JPH06125565A - 固体撮像装置 - Google Patents

固体撮像装置

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JPH06125565A
JPH06125565A JP4297729A JP29772992A JPH06125565A JP H06125565 A JPH06125565 A JP H06125565A JP 4297729 A JP4297729 A JP 4297729A JP 29772992 A JP29772992 A JP 29772992A JP H06125565 A JPH06125565 A JP H06125565A
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circuit
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  • Color Television Image Signal Generators (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 色分離処理において、定量的色相調整が出
来、しかも良好な色分離特性を維持することの出来る固
体撮像装置を提供する。 【構成】 固体撮像素子の異なる色光に対応する出力信
号に、所定の演算係数を乗ずる演算処理を施こし、原色
成分を得る過程において、前記演算係数を調整しながら
色分離を行う。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、固体撮像素子を用いた
撮像装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】固体撮像装置には色フィルタと、個々の
色フィルタを介して結像する単一の撮像素子とが設けら
けている。
【0003】この固体撮像素子上の受光素子上に異なる
色光を透過する色フィルタを順次配列して被写体像を固
体撮像素子上に結像し、固体撮像素子より空間変調され
た色信号と輝度信号を得るような駆動が各種の制御回路
を用いて行なわれる。
【0004】図7は単板カラー撮像素子の色フィルタ配
置を表わす図である。
【0005】色信号を得るために撮像素子に対し、以下
のような走査を行って映像信号を出力させる。
【0006】偶数フィールドにおいては、垂直方向に隣
接するn水平ラインとn+1水平ラインの感光素子の電
荷及びn+2水平ラインとn+3水平ラインの感光素子
の電荷、奇数フィールドにおいては、垂直方向に隣接す
るn+1水平ラインとn+2水平ラインの感光素子の電
荷及びn+2水平ラインとn+4水平ラインの感光素子
の電荷を加算して転送し出力する。前記走査によって以
下のような原色色信号成分比より構成される信号が出力
される。
【0007】 偶数フィールド nライン m行 Mg+Cy= R+ G+2B;WB m+1行 G+Ye= R+2G ;GR 偶数フィールド n+1ライン m行 G+Cy= 2G+ B;GB m+1行 Mg+Ye=2R+ G+ B;WR 奇数フィールド nライン m行 Cy+G = 2G+ B;GB m+1行 Ye+Mg=2R+ G+ B;WR 偶数フィールド n+1ライン m行 Cy+Mg= R+ G+2B;WB m+1行 Ye+ G= R+2G ;GR
【0008】これらの信号より、水平方向隣接画素間加
算信号 Y=WB+GR/WR+GB を水平ライン毎に時分割に得、テレビジョン信号規格に
定められた同期信号を付加して輝度信号を得る。上記の
処理ではライン毎に得られる輝度信号を構成する信号が
変化するために、上記加算信号にライン間でレベル差が
生じないように色フィルタが調整されている。
【0009】また、色信号として、水平方向隣接画素間
減算信号 CB=WB−GR CR=WR−GB を水平ライン毎に時分割で得、ラインメモリ等の記憶手
段を用いて常時得られるようにして、前記3種類の信号
Y,CR,CBに3つの所定の数を乗じて3原色のうち
の1つの原色色成分を抽出する。従ってred,gre
en,blueの原色信号は次の演算処理を行う事によ
り得られる。
【0010】
【数1】
【0011】上記RGB信号より、所定のマトリクス処
理により、テレビジョン信号規格である、R−Y/B−
Y色差信号を生成し、前記輝度信号とともに出力する。
【0012】また、上記R−Y/B−Y信号を直角2相
変調して、テレビジョン信号規格である搬送色信号と前
記輝度信号、または、前記搬送色信号と前記輝度信号と
を加算して複合映像信号として出力している。
【0013】また前記4種類の信号WB,WR,GR,
GBに4つの所定の数を乗じて3原色のうちの1つの原
色色成分を抽出する方法もある。従ってred,gre
en,blueの原色信号は次の演算処理を行う事で得
られる。
【0014】
【数2】
【0015】尚、前記4種類の信号は前記走査方法によ
って、時分割で出力されるため同時には得られない。そ
こで1水平ライン及び、1画素分の遅延素子と選択回路
により同種の信号が常時得られるようにしている。
【0016】前記撮像素子の画素配列を持ち、上記処理
方法で出力された4種の信号で原色成分を生成すると垂
直方向に4画素の映像信号より復調RGB信号を得るこ
とになる。このため垂直方向に相関のない映像において
は、偽色等の妨害を生じる。この妨害の影響を小さくす
るために垂直4画素の繰り返し周期をもった被写体に対
して位相がフィールドによって変化しない信号WBのM
g,GRのGと、前記WBのMg,GRのGに対し18
0deg異なった位相のGBのG,WRのMgのCCD
からの復調系までを含めた信号の利得が等しくなるよう
に前記演算処理の係数を定める。
【0017】次に、上記色分離マトリクスの構成例を以
下に示す。色分離出力(R,G,B)が、 (R,G,B)= (X,0,0) (0,Y,0) (0,0,Z) となるようにしたい被写体を撮像し、それぞれの被写体
について以下の4種類の信号データSig(WB,W
R,GR,GB)が得られたとき、 Sigx=(WBx,WRx,GRx,GBx) Sigy=(WBy,WRy,GRy,GBy) Sigz=(WBz,WRz,GRz,GBz) 色分離マトリクス A=[βiαij](i=0,1,2 j=0,1,
2,3) は以下の式を満たすマトリクスとなる。 A * Sigx = (X,0,0) A * Sigy = (0.Y,0) A * Sigz = (0,0,Z)
【0018】これをとくと、 αi0=(f1−f2 αi3)/f0 αi1=(e1−e2 αi3)/e0 αi2=(d1−d2 αi3)/d0 αi3 (i=0,1,2) ただし、 d0=b0a1−b1a0 d1=b0a3−a0b3 d2=b0a2−b2a0 e0=a0 e1=a3−a1d1/d0 e2=a2−a1d2/d0 f0=WBx f1={X−WRx e1/e0−GRx d1/d0 (i=0) −WRx e1/e0−GRx d1/d0(i=1,2) f2=GBx−WRx e2/e0−GRx d2/d0
【0019】ここで、 a0=WByWRx−WBxWRy a1=WByGRx−WBxGRy a2=WByGBx−WBxGBy a3={WBy X (i=0) − WBy Y (i=1) 0(i=2) b0=WBzWRx−WBxWRz b1=WBzGRx−WBxGRz b2=WBzGBx−WBxGBz b3={WBz X (i=0) 0 (i=1) −WBx Z (i=2)
【0020】尚、βiは、いわゆるホワイトバランス処
理のための係数で、例えば被写体画面全体のRGBの各
々の積分値が等しくなるような係数や、被写体に照射さ
れる光源の色温度等に応じて可変される係数が使用され
る。また、αi3が任意であっても色分離特性は保存さ
れる。したがってαi3には信号のダイナミックレンジ
や、色フィルタ配置によって定まる2次元周波数応答等
が所望のようになる数を選べば良い。上記処理により色
分離マトリクスが一意に決定される。
【0021】
【発明が解決しようとする課題】前述した従来の信号処
理において行われていた色相調整は、 1.CR,CB信号ゲインの調整 2.R−Y,B−Yゲインの調整 3.リニアマトリクス などで、いずれも付加回路が必要であったり、調整方
法、調整量について予め定量的な解析ができず、個々に
調整者が感覚的に行わなければならないという欠点があ
った。
【0022】また従来例では、静止画像の被写体におい
ては、垂直方向に移動している被写体や、撮像装置を垂
直方向に移動させた場合、垂直方向にパンした場合、撮
像装置が垂直に振動する場合には、フィールド毎に反転
する比較的視覚的に顕著でない色キャリアが抑圧するた
め、偽色等の妨害が充分に抑圧されないという欠点があ
った。
【0023】さらに、上記従来例にあるような処理で
は、色分離出力(R,G,B)が、 (R,G,B)= (X,0,0) (0,Y,0) (0,0,Z) となるようにしたい被写体を撮像した被写体の色温度以
外では、色分離特性が大きく変化してしまうという欠点
があった。
【0024】本発明は前記欠点を解消し、色分離処理に
おいて定量的色相調整が出来、しかも良好な色分離特性
を維持することの出来る固体撮像装置を提供することを
目的とする。
【0025】
【課題を解決するための手段】本発明は固体撮像素子の
異なる色光に対応する出力信号に所定の演算係数を乗ず
る演算処理を施こし原色成分を得る過程において、前記
演算係数を調整しながら色分離を行うようにしたもので
ある。
【0026】
【作用】このような色分離方法を採用することにより定
量的色相調整が行われる。また、映像信号の動きベクト
ルにより色信号復調マトリクスの係数を切り換えること
により、静止画像以外の映像信号においても、垂直偽色
等の妨害が抑制される。
【0027】さらに、良好な色分離特性を維持したい色
温度範囲T0〜T1において、T0において得られた被
写体データから得られた色分離マトリクス α0ijT
01おいて得られた被写体データから得られた色分離マ
トリクス α1ijが得られたとき、 aij=k α0ij+(1−K)α1ij(k=0〜
1) なるマトリクスで色分離を行う。
【0028】
【実施例】固体撮像素子の出力信号のRGB組成aij
(i=0,1,2 j=0,1,2)が次の式で示すよ
うに
【0029】
【数3】
【0030】得られ、色相調整係数としてYe,Cy,
MG軸における色相ゲイン係数をK0,K1,K2とし
たとき、色分離マトリクスaijは以下のように定めら
れる。
【0031】
【数4】
【0032】において、 αi0=((r*y2−g*x2)*(y1*z2−y2*z1) −(g*z2−b*y2)*(x1*y2−x2*y1)) /((x0*y2−x2*y0)*(y1*z2−y2*z1) −(x1*y2−x2*y1)*(y0*z2−y2*z0)); αi1=((r*z2−b*y2) −(y0*z2−y2*z0)*α[i][0]) /(y1*z2−y2*z1); αi2=(g−α[i][0]*y0−α[i][1]*y1)/y2;
【0033】ここで、 x0=ccd_[WB][RD]+ccd_[GR][RD] または ccd_[WR][RD]+ccd_[GB][RD] y0=ccd_[WB][GN]+ccd_[GR][GN] または ccd_[WR][GN]+ccd_[GB][GN] z0=ccd_[WB][BL]+ccd_[GR][BL] または ccd_[WR][BL]+ccd_[GB][BL]
【0034】 x1=ccd_[WR][RD]−ccd_[GB][RD]; y1=ccd_[WR][GN]−ccd_[GB][GN]; z1=ccd_[WR][BL]−ccd_[GB][BL]; x2=ccd_[WB][RD]−ccd_[GR][RD]; y2=ccd_[WB][GN]−ccd_[GR][GN]; z2=ccd_[WB][BL]−ccd_[GR][BL];
【0035】 ccd_[WB][RD]=( k1*k2*(a00+a01) −k2*k0*(a01+a02) +k0*k1*(a02+a00)) /(2*k0*k1*k2);
【0036】 ccd_[WB][GN]=( k1*k2*(a00+a01) −k2*k0*(a01+a02) +k0*k1*(a02+a00)) /(2*k0*k1*k2);
【0037】 ccd_[WB][BL]=(−k1*k2*(a00+a01) +k2*k0*(a01+a02) +k0*k1*(a02+a00)) /(2*k0*k1*k2);
【0038】 ccd_[WR][RD]=( k1*k2*(a10+a11) −k2*k0*(a11+a12) +k0*k1*(a12+a10)) /(2*k0*k1*k2);
【0039】 ccd_[WR][GN]=( k1*k2*(a10+a11) −k2*k0*(a11+a12) +k0*k1*(a12+a10)) /(2*k0*k1*k2);
【0040】 ccd_[WR][BL]=(−k1*k2*(a10+a11) +k2*k0*(a11+a12) +k0*k1*(a12+a10)) /(2*k0*k1*k2);
【0041】 ccd_[GR][RD]=( k1*k2*(a20+a21) +k2*k0*(a21+a22) +k0*k1*(a22+a20)) /(2*k0*k1*k2);
【0042】 ccd_[GR][GN]=( k1*k2*(a20+a21) +k2*k0*(a21+a22) +k0*k1*(a22+a20)) /(2*k0*k1*k2);
【0043】 ccd_[GR][BL]=(−k1*k2*(a20+a21) +k2*k0*(a21+a22) +k0*k1*(a22+a20)) /(2*k0*k1*k2);
【0044】 ccd_[GB][RD]=( k1*k2*(a30+a31) +k2*k0*(a31+a32) +k0*k1*(a32+a30)) /(2*k0*k1*k2);
【0045】 ccd_[GB][GN]=( k1*k2*(a30+a31) +k2*k0*(a31+a32) +k0*k1*(a32+a30)) /(2*k0*k1*k2);
【0046】 ccd_[GB][BL]=(−k1*k2*(a30+a31) +k2*k0*(a31+a32) +k0*k1*(a32+a30)) /(2*k0*k1*k2); により、より所望の調整が施されたRGB信号が得られ
る。
【0047】以下実施例を用い本発明を詳述する。
【0048】図1は本発明の第1の実施例を実現する固
体撮像装置のブロックダイアグラムである。
【0049】1はレンズなどの撮像光学処理系、2は撮
像レンズの焦点を制御する焦点制御系、3は入射光量を
制御する絞り制御系、4は入射光量を制御する絞り、5
は図7の色配列を持つ微小色分解フィルタを含む光電変
換素子であるところの2次元カラー撮像素子、6は撮像
素子5を駆動する駆動回路であって、テレビジョン信号
の垂直ブランキング期間にあたる期間内に撮像素子内の
光電変換素子に蓄積された電荷を垂直転送部へ転送する
ための制御信号とテレビジョン信号の映像信号有効期間
内に相当する期間内に垂直転送部から転送された水平転
送部の電荷を転送するため制御信号とを出力する。
【0050】7は撮像素子からの出力信号のリセット、
クロックノイズを取り除く相関2重サンプリング回路
(CDS)、8はCDS7の出力を制御電圧入力端子の
制御電圧に応じて利得を可変させる利得可変増幅器(A
GC)、9は入力映像信号の黒レベルを所定の電圧に固
定させるクランプ回路、10はAGC出力信号からテレ
ビジョン信号における輝度信号、色差信号を生成させる
ための信号処理回路、11は、信号処理回路10で得ら
れた原色信号から、色差信号R−Y・B−Yを生成する
ための色差マトリクス処理部、12は信号処理回路10
より得られた信号に関するディジタルデータが入力され
該ディジタルデータを処理して得られたデータにより、
信号処理回路10、焦点制御系、入射光量制御系、利得
制御系への制御信号を出力するマイクロコントロールユ
ニット(MCU)である。
【0051】13は信号処理回路10から得られた色差
信号を所与の放送規格に準拠させた搬送色信号を生成す
るための搬送色信号変調回路である。
【0052】14はディジタル信号データをアナログ信
号へ変換するためのD/A変換器、15は搬送色信号出
力端子、16は輝度信号出力端子、17は加算器、18
は発振器、20は入力信号に応じたディジタルデータを
出力するA/D変換器、100−1はタイミングコント
ローラで、入力信号に応じたディジタルデータを出力す
るA/D変換クロック水平同期信号HD、垂直同期信号
VD、NTSC,PAL規格切り替え信号N/P、各処
理部で必要とする各周波数、位相のクロックCLOCK
S、テレビジョン信号形成のためのブランキングパルス
BLK、バーストフラグパルスBF、色副搬送波SC、
線順次信号ALT、点順次信号PALT、複合同期信号
CSYNC等を生成する。
【0053】図2は図1で示した信号処理回路10の内
部の1構成例をあらわす図であって、101は固定長
(1水平画素)のディジタルデータ遅延回路、102は
固定長(1水平ライン−2画素)のディジタルデータ遅
延回路、103は入力ディジタルデータの加算平均を求
める回路、104は切り替え器、105は、ガンマ補正
および高輝度部分のレベル圧縮を行なうガンマニー処理
部、106は乗算器、107は加算器、108は平滑化
回路、109は減算器、122はMCUが前述各処理系
を制御する際に必要なデータ信号をMCUが取り込み処
理するのが容易なように前処理を行なうデータ処理部で
ある。図示しない被写体は、撮像レンズ1、絞り制御系
3により入射光量を調節され、撮像素子5の受光蓄積部
に電荷として蓄積される。蓄積された電荷は、映像信号
の垂直ブランキング期間に相当する期間内に不図示の撮
像素子内の垂直転送部へ転送される。垂直転送部へ転送
された電荷は水平ブランキング期間に撮像素子内の不図
示の水平転送部へ送出される。水平転送部に転送された
電荷は、有効映像期間内で水平転送部より出力され、電
圧に変換される。以下に、読み出される信号のシーケン
スと信号組成を示す。
【0054】 偶数フィールド n ライン m 行 Mg′+Cy′=xR+yG+zB;WB m+1 行 G′+Ye′=xR+yG+zB;GR 偶数フィールド n+1 ライン m 行 G′+Cy′=xR+yG+zB;GB m+1 行 Mg′+Ye′=xR+yG+zB;WR 奇数フィールド n ライン m 行 Cy′+ G′=xR+yG+zB;GB m+1 行 Ye′+Mg′=xR+yG+zB;WR 奇数フィールド n+1 ライン m 行 Cy′+Mg′=xR+yG+zB;WB m+1 行 Ye′+ G′=xR+yG+zB;GR
【0055】以下全体の信号処理について説明する。
【0056】上記の走査により撮像素子から読みだされ
た撮像映像信号は、CDS7によりクロック成分とリセ
ットノイズが除去された後、利得可変増幅器8により、
利得制御信号に応じた利得で増幅され、クランプ回路9
で黒レベルをA/D変換器20の入力レンジの概ね下限
の基準に固定され、ディジタルデータ信号に変換され
る。
【0057】このディジタル信号は、1画素遅延回路1
01 DP−1,DP−2(水平ライン−2)水平画素
遅延回路102 DL−1,DP−3,DP−4,DL
−2,DP−5,DP−6が接続された遅延回路に入力
され、前記各遅延素子からの出力は、 A/D,DP2,DL2,DP6 DP1,DP5 DL1,DP4 の組合せで平均回路103に入力される。平均回路出力
及び、DP3出力は切り替え回路104に入力されてい
る。切り替え回路の制御信号入力には、線順序信号AL
T、点順序信号PALTが入力され、これによって切り
替え回路の出力からは、同種の色信号データ系列が出力
される。
【0058】切り替えデータの出力は、109に接続さ
れており、前述CR,CB信号が出力されている。また
遅延素子出力は、平滑化回路108にも接続されてお
り、隣接する3画素間で1/4、1/2、1/4の利得
差を持つ積算処理を行う。これによって前記Y信号を得
る。
【0059】前記Y,CR,CB信号は、乗算器106
に入力されており、乗算器の入力のもう一方にはMCU
12の出力が接続されており、切り替え器の出力の乗数
がMCUから制御可能なようになっている。このMCU
からはいわゆるホワイトバランスのための係数を乗じた
前記の手法で算出されたマトリクス係数が出力される。
この乗算器の出力のうち異種の信号の乗算結果を加算器
107で加算して原色色信号成分を得る。
【0060】上記の出力信号データは、ガンマニー処理
部105によってガンマ補正処理、高レベルデータの圧
縮が施され、マトリクス回路11により2種類の色差信
号R−Y/B−Y信号を得る。
【0061】上記2つの色差信号データの各々は変調器
13により、所定の放送規格に準拠した位相基準をカラ
ーバーストフラグタイミング信号BFに従い加えたの
ち、信号データと同一振幅で、符号が反対であるデータ
を生成する。上記4つのデータ系列を、所定の規格の副
搬送周波数の4倍の周波数で反対符号のデータ系列が反
対位相になるように、副搬送波の4種の位相に対応させ
て出力する。この出力をD/A変換器14によりアナロ
グ信号に変換され、副搬送波周波数を中心とした不図示
のバンドパスフィルタに入力される。
【0062】また輝度信号は、撮像素子の色成分抽出画
素の画素配列により決定される色信号変調搬送波を低域
ろ波器103−dで除去し、ガンマ処理、ニー処理を行
う輝度信号生成部で生成される。
【0063】このようにして本実施例では、単板カメラ
信号の色信号処理部の色相調整を定量的に行うことが可
能となる。
【0064】図3は本発明の第2の実施例を実現する固
体撮像装置のブロックダイアグラムである。なお、図
1、図2に示したと同一部分には同一符号を付し、その
説明は省略する。
【0065】30は動きベクトル検出器で本実施例で用
いられるものである。
【0066】図4は図3で示した信号処理回路の1構成
例を表わす図であって、その構成は図2に示す回路構成
とほぼ同一である。
【0067】図示しない被写体は、撮像レンズ1、絞り
制御系3により入射光量を調節され、撮像素子5の受光
蓄積部に電荷として蓄積される。蓄積された電荷は、映
像信号の垂直ブランキング期間に相当する期間内に不図
示の撮像素子内の垂直転送部へ転送される。垂直転送部
へ転送された電荷は水平ブランキング期間に撮像素子内
の不図示の水平転送部へ送出される。水平転送部に転送
された電荷は、有効映像期間内で水平転送部より以下の
様式で出力され、電圧に変換される。
【0068】 偶数フィールド nライン m行 Mg+Cy= R+ G+2B;WB m+1行 G+Ye= R+2G ;GR 偶数フィールド n+1ライン m行 G+Cy= 2G+ B;GB m+1行 Mg+Ye=2R+ G+ B;WR 奇数フィールド nライン m行 Cy+G = 2G+ B;GB m+1行 Ye+Mg=2R+ G+ B;WR 偶数フィールド n+1ライン m行 Cy+Mg= R+ G+2B;WB m+1行 Ye+ G= R+2G ;GR
【0069】上記の操作により撮像素子から読みだされ
た撮像映像信号は、CDS7によりクロック成分とリセ
ットノイズが除去された後、利得可変増幅器8により、
利得制御信号に応じた利得で増幅され、クランプ回路9
で黒レベルをA/D変換器20の入力レンジの概ね下限
の基準に固定され、ディジタルデータ信号に変換され
る。
【0070】このディジタル信号は、1画素遅延回路1
01 DP−1,DP−2(1水平ライン−2)水平画
素遅延回路102 DL−1,DP−3,DP−4,D
L−2,DP−5,DP−6が接続された遅延回路に入
力され、前記各遅延素子からの出力は、 A/D,DP2,DL2,DP6 DP1,DP5 DL1,DP4 の組合せで平均回路103に入力される。平均回路出力
及び、DP3出力は切り替え回路104に入力されてい
る。切り替え回路の制御信号入力には、線順次信号AL
T、点順次信号PALTが入力され、これによって切り
替え回路の出力からは、同種の色信号データ系列が出力
される。
【0071】切り替えデータの出力は、乗算器106に
入力されており、乗算器の入力のもう一方にはMCU1
2の出力が接続されており、切り替え器の出力の乗数が
MCUから制御可能なようになっている。この乗算器の
出力のうち異種の信号の乗算結果を加算器107で加算
して原色色信号成分を得る。
【0072】垂直4画素折り返し周波数成分を有する垂
直方向の動きがない被写体を図7の色復調マトリクスで
色復調処理を行ったとき、発生するキャリアはWBのM
g,GRのGと、前記WBのMg,GRのGに対し18
0deg異なった位相のGBのG,WRのMgであるの
でWBのMg,GRのGと、前記WBのMg,GRのG
に対し180deg異なった位相のGBのG,WRのM
gのCCDからの復調系までを含めた信号の利得が等し
くなるように前記演算処理の係数を定める。
【0073】また、垂直方向に動き成分を有する被写体
を図7の色復調マトリクスで色復調処理を行ったとき、
発生するキャリアはWBのCy,GRのYeと、前記W
BのCy,GRのYeに対し180deg異なった位相
のGBのCy,WRのYeであるのでWBのCy,GR
のYeと、前記WBのCy,GRのYeに対し180d
eg異なった位相のGBのCy,WRのYeのCCDか
らの復調系までを含めた信号の利得が等しくなるように
前記演算処理の係数を定める。
【0074】上記マトリクスは、動きベクトル検出器3
0の垂直ベクトル検出信号VVに従いMCUが垂直ブラ
ンキング期間、色信号生成回路へ送出する。
【0075】上記の出力信号データは、ガンマニー処理
部105によってガンマ補正処理、高レベルデータの圧
縮が施され、色差信号生成部11によって原色信号デー
タから、所定の比率に従って色差信号データを生成す
る。
【0076】上記2つの色差信号データの各々は変調器
13により、所定の放送規格に準拠した位相基準をカラ
ーバーストフラグタイミング信号BFに従い加えたの
ち、信号データと同一振幅で、符号が反対であるデータ
を生成する。上記4つのデータ系列を、所定の規格の副
搬送周波数の4倍の周波数で反対符号のデータ系列が反
対位相になるように、副搬送波の4種の位相に対応させ
て出力する。この出力をD/A変換器14によりアナロ
グ信号に変換され、副搬送波周波数を中心とした図示し
ないバンドパスフィルタに入力される。また輝度信号
は、撮像素子の色成分抽出画素の画素配列により決定さ
れる色信号変調搬送波を低域ろ波器103で除去し、ガ
ンマ処理、ニー処理を行う輝度信号生成部で輝度信号が
生成される。
【0077】なお、垂直動き成分検出器は本実施例では
輝度信号を検出手段としているが、ビデオカメラの垂直
方向の加速度など物理的な検出手段を使用しても何等差
し支えない。
【0078】以上述べたように、映像信号の垂直動きベ
クトルにより、色復調マトリクスを切り換えることによ
り、静止画以外でも垂直偽色等の妨害がないカラー映像
信号を得ることが可能になる。
【0079】図5は本発明の第3の実施例、第6は図5
で示した信号処理回路10の1構成例をあらわす図であ
る。
【0080】図示しない被写体は、撮像レンズ1、絞り
制御系3により入射光量を調節され、撮像素子5の受光
蓄積部に電荷として蓄積される。蓄積された電荷は、映
像信号の垂直ブランキング期間に相当する期間内に図示
しない撮像素子内の垂直転送部へ転送される。垂直転送
部へ転送された電荷は水平ブランキング期間に撮像素子
内の不図示の水平転送部へ送出される。水平転送部に転
送された電荷は、有効映像期間内で水平転送部より出力
され、電圧に変換される。以下に、読み出される信号の
シーケンスと信号組成を示す。
【0081】 偶数フィールド n ライン m 行 Mg′+Cy′=xR+yG+zB;WB m+1 行 G′+Ye′=xR+yG+zB;GR 偶数フィールド n+1 ライン m 行 G′+Cy′=xR+yG+zB;GB m+1 行 Mg′+Ye′=xR+yG+zB;WR 奇数フィールド n ライン m 行 Cy′+ G′=xR+yG+zB;GB m+1 行 Ye′+Mg′=xR+yG+zB;WR 奇数フィールド n+1 ライン m 行 Cy′+Mg′=xR+yG+zB;WB m+1 行 Ye′+ G′=xR+yG+zB;GR
【0082】上記色分離マトリクスの構成例を以下に示
す。
【0083】良好な色分離特性を維持したい色温度範囲
T0〜T1において、T0において得られた被写体デー
タから得られた色分離出力(R,G,B)が (R,G,B)= (X0,0,0) (0,Y0,0) (0,0,Z0) となるようにしたい被写体を撮像し、それぞれの被写体
について以下の4種類の信号データSig(WB,W
R,GR,GB)が得られたとき、 Sig0x=(WB0x,WR0x,GR0x,GB0
x) Sig0y=(WB0y,WR0y,GR0y,GB0
y) Sig0z=(WB0z,WR0z,GR0z,GB0
z) 色分離マトリックス A0=α0ij (i=0,1,2 j=0,1,2,
3) は以下の式を満たすマトリクスとなる。
【0084】 A0 * Sig0x = (X0,0,0) A0 * Sig0y = (0,Y0,0) A0 * Sig0z = (0,0,Z0)
【0085】これをとくと、 αi0=(f1−f2 αi3)/f0 αi1=(e1−e2 αi3)/e0 αi2=(d1−d2 αi3)/d0 αi3 (i=0,1,2)
【0086】ただし、 d0=b0a1−b1a0 d1=b0a3−a0b3 d2=b0a2−b2a0 e0=a0 e1=a3−a1d1/d0 e2=a2−a1d2/d0 f0=WBx f1={X−WRx e1/e0−GRx d1/d0 (i=0) −WRx e1/e0−GRx d1/d0(i=1,2) f2=GBx−WRx e2/e0−GRx d2/d0
【0087】ここで、 a0=WB0yWR0x−WB0xWR0y a1=WB0yGR0x−WB0xGR0y a2=WB0yGB0x−WB0xGB0y a3={WB0y X0(i=0) − WB0x Y0(i=1) 0(i=2) b0=WB0zWR0x−WB0xWR0z b1=WB0zGR0x−WB0xGR0z b2=WB0zGB0x−WB0xGB0z b3={WB0z X0(i=0) 0 (i=1) −WB0x Z0(i=2)
【0088】T1において得られた被写体データから得
られた色分離出力(R,G,B)が (R1,G1,B1)= (X1,0,0) (0,Y1,0) (0,0,Z1) となるようにしたい被写体を撮像し、それぞれの被写体
について以下の4種類の信号データSig(WB,W
R,GR,GB)が得られたとき、 Sig1x=(WB1x,WR1x,GR1x,GB1
x) Sig1y=(WB1y,WR1y,GR1y,GB1
y) Sig1z=(WB1z,WR1z,GR1z,GB1
z) 色分離マトリックス A1=α1ij (i=0,1,2 j=0,1,2,
3) は以下の式を満たすマトリクスとなる。
【0089】 A1 * Sig1x = (X1,0,0) A1 * Sig1y = (0,Y1,0) A1 * Sig1z = (0,0,Z1)
【0090】これをとくと、 αi0=(f1−f2 αi3)/f0 αi1=(e1−e2 αi3)/e0 αi2=(d1−d2 αi3)/d0 αi3 (i=0,1,2)
【0091】ただし、 d0=b0a1−b1a0 d1=b0a3−a0b3 d2=b0a2−b2a0 e0=a0 e1=a3−a1d1/d0 e2=a2−a1d2/d0 f0=WBx f1={X−WRx e1/e0−GRx d1/d0 (i=0) −WRx e1/e0−GRx d1/d0(i=1,2) f2=GBx−WRx e2/e0−GRx d2/d0
【0092】ここで、 a0=WB1yWR1x−WB1xWR1y a1=WB1yGR1x−WB1xGR1y a2=WB1yGB1x−WB1xGB1y a3={WB1y X1(i=0) − WB1x Y1(i=1) 0(i=2) b0=WB1zWR1x−WB1xWR1z b1=WB1zGR1x−WB1xGR1z b2=WB1zGB1x−WB1xGB1z b3={WB1z X1(i=0) 0(i=1) −WB1x Z1(i=2) 色分離マトリクス A=[βiαij](i=0,1,2 j=0,1,
2,3) 上記から得られたA0(α0ij)、A1(α1ij)
より色分離マトリクスA(αij)は、 αij=βi(kα0ij+(1−k)α1ij)(i
=0,1,2;j=0,1,2,3)
【0093】尚、βiは、いわゆるホワイトバランス処
理のための係数で、例えば被写体画面全体のRGBの各
々の積分値が等しくなるような係数や被写体に照射され
る光源の色温度等に応じて可変される係数が用いられ
る。また、αi3が任意であっても色分離特性は保存さ
れる。したがって信号のダイナミックレンジや、色フィ
ルタ配置によって定まる2次元周波数応答等が所望のよ
うになる数を選べば良い。またKは被写体の色温度の出
現頻度、色分離特性を重視する色温度等の条件により定
める。以下全体の信号処理について説明する。
【0094】上記の走査により撮像素子から読みだされ
た撮像映像信号は、CDS7によりクロック成分とリセ
ットノイズが除去された後、利得可変増幅器8により、
利得制御信号に応じた利得で増幅され、クランプ回路9
で黒レベルをA/D変換器20の入力レンジの概ね下限
の基準に固定され、ディジタルデータ信号に変換され
る。
【0095】このディジタル信号は、1画素遅延回路1
01 DP−1,DP−2(1水平ライン−2)水平画
素遅延回路102 DL−1,DP−3,DP−4,D
L−2,DP−5,DP−6が接続された遅延回路に入
力され、前記各遅延素子からの出力は、 A/D,DP2,DL2,DP6 DP1,DP5 DL1,DP4 の組合せで平均回路103に入力される。平均回路出力
及び、DP3出力は切り替え回路104に入力されてい
る。切り替え回路の制御信号入力には、線順序信号AL
T、点順序信号PALTが入力され、これによって切り
替え回路の出力からは、同種の色信号データ系列が出力
される。
【0096】切り替えデータの出力は、乗算器106に
入力されており、乗算器の入力のもう一方にはMCU1
2の出力が接続されており、切り替え器の出力の乗数が
MCUから制御可能なようになっている。このMCUか
らは前述のホワイトバランスのための係数を乗じた前記
の手法で算出されたマトリクス係数が出力される。この
乗算器の出力のうち異種の信号の乗算結果を加算器10
7で加算して原色色信号成分を得る。
【0097】上記の出力信号データは、ガンマニー処理
部105によってガンマ補正処理、高レベルデータの圧
縮が施され、色差信号生成部11によって原色信号デー
タから、所定の比率に従って色差信号データを生成す
る。
【0098】上記2つの色差信号データの各々は変調器
13により、所定の放送規格に準拠した位相基準をカラ
ーバーストフラグタイミング信号BFに従い加えたの
ち、信号データと同一振幅で、符号が反対であるデータ
を生成する。上記4つのデータ系列を、所定の規格の副
搬送周波数の4倍の周波数で反対符号のデータ系列が反
対位相になるように、副搬送波の4種の位相に対応させ
て出力する。この出力をD/A変換器14によりアナロ
グ信号に変換され、副搬送波周波数を中心とした不図示
のバンドパスフィルタに入力される。
【0099】また輝度信号は、撮像素子の色成分抽出画
素の画素配列により決定される色信号変調搬送波を低域
ろ波器103−dで除去し、ガンマ処理、ニー処理を行
う輝度信号生成部で生成される。
【0100】なお実際に色分離処理を行う際には、ホワ
イトバランス処理を行うために、色分離マトリクスを求
める際は、RGB間についてレベルの拘束条件はない。
したがって上記マトリクスにおいてX,Y,Zは0以外
の任意の実数であれば良い。また、上記実施例では、色
分離マトリクスを近似するデータを (R,G,B)= (X,0,0) (0,Y,0) (0,0,Z) となるRGB純色系の被写体から得たが、 (R,G,B)= (X0,X1,0) (0,Y0,Y1) (Z0,0,Z1) としたいYe,Cy,Mg補色系のデータからも同様の
方法で色分離マトリクスを構成できる。
【0101】以上述べたように、本実施例によれば、被
写体の色温度が変化しても良好な色分離特性を維持する
撮像装置が提供可能になる。
【0102】
【発明の効果】以上、実施例に基づいて詳細に説明した
ように本発明では原色成分を得る過程において演算係数
を調整しながら色分離を行うようにしたので、単板カメ
ラ信号の色信号処理部の色相調整が正確に出来、良好な
色分離特性を実現することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例を表わすブロックダイヤ
グラム。
【図2】図1で示した信号処理回路10の内部の1構成
例を表わす図。
【図3】本発明の第2の実施例を表わすブロックダイヤ
グラム。
【図4】図3で示した信号処理回路10の内部の1構成
例を表わす図。
【図5】本発明の第3の実施例を表わすブロックダイヤ
グラム。
【図6】図5で示した信号処理回路10の内部の1構成
例を表わす図。
【図7】単板カラー撮像素子の色フィルタ配置を表わす
図。
【符号の説明】
1 撮像光学処理系 2 焦点制御系 3 絞り制御系 4 絞り 5 2次元カラー撮像素子 6 駆動回路 7 相関2重サンプリング回路(CDS) 8 利得可変増幅器(AGC) 9 クランプ回路 10 信号処理回路 11 色差マトリクス処理部 12 マイクロコントロールユニット(MCU) 13 搬送色信号変調回路 14 D/A変換器 15 搬送色信号の出力端子 16 輝度信号出力端子 17 加算器 18 発振器 20 A/D変換器 30 動きベクトル検出器 100−1 タイミングコントローラ 101 固定長(1水平画素)のディジタルデータ遅
延回路 102 固定長(1水平ライン−2画素)のディジタ
ルデータ遅延回路 103 入力ディジタルデータの加算平均を求める回
路 103−d 低域ろ波器 104 切り替え器 105 ガンマニー処理部 106 乗算器 107 加算器 108 平滑化回路 109 減算器 122 データ処理部

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 固体撮像素子内の感光素子上に異なる色
    光を透過する色フィルタを順次配列し、この固体撮像素
    子上に被写体像を結像し、前記固体撮像素子の異なる色
    光に対応する出力信号に所定の演算係数を乗ずる演算処
    理を施こし原色成分を得る固体撮像装置において、 前記固体撮像素子の色組成を前記原色成分信号各々に対
    して独立でない空間へ写象して調整係数を包含させた
    後、前記原色成分空間へ再写象させて該調整係数の大小
    により、前記演算係数を調整する演算係数調整手段を有
    することを特徴とする固体撮像装置。
  2. 【請求項2】 固体撮像素子内の感光素子上に異なる色
    光を透過する色フィルタを順次配列し、この固体撮像素
    子上に被写体像を結像し、前記固体撮像素子の異なる色
    光に対応する出力信号に所定の演算係数を乗ずる演算処
    理を施こし原色成分を得る固体撮像装置において、 前記演算係数を外部より制御可能とし、撮像される被写
    体の動きベクトルを検出し、この動きベクトル検出出力
    に応じて演算係数を制御する演算係数制御手段を有する
    ことを特徴とする固体撮像装置。
  3. 【請求項3】 固体撮像素子内の感光素子上に異なる色
    光を透過する色フィルタを順次配列し、この固体撮像素
    子上に被写体像を結像し、前記固体撮像素子の異なる色
    光に対応する出力信号に所定の演算係数を乗ずる演算処
    理を施こし原色成分を得る固体撮像装置において、 前記演算係数を、複数の異なる色温度下において前記原
    色成分に色分離したい被写体の前記固体撮像素子の出力
    信号から得る演算係数制御手段を有することを特徴とす
    る固体撮像装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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