JPS60149285A - 固体撮像素子を用いたカラ−カメラ - 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 本発明は固体撮像素子を用いたカラーカメラの信号処理
に関するものである。

従来例の構成とその問題点 従来、単一の固体撮像素子を用いたカラーカメラでは、
各画素に色フィルタを配し、色信号のくり返し周波数ｆ
ｃは固体撮像素子の読み出し信号そのため被写体の輝度
信号に、ｒ２の高周波成分信号があると、色信号にとっ
て妨害信号となる。この妨害信号を軽減するため、フィ
ールド毎に妨害信号の位相が反転するように色フィルタ
を配し、テレビジョン受像機で再生したとき、目の積分
効果で軽減するようにしていた。

しかし、妨害信号は−のくシ返し周波数で軽０ 減されるため、フリッカにな勺、また目の積分効果も限
度があるため、再生された画像は見苦しい。

本発明は、固体撮像素子よシ得た各画素信号の垂直信号
の演算で分離した信号を用いて、前記妨害信号を軽減す
る方法を提供するものである。

まず、従来例についてくわしく説明する。固体撮像素子
の光電変換部に対応して配置された色フィルタの具体例
を第１図に示す。あるフィールドのｎ−１番目の走査で
透明（５）、グリーン０．・・・・・の信号を読み出し
、ｎ番目の走査でシアン（Ｃｙ）。

イエロ（Ｙｅ）・・・・・・の信号を読み出す。次のフ
ィールドのｎ′−１番目の走査でＧ、Ｗ・・・・・・の
信号を読み出し、ｎ′番目の走査でＹｅ、Ｃｙ・・・・
・・の信号を読み出す。フィールドごとにＷ、Ｇ・・・
・・・Ｃｙ　、　Ｙｅ・・・の読み出し信号の位相が反
転している。

第２図に第１図の色フィルタを用いたときの信号処理系
のブロック図を示す。１は色フィルタ付の固体撮像素子
で、２は１水平走査期間遅延する遅延回路である。３は
原信号を１水平走査期間遅延した信号と原信号とを減算
する回路で、ｎ番目を走査しているときは、Ｗ　−Ｃｙ
　−＝　Ｒ、Ｇ　−Ｙｅ　＝−Ｒ・・・・・・という信
号を得る。この信号を４０両波検波回路でＲ，Ｒ・・・
・・・と赤信号但）にする。５は原信号を１水平走査期
間遅延した信号と原信号とを加算する回路でＷ　＋Ｃｙ
、　Ｇ　＋　Ｙｅ　、・・・・・・　という信号を得る
。この信号を６の１画素分遅延する回路と７の減算回路
で、（Ｗ十Ｃｙ　）−（Ｇ＋Ｙｅ）　−２Ｂ、（Ｇ十Ｙ
ｅ　）　−（Ｗ＋Ｃｙ　）−−２Ｂという信号を得もこ
の信号を８の両波検波回路で２Ｂ、２Ｂ・川・・と青信
号（至）にする。９は１画素分遅延する回路で、１ｏの
加算回路とでＣｙ　十Ｙｅ　＝　Ｒ＋　Ｂ　＋　２　Ｇ
＝Ｙという輝度信号にする。分離された赤信号と青信号
と輝度信号を用いて、テレビジョン標準信号にするＯ 次に妨害信号の具体例について説明する。撮像された被
写体の輝度信号に変化があったとき、画素の水平方向の
差で分離している青信号に妨害信号が入りこむ。金波写
体か第１図のＡ、Ｂ列の輝度のレベルを１、Ｃ，Ｄ列の
レベルをａという様に変化していると仮定すると、ｎ番
目を走査しているときのＢ、Ｃ列の信号は Ｂ列の赤信号　Ｇ　−Ｙ　ｅ　＝　−ＲＣ列の赤信号　
ａＷ−ａＣｙ＝ａＲ Ｂ列の青信号　Ｗ十Ｃｙ　−（Ｙ’ｅ　十Ｇ　）＝２Ｂ
Ｃ列の青信号　Ｇ＋Ｙｅ−ａ（Ｗ＋Ｃｙ）””−（−２
ａＢ−（１−ａ）（Ｇ＋Ｙｅ）７３列の輝度信号　Ｃｙ
＋Ｙｅ＝Ｒ＋Ｂ＋２ＧＣ列の輝度信号　Ｙ　ｅ　十ａＣ
ｙ　＝　ＩＲ＋　（１＋ａ　）Ｇ＋ａＢ＝　ａ　（Ｒ＋
２Ｇ＋Ｂ　）　＋　（１−ａ　）　−Ｙｅとなる。

Ｃ列の赤信号には妨害信号がな゛いが、Ｃ列の青信号、
輝度信号に妨害信号がそれぞれ−（１−）（Ｑ＋Ｙｅ）
、（１−ａ）Ｙｅとなる。同様にして次のフィールドで
は、（１−ａ）（Ｗ＋Ｃｙ）、（１−ａ）Ｃｙとなる。

Ｂ信号にしてＧ＋Ｙｅ、Ｗ＋Ｃｙが妨害信号であるので
非常に画質を低下させるが、フィールド間で極性が変わ
るのである程度改善できる。しかし輝度信号にも妨害信
号があるので、輝度信号と赤信号、青信号とで作る緑信
号にも妨害信号が発生する。この様に被写体の輝度が変
化したとき色信号に妨害信号が発生し、画質を低下させ
る。

発明の目的 本発明は上記従来の問題点を解消するもので、簡単な構
成で、色信号に混入する妨害信号を軽減させ、画質の良
好なカラーカメラを提供することを目的とする。

発明の構成 本発明は固体撮像素子より得た画素信号の垂直方向の演
算で分離した信号の水平走査線方向の変化を検出し、こ
の検出信号を用いて、色信号の妨害信号を軽減すること
のできるものである。

実施例の説明 第１の実施例は、画素信号の垂直方向の演算で分離した
信号の水平走査線方向の変化率を出し、この変化率検出
信号で制御された信号と、原信号を演算して信号を得る
もので、第３図にプロ・ンク図を示す。第３図の１〜１
０は第１図の１〜１０と同一で同じ動作をする。前記の
説明で明確な様に、赤信号には妨害信号は混入してい々
い。それで赤信号の水平走査線方向の変゛化率を１画素
遅延回路１１と割り算回路１２で検出し、その検出率を
演算前の青信号分離信号すなわち１画素遅延回路６の出
力信号−乗算回路１３で乗算する０そして原信号と乗算
された信号とを減算回路７で減算し、妨害のない青信号
を分離する。また輝度信号作成信号すなわち１画素遅延
回路９の出力信号に乗算回路１４で乗算する。そして原
信号と乗算された信号とを加算回路１ｏで加算し、妨害
の々い輝度信号を得る。次にこの方法で妨害信号が軽減
されることについて詳しく説明する。

上記のように被写体が第１図のＡ、Ｂ列の輝度のレベル
を１、Ｃ２Ｄ列のレベルをａという様に変化していると
仮定するとｎ番目を走査しているとき、 Ｂ列の赤信号　Ｇ−Ｙｅ＝−Ｒ これを両波検波して、ＲＢ　＝　Ｙ　ｅ　−Ｇ　＝　Ｒ
となる。

Ｃ列の赤信号　ａＷ−ａＣｙ＝ａＲ これを両波検波して、ＲＣ＝ａＷ−ａｃｙ＝ａＲとなる
Ｏ ＲＢ　、　ＲＣはＢ、Ｃ列の再生した赤信号である。

この２つの信号で水平走査線方向の変化率を割り算回路
でａＲ／Ｒ−ａという変化率信号を得る。

Ｂ列の青信号　Ｗ４−ＣＶ　−（Ｙｅ　十Ｇ　）＝　２
　Ｂこれを両波検波して、 ＢＢ＝＝Ｗ＋Ｃｙ−、−（Ｙｅ＋Ｇ）’＝２Ｂ　となる
。

Ｃ列の青信号は補正なしでは、 Ｇ＋Ｙｅ−ａ　（Ｗ＋Ｃｙ）　＝　−（２ａＢ−（１−
ａ　）　（Ｇ＋Ｙｅ　）　）となり、−（１−ａ）（Ｇ
＋Ｙｅ）が妨害信号となる。

乗算回路１３で一画素前の信号Ｇ　＋　Ｙ　ｅに変化率
信号ａを乗算し、この信号を用いてＣ列の青信号ａ（Ｇ
十Ｙｅ）−ａ（’Ｗ＋Ｃｙ）：＝−２ａＢ　を得る。

これを両波検波して ＢＣ＝ａ　（Ｗ＋Ｃｙ）−ａ　（Ｇ十Ｙｅ）　＝２　ａ
Ｂとなる。

このように、妨害信号がなくなる。

Ｃ列の輝度信号にも妨害信号が混入しているが、同様の
原理で妨害信号を削減する。この様に赤信号の水平走査
線方向の変化率を検出し、他の色分離を演算処理を制御
することで、被写体の輝度変化による色信号への妨害信
号の混入を軽減できる。

第４図は割り算回路の具体例のブロック図を示すもので
ある。第４図の１５はｉｏｑ変換回路、１６は一画素遅
延回路、１７は減算回路、１８はｅｘｐ変換回路である
。今赤信号が前記のようにＲＢ−Ｒ。

ＲＣ＝　ａ　Ｒというように変化したとすると、１．ｏ
ｇ変換回路１５の出力信号はｌｏｇ　ＲＢ＝１ｏｇ　Ｒ
。

＝ｌｏｇａとなる。

この信号をｅｘｐ変換して、ｅｘｐ（ｌｏｇ　ａ）　＝
　ａという変化率信号ａが得られる。

以下本発明の第２の実施例について、図面を参照しなが
ら説明する。

第６図は本発明の第２の実施例のブロック図を示すもの
である。第３図と異なるのは、割り算回路２乗算回路を
使用せず、加減算だけで構成した点である。第５図の１
〜１０は第２図の１〜１０と同一で同じ動作をするもの
である０１画素遅延回路２１と減算回路２２で赤信号の
変化信号を検出し、増巾器２３．２５でに１．に２倍し
、加減算回路２４．２５で妨害信号を軽減するものであ
る。

次にこの方法で妨害信号が軽減されることについて詳し
く説明する。上記のように被写体が第１図のＡ、Ｂ列の
輝度のレベルを１、Ｃ２Ｄ列のレベルをａという様に変
化していると仮定すると、ｎ番目を走査しているとき、
両波検波４の出力信号で、Ｂ列の信号ＲＢ＝Ｒ，Ｃ列の
信号Ｒｅ　＝　ａ　Ｒとなる。１画素遅延回路２１と減
算回路２２で、（Ｇ　十Ｙｅ　）を得、加算器２４でＢ
。に加えて、妨害信号を軽減する。青信号の画素ごとに
補正系数に１は異なるので、画素ごとに補正系数を切変
える。

この糸数は、無彩色の被写体を撮像したときに妨害信号
がなくなる様に合わせる。輝度信号についても同様のこ
とを行い、色差信号には妨害信号が混入しない様にする
。

この様に無彩色の被写体、例えば白から黒に変化してい
るとき、青信号への妨害信号が多くて画質を著しく低下
させるが、比較的簡単な方法で、妨害信号を軽減できる
。

以下本発明の第３の実施例について、図面を参照しなが
ら説明する。

第６図は本発明の第３の実施例のブロックを示す。第６
図の１〜１ｏは第１図の１〜１０と同一で同じ動作をす
る。本実施例は妨害信号の混入のない赤信号より高周波
成分信号を検出し、この信号を用いて、色信号の利得を
制御し、妨害信号を軽減するものであるｏ３２のバンド
パスフィルタ（ＢＰＦ）と検波回路３３で、赤信号の高
周波成分信号を検出する。３１はエンコーダのカラー変
調回路で例えばｆ’ｌ−Ｙ、Ｂ−Ｙの色差信号を変調し
、この変調した信号を加算した信号を利得制御回路３４
で、検波回路３３の出力信号があるときは、利得を減す
る様に制御して妨害信号を減少させる。このように非常
に簡単な構成で、色信号に混入した妨害信号を軽減でき
る。なお変調された色信号を利得制御しているが、完全
に変調された信号の通過を阻止する様にしても良いし、
色差信号あるいは分離された色信号の利得を制御しても
良いことは言うまでもない。

以上のように、第１図のフィルタにおける妨害信号の軽
減例を示したが、他のフィルタ構成すなわち画素の垂直
方向の演算で信号が得られるフィルタであれば、本発明
の妨害信号の軽減方法が実現できる。

発明の効果 本発明のカラーカメラは、固体撮像素子の画素の垂直方
向の演算で得た信号を用いて、他の信号の妨害信号を軽
減し、色信号に被写体の輝度変化による妨害信号の混入
を防止して、画質を向上させるもので、かぎられた画素
数で、解像度の良い良好な画質のカラーカメラが実現で
き、その実用的効果は大きい０

【図面の簡単な説明】

第１図は単板式固体撮像カラーカメラの色フィルタの具
体パターン図、第２図は第１図の色フィルタを用いたカ
ラーカメラの従来の信号処理のブロック図、第３図は本
発明の第１の実施例における信号処理のブロック図、第
４図は第３図の割シ算回路の実施例のブロック図、第５
図は本発明の第２の実施例における信号処理のブロック
図、第６図は本発明の第３の実施例における信号処理の
ブロック図である。 １・・・・・・固体撮像素子、２・・・・・・１水平期
間遅延さす回路、３・・・・・・色分離用の減算回路、
４・・・・・・色分離用の加算回路、１２・・・・・・
水平方向の変化率を検出月割シ算回路、１３．１４・・
・・・・妨害信号除去用かけ算回路、２２・・・・・・
水平方向の変化信号を検出する減算回路、２４．２６・
・・・・・妨害信号除去用加減算回路、３２・・・・・
・水平変化検出用ＢＰＦ１３４・・・・・・色信号の利
得を制御する回路。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第　
１　Ｎ Ａ　ａｃｐ 軍　２　図 第　３　図 第　４　図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）　固体撮像素子よシ得た各画素信号の垂直方向の
   演算で分離した信号の水平方向の変化率を検出し、前記
   変化率の検出信号で制御された信号と、制御されない原
   信号とで演算して信号を分離することを特徴とする固体
   撮像素子を用いたカラーカメラ。
2. （２）　固体撮像素子よ）得た各画素信号の垂直方向の
   演算で分離した信号の水平方向の変化信号を得、前記各
   画素信号の水平方向の演算で分離した信号と前記変化信
   号とを演算することを特徴とする固体撮像素子を用いた
   カラーカメラ。 に）固体撮像素子よシ得た各画素信号の垂直方向の演算
   で分離した”信号の高周波成分信号を用いて、前記各画
   素信号を演算して分離された色信号の制御を前記高周波
   成分信号が大きいと減少させることを特徴とした固体撮
   像素子を用いたカラーカメラ０