JPH0488785A - カラー撮像素子及び信号処理装置 - 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〕 本発明は単板カラービデオカメラや電子スチルカメラに
用いるカラー撮像素子及び信号処理装置に関する。

［従来の技術］ 従来この種の装置においてＵＳＰ３９７１０６５に開示
されているようにいわゆるＢａｙｅｒ配列の色フィルタ
を装着した撮像素子を用いることが提案されている。

Ｂａｙｅｒ配列とは第２．３図にしめすようにＹＲＢ。

或はＧＲＢの色フィルタを用い、ＹまたはＧのフィルタ
はオフセットサブサンプリング状に配置して、他の二色
は位相をずらして正方格子状に配置するものである。

［発明が解決しようとしている課題］ 第２図のＹＲＢ方式の配列に関しては第４図のような処
理方式が考えられる。すなわちＣＣＤからの出力はサン
プルホールド回路２によりＹＲＢそれぞれの色信号に分
離された後、それぞれの信号に対してＬＰＥ３〜６をか
けられ、マトリックス回路７でＲ−Ｙ、Ｂ−Ｙの二つの
色差信号に変換される。前記ＬＰＦ３はＹの信号につい
てはオフセットサブサンプリングされたデータから存在
しない画素を補間するためのフィルタを含んでおり、Ｌ
ＰＦ４〜６は色差の帯域に制限するためのフィルタを含
む。ＬＰＦ３の出力は最終的なＹの信号として用いられ
る。

以上のような撮像素子及び処理方式では次のような問題
が生じる。すなわち、Ｙに対応する画像は輝度情報をサ
ンプリングするために光学分光フィルタをつけない、或
は広い波長透過特性を持った光学分光フィルタを装着す
るので、ＲまたはＢのフィルタを装着した画素よりも、
光電変換された電荷が早（飽和してしまうなど、ＹとＲ
／Ｂとの色バランスが非常にとりにり（、色再現が難し
いという問題があった。

この問題を解決するため、普通は第３図示のＧＲＢ色配
列を用い、第５図のような処理方式がとられる。

すなわち、Ｇ、Ｒ，Ｈに対して、第４図の処理と同様そ
れぞれのサンプリング構造にあわせた補間ＬＰＦ３〜５
を用い低域周波数成分からなるＧ、Ｒ。

Ｂの信号を得、マトリクス回路７によってＹＬＳＲ−Ｙ
、Ｂ−Ｙの信号を得る。ＹＬは輝度の低周波数成分であ
る。一方、ＹＬ信号だけでは解像感の劣化が伴うので、
Ｇの補間信号に対してバイパスフィルタを通し、高域信
号ＧＨを得て、ＹＬと加算することにより最終的なＹ信
号を形成する。この方式であれば２つの色差信号Ｒ−Ｙ
ＳＢ−Ｙは図２のＹＲＢの場合に比べて、正確な信号を
形成できるので色再現性のよい画像が復元できる。反面
、輝度信号を高域成分をＧの高域成分ＧＨで代用してい
るために、特に赤い被写体において高域情報が再現され
に＜（、などの欠点を有している。

［課題を解決するための手段］ 本発明は上記従来方式を改善することを目的とし、Ｂａ
ｙｅｒ配列の持っている優れた特徴を保ったまま、色再
現がよく、かつ、高解像度の画像再現を提供するもので
ある。

本発明はＹを基本画素周期でサブサンプリング状に配置
し、ＲＧＢについてはそれぞれの色情報を標本化する画
素は、縦横それぞれの方向に対して基本標本化周期およ
び基本標本化周期の３倍の周期でオフセット構造に配列
する。そして２つの色差はＧＳＲ，Ｂの信号から形成し
、Ｙ信号は、Ｙの画素情報のみから形成する。以上の方
式によって前記従来例の欠点を補うものである。

［実施例コ 以下に具体的な例を用いて本方式を説明する。

本発明の撮像素子色配列を第１図に示す。Ｙについては
Ｂａｙｅｒ配列と同じ市松配置（オフセットサブサンプ
リング配置）であり、従って高解像度の標本化がなされ
ている。ＲＧＢについてもオフセットサブサンプリング
構造にすることで解像力を保持するようにしている。

この撮像素子のための処理方式を第２図に示す。

図中においては、例えばＣＣＤ出力をサンプリングする
ためいわゆるＣＤＳ回路やホワイトバランス、ガンマ変
換など本発明に関係のない部分は省略している。

まずＣＣＤ１から読み出された信号は、ＡＤ変換器１２
においてＡＤ変換され色分離装置２２によって、ＹＲＧ
Ｂそれぞれの処理ブロックへ送られる。

Ｙ信号は補間フィルタＩ４によって情報のない部分の画
素が補われて最終的なＹ信号になる。この補間フィルタ
はいわゆる二次元ＦＩＲフィルタの形で実現される。具
体的な係数は例えば第３図に示すようなものを用いる。

同様にＲＧＢ信号も補間フィルタにより補間される。

補間フィルタは２つのグループに分がれ、オフセットサ
ブサンプリングについての補間フィルタ１５．１７．１
９を通った後横方向の補間フィルタ１６．１８．２０を
通る。補間フィルタ】５．１７．１９については、その
係数は、補間フィルタＬ４と同じものでよい。

ただし、その横方向の基本周期はＹのときの３倍になる
。補間フィルタ１６．１Ｂ、２０については、その具体
的な係数は例えば第４図に示すようなものを用いる。

ＲＧＢは以上のフィルタを通った後、マトリクス演算器
２Ｉにより最終的なＲ−Ｙ、Ｂ−Ｙの信号に線型変換さ
れる。なお全てのフィルタはそれぞれ異なった遅延特性
を持つため、位相あわせのための不図示の遅延器が必要
となる。

［他の実施例コ 第２図の例では全ての処理を同時に行うことを考えて並
行処理の形にしているが静止画のみを対象として逐次処
理の形にすればＬＰＦを兼用させることもできる。その
実施例を第５図に示す。

まずＣＣＤＩＩから読み出された信号は、ＡＤ変換器１
２によりＡＤ変換され一部バッファメモリ１３に蓄え゛
られる。そしてその後の処理はバッファメモリ１３より
ＹＳＧＳＲＳＢの順に読み出され処理される。例えばＹ
の信号を読み出すときはＹ以外の画素の値はＯにして以
降のフィルタを入力される。

Ｙの処理を行うときはスイッチｓ　ｗ　１〜ｓｗ３はそ
れぞれａ、ｂ、ａに接続される。ＬＰＦ１４は第２図の
ＬＰＦ１４と同仕様のものである。

Ｒの処理を行うときはｓｗｌ〜ｓｗ３はそれぞれａ。

ａ、Ｃに接続される。まずＬＰＦ１４によってオフセッ
トサブサンプリング状の標本値を格子状に補間する。Ｒ
のデータ周期は横方向にＹの二倍になっているためＬＰ
Ｆ１４へ入力する前に横方向に３分の１に間引く。そし
て出力する時に横方向に一画素おきにＯを二つ挿入する
。その結果、縦横それぞれの方向に対して基本標本化周
期、および基本標本化周期の３倍の周期の格子状に補間
される。従って第２図のＬＰＦ１６と同様の仕様のＬＰ
Ｆ１６に基本周期全ての画素データが得られる。そして
バッファメモリ２３に格納される。

Ｇの処理を行うときはｓｗｌ〜ｓｗ３はそれぞれす。

ａ、ｂに接続される。補間はＲと同様に行われる。そし
てバッファメモリ２４に格納される。Ｂの処理を行うと
きはｓ　ｗ　１　ｓ　−”　ｗ　３はそれぞれす、ａ、
ｄに接続される。補間はＲと同様に行われる。そしてマ
トリクス演算器２１に入力される。この時点でバッファ
メモリ６．７に格納されていたＲとＧの信号も読み出し
てマトリクス演算器２１に入力される。

以上の処理方式によって逐次的にＹ、Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙの
信号が得られる。

本発明はＲＧＢの代りに補色のＣｙ　、　Ｙ　ｅ　、　
Ｍ　ｇ　（シアン、イエロー、マゼンタ）を使用しても
よい。

また実施例では縦横それぞれの方向に対して基本標本化
周期及び基本標本化周期の３倍の周期でＲＧＢをオフセ
ット構造に標本化する例を示したが、縦横それぞれの方
向に対して基本標本化周期の３倍及び基本標本化周期で
オフセット構造に標本化しても本発明と同様な効果が得
られることは明かである。

［発明の効果］ 本発明の撮像素子および信号処理方式を用いれば色再現
性の良くかつ高解像度のカラー画像再現が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の色配列側口、 第２図は本発明の色配列のための信号処理構成例図、 第３図はオフセットサブサンプリングされたデータに対
する補間フィルタの係数の一例図、第４図は格子状にサ
ンプリングされたデータに対する補間フィルタの係数の
一例図、 第５図は本発明の色配列のための他の信号処理構成例図
、 第６図はＹＲＢのＢａｙｅｒ配列図、 第７図はＲＧＢのＢａｙｅｒ配列図、 第８図はＹＲＢのＢａｙｅｒ配列のための従来の信号処
理回路図、 第９図はＲＧＢのＢａｙｅｒ配列のための従来の信号処
理回路図である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）輝度情報を標本化する画素が基本標本化周期のオ
   フセット構造に配列されており、その他の画素には少な
   くとも３種類の第１、第２、第３の色情報を標本化する
   画素が配列されており、それぞれの色情報を標本化する
   画素は、縦横それぞれの方向に対して基本標本化周期及
   び基本標本化周期の３倍の周期、あるいは縦横それぞれ
   の方向に対して基本標本化周期の３倍及び基本標本化周
   期でオフセット構造に配列されていることを特徴とする
   カラー撮像素子。
2. （２）請求項（１）の撮像素子と、前記撮像素子により
   得られた情報から、輝度信号を形成すると共に、前記第
   １、第２、第３の色情報から色差信号を信号処理手段を
   有する信号処理装置。