JPH01320812A

JPH01320812A - 撮像装置

Info

Publication number: JPH01320812A
Application number: JP63155693A
Authority: JP
Inventors: Taku Sasaki; 卓佐々木
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1988-06-22
Filing date: 1988-06-22
Publication date: 1989-12-26
Anticipated expiration: 2013-01-26
Also published as: JP2703928B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、高帯域及び低帯域の２つの信号に行なうディ
ジタルローパスフィルタに関するものである。以下の例
では、高帯域信号は、単板式カラーカメラの輝度信号、
低帯域信号は、単板式カラーカメラの色信号として説明
する。

（従来の技術）単板式カラー固体撮像素子においては、各画素には、あ
る特定の色フィルタが装着されており、これらの色信号
に適当な信号処理をすることて最終的に輝度信号Ｙと、
２つの色差信号Ｒ−Ｙ。

Ｂ−Ｙを得ている。例えば、ＲＧＢ純色フィルタをスト
ライブ状に装着したセンサーの場合のブロック図を第３
図に示す。センサ３０からのＲＧ、Ｂの各色信号はアン
プ３１，３２．３３て、白色に対して等しい応答を示す
ように、ゲインを調整される。その後Ａ／Ｄ変換器３４
，３５゜３６てＡ／Ｄ変換されγ変換部３７てγ変換さ
れた後各色信号はローパスフィルタ３８で、帯域制限さ
れ、プロセス回路３９で、２つの色差信号Ｒ−ＹＬ、＋
３−ＹＬとして出力される。一方、γ変換後の出力Ｒγ
、Ｇγ、Ｂγは、一画素ごとのタイミングでスイッチ４
０て選択されローパスフィルタ４１て帯域制限される。

その後、ある−定の時間をディレィ４２て遅延させて最
終的に輝度１３号として出力される。

（発明か解決しようとしている問題点）一般に、輝度の
ローパスフィルタ４１の帯域は色信号のローパスフィル
タ３８の帯域よりも広いのか普通である。このことは、
別の言い方をすれは各々のローパスフィルタをＦＩＲ（
有限応答）型のディジタルフィルタで構成した場合、輝
度のローパスフィルタのタップ数ＮＹは、色のローパス
フィルタのタップ数ＮＣより小さいということになる。

従って、輝度と色の時間を合せるために、いつも必ず輝
度のローパスフィルタの後に各々のタップ数の差（ＮＣ
Ｎｙ）の分だけのディレィか必要になる。また、一般に
輝度と色のローパスフィルタは別々であり色は３色分必
要なのてトータルでみると全部で（Ｎｙ　　Ｉ　）　＋
（Ｎｃｌ）ｘ３＋（Ｎｃ　　Ｎｙ）個のディレィが必要
になり、回路規模の増大を招いていた。第４図に、ＮＹ
−３、Ｎｏ＝５の場合の例を示す。この時必要なディレ
ィの数は２＋４Ｘ３＋２＝１６にもなる。

（問題点を解決するだめの手段）本発明は、このような問題点を解決するために成された
もので、水平又は垂直又は時間方向に高帯域な信号用の
ディジタルローパスフィルタのディレィとタップを、水
平又は垂直又は時間方向に低帯域な信号用のディジタル
ローパスフィルタのディレィとタップの一部に共通化さ
せて構成したことを特徴とする。

（作用）この様に構成することによって、輝度信号と色信号は、
もともと１つの信号に多重されているので、輝度信号と
３つの色信号のローパスフィルタに用いられるディレィ
とタップが共通化でき、しかも、このように共通化する
ことによって、輝度（Ｍ号のローパスフィルタのタップ
を色信号のローパスフィルタのタップの一部として設け
ることか可能になり時間合わせのためのディレィか不要
になる。

したかって必要なディレィをわずか、Ｎｃたりに大幅に
減少できた。

（実施例）第１図は、本発明による輝度と色のローパスフィルタの
実施例である。第３図のようなストライプフィルターを
装着したセンサーの場合を考えるとスイッチ１０への人
カイ３号Ｒ，Ｇ、Ｂは第２図ａ）、ｂ）、ｃ）に示すよ
うに各々位相か１クロツクずつずれており、しかもデユ
ーティ−は　ｌ／３である。ここでいうクロックは一画
素ごとの読み出しクロックである。スイッチ１０はクロ
ックに同期してＲ，Ｇ、Ｂ信号を選択して第２図ｅ）に
示すような出力を輝度信号として出力する。

この出力は、４つのディレィＩＩ、１２゜１３．１４か
らなるローパスフィルタに入力される。今、定数倍器１
５，１６．１７の係数を、各々Ｉ／４　、　ｌ／２　、
　ｌ／４とし、定数倍器１９，２０゜２＋、２２．２３
の係数を、各々Ｉ／４　、３／４　。

１　、３／４　、　ｌ／４であるとする。

例えは、ある時刻ｔ１てスイッチ１０の出力がｇ２てあ
ったとする。すると、ディレィ１１゜１２．１３．１４
の出力は、各々ｂ２　、ｒｌ　＋ｇ＋、ｂ＋である。

従って、加算器１８の出力はｌ／４　ｂ２＋Ｉ／２　ｒ
　ｌ十Ｉ／４ｇ＋である。

一方、加算器２４の出力は、Ｉ／４　ｇ２＋３／４ｇ１
てあり加算器２５の出力は、１／４　ｂ２＋３／４ｂ１
てあり、係数器２１の出力は、ｒｌである。

次のクロックで、スイッチ１ｏの出力かｒ２になると加
算器１８にはＩ／４　ｇ２＋Ｉ／２　ｂ２＋Ｉ／４ｒｌ
、加算器２４にはＩ／４　ｒ２　＋３／４３／４　ｒ　
＋、加算器２５には３ｙ４ｇ２＋１／４ｇ１、係数器２
１の出力にはｂ２か現われる。

従って、以下同様に動作されると加算器２４゜２５及び
係数器２１の出力には、Ｒ，Ｇ、Ｂのローパスフィルタ
リングされた出力か交互に現われる。従って、スイッチ
２６でクロックに同期してこれらを切り換えるとＲ，Ｇ
、Ｂのローパスフィルタリングされた出力か分離して得
られる。

この場合は、第４図てＨｃ＝　［１／４３／４１３／４
１／４］というローパスフィルタを３組用意して、Ｒ２
Ｇ、Ｂ各々独立に上記のフィルタ処理を行なった場合と
全く同し出力かわずか４個のディレィて得ることかでき
る。

また、輝度に関しても、第４図でＨｙ　＝　　［１／４　１／２　１／４］というローパ
スフィルタを行なった場合と全く同し出力を色信号と時
間差かない形で得ることかでき、従って、第４図におい
て必要てあった輝度と色の時間合せのためのディレィ８
５も不要になっている。第４図と第１図は全く同し出力
であるか本発明によれは１４個必要てあったディレィか
全部て４個てずんてしまう。

以上の説明では、色信号用のフィルタが５タップの場合
であるか、より多くのタップ数で構成される場合ても３
個おきのタップ出力を−まとめにして一つの加算器で加
算するようにすると、３色分のローパスフィルタの共通
化か実現てきる。

更に、色信号用のローパスフィルタの一部に輝度信号用
のローパスフィルタを共通化して構成することで、色と
輝度の位相か一致した出力か得られる。今、色信号用ロ
ーパスフィルタのタップ数か２１ｅ＋１．輝度信号用ロ
ーパスフィルタのタップ数か２１．＋１のときは、色信
号用ローパスフィルタの第（Ｉｃ＋＋）番目のタップと
輝度（ｇ−％用ローパスフィルタの第（ｌｙ＋１）番目
のタップを共通化すれはよい。

また、色信号用ローパスフィルタのタップ数か２１Ｃ２
輝度信号用ローパスフィルタのタップ数が２１ｙのとき
は　色信号用ローパスフィルタの第１゜番目のタップと
輝度信号用ローパスフィルタの第１ｙ番目のタップを共
通化すれはよい。

また、以上の説明ではセンサからの出力がＲｌＧ、Ｂ独
立して得られる場合を説明したが、直接Ｒ−Ｇ−Ｂの順
に一つの信号として読み出せる場合にはスイッチ１０が
不要になり、更に簡単な構成で実現てぎる。

（他の実施例）第２の実施例として、本発明をモザイク型色フィルタ配
列をもったセンサーへ適用した場合を説明する。第５図
は、モザイク型色フィルタを装着したセンサ１０１から
の信号処理のブロック図である。

第６図に第５図中の水平ローパスフィルタ部１３０に本
発明を適用した場合を示し後述する。

センサ１０１の色配列は、第５図に示すようになってお
り第１フィールド読み出し時には第（２，−１）ライン
と第２１ラインか例えばＣＣＤ中て加算されて読み出さ
れ、第２フィールド読み出し時には第２Ｉラインと第２
１　＋１ラインか加算されて読み出される。従って、両
フィールド共、奇数番目のラインは、１クロツクごとに
（Ｙｅ＋Ｍｇ）、（Ｃｙ十Ｇ）の信号が交互に、偶数番
目のラインては、（Ｙｅ＋Ｇ）。

（Ｃｙ十Ｍｇ）の信号か交互に読み出されることになる
。この信号は、Ａ／Ｄ変換器＋０２で、Ａ／Ｄ変換され
γ変換器１０３てγ変換される。

輝度信号は、ディレィ１０４，１０５、係数器＋０６．
１０７，１０８、加算器＋０９から構成されるローパス
フィルタでローパスフィルタリングされるので第１フイ
ールド、第２フイールドの奇数及び偶数番目のラインご
とにおおよそ（Ｍｇ＋Ｃｙ＋Ｙｅ十Ｇ）／４になる。

また、色差信号は、となりあった信号同士を減算する。

これは、ディレィ１１１．係数器１１２．１１３．加算
器１１４で実現できる。係数器１１２は一１倍数、係数
器１１３は＋１倍数である加算器１１４の出力は奇数ラ
インでは（Ｙｅ＋Ｍｇ）−（Ｃ，ｙ＋Ｇ）　−Ｒ−Ｇ、
偶数ラインでは、（Ｙｅ＋Ｇ）−（Ｃｙ＋Ｍｇ）＝Ｇ−
２Ｂが、交互に反転して出力される。この出力は、ディ
レィ１１９，１２０，１２１、係数器１１５．１１６．
１１７．１１８、加算器１１２からなる４タップのロー
パスフィルタに人力される。例えば、Ｈｃ＝　、（１／４１／４１／４１／４　）のようなフ
ィルタリングを行なうためには、係数器１１５，１１８
は−１７４、係数器１１６゜１１７は１／４に設定する
と良い。なぜなら、加算器１１４の出力は、−クロック
ごとに、極性が反転しているからである。また、上記の
減算によって信号の中心が半画素ずれるため上記の色信
号用のローパスフィルタのタップ数は、偶数にとるとそ
の分が補正されて都合が良い。

但し、このことは第５図のように、輝度用のローパスフ
ィルタのタップ数が奇数の場合てあってこれが逆に偶数
の場合には、上記の色信号用のローパスフィルタのタッ
プ数は奇数にとるのが良い。輝度信号は、ディレィ１１
０で約２クロック分遅らせて色（Ｕ号と位相を合わせる
。色差信号は、この状態ては一画素及び−ラインおきに
符号か反転しているのて符号反転器１００て、符号をそ
ろえる。即ち、奇数ラインの奇数番目及び偶数ラインの
偶数番目の画素の符号はプラス、その他は、マイナスに
設定する。

以上か水平ローパスフィルタ部１３０に必要な動作であ
る。

色差信号は線順次になっているので］Ｈディレィ＋２４
．＋２５て補間されるものと、１Ｈディレィ１２４の出
力とを１Ｈことに交互にスイッチ１２９て切り換えるこ
とで、同時化した色差信号Ｒ−Ｇ、Ｇ−２Ｂか得られる
。１Ｈディレィ１２３は、輝度信号の垂直方向の位相合
わせのためのものである。

さて、第５区の水平ローパスフィルタ部１３０の動作を
本発明を用いて構成した場合を第６図に示す。まず、輝
度はディレィ１３２゜１３３、係数器４３５，１３６．
１３７、加算器１４４て構成されるローパスフィルタで
ローパスフィルタリングされる。色信号は第５図の動作
を考えれば明らかなようにＨＣｌ−（’−１１）ＨＣ２＝　（−１／４１／４−１／４１／４　）という
二つのフィルタのコンボリューションであるから。Ｈｃ
＋＊　ＨＣ２＝　（−１７４１／２−１／２１／２１／
４）という−回のフィルタリング操作をすることと同し
である。

従って、係数器１３８，１４２の係数を一−ｌ／４係数
器１３９．１４１の係数をｌ／２係数器１４０の係数−
１７２とすれば加算器１４３の出力は、第５図の場合と
全く同しになる。つまり、１個ごとに係数の極性が＋、
−となっている。上記の説明はタップ数が偶数の場合で
あるが奇数の場合でも第１の実施例に説明したように同
様に実施できる。又、符号反転器１４５の動作は、第５
図中の符号反転器１００と同様である。

次に、第３の実施例として本発明を第７図に示すような
オフセットサンプリング構造をもったカラーセンサに適
用した場合を説明する。

第７図に示す構造においては、例えば図中に■で示すよ
うな画素と画素の丁度中間の情報をまず上下方向の画素
から補間すると良い。このようにすると、垂直方向には
一ラインおきに同し位置に同し色フィルターが配列され
ているので補間されたあとは、結局どのラインも水平方
向にＲＧＢのデータが順番に並ぶことになる。従って、
この段階で第１の実施例と同しことを行なえば良い。ま
た、同様の考えは、垂直方向にも利用てきる。例えば、
０点に輝度のデータは上下１ラインからの補間、色のＢ
のデータは上下２ラインずつからの補間を行なうとする
と輝度用のたて方向の垂直ローパスフィルタは例えは色用のたて方向の垂直ローパスフィルタは、とする。こ
の垂直方向のローパスフィルタも従来の構成てあれば輝
度用に２個の１日メモリ、色用に４個の１Ｈメモリ更に
、輝度と色の垂直方向の位相会わせのために輝度側に２
個の１Ｈメモリか必要になる。第８図に本発明によって
輝度用の垂直ローパスフィルタの１Ｈメモリとタップを
色用の垂直ローパスフィルタの１Ｈメモリとタップの一
部と共通化した場合の構成図を示す。先述の２つの実施
例の１ビクセル分のディレィをＩ　Ｈメモリにかえるた
りて良い。但し、色の水平方向のローパスフィルタは、
第１図に示したものと同し構成か使える。

更に、同様な考えを発展させると、辺上説明した実施例
中のディレィを、今度は、ＩＶのフィールドメモリやフ
レームメモリにすることによって時間軸方向へのローパ
スフィルタリングにおいても同様な考え方か有効なこと
は明らかである。

（発明の効果）以上のように本発明では、水平又は垂直方向に輝度用の
ローパスフィルタのディレィとタップを色信号用のロー
パスフィルタのディレィとタップの一部分に共通化させ
ることにより、大幅な回路規模の縮小か実現できる。本
発明はストライプフィルタでもモサイク型フィルタの場
合ても有効であり、また、いわゆるオフセットサンプリ
ング構造を持った単板センサても有効である。

また、以上の説明は、高帯域信号として単板カラーカメ
ラの水平又は垂直方向の輝度信号、低帯域信号として、
単板カラーカメラの水平又は垂直方向の色信号を考えた
が、その他、同様な関係にあるものなら何でも良い。例
えは、ディジタルテレビやディジタルＶＴＲての輝度と
色信号に対しても同様に有効である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、ストライプフィルタ型単板カラーカメラでの
本発明の構成を示す図、第２図は、第１図での信号のタイミングチャートを示す
図、第３図は、ストライプフィルタ型単板カラーカメラの信
号処理のブロック図、第４図は、従来のローパスフィルタ構成を示す１第５図
は、モザイク型単板カラーカメラの信号対埋のブロック
図、第６図は、モザイク型単板カラーカメラでの本発明の構
成を示す図、第７図は、オフセットサンプリング構造のカラーセンサ
ーを示す図、第８図は、本発明と垂直方向を実施した構成を示す図で
ある。１０　　スイッチ１１．１２．１３．１４　　　ディレィ＋８．２４．２
５　　　加算器２６　　スイッチ１３１．１３２，１３３．１３４　　　ディレィ１４３
．１４４　　　加算器

Claims

【特許請求の範囲】

（１）水平又は垂直又は時間方向に高帯域な信号用のデ
ィジタルローパスフィルタのディレイとタップを、水平
又は垂直又は時間方向に低帯域な信号用のディジタルロ
ーパスフィルタのディレイとタップの一部に共通化させ
て構成したことを特徴とするディジタルローパスフィル
タ。
（２）前記高帯域信号がストライプフィルタ型単板カラ
ーカメラにおける輝度信号であり、かつ前記低帯域信号
がストライプフィルタ型単板カラーカメラにおける色信
号であることを特徴とする特許請求の範囲第（１）項記
載のディジタルローパスフィルタ。
（３）前記高帯域信号がモザイクフィルタ型単板カラー
カメラにおける輝度信号であり、かつ前記低帯域信号が
、モザイクフィルタ型単板カラーカメラにおける色信号
であることを特徴とする特許請求の範囲第（１）項記載
のディジタルローパスフィルタ。
（４）前記低帯域信号用のディジタルローパスフィルタ
の係数が１タップごとにその符号が反転していることを
特徴とする特許請求の範囲第（１）項及び第（３）項記
載のディジタルローパスフィルタ。
（５）前記高帯域信号及び低帯域信号がオフセットサン
プリング構造をもったセンサーによるカラーカメラの輝
度信号及び色信号であることを特徴とする特許請求の範
囲第（１）項記載のディジタルローパスフィルタ。
（６）前記ディジタルローパスフィルタが垂直方向のフ
ィルタでディレイは１Ｈメモリで構成したことを特徴と
する特許請求の範囲第（１）項記載のディジタルローパ
スフィルタ。