JPH02130089A - 固体撮像装置の信号処理回路 - Google Patents

固体撮像装置の信号処理回路

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JPH02130089A
JPH02130089A JP63282553A JP28255388A JPH02130089A JP H02130089 A JPH02130089 A JP H02130089A JP 63282553 A JP63282553 A JP 63282553A JP 28255388 A JP28255388 A JP 28255388A JP H02130089 A JPH02130089 A JP H02130089A
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    • H04N9/64Circuits for processing colour signals
    • H04N9/68Circuits for processing colour signals for controlling the amplitude of colour signals, e.g. automatic chroma control circuits
    • H04N9/69Circuits for processing colour signals for controlling the amplitude of colour signals, e.g. automatic chroma control circuits for modifying the colour signals by gamma correction

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】 Δ 産業上の利用分野 本発明は、離散的な絵素構造を有する複数の固体イメー
ジセンサを構成した撮像部を有する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、離散的な絵素構造を有する複数の固体イメー
ジセンサを構成した撮像部を有する固体撮像装置の信号
処理回路において、撮像部に所謂空間絵素ずらし法を採
用して緑色画像撮像用の固体イメージセンサと赤色画像
撮像用およ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、上記撮像部の各固体イメージセンサにて得られ
る緑色画像撮像出力信号または赤色画像撮像出力信号と
青色画像撮像出力信号に対して、fs/2に一重の零を
有し、0〜Is/2近傍を通過帯域とする補間フィルタ
手段にてサンプリング位相変換処理を施すことにより、
M T F (Modulation Transfe
r Function)特性が良好で、しがも、折り返
しくAliasing)成分の少ない高品質の撮像出力
信号を得る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)等にて形成した離散的な絵素構造を有
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、上記固体イメジーセンサ自体がサンプリング系で
あるために、第7図に斜線を施して示すように、上記固
体イメジーセンサにょ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、第8図に示すように、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、上記固体イメジ
ー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、カラービデオカメラでは、緑色画像撮像用の固体
イメージセンサと赤色絵素および青色絵素用の色コーデ
ィングフィルタを設けた固体イメージセンサにて三原色
画像を撮像する三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て撮像する三板式等固体撮像
装置の多板式固体撮像装置が実用化されている。
また、従来より、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、絵素の空間ナンプリング周
期の1/2だけ、赤色画像撮像用および青色画像撮像用
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
謂空間絵素ずらし法が知られている。
D 発明が解決しようとする課題 ところで、上述のようにCCD等の#JrPi、的な絵
素構造を有する固体イメジーセンサを撮像部に用いた固
体撮像装置では、複屈折型の光学的ローパスフィルタを
撮像光学系に設けて、上記固体イメジーセンサによる撮
像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。しかしながら、上記光学的ローパス
フィルタは急峻な遮断特性を持つものを形成することが
できないために、上記第8図に示しであるように高域に
おけるMTFが劣化するという問題点がある。
従って、カラー撮像用の多板式固体撮像装置においても
、通常のサンプリングを行ったのでは、折り返し成分あ
るいはMTFによる信号劣化を避けることができない。
そこで、本発明は、上述の如き従来の実情に迄み、カラ
ー撮像用の多板式固体撮像装置において、MTF特性が
良好で、しかも、折り返し成分の少ない高品質の1最像
出力信号を得ることができるようにした新規な構成の信
号処理回路を提供することを目的とするものである。
E 課題を解決するための手段 本発明に係る固体撮像装置の信号処理回路は、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およ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ンチの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なる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rs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、上記アナログ・ディジタル変換手段と同じ
クロックレートで定義されるディジタルフィルタにて構
成され、緑色画像撮像出力信号または赤色画像撮像出力
信号および青色画像撮像出力信号に対して、fs/2に
一重の零を有し、0=fs/2近傍を通過帯域とする補
間フィルタ手段とを備え、上記アナログ・ディジタル変
換手段にてディジタル化された緑色画像撮像出力信号ま
たは赤色画像撮像出力信号および青色画像撮像出力信号
に上記補間フィルタ手段によりサンプリング位相変換処
理を施し、上記サンプリング位相変換処理を施した緑色
画像撮像出力信号または赤色画像撮像出力信号および青
色画像撮像出力信号と上記補間フィルタ手段によるサン
プリング位相変換処理を施さない赤色画像撮像出力信号
および青色画像撮像出力信号または緑色画像撮像出力信
号とを上記アナログ・ディジタル変換手段と同じクロッ
クレートで出力することを特徴としている。
F 作用 本発明に係る固体撮像装置の信号処理回路において、ア
ナログ・ディジタル変換手段は、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および青色画像撮像用
の固体イメージセンサとを各画素の繰り返しピンチの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rsなる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rs
に等しいクロックレートでディジタル化する。また、補
間フィルタ手段は、上記アナログ・ディジタル変換手段
にてディジタル化された緑色画像撮像出力信号または赤
色画像撮像出力信号および青色画像撮像出力信号につい
て、f s / 2に一重の零を有し、0〜fs/2近
傍を通過帯域とするフィルタ特性を与えるサンプリング
位相変換処理を施すことにより、赤色画像撮像出力信号
および11色画像揚像出力信号のサンプリング位相と位
相の一致した緑色画像撮像出力信号、または緑色画像撮
像出力信号のサンプリング位相と位相の一致した赤色画
像撮像出力信号および青色画像撮像出力信号を形成する
。これにより、緑色画像逼像出力信号、赤色画像撮像出
力信号および青色画像撮像出力信号をディジタルした各
色データが上記アナログ・ディジタル変換手段と同じク
ロックレートで出力される。
G 実施例 以下、本発明に係る固体描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図のブロック図に示す実施例は、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
盪像光り、を色分解プリズム(3)にて三原色光成分に
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)にて撮
像する三板式固体撮像装置に本発明を適用したものであ
る。
この実施例において、三板式固体撮像装置の撮像部を構
成している上記三枚のCCDイメージセンサ(4R) 
、 (4G) 、 (4B)は、空間絵素ずらし法を採
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)に対して、絵素の空間サンプリ
ング周期τ、の】/2だけ、赤色画像撮像用および青色
画像撮像用のCCDイメージセンサ(4R) 、 (4
B)をずらして配置されており、図示しないCCD駆動
回路によって駆動されて、各絵素の1像電荷が色副搬送
周波数rscの4倍の4r、cなるサンプリング周波数
fsの読み出しクロックにて読み出されるようになって
いる。
上記空間絵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、上記録色画像盪像用のCC
Dイメージセンサ(4G)と上記赤色画像撮像用および
青色画像撮像用の各CCDイメージセンサ(4R)(4
B)とがτ、/2だけずれた位置を空間サンプリングす
ることにより、第3図のAにスペクトル成分を示しであ
るように、上記CCDイメージセンサ(4G)による緑
色盪像出力心Sc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、および青色撮像出力信号S3
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。なお、上記各CCDイメージセンサ(4
R)、 (4B)による赤色撮像出力信号S+tおよび
青色撮像出力信号S。
の各サンプルタイミングを第4図のAにQにて示し、上
記CCDイメージセンサ(4G)による緑色撮像出力信
号S、のサンプルタイミングを第4図のBに口にて示し
である。
そして、上記4f3.なるサンプリング周波数Isの読
み出しクロックにて上記CCDイメージセンサ(411
) 、 (4G) 、 (4B)から読み出される各撮
像出力信号S N+ S G、 S mは、それぞれバ
ンファアンプ(SR)。
(5G) 、 (5B)を介してA/D変換器(6R)
 、 (6G) 、 (6B)に供給されている。
上記A/D変換器(6R) 、 (6G) 、 (6B
)は、上記各撮像出力信号S、、S、、S、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CCD
イメージセンサ(4R)、 (4G)、(4B)の読み
出しクロックと同じ4fscなるクロック周波数「Sの
クロックが図示しないタイミングジェネレータにて与え
られており、上記各撮像出力信号S R+ S c、S
 mを上記4f8.なるクロンクレートIsでそのまま
ディジタル化して、上記各撮像出力信号S*、Sr、、
S、sの上記第3図のAに示したスペクトルと同じ出カ
スベクトルの各色データD I D c、 D mを形
成する。
上記A/D変換器(6G)にで得られる緑色データD、
は、補間処理部(7)に供給されており、この補間処理
部(7)にて所定の補間処理が施された補間処理済の緑
色データD、°として、画像強調処理部(9)に供給さ
れるとともに、プロセス処理部(10G)を介してマト
リクス処理部(1])に供給されている。また、上記A
/D変換器(6R) 、 (6B)にて得られる各色デ
ータDえ+ D Bは、上記補間処理部(7)における
補間処理に必要な処理時間と等しい遅延時間が遅延処理
部(8R) 、 (8B)にて与えられてから、上記画
像強調処理部(9)に供給されるとともに、それぞれプ
ロセス処理部(IOR) 、 (10B)を介して上記
マトリクス処理部(11)に供給されている。
上記補間処理部(7)は、上記緑色撮像出力信号SGを
ディジタル化した緑色データD6について、上記緑色撮
像出力信号S、に対して、fs/2に一重の零を有し、
0〜fs/2近傍を通過帯域とする第3図のBに示すよ
・うな補間フィルタ特性を与える補間演算処理を施すこ
とにより、群遅延をつけずに上記緑色撮像出力信号S、
のサンプリング位相をTs/2だけずらす位相補正処理
を行い、第3図のCにスペクトラムを示すように、上記
赤色撮像出力信号SRおよび青色撮像出力信号S6の各
サンプリング位相と同位相の位相補正処理済の緑色撮像
出力信号S、、゛に対応する緑色補間データDC’を形
成する。
ここで、上記補間処理部(7)は、上記A/D変換器(
6G)のクロックレートIsで定義されるディジタルフ
ィルタにて構成され、例えば第5図に示すように、上記
A/D変換器(6G)のクロックレートfsにおける1
クロツタ分の遅延量(Z )Z=1/fs   ・・・
・・・ 第1式を有する20個の遅延回路(DL、)〜
([lL2゜)と、上記遅延回路(DL+)〜(DLz
−)の出力を加算するn個の加算器(ADD、)〜(八
〇〇、)と、上記加算器(八〇〇、)〜(iD、)の出
力に重みh1〜h、、を付加するn個の重み付は回路(
w+)〜(−7)と、上記加算器(^DDI)〜(AD
D、、)の出力が上記重み付は回路(−1)〜(L)を
介して与えられる加算器(ADDo)等にて、第6図に
示す如きインパルスレスポンス特性111P(Z)HI
P(Z)−1(1+Z  )/21H’(Z)・・・・
・・ 第2式 を与えるように構成される。
上記補間処理部(7)で得られる緑色補間データDc’
にて示される位相補正処理済の緑色撮像出力信号Sc“
は、上記第4図のBに■にて示すように、上記赤色撮像
出力信号S、および青色撮像出力信号S、と同相のfs
サンプリング信号となるので、上記上記赤色撮像出力信
号SRおよび青色撮像出力信号S8を示す各色データD
R,D−と上記緑色補間データDc’とを用いることに
より、ガンマ補正処理等のプロセス処理をfsなる周波
数のクロックにてディジクル処理することができる。
すなわち、この実施例において、上記画像強調処理部(
9)は、上記録色補間データD、°、赤色デ−タD、お
よびW色データD、lに対するデータ処理にて、と配位
相補正処理済の緑色撮像出力信号′Jc’と上記赤色撮
像出力信号SRおよび青色撮像出力信号S、と・21;
lで加算することにより、第3図のDに示すように、O
〜fS/2の帯域の折り返し成分をキャンセルすること
ができ、この加算信号から第3図の已に示すような周波
数成分の画像強調信号Sk!を形成する。
上記各プロセス処理部(IOR) 、 (IOC) 、
 (IOB)では、上記緑色捕間データD、°、赤色デ
、−タDえおよび青色データv8について、それぞれガ
ンマ補正処理や上記画像強調信号SIHによる輪郭強調
処理等のプロセス処理を行う。
そ(て、上記マトリク人処理部(11)では、上記各プ
ロセス処理部(loI?)、 (IOG) 、 (IO
B)から供給されるブ葛−ノセス処理済の緑色捕間デー
タD0′、赤色データDえおよび青色データD。に基づ
いて、輝度(3′+Yと各色差信号!、Qのデータを形
成してエンコード処理部(12)に供給する。上記エン
コード処理部(12)は、上記輝度信号Yと各色差信号
■。
Qのデータから例えば所謂D2フォーマントに適合して
カラー映像データを形成して出力する。
ここで、上記位相補正処理済の緑色撮像出力信号Sc’
と上記赤色撮像出力信号SRおよび青色撮像出力信号S
、とを所定の比率で加1γすることにより形成される輝
度信号Yは、第3図のbに示すように、(1−Is/2
の帯域に若干の折り返し成分を含んでいるが、」二連の
ように0−Is/2の帯域に折り返し成分の無い画像強
調信号S+iによる画像強調処理を施すごとにより劣化
は少ない。
なお、上記画像強311処理部(9)では、」二記輝度
信号YO)0−fs/2の)IP域への折り返し成分が
キャンセルされるレベル比で、上記位相補正処理済の緑
色撮像出力信号Sc’と上記赤色撮像出力信号SRおよ
び青色撮像出力信号SBと加算して、この加算信号によ
り画像強調信号SIEを形成するようにすることもでき
る。
また、上述の実施例では、上記補間処理部(7)による
上述の位相補正処理によって、上記緑色撮像出力信号S
、をディジクルした緑色データD。
から、上記赤色撮像出力信号5つおよび青色撮像出力信
号S、の各サンプリング位相と同位相の位相補正処理済
の緑色撮像出力信号Sc’に対応する緑色補間データD
c’を形成したが、本発明は、上述の実施例のみに限定
されるものでなく、上記赤色撮像出力信号S、をディジ
タル化したり、および上記青色撮像出力信号S5をディ
ジタル化したDaについて、上述の緑色データD、に対
する位相補正処理と同様な処理を行う補間処理部を設け
て、緑色撮像出力信号S、のサンプリング位相と同位相
の位相補正処理済の赤色撮像出力信号および青色を像出
力信号に対応する各色補間データを形成するようにして
も良い。
上述のように、この実施例の信号処理回路では、固体撮
像装置の撮像部を構成している各CCDイメージセンサ
(4R) 、 (4G) 、 (4B)の空間サンプリ
ング周波数に対応する低いクロンクレートrsで全処理
系を動作させることができる。また、位相補正処理を行
う補間処理部(7)は、撮像出力信号をディジタル化し
た色データについてディジタル的なデータ処理により位
相補正処理を行うので、遅延特性および群遅延特性が極
めて良好である。さらに、撮像部を構成している各CC
Dイメージセンサ(JR) 、 (4G) 、 (4[
)をサブナイキスト系とすることにより、0〜rs/2
の周波数帯域におけるMTFを高くすることができ、し
かも、上記0 = f s/2の周波数帯域への折り返
し成分をキャンセルして極めて画質の良好な撮像出力信
号を空間絵素ずらし法に対応した処理にて得ることがで
きる。
H発明の効果 本発明では、緑色画像撮像用の固体イメージセンサと赤
色画像撮像用および古色画像を最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なる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て上記サンプ
リングレー トf sに等しいクロックレートでディジ
タル化し、このアナログ・ディジタル変換手段にてディ
ジタル化された緑色画像撮像出力信号または赤色画像撮
像出力信号および青色画像撮像出力信号について、補間
フィルタ手段にて、「S/2に一重の零を有し、0〜f
s/2近傍を通過帯域とするフィルタ特性を与えるサン
プリング位相変換処理を施すことにより、赤色画像撮像
出力信号および青色画像撮像出力信号のサンプリング位
相と位相の一致した緑色画像撮像出力信号、または緑色
画像撮像出力信号のサンプリング位相と位相の一致した
赤色画像撮像出力信号および青色画像撮像出力信号を形
成する。
本発明に係る固体撮像装置の信号処理回路では、被写体
像の空間サンプリングする離散的な絵素構造を有する固
体イメージセンサをサブナイキスト系として、0〜r 
s / 2の周波数帯域におけるMTFを高くすること
ができる。また、空間絵素ずらし法に対応した処理にて
、0〜f s / 2の周波数帯域への折り返し成分を
キャンセルして、極めて画質の良好な撮像出力信号を得
ることができる。
従って、カラー撮像用の多板式固体fl像装置に本発明
を適用することにより、MTF特性が良好で、しかも、
折り返し成分の少ない高品質のカラー撮像出力信号を得
ることができるようになる。
【図面の簡単な説明】 第1図は三板式固体撮像装置に適用した本発明に係る信
号処理回路の構成を示すブロック図である。第2図は上
記三板式固体撮像装置における各CCDイメージセンサ
の配設状態を示す模式図である。第3図のA、  B、
  C,D、  E、  Fは上記信号処理回路の動作
を説明するだめの模式図であり、上記各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Aに
示し、上記信号処理回路を構成している補間処理部のフ
ィルタ特性をBに示し、上記補間処理部による位相補正
処理済の緑色撮像出力信号の信号スペクトラムをCに示
し、赤色撮像出力信号および青色盪像出力信号と上記位
相補正処理済の緑色撮像出力信号とを1:1で加算した
加算信号の信号スペクトラムをDに示し、上記加算信号
から形成される画像強調信号の信号スペクトラムを已に
示し、上記赤色撮像出力信号および青色描像出力信号と
上記位相補正処理済の緑色撮像出力信号から形成される
輝度信号の信号スペクトラムをFに示しである。第4図
のA、Bは上記各CCDイメージセンサによる各撮像出
力信号のサンプルタイミングを示す模式図であり、上記
赤色撮像出力信号および青色描像出力信号の各サンプル
タイミングをAに示し、上記緑色撮像出力信号および位
相補正処理済の緑青色層像出力信号の各サンプルタイミ
ングをBに示しである。第5図は上記補間処理部の具体
的な構成例を示すブロック図であり、第6図は上記補間
処理部のインパルスレスポンス特性を示す特性図である
。 第7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
式図であり、第8図は撮像光学系に光学的ローパスフィ
ルタを設けた固体イメージセンサよるI静像出力信号の
信号スペクトラムを示す模式図である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 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
    およ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なるサン
    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、 上記アナログ・ディジタル変換手段と同じクロックレー
    トで定義されるディジタルフィルタにて構成され、緑色
    画像撮像出力信号または赤色画像撮像出力信号および青
    色画像撮像出力信号に対して、fs/2に一重の零を有
    し、0〜fs/2近傍を通過帯域とする補間フィルタ手
    段とを備え、上記アナログ・ディジタル変換手段にてデ
    ィジタル化された緑色画像撮像出力信号または赤色画像
    撮像出力信号および青色画像撮像出力信号に上記補間フ
    ィルタ手段によりサンプリング位相変換処理を施し、上
    記サンプリング位相変換処理を施した緑色画像撮像出力
    信号または赤色画像撮像出力信号および青色画像撮像出
    力信号と上記補間フィルタ手段によるサンプリング位相
    変換処理を施さない赤色画像撮像出力信号および青色画
    像撮像出力信号または緑色画像撮像出力信号とを上記ア
    ナログ・ディジタル変換手段と同じクロックレートで出
    力することを特徴とする固体撮像装置の信号処理回路。
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