JPH0459832B2

JPH0459832B2 -

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Publication number: JPH0459832B2
Application number: JP56119175A
Authority: JP
Inventors: Tetsuo Kuwayama; Nobuyoshi Tanaka; Seiji Hashimoto
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1981-07-31
Filing date: 1981-07-31
Publication date: 1992-09-24
Also published as: US4517588A; US4668975A; JPS5821989A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、固体撮像素子を用いて、カラー画像
信号を得るカラー固体撮像装置に関するものであ
る。

カラー固体撮像装置として、電荷転送撮像素子
（以下CCDという）を、１枚、２枚あるいは３枚
用いる。それぞれ単板式、２板式、３板式カラー
カメラが考えられているが、本発明は特に、
CCDを１枚用いる単板撮像装置にかわかるもの
である。

従来、CCD等の固体撮像素子を用いた単板式
固体撮像装置では、カラーフイルタ・アレイと撮
像素子の各撮像セルを１対１に重ね合わせて各色
信号を分離することが行なわれている。この様な
単板固体撮像装置に用いるカラーフイルタ・アレ
イとしては、CCDの撮像セル数を節約する意味
から赤、緑および青等の各フイルタエレメントを
モザイク状に配列する。例えばベイア配列とよば
れる様なカラーフイルタを用いるのが一般的であ
る。

この様なモザイク状に配列されたカラーフイル
タをフレーム転送型のCCDの組み合わせて単板
式カラーカメラを作ろうとすると、その構造上、
隣接する各セル間でかなりの信号漏洩があるた
め、混色が生じ、色分離が不確実になるという問
題が生ずる。

この問題を解決する方法が本出願人によりすで
に提案されており（例えば特願昭55−17968号を
参照）、かなり混色の問題は解決されているが、
垂直方向の実効的な感度の広がりが大きいので垂
直解像度が低く、また面図に垂直方向に相関関係
が存在することを前提としているために、例えば
カラーフイルタ・アレイと平行な線を境にして明
暗が異なるように垂直相関の存在しない画像では
偽の色信号や輪郭が発生し得られる画像の画質を
低下させていた。

従つて本発明はこのような従来の欠点を解消し
フレーム転送型のCCDと組み合わせ垂直方向の
解像度を高めるとともに偽の色信号や輪郭を少な
くし良質のカラー画像信号を得ることができるカ
ラー固体撮像装置を提供することを目的とする。

以下図面に示す実施例に基づき本発明を詳細に
説明する。

まず本発明に用いられるCCDについて説明す
ると、第１図に示す４相駆動型のCCDは第１図
ａに示す様に、φ1、φ2、φ3、φ4より成る各電極
を駆動するとき、ドライバ１１に、直流バイアス
電圧１２をそれぞれ加えることによりポテンシヤ
ルの形状１３を図に示す様に形成する。すなわち
ポテンシヤル井戸の底の形状が、電荷の転送方向
に向かつて下降階段状にすることが可能である。
点線で示したポテンシヤルの形状１３′は、ポテ
ンシヤルの形状１３を与える転送パルス波形の位
相を180°変化したときの状態を示す。２相駆動型
のCCDおよび１相駆動型のCCDにおいても、第
１図ａに示す様な下降段状のポテンシヤルの形状
を形成しうる。本発明はそれらのタイプのCCD
にも、当然のことながら適用可能であるが、ここ
では４相駆動型のCCDについて説明するものと
する。

以上、説明したポテンシヤルの形状は、電荷を
転送するときに、本質的に必要な形状であるが、
電荷を蓄積する状態においては、転送電極に適当
な電圧を印加することにより、ポテンシヤルの形
状を第１図ｂの状態にすることが可能である。こ
のときの電荷捕獲の確率分布は第１図ｃの様にな
る。

このCCDに、一つの色配列例である第２図に
示す様な色配列のカラーフイルタ１５を図に示す
様にそれぞれの感光素子に対応させて設ける。な
お図の様にカラーフイルタ・エレメントは垂直方
向に１つの電極の半ピツチ分だけずらせて設置し
てある。

このフイルタ・エレメントの組は水平方向およ
び垂直方向に繰返し設けられるものとする。

第２図１６，１７，１８および１９は、それぞ
れ赤Ｒ、緑Ｇ、青ＢおよびマゼンタMaの各成分
光を通過させるカラーフイルタ・エレメントを示
し２０は不透明なエレメントOpaqueおよびチヤ
ネルストツパ部分の遮光層を示している。図の様
にこのカラーフイルタはφ1、φ2、φ3およびφ4の
電極からなる一つのセルに相異なる二つのカラー
フイルタ・エレメントをそれぞれ対応させること
を特徴としている。

なお第２図ではφ1、φ1′、φ1″はそれぞれ同じ
電極であるが、説明の都合上、異なるセルにある
電極にはそれぞれダアシユ記号をつけた。

このカラー撮像素子に第１図ｂに示す様なポテ
ンシヤルの形状ができていると、第ｎ列２３の
φ2電極下のポテンシヤル井戸には、Ｒのカラー
フイルタ・エレメントを通過した光分に対応して
感光素子より得られた信号電荷が蓄積されると同
時に第１図ｃの電荷捕獲確率分布より推測される
様にＲのカラーフイルタ・エレメント１５の上下
にあるカラーフイルタ・エレメント１５であるＧ
を通過した光分により発生する電荷が蓄積され、
これが混色成分となる。今、各カラーフイルタ・
エレメント１５を通過し、その直下にあるポテン
シヤル井戸に蓄積される混色成分を含まない電荷
量をそれぞれ、ｒ、ｇ、ｂ、ma、opaqueの様に
小文字で示すと、混色成分・もれ込量の係数をα
として、この第ｎ列φ2電極下のポテンシヤル井
戸に蓄積される電荷量r′は r′＝ｒ＋2α・ｇ (1) で与えられる。

同様にして第ｎ列、φ4電極下のポテンシヤル
井戸には、 g′＝α・ｒ＋ｇ＋α・ｂ (2) 第ｎ列、φ2′電極下のポテンシヤル井戸には、 b′＝2α・ｇ＋ｂ (3) 第ｎ列、φ4′電極下のポテンシヤル井戸には、 g′＝α・ｒ＋ｇ＋α・ｂ (4) 第ｎ＋１列２４、φ2電極下のポテンシヤル井
戸には、 ma′＝ma＋2α・ｇ (5) 第ｎ＋１列、φ4電極下のポテンシヤル井戸に
は、 g′＝α・ma＋ｇ (6) 第ｎ＋１列、φ2′電極下のポテンシヤル井戸に
は、 opaque′＝2α・ｇ (7) 第ｎ＋１列、φ4′電極下のポテンシヤル井戸に
は、 g′＝α・ma＋ｇ (8) がそれぞれ蓄積されることになる。

以上は、蓄積モードにおける各電極下のポテン
シヤル井戸に蓄積される電荷量を示したが、電荷
蓄積のあと、信号を流出するための転送モードに
移るとき、各電極に加える転送パルス電圧を変化
させ、ポテンシヤルの形状を第１図ｂより第１図
ａ１３′の様な下降階段状に変換させる。このと
き第ｎ列、φ2電極下のポテンシヤル井戸に蓄積
された電荷r′と第ｎ列、φ4電極下のポテンシヤル
井戸に蓄積された電荷g′は、それぞれ加え合わさ
れてφ4電極下に新しく形成された１つのポテン
シヤル井戸に蓄積されることになる。また第ｎ＋
１列、φ2電極下のポテンシヤル井戸に蓄積され
た電荷ma′と、第ｎ＋１列、φ4電極下のポテンシ
ヤル井戸に蓄積された電荷g′はそれぞれ加え合わ
されてφ4電極下のポテンシヤル井戸に蓄積され
る。

第２図に示したカラー固体撮像素子に組み合わ
せたカラーフイルタの繰り返し配列の一実施例を
第３図に示す。図示のように、Ｒ（赤）のカラー
フイルタ・エレメントから右にはMa（マゼンタ）
のカラーフイルタ、Ｂ（青）のカラーフイルタそ
してOpaque（不透明）のカラーフイルタ・エレメ
ントの順に繰り返し配列が行なわれ、Ｇ（緑）フ
イルタは横方向に直線的に配列されている。

カラーフイルタ・アレイの配列法が第３図図示
の場合には、第２図におけるφ1′、φ2′、φ3′及び
φ4′電極よりなる水平ライン２１からは（b′＋
g′）、（Opaque′＋g′）、（r′＋g′）、（ma′＋g
′）が繰
り返し読出されることになる。

従つてこの時の出力信号は、第３図で３１で示
した範囲のフイルタを透過した色光と対応するこ
とになる。又同様にして、φ1、φ2、φ3及びφ4電
極よりなる水平ライン２２からは（r′＋g′）、
（ma′＋g′）、（Opaque′＋g′）が繰り返して読出さ
れ、これは第３図で３２で示す色フイルタの範囲
に対応している。

インターレース動作時においては第１図の１３
に示すポテンシヤルの形状になるよう転送パルス
電圧を変化させるので、φ3、φ4、φ1′及びφ2′電
極よりなる水平ライン２１′からは（g′＋b′）、
（g′＋Opaque′）、g′＋r′）、（g′＋ma′）が繰り
返し
読み出されることになり、これは第３図において
３１′で示すフイルタの範囲に対応している。

この様にして読出されたカラー撮像素子からの
出力信号よりカラー信号を生ずるための一構成例
を示す制御ブロツク図を第４図に示す。

同図において、３５は信号発生器で電極駆動信
号φ1〜φ4を発生する。

３６はスイツチ回路で、信号発生器３５の駆動
信号φ1〜φ4及びそれに直流バイアス電圧３７を
加えた駆動信号を転送モード、蓄積モードに応じ
てカラー撮像素子２５に切換えて印加する。スイ
ツチ回路３６はモード信号Ｍの印加によつてその
出力を変える。

２６はデイレイラインで、一水平走査期間、信
号を遅延させ垂直方向の相関を利用して輝度信号
Ｙ、赤信号Ｒ、青信号Ｂを得ようとするものであ
る。２５は、すでに述べたモザイク状のカラーフ
イルタとCCDを組合せたカラー固体撮像素子で
第２図に相当するものである。カラー撮像素子２
５からの出力信号は、加算器２７、デイレイライ
ン２６および減算器４３の入力端子に導かれてい
る。

加算器２７より得られる信号は、第ｎ列では第
１式〜第４式より導びかれ、今ここで、各電荷量
に相当する信号レベルをそれぞれの大文字で表わ
すと、（R′＋G′）＋（B′＋G′）＝（１＋2α）（Ｒ＋2G＋Ｂ）となり、また第ｎ＋１列では第５式〜第８式よ
り、（Ma′＋G′）＋（Opaque′＋G′）＝（１＋2α）（Ma＋2G）となり、ここでMa＝Ｒ＋Ｂであるから、それぞ
れ輝度信号Ｙとして用いることができる。

また、第（ｎ＋２）列、第（ｎ＋３）列におい
ても得られる信号は（B′＋G′）＋（R′＋G′）＝（１＋2α）（Ｒ＋2G＋Ｂ）（Opaque′＋G′）＋（Ma′＋G′）＝（１＋2α）（Ma＋2G）となり、同様に輝度信号Ｙとして用いることがで
きる。

上の結果をみると、混色の影響はＲ＋2G＋Ｂ
など輝度信号に係数（１＋2α）がかかつている
だけであるから特に問題とはならないことがわか
る。また、１クロツク毎に、輝度信号が得られる
ので水平方向の絵素数として、比較的少ない数の
CCDで十分解像度を得られる可能性を示してい
る。

一方、減算器４３の出力信号としては、第ｎ列
で、（R′＋G′）−（B′＋G′）＝（Ｒ−Ｂ）第（ｎ＋１）列で、（Ma′＋G′）−（Opaque′＋G′）＝Ma
＝（Ｒ＋Ｂ）第（ｎ＋２）列で、（B′＋G′）−（R′＋G′）＝Ｂ−Ｒ＝
−（Ｒ−Ｂ）第（ｎ＋３）列で、（Opaque′＋G′）−（Ma′＋G′）＝−
Ma＝−（Ｒ＋Ｂ）が得られる。反転器４４によりこの信号は反転さ
れて、（Ｒ−Ｂ）、（Ｒ＋Ｂ）、（Ｒ−Ｂ）、（Ｒ＋Ｂ
）
の信号がくり返し得られることとなる。このとき
混色成分は上記の様に全て減算処理で補正されて
しまい、得られる信号は混色成分をまつたく含ま
ない信号となる。

以上の様にして交互に得られる（Ｒ＋Ｂ）、（Ｒ
−Ｂ）信号は、分離回路４５により分離された後
出力レベルの調整を行なうための増幅器４６，４
６′を通つて、正規の大きさの（Ｒ＋Ｂ）、（Ｒ−
Ｂ）信号となる。これらの信号は加算器４７によ
り加算されてＲ信号となり、また、減算器４８に
より減算されてＢ信号となる。

Ｙ、Ｒ、Ｂの各信号は、ローパス・フイルタ、
ガンマ補正回路、マトリツクス回路およびカラー
エンコーダ回路等よりなるプロセツサ３４に入
り、このプロセツサ３４の出力としてNTSCカラ
ー信号が得られることになる。

以上示したようにフレーム転送型CCDとカラ
ーモザイクフイルタとを組み合わせ混色のないカ
ラー画像信号を得ることができるが、上述した実
施例では以下に示す欠点がある。

まず、第一の欠点としてあげられる点は垂直解
像度の低い事である。以上の説明に示した様に、
一水平走査時間遅延させた信号（1H信号）と、
遅延を与えない信号（0H信号）との加算により
輝度信号Ｙを得ているため、その垂直方向の実効
的な感度広がりは、上下方向に隣接する４つの色
フイルタにおよぶ。これは最終TV画面上で、イ
ンターレース動作も含めて考えた525本の走査線
の４本分に相当する。家庭用カラーカメラでは垂
直方向の解像度として、走査線２本程度の感度広
がり以内であれば十分であるが、本方式ではこの
基準と比較して、明らかに垂直解像度が不足して
しまう。

第２の欠点は、被写体の輝度分布が垂直方向に
激しく変化し、垂直相関の小さい画像に対してノ
コギリの歯状の凹凸の偽輪郭を生じる事である。
いま、第３図において下側（TV画面では上側）
から、３１であらわされる範囲まで画像の明部が
対応し、３２であらわされる範囲から上側は画像
の暗部が対応しているものとする。このとき３１
の範囲より得られる1H信号（第５図ａ参照）、３
２の範囲より得られる0H信号（第５図ｂ参照）
および両者の和として得られる輝度信号Ｙ（第５
図ｃは、第５図に示す様になる。すなわち、入力
画像は方向に一様な構造であるのに、得られる輝
度信号Ｙには変動が生じてしまう。この結果とし
て、TV画面上で観察される図形を模式的にあら
わすと第６図となり、本来、水平方向には一様な
構造の被写体を撮像している場合においても明暗
構造を生じてしまう事になる。

なお、第６図においては図示の都合上、斜線の
本数を用いて明暗の表示を行なつている。さらに
矢印Ｘは走査方向を示す。

このような欠点を解決した実施例が第７図に図
示されており、同図において第２図および第３図
に示した構成のカラー固体撮像素子２５は駆動信
号φ1、φ2、φ3およびφ4を発生する駆動回路３８
により駆動される。カラー固体撮像素子２５から
の出力信号（0H信号）は、一水平走査時間だけ
の遅延を行なうデイレイライン２６に入力されて
遅延されて1H信号となり、さらにデイレイライ
ン２６′により遅延されて2H信号となる。この、
2H信号と0H信号とは加算器５１により平均値が
とられ、１／２（0H＋2H）信号となる。加算器２７において、1H信号と１／２（0H＋2H）信号との和がとられ、疑似的輝度信号Y₀が作り出される。
前述の説明より明らかな様に、本発明で用いてい
るカラー固体撮像素子２５からの出力は、1H遅
延した信号と加算することにより、疑似的輝度信
号として使用することができ、かつ、このY₀信
号を変形すると、 Y₀＝１／２（0H＋2H）＋1H＝１／２（2H＋
1H）＋１／２（1H＋0H）となつて、疑似輝度信号をさらに1H前の信号と
の間で平均をとつたものと見なせるため、やはり
疑似的輝度信号として用いることが可能である。

一方、減算器４３では、1H信号と１／２（0H＋ 2H）との差がとられるが、これは従来例の説明
と同様（Ｒ−Ｂ）、（Ｒ＋Ｂ）、−（Ｒ−Ｂ）、−（Ｒ
＋
Ｂ）、…の信号のくり返しとなり、この信号は反
転器４９_aで符号を反転された後、分離回路４５
により（Ｒ＋Ｂ）信号と（Ｒ−Ｂ）信号とに分離
される。これらの（Ｒ＋Ｂ）、（Ｒ−Ｂ）信号は増
幅器４６，４６′により正規の信号レベルに増幅
される。なお、Ｒ信号、Ｂ信号は輝度信号Ｙと比
して比較的低い周波数成分しか必要としないた
め、増幅器４６，４６′は比較的狭い周波数帯域
を有するもので十分であり、適当なローパスフイ
ルタ回路や、サンプル・ホールド回路を含むもの
も使用可能である。

（Ｒ＋Ｂ）、（Ｒ−Ｂ）信号は加算器４７により
Ｒ信号となり、ローパスフイルタ回路４９、ガン
マ補正回路５０を介してR′信号となる。この
R′信号はNTSC信号として用いる場合には、
0.5MHz程度の帯域があれば十分である。

減算器４８からはＢ信号が得られ、これはロー
パスフイルタ回路４９′、ガンマ補正回路５０′を
介してB′信号となる。

次に、これらのR′信号、B′信号と組合せて色
差信号を作り出すための、輝度信号YC′の形成方
法について説明する。

このY_C′信号は、１／２（0H＋2H）信号と1H信号の和であるY₀信号がローパスフイルタ回路５
５およびガンマ補正回路５７′を通つた後得られ
る。Y_C信号とR′信号およびB′信号は、減算器５
９および５９′によつて差をとられて色差信号
（R′−YC′）、（B′−YC′）となりNTSC信号を作
り出すプロセス回路６０の入力となる。

次に、輝度信号Y′の形成法について説明を行
なう。本発明で取扱つているカラー固体撮像素子
は連続した４つの信号出力の和をとるとやはり疑
似的な輝度信号が得られる。(1)〜(8)式の結果より
この計算を行なうと、（B′＋G′）＋（Opaque′＋G′）＋（R′＋G′）＋（Ma′＋G′）＝（2αG＋Ｂ＋αR＋Ｇ＋αB）＋（2αG＋αMa＋Ｇ）＋（Ｒ＋2αG＋αR＋Ｇ＋αB）＋（Ma＋2αG＋αMa＋Ｇ）＝（２＋4α）（Ｒ＋2G＋Ｂ）となり、カラー固体撮像素子２５からの出力を適
当なローパスフイルタ回路を通すことにより、疑
似的輝度信号として使用することがやはり可能で
ある。

第７図に示した実施例では0H信号と、Y₀信号
とをそれぞれ増幅器５２および５２′で適当な大
きさに増幅し、加算／減算器で加算あるいは減算
を行ないローパスフイルタ回路５６、ガンマ補正
回路５７′を介して輝度信号YL′を作り出してい
る。ここで増幅器５２，５２′の増幅器５２の増
幅率を任意に選び、加算あるいは減算を加算／減
算器５３で行なうことによりかなりの範囲で垂直
方向の解像度を調節することが可能となる。たと
えば、最も単純な構成では、増幅器５２および加
算／減算器５３を用いない場合が考えられ、この
ときには垂直方向の感度広がりは1H信号の読み
出される範囲、すなわち走査線２本分に相当する
こととなる。また、増幅器５２により適当な大き
さに調節した信号を減算することにより垂直方向
のエツジ強調も行なえることとなる。

一方、輝度信号の高域成分は１／２（0H）＋1H＋１／２（2H）信号に相当するY₀信号からバイパスフイルタ回路５４を介して高域輝度成分Y_Hをと
り出し、この信号を増幅器６１で増幅した後低域
信号Y′_Lとを加算器５８を通して加算し、輝度信
号Y′を作り出してプロセス回路６０の入力とし
ている。

第７図に示した本発明の実施例は第４図に示し
た実施例と比較して一部の部品の個数が増加した
だけであるが、最終的に得られる画質は大幅に向
上し、従来法の欠点を大幅に改善した結果が得ら
れた。まず、第一の欠点であつた垂直解像度が不
足している点は、輝度信号Ｙの低域信号を、主と
して1H信号を用いることにより、実効的に上下
方向の感度広がりが走査線２本分となるので、解
像力の向上が容易に可能となる。また、増幅器５
２と、増幅器５２′の増幅率を適当に定めること
により単なる解像力だけではなく総合的な判断に
よる最も良い画質の画像が得られる様な調節が容
易に行なえる。

次に、第二の欠点であつた画像の上下に凹凸の
偽輪郭が生じる点であるが、これは本発明を実施
することにより大幅な改善を行なうことができ
た。

本発明においては、Ｙ信号の高域成分として上
下方向の広い範囲の平均をとつているため、第５
図に示した信号の変調振幅は約1/2に減少する。
また、第６図に示した二次元的な輝度分布と比較
して垂直解像度が２倍向上しているため上下方向
の凹凸としては目立ちにくくなる。

本発明の副次的な効果として水平方向のエツジ
強調が容易に行なえる事があげられる。第７図の
実施例より明らかな様に、輝度信号の高域成分
Y_Hは単独に分離されているため増幅器６１の増
幅率やバイパスフイルタ５４の特性を変更するこ
とにより、水平のエツジ強調の程度を自由に調節
することが可能となる。

本発明の他の利点として白黒物体の上下のエツ
ジ部に全く偽の色が生じない点があげられる。本
発明においては色差信号（R′−Y_C′）、（B′−Y_C′）
を算出するときに用いるR′，B′各色信号と、輝
度信号Y′_Cの垂直方向の感度広がりが同一で、し
かも上下方向に位置ずれが無いため白黒等の無彩
色物体に対しては色差信号（R′−Y_C′）、（B′−
Y_C′）の値が０であり偽の色は全く生じない。ま
た、着色物体においてもエツジ画像の明るい部分
で、色差信号（R′−Y_C′）、（B′−Y_C′）の大きさ
が、輝度信号Y′と比較して小さくなるため、無
彩色に近づくため偽の色としてはあまり目立たな
い。

次に本発明の第二の実施例の信号処理回路ブロ
ツク図を第８図に示す。同図において第７図と同
一部分には同一番号を付し、その説明は省略す
る。前述の実施例同様、減算器４３からは−１／２（0H）＋（1H）−１／２（2H）の出力が得られ、この出力は反転器４９_a、分離回路４５、増幅器４６，
４６′、加算器４７を介して色信号R₀が得られ、
また減算器４８からは色信号B₀が得られる。一
方、減算器４３からの出力をローパスフイルタ６
４を通して得られる信号は、入力画像の垂直方向
の次分微分信号Ydとなる。この信号は、加算器
２７の出力輝度信号Y₀と加算器６６により加算
されて輝度信号Ｙとなる。また、色信号R₀、B₀
はローパスフイルタ４９，４９′を通つた後、加
算器６７，６８によりYd信号と加算されＲ，Ｂ
信号となる。

この様にして得られたＹ、Ｒ、Ｂ信号は、マト
リツクス回路、ガンマ補正回路等より成るプロセ
ス回路６２に入力され、NTSC信号に変換され
る。ここで、プロセス回路６２は第７図に示す様
にY′、（R′−Y′）、（B′−Y′）信号を用いてNTSC
信号への変換を行なう方式であつても、またＹ、
Ｒ、Ｂ信号よりマトリツクス回路によりＧ信号を
作り出し、正規のガンマ補正を行なつた後、
NTSC信号への変換を行なう方式でも良い。

本発明の第３の実施例を第９図に示すブロツク
図を用いて説明を行なう。同図においても第７図
と同一部分には同一番号が付され、その説明は省
略する。本実施例は特に彩度の高い物体の垂直方
向への色ニジミを防止するものである。

第７図に示したのとほぼ同一の回路により減算
器５９，５９′の出力として色差信号（R′−
Y_C′）、（B′−Y_C′）が得られる。一方、減算器４
３からの出力はローパスフイルタ回路６４を介し
て垂直方向の二次微分信号Y_dとなり、リミツタ
回路６９に入力される。増幅器７０，７０′は、
リミツト回路６９から適当の大きさの入力がある
とき、色差信号（R′−Y_C′）、（B′−Y_C′）の大き
さを減少させ、あるいは０とする様に働く。この
結果、無彩色物体だけではなく、彩度の高い赤い
物体像等に対しても上下でエツジ部の色のにじ
み、着色等が防止される。ここで用いるリミツタ
回路としてはY_d信号が負の値をとる時、その大
きさに応じた信号を出力するものが望ましいが、
Y_d信号の絶対値をとり、Y_d信号が正負両方のと
きに信号を出す様なものでも良い。

第９図に示した本発明の第３の実施例の効果を
第１０図〜第１２図を用いて説明する。

第１０図ａは黒と赤のエツジ画像である入力画
像をあらわした図で説明の都合上、左側Ａが画面
上側、右側Ｂが画面下側に対応している。第１０
図ｂはY′_Lの分布をあらわした図で、Y_L′は上下
解像度が高いので立ち上がりは鋭い形をしてい
る。第１０図ｃおよび第１０図ｄはそれぞれ
Y_C′およびR′信号の立ち上がりの形を示した図
で、これらの信号は垂直解像度が低いため飽和出
力に対して1/4および3/4相当の出力を生じる走査
線がそれぞれ二本ずつ存在している。

第１０図ｅに示すB′信号は入力画像にＢ成分
が存在しない事に対応して出力は０となつてい
る。

第１０図ｂのY_C′信号と、第１０図ｄのR′信
号、第１０図ｅのB′信号の差をとると、第１０
図ｆに示す（R′−Y_C′）信号および（B′−Y_C′）
信号が得られる。なお、以上の解析において説明
を単純にするためガンマ補正の影響は省略してい
るが、ガンマ補正を計算に入れてもほぼ同様の議
論が成立する。

第１１図は第７図に示した本発明の第一の実施
例を行なつたときの、受像器上に表示される赤、
緑、青の光量Rr、Gr、Brを示したものである。

本来理想的な撮像が行なわれていれば、赤の光
量Rrは急速に立上り、緑、青の光量Gr、Brは全
く存在しないはずである。しかし、この場合には
図より明らかな様に、本来暗いことが必要な部分
には赤の光Rrが存在し、かつ、本来のエツジ部
には緑、青の光Gr、Brが現われることとなる。
このうち、エツジ部に緑、青の光が存在すること
はあまり画像をそこねないが、本来暗いはずの部
分が赤く発光することは、垂直解像度をかなりの
程度低下させる。なお図中Gr、Brの負の部分は
受像器では表示されない。

第１２図は本発明の第３の実施例である第９図
に示したときに得られる結果の一例である。輝度
信号の垂直方向の二次微分信号Y_dは、第１２図
ａに示す様にエツジの近傍に正負の値を示す。い
まY_dの値が負の値の場合に、色差信号（R′−
Y_C′）、色差信号（B′−Y_C′）の増幅率を小さく、
あるいは０にするものとする。色差信号の値を０
としたとき第１１図ａで存在していた赤色のにじ
みは第１２図ｂに示す様になくなり、またGr、
Br信号の負の部分も第１２図ｃ、第１２図ｄに
示す様に消滅する。

この様に上下方向に輝度が激しく変化する部分
において色差信号の大きさを減少させることによ
り上下方向への色のにじみを防止することが可能
となり、総合的な画質の向上が行なえその効果は
非常に大きい。

本発明で用いられる色フイルタの配列の一例を
第３図に示したが、色フイルタに必要な条件とし
ては前述した二つの条件、すなわち (1) 一水平期間だけ遅延された信号との和をとる
ことにより疑似的輝度信号が得られる。

(2) 連続して得られる二つ以上の適当な数の出力
を和をとることにより疑似的輝度信号が得られ
る。

を満たしていればどの様なものでも良い。

第１３図ａ〜ｇには本発明において使用可能な
フイルタの配列例を示す。第１３図ａは第３図に
示した色フイルタ配列を一部変更したものであり
第１３図ｂ、第１３図ｃは、第１３図ａに示した
色フイルタを一部分補色フイルタとして感度を向
上させたものである。同図においてYeはイエロ
フイルタ、Ｇは透過度の異なる緑フイルタ、C_y
はシアンフイルタ、Ｗは透明フイルタである。第
１３図ｄは第３図に示した色フイルタ配列におい
て、遮光部に小窓を開け、マゼンタフイルタMa₂
を配列したもので、偽輪郭が減少する様な改良が
行なわれている。第１３図ｅ、第１３図ｆは同様
に小窓部に緑フイルタG′および透明フイルタＷ
を配置したフイルタ配列例である。また、第１３
図ｇは遮光部に小窓を開けるかわりに相対的に透
過率の低下した灰色、あるいは緑色輝度信号を与
える分光透過率を有するフイルタＮを配列した例
である。

以上の説明において固体撮像素子としては４
相、２相あるいは１相駆動のフレームトランスフ
ア（転送）型CCDを例にとつて説明を行なつた。
しかし、以上の回路およびフイルタ配列はインタ
ーライン転送型CCDをフイールド蓄積モードで
駆動する場合にもほぼ同様に実施可能なことは明
らかであろう。この場合には各色フイルタと受光
素子とは１対１に対応するが、読み出し時に上下
に隣接する受光素子の出力が加え合わされて出力
されるので、ほぼ同一の取扱いが可能で本発明を
用いることによりほぼ同一の効果が得られる。

また、本発明はインターライン転送型CCDを
フレーム蓄積モードで使用する場合にも適用可能
である。この場合の色フイルタ配列の一実施例を
第１４図に示す。奇数フイールドでは第一の走査
線からYe、Ｗ、Cy、Ｇのフイルタに対応した出
力が順次得られ、第２の走査線からの出力はCy、
Ｇ、Ye、Ｗの順に、そして第３の走査線からは
Ye、Ｗ、Cy、Ｇの順に順次得られる。これらの
出力は本発明で仮定した条件を満たしており、第
７図、第８図および第９図に示した本発明の信号
処理回路をそのまま用いることが可能である。

以上、本発明の実施例を説明する上で４相、２
相あるいは１相駆動のフレーム転送型CCD、イ
ンターライン転送型CCDをフイールド蓄積モー
ドで用いる場合、およびインターライン転送型
CCDをフレーム蓄積モードで用いる場合につい
て説明を行なつたが、要するに固体撮像素子から
得られる出力が本発明の原理を満足しているもの
であればいずれの場合にも適用可能である。ま
た、輝度信号の高域成分および低域成分は「疑
似」輝度信号として説明をしている様に、分光感
度特性は厳密な輝度信号の形に一致している必要
はなく、また高域成分と低域成分とでその分光特
性の形状が異なつていても良い。

以上の説明から明らかなように、本発明のカラ
ー固体撮像装置によれば、複数の画素を有し、被
写体からの撮像光を光電変換する固定撮像素子
と、この固体撮像素子の前面に配置され、上記各
画素に所定の色光を入力するとともに、１水平走
査線分の画素に入力される色光と、この１水平走
査線分に引き続く次の１水平走査線分の画素に入
力される色光との和が、輝度信号を生成するため
に必要な各色光を含むカラーフイルタと、該撮像
素子の出力信号を１水平走査期間遅延する第１の
遅延手段と、該第１の遅延手段の出力を１水平走
査期間遅延する第２の遅延手段と、前記第１の遅
延手段を介さない信号と前記第１の遅延手段を介
した信号と前記第２の遅延手段を介した信号の加
算信号を形成することにより輝度信号を形成する
加算手段と、前記第１の遅延手段を介さない信号
と前記第２の遅延手段を介した信号との加算信号
から前記第１の遅延手段を介した信号を減算する
ことにより色情報信号を形成する減算手段とを有
する構成を採用したので、垂直方向の解像度を高
めることができ、画像の偽輪郭の発生を抑えるこ
とができ、更に偽の色信号の発生を無くすことが
でき、良質のカラー画像信号を得ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図ａ，ｂ，ｃは本発明に用いるフレーム転
送型CCDの構造および機能を説明する説明図、
第２図、第３図はそれぞれ本発明で用いるカラー
フイルタ・アレイの配列をあらわした説明図、第
４図は従来例の信号処理回路の構成を示したブロ
ツク図、第５図ａ，ｂ，ｃは従来例の欠点である
偽輪郭の生じる様子をあらわした信号波形図、第
６図は偽輪郭の二次元的な輝度分布を説明した説
明図、第７図、第８図、第９図はそれぞれ本発明
の第１、第２、第３の実施例である信号処理回路
の構成を示したブロツク図、第１０図ａ〜ｇおよ
び第１１図ａ〜ｃはそれぞれ本発明の第一の実施
例で得られる信号出力を示す説明図、第１２図ａ
〜ｄは本発明の第３の実施例である第９図図示の
信号処理回路ブロツクにより得られる改善された
信号出力をあらわす信号波形図、第１３図ａ〜ｇ
は本発明の第１、第２、第３の実施例における信
号処理回路ブロツクと組合せ可能な色フイルタ配
列をあらわした説明図、第１４図は本発明の他の
実施例であるインターライン型CCDと組合せた
色フイルタ配列をあらわした説明図である。１１……CCDドライバ回路、１２……バイア
ス電圧、１３，１３′……電荷転送時のポテンシ
ヤル形状、１４……電荷蓄積時のポテンシヤル形
状、１５……カラーフイルタアレイ、３５……信
号発生器、３６……スイツチ回路、２６……1H
デイレイライン、２７……加算器、４３……減算
器、４９_a……反転器、４５……分離回路、４６
……増幅器、４７……加算器、４８……減算器、
３４……プロセス回路、５５，５６，４９，４
９′……ローパスフイルタ回路、５４……バイパ
スフイルタ回路、５７，５７′，５０，５０′……
ガンマ補正回路。

Claims

【特許請求の範囲】１複数の画素を有し、被写体からの撮像光を光
電変換する固定撮像素子２５と、この固体撮像素子の前面に配置され、上記各画
素に所定の色光を入力するとともに、１水平走査
線分の画素に入力される色光と、この１水平走査
線分に引き続く次の１水平走査線分の画素に入力
される色光との和が、輝度信号を生成するために
必要な各色光を含むカラーフイルタ１５と、該撮像素子２５の出力信号を１水平走査期間遅
延する第１の遅延手段２６と、該第１の遅延手段２６の出力を１水平走査期間
遅延する第２の遅延手段２６と、前記第１の遅延手段を介さない信号（0H）と
前記第１の遅延手段を介した信号（1H）と前記
第２の遅延手段を介した信号（2H）の加算信号
（Y₀）を形成することにより輝度信号を形成する
加算手段２７と、前記第１の遅延手段を介さない信号（0H）と
前記第２の遅延手段を介した信号（2H）との加
算信号から前記第１の遅延手段を介した信号
（1H）を減算することにより色情報信号を形成す
る減算手段４３と、を有するカラー固体撮像装置。