JP3288776B2 - 撮像装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、異なる分光感度の色フ
ィルタが撮像面に配列された撮像素子を備えた撮像装置
に係り、特にフルフレームスチル画に適した撮像装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】銀塩写真に代わり磁気記録によってカラ
ー写真を記録する電子スチルカメラは、 （１）ＶＴＲ、フロッピーディスク等の従来技術が応用
できる （２）安価な磁気記録媒体に記録できる 等の特徴を持ち、将来的に有望なメディアの一つとして
期待されている。この経緯については、テレビジョン学
会誌Ｖｏｌ．３９，Ｎｏ．９（１８８５）第７６０〜７
６４頁において論じられている。さらには、磁気記録に
代わって半導体メモリを使って、映像情報をディジタル
記録するものも開発されている。

【０００３】電子スチルカメラの実現にあたり使用する
撮像素子には、汎用性や従来のビデオカメラの技術の応
用が可能である等の点から、現在のビデオカメラで一般
的に使用されている画素混合方式の撮像素子を用いるの
が望ましい。

【０００４】画素混合方式のＣＣＤ撮像素子は上下２画
素を素子内で混合して読み出すもので、その代表的なフ
ィルタ配列を図２に示す。最初のフィールドにおいて
は、図２のように、水平走査毎に上下ラインが加算され
てＡ１，Ａ２・・と読み出される。また、次のフィール
ドにおいては、同様に、水平走査毎に上下ラインが加算
されてＢ１，Ｂ２・・と読み出される。この結果、セン
サーからは、水平走査毎に、（Ｍｇ＋Ｙｅ）、（Ｇ＋Ｃ
ｙ）と（Ｇ＋Ｙｅ），（Ｍｇ＋Ｃｙ）とが交互に出力さ
れる。いま、Ｍｇ＝Ｒ＋Ｂ、Ｙｅ＝Ｒ＋Ｂ，Ｃｙ＝Ｇ＋
Ｂで表わされるとすれば、 Ｍｇ＋Ｙｅ＝（Ｒ＋Ｂ）＋（Ｒ＋Ｇ） ＝２Ｒ＋Ｇ＋Ｂ Ｇ＋Ｃｙ ＝Ｇ＋（Ｇ＋Ｂ） ＝２Ｇ＋Ｂ Ｍｇ＋Ｃｙ＝（Ｒ＋Ｂ）＋（Ｇ＋Ｂ） ＝Ｒ＋Ｇ＋２Ｂ Ｇ＋Ｙｅ ＝Ｇ＋（Ｒ＋Ｇ） ＝Ｒ＋２Ｇ となり、これより演算処理を行ないＲ、Ｇ、Ｂ信号を生
成する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、画素混合方
式の撮像素子を用いて静止画を記録する際には、２フィ
ールドの期間に渡って露光して得られる２フィールドの
出力信号をインターリーブして１フレームの画像を記録
するフレームスチル画記録方式と、１フィールドの画像
のみを記録するフィールドスチル画記録方式とがある。
フィールドスチル画記録の場合、 （１）特開平ー１４３４８２号公報にあるマトリク補正
ができなくなり垂直色モワレが増加する。

【０００６】（２）垂直方向の解像度が不足し、静止画
としては充分な画質が得られない。

【０００７】という問題がある。そのため、静止画記録
にはフレームスチル画記録方式が望ましい。しかしなが
ら、フレームスチル画の場合、移動量の大きい被写体で
は２つのフィールドの間でぶれが生じ２重像となる問題
点がある。

【０００８】以上を考慮し、画素混合撮像素子を用いて
静止画を生成する方法として、フィールド期間電荷を蓄
積した撮像素子から画素混合しないで信号を読み出し、
フルフレームスチル画の得られる色信号生成方法が考え
られている。以下、図３に示す従来の色信号生成回路の
ブロック図により、その動作を説明する。

【０００９】図３において、２００は撮像素子、１０１
はフレームメモリ、２０１、２０２、２０３は１Ｈ遅延
回路、２０４、２０５は加算器、２０６はスイッチ、２
０７、２０８はデマルチプレクサ（Ｄｅ−Ｍｕｌｔｉｐ
ｌｅｘ、以下単にＤｅ−ＭＰＸと記す）、２０９はＲＧ
Ｂマトリクス、２１０、２１１は制御信号入力端子であ
る。撮像素子２００の駆動方法を制御することにより、
最初のフィールドでは水平走査毎に１ラインずつＡ１，
Ａ２・・と信号を読み出し、次のフィールドでは水平走
査毎に１ラインずつＢ１，Ｂ２・・と信号を読み出し、
２フィールド（１フレーム）分の上記撮像素子から読み
出された信号をフレームメモリ１０１に記憶する。該フ
レームメモリ１０１から上記撮像素子２００の画素配列
通りに順次信号を出力し、該出力信号から１Ｈ遅延回路
２０１、２０２、２０３により１Ｈ遅延信号、２Ｈ遅延
信号、３Ｈ遅延信号が得られる。今、Ａ１、Ａ２、Ｂ
１、Ｂ２ラインの信号からの色信号の生成を考えると、
１Ｈ遅延回路２０３の出力にはＡ１ラインの信号が、１
Ｈ遅延回路２０２の出力にはＢ１ラインの信号が、１Ｈ
遅延回路２０１の出力にはＡ２ラインの信号が、またフ
レームメモリ１０１の出力にはＢ１ラインの信号が得ら
れる。したがって、加算器２０４からはＡ２ラインの信
号とＢ２ラインの加算信号（Ｇ＋Ｙｅ、Ｍｇ＋Ｃｙ…）
が、また、加算器２０５からはＡ１ラインの信号とＢ１
ラインの信号の加算信号（Ｍｇ＋Ｙｅ、Ｇ＋Ｃｙ…）が
出力される。該それぞれの加算信号はスイッチ２０６を
経てＤｅ−ＭＰＸ２０７、２０８に供給される。該スイ
ッチ２０６は、端子２１０に供給された水平周期の１／
２の周波数のパルスに従って切り替え、処理するライン
が変わっても、Ｄｅ−ＭＰＸ２０７には常に（Ｍｇ＋Ｙ
ｅ、Ｇ＋Ｃｙ…）の信号を、また、Ｄｅ−ＭＰＸ２０８
には常に（Ｇ＋Ｙｅ、Ｍｇ＋Ｃｙ…）の信号をそれぞれ
供給するよう動作する。端子２１１には水平画素周波数
の１／２の周波数のパルスが供給されることによって、
Ｄｅ−ＭＰＸ２０７では、上記２つの画素信号Ｍｇ＋Ｙ
ｅ、Ｇ＋Ｃｙを分離し、またＤｅ−ＭＰＸ２０８では、
上記２つの画素信号Ｇ＋Ｙｅ、Ｍｇ＋Ｃｙを分離し、そ
れぞれＲＧＢマトリクス２０９に供給する。該ＲＧＢマ
トリクス２０９により、前述したようにＲＧＢ信号を生
成することができる。このように、順次各ラインを処理
していくことにより、フルフレームスチル画の得られる
色信号を生成することができる。

【００１０】しかしながら、上述のＲ，Ｇ，Ｂ信号生成
方法では、撮像素子の垂直方向４ラインを用いること、
および、垂直方向の画素を加算混合するため正確な位置
に色信号を補間生成できないこと、により充分な垂直解
像度が得られない。

【００１１】また、スチル画用の撮像素子として、テレ
ビジョン学会誌Ｖｏｌ．４４，Ｎｏ１１，Ｐ４６〜４７
に述べられているように、１画素を上下に２分割した２
色のカラーフィルタを取りつけ、垂直方向の画素数を等
価的に２倍にしている例もある。しかしながら、動画用
撮像素子に比較し、生産数が少なくコストが高い、ある
いは、動画、静止画両方の処理には適さない、等の問題
がある。

【００１２】本発明の目的は、動画用の画素混合撮像素
子を用いて、色信号の垂直解像度の劣化が少ないフルフ
レームスチル画の得られる撮像装置を提供することにあ
る。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、該撮像部の信号の読み出しにおいて、隣接する２つ
の水平列に含まれる垂直方向に対向する２画素の信号を
混合して読み出す画素混合読み出しと、１つの水平列か
ら得られる水平列信号を読み出す非画素混合読み出し
と、のいずれかに切り替える読出制御手段と、該撮像部
より画素混合読み出しされた信号から該第１、第２、第
３、第４の色に対応する色信号を生成して出力する動画
色処理手段と、該撮像部より非画素混合読み出しされた
信号を１フレーム分記憶し、該撮像部に配列されている
該第１、第２、第３、第４の水平列フィルタの順番通り
に該記憶した内容を出力するフレームメモリと、該フレ
ームメモリの出力信号が入力され、垂直方向に隣接する
複数の水平列信号を並列に出力する信号選択手段と、該
第１、第２、第３、第４の水平列それぞれに対応するよ
うに４Ｈ周期で１Ｈ毎に切り替わる補間係数を用いて、
該信号選択手段の出力信号から該第１、第２、第３、第
４の色に対応する色信号を補間生成する色補間手段と、
該色補間手段の出力信号と該動画色処理手段の出力信号
とが入力可能であって、該読み出し制御手段が画素混合
読み出しに切り替えるときは該動画色処理手段の出力信
号を出力し、該読み出し制御手段が非画素混合読み出し
に切り替えるときは該色補間手段の出力信号を出力する
色信号切替手段と、を備えることを特徴とする。

【００１４】

【作用】上記のように、色信号が、隣接する複数の水平
列信号から補間生成されるので、画素混合読みだしによ
り水平走査４ラインから生成した色信号より、垂直解像
度の劣化が少ない。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面により説明す
る。

【００１６】図１は、本発明の第１の実施例を示すブロ
ック図で、１００は撮像素子、１０１はフレームメモ
リ、１０２は信号選択回路、３は色補間回路、４はＲＧ
Ｂマトリクスである。撮像素子１００は、図１に示すよ
うに、４つの画素Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ（説明のため、各画素
信号には位置を示す番号を付している）から構成され、
画素混合読みだしにより色信号が生成できるようＡ、Ｂ
の画素が１ライン毎に交互に配列される。本実施例で
は、該撮像素子１００を画素混合読みだしせず、各画素
信号をそのまま読みだし、フレームメモリ１０１に該各
画素信号を取り込む。該フレームメモリ１０１に取り込
まれた信号から、信号選択回路１０２により隣接した垂
直３ラインの信号を取り出し、色補間回路３に供給す
る。次に色補間回路３により、上記垂直３ラインの信号
から各色信号Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄを補間生成した後、ＲＧＢ
マトリクス回路５によってＲＧＢ信号として出力され
る。

【００１７】ところで、上述したように、色補間回路３
により各色信号を補間生成する訳であるが、該補間方法
について説明する。まず、ｎ２ラインの色信号補間生成
では、Ａ、Ｂの画素がないので垂直方向ではｎ１、ｎ３
ラインの信号により補間する。ｎ１、ｎ３ラインでは
Ａ、Ｂの画素の位置が異なるため、水平方向ではそれぞ
れ補間係数を変える必要がある。いま、補間後の色信号
の１画素を補間前の信号の水平５画素から生成するとす
れば、例えば、 Ａ＝ １／２（１／２Ａ12＋１／２Ａ14） ＋１／２（１／４Ａ31＋１／２Ａ33＋１／４Ａ35） Ｂ＝ １／２（１／４Ｂ11＋１／２Ｂ13＋１／４Ｂ15） ＋１／２（１／２Ｂ32＋１／２Ｂ34） なる式により水平画素の中心に重みをつけて補間するす
ることができる。また、Ｃ、Ｄについては、ｎ２ライン
に存在するので水平方向のみ中心に重みをつけて補間生
成する。すなわち、 Ｃ＝ １／２（１／２Ｃ21＋Ｃ23＋１／２Ｃ25） Ｄ＝ １／２（Ｄ22＋Ｄ24） となる。

【００１８】次に、ｎ３ラインでの１水平走査期間の色
信号の生成では、Ｃ，Ｄの画素がないため、ｎ２、ｎ４
ラインから補間し、Ａ、Ｂはｎ３ラインから補間生成す
る。すなわち、 Ａ＝ １／２（１／２Ａ31＋Ａ33＋１／２Ａ35） Ｂ＝ １／２（Ｂ32＋Ｂ34） Ｃ＝ １／２（１／４Ｃ21＋１／２Ｃ23＋１／４Ｃ25） ＋１／２（１／４Ｃ41＋１／２Ｃ43＋１／４Ｃ45） Ｄ＝ １／２（１／２Ｄ22＋１／２Ｄ24） ＋１／２（１／２Ｄ42＋１／２Ｄ44） となる。

【００１９】以下、Ａ、Ｂの画素配置がライン毎に交互
に入れ替わることを考慮して、ｎ４ラインでは、 Ａ＝ １／２（１／４Ａ31＋１／２Ａ33＋１／４Ａ35） ＋１／２（１／２Ａ52＋１／２Ａ54） Ｇ＝ １／２（１／２Ｂ32＋１／２Ｂ34） ＋１／２（１／４Ｂ51＋１／２Ｂ53＋１／４Ｂ55） Ｃ＝ １／２（１／２Ｃ41＋Ｃ43＋１／２Ｃ45） Ｄ＝ １／２（Ｄ42＋Ｄ44） ｎ５ラインでは、 Ａ＝ １／２（Ａ52＋Ａ54） Ｂ＝ １／２（１／２Ｂ51＋Ｂ53＋１／２Ｂ55） Ｃ＝ １／２（１／４Ｃ41＋１／２Ｃ43＋１／４Ｃ45） ＋１／２（１／４Ｃ61＋１／２Ｃ63＋１／４Ｃ65） Ｄ＝ １／２（１／２Ｄ42＋１／２Ｄ44） ＋１／２（１／２Ｄ62＋１／２Ｄ64） となる。以後、ｎ２、ｎ３、ｎ４、ｎ５ラインでの補間
係数を順次繰り返すことにより色信号を生成することが
できる。

【００２０】以上説明したように、本実施例によれば、
垂直３ラインから色信号を補間生成できるので、色信号
の垂直解像度劣化の少ない撮像装置を実現できる。な
お、本実施例では、４つの色信号をＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄとし
て説明したが、例えば、Ｍｇ、Ｇ、Ｃｙ、Ｙｅの４色が
一般的であるが、正常な色を再生できるものであれば、
特に色にこだわるものではなく、また、補間係数につい
ても１例を示したものであり、垂直３ラインから色信号
を補間生成できる係数であれば、特に本係数にこだわる
必要もない。

【００２１】図４は、本発明の第２の実施例を示すブロ
ック図で、第１の実施例との相違点は、信号選択回路１
０２を１Ｈ遅延回路で構成した点で、同一機能、同一動
作のものは同一記号、同一符号で表わし詳細説明は省略
する。

【００２２】今、撮像素子が図５に示すような画素配置
である場合、図４において、メモリから読みだされた撮
像素子の画素配列に応じた信号は、１Ｈ遅延回路２、３
により遅延した１Ｈ遅延信号、２Ｈ遅延信号と共に色補
間回路３に供給され、Ｍｇ，Ｇ，Ｙｅ，Ｃｙ各補色を補
間生成した後、Ｒ，Ｇ，Ｂマトリクス回路５によって
Ｒ，Ｇ，Ｂ信号として出力される。本実施例において
も、第１の実施例と同様に色信号を補間生成すると、ｎ
２ラインでは、 Ｍｇ＝ １／２（１／２Ｍｇ12＋１／２Ｍｇ14） ＋１／２（１／４Ｍｇ31＋１／２Ｍｇ33＋１／４Ｍｇ35） Ｇ ＝ １／２（１／４Ｇ11＋１／２Ｇ13＋１／４Ｇ15） ＋１／２（１／２Ｇ32＋１／２Ｇ34） Ｙｅ＝ １／２（Ｙｅ22＋Ｙｅ24） Ｃｙ＝ １／２（１／２Ｃｙ21＋Ｃｙ23＋１／２Ｃｙ25） ｎ３ラインでは Ｍｇ＝ １／２（１／２Ｍｇ31＋Ｍｇ33＋１／２Ｍｇ35） Ｇ ＝ １／２（Ｇ32＋Ｇ34） Ｙｅ＝ １／２（１／２Ｙｅ22＋１／２Ｙｅ24） ＋１／２（１／２Ｙｅ42＋１／２Ｙｅ44） Ｃｙ＝ １／２（１／４Ｃｙ21＋１／２Ｃｙ23＋１／４Ｃｙ25） ＋１／２（１／４Ｃｙ41＋１／２Ｃｙ43＋１／４Ｃｙ45） ｎ４ラインでは、 Ｍｇ＝ １／２（１／４Ｍｇ31＋１／２Ｍｇ33＋１／４Ｍｇ35） ＋１／２（１／２Ｍｇ52＋１／２Ｍｇ54） Ｇ ＝ １／２（１／２Ｇ32＋１／２Ｇ34） ＋１／２（１／４Ｇ51＋１／２Ｇ53＋１／４Ｇ55） Ｙｅ＝ １／２（Ｙｅ42＋Ｙｅ44） Ｃｙ＝ １／２（１／２Ｃｙ41＋Ｃｙ43＋１／２Ｃｙ45） ｎ５ラインでは、 Ｍｇ＝ １／２（Ｍｇ52＋Ｍｇ54） Ｇ ＝ １／２（１／２Ｇ51＋Ｇ53＋１／２Ｇ55） Ｙｅ＝ １／２（１／２Ｙｅ42＋１／２Ｙｅ44） ＋１／２（１／２Ｙｅ62＋１／２Ｙｅ64） Ｃｙ＝ １／２（１／４Ｃｙ41＋１／２Ｃｙ43＋１／４Ｃｙ45） ＋１／２（１／４Ｃｙ61＋１／２Ｃｙ63＋１／４Ｃｙ65） となる。

【００２３】以後、第１の実施例と同様、ｎ２、ｎ３、
ｎ４、ｎ５ラインでの補間係数を順次繰り返すことによ
り色信号を生成することができる。

【００２４】次に、上記色補間回路３の一具体例を図６
により説明する。５、６、７は水平補間フィルタ、２１
〜２４は加算器、２５〜２８はスイッチ回路である。水
平補間フィルタ５、６、７は、１画素遅延回路８〜１
１、係数器１２〜１６、１９、２０、及び、加算器１
７、１８から構成されており、２タップ処理と３タップ
処理の信号を出力する。メモリから読み出された原信
号、１Ｈ遅延信号、および、２Ｈ遅延信号は、それぞれ
水平補間フィルタ５、６、７に供給され、原信号、２Ｈ
遅延信号のフィルタ処理出力は、加算器２１〜２４によ
り２タップ出力、３タップ出力をそれぞれ加算した後、
また、１Ｈ遅延信号のフィルタ処理出力は、直接、スイ
ッチ回路２５〜２８に入力される。ここで、スイッチ回
路２５〜２８を１Ｈ毎に４Ｈ周期で順次切り替えるよう
に制御信号を供給することにより、上述の補間式を満足
する各補色を出力することができる。

【００２５】なお、本色補間回路の一具体例では、１次
元フィルタを組み合わせて実現したが、上述の補間式を
満足すれば、特に構成にこだわるものではなく、例え
ば、２次元フィルタ等により実現可能なことは言うまで
もない。

【００２６】また、本実施例では、水平５画素を用いて
補間するよう説明したが、例えば３画素、あるいは７画
素等、必要な信号帯域に応じて、各補色を補間生成して
も何ら差し支えない。

【００２７】以上述べたように、本実施例によれば、第
１の実施例と同様、垂直３ラインからＲ，Ｇ，Ｂ信号を
生成することができるので、色信号の垂直解像度の劣化
の少ない撮像装置を実現できる。

【００２８】図７は、本発明の第２の実施例を示すブロ
ック図である。本実施例の第１の実施例との相違点は、
垂直５ラインの信号から各補色を補間生成するよう構成
した点で、同一機能、同一動作するものは同一記号、同
一符合で示し、詳細説明は省略する。

【００２９】図７において、色補間回路３３には原信号
と、１Ｈ遅延回路２９〜３２により遅延した１Ｈ遅延信
号、２Ｈ遅延信号、３Ｈ遅延信号、４Ｈ遅延信号がそれ
ぞれ入力され、補色Ｍｇ、Ｇ、Ｙｅ、Ｃｙが生成される
が、この動作を図７を用いて説明する。

【００３０】図８は、撮像素子の画素配列上に並んだ各
画素信号に番号を付けて表わした図で、１水平走査期間
の信号を、垂直５ライン、水平５画素より生成する場合
を説明する。まず、ｎ３ラインでの１水平走査期間の色
信号の生成では、Ｃｙ、Ｙｅの画素信号が存在しないの
でｎ２、ｎ４ラインから補間する。また、Ｍｇ、Ｇにつ
いては、ｎ３ラインの信号を中心として重みを付けてｎ
１、ｎ５ラインから補間する。したがって、 Ｍｇ＝ １／４（１／２Ｍｇ12＋１／２Ｍｇ14） ＋１／２（１／４Ｍｇ31＋１／２Ｍｇ33＋１／４Ｍｇ35） ＋１／４（１／２Ｍｇ52＋１／２Ｍｇ54） Ｇ ＝ １／４（１／４Ｇ11＋１／２Ｇ13＋１／４Ｇ15） ＋１／２（１／２Ｇ32＋１／２Ｇ34） ＋１／４（１／４Ｇ51＋１／２Ｇ53＋１／４Ｇ55） Ｙｅ＝ １／２（１／２Ｙｅ22＋１／２Ｙｅ24） ＋１／２（１／２Ｙｅ42＋１／２Ｙｅ44） Ｃｙ＝ １／２（１／４Ｃｙ21＋１／２Ｃｙ23＋１／４Ｃｙ25） ＋１／２（１／４Ｃｙ41＋１／２Ｃｙ43＋１／４Ｃｙ45） となる。次に、ｎ４ラインでは、Ｍｇ、Ｇ信号をｎ３、
ｎ５ラインから補間し、Ｃｙ、Ｙｅ信号はｎ４ラインを
中心に重みを付けてｎ２、ｎ６ラインから補間する。よ
って、 Ｍｇ＝ １／２（１／４Ｍｇ31＋１／２Ｍｇ33＋１／４Ｍｇ35） ＋１／２（１／２Ｍｇ52＋１／２Ｍｇ54） Ｇ ＝ １／２（１／２Ｇ32＋１／２Ｇ34） ＋１／２（１／４Ｇ51＋１／２Ｇ53＋１／４Ｇ55） Ｙｅ＝ １／４（１／２Ｙｅ22＋１／２Ｙｅ24） ＋１／２（１／２Ｙｅ42＋１／２Ｙｅ44） ＋１／４（１／２Ｙｅ62＋１／２Ｙｅ64） Ｃｙ＝ １／４（１／４Ｃｙ21＋１／２Ｃｙ23＋１／４Ｃｙ25） ＋１／２（１／４Ｃｙ41＋１／２Ｃｙ43＋１／４Ｃｙ45） ＋１／４（１／４Ｃｙ61＋１／２Ｃｙ63＋１／４Ｃｙ65） となる。以後、第１の実施例と同様、Ｍｇ、Ｇの画素配
置がライン毎に入れ替わることを考慮して、ｎ５ライン
では、 Ｍｇ＝ １／４（１／４Ｍｇ31＋１／２Ｍｇ33＋１／４Ｍｇ35） ＋１／２（１／２Ｍｇ52＋１／２Ｍｇ54） ＋１／４（１／４Ｍｇ71＋１／２Ｍｇ73＋１／４Ｍｇ75） Ｇ ＝ １／４（１／２Ｇ32＋１／２Ｇ34） ＋１／２（１／４Ｇ51＋１／２Ｇ53＋１／４Ｇ55） ＋１／４（１／２Ｇ72＋１／２Ｇ74） Ｙｅ＝ １／２（１／２Ｙｅ42＋１／２Ｙｅ44） ＋１／２（１／２Ｙｅ62＋１／２Ｙｅ64） Ｃｙ＝ １／２（１／４Ｃｙ41＋１／２Ｃｙ43＋１／４Ｃｙ45） ＋１／２（１／４Ｃｙ61＋１／２Ｃｙ63＋１／４Ｃｙ65） ｎ６ラインでは、 Ｍｇ＝ １／２（１／２Ｍｇ52＋１／２Ｍｇ54） ＋１／２（１／４Ｍｇ71＋１／２Ｍｇ73＋１／４Ｍｇ75） Ｇ ＝ １／２（１／４Ｇ51＋１／２Ｇ53＋１／４Ｇ55） ＋１／２（１／２Ｇ72＋１／２Ｇ74） Ｙｅ＝ １／４（１／２Ｙｅ42＋１／２Ｙｅ44） ＋１／２（１／２Ｙｅ62＋１／２Ｙｅ64） ＋１／４（１／２Ｙｅ82＋１／２Ｙｅ84） Ｃｙ＝ １／４（１／４Ｃｙ41＋１／２Ｃｙ43＋１／４Ｃｙ45） ＋１／２（１／４Ｃｙ61＋１／２Ｃｙ63＋１／４Ｃｙ65） ＋１／４（１／４Ｃｙ81＋１／２Ｃｙ83＋１／４Ｃｙ85） となる。このように、第１の実施例と同様、４ライン毎
に補間係数を切り替えることにより、順次色信号を生成
することができる。

【００３１】なお、上式の補間係数は、垂直５ラインか
ら色信号を補間生成する係数の１例であり、特に本係数
にこだわるものではない。

【００３２】以上述べたように、本発明によれば、垂直
５ラインから各補色に重み付けして補間生成するので、
垂直方向でのフィルタ特性も水平方向と同様２タップ、
３タップ特性になるため、水平、垂直方向で補間特性の
揃った信号処理回路を実現できる。

【００３３】図９は、本発明の他の実施例を示すブロッ
ク図である。本実施例の第１の実施例との相違点は、適
応色処理回路を設け、垂直エッジでの色モワレを軽減す
るよう構成した点で、同一機能、同一動作するものは同
一記号、同一符合で示し、詳細説明は省略する。

【００３４】図９において、３４は適応色処理回路で、
原信号、１Ｈ遅延信号、２Ｈ遅延信号が入力され、垂直
エッジでは、それぞれ適正なレベルに利得調整した後、
上記３ラインの信号を補色分離回路３に供給する。次に
適応色処理回路３４の動作を図１０により詳細に説明す
る。図９において、３５〜３７は基準信号生成回路、３
８は係数合成回路、３９〜４１は乗算回路である。基準
信号生成回路３５〜３７は、各ライン毎の基準となる信
号レベルを検出する回路で、これら基準信号に応じた比
率で各ラインの利得調整を行なうため、同一組成の信号
とする必要がある。ところが、 Ｍｇ＋Ｇ＝Ｒ＋Ｂ＋Ｇ Ｙｅ＋Ｃｙ＝Ｒ＋Ｂ＋２Ｇ であるため、Ｍｇ，ＧラインのＧを２倍して Ｍｇ＋２Ｇ＝Ｒ＋Ｂ＋２Ｇ とすることにより組成の一致した輝度信号を得る。今、
原信号、１Ｈ遅延信号、２Ｈ遅延信号をそれぞれＳ
（ｎ）、Ｓ（ｎ−１）、Ｓ（ｎ−２）とすると、基準信
号生成回路３５〜３７の出力には、それぞれのラインの
基準信号Ｙ（ｎ）、Ｙ（ｎ−１）、Ｙ（ｎ−２）が形成
される。これら基準信号Ｙ（ｎ）、Ｙ（ｎ−１）、Ｙ
（ｎ−２）は、係数合成回路３８に供給され、原信号Ｓ
（ｎ）、１Ｈ遅延信号Ｓ（ｎ−１）、２Ｈ遅延信号Ｓ
（ｎ−２）に対する利得係数ｋ１、ｋ２、ｋ３が生成さ
れる。これら係数ｋ１、ｋ２、ｋ３は夫々、乗算回路３
９〜４１により、原信号Ｓ（ｎ）、１Ｈ遅延信号Ｓ（ｎ
−１）、２Ｈ遅延信号Ｓ（ｎ−２）に乗ぜられる。

【００３５】このようにして各ラインの利得係数が生成
されるのであるが、補間された信号のレベルが元の信号
のレベル以上に大きくなれば、Ｓ／Ｎ劣化の原因となる
ため、補間された信号のレベルが元の信号のレベル以上
にならないよう、係数を生成するよう構成している。例
えば、係数ｋ１、ｋ２、ｋ３は、次のように設定する。

【００３６】 ｋ１＝Ｙ（ｎ−１）／ＭＡＸ（Ｙ（ｎ），Ｙ（ｎ−１） ｋ２＝｛Ｙ（ｎ）／ＭＡＸ（Ｙ（ｎ−１），Ｙ（ｎ））＋Ｙ（ｎ−２） ／ＭＡＸ（Ｙ（ｎ−１），Ｙ（ｎ−２））｝／２ ｋ３＝Ｙ（ｎ−１）／ＭＡＸ（Ｙ（ｎ−１），Ｙ（ｎ−２）） ここで、係数ｋ１の場合、分母がＭＡＸ（Ｙ（ｎ），Ｙ
（ｎ−１））なので、Ｙ（ｎ−１）≦Ｙ（ｎ）であれ
ば、ｋ１＝Ｙ（ｎ−１）／Ｙ（ｎ）≦１となり、Ｙ（ｎ
−１）＞Ｙ（ｎ）であっても、ｋ１は１より大きくはな
らない。従って、補間によって原信号Ｓ（ｎ）が増幅さ
れることはない。係数ｋ３についても同様である。ま
た、ｋ２も１より大きくならないが、正確な色再現を得
るため、Ｓ（ｎ−１）もレベル補正し、Ｓ（ｎ）、Ｓ
（ｎ−２）とのレベルを等しくしている。図１１は、図
１０における基準信号生成回路の一具体例を示すブロッ
ク図であり、４２〜４５は１画素遅延回路、４６〜５５
は係数回路、５６〜６０はスイッチ回路、６１は加算器
である。今、図４の画素配置で信号が出力されるとする
と、各ラインの基準信号は、ＭｇとＧの出力されるライ
ンＳ（ｎ）、Ｓ（ｎ−２）では、 Ｓ（ｎ） ＝Ｇ＋Ｍｇ＋２Ｇ＋Ｍｇ＋Ｇ ＝２Ｒ＋２Ｂ＋４Ｇ Ｓ（ｎ−２）＝１／２Ｍｇ＋２Ｇ＋Ｍｇ＋２Ｇ＋１／２Ｍｇ ＝２Ｒ＋２Ｂ＋４Ｇ となる。また、ＹｅとＣｙが出力されるラインＳ（ｎ−
１）では、 Ｓ（ｎ−１）＝１／２Ｙｅ＋Ｃｙ＋Ｙｅ＋Ｃｙ＋１／２Ｙｅ ＝２Ｒ＋２Ｂ＋４Ｇ となるようにスイッチ回路５６〜６０を切り替える。す
なわち、４Ｈ毎に係数を切り替えていくことにより、各
ラインの組成が一致した、基準信号を得ることができ
る。

【００３７】図１２は図１０における係数合成回路３８
の一具体例を示すブロック図であり、６２、６３は比較
回路、６４〜６７は除算器、６８は加算器、６９は係数
器である。

【００３８】図１２において、入力される基準信号Ｙ
（ｎ）とＹ（ｎ−１）とが比較回路６２で比較され、上
記基準信号の大きい方が選択されて出力される。また、
上記比較回路６２の出力信号は、除算回路６５に供給さ
れ、基準信号Ｙ（ｎ−１）を割り算する。該除算回路６
５の出力信号がｋ１となる。同様に、入力される基準信
号Ｙ（ｎ−１）とＹ（ｎ−２）から、比較回路６３、お
よび、除算回路６６によって、ｋ３が生成される。さら
に、比較回路６２の出力信号は除算回路６４に供給され
て基準信号Ｙ（ｎ）を割り算し、比較回路６３の出力信
号は除算回路６７に供給されて基準信号Ｙ（ｎ−２）を
割り算する。上記除算回路６４、６７の出力は加算回路
６８と係数器６９とによって加算平均され、上記係数ｋ
２が得られる。

【００３９】以上、説明したように、本実施例では、垂
直エッジがある場合でも、垂直方向の相関性が低下しな
いので、Ｓ／Ｎ劣化なく垂直色モワレを軽減できると共
に、色信号の垂直色解像度の劣化の小さい、撮像装置を
実現することができる。

【００４０】図１３は、本発明の第４の実施例を示すブ
ロック図で、他の実施例との相違点は、動画色処理と静
止画色処理を切り替えできるよう構成した点で、同一機
能、同一動作のものは同一記号、同一符号で表わし詳細
説明は省略する。

【００４１】図１３において、７０は撮像素子の読みだ
し制御回路、７１は動画色処理回路、７２は切り替えス
イッチである。動画色処理回路７１は画素混合読みだし
された信号から色信号を生成する回路で、従来技術で説
明したような色処理方法を用いても何ら差し支えない。

【００４２】動画／静止画切り替え信号に応じて、読み
だし制御回路７０では、撮像素子１００の動作モードを
画素混合（動画処理）モード、あるいは、一線読みだし
（静止画処理）モードの切り替えを、また、切り替えス
イッチ７２では、色補間回路３から供給された色信号と
動画色処理回路７１から供給された色信号を切り替えて
出力する。したがって、動画が選択された場合、撮像素
子１００は画素混合読みだしを行ない、動画色処理回路
７１によって生成された色信号が、また、静止画が選択
された場合、撮像素子１００は一線読みだしを行ない、
フレームメモリ１０１、信号選択回路１０２、色補間回
路３によって生成された色信号をそれぞれ、ＲＧＢマト
リクス回路４に供給する。

【００４３】以上、本実施例によれば、動画用の撮像素
子の読み出しを制御することで、１つの撮像素子で、優
れた画質の動画、静止画を得ることができる。

【００４４】図１４は、本発明の第５の実施例を示すブ
ロック図で、他の実施例との相違点は、撮像素子から得
た画像信号をコンピュータに取り込み、ソフトウェアで
処理した後、出力するよう構成した点であり、同一機
能、同一動作するものには、同一記号、同一符号で示し
詳細説明は省略する。

【００４５】図１４において、７３はインターフェース
回路、７４はコンピュータ、７５はメモリである。撮像
素子１００から画素混合せずに読み出された信号は、フ
レームメモリ１０１に記憶され、該フレームメモリに記
憶された信号は、インターフェース回路７３を介して画
像データとしてコンピュータ７４に供給される。該コン
ピュータ７４において、該画像データを処理する訳であ
るが、例えば、第１の実施例の補間式に従って、ソフト
ウェア処理することにより、補間した色信号データを生
成することができる。また、他の実施例においても、信
号の演算処理のため、ソフトウェア処理を容易に行なえ
ることは言うまでもない。

【００４６】このように、ソフトウェアにより生成した
色信号データを、インターフェース回路７３を介してメ
モリ７５に供給し、所定の時間で該メモリ７５から信号
を出力することにより、各画素の色信号を補間生成でき
る。

【００４７】本実施例によれば、ソフトウェアにより色
信号を補間生成できるので、ハードウェアの変更なし
に、本発明の他の実施例で述べた各処理を簡単に行なう
ことができ、要求される画質に応じて、設計の自由度に
優れた撮像装置を実現できる。なお、本実施例では、各
画素信号を補間生成するよう説明したが、ＲＧＢ信号、
あるいは、色差信号Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙ信号の生成までソフ
トウェアでおこなってもよいことは言うまでもなく、コ
ンピュータの処理速度に応じてリアルタイム処理、低速
処理を使い分けることもできる。

【００４８】図１５は、本発明の第６の実施例を示すブ
ロック図で、上述の実施例により生成したＲＧＢ信号か
ら色差信号Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙを生成する一例である。本図
において、７６、７７、７８、７９、８０、８１は乗算
回路、８２、８３は加算回路である。上記ＲＧＢ信号は
乗算回路７６、７７、７８及び乗算回路７９、８０、８
１にそれぞれ供給され、該乗算回路７６、７７、７８で
は、順に、０．７、−０．５９、−０．１１倍して、ま
た該乗算回路７９、８０、８１では、順に、−０．３−
０．５９０．８９倍して出力する。該出力された信号は
加算回路８２、８３においてそれぞれ加算され出力され
る。すなわち、加算回路８２の出力には、 ０．７Ｒ−０．５９Ｇ−０．１１Ｂ なる信号が、また加算回路８３の出力には、 ０．８９Ｂ−０．５９Ｇ−０．３Ｒ なる信号が得られる。これら２式で表わされる信号は、
それぞれＲ−Ｙ、Ｂ−Ｙ信号である。なお、上記乗算回
路の乗算係数を、それぞれ０．３、０．５９、０．１１
とすることにより、 ０．３Ｒ＋０．５９Ｇ＋０．１１Ｂ なる、輝度信号Ｙを得ることもできることは言うまでも
ない。

【００４９】以上説明したように、本実施例によれば、
ＲＧＢ信号だけでなく色差信号Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙ、あるい
は輝度信号Ｙをも生成することができる。なお、本実施
例においても、第５の実施例のように、コンピュータに
画像信号を取り込み、ソフトウェアにより輝度信号を生
成できることは言うまでもない。

【００５０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
色信号の垂直解像度の劣化の少ない、高画質なフレーム
スチル画の得られる撮像装置が実現できると共に、動作
を切り替える事によって、動画像をも処理することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例のブロック図である。

【図２】撮像素子の色フィルタ配置を示す説明図であ
る。

【図３】従来の色信号生成回路のブロック図である。

【図４】本発明の第２の実施例のブロック図である。

【図５】各補色を生成する補間方法の説明図である。

【図６】色補間回路の一具体例を示す図である。

【図７】本発明の第２の実施例のブロック図である。

【図８】垂直５ラインから各補色を生成する補間方法の
説明図である。

【図９】本発明の第３の実施例のブロック図である。

【図１０】適応色処理回路の一具体例を示す図である。

【図１１】基準信号生成回路の一具体例を示す図であ
る。

【図１２】係数合成回路の一具体例を示す図である。

【図１３】本発明の第４の実施例のブロック図である。

【図１４】本発明の第５の実施例のブロック図である。

【図１５】本発明の第６の実施例のブロック図である。

【符号の説明】

１、２…１Ｈ遅延回路、 ３…色補間回路、 ５、６、７…水平補間フィルタ、 ３４…適応色処理回路、 ３５、３６、３７…基準信号生成回路、 ３８…係数合成回路、 ７０…読みだし制御回路、 ７１…動画色処理回路、 ７４…コンピュータ、 １００…撮像素子、 １０１…フレームメモリ。

フロントページの続き (72)発明者 浅田 耕史 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地株 式会社日立製作所映像メディア研究所内 (72)発明者 野田 勝 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地株 式会社日立製作所映像メディア研究所内 (56)参考文献 特開 平２−128591（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−315393（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−92592（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−76013（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−153509（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H04N 9/04 - 9/11

Claims (10)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数の画素からなる撮像面に分光感度の異
   なる複数種の色フィルタが配列され、第１の色に対する
   色フィルタと第２の色に対する色フィルタとが交互に配
   列されてなる第１の水平列フィルタと、第３の色に対す
   る色フィルタと第４の色に対する色フィルタとが交互に
   配列されてなる第２の水平列フィルタと、第１の水平列
   フィルタにおける第１の色に対する色フィルタと第２の
   色に対する色フィルタとが入れ替わった配列の第３の水
   平列フィルタと、第２の水平列フィルタと同一の配列の
   第４の水平列フィルタとが順次垂直方向に繰り返し配列
   されてなる撮像部と、 該撮像部の信号の読み出しにおいて、隣接する２つの水
   平列に含まれる垂直方向に対向する２画素の信号を混合
   して読み出す画素混合読み出しと、１つの水平列から得
   られる水平列信号を読み出す非画素混合読み出しと、の
   いずれかに切り替える読出制御手段と、 該撮像部より画素混合読み出しされた信号から該第１、
   第２、第３、第４の色に対応する色信号を生成して出力
   する動画色処理手段と、 該撮像部より非画素混合読み出しされた信号を１フレー
   ム分記憶し、該撮像部に配列されている該第１、第２、
   第３、第４の水平列フィルタの順番通りに該記憶した内
   容を出力するフレームメモリと、 該フレームメモリの出力信号が入力され、垂直方向に隣
   接する複数の水平列信号を並列に出力する信号選択手段
   と、 該第１、第２、第３、第４の水平列それぞれに対応する
   ように４Ｈ周期で１Ｈ毎に切り替わる補間係数を用い
   て、該信号選択手段の出力信号から該第１、第２、第
   ３、第４の色に対応する色信号を補間生成する色補間手
   段と、 該色補間手段の出力信号と該動画色処理手段の出力信号
   とが入力可能であって、該読み出し制御手段が画素混合
   読み出しに切り替えるときは該動画色処理手段の出力信
   号を出力し、該読み出し制御手段が非画素混合読み出し
   に切り替えるときは該色補間手段の出力信号を出力する
   色信号切替手段と、 を備えることを特徴とする撮像装置。
2. 【請求項２】請求項１において、 前記信号選択手段は、前記フレームメモリの出力信号を
   １Ｈ遅延して１Ｈ遅延信号を生成する第１の１Ｈ遅延手
   段と、該第１の１Ｈ遅延手段の出力信号を１Ｈ遅延して
   ２Ｈ遅延信号を生成する第２の１Ｈ遅延手段と、を備
   え、前記フレームメモリの出力信号と該１Ｈ遅延信号と
   該２Ｈ遅延信号とを前記隣接する複数の水平列信号とし
   て出力すること、 を特徴とする撮像装置。
3. 【請求項３】請求項１において、 前記信号選択手段は、前記フレームメモリの出力信号を
   １Ｈ遅延して１Ｈ遅延信号を生成する第１の１Ｈ遅延手
   段と、該第１の１Ｈ遅延手段の出力信号を１Ｈ遅延して
   ２Ｈ遅延信号を生成する第２の１Ｈ遅延手段と、該第２
   の１Ｈ遅延手段の出力信号を１Ｈ遅延して３Ｈ遅延信号
   を生成する第３の１Ｈ遅延手段と、該第３の１Ｈ遅延手
   段の出力信号を１Ｈ遅延して４Ｈ遅延信号を生成する第
   ４の１Ｈ遅延手段と、を備え、前記フレームメモリの出
   力信号と該１Ｈ遅延信号と該２Ｈ遅延信号と該３Ｈ遅延
   信号と該４Ｈ遅延信号とを前記隣接する複数の水平列信
   号として出力すること、 を特徴とする撮像装置。
4. 【請求項４】請求項１乃至３のいずれかにおいて、 前記信号選択手段と前記色補間手段との間に、前記信号
   選択手段から出力される前記隣接する複数の水平列信号
   それぞれから水平列信号毎の基準信号を生成し、該水平
   列信号毎の基準信号の比に応じて、前記信号選択手段か
   ら出力される前記隣接する複数の水平列信号それぞれの
   振幅を制御する適応色処理手段を設け、 前記色補間手段は、該適応色処理手段の出力信号から前
   記第１、第２、第３、第４の色に対応する色信号を補間
   生成すること、 を特徴とする撮像装置。
5. 【請求項５】請求項２において、 前記信号選択手段と前記色補間手段との間に、 前記信号選択手段から出力される前記フレームメモリの
   出力信号から第１の基準信号を生成する手段と、 前記信号選択手段から出力される前記１Ｈ遅延信号から
   第２の基準信号を生成する手段と、 前記信号選択手段から出力される前記２Ｈ遅延信号から
   第３の基準信号を生成する手段と、 該第１、第２、第３の基準信号の比に応じた第１、第
   ２、第３の係数を生成する係数合成手段と、 前記信号選択手段から出力される前記フレームメモリの
   出力信号に該第１の係数を乗算する第１の乗算手段と、 前記信号選択手段から出力される前記１Ｈ遅延信号に該
   第２の係数を乗算する第２の乗算手段と、 前記信号選択手段から出力される前記２Ｈ遅延信号に該
   第３の係数を乗算する第３の乗算手段と、 を設け、 前記色補間手段は、該第１、第２、第３の乗算手段の出
   力信号から前記第１、第２、第３、第４の色に対応する
   色信号を補間生成すること、 を特徴とする撮像装置。
6. 【請求項６】請求項５において、 前記係数合成手段は、前記第１の係数ｋ１、第２の係数
   ｋ２，第３の係数ｋ３を、前記第１、第２、第３の基準
   信号をそれぞれＹ（ｎ）、Ｙ（ｎ−１）、Ｙ（ｎ−２）
   として、 ｋ１＝Ｙ（ｎ−１）／ＭＡＸ｛Ｙ（ｎ），Ｙ（ｎ−１）｝ ｋ２＝〔Ｙ（ｎ）／ＭＡＸ｛Ｙ（ｎ），Ｙ（ｎ−１）｝＋Ｙ（ｎ−２） ／ＭＡＸ｛Ｙ（ｎ−１），Ｙ（ｎ−２）｝〕／２ ｋ３＝Ｙ（ｎ−１）／ＭＡＸ｛Ｙ（ｎ−１），Ｙ（ｎ−２）｝ により生成すること、 を特徴とする撮像装置。
7. 【請求項７】請求項４乃至６のいずれかにおいて、 前記基準信号は、前記水平列信号内の画素毎に、該画素
   に隣接する画素信号を用いて演算生成されること、 を特徴とする撮像装置。
8. 【請求項８】請求項１乃至７のいずれかにおいて、 前記色補間手段の後段に、前記補間生成した第１、第
   ２、第３、第４の色に対応した色信号からＲＧＢ信号を
   生成するＲＧＢマトリクス手段を設けること、 を特徴とする撮像装置。
9. 【請求項９】請求項８において、 前記ＲＧＢマトリクス手段の後段に、前記ＲＧＢマトリ
   クス手段から出力されるＲＧＢ信号から、輝度信号Ｙ及
   び色差信号Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙを生成する信号処理手段を設
   けること、 を特徴とする撮像装置。
10. 【請求項１０】複数の画素からなる撮像面に分光感度の
    異なる複数種の色フィルタが配列され、第１の色に対す
    る色フィルタと第２の色に対する色フィルタとが交互に
    配列されてなる第１の水平列フィルタと、第３の色に対
    する色フィルタと第４の色に対する色フィルタとが交互
    に配列されてなる第２の水平列フィルタと、第１の水平
    列フィルタにおける第１の色に対する色フィルタと第２
    の色に対する色フィルタとが入れ替わった配列の第３の
    水平列フィルタと、第２の水平列フィルタと同一の配列
    の第４の水平列フィルタとが順次垂直方向に繰り返し配
    列されてなる撮像部と、 該撮像部の信号の読み出しにおいて、隣接する２つの水
    平列に含まれる垂直方向に対向する２画素の信号を混合
    して読み出す画素混合読み出しと、１つの水平 列から得
    られる水平列信号を読み出す非画素混合読み出しと、の
    いずれかに切り替える読出制御手段と、 該撮像部より画素混合読み出しされた信号から該第１、
    第２、第３、第４の色に対応する色信号を生成して出力
    する動画色処理手段と、 該撮像部より非画素混合読み出しされた信号を１フレー
    ム分記憶し、該撮像部に配列されている該第１、第２、
    第３、第４の水平列フィルタの順番通りに該記憶した内
    容を出力するフレームメモリと、 該フレームメモリの出力信号が入力され、垂直方向に隣
    接する複数の水平列信号を選択し、該第１、第２、第
    ３、第４の水平列それぞれに対応するように４Ｈ周期で
    １Ｈ毎に切り替わる補間係数を用いて、該選択された複
    数の水平列信号から該第１、第２、第３、第４の色に対
    応する色信号を補間生成して出力するコンピュータと、 該コンピュータの出力信号と該動画色処理手段の出力信
    号とが入力可能であって、該読み出し制御手段が画素混
    合読み出しに切り替えるときは該動画色処理手段の出力
    信号を出力し、該読み出し制御手段が非画素混合読み出
    しに切り替えるときは該色補間手段の出力信号を出力す
    る色信号切替手段と、 を備えることを特徴とする撮像装置。