JPH1023437A - 固体撮像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 偽信号を発生することなく解像度を向上する
ことができるようにすることを目的とする。 【解決手段】 全画素読み出しの固体撮像素子１に市松
配列の色フィルタを配した固体撮像装置において、全て
の色フィルタ画素から原信号アパコン信号を形成する原
信号アパコン手段６と、この全ての色フィルタ画素より
合成した輝度信号から輝度信号アパコン信号を形成する
輝度信号アパコン手段９と、色信号の出力比を検出する
色信号比検出手段７とを設け、この色信号比検出手段７
の検出出力に応じて、この原信号アパコン信号及び輝度
信号アパコン信号に夫々重み付けし、その後この重み付
けされた原信号アパコン信号及び輝度信号アパコン信号
を加算して、アパコン信号を得るようにしたものであ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば電子スチル
カメラ等に使用して好適な固体撮像装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に電子スチルカメラにおいては文
字、図形等に対する解像度を高めることが要求されてい
る。

【０００３】この解像度を高めるようにした固体撮像装
置として、全画素読み出しの固体撮像素子の表面に水平
２繰り返し×垂直２繰り返し色配列の色フィルタを配し
たものが提案されている（特開平４−７２９８９９号公
報）。

【０００４】この水平２繰り返し×垂直２繰り返し色配
列の色フィルタを配した固体撮像装置はインターレース
スキャン方式の固体撮像装置に比較し、垂直ライン毎の
同色画素からアパコン信号を作ると垂直空間周波数上で
１／２の解像度を高めることができる効果がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】斯る従来の固体撮像装
置においては、色フィルタの画素配列が同色画素がスト
ライプ状に配列されている場合に限って上述効果があ
る。しかしながら、この色フィルタの画素配列が同色画
素がストライプ配列でない緑市松配列の色フィルタを全
画素読み出しの固体撮像素子の表面に配した固体撮像装
置において、同色画素からアパコン信号を作ると、水平
空間周波数上で１／２、垂直空間周波数上で１／２の解
像度は高まるが、逆に偽信号の発生を伴う不都合があ
る。

【０００６】この偽信号が発生する理由は、図７Ａに示
す如く色フィルタの緑色画素Ｇが市松に配列されている
為、アパコン信号を作るためには、補間を行う必要があ
り例えば緑色信号の水平平均値補間した後にアパコン信
号を作る必要があり、この水平補間の場合、被写体が図
７Ｂに示す如く、空間周波数１／２の横縞パターンのと
きは、図７Ｃに示す如く解像できるが、この被写体が図
７Ｄに示す如く空間周波数１／２の縦縞パターンのとき
は図７Ｅに示す如く横縞の偽信号が発生する。

【０００７】また逆に、この補間が緑信号垂直平均値補
間のときは被写体が空間周波数１／２の横縞パターンの
ときに縦縞の偽信号を発生し、結果的にアパコン信号に
より水平垂直エッジで偽輪郭が発生する不都合がある。

【０００８】本発明は斯る点に鑑み、偽信号を発生する
ことなく解像度を向上することができるようにすること
を目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明固体撮像装置は全
画素読み出しの固体撮像素子に緑市松配列の色フィルタ
を配した固体撮像装置において、全ての色フィルタ画素
から原信号アパコン信号を形成する原信号アパコン手段
と、この全ての色フィルタ画素より合成した輝度信号か
ら輝度信号アパコン信号を形成する輝度信号アパコン手
段と、色信号の出力比を検出する色信号比検出手段とを
設け、この色信号比検出手段の検出出力に応じて、この
原信号アパコン信号及び輝度信号アパコン信号に夫々重
み付けし、その後この重み付けされた原信号アパコン信
号及び輝度信号アパコン信号を加算して、アパコン信号
を得るようにしたものである。

【００１０】本発明によれば、色信号比を検出し、被写
体が無彩色かどうかを検出し、無彩色のときは、全ての
色フィルタ画素から得られる原信号アパコン信号を主に
使用するようにするので、無彩色被写体においては、偽
信号（偽輪郭）を発生させずに解像度を向上することが
できる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下図面を参照して本発明固体撮
像装置の一実施例につき説明しよう。

【００１２】図１においては、１はＣＣＤ等より構成さ
れた全画素読み出し構成の固体撮像素子を示し、この固
体撮像素子１の撮像面に例えば図２、図７Ａに示す如き
緑市松配列の色フィルタを配する。図２でＡ₁ 及びＡ₂
は緑色を表わし、Ｂ及びＣは例えば赤色及び青色又はイ
エロー及びシアン等であり、このＡ₁ ，Ａ₂ ，Ｂ及びＣ
の夫々の色は色分離が可能であることが前提である。

【００１３】この固体撮像素子１の出力信号を相関二重
サンプリング回路２及び自動利得制御回路３を介してホ
ワイトバランス回路４に供給する。本例においては色フ
ィルタの色構成を、緑色、赤色及び青色の３原色構成と
したのでホワイトバランス回路４としたが、このホワイ
トバランス回路４はこの色フィルタが３原色構成でない
補色構成のときにはレベルバランス回路とする。

【００１４】このホワイトバランス回路（レベルバラン
ス回路）４においては、白色時における各色信号のレベ
ルを合わせる如くする。このホワイトバランス回路（レ
ベルバランス回路）４において、白色時の色信号のレベ
ルを合わせることで、後述する如く、原信号からアパコ
ン信号を作る際のアパーチャーレスポンスを最大とする
ことができる。

【００１５】このホワイトバランス回路４の出力信号を
輝度信号Ｙを合成する輝度信号合成回路５と、直接原信
号からアパコン信号を形成する原信号アパコン回路６
と、色信号のレベル比を検出する色信号比検出回路７
と、色信号を合成する色信号合成回路８とに夫々供給す
る如くする。

【００１６】この輝度信号Ｙを合成する輝度信号合成回
路５は、図２に示す如き緑市松配列の色フィルタを使用
し、全画素読み出しのＣＣＤ構成の固体撮像素子では次
式により合成することができる。

【００１７】 Ｙ＝ｋ×Ａ₁ ＋ｌ×Ａ₂ ＋ｍ×Ｂ＋ｎ×Ｃ ここで、ｋ，ｌ，ｍ及びｎは係数である。

【００１８】この輝度信号合成回路５の出力側に得られ
る輝度信号をこの輝度信号よりアパコン信号を形成する
輝度信号アパコン回路９に供給すると共に所定の遅延回
路１０を介して加算回路１１に供給する如くする。

【００１９】この輝度信号アパコン回路９においては、
図３Ａ及びＢに示す如く、各画素が補間され輝度信号と
なされた信号より輝度信号アパコン信号を得るようにし
たもので、水平１／４アパコン信号及び垂直１／４アパ
コン信号を得、この水平１／４アパコン信号と垂直１／
４アパコン信号とを加算して出力するようにしたもので
ある。

【００２０】この水平１／４アパコン信号及び垂直１／
４アパコン信号は従来周知の合成方法により得るもの
で、次式により得る。

【００２１】 Ｙａｐ１／４＝−１／２×Ｙ１＋Ｙ３−１／２×Ｙ５

【００２２】この水平１／４アパコン信号の合成につ
き、更に述べるに原輝度信号が図４Ａに示す如くであっ
たとする。この原輝度信号Ｙ１を２画素（２ビット）分
移相して図４Ｂに示す如き輝度信号Ｙ３を得ると共にこ
の原輝度信号Ｙ１を４画素（４ビット）分移相して図４
Ｃに示す如き輝度信号Ｙ５を得、次に図４Ｄに示す如く
原輝度信号Ｙ１と輝度信号Ｙ５とを加算して、これを１
／２にする（１／２（Ｙ１＋Ｙ５））。

【００２３】次に、図４Ｂに示す如き輝度信号Ｙ３よ
り、図４Ｄに示す信号１／２（Ｙ１＋Ｙ５）を減算し、
図４Ｅに示す如き、上述式によるアパコン信号を得る。
例えばこの図４Ｅに示す如き、アパコン信号を図４Ｂに
示す如き輝度信号Ｙ３に加算し図４Ｆに示す如く輪郭を
強調する信号を得る。この垂直１／４アパコン信号につ
いても同様である。

【００２４】この輝度信号アパコン回路９においては、
１／４の空間周波数の利得を上げる為のバンドパスフィ
ルタを介して出力する如くする。

【００２５】この輝度信号アパコン回路９は輝度信号で
アパコン信号を形成する為に無彩色、有彩色いずれの被
写体に対しても輪郭強調を行うことができる。この輝度
信号アパコン回路９の出力側に得られる輝度信号アパコ
ン信号を重み付けをする可変利得増幅回路１２を介して
加算回路１３の一方の入力端子に供給する。

【００２６】また原信号アパコン回路６は、図５Ａ及び
Ｂに示す如く、全ての色フィルタ画素からの原信号から
原信号アパコン信号を得るようにしたもので、水平１／
２アパコン信号及び垂直１／２アパコン信号を得、この
水平１／２アパコン信号と垂直１／２アパコン信号とを
加算して出力するようにしたものである。

【００２７】この水平１／２アパコン信号及び垂直１／
２アパコン信号は従来周知の合成方法により得るもの
で、水平１／２アパコン信号は次式により得る。

【００２８】 Ｙａｐ１／２＝−１／２×Ｃ１＋Ａ２−１／２×Ｃ２

【００２９】また垂直１／２アパコン信号は次式により
得る。

【００３０】 Ｙａｐ１／２＝−１／２×Ｂ１＋Ａ２−１／２×Ｂ２

【００３１】この水平１／２アパコン信号の合成につ
き、更に述べるに、図６Ａに示す如き色信号Ｃ１を水平
方向に１画素（１ビット）移相した色信号Ａ２（図６
Ｂ）と水平方向に２画素（２ビット）移相した色信号Ｃ
２（図６Ｃ）とを用い、図６Ｄに示す如く色信号Ｃ１と
色信号Ｃ２とを加算して、これを１／２にする（１／２
（Ｃ１＋Ｃ２））。

【００３２】次に色信号Ａ２より、この図６Ｄに示す信
号１／２（Ｃ１＋Ｃ２）を減算し、図６Ｅに示す如き上
述式によるアパコン信号を得る。例えばこの図６Ｅに示
す如きアパコン信号を図６Ｂに示す如き色信号Ａ２に加
算し、図６Ｆに示す如き輪郭を強調する信号を得る。こ
の垂直１／２アパコン信号についても同様である。

【００３３】この原信号アパコン回路６においては、１
／２の空間周波数の利得を上げる為のバンドパスフィル
タを介して出力する如くする。

【００３４】この原信号アパコン回路６における全ての
色フィルタ画素からの原信号は補間されていないため空
間周波数領域が１／２まで伸びており、無彩色時には１
／２の空間周波数の利得を上げることができる。この原
信号アパコン回路６の出力側に得られる原信号アパコン
信号を重み付けをする可変利得増幅回路１４を介して加
算回路１３の他方の入力端子に供給する。

【００３５】また、色信号比検出回路７は被写体にどの
程度色がついているかどうかを検出する回路で、異なっ
た色どうしのレベル比を計算し、これにより、このレベ
ル比が白色時における標準値に対して、どの程度大きい
か、小さいかを判断し、可変利得増幅回路１２及び１４
の夫々の利得を制御するようにしたものである。

【００３６】本例においては、この色信号比検出回路７
におけるこのレベル比が白色の標準値に近い場合は無彩
色と判定し、輝度信号アパコン信号に重み付けする可変
利得増幅回路１２の利得をそれに応じて小さくして輝度
信号アパコン信号を小さくし、原信号アパコン信号に重
み付けする可変利得増幅回路１４の利得を、それに応じ
て大きくして、原信号アパコン信号を大きくする。

【００３７】これにより、加算回路１３の出力側に得ら
れる輝度信号アパコン信号と原信号アパコン信号との加
算されたアパコン信号の空間周波数領域を１／２の高い
領域に設定することができ、解像度を向上させることが
できる。この場合、無彩色であるので偽信号は生じな
い。

【００３８】また逆に、この色信号比検出回路７におけ
るこのレベル比が白色時の標準値から離れる場合には、
有彩色と判定し、輝度信号アパコン信号に重み付けする
可変利得増幅回路１２の利得を、それだけ大きくして輝
度信号アパコン信号を大きくし、原信号アパコン信号に
重み付けする可変利得増幅回路１４の利得を、それだけ
小さくして、原信号アパコン信号を小さくする。

【００３９】これにより、加算回路１３の出力側得られ
る輝度信号アパコン信号と原信号アパコン信号との加算
されたアパコン信号の空間周波数領域は１／４の領域に
シフトするが偽信号を抑制することができる。

【００４０】この場合、加算回路１３の出力側に得られ
るアパコン信号は、可変利得増幅回路１２及び１４の利
得を連続的に変えることができるので、空間周波数１／
２と１／４との領域を連続的に変えることができる。

【００４１】この加算回路１３の出力側に得られるアパ
コン信号を加算回路１１に供給し、この加算回路１１の
出力側より導出した輝度信号出力端子１５に輪郭強調信
号が付加された輝度信号が得られる。

【００４２】また、色信号合成回路８においては一方の
出力端子１６に（Ｒ−Ｙ）色差信号及び他方の出力端子
１７に（Ｂ−Ｙ）色差信号を得る如くする（ここでＲは
赤信号、Ｂは青信号、Ｙは輝度信号である）。

【００４３】本例は、上述の如く、被写体が偽信号を発
生しない無彩色のときは、全ての色フィルタ画素からの
原信号から形成した原信号アパコン信号を使用するよう
に重み付けしているのでアパコン信号の空間周波数領域
が１／２まで広がり、偽輪郭の発生を伴わず解像度を高
めることができる利点がある。

【００４４】また本例によれば、被写体に色が付してい
る場合は無彩色時に比べて解像度を上げることができな
いが偽信号を抑制することができる利点がある。また一
般に人間の目は輝度に対しては解像度は高いが色彩に対
しては解像度が低下する特性があり、被写体に色が付い
ているときは、この人間の視感特性が働き、思った程の
解像度の低下はない。

【００４５】尚、本発明は上述実施例に限ることなく本
発明の要旨を逸脱することなく、その他種々構成が採り
得ることは勿論である。

【００４６】

【発明の効果】本発明によれば被写体が偽信号を発生し
ない無彩色のときは全ての色フィルタ画素からの原信号
から形成した原信号アパコン信号を使用するように重み
付けしているのでアパコン信号の空間周波数領域を１／
２まで広げることができ、偽輪郭の発生を伴わず解像度
を高めることができる利点がある。

【００４７】また本発明によれば、被写体に色が付して
いる場合は無彩色時に比べて解像度を上げることができ
ないが、偽信号を抑制することができる利益がある。ま
た一般に人間の目は輝度に対しては解像度は高いが色彩
に対しては解像度が低下する特性があり、被写体に色が
付いているときは、この人間の視感特性が働き、思った
程の解像度の低下はない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明固体撮像装置の一実施例を示す構成図で
ある。

【図２】色フィルタの例を示す線図である。

【図３】本発明の説明に供する線図である。

【図４】アパコン信号の合成の例の説明に供する線図で
ある。

【図５】本発明の説明に供する線図である。

【図６】アパコン信号の合成の例の説明に供する線図で
ある。

【図７】本発明の説明に供する線図である。

【符号の説明】

１ 固体撮像素子、４ ホワイトバランス回路、５ 輝
度信号合成回路、６原信号アパコン回路、７ 色信号比
検出回路、８ 色信号合成回路、９ 輝度信号アパコン
回路、１１，１３ 加算回路、１２，１４ 可変利得増
幅回路、１５輝度信号出力端子

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成８年８月２９日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正内容】

【特許請求の範囲】

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００９

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明固体撮像装置は全
画素読み出しの固体撮像素子に市松配列の色フィルタを
配した固体撮像装置において、全ての色フィルタ画素か
ら原信号アパコン信号を形成する原信号アパコン手段
と、この全ての色フィルタ画素より合成した輝度信号か
ら輝度信号アパコン信号を形成する輝度信号アパコン手
段と、色信号の出力比を検出する色信号比検出手段とを
設け、この色信号比検出手段の検出出力に応じて、この
原信号アパコン信号及び輝度信号アパコン信号に夫々重
み付けし、その後この重み付けされた原信号アパコン信
号を加算して、アパコン信号を得るようにしたものであ
る。

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００４５

【補正方法】変更

【補正内容】

【００４５】尚、上述実施例においては、色フィルタと
して緑市松配列のものを使用した例につき述べたが、こ
の代わりに、その他の市松配列の色フィルタを使用して
も上述例同様である。また本発明は上述実施例に限るこ
となく本発明の要旨を逸脱することなく、その他種々の
構成が採り得ることは勿論である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 全画素読み出しの固体撮像素子に、緑市
   松配列の色フィルタを配した固体撮像装置において、全
   ての色フィルタ画素から原信号アパコン信号を形成する
   原信号アパコン手段と、前記全ての色フィルタ画素より
   合成した輝度信号から輝度信号アパコン信号を形成する
   輝度信号アパコン手段と、色信号の出力比を検出する色
   信号比検出手段とを設け、前記色信号比検出手段の検出
   出力に応じて前記原信号アパコン信号及び輝度信号アパ
   コン信号に夫々重み付けし、その後前記重み付けされた
   原信号アパコン信号及び輝度信号アパコン信号を加算し
   てアパコン信号を得るようにしたことを特徴とする固体
   撮像装置。