JPH03114388A

JPH03114388A - カラー撮像装置

Info

Publication number: JPH03114388A
Application number: JP1250690A
Authority: JP
Inventors: Teruo Hieda; 輝夫稗田
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1989-09-28
Filing date: 1989-09-28
Publication date: 1991-05-15
Anticipated expiration: 2013-03-30
Also published as: US5307159A; JP2733859B2

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、固体撮像素子を用いたカラー撮像装置に関す
るものである。

〔従来の技術〕

ＣＣＤ、ＭＯＳ等の固体撮像素子を用いた撮像装置のう
ち、単一（−枚）の撮像素子の前面に色モザイクフィル
タを設けてカラー撮像装置を構成する方式は、従来より
多く提案されている。

その−例として、撮像素子において互に隣接する４画素
を１組として、その４画素のうち、斜めに隣接する２つ
の画素に緑（Ｇ）、残りのうち１つに赤（Ｒ）、他方に
青（Ｂ）のフィルタを配しくＧ市松ＲＢ方式〉、これを
撮像素子の画素数分緑返し、その撮像素子の出力より、
輝度信号Ｙ及び色差信号Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙを合成し、カラ
ービデオ信号を形成する方式が提案されている。

また、他の例として、撮像素子の１組４画素に配する色
を、白（Ｗ）、緑（Ｇ）、黄色（Ｙｅ）、シアン（Ｃｙ
）とする方式や、更に、マゼンダ（Ｍｇ）、緑（Ｇ）２
黄色（Ｙｅ）。

シアン（Ｃｙ）とする方式などが提案されている。

（発明が解決しようとする課題）しかしながら、前述した従来例においては、例えば輝度
信号を形成する際、複数の色フィルタに対応する画素出
力より合成するため、撮像された被写体の色や、あるい
は照明の色成分比により、偽解像が起こり、適切な解像
度が得られないという問題がある。

例えば、前述のＧ市松ＲＢ方式の場合、赤い被写体を撮
像すると、ＧおよびＢフィルタに対応する画素よりは出
力が得られず、水平方向についてみると、２画素に１画
素の割合でしか出力が得られず、等価的にサンプリング
周波数が下がった事になり、偽解像が増加してしまう。

面述した他の方式でも同様の間■がある。

本発明は、このような問題を解決するためなされたもの
で、複数柿の色フィルタを組み合わせて設けた固体撮像
素子を用いながら、偽解像の少ないカラービデオ信号の
得られ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。

ＣＥＩＭを解決するための手段）前記目的を達成するため、本発明はカラー撮像装置をつ
ぎの（１）のとおりに構成する。

（１）つぎのａ、ｂの構成要素を備えたカラー撮像装置
。

ａ、互に隣接する４画素を１組とし、該４画素のうち一
方の斜め方向に隣接する２画素に所定の色成分を透過さ
せる第１の色フィルタを設け、他方の斜め方向に隣接す
る残りの２画素にそれぞれ第２．第３の色フィルタを設
け、この色フィルタの組み合せを略全画素にわたって設
けてなる固体撮像素子。

ｂ、前記固体撮像素子の出力を受けて、前記茅１の色フ
ィルタを設けた画素に対応する信号を、その画素の出力
及びその画素の近傍に斜め方向に配置された第１の色フ
ィルタを設けた画素の出力を各々所定の比率で合成し、
又前記第２、第３の色フィルタを設けた画素に対応する
信号を、その画素の近傍に左右及び上下方向に配置され
た第１の色フィルタを設けた画素の出力を各々所定の比
率で合成して形成する輝度信号合成手段。

〔作用〕

前記（１）の構成により、各画素に対応する輝度信号は
、前記第１の色フィルタを設けた画素の出力のみより合
成される。

〔実施例〕

以下本発明を実施例により説明する。

第１図は、本発明の一実施例である“カラー撮像装置”
のブロック図である。

第１図において、１は、光電変換素子（画素）を２次元
的に配置し、その互に隣接する４画素を１組（同時読み
出しされる画素の組）として、その４画素のうち、一方
の創めに隣接する２つの画素には光のすべての色成分（
所定の色成分）が透過するフィルタＷを、他方の斜めの
方向に隣接する残りの２つの画素のうち一方に赤（Ｒ）
、他方に青（Ｂ）のフィルタを配した色モザイクフィル
タ（第２図（ａ）参照）を配し、また、その４つの画素
の出力が４つの線より同時に読み出せる様に祷成さねた
固体撮像素子である。なお、この色フィルタは、黒基準
画素、ダミー画素を除いた略全画素にわたって設けられ
ている。２は、固体撮像素子ｌの出力のうち２つのＷ出
力より輝度信号Ｙを形成する輝度信号合成回路、３は、
固体撮像素子１の出力Ｒ，Ｂ及び輝度信号合成回路２の
出力より緑信号Ｇを形成するＧマトリクス回路、４は、
ガンマ補正、白クリップ、黒クリップ、色差マトリクス
を含むプロセス処理回路、５は、平衡度ｔ４＃同期加算
を含むエンコーダ、６は、ビデオ信号出力端子である。

不図示の被写体像は、不図示のレンズを通り固体撮像素
子１の色モザイクフィルタを通り、光電変換面上に結像
し、電気信号Ｗｌ、Ｂ、Ｒ，Ｗ２が各端子１−１．１−
２１−３．１−４より出力される。その出力のうち、信
号Ｗｌ、Ｗ２は、輝度イ３号合成回路２により、輝度信
号Ｙに変換され、また、信号Ｒ，Ｂ及び輝度信号合成回
路２の出力ＹがＧマトリクス回路３に人力され緑イ５号
Ｇが形成される。この信号Ｙ、Ｒ，Ｇ、Ｂは、プロセス
処理回路４により、ガンマ補正等のプロセス処理され、
輝度１３号Ｙ２及び色差信号Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙが形成され
、エンコーダ５によりビデオ信号か形成され、ビデオ出
力端子６より出力される。

第２図は、第１図中の輝度イ３号合成回路２の動作説明
図である。（ａ）は、固体撮像素子１上の色モザイクフ
ィルタの色の配置図である。前述の様に、４画素を一組
として、そのうち、一方の斜めに隣接する２つの画素に
全部の色成分を透過するＷフィルタを配し、他方の斜め
方向に隣接する２画素の一方に赤Ｒフィルタ、他方に青
Ｂフィルタを配している。（ｂ）は、輝度信号を合成す
る１つのマトリクス、（Ｃ）は、輝度信号を合成するも
う１つのマトリクスを示す。（ｂ）、（ｃ）においては
、３ｘ３のマドリスクのうち、中心の画素に相当する出
力を、４画素あるいは５画素の補間により形成するよう
になっている。（ｄ）は（ｂ）及び（ｃ）のマトリクス
を各画素にどのように割り当てるかを示した図である。

すなわち、図中すは（ｂ）のマトリクスを適用して、こ
のｂの画素を含む斜め上下方向の計５画素を用いてｂの
画素の輝度信号を合成し、Ｃは（Ｃ）のマトリクスを適
用して、このＣの画素の上下左右の計４画素を用いてＣ
の画素の輝度信号を合成する。

（ｅ）は、（ａ）の各画素の出力が、固体撮像素子のど
の出力線より得られるかを示した図で、１は、第１図中
国体撮像素子１の出力端子１−１に得られる画素であり
、２，３．４も同様に出力端子−１−２，１−３，１−
４より得られる。

第３図は第１図中の輝度信号合成回路２の一例を示した
図である。７は、人力信号をテレビ信号の１水平期間遅
延するＩＨ遅延線、８．９及び２０は、人力信号を２画
素分遅延させる２画素遅延線、１０．１１及び１２は係
数回路、１３は、人力信号を１画素分遅延させる１画素
遅延線、１４は、スイッチ回路、１５〜１９は加算器で
ある。

人力された信号Ｗ１は、ＩＨ遅延線７により遅延され、
遅延さねない信号Ｗ１と加算器１５て加算され、その出
力は、一方で、２画素遅延線９により遅延さね、遅延さ
れない信号と加算器１８で加算され、係数器１０により
１／８が乗ぜられ、信号Ｗ２を２画素ＤＬ８により２画
素遅延した信号に係数器１１により１／２が乗ぜられた
信号と、加算器１９により加算され、第２図中（ｂ）に
示される信号すが得られる。また、加算器１５の出力は
、信号Ｗ２を、２画素遅延線８により遅延し、加算器Ｉ
６により、遅延していない信号Ｗ２と加算した信号と、
加算器１７により加算し、係数器１２により１／４を乗
じて２画素遅延線２０により遅延し第２図中（ｃ）に示
される信号Ｃが得られる。信号すは、１画素遅延、ｔ９
１１３により１画素分遅延された後、スイッチ回路１４
において、一画素ごとに切り替える信号Ｐｓｗにより、
Ｃと切り替えられ、輝度信号Ｙとして出方される。

このようにして、本実施例においては、固体撮像素子１
の各画素に対する輝度信号は、すべての色を通過させる
第１の色フィルタを設けた画素の出力のみより合成され
るので、偽解像が少ないまた、特に求める画素の斜め方向に位置する画素の第１
の色フィルタを介して得られた出力に基づいて、この画
素の輝度信号を求めることにより、輝度が斜め方向に変
化する場合にも良好に対応することができる。

なお、本実施例における輝度信号Ｙの合成は、第３図に
示す方式に限定されるものではなく、等価的に、第２図
（ｂ）、（ｃ）に示されるようなマトリクスが得られる
適宜の方式で良い。

例えば、信号Ｗ１をＩＨ遅延した信号と、しない信号、
及びそれぞれを２画素遅延した信号、また信号Ｗ２を２
画素遅延した信号としない信号の６つの信号を形成し、
それぞれに、第２図（ｂ）及び（ｃ）に示されている係
数を乗した後加算する事により構成出来る。また、第２
図（ｂ）及び（Ｃ）に示したマトリクスの係数値は、こ
れに限定されるものではなく、３×３のマトリクスのう
ちＷフィルタに対応する位置の画素信号に適当な係数値
を乗じて輝度信号Ｙの出力を得る様に構成すわば良い。

更に、このマトリクスの係数値について、第１列の係数
値の総和（１／４）、第２列の係数値の総和（１／２）
、第３列の係数値の総和（１／４）、第１行の係数値の
総和（１／４）、第２行の係数値の総和（１／２）、第
３行の係数値の総和（１／４　）が第２図（ｂ）と（Ｃ
）の対応するそれぞれの位置において一致する様に選ぶ
事により、偽解像の発生を最小限にすることが出来る。

したがって、このように、対応する行及び列の係数の総
和か等しい様に作成されたマトリクスであれば、３×３
に限定されず、４Ｘ４．５ｘ５あるいはそれ以上であっ
ても良い。

また、ｍｌ述の実施例において、信号Ｗ！及びＷ２の出
力より輝度信号Ｙを形成するとしたが、偽解像に関係す
る約０．５〜２ＭＨ２以上は、面述の輝度信号合成の出
力をＨＰＦ　（バイパスフィルタ）を通して高域輝度信
号とし、これ以下の低域輝度信号については、例えば撮
像信号をＬＰＦ　（ローパスフィルタ）を通して形成し
たり、また、第１図中Ｒ，Ｇ、Ｈの信号より、輝度信号
を形成するマトリクスすなわちＹ＝０．３Ｒ＋０．５９
０＋Ｏ，ＩＩＢにより形成した後ＬＰＦを通し、前述の
高域輝度信号と加算する事により輝度信号を形成しても
良い。また、第３図中１画素あるいは２画素の遅延線は
、サンプルアンドホールド回路に置き換えることが出来
る。

なお、木実流側では、各画素の輝度信号を取り出したが
、第１のフィルタを特定の色にすることによって、各画
素における特定の色成分の信号を取り出すこともできる
。

（発明の効果）以上説明した様に、本発明によれば、複数の色フィルタ
を組み合せて設けた固体撮像素子により、偽解像の少な
いカラービデオ信号の得られるカラー撮像装置を実現出
来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例のブロック図、第２図は同実施
例の動作を説明するための図、第３図は輝度信号合成回
路２の構成図である。！・・・・・・固体撮像素子２・・・・・・輝度信号合成回路Ｗ・・・・・・すべての色成分が透過するフィルタＲ・
・・・・・赤のフィルタＢ・・・・・・青のフィルタ

Claims

【特許請求の範囲】

（１）つぎのａ、ｂの構成要素を備えていることを特徴
とするカラー撮像装置。ａ、互に隣接する４画素を１組とし、該４画素のうち一
方の斜め方向に隣接する２画素に所定の色成分を透過さ
せる第１の色フィルタを設け、他方の斜め方向に隣接す
る残りの２画素にそれぞれ第２、第３の色フィルタを設
け、この色フィルタの組み合せを略全画素にわたって設
けてなる固体撮像素子。ｂ、前記固体撮像素子の出力を受けて、前記第１の色フ
ィルタを設けた画素に対応する信号を、その画素の出力
及びその画素の近傍に斜め方向に配置された第１の色フ
ィルタを設けた画素の出力を各々所定の比率で合成し、
又前記第２、第３の色フィルタを設けた画素に対応する
信号を、その画素の近傍に左右及び上下方向に配置され
た第１の色フィルタを設けた画素の出力を各々所定の比
率で合成して形成する信号合成手段。