JPH03124190A - 信号補間装置 - Google Patents

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］ 本発明は偽の色信号の発生をなくすようにした信号補間
装置および信号補間方法の改善に係わり、特に固体撮像
素子を用いた単板カラーカメラに好適な信号補間装置お
よび信号補間方法に関する。

［従来の技術］ モザイク状の色フィルタを組み合わせた固体撮像素子を
用いてカラーのビデオ信号を得る単板カラーカメラは、
家庭用ビデオカメラをはじめとして広く実用に供せられ
ている。こうしたカメラでは固体撮像素子の各画素に透
過光の異なる数種の色フィルタを周期的に対応させるの
で、各色信号の空間的なサンプリング周波数は画素のサ
ンプリング周波数の１７２〜ｌ／３に低下し、その位相
も互いに異なったものとなる。この結果、各色信号は画
素のサンプリングで発生する側波帯成分の影響を受けや
すく、再生画では被写体のエツジ部等で発生する偽の色
信号が問題となる。

単板カラーカメラの偽の色信号を軽減する方法にはたと
えば特開昭５４−１３１８１９号公報に示されるものが
ある。

この方法について第３図、第４図を用いて簡単に説明を
行なう。第３図は従来技術の単板カラーカメラ用色フィ
ルタの一例を示す図、第４図は第３図に示す色フィルタ
を組み合わせた固体撮像素子から得られる出力信号を示
す図である。

第３図に示すとおり色フィルタは、透過光がＲｌＧ、Ｂ
である微小フィルタをストライプ状に水平方向に繰り返
し配列したものであり、それぞれの微小フィルタが固体
撮像素子の各画素に対応している。この色フィルタに対
して同時に図に示すような、水平方向にステップ状の変
化がある明暗の被写体が結像したとき、固体撮像素子か
らは第４図（ａ）に示す出力信号が得られる。これを各
色信号毎に分離することによって得られるＲ、Ｇ、Ｂ信
号は第４図（ｂ）〜（ｄ）に示すとおりである。これら
の信号では、たとえば時刻ｔｌにはＲ信号が得られるが
Ｇ、Ｂ信号は得られず、時刻ｔ２にはＧ信号が得られる
がＲ，Ｂ信号は得られない。

そこで従来例の方法では、時刻ｔｌで得られたＲ１がそ
の１サンプル前後のｔ−２、Ｃ４で得られたＲＯ１Ｒ２
のうちのどちらに近い゛かを比較する。その結果、Ｒ１
がＲＯの方に近ければｔｌより前に得られたＧｏ、ＢＯ
を用い、Ｒ２の方に近いかあるいはどちらとも同程度の
近さであればｔｌの後に得られたＧ１．Ｂｌを用いてｔ
ｌで得られるべきＧ信号とＢ信号の補間を行なう。いず
れかの画素信号が得られる各時刻毎に同様の操作を行な
うことによって、第４図（ｅ）〜（ｇ）に示すＲ，Ｇ、
Ｂ信号が得られる。図に示すように、以上述べた従来例
の方法によると、Ｒ，Ｇ、Ｂ信号のサンプリング周波数
を見かけ上、画素のサンプリング周波数に等しくするこ
とができる。また図から明らかなように被写体の明暗の
変化に対応して各信号が変化する期間はｔＯ〜ｔ１で一
致し、被写体のエツジ部での各信号間の位相ずれは解消
される。この結果、急峻な被写体のエツジ部で発生する
偽の色信号は除去される。

ところが例えば、第５図に示すように時刻１０からＣ４
の間で明るさのレベルが緩やかに変化する被写体では、
固体撮像素子から得られる出力信号は第６図（ａ）とな
る。これを各色信号に分離して上述の処理を施せば、第
６図（ｅ）〜（ｇ）に示すＲ１Ｇ％Ｂ信号が得られる。

図から明らかなようにＲ信号が暗から明に変化する期間
はｔＯ〜ｔ２であり、Ｇ、Ｂ信号が変化する期間はそれ
ぞれし１〜Ｌ３あるいはＣ４−Ｃ４である。こうした各
色信号の変化期間の位相ずれが、再生画では偽の色信号
となってあられれる。

［発明が解決しようとする課題］ 上記従来技術は急峻な被写体のエツジ部では各色信号の
変化する位相を一致させることができるので偽の色信号
を軽減できるものの、緩やかに変化する被写体に対して
は充分な改善効果が得られず、こうした被写体で偽の色
信号が発生するという問題があった。

本発明の目的は、緩やかに変化する被写体のエツジ部で
も偽の色信号が発生することのない信号補間装置およぜ
信号補間方法を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 本発明は上記目的を達成するために、特許請求の範囲に
記載したように次の手段を講じた。すなわち、 原信号とそれぞれ所定の関係をもつ複数種の信号を一定
周期毎に順次かつ繰り返して選択する手段により取り出
した信号源からの、所要の周期で補間した複数種の信号
の生成において、１、信号補間装置として、上記複数種
の信号のうち任意の時刻に選択し取り出した第１の信号
と同種の第１の信号列を上記信号源から取り出す第１の
サンプル手段と、同様に第１の信号列とは種類の異なる
信号の第２の信号列を上記信号源から取り出す第２のサ
ンプル手段と、該第１および第２のサンプル手段の出力
信号をそれぞれ所定の形に変換する第１および第２の変
換手段と、該第１の変換手段の出力信号に対する該第２
の変換手段の出力信号の係数を求める係数手段と、該係
数手段の出力信号と上記第１の信号との間の演算を行う
演算手段と、該演算手段の出力信号で上記第２のサンプ
ル手段の出力信号を補間する補間手段を備えることとし
た。

信号源の中から取り出した信号列は、信号源の信号の繰
り返し周期より長い周期のものであり、例えば第１の信
号が選択された時刻には第２の信号が選択されておらず
、したがって例えば第２の信号列の中におけるこの時刻
では第２の信号の補間を要する。

本手段では、例えば第１の信号が選択された時刻におけ
る第２の信号の補間を第１の信号を用いて行うもので、
このため、原信号の中に含まれている第１の信号と第２
の信号の構成上の相関を求め、これにより第２の信号の
補間を行うものである。

この相関を求めるために、上記のように第１および第２
のサンプル手段の出力信号を、相関の得られる所定の形
にそれぞれ変換し、これにより両者間の相関の係数を求
めるものである。

第１項の手段には第１図あるいは第９図乃至第１３図が
対応する。

２、上記第１項において、所定の形に変換する変換手段
は、入力信号の低周波数成分を出力するローパスフィル
タによるものとした。

すなわち本手段は、選択された第１の信号の周辺におけ
る第１および第２の信号の直流に近い信号出力をローパ
スフィルタにより得るものである。

この出力は第１と第２の信号の相関を与えるものである
。

本手段には第１図が対応する。

３、あるいは上記第１項において、所定の形に変換する
変換手段は、入力信号のもつ周波数成分を周波数上の一
定領域にわたって２乗和した信号を出力信号とするもの
とした。

本手段は、パワーを検出する手段によって第１と第２の
信号の相互の相関が上記第２項の場合より大きくなるよ
う変換することを可能にするものである。

本手段には例えば第９図が対応する。

４、あるいは上記第１項において、所定の形に変換する
変換手段は、入力信号の低周波数成分に対応した信号の
瞬時値を一定期間内にわたって２乗和した信号を出力信
号とするものとした。

本手段は、ローパスフィルタとパワーを検出する手段と
によって上記相関が第２項の場合より大きくなるよう変
換するものである。

これにより上記第３項で述べた入力信号のもつ周波数成
分を周波数上の一定領域にわたって２乗和した信号を時
間軸上の信号から得ることができる。

本手段には第９図あるいは第１Ｏ図が対応する。

５、上記第１項乃至第４項において、サンプル手段は、
信号源から上記第１あるいは第２の信号とそれぞれ同種
の信号を空間的に水平方向の信号列の形に取り一出すも
のとした。

本手段には第１図あるいは第９図、第１０図が対応する
。

６、上記第１項乃至第４項において、サンプル手段は、
信号源から上記第１あるいは第２の信号とそれぞれ同種
の信号を空間的に上記第１の信号を含む垂直方向の信号
列の形に取り出すものとした。

本手段は単に垂直方向の補間処理のためだけでなく、水
平方向と垂直方向の補間処理の併用も可能にするもので
ある。

本手段には第１１図乃至第１３図が対応する。

７、上記第１項乃至第６項において、演算手段は、上記
係数手段の出力信号と上記第１の信号との乗算を行なう
ものとした。

本手段には第１図あるいは第９図、第１０図等が対応す
る。

８、また信号補間方法として、上記複数種の信号のうち
任意の時刻に選択し取り出した第１の信号と同種の第１
の信号列を上記信号源から取り出し、同様に第１の信号
列とは種類の異なる信号の第２の信号列を上記信号源か
ら取り出し、該第１および第２の信号列をそれぞれ所定
の形に変換して第１および第２の変換出力信号を得て、
該第１の変換出力信号に対する該第２の変換出力信号の
係数を求め、該係数と上記第１の信号との間の演算を行
い、該演算結果の信号で上記第２の信号列を補間するこ
ととした。

９、上記第８項において、信号列を所定の形に変換する
方法として、ローパスフィルタにより入力信号の低周波
数成分を出力するものとした。

１０、上記第８項において、信号列を所定の形に変換す
る方法として、入力信号のもつ周波数成分を周波数上の
一定領域にわたって２乗和した信号を出力信号とするも
のとした。

１１、上記第８項において、信号列を所定の形に変換す
る方法として、信号列の入力信号の低周波数成分に対応
した信号の瞬時値を一定期間内にわたって２乗和した信
号を出力信号とするものとした。

１２、上記第８項乃至第１１項において、上記の信号列
は、信号源から上記第１あるいは第２の信号とそれぞれ
同種の信号を空間的に水平方向に取り出すものとした。

１３、上記第８項乃至第１１項において、上記の信号列
は、信号源から上記第１あるいは第２の信号とそれぞれ
同種の信号を空間的に上記第１の信号を含む垂直方向に
取り出すものとした。

１４、上記第８項乃至第１３項において、上記の演算は
、上記係数と上記第１の信号との乗算を行なうものとし
た。

上記の第８項乃至第１４項は、それぞれ第１項乃至第７
項に対応する信号補間方法に関するものである。

［作用］ 上記のように本手段は、信号源の中である時刻に選択さ
れた第１の信号を用いて、その時刻に得られなかった第
２の信号を生成補間し、これにより繰り返しの周期が信
号源の周期に等しくなるよう補間された第２の信号の生
成を可能にする。

また信号源から取り出した各信号列をローパスフィルタ
あるいはパワーを検出する等の手段によって、急峻に変
化する被写体の場合でも第１および第２の信号相互の相
関が大きくなるように所定の形に変換してから補間の際
の係数を求めるので、補間された各信号は本来得られる
べき信号に近いものとすることが可能になる。このこと
が緩やかに変化する被写体の場合はもとより、急峻に変
化する被写体の場合でも、被写体のエツジ部での各信号
の変化の位相を一致させることになり、偽の色信号の発
生を低減する。

信号源からの信号列の取り出しを水平方向のみならず垂
直方向にも取り出せば、両方向の補間処理を併用するこ
とが可能になり、このことは、ある時刻で得られる信号
が被写体の水平、垂直両方向のエツジ部にある確率は小
さいので、このエツジ部での偽の色信号の発生を一層低
減させる。

［実施例］ 以下、本発明の一実施例を第１図に示す構成図および第
２図に示す出力信号波形を用いて説明する。

第１図に示す信号補間装置において固体撮像素子１には
第３図に示す従来例と同様の色フィルタを組み合わせる
ものとする。また２ａ１２ｂ、２ｃは固体撮像素子ｌか
ら得られた信号をＲ％Ｇ、Ｂ信号に分離するサンプル回
路であり、３ａ、３ｂ、３ｃは各サンプル回路の出力信
号を所定の形に変換する変換回路、４ａ、４ｂ、・・・
、４ｆはそれぞれ２つの変換回路の出力信号からそれら
の関係をあられす係数を求める係数回路である。また５
ａ、、５ｂ、　５ｃはサンプル回路の出力信号と変換回
路の出力信号との時間合わせのための遅延回路、６ａ、
　６ｂ、・・・、６ｆは係数回路の出力信号の大きさに
したがって遅延回路の出力信号の調整を行なう演算回路
、７ａ１７ｂ、　７ｃは遅延回路および演算回路の出力
信号を切り換えて目的のＲ，Ｇ、Ｂ信号を得るためのゲ
ート回路である。なお、８は各種の同期パルスを発生す
る同期回路である。

つぎに、第５図に示した明るさのレベルが緩やかに変化
する被写体を撮像した場合を例にとって、第１図の信号
補間装置の動作説明を行なう。図の装置において固体撮
像素子■からは第２図（ａ）に示す出力信号が得られる
（第６図（ａ）に同じ）。この信号が前記の信号源に相
当する。これをサンプル回路２ａ、２ｂ、２ｃに加え、
それぞれの位相でサンプリングすることによって第２図
（ｂ）〜（ｄ）に示すＲ，Ｇ、Ｂ信号列に分離する。分
離したＲ、Ｇ。

Ｂ信号はそれぞれ変換回路３ａ、　３ｂ、　３ｃに加え
られ、変換回路の動作にしたがった信号変換が施される
。

ここで変換回路３ａ、３ｂ、３Ｃの動作は一例を述べる
ならば信号の低周波数成分のみを抽出するローパスフイ
ルタであり、あるいは特定に選んだ期間における信号の
低周波数成分の持つエネルギーの大きさを検出する回路
などである。

ここでは変換回路３ａ、　３ｂ、　３ｃが、デユーティ
補正回路９ａ、　９ｂ、　９ｃとローパスフィルタｌＯ
ａ、　ｌＯｂ。

１０ｃで構成されているものとする。ここでデユーティ
補正回路９ａ、　９ｂ１９ｃは、サンプル回路２ａ、　
２ｂ。

２ｃでサンプリングした信号を、次の信号期間までホー
ルドしてから相対的に時間を進めることによって、それ
ぞれ第２図（ｂ）〜（ｄ）に破線で示すような位相の変
化がないデユーティ１００％の信号に変換する。またロ
ーパスフィルタｌｏａ％１０ｂ、ｌＯｃは５ｏ（ｔ）＝
＝　［０，９８ｘ　（ｓ　１（ｔ−Ｔｃ）＋　ｓ　ｉ（
ｔ＋Ｔｃ））＋０，９０　Ｘ　（ｓ　１（ｔ−２４ｃ）
　＋　ｓ　ｉ（ｔ＋２−Ｔｃ）　）＋０．７８Ｘ　（ｓ
　１（ｔ−３−Ｔｃ）＋　ｓ　ｉ（ｔ＋３４ｃ））＋０
．６４ｘ　（ｓ　１（ｔ−４４ｃ）＋　ｓ　ｉ（ｔ＋４
４ｃ））十０．４７Ｘ　（ｓ　１（ｔ−５−Ｔｃ）＋　
ｓ　ｉ（ｔ＋５４ｃ））十〇、３０Ｘ　（ｓ　１（ｔ−
６４ｃ）＋　ｓ　ｉ（ｔ＋６４ｃ））＋　Ｓ　１（ｔ）
］　７９．１４　　　　（１）の演算を行なうものとす
る。ただしここで５ｉ（ｔ）、５ｏ（ｔ）はそれぞれロ
ーパスフィルタの入出力信号、Ｔｃは固体撮像素子ｌの
画素のサンプリング周期である。このとき（１）式は、
画素のサンプリング周波数のｌ／４倍をカットオフ周波
数とするローパスフィルタを実現する。この結果、変換
回路３ａ、３ｂ、３Ｃの出力信号ｒｃ（ｔ）、ｇｃ（ｔ
）、ｂｃ（ｌはそれぞれ第２図（ｂ）〜（ｄ）に細線で
示したものとなる。図中で信号波形の各時刻に示した数
値は明部の平坦部を１として表わした振幅の値である。

こうして得られた変換回路の出力信号のうちＲ信号とＧ
信号に対応した変換回路３ａ、３ｂからの出力信号ｒｅ
（ｔ）、ｇｃ（ｔ）を係数回路４ａおよび係数回路４ｂ
に加え、それぞれから　ｇ　ｃ（ｔ）／　ｒ　ｃ（ｔ）
およびｒ　ｃ（ｔ）／　ｇ　ｃ（ｔ）の値を得る。同様
にｇｅ（ｔ）、　ｂｃ（ｔ）を係数回路４ｃおよび４ｄ
に加えてｂ　ｃ（ｔ）／　ｇ　ｃ（ｔ）およびｇ　ｃ（
ｔ）／　ｂ　ｃ（ｔ）の値を得、ｂｅ（ｔ）、ｒｅ（ｔ
）を係数回路４ｅおよび係数回路４ｆに加えてｒ　ｃ（
ｔ）／　ｂ　ｃ（１）およびｂ　ｃ（ｔ）／　ｒ　ｃ（
ｔ）の値を得る。（このとき係数回路には、０で除算を
行なうことのないように変換回路の出力信号がある値よ
り小さいときには充分小さい一定値としてしまうなどの
機能を付加することが好ましい。） ここで例えば時刻ｔｉにおけるＧ信号、十なわちｇｏ（
ｔｌ）を求めるには、遅延回路５ａで時間合わせを行な
ったｔｌで得られたＲ信号、すなわちｒ（ｔ、１）を演
算回路６Ｃに加え、係数回路４ａから得られるｇｃ（ｔ
ｌ）／　ｒｃ（ｔｌ）を乗する。この結果得られる出力
信号ｇｏ（ｔｌ）は次式の関係となり、その値は第２図
（ｆ）に示すとおりである。

ｇｏ（ｔｌ）＝　ｒ　（ｔｌ）Ｘ　（ｇｃ（ｔｌ）／　
ｒｅ（ｔｌ））（２） 同様に時刻ｔｌにおけるＢ信号であるｂｏ（ｔｌ）は。

係数回路４ｆから得られるｂ　ｃ（ｔｌ）／　ｒ　ｃ（
ｔｌ、）と遅延回路５ａから得られるｒ　（ｔｌ）を演
算回路６ｆに加えることによって、次式の関係で得る。

ｂｏ（ｔｌ）＝　　ｒ　（ｔｌ）ｘ　　（ｂｅ（ｔｌ）
／、ｒｃ（ｔｌ））（３） 以下能の時刻においても、当該時刻で得られない色信号
は、当該時刻で亀られる色信号にその色信号に対する目
的とする色信号の比を出力する係数回路の出力信号を演
算回路で乗することによって得られる。演算回路あるい
は遅延回路の出力信号はゲート回路７ａ、７ｂ、７Ｃに
加えられ、たとえば当該時刻で得られる信号がＲ信号で
あるときにはゲート回路７ａは遅延回路５ａの出力信号
を選択し、ゲート回路７ｂは演算回路６Ｃの出力信号を
選択し、ゲート回路７ｃは演算回路６ｆの出力信号を選
択するよう同期回路８の信号によって制御される。同様
に当該時刻にＧ信号あるいはＢ信号が得られるときにも
、それぞれ各ゲート回路から目的とする信号が得・られ
るようゲート回路を制御する。この結果、ゲート回路７
ａ、　７ｂ、７ｃからは、第２図（ｅ）〜（ｇ）に示す
ｒｏ（ｃ）、ｇｏ（ｔ）、ｂｏ（ｔ）が得られる。

図から明らかなように、本発明の信号補間装置によれば
本来得られるべき信号に充分近く、変化する位相のほぼ
一致したＲ、Ｇ、Ｂ信号が得られる。

この結果、従来例で問題となっていた緩やかに変化する
被写体のエツジ部で発生する偽の色信号が大幅に軽減さ
れる。

一方、第３図に示した明るさが急峻に変化する被写体を
撮像した場合に固体撮像素子ｌから得られる出力信号は
第７図（ａ）に示すとおりである。

また、サンプル回路２ａ、２ｂ、２Ｃから得られるＲｌ
Ｇ、Ｂ信号は第７図（ｂ）〜（ｄ）に示すとおりである
。

これらの信号に上述の本発明の信号補間装置による処理
を施せば、変換回路３ａ、３ｂ、３Ｃから得られる出力
信号はそれぞれ第７図（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）に細線で
示すとおりである。これらを用い、係数回路４ａ、　４
ｂ、４ｃ、演算回路６ａ、　６ｂ、　・＝、６ｆ等の動
作によってゲート回路７ａ、７ｂ、　７ｃから得られる
Ｒ、Ｇ。

Ｂ信号は第７図（ｅ）、（ｆ）、（ｇ）に示すものとな
る。

図から明らかなように各色信号の波形はほぼ相似形で、
変化する位相も等しいので、被写体のエツジ部で発生す
る偽の色信号は充分に抑圧される。

このように本発明の信号補間装置によれば、明るさが急
峻に変化する被写体のエツジ部においても従来技術によ
る方法と同様に偽の色信号の発生を軽減することができ
る。

以上述べたように、本発明の信号補間装置によれば明る
さが急峻に変化する被写体のエツジ部においても、緩や
かに変化する被写体の工・ソジ部番こおいても一１偽の
色信号の発生を充分に軽減することができる。

なお、上述の説明は実際に装置の各部で得られる信号波
形を示して実証的に行なったが、原理的説明は次のとお
りである。

被写体で得られる水平方向の明るさの変化を走査に対応
する時間変化に変換した信号を５（ｔ）とし、その周波
数変換したものをＳ　（ｆ）で表わすものとする。ここ
でｓ　（ｔ）の−例が第８図（ａ）に示すとおりであり
、Ｓ　（ｆ）が（ｂ）となる場合を考える。

一方、固体撮像素子の各色の画素が被写体をサンプリン
グする際の関数を第８図（Ｃ）、（ｄ）、（ｅ）に示す
ｌ　ｒ（ｔ）、１　ｇ（ｔ）、１　ｂ（ｔ）とし、その
周波数変換したものを第８図（ｆ）、（ｇ）、（ｈ）に
示すＬｒ（ｆ）、Ｌｇ（ｆ）、Ｌｂ（ｆ）とする。ここ
で（ｆ）〜（ｈ）は周波数軸の回転方向に各周波”数で
のレスポンスの位相を回転角で表わした立体的な模式図
である。

以上の条件下では第１図の構成図においてサンプル回路
２ａ、２ｂ、２Ｃから得られるｒ　（ｔ）、ｇ（ｔ）。

ｂ　（ｔ）は次式で表わされる。

ｒ　（ｔ）　＝　ｓ　ｒ（ｔ）　Ｘ　ｌ　ｒ（ｔ）　　
　　　　（４）ｇ　（ｔ）　＝　ｓ　ｇ（ｔ）　Ｘ　ｌ
　ｇ（ｔ）　　　　　　（５）ｂ　（ｔ）　＝　ｓ　ｂ
（ｔ）　ｘ　ｌ　ｂ（ｔ）　　　　　　（６）ここでｓ
　ｒ（ｔ）、ｓ　ｇ（ｔ）、５ｂ（ｔ）はそれぞれ被写
体ｓ　（ｔ）のＲ％Ｇ％Ｂ成分を表わすものとする。（
４）、（５）、（６）式にもとの関数とフーリエ変換後
の関数との関係を表わす定理を用いるとｒ　（ｔ）、ｇ
（ｔ）、ｂ　（ｔ）を周波数変換したＲ（ｆ）、Ｇ　（
ｆ）、Ｂ（ｆ）はそれぞれ次式から求められる。

Ｒ＜ｒ）＝　ｓ　ｒ（ｆ）　＊　Ｌ　ｒ（ｆ）　　　　
　　（７）Ｇ　（ｆ）　＝　Ｓｇ（ｆ）　＊　Ｌｇ（ｆ
）　　　　　　（８）Ｂ（ｆ）＝　５ｂ（ｆ）＊　ｔ、
ｂ（ｆ）　　　　　　（９）ここで「＊」は重畳積分演
算をあられすものとする。重畳積分の公式よりＲ（ｆ）
、Ｇ（ｆ）、Ｂ　（ｆ）はそれぞれ第８図（ｉ）、（ｊ
）、（ｋ）に示すものとなる。

このとき各サンプル回路の出力信号を第８図（１）に示
す周波数特性Ｐ　（ｆ）をもつローパスフィルタに加え
れば、出力信号の周波数成分Ｒｃ（ｆ）、Ｇｃ（ｆ）、
　Ｂｃ（ｆ）はそれぞれ次式で表わされ、第８図（ｍ）
、（ｎ）、（０）に示すとおりである。

Ｒｅ（ｆ）＝Ｐ（ｆ）Ｘ（Ｓｒ（ｆ）＊Ｌｒ（ｆ））　
　　（１０）Ｇｃ（ｆ）＝Ｐ（ｆ）Ｘ（Ｓｇ（ｆ）＊Ｌ
ｇ（ｆ））　　　（１１）Ｂｃ（ｆ）　＝　Ｐ　（ｆ）
　Ｘ　（５ｂ（ｆ）　＊　Ｌｂ（ｆ））　　　（１２）
なお、（１０）〜（１２）式を時間軸へ変換することに
よってｒｅ（ｔ）、ｇｃ（ｔ）、ｂｃ（ｔ）は次式のよ
うに求められる。

ｒｃ（ｔ）＝ｐ（ｔ）＊（ｓｒ（ｔ）ｘｌｒ（ｔ））　
　　（１３）ｇｃ（ｔ）＝Ｉ）（ｔ）＊（Ｓｇ（ｔ）Ｘ
１ｇ（ｔ））　　　（１４）ｂｅ（ｔ）＝ｐ（ｔ）＊（
ｓｂ（ｔ）Ｘｌｂ（ｔ））　　　（１５）第８図（１）
、（ｎ）から明らかなように、明暗が緩やかに変化する
第２図に示す被写体の場合のように５ｒ（ｆ）、Ｓｇ（
ｆ）、５ｂ（ｆ）が高い周波数成分を多く持たなければ
、サンプリングにより発生する高調波の側波帯成分のう
ちベースバンドの信号と混ざりあう成分は少なくなる。

こうした場合にローパスフィルタの通過帯域を画素のサ
ンプリング周波数に比べて充分低く設定すれば、ローパ
スフィルタの出力信号の周波数成分Ｒｃ（ｆ）、　Ｇｃ
（ｆ）、Ｂｃ（ｆ）は５ｒ（ｆ）、Ｓｇ（ｆ）、１Ｓｂ
（ｆ）の低周波の部分とほぼ一致する。

またローパスフィルタの通過帯域が充分に狭ければ微少
時間間隔内での出力信号の変化量は小さいから、ある時
刻における瞬時値はその近傍における直流レベルにほぼ
等しいと考えられる。すなわちローパスフィルタの通過
帯域を狭く設定した場合、ｔｌにおける瞬時値ｒｅ（ｔ
ｌ）、ｇｃ（ｔｌ）、ｂｃ（ｔｌ）はｔ１周辺で得られ
る画素の信号から求めた直流成分であるＲｃ（０）、Ｇ
ｃ（０）、Ｂｃ（０）として代用可能である。

そこで次式で示すＧ信号から求めたＲの補間信号ｒｇ（
ｔ）、およびＢ信号から求めたＲの補間信号ｒｂ（ｔ）
を求めると第８図（ｐ）、（ｑ）に示す周波数成分を持
つ信号が得られる。

ｒｇ（ｔ）＝　（ｒｃ（ｔ）／　ｇｃ（ｔ）　）　Ｘ　
ｇ　（ｔ）（１６） ｒｂ（ｔ）、＝　（ｒｅ（ｔ）　／　ｂｅ（ｔ）　）　
Ｘ　ｂ　（ｔ）（１７） ここで、次式で表わされるｒｏ（ｔ）を求めると周波数
成分は第８図（ｒ）に示すとおりである。

ｒ　ｏ（ｔ）　＝　ｒ　（ｔ）　＋　ｒ　ｇ（ｔ）　＋
　ｒ　ｂ（ｔ）（１８） 図よりｒ　（ｔ）、ｇ（ｔ）、ｂ　（ｔ）の間の相関が
大きければ（例えば無彩色の被写体の場合）、第１次、
第２次の高調波に発生する側波帯成分がほとんど相殺さ
れ、ｒｏ（ｔ）はサンプリング周波数が画素のサンプリ
ング周波数に等しい信号となって得られる。

一方、第７図に示した急峻に変化する被写体のように被
写体が高い周波数の成分を持つ場合にはローパスフィル
タの出力信号に側波帯成分が混入する。加えて、その位
相がＲｃ（ｆ）、Ｇｃ（ｆ）、Ｂｅ（ｒ）の間で異なっ
たものとなるからＲｃ（ｆ）／　Ｇｃ（ｆ）はＳ　ｒ（
ｆ）とＳ　ｇ（ｆ）との比を表わさなくなる。したがっ
てｒｃ（ｔ）／　ｇｃ（ｔ）もｓ　ｒ（ｔ）とｓ　ｇ（
ｔ）との比とは異なった値となり、（１４）、（！５）
式の関係から求めた（１６）式によるｒｏ（ｔ）は、第
７図（ｅ）に示したように本来得られるべき信号にほぼ
等しくなるものの、緩やかに変化する被写体の場合と比
べると本来得られるべき信号との差が若干大きくなる。

なお、以上の説明はＲ信号を求める場合を例にとって行
なったが、Ｇ、Ｂ信号についても同様である。

そこで、急峻に変化する被写体のエツジ部でも本来得ら
れるべきものにより近い信号が得られる、本発明の他の
実施例を第９図に示す。

第９図の実施例が第１図の実施例と異なる点は、変換回
路３ａ、　３ｂ、　３ｃがデユーティ補正回路９ａ、　
９ｂ、９ｃ、ローパスフィルタｌｏａ、　１０ｂ％ｌＯ
ｃ、およびパワー値検出回路１１ａ、　ｌｌｂ、　ｌｌ
ｃで構成されている点である。ここでパワー値検出回路
１１ａ、　１ｌｂ１１１ｃは第８図（Ｉｌｌ）、（ｎ）
、（０）に示したローパスフィルタｌＯａ、　１０ｂ、
１０ｃの出力信号が持つ周波数成分を通過帯域全域にわ
たって２乗積分し、その平方根を出力するものとする。

これによると、ローパスフィルタの出力信号の周波数成
分のうち直流成分のみを利用する第１図の実施例に比べ
ると、側波帯成分となってベースバンドの直流に混入す
る帯域の周波数成分が特に大きな被写体でも、直流以外
のベースバンド成分を加算することによって出力信号で
の側波帯成分の割合が小さくなるので、偽の色信号が低
減される。

なお、ローパスフィルタの出力信号が持つ周波数成分を
全帯域にわたって２乗積分した信号は、次式に示すパー
シバルの等式、 ／　Ｉ　ｒｃ（ｔ）　Ｉ’ｄ　ｔ　＝ｆ　Ｒｃ（ｆ）”
ｄ　ｆ（１９） の関係を用いて、当該時刻を含む一定の期間内に得られ
るローパスフィルタの出力信号の瞬時値を２乗積分して
求めてもよい。このとき、（１９）式が成り立つために
はｒｅ（ｔ）が一定の期間外でＯに収束することが必要
であるが、第１Ｏ図に示すもう１つの実施例のようにロ
ーパスフィルタｌＯａ％１０ｂ。

１０ｃの出力側に選択回路１２ａ、　１２ｂ％１２ｃを
設けて、当該時刻の前後数画素分の信号のみを取り出し
てパワー値検出回路１１ａ％ｌｌｂ、　ｌｌｃに加える
よう制御することによって実現できる。

また第１図の実施例では、瞬時値で直流成分を検出する
場合には微少時間間隔での信号の変化を小さくしなけれ
ばならず、ローパスフィルタの通通帯域を低い周波数帯
域のみに設定する必要があった。これに対して第９図あ
るいは第１０図の実施例ではローパスフィルタの全通過
帯域にわたって積分を行なうので、ローパスフィルタの
帯域を低い周波数帯域のみに限定する必要がない。これ
によって当該時刻のローパスフィルタの出力信号が当該
時刻から離れた画素の信号によって受ける影響を小さく
できる。この結果、側波帯成分を多く含む被写体のエツ
ジ部での影響が広範囲にわたるのを防ぐことができる。

なお、以上の説明は固体撮像装置の水平方向の画素列に
対して補間処理する場合を例にとって行なった。これに
対して第１１図に示す実施例のように遅延時間が１水平
走査期間であるＬＨデイレイ回路１３ａ、　１３ｂ、・
・・を用い、垂直方向の画素列の信号が同時に得られる
ようにすることによって、同様に垂直方向の補間処理を
行なうことができる。

また、次に述べる方法で水平方向の補間処理と垂直方向
の補間処理を併用することも可能である。

第１２図に示す方法は、第１図と同様の構成にょす水平
方向の補間処理（第１２図中３〜ＩＯの処理）で求めた
信号と、第１１図と同様の構成により垂直方向の補間処
理（第１２図中３′〜１３′の処理）で求めた信号を合
成回路１４ａ、　１４ｂ、　１４ｃによって合成するも
のである。ここで合成回路１４ａ、１４ｂ。

１４ｃの動作は一例を述べるならば、２つの入力信号の
平均信号を出力信号とするものでよい。１５ａ。

１５ｂ、１５ｃは垂直方向の処理と水平方向の処理によ
る遅延時間の補正を行なう遅延回路であり、１３ａ、１
３ｂ、・・・で代用することも可能である。また第１３
図の方法は、第１２図において変換回路３ａ〜３ｃおよ
び変換回路３ａ’〜３ｃ’によって別々に行なっていた
水平方向と垂直方向の変換を、２次元変換回路１６ａ、
　１６ｂ、　１６ｃによって２次元処理で行なうもので
ある。２次元変換回路の動作例については周知の技術と
して確立しているのでここでは詳しい説明を省くが、２
次元のローパスフィルタ、離散コサイン変換（ＤＣＴ）
等が適用可能である。

こうして得た各２次元変換回路の出力信号の比を用いて
、当該時刻で得られない色信号の補間処理を行なう動作
は他の実施例と同様である。

当該時刻で得られる信号の画素が被写体の水平・垂直両
方向のエツジ部である確率は一般的には小さいので、以
上述べた水平方向および垂直方向の補間処理を併用する
方法を用いれば偽の色信号の残留成分をさらに半減する
ことができる。

なお上述の本発明の説明は、３種の色信号が交互に得ら
れる固体撮像素子の出力信号がら画素のサンプリング周
期毎に各色信号を得る場合を例にとって行なったが、互
いに相関の大きな数種類の信号を一定の順序でサンプリ
ングして並べた信号から、サンプリング周期毎に各信号
を再生する場合に拡張することが可能である。

また、上述の説明は当該時刻で得られる信号と補間を行
なう信号のサンプリング周波数が等しい場合を例にとっ
て行なったが、異なる場合にも同様の効果が得られるこ
とは上述の説明から明らかである。

なお、本発明の詳細な説明はハードウェア的手段を用い
る場合を例にとって行なったが、汎用のコンピュータ等
を用いてソフトウェア的手段でも同様に実現可能なこと
は明らかである。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明の信号補間装置によれば、
緩やかに変化する被写体のエツジ部においても急激に変
化する被写体のエツジ部においても、画素のサンプリン
グ周期で本来被写体から得られるべきものに近い複数の
色信号が同時に得られるので、偽の色信号の発生を充分
低減することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の構成を示す図、第２図およ
び第７図は本発明の実施例の動作を示す信号波形図、第
３図および第５図は本発明の実施例に用いる色フィルタ
と被写体のパターンを同時に示す図、第４図および第６
図は従来技術で得られる信号波形を示す図、第８図は本
発明の動作原理の説明に用いる信号を表わす図、第９図
〜第１３図は本発明の他の実施例を示す図である。 符号の説明 ・・・固体撮像素子 ・・・変換回路 ・・・遅延回路 ・・・ゲート回路 ０゛・ローパスフィルタ ト・・パワー値検出回路 ３・・・ＩＨデイレイ回路 ４・・・合成回路 ・・・サンプル回路 ・・・係数回路 ・・・演算回路 ・・・同期回路 ６・・・２次元変換回路

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、原信号とそれぞれ所定の関係をもつ複数種の信号を
   一定周期毎に順次かつ繰り返して選択する手段により取
   り出した信号源から、所要の周期で補間した複数種の信
   号を生成する補間装置において、上記複数種の信号のう
   ち任意の時刻に選択し取り出した第１の信号と同種の第
   １の信号列を上記信号源から取り出す第１のサンプル手
   段と、第１の信号列とは種類の異なる信号の第２の信号
   列を上記信号源から取り出す第２のサンプル手段と、該
   第１および第２のサンプル手段の出力信号をそれぞれ所
   定の形に変換する第１および第２の変換手段と、該第１
   の変換手段の出力信号に対する該第２の変換手段の出力
   信号の係数を求める係数手段と、該係数手段の出力信号
   と上記第１の信号との間の演算を行う演算手段と、該演
   算手段の出力信号で上記第２のサンプル手段の出力信号
   を補間する補間手段を備えることを特徴とする信号補間
   装置。 ２、上記所定の形に変換する変換手段が、入力信号の低
   周波数成分を出力するローパスフィルタであることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載の信号補間装置。 ３、上記所定の形に変換する変換手段が、入力信号のも
   つ周波数成分を周波数上の一定領域にわたって２乗和し
   た信号を出力信号とするものであることを特徴とする特
   許請求の範囲第１項記載の信号補間装置。 ４、上記所定の形に変換する変換手段が、入力信号の低
   周波数成分に対応した信号の瞬時値を一定期間内にわた
   って２乗和した信号を出力信号とするものであることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載の信号補間装置。 ５、上記サンプル手段が、信号源から上記第１あるいは
   第２の信号とそれぞれ同種の信号を空間的に水平方向の
   信号列の形に取り出すものであることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項乃至第４項記載の信号補間装置。 ６、上記サンプル手段が、信号源から上記第１あるいは
   第２の信号とそれぞれ同種の信号を空間的に上記第１の
   信号を含む垂直方向の信号列の形に取り出すものである
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第４項記載
   の信号補間装置。 ７、上記演算手段が、上記係数手段の出力信号と上記第
   １の信号との乗算を行なうものであることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項乃至第６項記載の信号補間装置。 ８、原信号とそれぞれ所定の関係をもつ複数種の信号を
   一定周期毎に順次かつ繰り返して選択する手段により取
   り出した信号源から、所要の周期で補間した複数種の信
   号を生成する補間方法において、上記複数種の信号のう
   ち任意の時刻に選択し取り出した第１の信号と同種の第
   １の信号列を上記信号源から取り出し、第１の信号列と
   は種類の異なる信号の第２の信号列を上記信号源から取
   り出し、該第１および第２の信号列をそれぞれ所定の形
   に変換して第１および第２の変換出力信号を得て、該第
   １の変換出力信号に対する該第２の変換出力信号の係数
   を求め、該係数と上記第１の信号との間の演算を行い、
   該演算結果の信号で上記第２の信号列を補間することを
   特徴とする信号補間方法。 ９、上記の信号列を所定の形に変換することが、ローパ
   スフィルタにより入力信号の低周波数成分を出力するも
   のであることを特徴とする特許請求の範囲第８項記載の
   信号補間方法。 １０、上記の信号列を所定の形に変換することが、入力
   信号のもつ周波数成分を周波数上の一定領域にわたって
   ２乗和した信号を出力信号とするものであることを特徴
   とする特許請求の範囲第８項記載の信号補間方法。 １１、上記の信号列を所定の形に変換することが、入力
   信号の低周波数成分に対応した信号の瞬時値を一定期間
   内にわたって２乗和した信号を出力信号とするものであ
   ることを特徴とする特許請求の範囲第８項記載の信号補
   間方法。 １２、上記の信号列を取り出すことが、信号源から上記
   第１あるいは第２の信号とそれぞれ同種の信号を空間的
   に水平方向の信号列の形に取り出すものであることを特
   徴とする特許請求の範囲第８項乃至第１１項記載の信号
   補間方法 １３、上記の信号列を取り出すことが、信号源から上記
   第１あるいは第２の信号とそれぞれ同種の信号を空間的
   に上記第１の信号を含む垂直方向の信号列の形に取り出
   すものであることを特徴とする特許請求の範囲第８項乃
   至第１１項記載の信号補間方法。 １４、上記の演算は、上記係数と上記第１の信号との乗
   算を行なうものであることを特徴とする特許請求の範囲
   第８項乃至第１３項記載の信号補間方法。