JPS6129197B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 カラー撮像装置よりテレビジヨン信号を得るに
は、赤、緑及び青の各原色信号が必要であるが、
これら３原色信号を得るに当たつて、各原色光用
の３個の撮像素子を使用することなく、１個ある
いは２個の撮像素子を使用したカラー撮像装置が
ある。

この種のカラー撮像装置は、例えば解像度に与
える影響が大きい緑の原色信号は各水平期間で
得、赤及び青の原色信号は、１水平期間毎に交互
に線順次で得るようにしている。

ところが、このように赤及び青の原色信号を線
順次で得るとき、その線順次性故に輝度信号に歪
が生じることがある。

このことについて説明しよう。

この種のカラー撮像装置の一例としては、例え
ば、撮像素子にCCD（チヤージ・カツプルド・
デバイス）を用いた固体撮像装置を２個使用し、
それぞれの固体撮像装置の前面側に後述するよう
な色分解フイルタを使用したものが知られてい
る。

即ち、この固体撮像装置は、第１図に示すよう
に、画面の水平方向に対応する方向にピツチτＨ
でｍ個で、画面の垂直方向に対応する方向にピツ
チτＶでｎ個の画素部分を有する撮像部１と、同
様の構成の蓄積部２と、ｍビツト分の出力シフト
レジスタ３とからなつており、各垂直走査区間Ｔ
_Sにおいて、被写体の撮像により撮像部１にチヤ
ージが与えられ、第２図に示すように、これが次
の、垂直同期信号Ｓ_Vを含む垂直帰線区間Ｔ_B内で
転送開始のマーカー信号Ｍ_Tに続くｎ個の転送パ
ルスＣ_Aによつて各ライン位置毎に蓄積部２に順
次高速で転送され、全部転送されたら、次の垂直
走査区間Ｔ_Sにおいて、その各水平帰線区間内の
水平同期信号Ｓ_Hの後の時点において転送パルス
Ｃ_Bによつて１ライン分づつ順次出力シフトレジ
スタ３に転送され、出力シフトレジスタ３からそ
れぞれの水平走査区間において転送パルスＣ_Oに
よつてｍビツト分づつ直列的に読み出され、これ
が出力取出部４から取出されるようになつてい
る。なお、各転送パルスＣ_A、Ｃ_B、Ｃ_Oは、この
例では、それぞれ３相のクロツクパルスＣ_A1、Ｃ
_A2及びＣ_A3、Ｃ_B1、Ｃ_B2及びＣ_B3、Ｃ_O1、Ｃ_O2及
びＣ_O3で構成される。

そして、２個の固体撮像装置のうち一方の固体
撮像装置の撮像部１の前面側には、第３図に示す
ように、緑色光のみを透過する緑用フイルタ素子
Ｆ_Gがすべての画素に対して対応するようにされ
た色フイルタ５が配され、他方の固体撮像装置の
撮像部１の前面側には、第４図に示すように、水
平方向の画素の行のうちの１つおきの行の各画素
に対しては赤色光のみを透過する赤用フイルタ素
子Ｆ_Rが、残りの１つおきの行の各画素に対して
は青色光のみを透過する青用フイルタ素子Ｆ_B
が、それぞれ対応するようにされた色フイルタ６
が配されている。従つて、一方の固体撮像装置よ
りの出力S₁（第５図Ａ）としては、すべての水平
期間で緑の原色信号Ｇが得られ、他方の固体撮像
装置の出力S₂（同図Ｂ）としては、赤の原色信号
Ｒと青の原色信号Ｂとが１水平期間毎に交互に得
られるものとなる。

ところで、上述したようにこの撮像出力信号よ
り輝度信号及び搬送色信号を形成するに当たつて
は、各水平期間で赤、緑及び青の各原色信号が得
られなければならない。

そこで、このカラー撮像装置では、第６図に示
すように入力信号を１水平周期遅延させる遅延回
路７とスイツチ回路８が設けられ、他方の固体撮
像装置の出力S₂が、スイツチ回路８の一方の入力
端に供給されるとともに、これが遅延回路７を通
じて１水平周期遅延させられた信号S₃（第５図
Ｃ）がスイツチ回路８の他方の入力端に供給され
る。そして、このスイツチ回路８が水平同期信号
Ｓ_Hに同期した信号S₄（第５図Ｄ）により１水平
期間毎に、図のＡ側とＢ側とに交互に切換えられ
て、一方及び他方の出力端のそれぞれに、一方及
び他方の入力端の信号が１水平期間毎に交互に取
り出される。従つて、このスイツチ回路８の一方
の出力端よりは常に例えば赤の原色信号Ｒが続く
出力S₅（第５図Ｅ）が、他方の出力端よりは常に
青の原色信号Ｂが続く出力S₆（同図Ｆ）が、それ
ぞれ取り出される。

こうして、各水平区間で、赤、緑及び青の各原
色信号が同時に得られるようになる。

ところが、このように、赤及び青の原色信号が
線順次で取り出されるものを遅延回路とスイツチ
回路を使用して同時化した信号から輝度信号を形
成した場合、輝度低域（水平方向にとつて低域）
信号中に偽信号が発生する。

即ち、この輝度低域信号の偽信号は、赤の色信
号や青の色信号が垂直方向に変化する部分で発生
するもので、この偽信号について説明する。

第７図Ａは、垂直方向に変化する被写体の一例
で、この例は、説明を容易にするため、赤の色信
号Ｒと青の色信号Ｂとが互いに逆に、互いに補う
ように変化するものである。従つて、輝度は同図
Ｃに示すように一定で変化はないはずである。

ところが、上述のカラー撮像装置のように、線
順次性を有する、赤及び青の原色信号を遅延回路
７とスイツチ回路８を利用して同時化して得た信
号は、第７図Ｂに示すように、線順次信号として
の特徴をそのまま残しており、しかも両出力信号
の変化のタイミング、従つて両信号の搬送波の位
相は互いに逆相である。赤の色信号と青の色信号
が、互いに同量、同相で変化する場合には、これ
を合成すれば、その搬送波成分は互いに打ち消し
合うが、このように逆相で変化する場合には、逆
に強め合うことになり、これを合成した信号に
は、同図Ｄに示すようにリツプル性の偽信号が重
畳されてしまう。

このように、上述したカラー撮像装置において
は、赤及び青の原色信号の線順性故に輝度信号に
歪が生じる欠点があつた。

この発明は、このような欠点の生じることのな
いカラー撮像装置を提供しようとするもので、こ
の発明においては、原色光の一色を透過する三種
のフイルタ素子Ｆ_R、Ｆ_G及びＦ_Bのすべてを使用
する代わりに、そのうちの１つのフイルタ素子を
１色のみでなく、２色の原色光を透過するフイル
タ素子を使用するものである。

以下、この発明によるカラー撮像装置の一例を
撮像素子としての固体撮像装置を２個用い、か
つ、青色光を透過するフイルタ素子Ｆ_Bの代わり
に、赤色光及び青色光を透過する従つてマゼンタ
用のフイルタ素子Ｆ_Mgを使用した場合を例にとつ
て説明しよう。

第８図において、１１及び１２が固体撮像装置
で、固体撮像装置１１の撮像部の前面には、前述
した従来例と同様に、全画素に対して緑のフイル
タ素子Ｆ_Gが対応するようにされた色フイルタが
配される。一方、固体撮像装置１２の撮像部の前
面側には、第９図に示すように、縦方向及び横方
向の１つおきの画素に対して赤のフイルタ素子Ｆ
_Rが、残りの１つおきの画素に対しては、マゼン
タのフイルタ素子Ｆ_Mgが、それぞれ対応するよう
にされるとともに、これらフイルタ素子Ｆ_R及び
Ｆ_Mgが市松状に配列された色フイルタ１３が配さ
れる。

従つて、固体撮像装置１１の出力Ｓ_A（第１０
図Ａ）は、すべての水平期間で緑の原色信号Ｇが
得られるものとなり、固体撮像装置１２の出力Ｓ
_B（同図Ｂ）は、１画素分毎に、赤の原色信号Ｒ
とマゼンタの色信号Ｍ_gとが交互に得られるとと
もに、隣り合う水平区間では、赤の原色信号Ｒと
マゼンタの色信号Ｍ_gとの繰り返し順序が逆転す
るようなものとなる。

この場合、色信号Ｍ_gは、CCDを用いた固体撮
像装置は、青色光に対する感度が赤色光に対する
感度に比べて低いことから、赤と青の色信号成分
が等量ずつは得られないが、フイルタ素子Ｆ_Mgの
透過率が選定されて、Ｍ_g＝Ｒ＋〓Ｂで表わされ
るβが例えばβ＝0.4となるようにされる。そし
て、固体撮像装置１１の出力Ｓ_A、従つて緑の原
色信号Ｇは、γ補正回路１４でγ補正された後、
輝度信号形成用の合成器１５に供給されるととも
に、搬送色信号形成用としてNTSCエンコーダ１
６に供給される。

また、固体撮像装置１２の出力Ｓ_Bは、そのま
まスイツチ回路１７の一方の入力端に供給される
とともに、これが遅延回路１８を通じて１水平周
期遅延された信号Ｓ_C（第１０図Ｃ）がスイツチ
回路１７の他方の入力端に供給される。一方、こ
のスイツチ回路１７が、固体撮像装置１２よりの
出力読み出し用の転送パルスＣ_Oに同期し、かつ
赤及びマゼンタの色信号の水平方向のくり返し周
波数１／２τＨに応じた周波数の信号Ｓ_D（同図Ｄ）に より１画素分毎に、図のＡ側とＢ側とに交互に切
り換えられる。従つて、このスイツチ回路１７の
一方の出力端よりはその水平期間での赤の原色信
号Ｒと、その水平期間より１水平周期前の水平期
間での赤の原色信号R′とが交互に続く信号Ｓ_E
（第１０図Ｅ）が、他方の出力端よりはその水平
期間でのマゼンタの色信号Ｍ_gとそれより１水平
周期前の水平期間でのマゼンタの色信号M′_gとが
交互に続く信号Ｓ_F（同図Ｆ）が、それぞれ得ら
れる。

そして、こうして得られた信号Ｓ_E及びＳ_F、従
つて、赤の原色信号とマゼンタの色信号とが合成
器１９に供給されて、この合成器１９において、
Ｓ_F−Ｓ_E、即ちＭ_g−Ｒ＝（Ｒ＋〓Ｂ）−Ｒ＝〓Ｂ
なる演算がなされて、これより青の原色信号成分
Ｂからなる信号Ｓ_G（第１０図Ｇ）が得られる。
そして、信号Ｓ_E、Ｓ_F及びＳ_Gがそれぞれγ補正
回路２０，２１及び２２に供給されて、γ補正回
路２０よりはγ補正されたマゼンタの色信号Ｍ_g
〓が、γ補正回路２１よりはγ補正された赤の原
色信号Ｒ〓が、γ補正回路２２よりはγ補正され
た青の原色信号Ｂ〓が、それぞれ得られる。

そして、γ補正されたマゼンタの色信号Ｍ_g〓
と赤の原色信号Ｒ〓とは合成器１５に供給され
て、後述するようにしてγ補正回路１４よりの緑
の原色信号Ｇ〓と合成されて輝度信号が形成さ
れ、また、赤の原色信号Ｒ〓と青の原色信号Ｂ〓
とはNTSCエンコーダ１６に供給されて、緑の原
色信号Ｇ〓とともに処理されて、搬送色信号が形
成される。

合成器１５においては、γ補正されて得られた
赤、マゼンタ及び緑の色信号Ｒ〓、Ｍ_g〓及びＧ
〓が、0.15：0.15：0.6の比率で合成され、 Ｙ_M＝0.6G〓＋0.15R〓＋0.15M_g〓 ＝0.6G〓＋0.15R〓＋0.15（Ｒ＋0.4B）〓 で表わされる合成信号Ｙ_Mが得られる。

そして、この合成信号Ｙ_MがNTSCエンコーダ
１６に供給されて、搬送色信号と合成され、これ
よりは、NTSC方式のテレビジヨン信号が取り出
される。

なお、上述の例は、γ補正した信号から輝度信
号及び搬送色信号を形成するようにしたが、輝度
信号及び搬送色信号を形成した後、γ補正をして
もよい。

即ち、第１１図はその場合の信号系の一例で、
合成器１５においては、固体撮像装置１１よりの
γ補正されていない信号Ｓ_Aと、スイツチ回路１
７よりのγ補正されていない信号Ｓ_E及びＳ_Fとか
ら輝度信号Ｙが合成され、また、信号Ｓ_Aと信号
Ｓ_Eと信号Ｓ_Gとが、そのままNTSCエンコーダ１
６に供給されて搬送色信号Ｃが形成される。そし
て、この搬送波信号Ｃと輝度信号Ｙとが合成され
た信号（Ｙ＋Ｃ）がこのNTSCエンコーダ１６よ
り得られ、これがγ補正回路２３に供給されて、
γ補正され、これがさらにローパスフイルタ２４
を通じて出力信号が取り出される。

即ち、エンコーダ１６の出力がγ補正されて、 （Ｙ＋Ｃ）〓＝Ｙ〓（１＋Ｃ／Ｙ）〓 ＝Ｙ〓（１＋γＣ／Ｙ） ＝Ｙ〓＋γＹ〓／ＹＣ ………(a) が出力信号として得られる。この(a)式の第１項
は、輝度信号がγ補正されたものにほかならず、
第２項はγ補正のかかつた搬送色信号となる。

以上述べたようにして、この場合、青色光のみ
を透過する青用フイルタ素子Ｆ_Bの代わりに、青
色光及び赤色光をともに透過するマゼンタ用フイ
ルタ素子Ｆ_Mgを使用したので、固体撮像装置１２
においては、赤色光は、その全画素で撮像するこ
とになり、しかも、輝度信号を形成するに当たつ
て、マゼンタの色信号Mg中の赤の原色信号成分
を有効に利用するものであるから、輝度信号中の
赤の原色信号成分の空間サンプリングのキヤリア
が固体撮像装置１１よりの緑の原色信号Ｇの空間
サンプリングのキヤリアと同じになる。従つて、
赤の原色信号Ｒと青の原色信号Ｂとが線順次性を
有するが故に生じる輝度信号の歪に関しては、赤
の色信号成分は問題がなくなる。

また、線順次で得られた青の原色信号Ｂの最低
の空間サンプリングキヤリア周波数は、固体撮像
装置の垂直方向では１／２τＶで、水平方向では０で あるが、図の例のように赤用のフイルタ素子Ｆ_R
とマゼンタ用フイルタ素子Ｍ_gとを市松状に配列
したときには、青の原色信号Ｂの最低の空間サン
プリングキヤリア周波数は、垂直方向では１／２τＶ で、同じであるが、水平方向では１／２τＨとなり、 全体として周波数は高くなり、しかも、このとき
は、輝度に生ずる歪は垂直方向に色が変化する場
合でなく、斜めの方向に変化するときに生ずるも
のであるので、青の原色信号成分についても輝度
信号の歪は改善される。その上、これは青の原色
信号成分についてのみの問題であり、青の原色信
号の輝度信号に対する構成比が10％と小さいこと
から、輝度信号全体としてはあまり問題とならな
くなり、輝度信号の偽信号による歪は大幅に改善
される。

また、この発明においては、２種の原色光を透
過するフイルタ素子例えばマゼンタのフイルタ素
子Ｆ_Mgを使用するものであるから、従来の青色光
のみを透過するフイルタＦ_Bを使用するものに比
べて、光利用率が向上するもである。

しかも、マゼンタのフイルタ素子Ｆ_Mgの赤及び
青色光の透過率を選定することにより、透過率を
大きくすることができ、青感度が悪いという
CCDを用いた固体撮像装置の欠点を改善するこ
とができる。

さらに、従来の赤のフイルタ素子Ｆ_Rと青のフ
イルタ素子Ｆ_Bとからなる色フイルタは、赤及び
青のフイルタ素子部分をそれぞれ染色しなければ
ならなかつたが、この発明によれば、色フイルタ
は第１の原色光用の、例えば赤のフイルタ素子Ｆ
_Rと、第１及び第２の原色光用の、例えばマゼン
タのフイルタ素子Ｆ_Mgからなるので、この色フイ
ルタの製造にあたつては、マゼンタのみからなる
フイルタに対し、赤のフイルタ素子部分だけを染
色するだけでよいので、製造は非常に容易とな
る。

なお、上述の場合、緑の原色信号Ｇは、１行ず
つの画素から得た信号であるのに対し、赤及びマ
ゼンタの色信号Ｒ及びMgは、従つて信号Ｓ_E及び
Ｓ_Fは２行分の画素から得た信号である。このた
め緑の原色信号の撮像開口中心に対し、赤及びマ
ゼンタの色信号の撮像開口中心は、垂直方向に
τ_Ｖ／２だけずれ、色はみ出し及び色ぶちの原因とな る。しかし、これは、例えば、固体撮像装置１１
と１２とが垂直方向にτ_Ｖ／２だけずらされて配置さ れることにより、あるいは、搬送色信号形成用の
緑の原色信号は、２行分の画素より得るようにす
ることにより防止することができる。

なお、上述の例は、インターレースを考慮しな
い場合であるが、インターレースを考慮した場合
には、固体撮像装置１２の撮像部の前面側に配さ
れる色フイルタは、第１２図に示すように、フイ
ルタ素子Ｆ_RとＦ_Mgの水平方向の配列順序が同じ
ものが２行ずつ、交互になるようなものとされ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は撮像素子の一例としての固
体撮像装置を説明するための図、第３図〜第７図
は従来のカラー撮像装置の一例を説明するための
図、第８図及び第９図はこの発明によるカラー撮
像装置の一例を示す図、第１０図はその説明のた
めの図、第１１図はこの発明によるカラー撮像装
置の他の例を示す図、第１２図は色フイルタの他
の例を示す図である。 １１及び１２は撮像素子の例としての固体撮像
装置、１３は、固体撮像装置１２用の色フイル
タ、１４，２０，２１，２２及び２３はγ補正回
路、１５は輝度信号形成用の合成器、１６は
NTSCエンコーダ、１７はスイツチ回路、１８は
遅延回路、１９は青の原色信号形成用の合成器で
ある。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 第１の原色光を透過する第１のフイルタ素子
   が前面に配された第１の撮像素子と、第２の原色
   光を透過する第２のフイルタ素子と第２及び第３
   の原色光を共に透過する第３のフイルタ素子が水
   平方向に順次配された色フイルタが前面に配され
   た第２の撮像素子と、上記第２の撮像素子より得
   られた第２の原色光に対応する第２の原色信号と
   上記第２及び第３の原色光に対応する色信号の点
   順次信号を同時化する同時化回路と、該同時化回
   路より得られた上記第２の原色信号及び色信号と
   上記第１の撮像素子より得られた第１の原色光に
   対応する第１の原色信号を所定比で合成し輝度信
   号を得る第１の合成回路と、上記同時化回路より
   得られた第２の原色信号及び色信号を合成して第
   ３の原色信号を得る第２の合成回路と、上記輝度
   信号と第２及び第３の原色信号が供給されるカラ
   ーエンコーダとを有することを特徴とするカラー
   撮像装置。