えるカラー撮像装置。 （４）前記（１）記載のカラー撮像装置において、さら
に前記撮像素子から出力された撮像信号の高周波成分を
検出する検出手段を備え、前記色情報形成手段は、前記
検出手段によって検出された垂直方向の高周波成分の検
出レベルに応じて、前記第１の色信号形成手段と前記第
２の色信号形成手段とを切り換えるカラー撮像装置。
達成するため、カラー撮像装置を次の（１）〜（４）の
とおりに構成する。 （１）被写体像を輝度情報と色情報を有する電気信号に
変換するカラー撮像装置であって、つぎのａ，ｂ，ｃの
構成要素を備えたカラー撮像装置。 ａ．画素が水平方向のピッチＰH ，垂直方向のピッチＰ
V の矩形格子状に配置され、１画素ごとに画像信号を読
み出す撮像素子。 ｂ．前記画素に対応して設けられた、水平方向のピッチ
２ＰH ，垂直方向のピッチＰV で水平方向にＰH だけオ
フセットされたオフセットサンプリング構造を有する第
１の色フィルタと、水平方向のピッチ２ＰH ，垂直方向
のピッチ２ＰVの矩形格子状サンプリング構造を有する
第２の色フィルタおよび第３の色フィルタとを有する色
フィルタアレイ。 ｃ．前記第１の色フィルタ，第２の色フィルタ，第３の
色フィルタに対応する画素から出力された第１の色信
号，第２の色信号，第３の色信号にもとづいて、第１の
色信号のうち第２の色信号の画素と同じ列の画素による
信号のみを同時化し、第２の色信号との差をとった信号
と、第１の色信号のうち第３の色信号の画素と同じ列の
画素による信号のみを同時化し、第３の色信号との差を
とった信号とから前記色情報を形成する第１の色信号形
成手段、並びに第１の色信号のうち第２の色信号の画素
と同じ行の画素による信号のみを同時化し、第２の色信
号との差をとった信号と、第１の色信号のうち第３の色
信号の画素と同じ行の画素による信号のみを同時化し、
第３の色信号との差をとった信号とから前記色情報を形
成する第２の色信号形成手段を有し、被写体像における
前記走査方向またはこれに直交する方向の周波数成分に
応じて該第１の色信号形成手段と該第２の色信号形成手
段とを切り換える色情報形成手段。 （２）前記（１）記載のカラー撮像装置において、さら
につぎのｄの構成要素を備えたカラー撮像装置。 ｄ．入射した光線を該撮像素子の走査方向に対し時計回
りまたは反時計回りにθの角度をなす方向で距離Ｄだけ
離れた２本の光線に分離する光学部材を有し、撮像光学
系に設けた光学的ローパスフィルタであって、 ０．８ＰH ＰV ／｜ＰH ｓｉｎθ＋ＰV ｃｏｓθ｜≦Ｄ≦ １．２ＰH ＰV ／｜ＰH ｓｉｎθ＋ＰV ｃｏｓθ｜ 但し ０≦θ≦π／２ の条件をみたす光学的ローパスフィルタ。 （３）前記（１）記載のカラー撮像装置において、さら
に前記撮像素子から出力された撮像信号の高周波成分を
検出する検出手段を備え、前記色情報形成手段は、前記
検出手段によって検出された水平方向の高周波成分の検
出レベルに応じて、前記第１の色信号形成手段と前記第
２の色信号形成手段とを切り換えるカラー撮像装置。 （４）前記（１）記載のカラー撮像装置において、さら
に前記撮像素子から出力された撮像信号の高周波成分を
検出する検出手段を備え、前記色情報形成手段は、前記
検出手段によって検出された垂直方向の高周波成分の検
出レベルに応じて、前記第１の色信号形成手段と前記第
２の色信号形成手段とを切り換えるカラー撮像装置。
【００１３】
【００１４】
【００１５】
【００１６】
【００１７】
【００１８】
【００１９】
【００２０】
【００２１】
【００２２】
【００２３】
【実施例】以下本発明を実施例により詳しく説明する。
図１は本発明の第１実施例である“カラー撮像装置”の
ブロック図である。撮像素子（センサ）１０１には図２
２（ａ）に示すベイヤー配列のＲ，Ｇ，Ｂフィルタ（フ
ィルタアレイ）が設けられている。撮像素子１０１から
１画素ごとに読み出された画像信号は色分離部１０２に
よりＲ，Ｇ，Ｂ信号に分離された後、ホワイトバランス
部１１１でＲ，Ｇ，Ｂ信号のゲインがホワイトバランス
センサ（ＡＷＢ）１２０より得られた色温度情報をもと
にホワイトバランス調整され、次にγ変換部１１２でγ
変換され、その後Ａ／Ｄ（アナログ−ディジタル）変換
器１０３でＡ／Ｄ変換される。
図１は本発明の第１実施例である“カラー撮像装置”の
ブロック図である。撮像素子（センサ）１０１には図２
２（ａ）に示すベイヤー配列のＲ，Ｇ，Ｂフィルタ（フ
ィルタアレイ）が設けられている。撮像素子１０１から
１画素ごとに読み出された画像信号は色分離部１０２に
よりＲ，Ｇ，Ｂ信号に分離された後、ホワイトバランス
部１１１でＲ，Ｇ，Ｂ信号のゲインがホワイトバランス
センサ（ＡＷＢ）１２０より得られた色温度情報をもと
にホワイトバランス調整され、次にγ変換部１１２でγ
変換され、その後Ａ／Ｄ（アナログ−ディジタル）変換
器１０３でＡ／Ｄ変換される。
【００２４】輝度信号はスイッチ回路（ＳＷＹ）１２６
によりスイッチングされることにより読み出し順に並べ
られ、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）１１６で輝度信号
の高域成分ＹH として取り出される。この輝度信号の高
域成分ＹH は、後述する手法で得られる輝度信号の低域
成分ＹL と加算器１１７で加算され、Ｄ／Ａ（ディジタ
ル−アナログ）変換器１１８でＤ／Ａ変換され出力され
る。
によりスイッチングされることにより読み出し順に並べ
られ、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）１１６で輝度信号
の高域成分ＹH として取り出される。この輝度信号の高
域成分ＹH は、後述する手法で得られる輝度信号の低域
成分ＹL と加算器１１７で加算され、Ｄ／Ａ（ディジタ
ル−アナログ）変換器１１８でＤ／Ａ変換され出力され
る。
【００２５】一方、Ａ／Ｄ変換器１０３の出力のうちＧ
（γ乗）信号は、スイッチ（ＳＷ）１２８により図２に
示すような位置にあるＧ1 （γ乗）信号とＧ2 （γ乗）
信号に分離される。これはスイッチ１２８を例えば１水
平走査期間ごとに切り換えることで可能である。このよ
うに分離されたＧ1 （γ乗）信号，Ｇ2 （γ乗）信号は
Ｒ（γ乗）信号，Ｂ（γ乗）信号とともに補間フィルタ
１０６，１０７，１０８，１０９に入力され、各々同時
化された信号Ｒ（γ乗），Ｇ1 （γ乗），Ｇ2（γ
乗），Ｂ（γ乗）となる。なお、補間フィルタ１０６〜
１０９では補間による同時化のみならず、２次元ローパ
スフィルタリング，エッジ強調等の線形処理も行われ
る。これらの処理は線形処理のため、後で述べる加算処
理やマトリクス処理等の処理と順序を入れかえてもよ
い。
（γ乗）信号は、スイッチ（ＳＷ）１２８により図２に
示すような位置にあるＧ1 （γ乗）信号とＧ2 （γ乗）
信号に分離される。これはスイッチ１２８を例えば１水
平走査期間ごとに切り換えることで可能である。このよ
うに分離されたＧ1 （γ乗）信号，Ｇ2 （γ乗）信号は
Ｒ（γ乗）信号，Ｂ（γ乗）信号とともに補間フィルタ
１０６，１０７，１０８，１０９に入力され、各々同時
化された信号Ｒ（γ乗），Ｇ1 （γ乗），Ｇ2（γ
乗），Ｂ（γ乗）となる。なお、補間フィルタ１０６〜
１０９では補間による同時化のみならず、２次元ローパ
スフィルタリング，エッジ強調等の線形処理も行われ
る。これらの処理は線形処理のため、後で述べる加算処
理やマトリクス処理等の処理と順序を入れかえてもよ
い。
【００２６】同時化されたＲ（γ乗）信号，Ｇ1 （γ
乗）信号は加算器１２９でＲ（γ乗）−Ｇ1 （γ乗）信
号となり、Ｂ（γ乗）信号とＧ2 （γ乗）信号は加算器
１３０でＢ（γ乗）−Ｇ2 （γ乗）信号となり、これら
が色差信号マトリクス処理部１１３に入力され、
乗）信号は加算器１２９でＲ（γ乗）−Ｇ1 （γ乗）信
号となり、Ｂ（γ乗）信号とＧ2 （γ乗）信号は加算器
１３０でＢ（γ乗）−Ｇ2 （γ乗）信号となり、これら
が色差信号マトリクス処理部１１３に入力され、
【００２７】
【数１】
【００２８】という変換が行われ、色差信号Ｒ−Ｙ，Ｂ
−Ｙが生成される。
−Ｙが生成される。
【００２９】ここで、周波数空間上（１／２ＰH ，０）
にある白黒の被写体が撮像素子１０１により採取される
とする。この被写体は周期２ＰH の縦縞であり、このよ
うな被写体に対してはＲ（γ乗）＝Ｇ1 （γ乗），Ｂ
（γ乗）＝Ｇ2 （γ乗）となるため、加算器１２９，１
３０より出力されるＲ（γ乗）−Ｇ1 （γ乗）信号，Ｂ
（γ乗）−Ｇ2 （γ乗）信号はいずれも零となる。ゆえ
に、色差マトリクス処理部１１３から出力される色差信
号Ｒ−Ｙ，Ｂ−Ｙも零となり出力されない。このこと
は、周波数（１／２ＰH ，０）での色差信号のキャリア
が消滅することを意味している。別の解釈をすれば、周
波数（１／２ＰH ，０）上でのＲ（γ乗）信号のキャリ
アとＧ1 （γ乗）信号のキャリアは同位相であり、Ｂ
（γ乗）信号のキャリアとＧ2 （γ乗）信号のキャリア
は同位相であり、したがって、これらの差信号Ｒ（γ
乗）−Ｇ1 （γ乗），Ｂ（γ乗）−Ｇ2 （γ乗）のこの
周波数でのキャリアを消滅させることができるため、色
差信号のキャリアが発生しないのである。同様の理由
で、ｆV 軸に対称な（−１／２ＰH ，０）にも色差信号
のキャリアは発生しない。これらの色差信号はひき続く
Ｄ／Ａ変換器１１４，１１５でＤ／Ａ変換され出力され
る。さらに、補間フィルタ１０６〜１０９の出力から輝
度信号の低域成分が輝度信号生成回路１２７で、 ＹL ＝０．３０Ｒ（γ乗）＋〔αＧ1 （γ乗）＋βＧ2
（γ乗）〕＋０．１１Ｂ（γ乗）…（２） 但し α＋β＝０．５９ により生成され、前述したように輝度の高域成分ＹH と
加算器１１７で加算され、Ｄ／Ａ変換器１１８でＤ／Ａ
変換され出力される。なお、一般に色差信号Ｒ−Ｙ，Ｂ
−Ｙ、輝度の低域成分ＹL は輝度信号Ｙに比べ充分帯域
が狭いため、補間し同時化されたＲ（γ乗），Ｇ1 （γ
乗），Ｇ2 （γ乗），Ｂ（γ乗）信号の加算器１２９，
１３０、色差マトリクス処理部１１３、輝度信号生成回
路１１７等での処理は、間引きなどを行って輝度信号Ｙ
の処理より遅いクロックで行ってもよい。
にある白黒の被写体が撮像素子１０１により採取される
とする。この被写体は周期２ＰH の縦縞であり、このよ
うな被写体に対してはＲ（γ乗）＝Ｇ1 （γ乗），Ｂ
（γ乗）＝Ｇ2 （γ乗）となるため、加算器１２９，１
３０より出力されるＲ（γ乗）−Ｇ1 （γ乗）信号，Ｂ
（γ乗）−Ｇ2 （γ乗）信号はいずれも零となる。ゆえ
に、色差マトリクス処理部１１３から出力される色差信
号Ｒ−Ｙ，Ｂ−Ｙも零となり出力されない。このこと
は、周波数（１／２ＰH ，０）での色差信号のキャリア
が消滅することを意味している。別の解釈をすれば、周
波数（１／２ＰH ，０）上でのＲ（γ乗）信号のキャリ
アとＧ1 （γ乗）信号のキャリアは同位相であり、Ｂ
（γ乗）信号のキャリアとＧ2 （γ乗）信号のキャリア
は同位相であり、したがって、これらの差信号Ｒ（γ
乗）−Ｇ1 （γ乗），Ｂ（γ乗）−Ｇ2 （γ乗）のこの
周波数でのキャリアを消滅させることができるため、色
差信号のキャリアが発生しないのである。同様の理由
で、ｆV 軸に対称な（−１／２ＰH ，０）にも色差信号
のキャリアは発生しない。これらの色差信号はひき続く
Ｄ／Ａ変換器１１４，１１５でＤ／Ａ変換され出力され
る。さらに、補間フィルタ１０６〜１０９の出力から輝
度信号の低域成分が輝度信号生成回路１２７で、 ＹL ＝０．３０Ｒ（γ乗）＋〔αＧ1 （γ乗）＋βＧ2
（γ乗）〕＋０．１１Ｂ（γ乗）…（２） 但し α＋β＝０．５９ により生成され、前述したように輝度の高域成分ＹH と
加算器１１７で加算され、Ｄ／Ａ変換器１１８でＤ／Ａ
変換され出力される。なお、一般に色差信号Ｒ−Ｙ，Ｂ
−Ｙ、輝度の低域成分ＹL は輝度信号Ｙに比べ充分帯域
が狭いため、補間し同時化されたＲ（γ乗），Ｇ1 （γ
乗），Ｇ2 （γ乗），Ｂ（γ乗）信号の加算器１２９，
１３０、色差マトリクス処理部１１３、輝度信号生成回
路１１７等での処理は、間引きなどを行って輝度信号Ｙ
の処理より遅いクロックで行ってもよい。
【００３０】次に図１に示す光学的ローパスフィルタを
説明する。図３は本実施例における光学的ローパスフィ
ルタ１の構成を示すものである。同図において、光学的
ローパスフィルタ３００は、入射した光線を走査方向に
対し反時計回りにθ1 の角度方向に距離Ｄ1 だけ離れた
２本の光線に分割する光学部材３０１と、入射した光線
を走査方向に対し時計回りにθ2 の方向に距離Ｄ2だけ
離れた２本の光線に分割する光学部材３０２より構成さ
れる。光学部材３０１は、光学軸の像面と平行な面への
投影が、走査方向に反時計回りにθ1 の角度をなす複屈
折板３０３より構成され、光学部材３０２は、直線偏光
を円偏光に変換する１／４波長板３０４と、光学軸の像
面と平行な面への投影が、走査方向に時計回りにθ2 の
角度をなす複屈折板３０５とで構成されており、いずれ
も以下の条件を満足している。 0.8PHPV／|PHsinθ1 ＋PVcos θ1|≦D1≦ 1.2PHPV／|PHsinθ1 ＋PVcos θ1| ……（２） ０≦θ1 ≦π／２ 0.8PHPV／|PHsinθ2 ＋PVcos θ2|≦D2≦ 1.2PHPV／|PHsinθ2 ＋PVcos θ2| ……（３） ０≦θ2 ≦π／２ Ｄ1 およびＤ2 の値が不等式（２），（３）の下限を越
えると、折り返し歪が増大し、また上限を越えると解像
度が低下し、いずれの場合も一般には好ましくない。ま
た、用途が限定され、特定の方向を持つ周波数成分しか
問題にならない場合には、光学部材３０１と３０２のい
ずれか一方のみを用いてもよく、このとき光学部材３０
２を構成する１／４波長板３０４は必ずしも必要ではな
く、複屈折板３０５のみで構成してもよい。図４にこの
光学的ローパスフィルタ３００の空間周波数特性を示
す。同図では、
説明する。図３は本実施例における光学的ローパスフィ
ルタ１の構成を示すものである。同図において、光学的
ローパスフィルタ３００は、入射した光線を走査方向に
対し反時計回りにθ1 の角度方向に距離Ｄ1 だけ離れた
２本の光線に分割する光学部材３０１と、入射した光線
を走査方向に対し時計回りにθ2 の方向に距離Ｄ2だけ
離れた２本の光線に分割する光学部材３０２より構成さ
れる。光学部材３０１は、光学軸の像面と平行な面への
投影が、走査方向に反時計回りにθ1 の角度をなす複屈
折板３０３より構成され、光学部材３０２は、直線偏光
を円偏光に変換する１／４波長板３０４と、光学軸の像
面と平行な面への投影が、走査方向に時計回りにθ2 の
角度をなす複屈折板３０５とで構成されており、いずれ
も以下の条件を満足している。 0.8PHPV／|PHsinθ1 ＋PVcos θ1|≦D1≦ 1.2PHPV／|PHsinθ1 ＋PVcos θ1| ……（２） ０≦θ1 ≦π／２ 0.8PHPV／|PHsinθ2 ＋PVcos θ2|≦D2≦ 1.2PHPV／|PHsinθ2 ＋PVcos θ2| ……（３） ０≦θ2 ≦π／２ Ｄ1 およびＤ2 の値が不等式（２），（３）の下限を越
えると、折り返し歪が増大し、また上限を越えると解像
度が低下し、いずれの場合も一般には好ましくない。ま
た、用途が限定され、特定の方向を持つ周波数成分しか
問題にならない場合には、光学部材３０１と３０２のい
ずれか一方のみを用いてもよく、このとき光学部材３０
２を構成する１／４波長板３０４は必ずしも必要ではな
く、複屈折板３０５のみで構成してもよい。図４にこの
光学的ローパスフィルタ３００の空間周波数特性を示
す。同図では、
【００３１】
【数２】
【００３２】の場合を示す。このとき、点線で示すよう
に、空間周波数平面（ｆH ，ｆV ）上、（±１／２Ｐ
H ，±１／２ＰV ）にある色差信号のキャリアはすべて
トラップされ、また、（０，±１／２ＰV ）にある色差
信号のキャリアも充分抑制され、折り返し歪の少ない良
好な画像を得ることができる。また、θ1 ＝θ2 ＝π／
４のとき、光学的ローパスフィルタ１は、図５の５００
のように構成してもよい。すなわち、走査方向に対し反
時計回りにπ／４の角度に、その光学軸の像面と平行な
面への投影を持つ複屈折板５０３と、走査方向に対し時
計回りにπ／４の角度に、その光学軸の像面と平行な面
への投影を持つ複屈折板５０４より構成される光学部材
５０１および走査方向と同じ方向に、その光学軸の像面
と平行な面への投影を持つ複屈折板５０５より構成され
る光学部材５０２より光学的ローパスフィルタ５００が
構成される。複屈折板５０３，５０４，５０５の分離距
離はそれぞれ
に、空間周波数平面（ｆH ，ｆV ）上、（±１／２Ｐ
H ，±１／２ＰV ）にある色差信号のキャリアはすべて
トラップされ、また、（０，±１／２ＰV ）にある色差
信号のキャリアも充分抑制され、折り返し歪の少ない良
好な画像を得ることができる。また、θ1 ＝θ2 ＝π／
４のとき、光学的ローパスフィルタ１は、図５の５００
のように構成してもよい。すなわち、走査方向に対し反
時計回りにπ／４の角度に、その光学軸の像面と平行な
面への投影を持つ複屈折板５０３と、走査方向に対し時
計回りにπ／４の角度に、その光学軸の像面と平行な面
への投影を持つ複屈折板５０４より構成される光学部材
５０１および走査方向と同じ方向に、その光学軸の像面
と平行な面への投影を持つ複屈折板５０５より構成され
る光学部材５０２より光学的ローパスフィルタ５００が
構成される。複屈折板５０３，５０４，５０５の分離距
離はそれぞれ
【００３３】
【数３】
【００３４】である。このように構成すると、複屈折板
の偏光作用により、第１の光学部材５０１は入射した光
線を距離Ｄ1 だけ離れた２本の光線に分離し、その方向
は走査方向に対し時計回りにπ／２の方向となり、結局
図３に示した光学的ローパスフィルタをθ1 ＝θ2 ＝π
／４にした場合と同じ空間周波数特性を持つ。
の偏光作用により、第１の光学部材５０１は入射した光
線を距離Ｄ1 だけ離れた２本の光線に分離し、その方向
は走査方向に対し時計回りにπ／２の方向となり、結局
図３に示した光学的ローパスフィルタをθ1 ＝θ2 ＝π
／４にした場合と同じ空間周波数特性を持つ。
【００３５】さらに光学的ローパスフィルタ１は図６に
示す構成をとってもよい。すなわち、走査方向に対し反
時計回りにπ／４の方向に光線を分離する複屈折板より
成る光学部材６０１と、走査方向に対し反時計回りにπ
／２の方向に光線を分離する複屈折板より成る光学部材
６０２と、走査方向に対し時計回りにπ／４の方向に光
線を分離する複屈折板より成る光学部材６０３とで構成
される。光学部材６０１，６０２，６０３の光線分離幅
をそれぞれＤ1 ，Ｄ2 ，Ｄ3 とし、
示す構成をとってもよい。すなわち、走査方向に対し反
時計回りにπ／４の方向に光線を分離する複屈折板より
成る光学部材６０１と、走査方向に対し反時計回りにπ
／２の方向に光線を分離する複屈折板より成る光学部材
６０２と、走査方向に対し時計回りにπ／４の方向に光
線を分離する複屈折板より成る光学部材６０３とで構成
される。光学部材６０１，６０２，６０３の光線分離幅
をそれぞれＤ1 ，Ｄ2 ，Ｄ3 とし、
【００３６】
【数４】
【００３７】とすると、光学的ローパスフィルタ６００
の空間周波数特性は、図７に示すものとなる。すなわ
ち、空間周波数平面（ｆH ，ｆV）上、（±１／２Ｐ
H ，±１／２ＰV ）および（０，±１／２ＰV ）にある
色差信号のキャリアはすべてトラップされ、折り返し歪
を良好に抑制することができる。
の空間周波数特性は、図７に示すものとなる。すなわ
ち、空間周波数平面（ｆH ，ｆV）上、（±１／２Ｐ
H ，±１／２ＰV ）および（０，±１／２ＰV ）にある
色差信号のキャリアはすべてトラップされ、折り返し歪
を良好に抑制することができる。
【００３８】以上説明したように、本実施例では、ベイ
ヤー配列の色フィルタを用いているので、モワレが少な
く、Ｓ／Ｎ比が良好であり、また、ベイヤー配列にあっ
た光学的ローパスフィルタ及び信号処理手段を用いてい
るので解像度が良い。
ヤー配列の色フィルタを用いているので、モワレが少な
く、Ｓ／Ｎ比が良好であり、また、ベイヤー配列にあっ
た光学的ローパスフィルタ及び信号処理手段を用いてい
るので解像度が良い。
【００３９】次に本発明の第２実施例について説明す
る。撮像素子１０１は第１実施例と同様図２２（ａ）に
示す色フィルタを設けたものであり、全体構成も図１に
示すと同様のものである。ただ、Ａ／Ｄ変換器１０３よ
り出力されたＧ（γ乗）信号はスイッチ１２８により、
図８に示す位置にあるＧ1 （γ乗）信号とＧ2 （γ乗）
信号に分離される。ここで周波数空間上（０，１／２Ｐ
V ）にある白黒の被写体が撮像素子１０１により採取さ
れたとする。この被写体は周期２ＰV の横縞であり、こ
のような被写体に対しては、加算器１２９，１３０より
出力されるＲ（γ乗）−Ｇ1 （γ乗）信号，Ｂ（γ乗）
−Ｇ2（γ乗）信号はいずれも零となる。ゆえに色差マ
トリクス処理部１１３から出力される色差信号Ｒ−Ｙ，
Ｂ−Ｙも零となり出力されない。このことは、周波数
（０，１／２ＰV ）での色差信号のキャリアが消滅する
ことを意味している。別の解釈をすれば、周波数（０，
１／２ＰV ）上でのＲ（γ乗）信号のキャリアとＧ1
（γ乗）信号のキャリアは同位相であり、Ｂ（γ乗）信
号のキャリアとＧ2 （γ乗）信号のキャリアは同位相で
あり、したがってこれらの差信号Ｒ（γ乗）−Ｇ1 （γ
乗），Ｂ（γ乗）−Ｇ2 （γ乗）のこの周波数でのキャ
リアを消滅させることができるため、色差信号のキャリ
アが発生しないのである。同様の理由でｆH 軸に対称な
（０，−１／２ＰV）にも色差信号のキャリアは発生し
ない。なお、図１に示した処理ブロック図より得られる
出力信号をアナログ記録する場合、Ｄ／Ａ変換器１１
８，１１４，１１５は必要であるが、何らかの磁気媒
体，光磁気媒体，Ｅ2 ＰＲＯＭ（electically erasable
PROM ）等にディジタル記録する場合は入れなくてもよ
い。この撮像装置に、前述の図３あるいは図５に示す光
学的ローパスフィルタを用いたときの空間周波数特性を
図９に示す。このとき、空間周波数平面（ｆH ，ｆV ）
上（±１／２ＰH ，±１／２ＰV ）にある色差信号のキ
ャリアはすべてトラップされ、また、（±１／２ＰH ，
０）にある色差信号のキャリアも充分抑制され、折り返
し歪の少ない良好な画像を得ることができる。
る。撮像素子１０１は第１実施例と同様図２２（ａ）に
示す色フィルタを設けたものであり、全体構成も図１に
示すと同様のものである。ただ、Ａ／Ｄ変換器１０３よ
り出力されたＧ（γ乗）信号はスイッチ１２８により、
図８に示す位置にあるＧ1 （γ乗）信号とＧ2 （γ乗）
信号に分離される。ここで周波数空間上（０，１／２Ｐ
V ）にある白黒の被写体が撮像素子１０１により採取さ
れたとする。この被写体は周期２ＰV の横縞であり、こ
のような被写体に対しては、加算器１２９，１３０より
出力されるＲ（γ乗）−Ｇ1 （γ乗）信号，Ｂ（γ乗）
−Ｇ2（γ乗）信号はいずれも零となる。ゆえに色差マ
トリクス処理部１１３から出力される色差信号Ｒ−Ｙ，
Ｂ−Ｙも零となり出力されない。このことは、周波数
（０，１／２ＰV ）での色差信号のキャリアが消滅する
ことを意味している。別の解釈をすれば、周波数（０，
１／２ＰV ）上でのＲ（γ乗）信号のキャリアとＧ1
（γ乗）信号のキャリアは同位相であり、Ｂ（γ乗）信
号のキャリアとＧ2 （γ乗）信号のキャリアは同位相で
あり、したがってこれらの差信号Ｒ（γ乗）−Ｇ1 （γ
乗），Ｂ（γ乗）−Ｇ2 （γ乗）のこの周波数でのキャ
リアを消滅させることができるため、色差信号のキャリ
アが発生しないのである。同様の理由でｆH 軸に対称な
（０，−１／２ＰV）にも色差信号のキャリアは発生し
ない。なお、図１に示した処理ブロック図より得られる
出力信号をアナログ記録する場合、Ｄ／Ａ変換器１１
８，１１４，１１５は必要であるが、何らかの磁気媒
体，光磁気媒体，Ｅ2 ＰＲＯＭ（electically erasable
PROM ）等にディジタル記録する場合は入れなくてもよ
い。この撮像装置に、前述の図３あるいは図５に示す光
学的ローパスフィルタを用いたときの空間周波数特性を
図９に示す。このとき、空間周波数平面（ｆH ，ｆV ）
上（±１／２ＰH ，±１／２ＰV ）にある色差信号のキ
ャリアはすべてトラップされ、また、（±１／２ＰH ，
０）にある色差信号のキャリアも充分抑制され、折り返
し歪の少ない良好な画像を得ることができる。
【００４０】さらに光学的ローパスフィルタは図１０に
示す構成をとってもよい。すなわち、走査方向に対し反
時計回りにπ／４の方向に光線を分離する複屈折板より
成る光学部材１５１と、走査方向に平行に光線を分離す
る複屈折板より成る光学部材１５２と、走査方向に対し
時計回りにπ／４の方向に光線を分離する複屈折板より
成る光学部材１５３とで構成される。光学部材１５１，
１５２，１５３の光線分離幅をそれぞれＤ1 ，Ｄ2 ，Ｄ
3 とし、
示す構成をとってもよい。すなわち、走査方向に対し反
時計回りにπ／４の方向に光線を分離する複屈折板より
成る光学部材１５１と、走査方向に平行に光線を分離す
る複屈折板より成る光学部材１５２と、走査方向に対し
時計回りにπ／４の方向に光線を分離する複屈折板より
成る光学部材１５３とで構成される。光学部材１５１，
１５２，１５３の光線分離幅をそれぞれＤ1 ，Ｄ2 ，Ｄ
3 とし、
【００４１】
【数５】
【００４２】とすると、光学的ローパスフィルタ１５０
の空間周波数特性は図１１に示すものとなる。すなわ
ち、空間周波数平面（ｆH ，ｆV）上（±１／２ＰH ，
±１／２ＰV ）および（±１／２ＰH ，０）にある色差
信号のキャリアはすべてトラップされ、折り返し歪を良
好に抑制することができる。
の空間周波数特性は図１１に示すものとなる。すなわ
ち、空間周波数平面（ｆH ，ｆV）上（±１／２ＰH ，
±１／２ＰV ）および（±１／２ＰH ，０）にある色差
信号のキャリアはすべてトラップされ、折り返し歪を良
好に抑制することができる。
【００４３】次に本発明の第３実施例について説明す
る。図１２は本実施例の“カラー撮像装置”のブロック
図である。被写体からの光は図示しない結像光学系によ
り光学的ローパスフィルタ１を介し撮像素子（センサ）
１０１に入射する。光学的ローパスフィルタ１は図３ま
たは図５または図６の構成をとり、前述のごとく良好に
折り返し歪を抑制している。撮像素子（センサ）１０１
には図２２（ｂ）に示すベイヤー配列のＹＲＢフィルタ
が設けられている。撮像素子１０１から１画素ごとに読
み出された画像信号は、色分離部１０２によりＹ，Ｒ，
Ｂ信号に分離された後、ホワイトバランス部１１１で
Ｙ，Ｒ，Ｂ信号のゲインをホワイトバランスセンサ１２
０より得られた色温度情報をもとにホワイトバランス調
整され、次にγ変換部１１２でγ変換され、その後Ａ／
Ｄ変換器１０３でＡ／Ｄ変換される。輝度信号は、Ｙ
（γ）信号を補間フィルタ２０５によりオフセットサン
プリング構造を２次元的に補間した後、Ｄ／Ａ変換器１
１８でＤ／Ａ変換され出力される。なお補間フィルタ２
０５では補間による同時化のみならず２次元ローパスフ
ィルタリング，エッジ強調等の処理も行われる。一方Ａ
／Ｄ変換器１０３の出力のうちＹ（γ乗）は、スイッチ
（ＳＷ）１２８により図１３に示すような位置にあるＹ
1 （γ乗）信号とＹ2 （γ乗）に分離される。これはス
イッチ１２８を例えば１水平走査期間ごとに切り換える
ことで可能である。このように分離されたＹ1 （γ乗）
信号，Ｙ2 （γ乗）信号は、Ｒ（γ乗）信号，Ｂ（γ
乗）信号とともに補間フィルタ２０６，２０７，２０
８，２０９に入力され、各々同時化された信号Ｒ（γ
乗），Ｙ1 （γ乗），Ｙ2 （γ乗），Ｂ（γ乗）とな
る。なお、補間フィルタ２０６〜２０９では補間による
同時化のみならず、２次元ローパスフィルタリング，エ
ッジ強調等の線型処理も行われる。これらの処理は線型
な処理のため、後で述べる加算処理等の処理と順序を入
れかえてもよい。同時化されたＲ（γ乗），Ｙ1 （γ
乗）信号は加算器１２９でＲ−Ｙ信号となり、Ｂ（γ
乗）信号とＹ2 （γ乗）信号は加算器１３０でＢ−Ｙ信
号となり、色差信号Ｒ−Ｙ，Ｂ−Ｙが生成される。
る。図１２は本実施例の“カラー撮像装置”のブロック
図である。被写体からの光は図示しない結像光学系によ
り光学的ローパスフィルタ１を介し撮像素子（センサ）
１０１に入射する。光学的ローパスフィルタ１は図３ま
たは図５または図６の構成をとり、前述のごとく良好に
折り返し歪を抑制している。撮像素子（センサ）１０１
には図２２（ｂ）に示すベイヤー配列のＹＲＢフィルタ
が設けられている。撮像素子１０１から１画素ごとに読
み出された画像信号は、色分離部１０２によりＹ，Ｒ，
Ｂ信号に分離された後、ホワイトバランス部１１１で
Ｙ，Ｒ，Ｂ信号のゲインをホワイトバランスセンサ１２
０より得られた色温度情報をもとにホワイトバランス調
整され、次にγ変換部１１２でγ変換され、その後Ａ／
Ｄ変換器１０３でＡ／Ｄ変換される。輝度信号は、Ｙ
（γ）信号を補間フィルタ２０５によりオフセットサン
プリング構造を２次元的に補間した後、Ｄ／Ａ変換器１
１８でＤ／Ａ変換され出力される。なお補間フィルタ２
０５では補間による同時化のみならず２次元ローパスフ
ィルタリング，エッジ強調等の処理も行われる。一方Ａ
／Ｄ変換器１０３の出力のうちＹ（γ乗）は、スイッチ
（ＳＷ）１２８により図１３に示すような位置にあるＹ
1 （γ乗）信号とＹ2 （γ乗）に分離される。これはス
イッチ１２８を例えば１水平走査期間ごとに切り換える
ことで可能である。このように分離されたＹ1 （γ乗）
信号，Ｙ2 （γ乗）信号は、Ｒ（γ乗）信号，Ｂ（γ
乗）信号とともに補間フィルタ２０６，２０７，２０
８，２０９に入力され、各々同時化された信号Ｒ（γ
乗），Ｙ1 （γ乗），Ｙ2 （γ乗），Ｂ（γ乗）とな
る。なお、補間フィルタ２０６〜２０９では補間による
同時化のみならず、２次元ローパスフィルタリング，エ
ッジ強調等の線型処理も行われる。これらの処理は線型
な処理のため、後で述べる加算処理等の処理と順序を入
れかえてもよい。同時化されたＲ（γ乗），Ｙ1 （γ
乗）信号は加算器１２９でＲ−Ｙ信号となり、Ｂ（γ
乗）信号とＹ2 （γ乗）信号は加算器１３０でＢ−Ｙ信
号となり、色差信号Ｒ−Ｙ，Ｂ−Ｙが生成される。
【００４４】ここで周波数空間上（１／２ＰH ，０）に
ある白黒の被写体が撮像素子１０１により採取されたと
する。この被写体は周期２ＰHの縦縞であり、このよう
な被写体に対しては、加算器１２９，１３０より出力さ
れるＲ−Ｙ信号，Ｂ−Ｙ信号はいずれも零となる。ゆえ
に色差信号Ｒ−Ｙ，Ｂ−Ｙは零となり出力されない。こ
のことは、周波数（１／２ＰH ，０）での色差信号のキ
ャリアが消滅することを意味している。別の解釈をすれ
ば、周波数（１／２ＰH ，０）上でのＲ（γ乗）信号の
キャリアとＹ1 （γ乗）信号のキャリアは同位相であ
り、Ｂ（γ乗）信号のキャリアとＹ2 （γ乗）信号のキ
ャリアは同位相であり、したがってこれらの差信号Ｒ−
Ｙ，Ｂ−Ｙのこの周波数でのキャリアを消滅させること
ができるため、色差信号のキャリアが発生しないのであ
る。これらの色差信号はひき続くＤ／Ａ変換器１１４，
１１５でＤ／Ａ変換され出力される。同様の理由でｆV
軸に対称な（−１／２ＰH ，０）にも色差信号のキャリ
アは発生しない。なお、一般に色差信号Ｒ−Ｙ，Ｂ−Ｙ
は輝度信号Ｙに比べ充分帯域がせまいため補間し同時化
されたＲ（γ乗），Ｙ1 （γ乗），Ｙ2 （γ乗），Ｂ
（γ乗）信号の加算器１２９，１３０等での処理は、間
引きなどを行って輝度信号Ｙの処理より遅いクロックで
行ってもよい。本実施例では、第１実施例および第２実
施例と異なり、空間周波数平面（ｆH ，ｆV ）上で（±
１／２ＰH ，±１／２ＰV ）の位置に色差信号ではなく
輝度信号のキャリアが発生するが、図３，図５および図
６に示す光学的ローパスフィルタ３００，５００および
６００は、その周波数特性が図４，図７の点線に示すよ
うになっていてこれらの点をトラップしており、折り返
し歪を良好に抑制している。
ある白黒の被写体が撮像素子１０１により採取されたと
する。この被写体は周期２ＰHの縦縞であり、このよう
な被写体に対しては、加算器１２９，１３０より出力さ
れるＲ−Ｙ信号，Ｂ−Ｙ信号はいずれも零となる。ゆえ
に色差信号Ｒ−Ｙ，Ｂ−Ｙは零となり出力されない。こ
のことは、周波数（１／２ＰH ，０）での色差信号のキ
ャリアが消滅することを意味している。別の解釈をすれ
ば、周波数（１／２ＰH ，０）上でのＲ（γ乗）信号の
キャリアとＹ1 （γ乗）信号のキャリアは同位相であ
り、Ｂ（γ乗）信号のキャリアとＹ2 （γ乗）信号のキ
ャリアは同位相であり、したがってこれらの差信号Ｒ−
Ｙ，Ｂ−Ｙのこの周波数でのキャリアを消滅させること
ができるため、色差信号のキャリアが発生しないのであ
る。これらの色差信号はひき続くＤ／Ａ変換器１１４，
１１５でＤ／Ａ変換され出力される。同様の理由でｆV
軸に対称な（−１／２ＰH ，０）にも色差信号のキャリ
アは発生しない。なお、一般に色差信号Ｒ−Ｙ，Ｂ−Ｙ
は輝度信号Ｙに比べ充分帯域がせまいため補間し同時化
されたＲ（γ乗），Ｙ1 （γ乗），Ｙ2 （γ乗），Ｂ
（γ乗）信号の加算器１２９，１３０等での処理は、間
引きなどを行って輝度信号Ｙの処理より遅いクロックで
行ってもよい。本実施例では、第１実施例および第２実
施例と異なり、空間周波数平面（ｆH ，ｆV ）上で（±
１／２ＰH ，±１／２ＰV ）の位置に色差信号ではなく
輝度信号のキャリアが発生するが、図３，図５および図
６に示す光学的ローパスフィルタ３００，５００および
６００は、その周波数特性が図４，図７の点線に示すよ
うになっていてこれらの点をトラップしており、折り返
し歪を良好に抑制している。
【００４５】次に本発明の第４実施例について説明す
る。撮像素子１０１は第３実施例と同様図２２（ｂ）に
示す色フィルタを設けたものであり、全体構成も図１２
に示すと同様のものである。ただ、Ａ／Ｄ変換器１０３
より出力されたＹ（γ乗）信号は、スイッチ１２８によ
り図１４に示すような位置にあるＹ1（γ乗）とＹ2
（γ乗）信号に分離される。
る。撮像素子１０１は第３実施例と同様図２２（ｂ）に
示す色フィルタを設けたものであり、全体構成も図１２
に示すと同様のものである。ただ、Ａ／Ｄ変換器１０３
より出力されたＹ（γ乗）信号は、スイッチ１２８によ
り図１４に示すような位置にあるＹ1（γ乗）とＹ2
（γ乗）信号に分離される。
【００４６】ここで周波数空間上（０，１／２ＰV ）に
ある白黒の被写体が撮像素子１０１により採取されたと
する。この被写体は周期２ＰVの横縞であり、このよう
な被写体に対しては、加算器１２９，１３０より出力さ
れるＲ−Ｙ信号，Ｂ−Ｙ信号はいずれも零となる。ゆえ
に色差信号Ｒ−Ｙ，Ｂ−Ｙは零となり出力されない。こ
のことは、周波数（０，１／２ＰV ）での色差信号のキ
ャリアが消滅することを意味している。別の解釈をすれ
ば、周波数（０，１／２ＰV ）上でのＲ（γ乗）信号の
キャリアとＹ1 （γ乗）信号のキャリアは同位相であ
り、Ｂ（γ乗）信号のキャリアとＹ2 （γ乗）信号のキ
ャリアは同位相であり、したがってこれらの差信号Ｒ−
Ｙ，Ｂ−Ｙのこの周波数でのキャリアを消滅させること
ができるため、色差信号のキャリアが発生しないのであ
る。なお、図１２に示す処理ブロック図より得られる出
力信号をアナログ記録する場合、Ｄ／Ａ変換器１１８，
１１４，１１５は必要であるが、何らかの磁気媒体，光
磁気媒体，Ｅ2 ＰＲＯＭ等にディジタル記録する場合は
入れなくてもよい。光学的ローパスフィルタ１として
は、図３または図５または図１０に示すものが用いら
れ、空間周波数特性が、図９，図１１に示されるがごと
く良好に折り返し歪を抑制している。
ある白黒の被写体が撮像素子１０１により採取されたと
する。この被写体は周期２ＰVの横縞であり、このよう
な被写体に対しては、加算器１２９，１３０より出力さ
れるＲ−Ｙ信号，Ｂ−Ｙ信号はいずれも零となる。ゆえ
に色差信号Ｒ−Ｙ，Ｂ−Ｙは零となり出力されない。こ
のことは、周波数（０，１／２ＰV ）での色差信号のキ
ャリアが消滅することを意味している。別の解釈をすれ
ば、周波数（０，１／２ＰV ）上でのＲ（γ乗）信号の
キャリアとＹ1 （γ乗）信号のキャリアは同位相であ
り、Ｂ（γ乗）信号のキャリアとＹ2 （γ乗）信号のキ
ャリアは同位相であり、したがってこれらの差信号Ｒ−
Ｙ，Ｂ−Ｙのこの周波数でのキャリアを消滅させること
ができるため、色差信号のキャリアが発生しないのであ
る。なお、図１２に示す処理ブロック図より得られる出
力信号をアナログ記録する場合、Ｄ／Ａ変換器１１８，
１１４，１１５は必要であるが、何らかの磁気媒体，光
磁気媒体，Ｅ2 ＰＲＯＭ等にディジタル記録する場合は
入れなくてもよい。光学的ローパスフィルタ１として
は、図３または図５または図１０に示すものが用いら
れ、空間周波数特性が、図９，図１１に示されるがごと
く良好に折り返し歪を抑制している。
【００４７】更に、色差信号形成を次のように行っても
よい。すなわち、図１５に示すように、Ｇ（γ乗）信号
のスイッチ１２８による分離を、被写体の輝度信号に応
じて、図２に示すタイミングおよび図８に示すタイミン
グの間で切り換えてもよい。この例を第５実施例として
説明する。図２のタイミング，図８のタイミングのいず
れを選ぶかは後述する判定回路１３１で行われる。同様
に図１６に示すように、Ｙ（γ乗）信号のスイッチ２０
３による分離を、被写体の輝度信号に応じて図１３に示
すタイミングおよび図１４に示すタイミングの間で切り
換えてもよい。これを第６実施例として説明する。いず
れのタイミングを選ぶかは、後述する判定回路２０４で
判定される。次に判定回路１３１（図１５参照）および
２０４（図１６参照）の構成，動作について説明する。
図１７はこの判定回路の構成例を示す図である。ここで
はスイッチ回路１２６（図１５参照）または補間フィル
タ２０５（図１６参照）より出力される輝度信号に水平
方向のバンドパスフィルタ３１をかけ、水平方向の高周
波成分を抽出する。これが比較回路３２に入力され、あ
るスレッショルドレベル（ｒｅｆ）と比較される。そし
てスレッショルドレベル（ｒｅｆ）より大きく水平方向
の高周波成分が大きいと判定された場合には、水平方向
の色差信号のキャリアを消滅させる図２のタイミングが
選択され、そうでない場合は垂直方向の色差信号のキャ
リアを消滅させる図８のタイミングが選択される。
よい。すなわち、図１５に示すように、Ｇ（γ乗）信号
のスイッチ１２８による分離を、被写体の輝度信号に応
じて、図２に示すタイミングおよび図８に示すタイミン
グの間で切り換えてもよい。この例を第５実施例として
説明する。図２のタイミング，図８のタイミングのいず
れを選ぶかは後述する判定回路１３１で行われる。同様
に図１６に示すように、Ｙ（γ乗）信号のスイッチ２０
３による分離を、被写体の輝度信号に応じて図１３に示
すタイミングおよび図１４に示すタイミングの間で切り
換えてもよい。これを第６実施例として説明する。いず
れのタイミングを選ぶかは、後述する判定回路２０４で
判定される。次に判定回路１３１（図１５参照）および
２０４（図１６参照）の構成，動作について説明する。
図１７はこの判定回路の構成例を示す図である。ここで
はスイッチ回路１２６（図１５参照）または補間フィル
タ２０５（図１６参照）より出力される輝度信号に水平
方向のバンドパスフィルタ３１をかけ、水平方向の高周
波成分を抽出する。これが比較回路３２に入力され、あ
るスレッショルドレベル（ｒｅｆ）と比較される。そし
てスレッショルドレベル（ｒｅｆ）より大きく水平方向
の高周波成分が大きいと判定された場合には、水平方向
の色差信号のキャリアを消滅させる図２のタイミングが
選択され、そうでない場合は垂直方向の色差信号のキャ
リアを消滅させる図８のタイミングが選択される。
【００４８】また、判定回路１３１および２０４は図１
８に示す構成をとってもよい。すなわち、スイッチ回路
１２６または補間フィルタ２０５より出力される輝度信
号に垂直方向のバンドパスフィルタ６１をかけ、垂直方
向の高周波成分を抽出する。これが比較回路６２に入力
され、あるスレッショルドレベル（ｒｅｆ）と比較され
る。そして、スレッショルドレベル（ｒｅｆ）より大き
く垂直方向の高周波成分が大きいと判定された場合に
は、垂直方向の色差信号のキャリアを消滅させる図８の
タイミングが選択され、そうでない場合は水平方向の色
差信号のキャリアを消滅させる図２のタイミングが選択
される。このように、第５実施例，第６実施例では被写
体の水平方向また垂直方向の周波数成分に応じて、消滅
させるキャリアを変更できるため、より折り返し歪の少
ない良好な画像を得ることができる。なお、光学的ロー
パスフィルタ１は図３，図５，図６および図１０の構成
をとれば、いずれも良好に折り返し歪を抑制することが
できる。
８に示す構成をとってもよい。すなわち、スイッチ回路
１２６または補間フィルタ２０５より出力される輝度信
号に垂直方向のバンドパスフィルタ６１をかけ、垂直方
向の高周波成分を抽出する。これが比較回路６２に入力
され、あるスレッショルドレベル（ｒｅｆ）と比較され
る。そして、スレッショルドレベル（ｒｅｆ）より大き
く垂直方向の高周波成分が大きいと判定された場合に
は、垂直方向の色差信号のキャリアを消滅させる図８の
タイミングが選択され、そうでない場合は水平方向の色
差信号のキャリアを消滅させる図２のタイミングが選択
される。このように、第５実施例，第６実施例では被写
体の水平方向また垂直方向の周波数成分に応じて、消滅
させるキャリアを変更できるため、より折り返し歪の少
ない良好な画像を得ることができる。なお、光学的ロー
パスフィルタ１は図３，図５，図６および図１０の構成
をとれば、いずれも良好に折り返し歪を抑制することが
できる。
【００４９】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
撮像素子にベイヤー配列のフィルタアレイを設け、適切
に信号処理をほどこすことにより、解像度が良く、モワ
レが少なく、Ｓ／Ｎ比の良好な画像を得ることのできる
カラー撮像装置を提供できる。
撮像素子にベイヤー配列のフィルタアレイを設け、適切
に信号処理をほどこすことにより、解像度が良く、モワ
レが少なく、Ｓ／Ｎ比の良好な画像を得ることのできる
カラー撮像装置を提供できる。
【図１】第１実施例のブロック図
【図２】第１実施例の説明図
【図３】第１実施例で用いる光学的ローパスフィルタの
構成図
構成図
【図４】図３に示す光学的ローパスフィルタの説明図
【図５】第１実施例の変形で用いる光学的ローパスフィ
ルタの構成図
ルタの構成図
【図６】第１実施例の変形で用いる光学的ローパスフィ
ルタの構成図
ルタの構成図
【図７】図６に示す光学的ローパスフィルタの説明図
【図８】第２実施例の説明図
【図９】図３，図５に示す光学的ローパスフィルタの説
明図
明図
【図１０】第２実施例の変形で用いる光学的ローパスフ
ィルタの構成図
ィルタの構成図
【図１１】図１０に示す光学的ローパスフィルタの説明
図
図
【図１２】第３実施例のブロック図
【図１３】第３実施例の説明図
【図１４】第４実施例の説明図
【図１５】第５実施例のブロック図
【図１６】第６実施例のブロック図
【図１７】判定回路の構成例を示す図
【図１８】判定回路の構成例を示す図
【図１９】色フィルタの配列例を示す図
【図２０】色フィルタの配列例を示す図
【図２１】色フィルタの配列例を示す図
【図２２】ベイヤー配列の色フィルタの配列例を示す図
【図２３】図２２の色フィルタによる信号キャリアの位
置を示す図
置を示す図
１ 光学的ローパスフィルタ １０１ 撮像素子 １０６〜１０９ 補間フィルタ １２８ スイッチ １２９，１３０ 加算器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H04N 9/04 - 9/11 H04N 9/64 - 9/78
Claims (4)
- 【請求項１】 被写体像を輝度情報と色情報を有する電
気信号に変換するカラー撮像装置であって、つぎのａ，
ｂ，ｃの構成要素を備えたことを特徴とするカラー撮像
装置。 ａ．画素が水平方向のピッチＰH ，垂直方向のピッチＰ
V の矩形格子状に配置され、１画素ごとに画像信号を読
み出す撮像素子。 ｂ．前記画素に対応して設けられた、水平方向のピッチ
２ＰH ，垂直方向のピッチＰV で水平方向にＰH だけオ
フセットされたオフセットサンプリング構造を有する第
１の色フィルタと、水平方向のピッチ２ＰH ，垂直方向
のピッチ２ＰVの矩形格子状サンプリング構造を有する
第２の色フィルタおよび第３の色フィルタとを有する色
フィルタアレイ。 ｃ．前記第１の色フィルタ，第２の色フィルタ，第３の
色フィルタに対応する画素から出力された第１の色信
号，第２の色信号，第３の色信号にもとづいて、第１の
色信号のうち第２の色信号の画素と同じ列の画素による
信号のみを同時化し、第２の色信号との差をとった信号
と、第１の色信号のうち第３の色信号の画素と同じ列の
画素による信号のみを同時化し、第３の色信号との差を
とった信号とから前記色情報を形成する第１の色信号形
成手段、並びに第１の色信号のうち第２の色信号の画素
と同じ行の画素による信号のみを同時化し、第２の色信
号との差をとった信号と、第１の色信号のうち第３の色
信号の画素と同じ行の画素による信号のみを同時化し、
第３の色信号との差をとった信号とから前記色情報を形
成する第２の色信号形成手段を有し、被写体像における
前記走査方向またはこれに直交する方向の周波数成分に
応じて該第１の色信号形成手段と該第２の色信号形成手
段とを切り換える色情報形成手段。 - 【請求項２】 請求項１記載のカラー撮像装置におい
て、さらにつぎのｄの構成要素を備えたことを特徴とす
るカラー撮像装置。 ｄ．入射した光線を該撮像素子の走査方向に対し時計回
りまたは反時計回りにθの角度をなす方向で距離Ｄだけ
離れた２本の光線に分離する光学部材を有し、撮像光学
系に設けた光学的ローパスフィルタであって、 ０．８ＰH ＰV ／｜ＰH ｓｉｎθ＋ＰV ｃｏｓθ｜≦Ｄ≦ １．２ＰH ＰV ／｜ＰH ｓｉｎθ＋ＰV ｃｏｓθ｜ 但し ０≦θ≦π／２ の条件をみたす光学的ローパスフィルタ。 - 【請求項３】 請求項１記載のカラー撮像装置におい
て、さらに前記撮像素子から出力された撮像信号の高周
波成分を検出する検出手段を備え、前記色情報形成手段
は、前記検出手段によって検出された水平方向の高周波
成分の検出レベルに応じて、前記第１の色信号形成手段
と前記第２の色信号形成手段とを切り換えることを特徴
とするカラー撮像装置。 - 【請求項４】 請求項１記載のカラー撮像装置におい
て、さらに前記撮像素子から出力された撮像信号の高周
波成分を検出する検出手段を備え、前記色情報形成手段
は、前記検出手段によって検出された垂直方向の高周波
成分の検出レベルに応じて、前記第１の色信号形成手段
と前記第２の色信号形成手段とを切り換えることを特徴
とするカラー撮像装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04164191A JP3252966B2 (ja) | 1991-03-07 | 1991-03-07 | カラー撮像装置 |
| US07/846,174 US5253046A (en) | 1991-03-07 | 1992-03-05 | Color image pickup apparatus for object image conversion |
| DE69222671T DE69222671T2 (de) | 1991-03-07 | 1992-03-06 | Farbbildaufnahmegerät |
| EP92103872A EP0502539B1 (en) | 1991-03-07 | 1992-03-06 | Color image pickup apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04164191A JP3252966B2 (ja) | 1991-03-07 | 1991-03-07 | カラー撮像装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04278792A JPH04278792A (ja) | 1992-10-05 |
| JP3252966B2 true JP3252966B2 (ja) | 2002-02-04 |
Family
ID=12613961
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP04164191A Expired - Fee Related JP3252966B2 (ja) | 1991-03-07 | 1991-03-07 | カラー撮像装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3252966B2 (ja) |
-
1991
- 1991-03-07 JP JP04164191A patent/JP3252966B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04278792A (ja) | 1992-10-05 |
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