JPS5850881A

JPS5850881A - 撮像装置

Info

Publication number: JPS5850881A
Application number: JP56147769A
Authority: JP
Inventors: Takuya Imaide; 宅哉今出; Toshiro Kinugasa; 敏郎衣笠; Masaru Noda; 勝野田; Michio Masuda; 増田　美智雄; Hiroaki Nabeyama; 鍋山　弘彰
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1981-09-21
Filing date: 1981-09-21
Publication date: 1983-03-25
Also published as: JPH0470827B2

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】本発明は、色分解のために撮儂画素単位で補色フィルタ
を設けたカラー固体操像装置などにおける色モアレ防止
装置に関する。

カラーテレビジョン撮像装置として蝶、当初から複数の
撮俸管や固体撮像素子管用いた、いわゆる多管式或いは
多板式と呼ばれる撮像装置が主として使用されていたが
、近年に到り、ストライプ状、或いは点状の複数の色の
フィルタを用いて唯一本の撮偉管、或いは唯一個の固体
撮像素子を用いた、いわゆる単管式或いは単板式と呼ば
れるカラー撮像装置が使用されるようになり、小型軽蓋
なカラー撮倫装置の構成に大いく貢献するようになって
き友。

このようなカッー固体撮儂装置における撮倫素子の一例
ｔ−第１図に示す。

図において、１は水平シフトレジスタ、２は垂直シフト
レジスタ、３はフォトダイオード、４は垂直ゲート線、
５は水平ゲート線、６は垂直信号線、７社水平ＭＯＳス
イッチ、８は垂直ＭＯ８スイッチ、９は映倫信号出力線
である。なお、１゜は固体撮倫素子全体を表わす。

この第１図に示した固体撮會装置はＭＯＳ形と呼ばれる
周知のものであり、フォトダイオード３が二次元状に配
列され、この配列面に適当な光学系により被写体からの
光学儂が結倫される。そして、その光学僚による光情報
はそれぞれのフォトダイオード３により電気信号に変換
され、水平シフトレジスタ１で駆動される水平ＭＯＳス
イッチＴと、垂直シフトレジスタ２で駆動される垂直Ｍ
ＯＳスイッチ８に１り１１次走査されて出力線９に映倫
信号として取り出される。

オ几、これら二次元状に配列されたそれぞれの７オ）／
イ＃−）’３Ｋｉ、Ａ、Ｂ、Ｃ，Ｄの４１１１１の異な
った色のフィルタが所定の順序で設けられ、それぞれ特
定の色の光にだけ感じるようになっている。そして、色
フィルタＡが設けられているフォトダイオード３からの
信号は全て出力８９の同じ線入に読み出され、同様に、
他の色フィルタＢ〜Ｄが設けられてい６７オトダイオー
ド３からの信号は出力線９のそれぞれ対応した線Ｂ−Ｄ
に読み出される◎従って、４本の出力線９のそれぞれに
は４８Ｉの色に対応した映倫信号が独立に得られること
Ｋなる。

そこで、これらの色フィルタＡ〜Ｄｔ−それぞれ補色グ
イルタＧ（緑）、Ｗ（白）、Ｃｙ（シアン）。

Ｙｅ（黄）とすると、出力線９のそれぞれの線入〜Ｄに
得られる信号は第２図のようになる０即ち、ＧとＷの光
が同時に読み出された後、ＣｙとＹｅが同時に読み出さ
れ、これが順次繰り返されることになる。

第３図は信号処理回路の一例で、１１はプリアンプ、１
２はマトリクス回路、１３は輝度信号出力線、１４は色
信号出力線、１５はプレセス回路、１６は輝度信号出力
線、１７ｔｉ色差信号出方線、１Ｂはエンコーダ回路、
１９は輝度信号出力線、２０　Ｆｉｌ　ａ−ｒ信号出力
線、２１は加算回路、５゜ａＮＴ８ｃ（Ｉｊ号出出力線
ある。

固体撮像素子１０からの４種類の信号は出方線９からプ
リアンプ１１を通ってマトリクス回路１２に供給され、
出力線１３に輝ｆｇＩ号Ｙを、そして出力線１４に赤色
信号Ｒと青色信号Ｂを再生する。

ついで、これらの信号はプ四セス回路１５により輝度信
号Ｙと色差信号（Ｒ−Ｙ）、（Ｂ−Ｙ）に変換されて出
力線１６．１７に現われ、エンコーダ回路１８で輝度信
号Ｙとクロマ信号ＣＫＲ換した上で加算回路２１で合成
し、出力線５０にＮＴａＣ方式のカラー信号を再生する
・ここで、マトリクス回路１２による信号の復調について
説明する。

まず、カラー情報はｒ（赤色）２ｇ（緑色）。

ｂ（青色）の３色の光情報に分けることができ、そうす
ると、色フィルタＷ、Ｙｅ、Ｃｙ、Ｇを通過する光情報
Ｆｉ（１）式のようになる〇なお、へは定義したことを表わす。

そこで、各色フィルタに対応する出力０ｗ、　０ｙｅ。

Ｏｃｙ、・ＯＧを用い、以下の工うに演算すると輝度信
号Ｙと色信号Ｒ，Ｂが得られる０そして、いま、白色光（ｒｌ＋　ｇｘ＋’ｂｓ　）を入
射し友とすれば、輝度信号Ｙと色信号Ｒ，Ｂとは次の式
のようになる。

従って、これら輝ｆ信号Ｙと色信号Ｒ，Ｂとが（３）式
の比重管満足していれば、出力線５０に得られるＮＴ８
Ｃ信号によるモニタ５Ｖｃａ色がつかず、正しい白色儂
が得られる。

しかしながら、固体撮曹素子１０に白色光管入射したと
き、何らかの理由で（３）式の比率が崩れると、白色光
を入射したにもかかわらずモニメ曽には色が付き、画質
を劣化させてしまう。

このように、白色光に対して（３）式が崩れ画質ｔ−劣
化させてしまう場合の例を第４図〜第７図によって説明
する。

まず、第４図及び第５図社第２図に示すような配列の補
色フィルタを用いた撮會素子１０に白と黒の縦丁じから
なる被写体ａｔ−入射し危場合で、第４図は白フィルタ
Ｗと１１フイルメｑを有するフォトダイオード３に白の
縦じま線が入射し、シアンフィルタＣｙと黄フィルタＹ
ｅに黒の縦じま倫が入射した場合管示し、第５図はそれ
と反対になつ、１　　°″ 次場合を示している０さて、この状態で、！４図の領域Ｉにおいて出力＃９に
得られる出力信号をＯｗ（１）　ｅ　０ｙａ（１）　−
０ｃｙ（１）ｅｏｅ（１）とすれば、（１′）式からしたがって、これから得られる信号Ｙ（１）　、　Ｒ（
１）　。

Ｂ（１）　１′１次のようになる。

この（５）式の関係は領域１，１．Ｉｔ−通じて全て同
じであり、結局、全領域で（５）式の関係が成り立つ。

そこで、仁れら（３）式と（５）穴管比較してみると、
Ｙで正規化したとき属１）−凡−２ｂｓ　ｔ　Ｂ（１）
−Ｂ　＝２ｒ１だけ比率が変化していることＫなる。

通常、このような撮儂装置では、低域フィルタ（ＬＰＦ
）Ｋよって色信号の帯域を制限しているが、上記した変
化量Ｌｌ）　　Ｒ”　２Ｊ　＊　：Ｂ（１）　　Ｂ＝２
　ｒｌは各領域１，１．１で同じになっているから直流
成分となり、そのためＬＰＦ’ｉ通してもほとんど減衰
されないでそのまま残ってしまう。

従って、この場合に扛、信号孔がＲ（１）に、そして信
号ＢがＢ（１）Ｋそれぞれ増加し、色差信号（Ｒ−Ｙ）
、（Ｂ−Ｙ）も変化して白黒の縦すじを撮曹したにもか
かわらずモニタ画面上ではマゼンタの色が付い几倫とな
る。

この現象は、いわゆる電子アレと呼ばれ、著しく画質會
劣化させることが知られている。

一方、第５図の場合での信号は次Ｃ）　（６）　、　（
７）式のようになる。

そこで、（３）式と（７）式を比較すると、Ｙで正規化
したとき、Ｑ２）　　Ｒ＝−２ｂｘ　、　Ｂ（２）−Ｂ
　−−２ｒ＊だけ比率が変化し、この変化量は全領域を
通じて同じであることから直流成分であり、第４図の場
合とは逆にＲ，Ｂ信号が減少してモニタ画面で緑の色が
つくという色モアレを生じる。

次に、白と黒の斜めのストライプｇＩｔ−撮會した場合
管第６ｉについて説明する。このときも第２図に示すよ
うな補色フィルタが用いられ、領域■。

夏では白のストライプ儂がｑとＹｅのフォトダイオード
３に入射し、領域ｆｆ、ｆＶでは白のストライプ倫がＷ
とＣｙのフォトダイオード３に入射した状態となってお
り、このときに得られる信号０．（３）　。

０ｙｅ（３）　ｅ　０ｃｙ（３）　、　０ｅ（３）と、
これから再生される信号Ｙ（３）　、　Ｒ（３）　、　
Ｂ（３）は次に示すようになる。

まず、領域１．１では次の（ｓ）　、　（９）式のよう
にな伐ａ）＝ＯＪ）−０ｙ、（ａ）＋０ｃｙ（ｓ）−０
ば３）＝　　ｒｓ　　２ｇｘＪま友、領域１．ＩＴでは
それぞれ次の（１０）、（１１）式のようになる〇これら（９）式と（１０）式には高域成分も含んでいる
が、既に説明したように色信号で蝶高域成分は不要でＬ
ＰＦで除いているから、これを考慮して（９）。

（１０）式の加算平均で低域だけを考えてみると、次の
（１２）式のようになる。

この（１２）式を見れば明らかなように、この場合Ｋ　
轄（３）式の比率が保たれていることＫなり、七二タ画
面上−の倫には色モアレを発生しない。

しかしながら、１１！６５ｊｌの領＃１．ｆＶの上下の
色フィルタの配ａｔ反転したＩＮ７図についてみると、
この場合の信号社会ての領域ｉ〜■にわたって（８）。

（９）式と同じになるから、結局、信号Ｙ、Ｒ，Ｂは次
の（１３）式のようになる。

すなわち、このときＫは（３）式とＦｉ異なった比率と
なり、相対的ＫＲＱＲ９分成分加してＢ信号成分が減少
する仁とＫなり、七ニタ曽に黄色に近い色がつく電子ア
レを生じる。

このように、従来の補色フィルタ管用いたカラー固体撮
像装置などにおいては、白黒のストライプ状、又は枯れ
枝状などの黴細な被写体を撮像したときに色毎アレ現象
を生じて著しく画質が劣化してしまうという欠点があっ
た。

本発明の目的は、上記した従来接衝の欠点を除き、どの
ような被写体に対しても色モアレを生じることなく、常
に優れた画質のカラーテレビジｌン、信号が得られる工
うにした撮像装置を提供するにある。

この目的を達成するため、本発明は、補色フィルタに応
じて撮像素子から得られる各色の信号の演算により、色
モアレを発生するような動作条件になったことを表わす
色モアレ信号上杵り、この色モアレ信号のレベルに応じ
て輝度信号と対圧なうた色信号の伝送を制御するように
した点を特徴とする。

以下、本発明による撮像装置の一実施例を図面について
説明する。

第８図は本発明の一実施例で、固体撮像素子１０〜加算
回路２１、それにＮＴＳＣ方式のカラー信号出力線５０
は第１図及び第３図の従来例と同じである。

第８図においプ、２２は色モアレ検出（ロ）路、２３轢
色モアレ信号の出力線、２４は利得制御回路である。

色モアレ検出回路２２は例えば第９図に示す工うに２個
の加算器２２１　、２２２と１個の減算器２２３から構
成されたもので、プリアンプｌｌｔ介して撮像素子１０
から敗り出されたそれぞれの信号Ｏｗ。

ＯＧ、　ｏ、、　、　ｏｃｙを入力し、次の演算により
色モアレ信号ｍｔ−出力線２３に発生する。

ｍ−１ｏ、＋　ｏＧ−ｏ、ｅｏＣ，ｌ　　　　・・・・
・・・・・（１４）このような演算を行なう回路は例え
ば第１０図に示すような回路て具体化すればよい。この
第１０図において、■１〜Ｒ４は信号加算用の抵抗、Ｔ
Ｒ１とＴＲ２は差動増幅器を構成するトランジスタであ
り、従って、抵抗８１〜Ｒ４に信号ｏＷｅ　ＯＧ　＊　
ＯＹｌ！　ｅＯｃｙｔ供給すれば出力線２３に（１４）
式によって算出された色モアレ信号ｍを得ることができ
る。

利得制御回路２４Ｆｉプ四七ス回路１５からエンコニダ
回路１８に到る色差信号（Ｒ−Ｙ）　、　（Ｂ−Ｙ）の
出力線ＩＴに挿入され、出力線２３を介して供給される
色モアレ信号ｍのレベルに応じて色差信号（Ｒ−Ｙ）　
、　（Ｂ−Ｙ）の利得を制御する働きをするもので、例
えば第１１図に示すような差動増幅器型可変利得回路を
用いて構成されているものである０この第１１図におい
て、トランジスタ［４３とＴＲ４は差動対回路を構成し
、トランジスタＴＲ５に供給されている信号の利得を制
御するようになっていル。従って、色モアレ信号ｍのレ
ベルが増加するにつれて利得が低下し、プロセス回路１
５からエンコーダ回路１８に供給される色差信号（Ｒ−
Ｙ）。

（Ｂ−Ｙ）のレベルが低下する。

次に、この実施例の動作について説明する。

ドライブ状、又は細い枯れ枝状となり、＊＊素子１０の
７オトダイオード３に対する入射光の状態が第４図、第
５図、或いは第７−のように１即ち、色モアレを発生す
る条件とならたとすると、色モアレ検出回路２２から出
力線２３に発生している色モアレ信号ｍのレベルが大き
くなり、こ些に応じて利得制御回路２４の利得は低下し
てゆく。

この結果、エンコーダ回路１Ｂに供給される色差信号（
Ｒ−Ｙ）　、　（Ｂ−Ｙ）のレベルが低下するので、そ
の出力線２０に現われているクロマ信号Ｃのレベルは出
力線１９の輝Ｗ信号Ｙのレベルに比して低下したものと
なり、出力１１１５０におけるＮＴＳＣ信号中の色成分
が減少してモニタ画面における再生倫はカラー画倫から
白黒画ｇＩＫ近い画質となり、色量アレを目立たなくし
てしまう。

従って、この実施例によれば、動作条件が色モアレを発
生するような状態に近ずくにつれてモニタ画面での再生
曽の着色度が下がり、白黒偉に近くまで変化するので、
色モアレによる画質の劣化れる色モアレ信号ｍのレベル
が色モアレの発生状態管表わすものとなる理由を第４図
ないし第７図を用いて説明する０既に説明したように、第４図、第５図、それに第７図は
色モアレが発生する撮倫動作例であり、第６図は色モア
レを発生しない撮儂動作例であるが、まず、＠４図では
、その領域１．１．１のいずれにおいても色モアレ信号
ｍＦｉ勢しく次のよりなｍ（１）となる口ｍ（１）＝Ｏｖ１１）十〇ｏｒｌ）　　０ｙｅ（１）−
〇ｃｙ（１）＝ｒ１＋２ｇｘ＋ｂｘ　　　　・・・（１
５）従って、このときには、ｍ（１）＝ｒｘ＋２ｇｔ＋
ｂｓ　＞　０の直流成分からなる色モアレ信号が得られ
る。

次に、第５図においても、領域１．１．Ｉで色モアレ信
号ｍは等しく、次のｍ（２）となる。

ｍ（２）＝ＯＪ）＋（’）＃）　　０ｙｅ（２）−０ｅ
ｙ（２）＝−ｒｔ−２ｆｔ−ｂ、　−（１６）従ッテ、
Ｃ１７）ときには、ｍ（２）＝　　ｒｕ−２ｆｔ−ｂｔ
＜　００直流成分からなる色モアレ信号が得られる。

また、第７図の場合には、やはり領域■〜■において色
モアレ信号ｍは等しく次のような信号ｍ（６）になるＯｍ（６）＝ＯＪ）＋ｏ、（ａ）−ｏ、。（３）＝Ｑｃｙ
（３）＝　　ｒｌ”・”・（１７）つｔｔｔ、コツトき
も、ｍ（６）＝−ｒｌ　（Ｏの直ｆＩｔ成分となる。

しかるに、第６図の場合には、色モアレ信号ｍが領域Ｉ
とＩ、それに…と■ではそれぞれ等しくなるが、領域■
ど■、それにｌと■では異なったものとなり、領域■と
璽での色モアレ信号ｍ（３）＄１１次の（１Ｂ）式、領
域１と■での色モアレ信号ｍ（４）ｔｊ（１９）式のよ
うになっている０ｎ（３）＝ＯＪ）＋０ｏ（３）　０ｙｅ（３）　０ｃｙ
（３）＝−ｒｔ　　　”・・（１８）呻）＝〜４）＋０
廁）−〇ｙｅ（４）　０ｃｙ（４）＝ｒ凰　　　・・・
・・・（１９）そこて、色モアレ検出回路２２の出力線
２３に、は、これら領域■と■、それに■と■での信号
ｍ（３）とｍ（４）が交互に繰り返して現われ、その低
域に着目すれば両者が打消し合った色モアレ信号ｍ（５
）が次の（２０）式のようＫして出力線２３に得られる
ことになる。

ｍ（５）−（−３）＋　＠４））の低域成分＝０　　　
・・・・−（２０）以上から明らかなように、撮偉素子
１０の撮僚動作が色モアレを発生する動作状態となった
とき、即ち第４図、第５図、それに第７図に示す状態と
なったときには、色モアレ信号ｍが成るレベルの直流成
分を有するものとなり、一方、色モアレを発生しない動
作状態、即ち第６図に示す状態となったときには、色モ
アレ信号ｍの直流成分はゼ胃になる。

また、フラットな白色被写体（ｒｌ　＋　ｇｘ　＋　ｂ
ｘ）を撮像したときには、当然のことながら色モアレを
発生しないが、このときには色モアレ信号ｍが次式のよ
うになってやはりゼロになる。

ｍ　＝　Ｏｙ　＋　ＯＧ　−Ｏｙｅ　　０ｃｙ＝ｂ・・・・・・・・・（２１）従って、色モアレ偏分ｍとして（１４）式で示すような
信号を用いることにより色モアレが発生したときだけ所
定のレベルの直流成分の信号を得ることができ、上記し
たように色モアレを抑圧して画質を改善することができ
る。

次に第１２図は本発明の他の実施例で、利得制御回路２
４ｔ工ンコーダ回路１Ｂの出力線２０に挿入し、クロマ
信号Ｃの伝送系の利得を色モアレ傷号ｍによって制御す
るようにしたもので、利得制御回路２４が１個で済むと
いう利点がある。なお、その動作などは第８図の実施例
と同じであるから説明は省略する０なお、以上の実施例では、いずれも利得制御回路２４ｔ
−用い、色差信号又はクロｉ信号の伝送系の利得を色モ
アレ信号のレベルに応じて変化させているが、これらの
利得制御回路２４に代えて電子スイッチ回路などからな
るブランキング回路を用い、色モアレ信号のレベルが所
定値に達したときには色差信号又はクロマ信号の伝送量
をゼロにするようにしてもよい。

この実施例によれば、色モアレを発生する動作状態にな
ったときＫは白黒像となるから、色モアレを完全に抑圧
できるが、動作がステップ状に切換るため多少不自絶な
感じ金与えるようになりやすいというデメリットがある
。

また、以上の実施例は固体撮像素子１０’を用いてい友
が、本発明はビジョンなどの撮儂管を用いた、いわゆる
単管式カラー撮像装置にも適用可能なことはいうまでも
ないところである。

以上説明し７ｔ１５に１本発明によれば、色モアレが発
生する動作状態になったことを確実に検出し、再生画儂
の着色度を低下させるので色モアレを充分圧抑圧するこ
とができ、従来技術の欠点を除いてどのような被写体に
対しても画質が劣化すへることのない撮像装置を提供す
ゐことができる０

【図面の簡単な説明】

第１図は補色フィルタを用いたカラー固体撮像素子の一
例を示す回路図、第２図はその信号取出動作を示す説明
図、ｌＩｃ５図はその信号処理回路の一例を示すブロッ
ク図、第４図ないし第７図はいずれも色モアレの発生理
由を示す説明図、第８図は本発明による撮像装置の一実
施例を示すブロック図、第９図は色モアレ検出回路の基
本的構成による一゛実施例を示す回路図、第１０図は同
じくその具体的構成による一実施例の回路図、第１１図
は利得制御回路の一実施例を示す回路図、第１２図は本
発明の他の実施例を示すブロック図である。１０・・・・・・固体撮像素子、１１・・・・・・プリ
アンプ、１２・・・・・・マトリクス回路、１５・・・
・・・プロセス回路、１８・・・・・・エンコーダ回路
、２１・・・・・・加算回路、２２・・・・・・色モア
レ信号検出回路、２９・・・・・・利得制御回路０第１図第２図ｊシ、５３　　　図 εｊ′５４図第５図第６図第７図第８図第１０図第１１図第１２図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）　　光電変換部に補色フィルタを用い、補色信号
の演算により色信号と輝度信号を再生する方式の撮像装
置において、複数の補色信号の演算にぷり色モアレの発
生を表わす色モアレ信号な検出する手段を設け、該色モ
アレ信号に１９色電子レを除去するように構成したこと
ｔ４Ｉ像とする撮像装置１１ｉ。
（２）　　特許請求の範囲第１項において、上記補色信
号が白色信号、緑色信号、黄色信号及びシアン色信号か
らなり、これらの信号のうちの白色信号と緑色信号との
加算信号から黄色信号とシアン色信号とを減算する演算
回路により上記色モアレ信号を検出する手段管構成した
こと′ｔｌＦ＃黴とする撮偉装首。
（３）　　特許請求の範囲第１項又は＃！２項において
、上記色信号に対する伝送系に利得制御回路を設け、該
利得制御回路の利得な上記モアレ信号に応じて制御する
こと゛により色モアレを除去するように構成したことを
特徴とする撮像装置。
（４）　　特許請求の範囲第１項又は第２項において、
上記色信号に対する伝送系にブランキング回路を設け、
上記色モアレ信号により色信号をブランキングすること
Ｋより色モアレを除去するように構成したことｔ特徴と
する撮像装置。