JPH04278792A - Color image pickup device - Google Patents

Color image pickup device

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JPH04278792A
JPH04278792A JP3041641A JP4164191A JPH04278792A JP H04278792 A JPH04278792 A JP H04278792A JP 3041641 A JP3041641 A JP 3041641A JP 4164191 A JP4164191 A JP 4164191A JP H04278792 A JPH04278792 A JP H04278792A
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signal
pixels
filter
pitch
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Akihiko Shiraishi
白石 昭彦
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Canon Inc
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Abstract

PURPOSE:To obtain the excellent image by forming color information from a difference signal R-G1 obtained by synchronizing only a signal G1 by a picture element of the same line as a chrominance signal R in a chrominance signal G, and a difference signal R-G2 obtained by synchronizing only a signal G2 by a picture element of the same line as a chrominance signal B in the signal G. CONSTITUTION:In an image pickup optical system, an optical type LPF 1 for separating an incident beam into two pieces of beams separated by a distance D in the direction if an angle of theta against the scanning direction is provided. Also, an image pickup element 101 is provided with a color filter array of a Bayer array. In such a state, based on a first, a second and a third chrominance signals G, R and B outputted from picture elements corresponding to a first, a second and a third color filters, respectively, color information is formed a difference signal R-G1 obtained by synchronizing only a signal G1 by the picture element of the same line as the picture element of the signal R in the signal G, and taking a difference to the signal R, and a difference signal R-G2 obtained by synchronizing only a signal G2 by the picture element of the same line as the picture element of the signal G in the signal G, and taking a difference to the signal B.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

【0001】0001

【産業上の利用分野】本発明は、2次元的に複数個の受
光素子(画素)が配置された撮像素子を備えたカラー撮
像装置に関し、特に解像度が良く、モワレが少なくS/
N比の良い画像を出力できるカラー撮像装置に関するも
のである。
[Industrial Field of Application] The present invention relates to a color imaging device equipped with an imaging device in which a plurality of light receiving elements (pixels) are two-dimensionally arranged.
The present invention relates to a color imaging device that can output images with a good N ratio.

【0002】0002

【従来の技術】図19,図20,図21は従来より知ら
れているカラー固体撮像素子の色フィルタの配列構成の
例を示す図である。図19は赤色光透過フィルタR,緑
色光透過フィルタG,青色光透過フィルタBが垂直にス
トライプ状に並んだいわゆるストライプフィルタと呼ば
れる構成である。これに対し、図20,図21はいわゆ
るモザイクフィルタと呼ばれる構成で、図20では緑色
光透過フィルタGが垂直にストライプ状になっており、
赤色光透過フィルタRおよび青色光透過フィルタBがそ
れぞれ2行おき2列に水平方向にGフィルタの間に配置
され、また、図21ではマゼンタ光透過フィルタMg,
緑色光透過フィルタGr,シアン光透過フィルタCy,
黄色光透過フィルタYeが水平方向に2画素,垂直方向
に4画素の8個の色フィルタを1単位とし、図に示す順
序で配置されている。
2. Description of the Related Art FIGS. 19, 20, and 21 are diagrams showing examples of arrangement configurations of color filters of conventionally known color solid-state imaging devices. FIG. 19 shows a configuration called a so-called stripe filter in which a red light transmitting filter R, a green light transmitting filter G, and a blue light transmitting filter B are vertically arranged in a stripe shape. On the other hand, FIGS. 20 and 21 have a configuration called a so-called mosaic filter, and in FIG. 20, the green light transmitting filter G is vertically striped.
Red light transmission filters R and blue light transmission filters B are arranged horizontally between the G filters in every two rows and two columns, and in FIG. 21, magenta light transmission filters Mg,
Green light transmission filter Gr, cyan light transmission filter Cy,
The yellow light transmitting filter Ye has eight color filters each consisting of two pixels in the horizontal direction and four pixels in the vertical direction, which are arranged in the order shown in the figure.

【0003】しかしながら、これらの色フィルタ配列を
持つ撮像素子には次のような問題がある。すなわち、図
19に示す構成の色フィルタを設けた撮像素子では、サ
ンプリング周波数の1/3の周波数に色信号キャリアが
発生するため、ナイキスト周波数であるサンプリング周
波数の1/2の周波数までを解像できず解像度が劣る。
[0003] However, these image pickup devices having color filter arrays have the following problems. In other words, in an image sensor equipped with a color filter having the configuration shown in FIG. 19, a color signal carrier is generated at a frequency that is 1/3 of the sampling frequency, so it is possible to resolve up to a frequency that is 1/2 of the sampling frequency, which is the Nyquist frequency. The resolution is inferior.

【0004】図20に示す構造の色フィルタを設けた撮
像素子は、垂直方向にバンドの異なるRフィルタとBフ
ィルタが並んでいるため、垂直方向に色モワレが発生し
やすく、特に有彩色画像で見苦しいシーンが出てくる。
[0004] In an image sensor equipped with a color filter having the structure shown in FIG. 20, since the R filter and B filter with different bands are arranged vertically, color moire tends to occur in the vertical direction, especially in chromatic images. An ugly scene appears.

【0005】図21に示す構成の色フィルタを設けた撮
像素子は、バンドの広い補色フィルタで構成されている
ため、図20に示す構成の色フィルタを設けた撮像素子
より色モワレは出にくいが、画素の出力信号間の差信号
で色信号を形成するため、色信号のS/N比が悪く、さ
らに、出力信号を量子化しディジタル処理を行う際に、
色信号の量子化誤差が大きくなり好ましくない。
An image sensor equipped with a color filter having the configuration shown in FIG. 21 is composed of complementary color filters with a wide band, so color moire is less likely to occur than an image sensor equipped with a color filter having the configuration shown in FIG. Since the color signal is formed from the difference signal between the output signals of the pixels, the S/N ratio of the color signal is poor, and furthermore, when the output signal is quantized and digitally processed,
This is undesirable because the quantization error of the color signal increases.

【0006】さらに、図20,図21に示す構成の色フ
ィルタを設けた撮像素子ともサンプリングが周波数の1
/2の周波数に色信号キャリアが発生するため、ナイキ
スト周波数であるサンプリング周波数の1/2の周波数
までを解像することができない。
Furthermore, in an image sensor equipped with a color filter having the configuration shown in FIGS. 20 and 21, the sampling frequency is 1.
Since a color signal carrier is generated at a frequency of /2, it is not possible to resolve frequencies up to 1/2 of the sampling frequency, which is the Nyquist frequency.

【0007】これに対し、米国特許明細書第39710
65号に開示されている、いわゆるベイヤー配列と呼ば
れる色フィルタ配列を有する撮像素子がある。これは図
22(a),(b)に示すように、撮像素子の水平方向
のピッチをPH ,垂直方向のピッチをPV とすると
、緑色光透過フィルタG(同図(a))あるいは輝度信
号透過フィルタY(同図(b))は、水平方向のピッチ
2PH ,垂直方向のピッチPV で水平方向にPH 
だけオフセットされたオフセットサンプリング構造で配
置され、赤色光透過フィルタRおよび青色光透過フィル
タBは水平方向のピッチ2PH ,垂直方向のピッチ2
PV の矩形格子状サンプリング構造で配置されている
ものである。このようなベイヤー配列を有する撮像素子
を用いると、モワレが少なく、かつ、S/N比の良い良
好な画像が得られることが知られている。
In contrast, US Patent No. 39710
There is an image sensor having a color filter array called a Bayer array, which is disclosed in Japanese Patent No. 65. As shown in FIGS. 22(a) and 22(b), if the horizontal pitch of the image sensor is PH and the vertical pitch is PV, then the green light transmission filter G (FIG. 22(a)) or the luminance signal The transmission filter Y (Figure (b)) has a pitch of 2PH in the horizontal direction and a pitch of PV in the vertical direction.
The red light transmitting filter R and the blue light transmitting filter B are arranged in an offset sampling structure offset by 2 PH in the horizontal direction and 2 PH in the vertical direction.
The PV is arranged in a rectangular grid sampling structure. It is known that when an image sensor having such a Bayer array is used, a good image with less moire and a good S/N ratio can be obtained.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このベ
イヤー配列を有する撮像素子を用いても以下に示す問題
が発生する。すなわち、図23(a),(b)はそれぞ
れ図22(a),(b)に示す色フィルタの撮像素子で
発生する信号キャリアの位置を2次元周波数平面(fH
 ,fV )上に表わしたときの第1象限の特性図であ
る。
However, even if an image sensor having the Bayer array is used, the following problems occur. That is, FIGS. 23(a) and 23(b) show the positions of signal carriers generated in the image sensor of the color filter shown in FIGS. 22(a) and 22(b), respectively, on a two-dimensional frequency plane (fH).
, fV ) is a characteristic diagram of the first quadrant when expressed above.

【0009】ここで、図22(a)に示す色フィルタの
撮像素子では、各画素からの出力信号をそのままスイッ
チングして切り換えることにより輝度信号を形成してお
り、図22(b)に示す色フィルタの撮像素子では、Y
フィルタが配置された画素からの信号のみを用いて輝度
信号を形成している。
In the color filter image sensor shown in FIG. 22(a), a luminance signal is formed by directly switching the output signal from each pixel, and the color filter shown in FIG. 22(b) is In the image sensor of the filter, Y
A luminance signal is generated using only signals from pixels in which filters are arranged.

【0010】いずれの場合も周波数空間上、(1/2P
H ,0)および(0,1/2PV )に色信号のキャ
リアが発生していることがわかる。すなわち、ベイヤー
配列を有する撮像素子の場合もサンプリング周波数の1
/2の周波数に色信号キャリアが発生するため、ナイキ
スト周波数であるサンプリング周波数の1/2の周波数
までを解像することができない。
In either case, (1/2P
It can be seen that color signal carriers are generated at (H,0) and (0,1/2PV). In other words, even in the case of an image sensor having a Bayer array, the sampling frequency is 1
Since a color signal carrier is generated at a frequency of /2, it is not possible to resolve frequencies up to 1/2 of the sampling frequency, which is the Nyquist frequency.

【0011】本発明はこのような問題に鑑みてなされた
もので、解像度が良く、モワレが少なく、S/N比の良
好な画像を得ることのでき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。
The present invention has been made in view of these problems, and an object of the present invention is to provide a color imaging device that can obtain images with good resolution, less moire, and a good S/N ratio. It is something.

【0012】0012

【課題を解決するための手段】本発明では、前記目的を
達成するため、カラー撮像装置を次の(1),(2)の
とおりに構成する。 (1)被写体像を輝度情報と色情報を有する電気信号に
変換するカラー撮像装置であって、つぎのa,b,c,
dの構成要素を備えたカラー撮像装置。
Means for Solving the Problems In the present invention, in order to achieve the above object, a color imaging device is configured as shown in (1) and (2) below. (1) A color imaging device that converts a subject image into an electrical signal having brightness information and color information, which has the following a, b, c,
A color imaging device comprising the components of d.

【0013】a.画素が水平方向のピッチPH ,垂直
方向のピッチPV の矩形格子状に配置された撮像素子
a. An image sensor in which pixels are arranged in a rectangular grid with a pitch PH in the horizontal direction and a pitch PV in the vertical direction.

【0014】b.前記画素に対応して設けられた、水平
方向のピッチ2PH ,垂直方向のピッチPV で水平
方向にPH だけオフセットされたオフセットサンプリ
ング構造を有する第1の色フィルタと、水平方向のピッ
チ2PH ,垂直方向のピッチ2PVの矩形格子状サン
プリング構造を有する第2の色フィルタおよび第3の色
フィルタとを有する色フィルタアレイ。
b. a first color filter provided corresponding to the pixel and having an offset sampling structure offset by PH in the horizontal direction with a pitch of 2PH in the horizontal direction and a pitch in the vertical direction; A color filter array comprising a second color filter and a third color filter having a rectangular grid sampling structure with a pitch of 2 PV.

【0015】c.入射した光線を該撮像素子の走査方向
に対し時計回りまたは反時計回りにθの角度をなす方向
で距離Dだけ離れた2本の光線に分離する光学部材を有
し、撮像光学系に設けた光学的ローパスフィルタであっ
て、 0.8PH PV /|PHsinθ+PVcosθ|
≦D≦1.2PH PV /|PHsinθ+PVco
sθ|但し  0≦θ≦π/2 の条件をみたす光学的ローパスフィルタ。
c. The imaging optical system includes an optical member that separates an incident light beam into two light beams separated by a distance D in a direction making an angle θ clockwise or counterclockwise with respect to the scanning direction of the image pickup device. An optical low-pass filter, 0.8PH PV / | PH sin θ + PV cos θ |
≦D≦1.2PH PV /|PHsinθ+PVco
An optical low-pass filter that satisfies the condition sθ | where 0≦θ≦π/2.

【0016】d.前記第1の色フィルタ,第2の色フィ
ルタ,第3の色フィルタに対応する画素から出力された
第1の色信号,第2の色信号,第3の色信号にもとづい
て、第1の色信号のうち第2の色信号の画素と同じ列ま
たは同じ行の画素による信号のみを同時化し、第2の色
信号との差をとった信号と、第1の色信号のうち第3の
色信号の画素と同じ列または同じ行の画素による信号の
みを同時化し、第3の色信号との差をとった信号とから
前記色情報を形成する色情報形成手段。
d. Based on the first color signal, second color signal, and third color signal output from the pixels corresponding to the first color filter, second color filter, and third color filter, the first color signal is Of the color signals, only the signals from pixels in the same column or row as the pixels of the second color signal are synchronized, and a signal obtained by taking the difference between the second color signal and the third color signal of the first color signal is synthesized. A color information forming means that synchronizes only signals from pixels in the same column or row as a pixel of a color signal, and forms the color information from a signal obtained by taking a difference from a third color signal.

【0017】(2)被写体像を輝度情報と色情報を有す
る電気信号に変換するカラー撮像装置であって、つぎの
a,b,c,dの構成要素を備えたカラー撮像装置。
(2) A color imaging device that converts a subject image into an electrical signal having brightness information and color information, and includes the following components a, b, c, and d.

【0018】a.画素が水平方向のピッチPH ,垂直
方向のピッチPV の矩形格子状に配置された撮像素子
a. An image sensor in which pixels are arranged in a rectangular grid with a pitch PH in the horizontal direction and a pitch PV in the vertical direction.

【0019】b.前記画素に対応して設けられた、水平
方向のピッチ2PH ,垂直方向のピッチPV で水平
方向にPH だけオフセットされたオフセットサンプリ
ング構造を有する第1の色フィルタと、水平方向のピッ
チ2PH ,垂直方向のピッチ2PVの矩形格子状サン
プリング構造を有する第2の色フィルタおよび第3の色
フィルタとを有する色フィルタアレイ。
b. a first color filter provided corresponding to the pixel and having an offset sampling structure offset by PH in the horizontal direction with a pitch of 2PH in the horizontal direction and a pitch in the vertical direction; A color filter array comprising a second color filter and a third color filter having a rectangular grid sampling structure with a pitch of 2 PV.

【0020】c.入射した光線を該撮像素子の走査方向
に対し時計回りまたは反時計回りにθの角度をなす方向
で距離Dだけ離れた2本の光線に分離する光学部材を有
し、撮像光学系に設けた光学的ローパスフィルタであっ
て、 0.8PH PV /|PHsinθ+PVcosθ|
≦D≦1.2PH PV /|PHsinθ+PVco
sθ|但し  0≦θ≦π/2 の条件をみたす光学的ローパスフィルタ。
c. The imaging optical system includes an optical member that separates an incident light beam into two light beams separated by a distance D in a direction making an angle θ clockwise or counterclockwise with respect to the scanning direction of the image pickup device. An optical low-pass filter, 0.8PH PV / | PH sin θ + PV cos θ |
≦D≦1.2PH PV /|PHsinθ+PVco
An optical low-pass filter that satisfies the condition sθ | where 0≦θ≦π/2.

【0021】d.前記第1の色フィルタ,第2の色フィ
ルタ,第3の色フィルタに対応する画素から出力された
第1の色信号,第2の色信号,第3の色信号にもとづい
て、第1の色信号のうち第2の色信号の画素と同じ列の
画素による信号のみを同時化し、第2の色信号との差を
とった信号と、第1の色信号のうち第3の色信号の画素
と同じ列の画素による信号のみを同時化し、第3の色信
号との差をとった信号とから前記色情報を形成する第1
の色信号形成手段並びに、第1の色信号のうち第2の色
信号の画素と同じ行の画素による信号のみを同時化し、
第2の色信号との差をとった信号と、第1の色信号のう
ち第3の色信号の画素と同じ行の画素による信号のみを
同時化し、第3の色信号との差をとった信号とから前記
色情報を形成する第2の色情報形成手段を有し、被写体
像における前記走査方向またはこれに直交する方向の周
波数成分に応じて該第1の色情報形成手段と該第2の色
情報形成手段とを切り換える色情報形成手段。
d. Based on the first color signal, second color signal, and third color signal output from the pixels corresponding to the first color filter, second color filter, and third color filter, the first color signal is Of the color signals, only the signals from pixels in the same column as the pixels of the second color signal are synchronized, and a signal obtained by taking the difference between the second color signal and the third color signal of the first color signal is generated. The first color information is formed by synchronizing only the signals from the pixels in the same column as the pixel, and from the signal obtained by taking the difference from the third color signal.
and synchronizing only the signals from the pixels in the same row as the pixels of the second color signal among the first color signals,
The signal obtained by taking the difference from the second color signal and the signal from the pixels of the first color signal in the same row as the pixels of the third color signal are synchronized, and the difference from the third color signal is taken. the first color information forming means and the first color information forming means according to the frequency component of the subject image in the scanning direction or in a direction orthogonal thereto; color information forming means for switching between the second color information forming means;

【0022】[0022]

【作用】前記(1)の構成により、2次元周波数空間上
の(1/2PH ,0)また(0,1/2PV )にあ
る白黒の被写体についての色差信号のキャリアが消減し
、(±1/2PH ,±1/2PV )にある色差信号
のキャリアが抑制される。前記(2)の構成により、2
次元周波数空間上の(1/2PH ,0)および(0,
1/2PV )にある白黒の被写体についての色差信号
のキャリアが消滅し、(±1/2PH ,±1/2PV
 )にある色差信号のキャリアが抑制される。
[Operation] With the configuration (1) above, the carrier of the color difference signal for a black and white object located at (1/2PH, 0) or (0,1/2PV) on the two-dimensional frequency space disappears, and (±1 /2PH, ±1/2PV) carriers of color difference signals are suppressed. With the configuration in (2) above, 2
(1/2PH ,0) and (0,
The carrier of the color difference signal for the black and white subject at 1/2 PV) disappears, and
) is suppressed.

【0023】[0023]

【実施例】以下本発明を実施例により詳しく説明する。 図1は本発明の第1実施例である“カラー撮像装置”の
ブロック図である。撮像素子(センサ)101には図2
2(a)に示すベイヤー配列のR,G,Bフィルタ(フ
ィルタアレイ)が設けられている。撮像素子101から
1画素ごとに読み出された画像信号は色分離部102に
よりR,G,B信号に分離された後、ホワイトバランス
部111でR,G,B信号のゲインがホワイトバランス
センサ(AWB)120より得られた色温度情報をもと
にホワイトバランス調整され、次にγ変換部112でγ
変換され、その後A/D(アナログ−ディジタル)変換
器103でA/D変換される。
[Examples] The present invention will be explained in detail below using examples. FIG. 1 is a block diagram of a "color imaging device" which is a first embodiment of the present invention. The image sensor (sensor) 101 is shown in FIG.
2(a) is provided with R, G, and B filters (filter array) in a Bayer array. The image signal read out pixel by pixel from the image sensor 101 is separated into R, G, and B signals by the color separation unit 102, and then the gains of the R, G, and B signals are adjusted by the white balance unit 111 to the white balance sensor ( The white balance is adjusted based on the color temperature information obtained from the AWB) 120, and then the γ conversion unit 112
The signal is then converted into an A/D signal by an A/D (analog-digital) converter 103.

【0024】輝度信号はスイッチ回路(SWY)126
によりスイッチングされることにより読み出し順に並べ
られ、バンドパスフィルタ(BPF)116で輝度信号
の高域成分YH として取り出される。この輝度信号の
高域成分YH は、後述する手法で得られる輝度信号の
低域成分YL と加算器117で加算され、D/A(デ
ィジタル−アナログ)変換器118でD/A変換され出
力される。
The brightness signal is transmitted through the switch circuit (SWY) 126
The signals are switched in order to be read out, and are extracted as a high frequency component YH of the luminance signal by a bandpass filter (BPF) 116. The high frequency component YH of this luminance signal is added to the low frequency component YL of the luminance signal obtained by a method described later in an adder 117, and is D/A converted by a D/A (digital-analog) converter 118 and output. Ru.

【0025】一方、A/D変換器103の出力のうちG
(γ乗)信号は、スイッチ(SW)128により図2に
示すような位置にあるG1 (γ乗)信号とG2 (γ
乗)信号に分離される。これはスイッチ128を例えば
1水平走査期間ごとに切り換えることで可能である。こ
のように分離されたG1 (γ乗)信号,G2 (γ乗
)信号はR(γ乗)信号,B(γ乗)信号とともに補間
フィルタ106,107,108,109に入力され、
各々同時化された信号R(γ乗),G1 (γ乗),G
2(γ乗),B(γ乗)となる。なお、補間フィルタ1
06〜109では補間による同時化のみならず、2次元
ローパスフィルタリング,エッジ強調等の線形処理も行
われる。これらの処理は線形処理のため、後で述べる加
算処理やマトリクス処理等の処理と順序を入れかえても
よい。
On the other hand, among the outputs of the A/D converter 103, G
The G1 (γ power) signal and the G2 (γ power) signal are placed in the positions shown in FIG. 2 by the switch (SW) 128.
signal). This is possible by switching the switch 128, for example, every horizontal scanning period. The thus separated G1 (γ power) signal and G2 (γ power) signal are input to interpolation filters 106, 107, 108, 109 together with the R (γ power) signal and B (γ power) signal.
Simultaneous signals R (γ power), G1 (γ power), G
2 (γ power) and B (γ power). Note that interpolation filter 1
In 06 to 109, not only synchronization by interpolation but also linear processing such as two-dimensional low-pass filtering and edge enhancement is performed. Since these processes are linear processes, the order may be changed with processes such as addition processing and matrix processing, which will be described later.

【0026】同時化されたR(γ乗)信号,G1 (γ
乗)信号は加算器129でR(γ乗)−G1 (γ乗)
信号となり、B(γ乗)信号とG2 (γ乗)信号は加
算器130でB(γ乗)−G2 (γ乗)信号となり、
これらが色差信号マトリクス処理部113に入力され、
The synchronized R (γ power) signal, G1 (γ
The adder 129 outputs the R (γ power) − G1 (γ power) signal.
The B (γ power) signal and the G2 (γ power) signal become B (γ power) − G2 (γ power) signal in the adder 130.
These are input to the color difference signal matrix processing section 113,

【0027】[0027]

【数1】[Math 1]

【0028】という変換が行われ、色差信号R−Y,B
−Yが生成される。
The following conversion is performed, and the color difference signals R-Y,B
-Y is generated.

【0029】ここで、周波数空間上(1/2PH ,0
)にある白黒の被写体が撮像素子101により採取され
るとする。この被写体は周期2PH の縦縞であり、こ
のような被写体に対してはR(γ乗)=G1 (γ乗)
,B(γ乗)=G2 (γ乗)となるため、加算器12
9,130より出力されるR(γ乗)−G1 (γ乗)
信号,B(γ乗)−G2 (γ乗)信号はいずれも零と
なる。ゆえに、色差マトリクス処理部113から出力さ
れる色差信号R−Y,B−Yも零となり出力されない。 このことは、周波数(1/2PH ,0)での色差信号
のキャリアが消滅することを意味している。別の解釈を
すれば、周波数(1/2PH ,0)上でのR(γ乗)
信号のキャリアとG1 (γ乗)信号のキャリアは同位
相であり、B(γ乗)信号のキャリアとG2 (γ乗)
信号のキャリアは同位相であり、したがって、これらの
差信号R(γ乗)−G1 (γ乗),B(γ乗)−G2
 (γ乗)のこの周波数でのキャリアを消滅させること
ができるため、色差信号のキャリアが発生しないのであ
る。同様の理由で、fV 軸に対称な(−1/2PH 
,0)にも色差信号のキャリアは発生しない。これらの
色差信号はひき続くD/A変換器114,115でD/
A変換され出力される。さらに、補間フィルタ106〜
109の出力から輝度信号の低域成分が輝度信号生成回
路127で、YL =0.30R(γ乗)+〔αG1 
(γ乗)+βG2 (γ乗)〕+0.11B(γ乗)…
(2)但し  α+β=0.59 により生成され、前述したように輝度の高域成分YH 
と加算器117で加算され、D/A変換器118でD/
A変換され出力される。なお、一般に色差信号R−Y,
B−Y、輝度の低域成分YL は輝度信号Yに比べ充分
帯域が狭いため、補間し同時化されたR(γ乗),G1
 (γ乗),G2 (γ乗),B(γ乗)信号の加算器
129,130、色差マトリクス処理部113、輝度信
号生成回路117等での処理は、間引きなどを行って輝
度信号Yの処理より遅いクロックで行ってもよい。
Here, on the frequency space (1/2PH, 0
) is captured by the image sensor 101. This object has vertical stripes with a period of 2PH, and for such an object, R (γ power) = G1 (γ power)
, B (γ power) = G2 (γ power), so the adder 12
R (γ power) − G1 (γ power) output from 9,130
The signal B (to the power of γ) - the signal B (to the power of γ) are both zero. Therefore, the color difference signals R-Y and B-Y output from the color difference matrix processing section 113 also become zero and are not output. This means that the carrier of the color difference signal at the frequency (1/2PH, 0) disappears. To interpret it another way, R (γ power) on frequency (1/2PH, 0)
The carrier of the signal and the carrier of the G1 (γ power) signal are in the same phase, and the carrier of the B (γ power) signal and the G2 (γ power) signal carrier are in phase.
The signal carriers are in the same phase, so these difference signals R (γ power) - G1 (γ power), B (γ power) - G2
Since carriers at this frequency of (γ power) can be eliminated, carriers of color difference signals are not generated. For the same reason, (-1/2PH
, 0), no color difference signal carrier is generated. These color difference signals are converted into D/A converters 114 and 115.
A is converted and output. Furthermore, interpolation filters 106 to
The low-frequency component of the luminance signal from the output of
(γ power) + βG2 (γ power)] +0.11B (γ power)...
(2) However, it is generated by α+β=0.59, and as mentioned above, the high-frequency component of luminance YH
are added by the adder 117, and the D/A converter 118 adds the
A is converted and output. Note that generally the color difference signals RY,
B-Y, the low frequency component YL of luminance has a sufficiently narrow band compared to the luminance signal Y, so the interpolated and synchronized R (γ power), G1
(γ power), G2 (γ power), B (γ power) signal adders 129, 130, color difference matrix processing unit 113, luminance signal generation circuit 117, etc. process by thinning out the luminance signal Y. It may be performed using a clock slower than the processing.

【0030】次に図1に示す光学的ローパスフィルタを
説明する。図3は本実施例における光学的ローパスフィ
ルタ1の構成を示すものである。同図において、光学的
ローパスフィルタ300は、入射した光線を走査方向に
対し反時計回りにθ1 の角度方向に距離D1 だけ離
れた2本の光線に分割する光学部材301と、入射した
光線を走査方向に対し時計回りにθ2 の方向に距離D
2だけ離れた2本の光線に分割する光学部材302より
構成される。光学部材301は、光学軸の像面と平行な
面への投影が、走査方向に反時計回りにθ1 の角度を
なす複屈折板303より構成され、光学部材302は、
直線偏光を円偏光に変換する1/4波長板304と、光
学軸の像面と平行な面への投影が、走査方向に時計回り
にθ2 の角度をなす複屈折板305とで構成されてお
り、いずれも以下の条件を満足している。  0.8PHPV/|PHsinθ1 +PVcos 
θ1|≦D1≦ 1.2PHPV/|PHsinθ1 
+PVcos θ1|               
                         
                  ……(2)  
0≦θ1 ≦π/2  0.8PHPV/|PHsinθ2 +PVcos 
θ2|≦D2≦ 1.2PHPV/|PHsinθ2 
+PVcos θ2|               
                         
                    ……(3)
  0≦θ2 ≦π/2 D1 およびD2 の値が不等式(2),(3)の下限
を越えると、折り返し歪が増大し、また上限を越えると
解像度が低下し、いずれの場合も一般には好ましくない
。また、用途が限定され、特定の方向を持つ周波数成分
しか問題にならない場合には、光学部材301と302
のいずれか一方のみを用いてもよく、このとき光学部材
302を構成する1/4波長板304は必ずしも必要で
はなく、複屈折板305のみで構成してもよい。図4に
この光学的ローパスフィルタ300の空間周波数特性を
示す。同図では、
Next, the optical low-pass filter shown in FIG. 1 will be explained. FIG. 3 shows the configuration of the optical low-pass filter 1 in this embodiment. In the figure, an optical low-pass filter 300 includes an optical member 301 that splits an incident light beam into two light beams separated by a distance D1 in an angle direction of θ1 counterclockwise with respect to the scanning direction, and an optical member 301 that splits an incident light beam into two light beams separated by a distance D1. Distance D in the direction of θ2 clockwise with respect to the direction
It is composed of an optical member 302 that splits the beam into two beams separated by 2. The optical member 301 is composed of a birefringent plate 303 whose projection of the optical axis onto a plane parallel to the image plane forms an angle of θ1 counterclockwise in the scanning direction.
It is composed of a quarter-wave plate 304 that converts linearly polarized light into circularly polarized light, and a birefringent plate 305 whose projection onto a plane parallel to the image plane of the optical axis forms an angle of θ2 clockwise in the scanning direction. All of them satisfy the following conditions. 0.8PHPV/|PHsinθ1 +PVcos
θ1|≦D1≦ 1.2PHPV/|PHsinθ1
+PVcos θ1|

...(2)
0≦θ1 ≦π/2 0.8PHPV/|PHsinθ2 +PVcos
θ2|≦D2≦ 1.2PHPV/|PHsinθ2
+PVcos θ2|

...(3)
0≦θ2 ≦π/2 When the values of D1 and D2 exceed the lower limit of inequalities (2) and (3), aliasing distortion increases, and when the upper limit is exceeded, the resolution decreases, and in either case, it is generally preferable. do not have. In addition, if the application is limited and only frequency components having a specific direction are a problem, the optical members 301 and 302
Either one of them may be used, and in this case, the quarter-wave plate 304 constituting the optical member 302 is not necessarily necessary, and the birefringent plate 305 alone may be used. FIG. 4 shows the spatial frequency characteristics of this optical low-pass filter 300. In the same figure,

【0031】[0031]

【数2】[Math 2]

【0032】の場合を示す。このとき、点線で示すよう
に、空間周波数平面(fH ,fV )上、(±1/2
PH ,±1/2PV )にある色差信号のキャリアは
すべてトラップされ、また、(0,±1/2PV )に
ある色差信号のキャリアも充分抑制され、折り返し歪の
少ない良好な画像を得ることができる。また、θ1 =
θ2 =π/4のとき、光学的ローパスフィルタ1は、
図5の500のように構成してもよい。すなわち、走査
方向に対し反時計回りにπ/4の角度に、その光学軸の
像面と平行な面への投影を持つ複屈折板503と、走査
方向に対し時計回りにπ/4の角度に、その光学軸の像
面と平行な面への投影を持つ複屈折板504より構成さ
れる光学部材501および走査方向と同じ方向に、その
光学軸の像面と平行な面への投影を持つ複屈折板505
より構成される光学部材502より光学的ローパスフィ
ルタ500が構成される。複屈折板503,504,5
05の分離距離はそれぞれ
The case of [0032] is shown below. At this time, as shown by the dotted line, on the spatial frequency plane (fH, fV), (±1/2
All the color difference signal carriers at (PH, ±1/2 PV) are trapped, and the color difference signal carriers at (0, ±1/2 PV) are also sufficiently suppressed, making it possible to obtain a good image with little aliasing distortion. can. Also, θ1 =
When θ2 = π/4, the optical low-pass filter 1 is
It may be configured as 500 in FIG. That is, the birefringent plate 503 has its optical axis projected onto a plane parallel to the image plane at an angle of π/4 counterclockwise with respect to the scanning direction, and the birefringent plate 503 has a projection of its optical axis onto a plane parallel to the image plane at an angle of π/4 clockwise with respect to the scanning direction. An optical member 501 composed of a birefringent plate 504 having its optical axis projected onto a plane parallel to the image plane, and an optical member 501 comprising a birefringent plate 504 whose optical axis is projected onto a plane parallel to the image plane in the same direction as the scanning direction. Birefringent plate 505 with
An optical low-pass filter 500 is constituted by an optical member 502 composed of the following. Birefringent plates 503, 504, 5
The separation distance of 05 is respectively

【0033】[0033]

【数3】[Math 3]

【0034】である。このように構成すると、複屈折板
の偏光作用により、第1の光学部材501は入射した光
線を距離D1 だけ離れた2本の光線に分離し、その方
向は走査方向に対し時計回りにπ/2の方向となり、結
局図3に示した光学的ローパスフィルタをθ1 =θ2
 =π/4にした場合と同じ空間周波数特性を持つ。
[0034] With this configuration, due to the polarization effect of the birefringent plate, the first optical member 501 separates the incident light beam into two light beams separated by a distance D1, and the direction thereof is π/clockwise with respect to the scanning direction. In the end, the optical low-pass filter shown in Fig. 3 becomes θ1 = θ2.
It has the same spatial frequency characteristics as when = π/4.

【0035】さらに光学的ローパスフィルタ1は図6に
示す構成をとってもよい。すなわち、走査方向に対し反
時計回りにπ/4の方向に光線を分離する複屈折板より
成る光学部材601と、走査方向に対し反時計回りにπ
/2の方向に光線を分離する複屈折板より成る光学部材
602と、走査方向に対し時計回りにπ/4の方向に光
線を分離する複屈折板より成る光学部材603とで構成
される。光学部材601,602,603の光線分離幅
をそれぞれD1 ,D2 ,D3 とし、
Furthermore, the optical low-pass filter 1 may have the configuration shown in FIG. That is, there is an optical member 601 made of a birefringent plate that separates light beams in a direction of π/4 counterclockwise with respect to the scanning direction, and an optical member 601 made of a birefringent plate that separates light rays in a direction of π/4 counterclockwise with respect to the scanning direction.
The optical member 602 is composed of a birefringent plate that separates light rays in the /2 direction, and the optical member 603 is made of a birefringence plate that separates light rays in the π/4 direction clockwise with respect to the scanning direction. The beam separation widths of the optical members 601, 602, and 603 are respectively D1, D2, and D3,

【0036】[0036]

【数4】[Math 4]

【0037】とすると、光学的ローパスフィルタ600
の空間周波数特性は、図7に示すものとなる。すなわち
、空間周波数平面(fH ,fV)上、(±1/2PH
 ,±1/2PV )および(0,±1/2PV )に
ある色差信号のキャリアはすべてトラップされ、折り返
し歪を良好に抑制することができる。
[0037] Then, the optical low-pass filter 600
The spatial frequency characteristic of is shown in FIG. That is, on the spatial frequency plane (fH, fV), (±1/2PH
, ±1/2 PV ) and (0, ±1/2 PV ) are all trapped, making it possible to satisfactorily suppress aliasing distortion.

【0038】以上説明したように、本実施例では、ベイ
ヤー配列の色フィルタを用いているので、モワレが少な
く、S/N比が良好であり、また、ベイヤー配列にあっ
た光学的ローパスフィルタ及び信号処理手段を用いてい
るので解像度が良い。
As explained above, in this embodiment, since the Bayer array color filter is used, there is little moire and the S/N ratio is good. The resolution is good because it uses signal processing means.

【0039】次に本発明の第2実施例について説明する
。撮像素子101は第1実施例と同様図22(a)に示
す色フィルタを設けたものであり、全体構成も図1に示
すと同様のものである。ただ、A/D変換器103より
出力されたG(γ乗)信号はスイッチ128により、図
8に示す位置にあるG1 (γ乗)信号とG2 (γ乗
)信号に分離される。ここで周波数空間上(0,1/2
PV )にある白黒の被写体が撮像素子101により採
取されたとする。この被写体は周期2PV の横縞であ
り、このような被写体に対しては、加算器129,13
0より出力されるR(γ乗)−G1 (γ乗)信号,B
(γ乗)−G2(γ乗)信号はいずれも零となる。ゆえ
に色差マトリクス処理部113から出力される色差信号
R−Y,B−Yも零となり出力されない。このことは、
周波数(0,1/2PV )での色差信号のキャリアが
消滅することを意味している。別の解釈をすれば、周波
数(0,1/2PV )上でのR(γ乗)信号のキャリ
アとG1 (γ乗)信号のキャリアは同位相であり、B
(γ乗)信号のキャリアとG2 (γ乗)信号のキャリ
アは同位相であり、したがってこれらの差信号R(γ乗
)−G1 (γ乗),B(γ乗)−G2 (γ乗)のこ
の周波数でのキャリアを消滅させることができるため、
色差信号のキャリアが発生しないのである。同様の理由
でfH 軸に対称な(0,−1/2PV)にも色差信号
のキャリアは発生しない。なお、図1に示した処理ブロ
ック図より得られる出力信号をアナログ記録する場合、
D/A変換器118,114,115は必要であるが、
何らかの磁気媒体,光磁気媒体,E2 PROM(el
ectically erasable PROM )
等にディジタル記録する場合は入れなくてもよい。この
撮像装置に、前述の図3あるいは図5に示す光学的ロー
パスフィルタを用いたときの空間周波数特性を図9に示
す。このとき、空間周波数平面(fH ,fV )上(
±1/2PH ,±1/2PV )にある色差信号のキ
ャリアはすべてトラップされ、また、(±1/2PH 
,0)にある色差信号のキャリアも充分抑制され、折り
返し歪の少ない良好な画像を得ることができる。
Next, a second embodiment of the present invention will be explained. The image sensor 101 is provided with the color filter shown in FIG. 22(a) as in the first embodiment, and the overall configuration is also the same as that shown in FIG. However, the G (γ power) signal output from the A/D converter 103 is separated by the switch 128 into a G1 (γ power) signal and a G2 (γ power) signal located at the positions shown in FIG. Here, on the frequency space (0, 1/2
Assume that a black and white subject at PV) is captured by the image sensor 101. This object has horizontal stripes with a period of 2 PV, and for such an object, adders 129 and 13
R (γ power) − G1 (γ power) signal output from 0, B
(γ power)−G2 (γ power) signal both become zero. Therefore, the color difference signals R-Y and B-Y output from the color difference matrix processing section 113 also become zero and are not output. This means that
This means that the carrier of the color difference signal at the frequency (0,1/2 PV) disappears. To interpret it another way, the carrier of the R (γ power) signal and the carrier of the G1 (γ power) signal on the frequency (0, 1/2 PV) are in phase, and the carrier of the B
The carrier of the (γ power) signal and the carrier of the G2 (γ power) signal are in the same phase, so their difference signals R (γ power) - G1 (γ power), B (γ power) - G2 (γ power) Because the carrier at this frequency can be annihilated,
No carrier of the color difference signal is generated. For the same reason, no color difference signal carrier is generated at (0, -1/2 PV) which is symmetrical about the fH axis. Note that when recording the output signal obtained from the processing block diagram shown in FIG. 1 in analog form,
Although D/A converters 118, 114, and 115 are necessary,
Some kind of magnetic medium, magneto-optical medium, E2 PROM (el
electrically erasable PROM)
It is not necessary to include it when digitally recording on a computer or other media. FIG. 9 shows the spatial frequency characteristics when the optical low-pass filter shown in FIG. 3 or FIG. 5 described above is used in this imaging device. At this time, on the spatial frequency plane (fH, fV) (
All carriers of the color difference signal at (±1/2PH, ±1/2PV) are trapped, and also (±1/2PH
, 0) is also sufficiently suppressed, and a good image with little aliasing distortion can be obtained.

【0040】さらに光学的ローパスフィルタは図10に
示す構成をとってもよい。すなわち、走査方向に対し反
時計回りにπ/4の方向に光線を分離する複屈折板より
成る光学部材151と、走査方向に平行に光線を分離す
る複屈折板より成る光学部材152と、走査方向に対し
時計回りにπ/4の方向に光線を分離する複屈折板より
成る光学部材153とで構成される。光学部材151,
152,153の光線分離幅をそれぞれD1 ,D2 
,D3 とし、
Furthermore, the optical low-pass filter may have the configuration shown in FIG. That is, an optical member 151 made of a birefringent plate that separates light rays in a direction of π/4 counterclockwise with respect to the scanning direction, an optical member 152 made of a birefringence plate that separates light rays parallel to the scanning direction, The optical member 153 is composed of a birefringent plate that separates light rays in the direction of π/4 clockwise with respect to the direction. optical member 151,
The beam separation widths of 152 and 153 are D1 and D2, respectively.
,D3,

【0041】[0041]

【数5】[Math 5]

【0042】とすると、光学的ローパスフィルタ150
の空間周波数特性は図11に示すものとなる。すなわち
、空間周波数平面(fH ,fV)上(±1/2PH 
,±1/2PV )および(±1/2PH ,0)にあ
る色差信号のキャリアはすべてトラップされ、折り返し
歪を良好に抑制することができる。
[0042] Then, the optical low-pass filter 150
The spatial frequency characteristic of is shown in FIG. In other words, on the spatial frequency plane (fH, fV) (±1/2PH
, ±1/2 PV ) and (±1/2 PH , 0) are all trapped, and aliasing distortion can be suppressed well.

【0043】次に本発明の第3実施例について説明する
。図12は本実施例の“カラー撮像装置”のブロック図
である。被写体からの光は図示しない結像光学系により
光学的ローパスフィルタ1を介し撮像素子(センサ)1
01に入射する。光学的ローパスフィルタ1は図3また
は図5または図6の構成をとり、前述のごとく良好に折
り返し歪を抑制している。撮像素子(センサ)101に
は図22(b)に示すベイヤー配列のYRBフィルタが
設けられている。撮像素子101から1画素ごとに読み
出された画像信号は、色分離部102によりY,R,B
信号に分離された後、ホワイトバランス部111でY,
R,B信号のゲインをホワイトバランスセンサ120よ
り得られた色温度情報をもとにホワイトバランス調整さ
れ、次にγ変換部112でγ変換され、その後A/D変
換器103でA/D変換される。輝度信号は、Y(γ)
信号を補間フィルタ205によりオフセットサンプリン
グ構造を2次元的に補間した後、D/A変換器118で
D/A変換され出力される。なお補間フィルタ205で
は補間による同時化のみならず2次元ローパスフィルタ
リング,エッジ強調等の処理も行われる。一方A/D変
換器103の出力のうちY(γ乗)は、スイッチ(SW
)128により図13に示すような位置にあるY1 (
γ乗)信号とY2 (γ乗)に分離される。これはスイ
ッチ128を例えば1水平走査期間ごとに切り換えるこ
とで可能である。このように分離されたY1 (γ乗)
信号,Y2 (γ乗)信号は、R(γ乗)信号,B(γ
乗)信号とともに補間フィルタ206,207,208
,209に入力され、各々同時化された信号R(γ乗)
,Y1 (γ乗),Y2 (γ乗),B(γ乗)となる
。なお、補間フィルタ206〜209では補間による同
時化のみならず、2次元ローパスフィルタリング,エッ
ジ強調等の線型処理も行われる。これらの処理は線型な
処理のため、後で述べる加算処理等の処理と順序を入れ
かえてもよい。同時化されたR(γ乗),Y1 (γ乗
)信号は加算器129でR−Y信号となり、B(γ乗)
信号とY2 (γ乗)信号は加算器130でB−Y信号
となり、色差信号R−Y,B−Yが生成される。
Next, a third embodiment of the present invention will be explained. FIG. 12 is a block diagram of the "color imaging device" of this embodiment. Light from the subject is passed through an optical low-pass filter 1 by an imaging optical system (not shown) to an image sensor (sensor) 1.
01. The optical low-pass filter 1 has the configuration shown in FIG. 3, FIG. 5, or FIG. 6, and suppresses aliasing distortion well as described above. The image sensor (sensor) 101 is provided with a Bayer array YRB filter shown in FIG. 22(b). The image signal read out pixel by pixel from the image sensor 101 is separated into Y, R, B by the color separation unit 102.
After being separated into signals, the white balance unit 111
The gains of the R and B signals are white balanced adjusted based on the color temperature information obtained from the white balance sensor 120, then γ converted by the γ converter 112, and then A/D converted by the A/D converter 103. be done. The luminance signal is Y(γ)
After the signal is two-dimensionally interpolated with an offset sampling structure by the interpolation filter 205, it is D/A converted by the D/A converter 118 and output. Note that the interpolation filter 205 performs not only synchronization by interpolation, but also processes such as two-dimensional low-pass filtering and edge emphasis. On the other hand, Y (γ power) of the output of the A/D converter 103 is
) 128, Y1 (
Y2 (γ power) signal and Y2 (γ power) signal. This is possible by switching the switch 128, for example, every horizontal scanning period. Y1 separated in this way (γ power)
The signal, Y2 (γ power) signal is the R (γ power) signal, B (γ power) signal,
interpolation filters 206, 207, 208 together with the
, 209 and are each synchronized signals R (γ power)
, Y1 (γ power), Y2 (γ power), and B (γ power). Note that the interpolation filters 206 to 209 perform not only synchronization by interpolation, but also linear processing such as two-dimensional low-pass filtering and edge enhancement. Since these processes are linear processes, the order may be switched with processes such as addition processing, which will be described later. The synchronized R (γ power) and Y1 (γ power) signals become R-Y signals in the adder 129, and B (γ power)
The signal and the Y2 (γ-th power) signal are converted into a BY signal by an adder 130, and color difference signals RY and BY are generated.

【0044】ここで周波数空間上(1/2PH ,0)
にある白黒の被写体が撮像素子101により採取された
とする。この被写体は周期2PHの縦縞であり、このよ
うな被写体に対しては、加算器129,130より出力
されるR−Y信号,B−Y信号はいずれも零となる。ゆ
えに色差信号R−Y,B−Yは零となり出力されない。 このことは、周波数(1/2PH ,0)での色差信号
のキャリアが消滅することを意味している。別の解釈を
すれば、周波数(1/2PH ,0)上でのR(γ乗)
信号のキャリアとY1 (γ乗)信号のキャリアは同位
相であり、B(γ乗)信号のキャリアとY2 (γ乗)
信号のキャリアは同位相であり、したがってこれらの差
信号R−Y,B−Yのこの周波数でのキャリアを消滅さ
せることができるため、色差信号のキャリアが発生しな
いのである。これらの色差信号はひき続くD/A変換器
114,115でD/A変換され出力される。同様の理
由でfV 軸に対称な(−1/2PH ,0)にも色差
信号のキャリアは発生しない。なお、一般に色差信号R
−Y,B−Yは輝度信号Yに比べ充分帯域がせまいため
補間し同時化されたR(γ乗),Y1 (γ乗),Y2
 (γ乗),B(γ乗)信号の加算器129,130等
での処理は、間引きなどを行って輝度信号Yの処理より
遅いクロックで行ってもよい。本実施例では、第1実施
例および第2実施例と異なり、空間周波数平面(fH 
,fV )上で(±1/2PH ,±1/2PV )の
位置に色差信号ではなく輝度信号のキャリアが発生する
が、図3,図5および図6に示す光学的ローパスフィル
タ300,500および600は、その周波数特性が図
4,図7の点線に示すようになっていてこれらの点をト
ラップしており、折り返し歪を良好に抑制している。
Here, on the frequency space (1/2PH, 0)
Assume that a black and white subject at 2 is captured by the image sensor 101. This object has vertical stripes with a period of 2PH, and for such an object, the RY signal and BY signal output from the adders 129 and 130 are both zero. Therefore, the color difference signals R-Y and B-Y become zero and are not output. This means that the carrier of the color difference signal at the frequency (1/2PH, 0) disappears. To interpret it another way, R (γ power) on frequency (1/2PH, 0)
The carrier of the signal and the carrier of the Y1 (γ power) signal are in the same phase, and the carrier of the B (γ power) signal and the carrier of the Y2 (γ power) signal are in phase.
The carriers of the signals are in the same phase, and therefore the carriers of these difference signals R-Y, B-Y at this frequency can be eliminated, so that no carrier of the color difference signal is generated. These color difference signals are D/A converted by subsequent D/A converters 114 and 115 and output. For the same reason, no color difference signal carrier is generated at (-1/2PH, 0) which is symmetrical about the fV axis. Note that generally the color difference signal R
-Y, B-Y have sufficiently narrow bands compared to the luminance signal Y, so they are interpolated and synchronized R (γ power), Y1 (γ power), Y2
(γ power) and B (γ power) signals in the adders 129, 130, etc. may be performed using a slower clock than the processing of the luminance signal Y by thinning out or the like. In this embodiment, unlike the first and second embodiments, the spatial frequency plane (fH
, fV), carriers of luminance signals instead of color difference signals are generated at positions (±1/2PH, ±1/2PV), but optical low-pass filters 300, 500 and 600 has frequency characteristics as shown by the dotted lines in FIGS. 4 and 7, traps these points, and suppresses aliasing distortion well.

【0045】次に本発明の第4実施例について説明する
。撮像素子101は第3実施例と同様図22(b)に示
す色フィルタを設けたものであり、全体構成も図12に
示すと同様のものである。ただ、A/D変換器103よ
り出力されたY(γ乗)信号は、スイッチ128により
図14に示すような位置にあるY1(γ乗)とY2 (
γ乗)信号に分離される。
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described. The image sensor 101 is provided with the color filter shown in FIG. 22(b) as in the third embodiment, and the overall configuration is also the same as that shown in FIG. 12. However, the Y (γ power) signal output from the A/D converter 103 is switched between Y1 (γ power) and Y2 (
γ power) signals.

【0046】ここで周波数空間上(0,1/2PV )
にある白黒の被写体が撮像素子101により採取された
とする。この被写体は周期2PVの横縞であり、このよ
うな被写体に対しては、加算器129,130より出力
されるR−Y信号,B−Y信号はいずれも零となる。ゆ
えに色差信号R−Y,B−Yは零となり出力されない。 このことは、周波数(0,1/2PV )での色差信号
のキャリアが消滅することを意味している。別の解釈を
すれば、周波数(0,1/2PV )上でのR(γ乗)
信号のキャリアとY1 (γ乗)信号のキャリアは同位
相であり、B(γ乗)信号のキャリアとY2 (γ乗)
信号のキャリアは同位相であり、したがってこれらの差
信号R−Y,B−Yのこの周波数でのキャリアを消滅さ
せることができるため、色差信号のキャリアが発生しな
いのである。なお、図12に示す処理ブロック図より得
られる出力信号をアナログ記録する場合、D/A変換器
118,114,115は必要であるが、何らかの磁気
媒体,光磁気媒体,E2 PROM等にディジタル記録
する場合は入れなくてもよい。光学的ローパスフィルタ
1としては、図3または図5または図10に示すものが
用いられ、空間周波数特性が、図9,図11に示される
がごとく良好に折り返し歪を抑制している。
Here, on the frequency space (0,1/2PV)
Assume that a black and white subject at 2 is captured by the image sensor 101. This object has horizontal stripes with a period of 2 PV, and for such an object, the RY signal and BY signal output from the adders 129 and 130 are both zero. Therefore, the color difference signals R-Y and B-Y become zero and are not output. This means that the carrier of the color difference signal at the frequency (0,1/2 PV) disappears. To interpret it another way, R (γ power) on the frequency (0, 1/2 PV)
The carrier of the signal and the carrier of the Y1 (γ power) signal are in the same phase, and the carrier of the B (γ power) signal and the carrier of the Y2 (γ power) signal are in phase.
The carriers of the signals are in the same phase, and therefore the carriers of these difference signals R-Y, B-Y at this frequency can be eliminated, so that no carrier of the color difference signal is generated. Note that when analog recording the output signal obtained from the processing block diagram shown in FIG. 12, D/A converters 118, 114, and 115 are necessary, but digital recording on some magnetic medium, magneto-optical medium, E2 PROM, etc. You don't have to include it if you do. As the optical low-pass filter 1, one shown in FIG. 3, FIG. 5, or FIG. 10 is used, and the spatial frequency characteristics suppress aliasing distortion well as shown in FIGS. 9 and 11.

【0047】更に、色差信号形成を次のように行っても
よい。すなわち、図15に示すように、G(γ乗)信号
のスイッチ128による分離を、被写体の輝度信号に応
じて、図2に示すタイミングおよび図8に示すタイミン
グの間で切り換えてもよい。この例を第5実施例として
説明する。図2のタイミング,図8のタイミングのいず
れを選ぶかは後述する判定回路131で行われる。同様
に図16に示すように、Y(γ乗)信号のスイッチ20
3による分離を、被写体の輝度信号に応じて図13に示
すタイミングおよび図14に示すタイミングの間で切り
換えてもよい。これを第6実施例として説明する。いず
れのタイミングを選ぶかは、後述する判定回路204で
判定される。次に判定回路131(図15参照)および
204(図16参照)の構成,動作について説明する。 図17はこの判定回路の構成例を示す図である。ここで
はスイッチ回路126(図15参照)または補間フィル
タ205(図16参照)より出力される輝度信号に水平
方向のバンドパスフィルタ31をかけ、水平方向の高周
波成分を抽出する。これが比較回路32に入力され、あ
るスレッショルドレベル(ref)と比較される。そし
てスレッショルドレベル(ref)より大きく水平方向
の高周波成分が大きいと判定された場合には、水平方向
の色差信号のキャリアを消滅させる図2のタイミングが
選択され、そうでない場合は垂直方向の色差信号のキャ
リアを消滅させる図8のタイミングが選択される。
Furthermore, the color difference signal formation may be performed as follows. That is, as shown in FIG. 15, the separation of the G (γ power) signal by the switch 128 may be switched between the timing shown in FIG. 2 and the timing shown in FIG. 8, depending on the luminance signal of the subject. This example will be described as a fifth embodiment. The determination circuit 131, which will be described later, determines whether the timing shown in FIG. 2 or the timing shown in FIG. 8 is selected. Similarly, as shown in FIG. 16, the Y (γ power) signal switch 20
The separation according to No. 3 may be switched between the timing shown in FIG. 13 and the timing shown in FIG. 14 depending on the luminance signal of the subject. This will be explained as a sixth embodiment. Which timing to select is determined by a determination circuit 204, which will be described later. Next, the configuration and operation of the determination circuits 131 (see FIG. 15) and 204 (see FIG. 16) will be explained. FIG. 17 is a diagram showing an example of the configuration of this determination circuit. Here, the luminance signal output from the switch circuit 126 (see FIG. 15) or the interpolation filter 205 (see FIG. 16) is applied with a horizontal band pass filter 31 to extract high frequency components in the horizontal direction. This is input to the comparison circuit 32 and compared with a certain threshold level (ref). If it is determined that the high-frequency component in the horizontal direction is larger than the threshold level (ref), the timing shown in FIG. 2 for extinguishing the carrier of the horizontal color difference signal is selected; The timing shown in FIG. 8 for extinguishing carriers is selected.

【0048】また、判定回路131および204は図1
8に示す構成をとってもよい。すなわち、スイッチ回路
126または補間フィルタ205より出力される輝度信
号に垂直方向のバンドパスフィルタ61をかけ、垂直方
向の高周波成分を抽出する。これが比較回路62に入力
され、あるスレッショルドレベル(ref)と比較され
る。そして、スレッショルドレベル(ref)より大き
く垂直方向の高周波成分が大きいと判定された場合には
、垂直方向の色差信号のキャリアを消滅させる図8のタ
イミングが選択され、そうでない場合は水平方向の色差
信号のキャリアを消滅させる図2のタイミングが選択さ
れる。このように、第5実施例,第6実施例では被写体
の水平方向また垂直方向の周波数成分に応じて、消滅さ
せるキャリアを変更できるため、より折り返し歪の少な
い良好な画像を得ることができる。なお、光学的ローパ
スフィルタ1は図3,図5,図6および図10の構成を
とれば、いずれも良好に折り返し歪を抑制することがで
きる。
Further, the determination circuits 131 and 204 are as shown in FIG.
The configuration shown in 8 may also be used. That is, the luminance signal output from the switch circuit 126 or the interpolation filter 205 is applied to the vertical band pass filter 61 to extract the high frequency component in the vertical direction. This is input to a comparison circuit 62 and compared with a certain threshold level (ref). If it is determined that the high frequency component in the vertical direction is larger than the threshold level (ref), the timing shown in FIG. 8 for extinguishing the carrier of the vertical color difference signal is selected; The timing of FIG. 2 is selected to cause the carrier of the signal to disappear. In this manner, in the fifth and sixth embodiments, it is possible to change carriers to be annihilated depending on the frequency components of the subject in the horizontal and vertical directions, so that it is possible to obtain good images with less aliasing distortion. Note that if the optical low-pass filter 1 has the configurations shown in FIGS. 3, 5, 6, and 10, aliasing distortion can be suppressed well.

【0049】[0049]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
撮像素子にベイヤー配列のフィルタアレイを設け、適切
に信号処理をほどこすことにより、解像度が良く、モワ
レが少なく、S/N比の良好な画像を得ることのできる
カラー撮像装置を提供できる。
[Effects of the Invention] As explained above, according to the present invention,
By providing a Bayer array filter array in the image sensor and applying appropriate signal processing, it is possible to provide a color imaging device that can obtain images with good resolution, less moire, and a good S/N ratio.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

【図1】第1実施例のブロック図[Figure 1] Block diagram of the first embodiment

【図2】第1実施例の説明図[Fig. 2] Explanatory diagram of the first embodiment

【図3】第1実施例で用いる光学的ローパスフィルタの
構成図
[Figure 3] Configuration diagram of the optical low-pass filter used in the first embodiment

【図4】図3に示す光学的ローパスフィルタの説明図[Fig. 4] Explanatory diagram of the optical low-pass filter shown in Fig. 3


図5】第1実施例の変形で用いる光学的ローパスフィル
タの構成図
[
Figure 5: Configuration diagram of an optical low-pass filter used in a modification of the first embodiment

【図6】第1実施例の変形で用いる光学的ローパスフィ
ルタの構成図
[Fig. 6] Configuration diagram of an optical low-pass filter used in a modification of the first embodiment.

【図7】図6に示す光学的ローパスフィルタの説明図FIG. 7 is an explanatory diagram of the optical low-pass filter shown in FIG. 6.


図8】第2実施例の説明図
[
Figure 8: Explanatory diagram of the second embodiment

【図9】図3,図5に示す光学的ローパスフィルタの説
明図
[Fig. 9] Explanatory diagram of the optical low-pass filter shown in Figs. 3 and 5

【図10】第2実施例の変形で用いる光学的ローパスフ
ィルタの構成図
FIG. 10 is a configuration diagram of an optical low-pass filter used in a modification of the second embodiment.

【図11】図10に示す光学的ローパスフィルタの説明
FIG. 11 is an explanatory diagram of the optical low-pass filter shown in FIG. 10.

【図12】第3実施例のブロック図[Figure 12] Block diagram of the third embodiment

【図13】第3実施例の説明図[Fig. 13] Explanatory diagram of the third embodiment

【図14】第4実施例の説明図[Fig. 14] Explanatory diagram of the fourth embodiment

【図15】第5実施例のブロック図[Fig. 15] Block diagram of the fifth embodiment

【図16】第6実施例のブロック図[Fig. 16] Block diagram of the sixth embodiment

【図17】判定回路の構成例を示す図FIG. 17 is a diagram showing an example of the configuration of a determination circuit.

【図18】判定回路の構成例を示す図FIG. 18 is a diagram showing an example of the configuration of a determination circuit.

【図19】色フィルタの配列例を示す図[Figure 19] Diagram showing an example of arrangement of color filters

【図20】色フ
ィルタの配列例を示す図
[Figure 20] Diagram showing an example of arrangement of color filters

【図21】色フィルタの配列例
を示す図
[Figure 21] Diagram showing an example of arrangement of color filters

【図22】ベイヤー配列の色フィルタの配列例
を示す図
FIG. 22 is a diagram showing an example of a Bayer array color filter arrangement.

【図23】図22の色フィルタによる信号キャ
リアの位置を示す図
FIG. 23 is a diagram showing the positions of signal carriers according to the color filter in FIG. 22;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1  光学的ローパスフィルタ 101  撮像素子 106〜109  補間フィルタ 128  スイッチ 129,130  加算器 1. Optical low-pass filter 101 Image sensor 106-109 Interpolation filter 128 Switch 129,130 Adder

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】  被写体像を輝度情報と色情報を有する
電気信号に変換するカラー撮像装置であって、つぎのa
,b,c,dの構成要素を備えたことを特徴とするカラ
ー撮像装置。 a.画素が水平方向のピッチPH ,垂直方向のピッチ
PV の矩形格子状に配置された撮像素子。 b.前記画素に対応して設けられた、水平方向のピッチ
2PH ,垂直方向のピッチPV で水平方向にPH 
だけオフセットされたオフセットサンプリング構造を有
する第1の色フィルタと、水平方向のピッチ2PH ,
垂直方向のピッチ2PVの矩形格子状サンプリング構造
を有する第2の色フィルタおよび第3の色フィルタとを
有する色フィルタアレイ。 c.入射した光線を該撮像素子の走査方向に対し時計回
りまたは反時計回りにθの角度をなす方向で距離Dだけ
離れた2本の光線に分離する光学部材を有し、撮像光学
系に設けた光学的ローパスフィルタであって、0.8P
H PV /|PHsinθ+PVcosθ|≦D≦1
.2PH PV /|PHsinθ+PVcosθ|但
し  0≦θ≦π/2 の条件をみたす光学的ローパスフィルタ。 d.前記第1の色フィルタ,第2の色フィルタ,第3の
色フィルタに対応する画素から出力された第1の色信号
,第2の色信号,第3の色信号にもとづいて、第1の色
信号のうち第2の色信号の画素と同じ列または同じ行の
画素による信号のみを同時化し、第2の色信号との差を
とった信号と、第1の色信号のうち第3の色信号の画素
と同じ列または同じ行の画素による信号のみを同時化し
、第3の色信号との差をとった信号とから前記色情報を
形成する色情報形成手段。
Claim 1: A color imaging device that converts a subject image into an electrical signal having brightness information and color information, comprising:
, b, c, and d. a. An image sensor in which pixels are arranged in a rectangular grid with a pitch PH in the horizontal direction and a pitch PV in the vertical direction. b. PH in the horizontal direction with a pitch of 2 PH in the horizontal direction and a pitch PV in the vertical direction provided corresponding to the pixels.
a first color filter having an offset sampling structure offset by a horizontal pitch of 2PH,
A color filter array comprising a second color filter and a third color filter having a rectangular grid sampling structure with a vertical pitch of 2 PV. c. The imaging optical system includes an optical member that separates an incident light beam into two light beams separated by a distance D in a direction making an angle θ clockwise or counterclockwise with respect to the scanning direction of the image pickup device. Optical low pass filter, 0.8P
H PV / | PH sin θ + PV cos θ | ≦D≦1
.. 2PH PV / | PH sin θ + PV cos θ | Optical low-pass filter that satisfies the condition 0≦θ≦π/2. d. Based on the first color signal, second color signal, and third color signal output from the pixels corresponding to the first color filter, second color filter, and third color filter, the first color signal is Of the color signals, only the signals from pixels in the same column or row as the pixels of the second color signal are synchronized, and a signal obtained by taking the difference between the second color signal and the third color signal of the first color signal is synthesized. A color information forming means that synchronizes only signals from pixels in the same column or row as a pixel of a color signal, and forms the color information from a signal obtained by taking a difference from a third color signal.
【請求項2】  被写体像を輝度情報と色情報を有する
電気信号に変換するカラー撮像装置であって、つぎのa
,b,c,dの構成要素を備えたことを特徴とするカラ
ー撮像装置。 a.画素が水平方向のピッチPH ,垂直方向のピッチ
PV の矩形格子状に配置された撮像素子。 b.前記画素に対応して設けられた、水平方向のピッチ
2PH ,垂直方向のピッチPV で水平方向にPH 
だけオフセットされたオフセットサンプリング構造を有
する第1の色フィルタと、水平方向のピッチ2PH ,
垂直方向のピッチ2PVの矩形格子状サンプリング構造
を有する第2の色フィルタおよび第3の色フィルタとを
有する色フィルタアレイ。 c.入射した光線を該撮像素子の走査方向に対し時計回
りまたは反時計回りにθの角度をなす方向で距離Dだけ
離れた2本の光線に分離する光学部材を有し、撮像光学
系に設けた光学的ローパスフィルタであって、0.8P
H PV /|PHsinθ+PVcosθ|≦D≦1
.2PH PV /|PHsinθ+PVcosθ|但
し  0≦θ≦π/2 の条件をみたす光学的ローパスフィルタ。 d.前記第1の色フィルタ,第2の色フィルタ,第3の
色フィルタに対応する画素から出力された第1の色信号
,第2の色信号,第3の色信号にもとづいて、第1の色
信号のうち第2の色信号の画素と同じ列の画素による信
号のみを同時化し、第2の色信号との差をとった信号と
、第1の色信号のうち第3の色信号の画素と同じ列の画
素による信号のみを同時化し、第3の色信号との差をと
った信号とから前記色情報を形成する第1の色信号形成
手段、並びに第1の色信号のうち第2の色信号の画素と
同じ行の画素による信号のみを同時化し、第2の色信号
との差をとった信号と、第1の色信号のうち第3の色信
号の画素と同じ行の画素による信号のみを同時化し、第
3の色信号との差をとった信号とから前記色情報を形成
する第2の色情報形成手段を有し、被写体像における前
記走査方向またはこれに直交する方向の周波数成分に応
じて該第1の色情報形成手段と該第2の色情報形成手段
とを切り換える色情報形成手段。
2. A color imaging device that converts a subject image into an electrical signal having brightness information and color information, the device comprising:
, b, c, and d. a. An image sensor in which pixels are arranged in a rectangular grid with a pitch PH in the horizontal direction and a pitch PV in the vertical direction. b. PH in the horizontal direction with a pitch of 2 PH in the horizontal direction and a pitch PV in the vertical direction provided corresponding to the pixels.
a first color filter having an offset sampling structure offset by a horizontal pitch of 2PH,
A color filter array comprising a second color filter and a third color filter having a rectangular grid sampling structure with a vertical pitch of 2 PV. c. The imaging optical system includes an optical member that separates an incident light beam into two light beams separated by a distance D in a direction making an angle θ clockwise or counterclockwise with respect to the scanning direction of the image pickup device. Optical low pass filter, 0.8P
H PV / | PH sin θ + PV cos θ | ≦D≦1
.. 2PH PV / | PH sin θ + PV cos θ | Optical low-pass filter that satisfies the condition 0≦θ≦π/2. d. Based on the first color signal, second color signal, and third color signal output from the pixels corresponding to the first color filter, second color filter, and third color filter, the first color signal is Of the color signals, only the signals from pixels in the same column as the pixels of the second color signal are synchronized, and a signal obtained by taking the difference between the second color signal and the third color signal of the first color signal is generated. a first color signal forming means that synchronizes only signals from pixels in the same column as the pixel and forms the color information from a signal obtained by taking a difference from a third color signal; Only the signals from the pixels in the same row as the pixels of the second color signal are synchronized, and the signal obtained by taking the difference from the second color signal and the signal from the pixels in the same row as the third color signal of the first color signal are combined. a second color information forming means that synchronizes only signals from pixels and forms the color information from a signal obtained by taking a difference from a third color signal, and is arranged in the scanning direction of the subject image or perpendicular thereto; Color information forming means that switches between the first color information forming means and the second color information forming means according to a frequency component in a direction.
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