JPH089395A - Color image pickup device - Google Patents

Color image pickup device

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Publication number
JPH089395A
JPH089395A JP6141744A JP14174494A JPH089395A JP H089395 A JPH089395 A JP H089395A JP 6141744 A JP6141744 A JP 6141744A JP 14174494 A JP14174494 A JP 14174494A JP H089395 A JPH089395 A JP H089395A
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JP
Japan
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color
color filter
signal
filter
light transmissive
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP6141744A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Jun Iba
潤 伊庭
Akihiko Shiraishi
昭彦 白石
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Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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Filing date
Publication date
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Publication of JPH089395A publication Critical patent/JPH089395A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To make luminance signals close to the signals of an NTSC system and to improve color reproducibility by providing a color filter for which the sum of the spectroscopic sensitivity of all the picture elements becomes approximately the ratio of R:G:B=2:3:1 and a signal processing circuit for which the component ratio of the luminance signal becomes approximately R:G:B=2:3:1. CONSTITUTION:While (n) is defined as a positive integer, the scanning signals of R+Cy, G+Ye, R+Cy and G-Ye are obtained at the time of the nH scanning of a first field. When a yellow light transmission filter Ye and a cyan light transmission filter Cy are respectively expressed by R+G and G+B, nH scanning signal components are defined as R+G+B, R+2G, R+G+B and R+2G and the luminance signals proportional to 2R+3G+B are obtained through a low-pass filter. Also, chrominance signals proportional to B-G are obtained through a band-pass filter. That is, the scanning signals of G+Cy, R+Ye, G+Cy and R+Ye are obtained at the time of the (n+1)H scanning of the first field and G+Cy, R+Ye, G+Cy and R+Ye are obtained at the time of the n'H scanning of a second field.

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、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、特
に撮像素子の受光面に色フィルタを有したカラー撮像装
置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a color image pickup device for converting a subject image into an electric signal having luminance information and color information, and more particularly to a color image pickup device having a color filter on a light receiving surface of an image pickup element.

【0002】[0002]

【従来の技術】図14〜図16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例を示す図
である。
14 to 16 are views showing an example of the arrangement of color filters of a conventionally known color solid-state image pickup device.

【0003】図14に示すものは、マゼンタ光透過フィ
ルタMg,緑色光透過フィルタG,シアン光透過フィル
タCy及び黄(イエロー)色光透過フィルタYeが水平
方向に2画素、垂直方向に4画素の全8画素の色フィル
タを1単位とし、図に示す順序で配置されている。図1
5に示すものは、白色光透過フィルタW,緑色光透過フ
ィルタG,シアン光透過フィルタCy及び黄色光透過フ
ィルタYeが水平方向に2画素、垂直方向に2画素の全
4画素の色フィルタを1単位とし、図に示す順序で配置
されている。図16に示すものは、いわゆるベイヤー配
列と呼ばれる色フィルタ配列で、緑色光透過フィルタG
は市松状に配置され、赤色光透過フィルタR及び青色光
透過フィルタBは線順次で緑色光透過フィルタGの間に
配置されているものである。
In FIG. 14, a magenta light transmission filter Mg, a green light transmission filter G, a cyan light transmission filter Cy and a yellow (yellow) color light transmission filter Ye have two pixels in the horizontal direction and four pixels in the vertical direction. The color filters of 8 pixels are set as one unit and are arranged in the order shown in the figure. Figure 1
In FIG. 5, the white light transmission filter W, the green light transmission filter G, the cyan light transmission filter Cy, and the yellow light transmission filter Ye are two color filters in the horizontal direction and two pixels in the vertical direction. The units are arranged in the order shown in the figure. FIG. 16 shows a color filter array called a Bayer array, which is a green light transmission filter G.
Are arranged in a checkered pattern, and the red light transmission filters R and the blue light transmission filters B are arranged line-sequentially between the green light transmission filters G.

【0004】これらの色フィルタ配列に対して、通常輝
度信号は水平方向に2画素、垂直方向に2画素の全4画
素を1単位として加算または低域通過フィルタ回路を介
して得られる。すなわち、図14に示す色フィルタ配列
では、輝度信号Yは、 Y=Mg+G+Cy+Ye として得られる。また、図15に示す色フィルタ配列で
は、輝度信号Yは、 Y=W+G+Cy+Ye として得られる。同様に、図16に示す色フィルタ配列
では、輝度信号Yは、 Y=R+2G+B として得られる。
With respect to these color filter arrays, a normal luminance signal is obtained by adding two pixels in the horizontal direction and adding two pixels in the vertical direction as a unit, or through a low-pass filter circuit. That is, in the color filter array shown in FIG. 14, the luminance signal Y is obtained as Y = Mg + G + Cy + Ye. In the color filter array shown in FIG. 15, the luminance signal Y is obtained as Y = W + G + Cy + Ye. Similarly, in the color filter array shown in FIG. 16, the luminance signal Y is obtained as Y = R + 2G + B.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような従来の色フィルタ配列を有したカラー撮像装置に
あっては、輝度信号Yは、W=R+G+B,Mg=R+
B,Cy=G+B,Ye=R+Gとすると、図14に示
す色フィルタ配列では、 Y=Mg+G+Cy+Ye=2R+3G+2B→0.2
85R+0.43G+0.285B となり、図15に示す色フィルタ配列では、 Y=W+G+Cy+Ye=2R+4G+2B→0.25
R+0.5G+0.25B となり、また図16に示す色フィルタ配列では、 Y=R+2G+B→0.25R+0.5G+0.25B となり、これらはNTSC方式における輝度信号 Y=0.30R+0.59G+0.11B とは大きく異なった出力信号となり、色再現性が悪くな
るという問題点を有していた。
However, in the color image pickup device having the conventional color filter array as described above, the luminance signal Y is W = R + G + B, Mg = R +.
If B, Cy = G + B, and Ye = R + G, then in the color filter array shown in FIG. 14, Y = Mg + G + Cy + Ye = 2R + 3G + 2B → 0.2
85R + 0.43G + 0.285B, and in the color filter array shown in FIG. 15, Y = W + G + Cy + Ye = 2R + 4G + 2B → 0.25
R + 0.5G + 0.25B, and in the color filter array shown in FIG. 16, Y = R + 2G + B → 0.25R + 0.5G + 0.25B, which are significantly different from the luminance signal Y = 0.30R + 0.59G + 0.11B in the NTSC system. However, there is a problem that the color reproducibility is deteriorated due to the output signal.

【0006】本発明は、このような問題点に鑑みてなさ
れたもので、色再現性の良好な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 the above problems, and an object of the present invention is to provide a color image pickup apparatus having good color reproducibility.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明のカラー撮像装置
は、被写体像を輝度情報と色情報を有する電気信号に変
換するものにおいて、2次元の格子状に配置され被写体
像が結像する受光素子と、この受光素子に対応して配列
され該受光素子で区画された全画素の分光感度の和がR
(赤),G(緑),B(青)の三原色で略R:G:B=
2:3:1の比となる色フィルタと、前記受光素子の出
力信号の組み合わせから輝度信号あるいはその一部の信
号の成分比が略R:G:B=2:3:1となる信号処理
回路とを備え、前記受光素子の出力信号から輝度信号と
色信号を生成するように構成したものである。
A color image pickup device of the present invention converts a subject image into an electric signal having luminance information and color information, and is arranged in a two-dimensional grid pattern to form a subject image. The sum of the spectral sensitivities of the element and all the pixels arranged corresponding to the light receiving element and partitioned by the light receiving element is R.
The three primary colors of (red), G (green), and B (blue) are approximately R: G: B =
Signal processing in which the component ratio of the luminance signal or a part of the signal thereof is approximately R: G: B = 2: 3: 1 from the combination of the color filter having a ratio of 2: 3: 1 and the output signal of the light receiving element. A circuit, and is configured to generate a luminance signal and a color signal from the output signal of the light receiving element.

【0008】また、上記色フィルタは、水平方向に2画
素で垂直方向に2画素の全4画素の分光感度の和が略
R:G:B=2:3:1の比となるように配置したもの
である。
Further, the color filter is arranged so that the sum of the spectral sensitivities of all four pixels, that is, two pixels in the horizontal direction and two pixels in the vertical direction, is approximately R: G: B = 2: 3: 1. It was done.

【0009】また、上記色フィルタの第1の色フィルタ
が赤色光透過性を有し、第2の色フィルタが緑色光透過
性を有し、第3の色フィルタがシアン色光透過性を有
し、第4の色フィルタがマゼンタ色光透過性を有するよ
うにしたものである。
The first color filter of the above color filters has a red light transmissive property, the second color filter has a green light transmissive property, and the third color filter has a cyan color light transmissive property. The fourth color filter has magenta color light transmittance.

【0010】また、上記色フィルタの第1と第2の色フ
ィルタが緑色光透過性を有し、第3の色フィルタがイエ
ロー色光透過性を有し、第4の色フィルタがマゼンタ色
光透過性を有するようにしたものである。
Further, the first and second color filters of the above color filters have green light transmissivity, the third color filter has yellow color light transmissivity, and the fourth color filter has magenta color light transmissivity. To have.

【0011】また、上記色フィルタの第1と第2の色フ
ィルタが緑色光透過性を有し第3の色フィルタが赤色光
透過性を有し、第4の色フィルタが白色光透過性を有す
るようにしたものである。
Further, the first and second color filters of the above color filters have a green light transmissive property, the third color filter has a red light transmissive property, and the fourth color filter has a white light transmissive property. I had it.

【0012】また、上記色フィルタの第1と第2の色フ
ィルタがイエロー色光透過性を有し、第3の色フィルタ
が緑色光透過性を有し、第4の色フィルタが青色光透過
性を有するようにしたものである。
Further, the first and second color filters of the above-mentioned color filters have yellow light transmissivity, the third color filter has green light transmissivity, and the fourth color filter has blue light transmissivity. To have.

【0013】[0013]

【作用】本発明のカラー撮像装置によれば、輝度信号あ
るいはその一部の信号の比を、 Y=2R+3G+B→0.33R+0.50G+0.1
7B として、NTSC方式の輝度信号に近づけることがで
き、色再現性が良好となる。
According to the color image pickup apparatus of the present invention, the ratio of the luminance signal or a part of the luminance signal is Y = 2R + 3G + B → 0.33R + 0.50G + 0.1
7B, it is possible to approach the luminance signal of the NTSC system, and the color reproducibility becomes good.

【0014】[0014]

【実施例】以下、本発明を図面に示す実施例についてよ
り詳しく説明する。以下に示す各実施例のカラー撮像装
置には、2次元の格子状に配置され被写体像が結像する
受光素子と、この受光素子に対応して配列され該受光素
子で区画された全画素の分光感度の和がR(赤),G
(緑),B(青)の三原色で略R:G:B=2:3:1
の比となる色フィルタと、前記受光素子の出力信号の組
み合わせから輝度信号あるいはその一部の信号の成分比
が略R:G:B=2:3:1となる信号処理系回路とが
備えられ、前記受光素子の出力信号から輝度信号と色信
号を生成するように構成されている。
The present invention will be described in more detail below with reference to the embodiments shown in the drawings. In each of the color image pickup devices of the following embodiments, a light receiving element arranged in a two-dimensional lattice and on which a subject image is formed, and all pixels arranged corresponding to the light receiving element and partitioned by the light receiving element are provided. The sum of spectral sensitivity is R (red), G
The three primary colors of (green) and B (blue) are approximately R: G: B = 2: 3: 1.
And a signal processing system circuit in which the component ratio of the luminance signal or a part of the signal thereof is approximately R: G: B = 2: 3: 1 from the combination of the output signals of the light receiving elements. And a luminance signal and a color signal are generated from the output signal of the light receiving element.

【0015】図1は本発明の第1実施例によるカラー撮
像装置における色フィルタの配列構成を示す図である。
この色フィルタ配列は、水平方向2画素、垂直方向4画
素が基本8画素であり、赤色光透過フィルタRと緑色光
透過フィルタGが交互に配置されたフィルタ要素行A
と、シアン光透過フィルタCyと黄色光透過フィルタY
eが交互に配置されたフィルタ要素行Bと、フィルタ要
素行Aと位置が反転した緑色光透過フィルタGと赤色光
透過フィルタRが交互に配置されたフィルタ要素行C
と、フィルタ要素行Bと同じ位置にシアン光透過フィル
タCyと黄色光透過フィルタYeが交互に配置されたフ
ィルタ要素行Dからなる。
FIG. 1 is a view showing the arrangement of color filters in a color image pickup apparatus according to the first embodiment of the present invention.
In this color filter array, 2 pixels in the horizontal direction and 4 pixels in the vertical direction are the basic 8 pixels, and a red light transmission filter R and a green light transmission filter G are alternately arranged.
, Cyan light transmission filter Cy and yellow light transmission filter Y
e, a filter element row B in which e is alternately arranged, and a filter element row C in which a green light transmission filter G and a red light transmission filter R whose positions are inverted from the filter element row A are alternately arranged.
And a cyan light transmission filter Cy and a yellow light transmission filter Ye are alternately arranged at the same position as the filter element row B.

【0016】次に、インターレース方式の水平方向2ラ
インを同時に読み出すフィールド蓄積型撮像装置におけ
る信号生成の過程を説明する。
Next, the process of signal generation in the field storage type image pickup device for simultaneously reading out two lines in the horizontal direction of the interlace system will be described.

【0017】第1フィールドのnH(nは正の整数)走
査時では、図1に示すように、R+Cy,G+Ye,R
+Cy,G+Ye,……の走査信号が得られ、黄色光透
過フィルタYeとシアン光透過フィルタCyをおのおの
R+G,G+Bで表すと、図2の(a)に示すように、
このnH走査信号成分はR+G+B,R+2G,R+G
+B,R+2G,……となり、低域通過フィルタを介し
て(2R+3G+B)に比例する輝度信号が得られ、ま
た帯域通過フィルタを介して(B−G)に比例する色信
号が得られる。
During nH (n is a positive integer) scan of the first field, as shown in FIG. 1, R + Cy, G + Ye, R
Scan signals of + Cy, G + Ye, ... Are obtained, and the yellow light transmission filter Ye and the cyan light transmission filter Cy are represented by R + G and G + B, respectively, as shown in FIG.
This nH scanning signal component is R + G + B, R + 2G, R + G
+ B, R + 2G, ..., A luminance signal proportional to (2R + 3G + B) is obtained through the low-pass filter, and a color signal proportional to (BG) is obtained through the band-pass filter.

【0018】第1フィールドの(n+1)H走査時は、
図1より、G+Cy,R+Ye,G+Cy,R+Ye,
……の走査信号がそれぞれ得られ、図2の(b)より、
(n+1)H走査信号成分は2G+B,2R+G,2G
+B,2R+G,……となり、低域通過フィルタを介し
て(2R+3G+B)に比例するnH走査時と同様の輝
度信号が得られ、帯域通過フィルタを介して(−2R+
G+B)に比例する色信号が得られる。
During (n + 1) H scanning of the first field,
From FIG. 1, G + Cy, R + Ye, G + Cy, R + Ye,
.. are obtained respectively. From (b) of FIG.
(N + 1) H scanning signal components are 2G + B, 2R + G, 2G
+ B, 2R + G, ..., Through the low pass filter, a luminance signal similar to that at the time of nH scanning proportional to (2R + 3G + B) can be obtained, and through the band pass filter (-2R +
A color signal proportional to G + B) is obtained.

【0019】また、第2フィールドのn´H走査時で
は、図1より、G+Cy,R+Ye,G+Cy,R+Y
e,……の走査信号がそれぞれ得られ、黄色光透過フィ
ルタYeとシアン光透過フィルタCyをおのおのR+
G,G+Bで表すと、図2の(c)より、n´H走査信
号成分は2G+B,2R+G,2G+B,2R+G,…
…となり、低域通過フィルタを介して(2R+3G+
B)に比例する輝度信号が得られ、帯域通過フィルタを
介して(−2R+G+B)に比例する色信号が得られ
る。
Further, in the n'H scanning of the second field, according to FIG. 1, G + Cy, R + Ye, G + Cy, R + Y.
Scan signals of e, ... Are obtained respectively, and the yellow light transmission filter Ye and the cyan light transmission filter Cy are respectively R +
Expressed as G and G + B, the n′H scanning signal components are 2G + B, 2R + G, 2G + B, 2R + G, ... From FIG.
... and becomes (2R + 3G +) through the low-pass filter.
A luminance signal proportional to B) is obtained, and a color signal proportional to (-2R + G + B) is obtained through the bandpass filter.

【0020】第2フィールドの(n+1)´H走査時
は、図1より、R+Cy,G+Ye,R+Cy,G+Y
e,……の走査信号が得られ、図2の(d)より、この
(n+1)´H走査信号成分はR+G+B,R+2G,
R+G+B,R+2G,……となり、低域通過フィルタ
を介して(2R+3G+B)に比例する輝度信号が得ら
れ、帯域通過フィルタを介して(B−G)に比例する色
信号が得られる。
During (n + 1) 'H scanning of the second field, as shown in FIG. 1, R + Cy, G + Ye, R + Cy, G + Y.
The scanning signals of e, ... Are obtained, and from (d) of FIG. 2, this (n + 1) 'H scanning signal component is R + G + B, R + 2G,
R + G + B, R + 2G, ..., A luminance signal proportional to (2R + 3G + B) is obtained through the low-pass filter, and a color signal proportional to (BG) is obtained through the band-pass filter.

【0021】このように、図1に示す色フィルタ配列を
使用すれば、第1フィールドでも第2フィールドでも同
一の走査信号を得ることができる。また、各走査信号の
すべてから(2R+3G+B)に比例する輝度信号が得
られるとともに、隣り合う走査信号から交互に(B−
G)に比例する色信号と(−2R+G+B)に比例する
色信号とが得られるので、マトリクス処理を行うことに
より、R,G,Bに色分離することができる。
As described above, by using the color filter array shown in FIG. 1, the same scanning signal can be obtained in the first field and the second field. Further, a luminance signal proportional to (2R + 3G + B) is obtained from all of the scanning signals, and adjacent scanning signals are alternately (B−).
Since a color signal proportional to (G) and a color signal proportional to (-2R + G + B) are obtained, it is possible to perform color separation into R, G, and B by performing matrix processing.

【0022】図3は図1の色フィルタ配列を持つ撮像素
子を使用したカラー撮像装置の信号処理系の構成を示す
ブロック図である。同図中、101は図1の色フィルタ
配列を有した色フィルタアレイ、102はこの色フィル
タアレイ101を配置した前述の受光素子を有する撮像
素子(センサ)、103は撮像素子102の出力を増幅
する自動利得制御(AGC)用の増幅器、104は輝度
信号生成用の低域通過フィルタ(LPF)、105は輝
度信号用のガンマ補正回路(γ)、110は色差信号生
成用の帯域制限フィルタ(BPF)、111は1水平期
間(H)の遅延回路(1HDL)、112はR,G,B
の原色分離用の色分離マトリクス回路、113〜115
はホワイトバランス用の増幅器(WB)、116〜11
8は色信号用のガンマ補正回路(γ)、119は色差信
号生成用の色差マトリクス回路である。
FIG. 3 is a block diagram showing the arrangement of a signal processing system of a color image pickup apparatus using the image pickup device having the color filter array shown in FIG. In the figure, reference numeral 101 is a color filter array having the color filter array of FIG. For automatic gain control (AGC), 104 is a low-pass filter (LPF) for luminance signal generation, 105 is a gamma correction circuit (γ) for luminance signal, and 110 is a band limiting filter (for color difference signal generation). BPF), 111 is a delay circuit (1HDL) for one horizontal period (H), and 112 is R, G, B
Color separation matrix circuit for primary color separation of
Is a white balance amplifier (WB), 116 to 11
Reference numeral 8 is a gamma correction circuit (γ) for color signals, and 119 is a color difference matrix circuit for generating color difference signals.

【0023】被写体からの撮像光は、不図示の結像光学
系により図1の色フィルタの配列の色フィルタアレイ1
01を配置した撮像素子(センサ)102に入射する。
この撮像素子102から出力された走査信号は、自動利
得制御(AGC)用の増幅器103に供給される。そし
て、低域通過フィルタ(LPF)104を通過した信号
はガンマ補正回路(γ)105を介して、輝度信号Yと
して出力される。
Image pickup light from a subject is formed by a color filter array 1 of the color filter array shown in FIG. 1 by an image forming optical system (not shown).
It is incident on the image sensor (sensor) 102 in which 01 is arranged.
The scanning signal output from the image sensor 102 is supplied to an amplifier 103 for automatic gain control (AGC). Then, the signal that has passed through the low-pass filter (LPF) 104 is output as the luminance signal Y via the gamma correction circuit (γ) 105.

【0024】また、帯域制限フィルタ(BPF)110
を通過した信号は、遅延回路(1HDL)111を経て
1水平期間遅延された信号と遅延しない信号に分かれ、
色分離マトリクス回路112はそれぞれの信号より3原
色信号R,G,Bを生成する。このマトリクス処理に
は、
Further, the band limiting filter (BPF) 110
The signal that has passed through is passed through a delay circuit (1HDL) 111 and is divided into a signal delayed for one horizontal period and a signal not delayed,
The color separation matrix circuit 112 generates three primary color signals R, G, B from the respective signals. For this matrix processing,

【0025】[0025]

【数1】 [Equation 1]

【0026】という形のマトリクスが使用される。A matrix of the form is used.

【0027】上記の3原色信号は、それぞれホワイトバ
ランス用の増幅器(WB)113〜115及びガンマ補
正回路(γ)116〜118を介して色差マトリクス回
路119に供給され、
The above three primary color signals are supplied to a color difference matrix circuit 119 via white balance amplifiers (WB) 113 to 115 and gamma correction circuits (γ) 116 to 118, respectively.

【0028】[0028]

【数2】 [Equation 2]

【0029】というマトリクスにより色差信号R−Y,
B−Yが生成される。そして、不図示のNTSCエンコ
ーダを使用することにより、輝度信号Y及び色差信号R
−Y,B−YよりNTSC方式のカラー映像信号を生成
することができる。
The color difference signals R-Y,
BY is generated. Then, by using an NTSC encoder (not shown), the luminance signal Y and the color difference signal R
It is possible to generate an NTSC color video signal from -Y and BY.

【0030】また、図1の色フィルタ配列は1ラインご
とに全ライン読み出すノンインターレース方式の撮像装
置にも同様に適用することができる。この場合の信号処
理系は図3とほぼ同様の構成で実現できるが、R,G,
Bの色分離マトリクス回路112におけるマトリクス処
理には、
The color filter array shown in FIG. 1 can be similarly applied to a non-interlace type image pickup device which reads all lines line by line. The signal processing system in this case can be realized by a configuration similar to that of FIG.
For the matrix processing in the B color separation matrix circuit 112,

【0031】[0031]

【数3】 [Equation 3]

【0032】という形のマトリクスが使用される。A matrix of the form is used.

【0033】さらに、図1の色フィルタ配列を持つ撮像
素子102を使用したカラー撮像装置の信号処理系は、
図4に示す構成でも良い。ここで、図3と同じ構成要素
は同一番号を付して説明を省略するが、同図中120は
輝度信号及び色差信号生成用のマトリクス回路、130
は加算器である。
Further, the signal processing system of the color image pickup apparatus using the image pickup element 102 having the color filter array shown in FIG.
The configuration shown in FIG. 4 may be used. Here, the same components as those in FIG. 3 are assigned the same reference numerals and explanations thereof are omitted, but in the figure, reference numeral 120 denotes a matrix circuit for generating a luminance signal and a color difference signal, and 130.
Is an adder.

【0034】図4の信号処理系では、輝度信号Yは高域
成分YH 及び低域成分YL で形成される。そして、低域
通過フィルタ(LPF)104を通った出力信号はガン
マ補正回路(γ)105を通して高域輝度信号YH とし
て出力され、またガンマ補正のなされたR,G,Bの3
原色信号から、マトリクス回路120より、
In the signal processing system of FIG. 4, the luminance signal Y is formed of the high frequency component Y H and the low frequency component Y L. The output signal that has passed through the low-pass filter (LPF) 104 is output as a high-pass luminance signal Y H through the gamma correction circuit (γ) 105, and the gamma-corrected R, G, and B signals are output.
From the primary color signal, from the matrix circuit 120,

【0035】[0035]

【数4】 [Equation 4]

【0036】というマトリクス演算の結果として低域輝
度信号YL が出力され、この高域輝度信号YH と低域輝
度信号YL を加算器130で加算することによって輝度
信号Yが生成、出力される。
The low band luminance signal Y L is output as a result of the matrix calculation, and the high band luminance signal Y H and the low band luminance signal Y L are added by the adder 130 to generate and output the luminance signal Y. It

【0037】ここで、図3,図4に示す信号処理回路
は、前述のように全画素の分光感度の和がR:G:B=
2:3:1の比となる色フィルタアレイ201に対し
て、輝度信号あるいはその一部の信号の成分比が略R:
G:B=2:3:1となるように処理するのでY=2R
+3G+B→0.33R+0.50G+0.17Bとし
て、NTSC方式の輝度信号に近づけることができ、色
再現性が良好なものとなる。
Here, in the signal processing circuit shown in FIGS. 3 and 4, the sum of the spectral sensitivities of all pixels is R: G: B =, as described above.
For the color filter array 201 having a ratio of 2: 3: 1, the component ratio of the luminance signal or a part of the signal thereof is approximately R:
Since it is processed so that G: B = 2: 3: 1, Y = 2R
By setting + 3G + B → 0.33R + 0.50G + 0.17B, it is possible to approximate the luminance signal of the NTSC system, and the color reproducibility becomes good.

【0038】また本発明の第2実施例として、各フィル
タR,G,Cy,Yeを組み合わせた図1の色フィルタ
配列の他に、4画素1組の色フィルタ配列を基本とした
図5に示す構成でも、式3の係数を変更する程度で、図
3及び図4と同様の処理系で処理することができる。
As a second embodiment of the present invention, in addition to the color filter array of FIG. 1 in which each filter R, G, Cy, Ye is combined, FIG. Even with the configuration shown, processing can be performed by the same processing system as in FIGS. 3 and 4 only by changing the coefficient of Expression 3.

【0039】また第3実施例として、垂直方向2画素ご
とに水平方向のそれぞれの色の位置が反転した8画素1
組の図6に示す色フィルタ配列でも、式3の係数を変更
する程度で、同様に図3及び図4の同様の処理系で処理
することができる。
Further, as a third embodiment, 8 pixels 1 in which the positions of the respective colors in the horizontal direction are inverted for every 2 pixels in the vertical direction
Even the color filter array shown in FIG. 6 of the set can be processed by the same processing system of FIGS. 3 and 4 as long as the coefficient of Expression 3 is changed.

【0040】なお、色フィルタの組み合わせでR,G,
Cy,Yeを用いると、感度の点で問題のある青色透過
光フィルタBを用いていないため、感度が良く、また、
一部に純色フィルタを用いているので、色S/Nが良い
ものとなる。
By combining the color filters, R, G,
When Cy and Ye are used, the blue transmitted light filter B, which has a problem in sensitivity, is not used, so that the sensitivity is good, and
Since a pure color filter is partially used, the color S / N is good.

【0041】図7は本発明の第4実施例における色フィ
ルタの配列構成を示す図である。この色フィルタ配列
は、黄色光透過フィルタYeが市松状に配置され、緑色
光透過フィルタG及びマゼンタ透過フィルタMgが線順
次でそれぞれフィルタYeの間に配置されているもので
ある。
FIG. 7 shows the arrangement of color filters in the fourth embodiment of the present invention. In this color filter array, yellow light transmission filters Ye are arranged in a checkered pattern, and green light transmission filters G and magenta transmission filters Mg are arranged line-sequentially between the filters Ye.

【0042】図8は図7の色フィルタ配列を持つ撮像素
子を使用したカラー撮像装置の信号処理系の構成を示す
ブロック図である。同図中、201は図7の色フィルタ
配列を有した色フィルタアレイ、202はこの色フィル
タアレイ201を配置した撮像素子(センサ)、203
は自動利得制御(AGC)用の増幅器、204は輝度信
号生成用の低域通過フィルタ(LPF)、205は輝度
信号用のガンマ補正回路(γ)、210は信号の同時化
を行う補間フィルタ、212は原色分離用の色分離マト
リクス回路、213〜215はホワイトバランス用の増
幅器(WB)、216〜218は色信号用のガンマ補正
回路(γ)、219は色差信号生成用の色差マトリクス
回路である。
FIG. 8 is a block diagram showing the arrangement of a signal processing system of a color image pickup apparatus using the image pickup device having the color filter array shown in FIG. In the figure, 201 is a color filter array having the color filter array of FIG. 7, 202 is an image sensor (sensor) in which the color filter array 201 is arranged, 203
Is an amplifier for automatic gain control (AGC), 204 is a low-pass filter (LPF) for luminance signal generation, 205 is a gamma correction circuit (γ) for luminance signal, 210 is an interpolation filter for synchronizing signals, Reference numeral 212 is a color separation matrix circuit for primary color separation, 213 to 215 are white balance amplifiers (WB), 216 to 218 are color signal gamma correction circuits (γ), and 219 is a color difference signal generation color difference matrix circuit. is there.

【0043】図3,図4の回路と同様、被写体からの撮
像光は、不図示の結像光学系により図7の色フィルタ配
列の色フィルタアレイ201を配置した撮像素子(セン
サ)202に入射する。この撮像素子202から出力さ
れた走査信号は、自動利得制御(AGC)用の増幅器2
03に供給される。そして低域通過フィルタ(LPF)
204を通過した信号はガンマ補正回路(γ)205を
介して輝度信号Yとして出力される。
Similar to the circuits of FIGS. 3 and 4, the image pickup light from the subject is incident on the image pickup element (sensor) 202 in which the color filter array 201 of the color filter array of FIG. 7 is arranged by the image forming optical system (not shown). To do. The scanning signal output from the image sensor 202 is supplied to the amplifier 2 for automatic gain control (AGC).
03. And low pass filter (LPF)
The signal that has passed 204 is output as a luminance signal Y via a gamma correction circuit (γ) 205.

【0044】この輝度信号Yは、4画素の加算信号、 Y=Ye+G+G+Mg=(R+G)+G+G+(R+B)=2R+3G+B (式5) で得られる。The luminance signal Y is obtained by an addition signal of 4 pixels, Y = Ye + G + G + Mg = (R + G) + G + G + (R + B) = 2R + 3G + B (Equation 5).

【0045】また、補間フィルタ210を通過し同時化
された信号は、R,G,Bの色分離マトリクス回路21
2に入力され、ここで3原色信号R,G,Bが生成され
る。この時の色分離マトリクスの係数は、例えば、
The signals that have passed through the interpolation filter 210 and are synchronized are the R, G, and B color separation matrix circuits 21.
2, and three primary color signals R, G, B are generated. The coefficient of the color separation matrix at this time is, for example,

【0046】[0046]

【数5】 [Equation 5]

【0047】という係数が使用される。ここで、a,b
はそれぞれ任意の定数である。
The coefficient is used. Where a, b
Are arbitrary constants.

【0048】上記の3原色信号は、各々のホワイトバラ
ンス用の増幅器(WB)213〜215及びガンマ補正
回路(γ)216〜218を通して色差マトリクス回路
219に供給され、ここで式2のマトリクス演算により
色差信号R−Y,B−Yが生成される。そして、不図示
のNTSCエンコーダを使用することにより、輝度信号
Y及び色差信号R−Y,B−YからNTSC方式のカラ
ー映像信号を生成することができる。
The above-mentioned three primary color signals are supplied to the color difference matrix circuit 219 through the respective white balance amplifiers (WB) 213 to 215 and the gamma correction circuits (γ) 216 to 218, where the matrix calculation of equation 2 is performed. Color difference signals RY and BY are generated. Then, by using an NTSC encoder (not shown), an NTSC color image signal can be generated from the luminance signal Y and the color difference signals RY and BY.

【0049】また、図7の色フィルタ配列を持つ撮像素
子を使用したカラー撮像装置の信号処理系は、図8の他
に図9に示す構成でも良い。ここで、図8と同じ構成要
素は同一番号を付して説明を省略するが、同図中、22
0は輝度信号及び色差信号生成用のマトリクス回路、2
30は加算器である。
Further, the signal processing system of the color image pickup apparatus using the image pickup device having the color filter array shown in FIG. 7 may have the configuration shown in FIG. 9 in addition to FIG. Here, the same components as those in FIG. 8 are assigned the same reference numerals and explanations thereof will be omitted, but in FIG.
0 is a matrix circuit for generating a luminance signal and a color difference signal, 2
30 is an adder.

【0050】図9の信号処理系では、輝度信号Yは高域
成分YH 及び低域成分YL で形成される。そして、低域
通過フィルタ(LPF)204を通った出力信号はガン
マ補正回路(γ)205を通して高域輝度信号YH とし
て出力され、またガンマ補正のなされたR,G,Bの3
原色信号から、マトリクス回路220より、式4のマト
リクス演算の結果として低域輝度信号YL が出力され、
この高域輝度信号YHと低域輝度信号YL を加算器23
0で加算することによって輝度信号Yが生成、出力され
る。
In the signal processing system of FIG. 9, the luminance signal Y is formed by the high frequency component Y H and the low frequency component Y L. The output signal passed through the low pass filter (LPF) 204 is output as a high pass luminance signal Y H through a gamma correction circuit (γ) 205, and the gamma-corrected R, G, and B signals are output.
From the primary color signals, the matrix circuit 220 outputs the low-frequency luminance signal Y L as a result of the matrix calculation of Expression 4,
The high band luminance signal Y H and the low band luminance signal Y L are added by the adder 23.
The luminance signal Y is generated and output by adding 0.

【0051】この図8,図9に示す信号処理回路におい
ても、図3,図4の回路と同様、輝度信号成分比をNT
SC方式の輝度信号Y=0.30R+0.59G+0.
11Bに近づけることができ、色再現性が良好なものと
なる。
In the signal processing circuits shown in FIGS. 8 and 9, the luminance signal component ratio is NT as in the circuits shown in FIGS.
SC system luminance signal Y = 0.30R + 0.59G + 0.
It is possible to approach 11B, and the color reproducibility becomes good.

【0052】また本発明の第5実施例として、各フィル
タYe,Mg,Gを組み合わせた図7の色フィルタ配列
の他に、フィルタGを図10に示すようにストライプ状
に配列しても良く、また第6実施例として、図11に示
す色フィルタ配列としても、図8及び図9の信号処理系
とほぼ同一の処理系で処理することができる。
As a fifth embodiment of the present invention, in addition to the color filter arrangement of FIG. 7 in which the filters Ye, Mg, and G are combined, the filters G may be arranged in a stripe shape as shown in FIG. Also, as the sixth embodiment, even the color filter array shown in FIG. 11 can be processed by substantially the same processing system as the signal processing system of FIGS. 8 and 9.

【0053】さらに、図12及び図13に示す第7実施
例及び第8実施例の色フィルタの配列構成としても、上
述の各実施例と同様の作用効果が得られる。図12は市
松状のフィルタW,VRの間にフィルタGを配置した
例、図13は市松状のフィルタG,Bの間にフィルタY
eを配置した例をそれぞれ示している。
Further, with the arrangements of the color filters of the seventh and eighth embodiments shown in FIGS. 12 and 13, the same operational effects as the above-mentioned respective embodiments can be obtained. 12 shows an example in which a filter G is arranged between the checkered filters W and VR, and FIG. 13 shows a filter Y between the checkered filters G and B.
Examples of arranging e are shown.

【0054】なお、上述の各実施例では、4色フィルタ
の構成としてフィルタR,G,Cy,Yeの組み合わ
せ、また3色フィルタの構成としてフィルタG,Mg,
Ye(Gの画素数が倍)、W,R,G(Gの画素数が
倍)、Ye,G,B(Yeの画素数が倍)の組み合わせ
を示したが、4画素の和の比がほぼ、R:G:B=2:
3:1となるような色フィルタの組み合わせであれば他
の色あるいは配列の組み合わせでも良いことはいうまで
もない。
In each of the above-mentioned embodiments, a combination of filters R, G, Cy, and Ye is used as a four-color filter, and filters G, Mg, and are used as a three-color filter.
The combination of Ye (the number of pixels of G is double), W, R, G (the number of pixels of G is double) and Ye, G, B (the number of pixels of Ye is double) is shown. Is almost R: G: B = 2:
It goes without saying that other colors or arrangements of combinations may be used as long as the combination of color filters is 3: 1.

【0055】[0055]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
全画素の分光感度の和が略R:G:B=2:3:1の比
となる色フィルタと、輝度信号の成分比が略R:G:B
=2:3:1となる信号処理回路を備えたため、輝度信
号をNTSC方式の信号に近づけることができ、色再現
性が良好なものになるという効果がある。
As described above, according to the present invention,
A color filter in which the sum of the spectral sensitivities of all pixels is approximately R: G: B = 2: 3: 1, and a component ratio of luminance signals is approximately R: G: B.
Since the signal processing circuit of = 2: 3: 1 is provided, the luminance signal can be brought close to the signal of the NTSC system, and the color reproducibility is improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 第1実施例における色フィルタの配列構成を
示す説明図
FIG. 1 is an explanatory diagram showing an arrangement configuration of color filters in a first embodiment.

【図2】 インターレース方式のフィールド蓄積型撮像
装置における信号生成の過程を示す説明図
FIG. 2 is an explanatory diagram showing a process of signal generation in an interlaced field accumulation type imaging device.

【図3】 第1実施例の信号処理系の構成を示すブロッ
ク図
FIG. 3 is a block diagram showing the configuration of a signal processing system according to the first embodiment.

【図4】 第1実施例の信号処理系の他の構成を示すブ
ロック図
FIG. 4 is a block diagram showing another configuration of the signal processing system of the first embodiment.

【図5】 第2実施例における色フィルタの配列構成を
示す説明図
FIG. 5 is an explanatory diagram showing an arrangement configuration of color filters in the second embodiment.

【図6】 第3実施例における色フィルタの配列構成を
示す説明図
FIG. 6 is an explanatory diagram showing the arrangement of color filters in the third embodiment.

【図7】 第4実施例における色フィルタの配列構成を
示す説明図
FIG. 7 is an explanatory diagram showing an arrangement configuration of color filters according to a fourth embodiment.

【図8】 第4実施例の信号処理系の構成を示すブロッ
ク図
FIG. 8 is a block diagram showing the configuration of a signal processing system according to a fourth embodiment.

【図9】 第4実施例の信号処理系の他の構成を示すブ
ロック図
FIG. 9 is a block diagram showing another configuration of the signal processing system of the fourth embodiment.

【図10】 第5実施例における色フィルタの配列構成
を示す説明図
FIG. 10 is an explanatory diagram showing an arrangement configuration of color filters in the fifth embodiment.

【図11】 第6実施例における色フィルタの配列構成
を示す説明図
FIG. 11 is an explanatory diagram showing the arrangement of color filters in the sixth embodiment.

【図12】 第7実施例における色フィルタの配列構成
を示す説明図
FIG. 12 is an explanatory diagram showing the arrangement of color filters in the seventh embodiment.

【図13】 第8実施例における色フィルタの配列構成
を示す説明図
FIG. 13 is an explanatory diagram showing the arrangement of color filters according to the eighth embodiment.

【図14】 従来のカラー撮像素子の色フィルタの配列
構成例を示す説明図
FIG. 14 is an explanatory view showing an arrangement configuration example of color filters of a conventional color image sensor.

【図15】 従来のカラー撮像素子の色フィルタの配列
構成例を示す説明図
FIG. 15 is an explanatory view showing an arrangement configuration example of color filters of a conventional color image sensor.

【図16】 従来のカラー撮像素子の色フィルタの配列
構成例を示す説明図
FIG. 16 is an explanatory diagram showing an arrangement configuration example of color filters of a conventional color image sensor.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

101 色フィルタアレイ 102 撮像素子(受光素子) 201 色フィルタアレイ 202 撮像素子(受光素子) 101 color filter array 102 image pickup element (light receiving element) 201 color filter array 202 image pickup element (light receiving element)

Claims (6)

【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において、2次元の格
子状に配置され被写体像が結像する受光素子と、この受
光素子に対応して配列され該受光素子で区画された全画
素の分光感度の和がR(赤),G(緑),B(青)の三
原色で略R:G:B=2:3:1の比となる色フィルタ
と、前記受光素子の出力信号の組み合わせから輝度信号
あるいはその一部の信号の成分比が略R:G:B=2:
3:1となる信号処理回路とを備え、前記受光素子の出
力信号から輝度信号と色信号を生成することを特徴とす
るカラー撮像装置。
1. A color image pickup device for converting an object image into an electric signal having luminance information and color information, and a light receiving element arranged in a two-dimensional grid pattern, on which an object image is formed, and a light receiving element corresponding to the light receiving element. The sum of the spectral sensitivities of all the pixels arranged and divided by the light receiving element is a ratio of approximately R: G: B = 2: 3: 1 for the three primary colors of R (red), G (green), and B (blue). From the combination of the color filter and the output signal of the light receiving element, the component ratio of the luminance signal or a part of the signal is approximately R: G: B = 2:
A color image pickup device comprising a 3: 1 signal processing circuit and generating a luminance signal and a color signal from an output signal of the light receiving element.
【請求項2】 色フィルタは、水平方向に2画素で垂直
方向に2画素の全4画素の分光感度の和が略R:G:B
=2:3:1の比となるように配置したことを特徴とす
る請求項1記載のカラー撮像装置。
2. The color filter has a sum of the spectral sensitivities of all four pixels of two pixels in the horizontal direction and two pixels in the vertical direction, which is approximately R: G: B.
2. The color image pickup device according to claim 1, wherein the color image pickup device is arranged so as to have a ratio of = 2: 3: 1.
【請求項3】 前記色フィルタの第1の色フィルタが赤
色光透過性を有し、第2の色フィルタが緑色光透過性を
有し、第3の色フィルタがシアン色光透過性を有し、第
4の色フィルタがマゼンタ色光透過性を有することを特
徴とする請求項2記載のカラー撮像装置。
3. The first color filter of the color filters has a red light transmissive property, the second color filter has a green light transmissive property, and the third color filter has a cyan color light transmissive property. The color imaging device according to claim 2, wherein the fourth color filter has a magenta color light transmissive property.
【請求項4】 前記色フィルタの第1と第2の色フィル
タが緑色光透過性を有し、第3の色フィルタがイエロー
色光透過性を有し、第4の色フィルタがマゼンタ色光透
過性を有することを特徴とする請求項2記載のカラー撮
像装置。
4. The first and second color filters of the color filter have a green light transmissive property, the third color filter has a yellow light transmissive property, and the fourth color filter has a magenta light transmissive property. The color image pickup apparatus according to claim 2, further comprising:
【請求項5】 前記色フィルタの第1と第2の色フィル
タが緑色光透過性を有し第3の色フィルタが赤色光透過
性を有し、第4の色フィルタが白色光透過性を有するこ
とを特徴とする請求項2記載のカラー撮像装置。
5. The first and second color filters of the color filter have a green light transmissive property, the third color filter has a red light transmissive property, and the fourth color filter has a white light transmissive property. The color image pickup apparatus according to claim 2, further comprising:
【請求項6】 前記色フィルタの第1と第2の色フィル
タがイエロー色光透過性を有し、第3の色フィルタが緑
色光透過性を有し、第4の色フィルタが青色光透過性を
有することを特徴とする請求項2記載のカラー撮像装
置。
6. The first and second color filters of the color filters have a yellow light transmissive property, the third color filter has a green light transmissive property, and the fourth color filter has a blue light transmissive property. The color image pickup apparatus according to claim 2, further comprising:
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8514319B2 (en) 2010-08-24 2013-08-20 Panasonic Corporation Solid-state image pickup element and image pickup apparatus
US10952598B2 (en) 2015-11-25 2021-03-23 Olympus Corporation Endoscope system and image acquisition method with red signal generator

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