JP3459538B2 - Color signal processing circuit for single-chip color camera - Google Patents
Color signal processing circuit for single-chip color cameraInfo
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Description
【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は単板式カラーカメ
ラの色信号処理回路に関し、特に、色差順次方式により
アレイ状に配列された色フィルタに対応して、アレイ状
に配置される光電変換素子を含む固体撮像デバイスから
の信号を処理する色分離回路を有する単板式カラーカメ
ラの色信号処理回路に関する。
【0002】
【従来の技術】カラーカメラにおいて、現在撮像デバイ
スとして広く用いられているCCD(Charge Coupled D
evice )は、受けた光の明暗に応じて出力する信号の振
幅を変化させるだけで、その出力信号にはカラー情報が
含まれない。したがって、カラー情報を得るためには光
学的な手段を用いて、CCDに入射する光にフィルタを
かけるなどの工夫が必要となる。
【0003】家庭用のカラーカメラにおいては、単一の
CCDから三原色信号を取出す、いわゆる単板式方式が
採用され、このCCDの受光面側に色フィルタアレイを
用いた、いわゆる同時式のカラー撮像方式が採用されて
いる。
【0004】図2は色フィルタアレイが色差順次方式で
配列されている場合のCCDの構成図である。図2に示
すように、色差順次方式の色フィルタにおいては、色フ
ィルタとしてマゼンタ(以下、Mgで表わす),緑色
(以下、Gで表わす),シアン(以下、Cyで表わ
す),黄色(以下、Yeで表わす)の色フィルタがモザ
イク状に配置されている。
【0005】ここで、CCD出力信号から三原色信号
R,G,Bを分離する場合、三原色である赤(R),
緑,青(B)に対して、補色関係にあるMg,Ye,C
yとの間には以下の近似が成り立つことを用いている。
【0006】Mg=R+B…(1)
Ye=R+G…(2)
Cy=B+G…(3)
図3は従来の単板式カラーカメラの色信号処理回路を示
すブロック図である。
【0007】図2に示すように、色フィルタアレイは、
交互に配置されるマゼンタ色フィルタと緑色フィルタと
を含む第1の行と、交互に配置される黄色フィルタとシ
アン色フィルタとを含む複数の第2の行とを含み、nを
自然数とするとき、第2の行は、y=4n−3およびy
=4n−1の行に属し、かつxが偶数の列に黄色フィル
タを含み、第1の行は、y=4n−4およびy=4n−
2の行に属し、かつy=4n−4の行に属する場合xが
奇数の列に緑色フィルタを有し、y=4n−2の行に属
する場合xが偶数の列に緑色フィルタを有している場
合、色信号生成手段は次のようになる。
【0008】上述の色フィルタアレイでは任意の2×2
行列にMg,G,Ye,Cyを含んでいる。次に、図3
を参照して、この2×2行列の中心位置の色信号生成に
ついて考える。図3における光学系1を通った光はCC
D2の受光面に結像する。CCD2では結像した光を色
フィルタMg,Ye,Cy,Gに対応した電気信号に変
換する。これらの電気信号Mg,Ye,Cy,Gは、駆
動回路7から出力されるCCD駆動パルスにより、CC
D2から順次読出されていく。
【0009】CCD2から読出された信号は、同時化回
路3に入力され、同時化回路3でメモリを用いてMg,
Ye,Cy,Gの4信号が同時化される。同時化回路3
から出力されたMg,Ye,Cy,Gの4信号は、Y
L,CR,CB生成回路5に入力される。YL,CR,
CB生成回路5では、下記の第(4)式,第(5)式,
第(6)式の演算を行ない、Mg,Ye,Cy,Gの4
信号から輝度信号YL,第1の色信号CR,第2の色信
号CBを作成する。
【0010】
CR=(Mg+Ye)−(G+Cy)
={(R+B)+(R+G)}−{G+(B+G)}
=2R−G …(4)
CB=(Mg+Cy)−(Ye+G)
={(R+B)+(B+G)}−{(R+G)+G}
=2B−G …(5)
YL=Mg+G+Ye+Cy
=(R+B)+G+(R+G)+(B+G)
=2R+3G+2B…(6)
YL,CR,CB生成回路5から出力されたYL,C
R,CB信号はマトリクス回路6に入力される。マトリ
クス回路6では、下記に示す第(7)式,第(8)式,
第(9)式のマトリクス計算を行ない、R,G,B信号
を作成する。
【0011】
G=(2YL−2CR−2CB)/10…(7)
R=(YL+4CR−CB)/10 …(8)
B=(YL−CR+4CB)/10 …(9)
【0012】
【発明が解決しようとする課題】図3はCCDの色フィ
ルタにおける分光感度特性を示す図である。図3に示す
ように、実際のCCDの色フィルタにおいては、Mg信
号がGの成分を含んでいる。すなわち、Mgの信号は第
(1)式ではなく、次の第(10)式で近似される。
【0013】Mg=(R+B)+ΔG…(10)
したがって、第(1)式の近似を用いている上述の第
(4)式,第(5)式および第(6)式のCR,CB,
YLは、実際は以下に示す式のように本来のCR,C
B,YLよりもΔGだけ大きい信号になる。
【0014】
CR=(2R−G)+ΔG …(11)
CB=(2B−G)+ΔG …(12)
YL=(2R+3G+2B)+ΔG…(13)
よって、第(7)式,第(8)式,第(9)式のR,
G,Bを新たにR′,G′,B′と置き、本来のR,
B,BをR,G,Bとすると、
G′=G−(2ΔG/10)…(14)
R′=R+(4ΔG/10)…(15)
B′=B+(4ΔG/10)…(16)
となり、本来のRGB信号レベルからずれてしまい、彩
度,色相に悪影響を与えるという欠点がある。
【0015】それゆえに、この発明の主たる目的は、C
R,CB,YL生成信号処理以前にMg信号の分光感度
補正を行なうことができるような単板式カラーカメラの
色信号処理回路を提供することである。
【0016】
【課題を解決するための手段】請求項1に係る発明は、
画素のそれぞれに対応する光電変換素子がアレイ状に配
列された固体撮像素子と、固体撮像素子の受光面側に対
応して設けられ、色フィルタアレイ中の任意の2行2列
の4画素に対応して緑色および3種の補色フィルタを有
する色フィルタアレイとを備えた単板式カラーカメラに
おいて、固体撮像素子から全画素独立に読出される出力
信号を受けて4画素ごとに対応する色信号を生成する色
分離手段と、マゼンタの色フィルタに対する出力信号に
対応して、グリーンの色フィルタに対応する出力信号を
用いてマゼンタの色フィルタの分光感度特性の補正をか
ける補正手段とを備えて構成される。
【0017】
【発明の実施の形態】図1はこの発明の一実施形態を示
すブロック図である。この実施形態は、前述の従来例と
同様にして光学系1とCCD2と同時化回路3とYL,
CR,CB生成回路5とマトリクス回路6と駆動回路7
とを含む。そして、同時化回路3とYL,CR,CB生
成回路5との間にこの発明の特徴となるMg信号生成ブ
ロック4が設けられる。このMg信号生成ブロック4は
G信号に係数αをかけた信号をMg信号から引き、分光
感度補正を行なった信号Mg′を作成するものであり、
この信号Mg′はYL,CR,CB生成回路5に入力さ
れる。
【0018】なお、この発明は、CCD2からの読出方
法として、Mg,Ye,Cy,Gの4信号が独立に出力
できる方法であれば、インタレース方式,プログレッシ
ブスキャン方式あるいはその他のどのような方法でも適
用可能である。
【0019】次に、動作について説明する。光学系1を
通った光はCCD2の受光面に結像する。CCD2では
結像した光を色フィルタMg,Ye,Cy,Gに対応し
た電気信号に変換する。これらの電気信号Mg,Ye,
Cy,Gは、駆動回路7から出力されるCCD駆動パル
スにより、CCD2から順次読出されていく。
【0020】CCD2から読出された信号は、同時化回
路3に入力され、同時化回路3でメモリを用いてMg,
Ye,Cy,Gの4信号が同時化される。同時化された
Mg,Ye,Cy,Gの4信号のうち、MgおよびG信
号はMg信号生成ブロック4に入力される。そして、M
g信号生成ブロック4によって、G信号に係数αをかけ
た信号がMg信号から引かれ、分光感度補正を行なった
信号Mg′が作成されてYL,CR,CB生成回路5に
与えられる。
【0021】同時化回路3から出力されたYe,Cy,
Gの3信号もYL,CR,CB生成回路5に与えられ
る。YL,CR,CB生成回路5では、前述の第(4)
式,第(5)式および第(6)式の演算を行ない、M
g′,Ye,Cy,Gの4信号からYL,CR,CB信
号が作成される。
【0022】YL,CR,CB生成回路5から出力され
たYL,CR,CB信号はマトリクス回路6に入力され
る。マトリクス回路6は前述の第(7)式,第(8)式
および第(9)式のマトリクス計算を行ない、R,G,
B信号を作成する。
【0023】上述のごとく、この実施形態によれば、M
g信号生成ブロック4でMg′は第(10)式のΔG分
を補正しているので、第(1)式の近似が成り立つこと
になる。したがって、Mg信号生成ブロック4以降の信
号処理、すなわちYL,CR,CB生成回路5とマトリ
クス回路6は従来方式と同じでも、より色再現性のよい
信号処理を行なうことが可能となる。
【0024】CCD2の色フィルタの分光感度特性によ
って、分光感度補正を行なう必要がある色信号がMgだ
けでなくYe,Cyにも及ぶ場合には、上述のMg信号
生成ブロック4で行なう処理と同様の信号処理をYe,
Cyについても行なえばよい。
【0025】また、輝度信号としては、上述のYL,C
R,CB生成回路5で分光感度補正を行なった信号を用
いて作成した輝度信号YLを用いても構わないが、Gの
分光感度は輝度信号の分光感度に近く、輝度信号に対し
て大きな比重を有するので、分光感度補正を行なってい
ない補正信号を用いて作成してもよい。
【0026】
【発明の効果】以上のように、この発明によれば、マゼ
ンタの色フィルタに対する出力信号に対応してグリーン
の色フィルタに対応する出力信号を用いてマゼンタの色
フィルタの分光感度特性の補正をかけるようにしたの
で、本来のRGB信号レベルに沿うことができ、彩度や
色相に悪影響を与えることがない。Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a color signal processing circuit of a single-chip color camera, and more particularly, to a color filter arranged in an array by a color difference sequential method. The present invention relates to a color signal processing circuit of a single-chip color camera having a color separation circuit for processing a signal from a solid-state imaging device including photoelectric conversion elements arranged in an array. 2. Description of the Related Art In a color camera, a CCD (Charge Coupled D) widely used as an imaging device at present is used.
evice) merely changes the amplitude of the output signal according to the brightness of the received light, and the output signal does not include color information. Therefore, in order to obtain color information, it is necessary to use optical means to apply a filter to light incident on the CCD. [0003] In a home color camera, a so-called single-panel system for extracting three primary color signals from a single CCD is adopted, and a so-called simultaneous color imaging system using a color filter array on the light receiving surface side of the CCD. Has been adopted. FIG. 2 is a configuration diagram of a CCD in which color filter arrays are arranged in a color difference sequential system. As shown in FIG. 2, in the color filter of the color difference sequential system, magenta (hereinafter, represented by Mg), green (hereinafter, represented by G), cyan (hereinafter, represented by Cy), and yellow (hereinafter, represented by Cy). Ye) are arranged in a mosaic pattern. Here, when separating the three primary color signals R, G, B from the CCD output signal, the three primary colors red (R),
Mg, Ye, C, which are complementary colors to green and blue (B)
The fact that the following approximation holds between y and y is used. Mg = R + B (1) Ye = R + G (2) Cy = B + G (3) FIG. 3 is a block diagram showing a color signal processing circuit of a conventional single-panel color camera. As shown in FIG. 2, the color filter array
When n is a natural number, including a first row including a magenta color filter and a green filter that are alternately arranged, and a plurality of second rows including a yellow filter and a cyan filter that are alternately arranged. , The second row contains y = 4n−3 and y
= 4n-1 and x includes a yellow filter in an even column, the first row is y = 4n-4 and y = 4n-
X has a green filter in an odd-numbered column if it belongs to row 2 and y = 4n-4, and x has a green filter in an even-numbered column if it belongs to y = 4n-2. In this case, the color signal generating means is as follows. In the above-described color filter array, an arbitrary 2 × 2
The matrix contains Mg, G, Ye, and Cy. Next, FIG.
, The generation of a color signal at the center position of the 2 × 2 matrix will be considered. The light passing through the optical system 1 in FIG.
An image is formed on the light receiving surface of D2. The CCD 2 converts the formed light into electric signals corresponding to the color filters Mg, Ye, Cy, and G. These electric signals Mg, Ye, Cy, and G are converted into CC signals by a CCD driving pulse output from the driving circuit 7.
The data is sequentially read from D2. The signal read from the CCD 2 is input to a synchronization circuit 3, and the synchronization circuit 3 uses a memory to store Mg,
The four signals of Ye, Cy, and G are synchronized. Synchronization circuit 3
The four signals of Mg, Ye, Cy, and G output from
It is input to the L, CR, CB generation circuit 5. YL, CR,
In the CB generation circuit 5, the following equations (4), (5),
The calculation of the expression (6) is performed, and Mg, Ye, Cy, and G
A luminance signal YL, a first color signal CR, and a second color signal CB are created from the signals. CR = (Mg + Ye) − (G + Cy) = {(R + B) + (R + G)} − {G + (B + G)} = 2R−G (4) CB = (Mg + Cy) − (Ye + G) = {(R + B) ) + (B + G)}-{(R + G) + G} = 2B-G (5) YL = Mg + G + Ye + Cy = (R + B) + G + (R + G) + (B + G) = 2R + 3G + 2B ... (6) YL, CR, CB generation circuit 5 YL and C output from
The R and CB signals are input to the matrix circuit 6. In the matrix circuit 6, the following equations (7), (8),
The matrix calculation of Expression (9) is performed to create R, G, and B signals. G = (2YL-2CR-2CB) / 10 (7) R = (YL + 4CR-CB) / 10 (8) B = (YL-CR + 4CB) / 10 (9) FIG. 3 is a diagram showing the spectral sensitivity characteristics of a color filter of a CCD. As shown in FIG. 3, in an actual CCD color filter, the Mg signal includes a G component. That is, the signal of Mg is not approximated by the expression (1) but is approximated by the following expression (10). Mg = (R + B) + ΔG (10) Accordingly, CR, CB, and CR of the above-mentioned equations (4), (5) and (6) using the approximation of equation (1)
YL is actually CR, C as shown in the following equation.
The signal becomes larger by ΔG than B and YL. CR = (2R−G) + ΔG (11) CB = (2B−G) + ΔG (12) YL = (2R + 3G + 2B) + ΔG (13) Equations (7) and (8) , R in equation (9),
G and B are newly set as R ', G' and B ', and the original R and
Assuming that B and B are R, G and B, G ′ = G− (2ΔG / 10) (14) R ′ = R + (4ΔG / 10) (15) B ′ = B + (4ΔG / 10) (15) 16), which deviates from the original RGB signal level, and has a disadvantage in that the saturation and the hue are adversely affected. Therefore, the main object of the present invention is to provide a C
An object of the present invention is to provide a color signal processing circuit of a single-chip color camera capable of performing spectral sensitivity correction of a Mg signal before R, CB, and YL generation signal processing. Means for Solving the Problems The invention according to claim 1 is:
A solid-state image sensor in which photoelectric conversion elements corresponding to each of the pixels are arranged in an array, and four pixels in an arbitrary two rows and two columns in a color filter array are provided corresponding to the light receiving surface side of the solid-state image sensor. In a single-panel color camera having a color filter array having correspondingly green and three types of complementary color filters, a color signal corresponding to every four pixels is received by receiving an output signal read out from a solid-state image sensor independently for all pixels. A color separation unit configured to generate the color separation filter; and a correction unit configured to correct a spectral sensitivity characteristic of the magenta color filter using an output signal corresponding to the green color filter in response to the output signal to the magenta color filter. Is done. FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention. In this embodiment, the optical system 1, the CCD 2, the synchronization circuit 3, the YL,
CR / CB generation circuit 5, matrix circuit 6, and drive circuit 7
And An Mg signal generation block 4 which is a feature of the present invention is provided between the synchronization circuit 3 and the YL, CR, CB generation circuit 5. The Mg signal generation block 4 subtracts a signal obtained by multiplying the G signal by the coefficient α from the Mg signal to create a signal Mg ′ having been subjected to spectral sensitivity correction.
This signal Mg 'is input to the YL, CR, CB generation circuit 5. The present invention provides an interlace method, a progressive scan method, or any other method as a method for reading from the CCD 2 as long as it can output four signals of Mg, Ye, Cy, and G independently. But it is applicable. Next, the operation will be described. The light passing through the optical system 1 forms an image on the light receiving surface of the CCD 2. The CCD 2 converts the formed light into electric signals corresponding to the color filters Mg, Ye, Cy, and G. These electric signals Mg, Ye,
Cy and G are sequentially read from the CCD 2 by the CCD drive pulse output from the drive circuit 7. The signal read from the CCD 2 is input to a synchronization circuit 3, and the synchronization circuit 3 uses a memory to store Mg,
The four signals of Ye, Cy, and G are synchronized. Of the synchronized four signals of Mg, Ye, Cy, and G, the Mg and G signals are input to the Mg signal generation block 4. And M
The signal obtained by multiplying the G signal by the coefficient α is subtracted from the Mg signal by the g signal generation block 4, a signal Mg ′ having been subjected to spectral sensitivity correction is created, and supplied to the YL, CR, CB generation circuit 5. Ye, Cy, output from the synchronization circuit 3
The three G signals are also supplied to the YL, CR, CB generation circuit 5. In the YL, CR, CB generation circuit 5, the (4)
Expressions (5) and (6) are calculated, and M
YL, CR, and CB signals are created from the four signals g ', Ye, Cy, and G. The YL, CR, CB signals output from the YL, CR, CB generation circuit 5 are input to a matrix circuit 6. The matrix circuit 6 performs the matrix calculations of the above-described equations (7), (8) and (9), and calculates R, G,
Create a B signal. As described above, according to this embodiment, M
In the g signal generation block 4, Mg ′ corrects ΔG in equation (10), so that approximation in equation (1) holds. Therefore, the signal processing after the Mg signal generation block 4, that is, the YL, CR, CB generation circuit 5 and the matrix circuit 6 can perform signal processing with better color reproducibility even if they are the same as the conventional method. When the color signal that needs to be subjected to spectral sensitivity correction extends not only to Mg but also to Ye and Cy due to the spectral sensitivity characteristic of the color filter of the CCD 2, it is the same as the processing performed in the Mg signal generation block 4 described above. Signal processing of Ye,
What is necessary is just to carry out also about Cy. As the luminance signal, the above YL, C
The luminance signal YL created by using the signal subjected to the spectral sensitivity correction by the R and CB generation circuit 5 may be used, but the spectral sensitivity of G is close to the spectral sensitivity of the luminance signal and has a large specific gravity with respect to the luminance signal. Therefore, it may be created using a correction signal that has not been subjected to spectral sensitivity correction. As described above, according to the present invention, the spectral sensitivity characteristic of the magenta color filter is obtained by using the output signal corresponding to the green color filter corresponding to the output signal to the magenta color filter. , The original RGB signal level can be met, and the saturation and hue are not adversely affected.
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施形態を示すブロック図であ
る。
【図2】従来の色フィルタアレイが色差順次方式で配列
されている場合のCCDの構成を示す図である。
【図3】従来のCCDの色フィルタにおける分光感度特
性を示す図である。
【図4】従来の単板式カラーカメラの概略ブロック図で
ある。
【符号の説明】
1 光学系
2 CCD
3 同時化回路
4 Mg信号生成ブロック
5 YL,CR,CB生成回路
6 マトリクス回路
7 駆動回路BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a block diagram showing one embodiment of the present invention. FIG. 2 is a diagram showing a configuration of a CCD when a conventional color filter array is arranged in a color difference sequential system. FIG. 3 is a diagram showing spectral sensitivity characteristics of a conventional CCD color filter. FIG. 4 is a schematic block diagram of a conventional single-chip color camera. [Description of Signs] 1 Optical system 2 CCD 3 Synchronization circuit 4 Mg signal generation block 5 YL, CR, CB generation circuit 6 Matrix circuit 7 Drive circuit
Claims (1)
がアレイ状に配列された固体撮像素子と、前記固体撮像
素子の受光面側に対応して設けられ、色フィルタアレイ
中の任意の2行2列の4画素に対応して緑色および3種
の補色フィルタを有する色フィルタアレイとを備えた単
板式カラーカメラにおいて、 前記固体撮像素子から全画素独立に読出される出力信号
を受けて前記4画素ごとに対応する色信号を生成する色
分離手段、およびマゼンタの色フィルタに対応する出力
信号に対して、グリーンの色フィルタに対応する出力信
号を用いて前記マゼンタの色フィルタの分光感度特性の
補正をかける補正手段を備えた、単板式カラーカメラの
色信号処理回路。(57) Claims 1. A solid-state imaging device in which photoelectric conversion elements corresponding to pixels are arranged in an array, and a solid-state imaging device is provided corresponding to a light-receiving surface side of the solid-state imaging device. A single-panel color camera including a color filter array having green and three types of complementary filters corresponding to four pixels in an arbitrary two rows and two columns in a color filter array, wherein all pixels are independently read from the solid-state imaging device Color separation means for receiving the output signal generated and generating a color signal corresponding to each of the four pixels, and for an output signal corresponding to a magenta color filter, using an output signal corresponding to a green color filter. A color signal processing circuit for a single-chip color camera, comprising a correction unit for correcting the spectral sensitivity characteristic of a magenta color filter.
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JP14215997A JP3459538B2 (en) | 1997-05-30 | 1997-05-30 | Color signal processing circuit for single-chip color camera |
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JPH10336684A JPH10336684A (en) | 1998-12-18 |
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