JPS6243398B2 - - Google Patents

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JPS6243398B2
JPS6243398B2 JP53088546A JP8854678A JPS6243398B2 JP S6243398 B2 JPS6243398 B2 JP S6243398B2 JP 53088546 A JP53088546 A JP 53088546A JP 8854678 A JP8854678 A JP 8854678A JP S6243398 B2 JPS6243398 B2 JP S6243398B2
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JP
Japan
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color
component
solid
imaging
signal
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JP53088546A
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English (en)
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JPS5516519A (en
Inventor
Masaru Shimada
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Sony Corp
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Sony Corp
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、電荷結合素子(CCD)の如き固体
撮像体を用いて成る固体カラー撮像装置、特に所
謂2チツプ方式の固体カラー撮像装置に関する。
CCDを用いた固体撮像装置は、撮像体である
CCDが光学的サンプリングにより撮像するもの
であることから、十分な解像度を得るには多絵素
数のCCD撮像体が必要になる。しかし、絵素数
の多いCCD撮像体は製造がむずかしく実現し難
い。これを解決する一つの手段として所謂空間絵
素ずらし法が有効であることは知られている。し
かし、この方法は2チツプ方式に応用すると種々
の無理が生ずる。それは少くとも3つの信号
(R,G,B或はY,R,B等)を2つのチツプ
(即ち固体撮像体)から得ると同時に、これから
構成する輝度信号Y中の折り返し歪みを空間絵素
ずらし法で打ち消す必要があるからである。
ここで、折り返し歪みについて述べると、上記
した如くCCD撮像装置では被写体像に応じた入
力光情報が絵素毎にサンプリングされた状態で電
気信号に変換されるため、周知のビジコン管など
を使用したときとは異り、絵素毎にサンプリング
された形の出力信号がこのCCDから得られる。
今サンプリング周波数をsとした場合には、各
絵素を水平区間毎に走査することにより、その1
水平区間で得られる出力映像信号SYは第1図で
示すように輝度信号SYの変調成分SDCの他に、
サンプリング周波数sをキヤリアとするサンプ
リング周波数sが変調成分SDCで変調された側
波帯成分SM(交流成分)が得られることにな
る。但し、図示する例はそのうちの基本波のみを
示してある。この場合、交流成分SMにはサンプ
リング周波数sを中心として上下の側波帯が生
ずるので、解像度の劣下を防止すべく変調成分S
DCの帯域を十分に採ると、第1図で示されるよう
に変調成分SDCの高域成分中にサンプリング周波
sの側波帯成分SMが重なり、斜線の部分が折
り返し歪となつて生起される。この状態のまま画
像を再生すると、再生画面にちらつき現象となつ
て現われる。
この折り返し歪みをなくすために、従来では第
2図又は第4図に示すような色フイルターを用い
る方法が考えられて来た。第2図の方法は、例え
ば第1のCCD撮像体に用いる第1の色フイルタ
1として緑色光Gを透過する単色フイルタをもつ
て構成し、第2のCCD撮像体に用いる第2の色
フイルタ2として赤色光Rを透過する赤フイルタ
成分2Rと青色光Bを透過する青フイルタ成分2
Bとを垂直方向に即ち1水平走査期間1H毎に交
互に配列したパターンに構成する。そして、垂直
相関を利用して折り返し歪みを除去する関係上、
両CCD撮像体は被写体像に対して相対的な位置
が水平方向に1/2絵素ピツチ、即ち水平方向の絵
素のピツチをτHとしたときの1/2τHだけずれる
ように配置し、且つ両CCD撮像体から得られる
夫々の撮像信号をサンプリングパルスで読み出す
にあつては時間的にも180゜の位相差を与えた状
態で読み出すようになす。かくすれば第1の
CCD撮像体から得られる緑Gの撮像出力即ちそ
の変調成分SDC及びサンプリング周波数sの側
波帯成分SMの周波数スペクトラムと、サンプリ
ング信号の位相Gaは第3図の如くなり、又、第
2のCCD撮像体から得られる赤R及び青Bの撮
像出力では、そのサンプリング信号の位相Ra及
びBaが緑のサンプリング信号の位相Gaと逆相関
係となることから、赤及び青の撮像出力のレベル
の和が緑の撮像出力のレベルに等しいように調整
すれば、その側波帯成分は曲線SM′の如くなる。
従つて白黒時には両側波帯成分SM及びSM′を合
成することにより側波帯成分は相殺され折り返し
歪みのない変調成分が得られる。しかるに、この
方法では赤及び青の各成分が線順次で得られるた
めに、色の変わり目等に不自然さが生じ、これを
抑圧するための回路が増加する。
第4図の方法は、第1のCCD撮像体に用いる
第1の色フイルタとして緑色光Gを透過する単色
フイルタ1をもつて構成し、第2のCCD撮像体
に用いる第2の色フイルタとして、赤フイルタ成
分2Rと、青フイルタ成分2Bとを図示のように
各絵素に対応するように市松配列したパターンに
構成する。そして、この場合も両CCD撮像体は
被写体像に対する相対的な位置が互に1/2τHずれ
るように配置し、且つ撮像信号の読み出も両
CCD撮像体間で時間的に180゜の位相差を与える
ようになす。かくすれば、第1のCCD撮像体か
ら得られる緑Gの撮像出力即ちその変調成分SDC
及びサンプリング周波数sの側波帯成分SMの周
波数スペクトラムと、サンプリング信号の位相
Gaは第5図の如くなる。又、第2のCCD撮像体
から得られる赤R及び青Bの撮像出力では、その
サンプリング信号の位相Ra及びBaが第5図の如
くなり、このときサンプリング信号sp(=1/2
s)の2倍の周波数sでの位相Ra及びBaの関
係は図示のように緑のサンプリング信号の位相
Gaと逆相となることから、赤及び青の撮像出力
のレベルの和が緑の撮像出力のレベルに等しいよ
うに調整すれば周波数sをキヤリアとする側波
帯成分(第2高調波成分)は曲線SM′の如くな
る。このため、白黒時には両側波帯成分SM及び
M′を合成することにより側波帯成分は相殺さ
れ、折り返し歪みのない変調成分が得られる。か
かる方法は第2図の赤及び青の各成分が線順次で
あるための欠点は解消されるが、しかしながら、
赤及び青の絵素が緑の絵素の半分しかないために
輝度信号成分中に色成分が混入する如くなり、画
像内容が垂直に相関性が無くなると点状にノイズ
が発生し、この場合、この点状ノイズを抑圧する
回路が必要となつてくる。
このように従来の少数絵素による2チツプ方式
の固体カラー撮像装置では、色はみ出し、又は点
状ノイズといつた悪現象を生じ、これ等を抑圧あ
るいはごまかすための回路を必要とする欠点があ
つた。
本発明は、上述の点に鑑み、後述する色フイル
タを使用して従来の色ぶち、点状ノイズ等の欠点
を除去し、カラー撮像時における折り返し歪の発
生を防止するようにした2チツプ方式の固体カラ
ー撮像装置を提供するものである。
以下、図面を参照して本発明による固体カラー
撮像装置を説明する。
第6図は本発明装置の一例を示す系統図であ
り、被写体3は光学レンズ系4を通じた後、ハー
フミラー5及び反射鏡6を通じて一対の固体撮像
体、本例ではCCD撮像体7A及び7Bに投影さ
れる。8及び9は夫々第1及び第2のCCD固体
撮像体7A及び7Bの前面に配される色フイルタ
で次に述べる所望の色選択特性を有している。
この第1及び第2の色フイルタ8及び9は第7
図に示すように夫々輝度成分を透過するフイルタ
成分即ち輝度信号フイルタ成分10と、色成分を
透過するフイルタ成分即ち色信号フイルタ成分1
1とを撮像面の垂直方向に沿つて絵素に対応する
1水平走査線毎に交互に配列し、且つ両フイルタ
成分10及び11の配列順序を両色フイルタ8及
び9間で交互に入れ違つたパターンに構成され
る。即ち、第1の色フイルタ8においては例えば
奇数番目の水平走査線n、n+2、n+4、……
に対応する部分に輝度信号フイルタ成分10を配
し、偶数番目の水平走査線n+1、n+3、……
に対応する部分に赤色光Rを透過する赤色フイル
タ成分11Rと、青色光Bを透過する青色フイル
タ成分11Bとを1絵素毎に交互に配列して構成
される。又、第2の色フイルタ9においては、之
とは逆に奇数番目の水平走査線n、n+2、n+
4、……に対応する部分に赤色フイルタ成分11
Rと青色フイルタ成分11Bとを第1の色フイル
タとは逆順にして1絵素毎に交互に配列し、偶数
番目の水平走査線n+1、n+3、……に対応す
る部分に輝度信号フイルタ成分10を配して構成
される。この第1及び第2の色フイルタ8及び9
を使用するにあつては、垂直相関を利用して折り
返し歪みを除去する関係上、2つのCCD撮像体
7A及び7B間の被写体像に対する相対的な位置
関係が空間的に水平方向に1/2絵素ピツチ、即ち
水平方向の絵素のピツチをτHとしたときの1/2τ
Hだけずれるようになし、又、2つのCCD撮像体
から得られる撮像出力をサンプリングパルスで読
み出す場合、両撮像出力間で時間的にも180゜の
位相差を与えた状態で順次読み出すようになす。
これは例えば水平の読み出部が2相CCD構造の
場合、1絵素に対応して2つの転送領域が設けら
れるので、同一のサンプリングパルスφA及びφB
で180゜の位相を保ちながら撮像出力を読み出す
には、1水平走査区間における蓄積電荷を第1の
CCD撮像体7Aでは上記2つの転送領域の前段
の転送領域に転送し、第2のCCD撮像体7Bで
は後段の転送領域に転送させるように配線接続す
ればよい。
かくすれば、第1のCCD撮像体7Aから奇数
番目の1H毎に出力される輝度信号Yの変調成分
DC及び側波帯成分SMの周波数スペクトラム
と、そのサンプリング信号の位相Yaは第8図の
如くなり、又第2のCCD撮像体7Bから偶数番
目の1H毎に出力される輝度信号Yでは、そのサ
ンプリング信号の位相Ya′が逆相となることから
その側波帯成分は曲線SM′の如くなる。従つて、
両CCD撮像体7A及び7Bから1Hずつ交互に出
力される両輝度信号Yを一方を1H遅延回路を介
して合成すれば側波帯成分SMが相殺され輝度信
号Y中の折り返し成分が消える。
この信号処理について、再び第6図の系統図を
参照して説明する。図中、SW1,SW2及びSW3
1H毎に水平同期パルスの駆動によつて互に連動
して切換わるラインスイツチであり、スイツチ
SW1及びSW2によつて各CCD撮像体からの撮像出
力は輝度信号Yの成分と赤信号R及び青信号Bの
色信号成分とに分けられる。今、例えばn+1ラ
インを読み出すに当つて、各スイツチSW1,SW2
及びSW3が点線側に切換わると、第2のCCD撮
像体7Bから出力された輝度信号Yはスイツチ
SW2を通つてサンプリングホールド回路12Bに
供給され、之よりさらにスイツチSW3を通つて一
部は1H遅延の遅延回路13に供給されると共
に、一部は直接合成回路15に供給される。この
とき遅延回路13には1H前の即ち第1のCCD撮
像体7Aのnラインの輝度信号Yがあり、之が遅
延回路13から合成回路15に供給され、この合
成回路15において第2のCCD撮像体7Bから
のn+1ラインの輝度信号Yと第1のCCD撮像
体7Aの1H遅れたnラインの輝度信号Yとが合
成され、側波帯成分SMが相殺され所謂折り返し
成分が除去される。その後輝度信号Yはプロセス
回路16Yを通つてNTSCのエンコーダに供給さ
れる。一方、第1のCCD撮像体7Aから出力さ
れた点順次の赤信号R及び青信号Bはスイツチ
SW1を通りサンプリングホールド回路14に供給
され、之より赤信号Rと青信号Bに分離され、
夫々プロセス回路16R及び16Bを通り、さら
に夫々減算回路17R及び17BにおいてR―Y
及びR―Bの色差信号を得てエンコーダに供給さ
れる。
次に、各スイツチSW1,SW2及びSW3が実線側
に切換わり、n+2ラインが読み出されると、第
1のCCD撮像体からの輝度信号Yがスイツチ
SW1―サンプリングホールド回路12A―スイツ
チSW3を経て、その一部が遅延回路13に供給さ
れ、一部が合成回路15に供給される。このとき
合成回路15には遅延回路15から1H前の即ち
第2のCCD撮像体7Bのn+1ラインの輝度信
号Yが供給され、第1のCCD撮像体7Aのn+
2ラインの輝度信号Yと合成されることにより輝
度信号Y中の折り返し成分が除去される。又、第
2のCCD撮像体7Bから出力されたn+2ライ
ンの赤信号R及び青信号BはスイツチSW2を通り
サンプリングホールド回路14に供給され、之よ
り赤信号Rと青信号Bとに分離される。以後の処
理はn+1ラインの場合と同様になされる。この
ようにして順次第1及び第2のCCD撮像体7A
及び7Bから1H毎に交互に出力される輝度信号
Yが合成され、各水平走査区間の輝度信号Y中に
含まれる折り返し成分が除去され、高解像度化が
計れる。尚色成分は帯域的に狭くても充分である
ため、このままサンプリングホールド回路あるい
はローパスフイルタ回路を通して使用でき、解像
度には影響しない。
上述せる本発明によれば、少数絵素の固体撮像
体を使用し空間絵素ずらし法を利用して成る2チ
ツプ方式の固体カラー撮像装置において、その色
フイルタの構成を上記の様に改変したことにより
水平走査線の1ライン毎に必らず輝度信号だけの
成分が存在し、このために輝度信号中に色成分が
混入することがなく、点状ノイズの発生が防止さ
れ、また色成分が市松配列になつているので、線
順次による色ぶち現象が改善される。
又、本発明による色フイルタ配列は結果として
得られる信号に着目すると、2撮像管カラーカメ
ラの一般的方式である輝度分離法と同一内容にな
るので信号内容が素直であると共に、上述の従来
の補償回路を必要としないので回路を小型化する
ことが出来る。更に、従来の空間絵素ずらし法に
よる固体カラー撮像装置で得られる輝度信号がG
=R+Bの擬似信号であつたり、高域分がホワイ
トであつたりしたが、本発明ではNTSC方式の輝
度信号を直接得られるので、色再現法にも秀れて
いる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の撮像方法によつて得られる撮像
信号の周波数スペクトラム図、第2図は従来の固
体カラー撮像装置に用いられている色フイルタの
一例を示す正面図、第3図はその色フイルタを用
いたときの位相関係を含めた撮像信号の周波数ス
ペクトラム図、第4図は従来用いられている色フ
イルタの他の例を示す正面図、第5図はその色フ
イルタを用いたときの位相関係を含めた撮像信号
の周波数スペクトラム図、第6図は本発明による
固体カラー撮像装置の一例を示す系統図、第7図
は本発明に用いられる色フイルタの正面図、第8
図はその位相関係を含めた撮像信号の周波数スペ
クトラム図である。 8及び9は色フイルタ、SDCは変調成分、SM
は側波帯成分である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 第1及び第2の固体撮像体と、その夫々の前
    面に配された第1及び第2の色フイルタとを有
    し、該色フイルタは夫々撮像面に対して垂直方向
    に輝度信号フイルタ成分と色信号フイルタ成分を
    交互に配列し、且つ該配列順序が上記第1及び第
    2の色フイルタ間で交互に入れ違うようにして構
    成され、上記第1及び第2の固体撮像体間の被写
    体像に対する相対的な位置が水平方向に絵素配列
    の1/2ピツチずれるように選定し、上記第1及び第 2の固体撮像体より得られる輝度信号フイルタ成
    分による輝度信号成分を順次1H遅延回路を介し
    て同時化して合成することにより折り返し成分の
    除去された輝度信号成分を得る様に成された固体
    カラー撮像装置。
JP8854678A 1978-07-20 1978-07-20 Solid-state color pickup unit Granted JPS5516519A (en)

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JPS5516519A JPS5516519A (en) 1980-02-05
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US5099317A (en) * 1988-09-28 1992-03-24 Kabushiki Kaisha Toshiba Video camera apparatus using a plurality of imaging devices

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