JPS6342995B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、空間画素補間法を適用して解像度を
改善するようにした固体カラー撮像装置の信号処
理回路に関する。

光電変換部を走査して画像信号を読出すために
電子ビームを用いないで半導体スイツチを使用す
るようにした固体撮像素子は、小形軽量化が容易
で消費電力も少なく、しかも偏向歪の発生もほと
んどないため、半導体技術の進歩に伴なつてよう
やく実用化されるようになつてきた。

このような固体撮像素子を用いたカラー撮像装
置の一例を第１図に示す。

図において、１は撮像レンズ、２は色分解用プ
リズム（ロツクプリズム）、３〜５は固体撮像素
子、６〜８はレジストレーシヨン機構である。

被写体からの入射光は撮像レンズ１を通つてか
らロツクプリズム２によつて赤色Ｒ，緑色Ｇ，青
色Ｂに分解されてそれぞれの撮像素子３〜５の表
面に像を結び、画像信号に変換される。従つて、
撮像素子３からはＲ信号が、撮像素子４からはＧ
信号が、そして撮像素子５からはＢ信号がそれぞ
れ得られることになる。

そして、このときに必要なＲ，Ｇ，Ｂの各光学
像の重ね合わせはレジストレーシヨン機構６〜８
を調整することによつて行なうようになつてい
る。

このように、固体撮像素子によれば、カラー撮
像装置全体を小形に構成できるという利点がある
ので広く採用されるようになつてきた。

ところで、このような固体撮像素子としては、
現在のところ、まだ充分な画素数のものが得難い
という問題点があり、そのため必要な解像度を得
るために、例えば空間画素補間法などと呼ばれる
方法が適用されていた。

そこで、この空間画素補間法について説明する
と、例えば第２図に示すように、３個の撮像素子
３〜５のうちのＧ用の素子４に対して他のＲとＢ
用の素子３，５の光学的配置を垂直方向の画素ピ
ツチP_Vの1/2だけずらして配置する。そして、こ
のときのＧ用の撮像素子４の行方向の画素列を
G₁〜G₆，ＲとＢ用の撮像素子３，５の画素列を
M₁〜M₆とした場合、映像信号の読み出しを例え
ば奇数フイールドではG₁＋M₁，G₂＋M₂，……
G₆＋M₆という組合せで行ない、偶数フイールド
ではG₂＋M₁，G₃＋M₂，……G₆＋M₅という組合
せで行なうようにすると共に、読み出した各色信
号による輝度信号の合成比を（Ｒ＋Ｂ：Ｇ）＝
（１：１）となるように設定すると、フイールド
ごとに垂直方向に1/2P_Vずれた輝度信号が得られ
ることになる。

従つて、この場合には、撮像素子３〜５の垂直
方向の画素数が２倍になつたのと等価になり、垂
直方向画素数のあまり多くない撮像素子を使用し
た場合でもインターレース走査を行なわせること
ができて輝度信号の垂直方向解像度を上げること
ができる。

また、これとは別に第３図に示すように、Ｇ用
の撮像素子４に対してＲとＢ用の撮像素子３，５
の光学的配置を水平方向の画素ピツチPHの1/2だ
けずらし、これらの素子３〜５からの映像信号の
読み出しも第４図に示すように1/2画素走査時間
ずらして行なうようにすれば、輝度信号の水平方
向の解像度を撮像素子３〜５の画素数の２倍にま
で上げることができる。

なお、これら垂直方向と水平方向に対する空間
画素補間法を第５図に示すように併用してもよ
く、この場合には垂直と水平の両方向の解像度を
上げることができる。

このように、固体撮像素子を用いたカラー撮像
装置には空間画素補間法を適用して解像度を高め
たものがしばしば採用されているが、こうした固
体カラー撮像装置における信号処理回路として
は、従来から第６図に示すような回路が使用され
ていた。

図において、１０〜１２はプロセスアンプ、１
３は混合回路、１４は輪郭補償回路、１５，１６
は遅延時間補正用の遅延回路、１７はNTSC方式
のエンコーダである。

第１図に示した固体撮像素子３〜５などからの
Ｒ，Ｇ，Ｂの各撮像信号は図示しないプリアンプ
などを介してそれぞれのプロセスアンプ１０〜１
２に供給され、γ補正など所定の処理が施こされ
て信号G′，R′，B′となる。ついで、これらの映
像信号G′，R′，B′は混合回路１３に供給され、
（R′＋B′：G′）＝（１：１）の割合いで合成されて
輝度信号Ｙとなり、輪郭補償回路１４に入力され
る。そして、その出力に輪郭補償が施こされた輝
度信号Y′を得、それをエンコーダ１７に供給す
る。

一方、このエンコーダ１７には遅延回路１５，
１６を経て映像信号R′とB′も供給されているか
ら、これらの信号Y′，R′，B′がエンコードされ
て出力にNTSC方式のカラー信号が得られること
になる。

なお、ここでエンコーダ１７に対する信号
R′とB′の供給が遅延回路１５，１６を介して行
なわれるようになつているのは、輪郭補償回路１
４として2H輪郭補償回路が用いられているので、
輝度信号Ｙに対して輝度信号Y′が1Hの遅延を受
けているためであり、これに合わせて信号R′と
B′も1H遅らせる必要があるからである。

しかしながら、この従来の信号処理回路におい
ては、色映像信号G′，R′，B′を混合回路１３で
合成して得た輝度信号Ｙに基づいて輪郭補償を行
なつているため、Ｒ用とＢ用の各撮像素子３，５
（第１図）間でのレジストレーシヨンに誤差があ
ると輪郭補償効果が著しく劣化するばかりか、か
えつて解像度を悪化させてしまう。

そのため、従来の信号処理回路を用いた固体カ
ラー撮像装置においては、Ｒ用とＢ用の撮像素子
３，５のレジストレーシヨン機構６，８に高精度
でしかも高信頼性のものが必要となる上、レジス
トレーシヨンの調整も精密に行なう必要があるた
め、コストアツプが著しくなつてしまうという欠
点あつた。

加えて、上記従来例のように、輪郭補償回路１
４として2H輪郭補償回路を用いた場合には、色
映像信号R′とB′の両方の経路に1Hの遅延回路１
５，１６が必要になるため、この点でも大きなコ
ストアツプとなつてしまうという欠点があつた。

他方、これらの欠点を除くためには、輪郭補償
のための信号の取り出しを信号R′，又はB′など
にだけ基づいて行なうようにすればよいが、前述
のように空間画素補間法が適用されたカラー撮像
装置においては、1/2画素ピツチだけずらして配
置された撮像素子の信号から合成された輝度信号
Ｙに基づいて輪郭補償のための信号を取り出す必
要があるため、この方法を採用することができな
かつた。

本発明の目的は、上記した従来技術の欠点を除
き、空間画素補間法を用いて解像度の改善を図つ
た固体カラー撮像装置において、撮像素子のレジ
ストレーシヨン誤差による輪郭補償効果の低下を
防止し、かつ遅延回路の必要数を減らすことによ
りコストアツプが少くて済むようにした信号処理
回路を提供するにある。

この目的を達成するため、本発明は、空間画素
補間のために1/2画素ピツチだけずらして配置し
た２個の撮像素子から得た映像信号だけを１対１
の割合いで合成した信号に基づいて輪郭補償信号
を取り出し、その後で輝度信号を合成するように
した点を特徴とする。

以下、本発明による固体カラー撮像装置の実施
例について説明する。

第７図は本発明の一実施例で、第６図の従来例
と同一もしくは同等の部分には同じ符号を付し、
その詳しい説明は省略する。

第７図において、１８は減算回路、１９は加算
回路、２０，２１はローパスフイルタである。

次に動作について説明する。

各撮像素子３〜５（第１図）からプリアンプな
どを経て取り出された映像信号Ｇ，Ｒ，Ｂは各プ
ロセスアンプ１０〜１２によつてγ補正など所定
の処理を施こされて映像信号G′，R′，B′となり、
このうち信号G′とR′だけが混合回路１３に供給
されて１対１の比率で合成された信号0.5G′＋
0.5R′となる。この信号0.5G′＋0.5R′は1H輪郭補
償回路１４に入力され、0.5G′＋0.5R′の信号に輪
郭補償信号が付加された信号（G′＋R′）′が出力
に取り出される。

その後、この信号（G′＋R′）′は、まず減算回
路１８に入力されて信号R′を所定量だけ差し引
き、ついで加算回路１９に入力されて信号B′を
所定量だけ加算し、輝度信号に必要なＲ，Ｇ，Ｂ
の各信号の合成比が例えば（Ｒ：Ｇ：Ｂ）＝
（0.30：0.59：0.11）のNTSC標準方式となるよう
にして輪郭補償された輝度信号Y′を取り出し、
それをエンコーダ１７に供給する。

一方、信号R′とB′はローパスフイルタ２０，
２１にも供給され、高域成分が除かれて低域成分
だけとなつた信号R′_L，B′_Lが取り出されてそれが
エンコーダ１７に入力される。

この結果、エンコーダ１７の出力には空間画素
補間法により解像度が改善され、しかも輪郭補償
が施こされたNTSC方式のカラー映像信号が得ら
れることになる。

このとき、上記実施例によれば、輪郭補償回路
１４には映像信号G′とR′を混合した信号が供給
されているだけで、撮像素子５（第１図）から得
た映像信号B′は全然供給されていない。

従つて、撮像素子５のレジストレーシヨンに多
少の誤差があつても輪郭補償効果が劣化したり、
解像度を低下させたりする恐れは全くなくなり、
空間画素補間法による高い解像度を有し、しかも
輪郭補償が充分に施こされた信号を得ることがで
きる。

なお、上記実施例は輪郭補償回路１４として
1H輪郭補償回路を用いた例であるが、2H輪郭補
償回路を用いた場合には減算回路１８とローパス
フイルタ２０に供給すべき信号R′と、加算回路
１９とローパスフイルタ２１に供給すべき信号
B′に対して1Hの遅延を与え、輪郭補償回路１４
で与えられてしまう1Hの遅延時間に合わせて信
号R′，B′を遅らせてやる必要があるが、この場
合でも本発明によれば、信号B′が輪郭補償に使
用されていないから、その撮像素子５の光学的配
置を垂直方向に１水平走査線分だけずらすか、或
いはこの撮像素子５に対する垂直スタートパルス
を1Hだけ遅らせて供給することにより映像信号
の読み出しを1H遅らせる方法が適用できること
になり、この方法を適用することにより第７図の
破線で示すように、信号R′の経路にだけ遅延回
路１５を設け、信号B′の経路には何も設けなく
ても済むから、遅延回路を１個用いるだけで済む
ことになり、コストアツプを少くすることができ
る。

次に第８図は本発明の他の実施例で、プロセス
アンプ１０〜１２に入力されるまでの間に輪郭補
償を行なうようにした実施例である。

第８図において、２２〜２４は輪郭補償信号Ｘ
を加算するための加算回路、２５はＲ信号を差し
引くための減算回路であり、その他は第７図の実
施例と同じである。

次に動作について説明する。

撮像素子３〜５から得た撮像信号Ｇ，Ｒ，Ｂの
うち、信号ＧとＲだけが混合回路１３に供給さ
れ、そこで１対１の割合いで合成された後、輪郭
補償回路１４に供給される。そしてこの輪郭補償
回路１４では合成された信号Ｇ＋Ｒから輪郭補償
信号Ｘを作り出し、加算回路２２〜２４のそれぞ
れに供給する。

一方、これらの加算回路２２〜２４の他方の入
力にはそれぞれ信号Ｇ＋Ｒ，Ｒ、それにＢが供給
されているから、まず加算回路２２の出力には信
号Ｇ＋Ｒに輪郭補償信号Ｘが加算されて現われ、
ついでそれが減算回路２５に供給されて信号Ｒが
差し引かれるので、プロセスアンプ１０には信号
Ｇが輪郭補償された信号Ｇ＋Ｘが入力される。同
様に加算回路２３では信号Ｒに信号Ｘが加算され
て輪郭補償された信号Ｒ＋Ｘがプロセスアンプ１
１に入力され、加算回路２４では信号Ｂが輪郭補
償された信号Ｂ＋Ｘが得られてそれがプロセスア
ンプ１２に入力されることになる。

従つて、各プロセスアンプ１０〜１２の出力に
は、空間画素補間法により解像度が高められた
上、輪郭補償が施こされたそれぞれの色の映像信
号Ｇ＋Ｘ，Ｒ＋Ｘ，Ｂ＋Ｘがさらにγ補正など所
定の処理を加えられて色信号G″，R″，B″として
取り出されることになる。

そして、この実施例においても、輪郭補償回路
１４に入力されるのは信号ＧとＲだけで信号Ｂは
除かれているから、撮像素子３と５の間のレジス
トレーシヨンに多少の誤差があつても輪郭補償の
効果が充分に得られなかつたり、或いは解像度を
低下させたりする恐れは全く生じない。

なお、この実施例でも第７図の実施例と同様に
2H輪郭補償回路を用いたときには1H遅延回路１
５が必要になるが、信号Ｂについては第７図の実
施例と同じく撮像素子５からの映像信号の読み出
しを1H遅らす方法の適用が可能で、これにより
遅延回路は１個だけ使用すれば済むようにでき
る。

また、以上の実施例では、混合回路１３に供給
すべき信号として信号Ｇと信号Ｒを用いていた
が、この信号Ｒに代えて信号Ｂを用いるようにし
てもよく、これによつても同様な作用効果を得る
ことができる。

さらに、空間画素補間法の適用についてもＧ用
の撮像素子を他の撮像素子に対してずらすように
しているが、Ｒ用、又はＢ用の撮像素子をずらす
ようにしても空間画素補間法の適用は可能であ
り、従つていずれをずらすかは当業者が任意に選
ぶことができる。

以上説明したように、本発明によれば、空間画
素補間法を適用して解像度の向上を図つた固体カ
ラー撮像装置において、撮像素子のレジストレー
シヨン誤差による輪郭補償効果の低下を防止でき
るから、従来技術の欠点を除きレジストーシヨン
機構や調整作業の簡略化が可能になる上、回路構
成も簡単化できるので解像度が高く、しかも輪郭
補償が施こされた高品位のカラー映像信号を得る
ことのできる固体カラー撮像装置の信号処理回路
をローコストで提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は固体カラー撮像装置の一例を示す模式
図、第２図及び第３図は空間画素補間法の適用に
際して必要な撮像素子の光学的配置の一例を示し
た模式図、第４図は信号の読み出し態様を示した
タイムチヤート、第５図は同じく撮像素子の光学
的配置の一例を示した模式図、第６図は信号処理
回路の従来例を示す回路図、第７図は本発明によ
る固体カラー撮像装置の信号処理回路の一実施例
を示す回路図、第８図は同じく他の実施例を示す
回路図である。 １０〜１２……プロセスアンプ、１３……混合
回路、１４……輪郭補償回路、１５……遅延回
路、１７……エンコーダ、１８，２５……減算回
路、１９，２２〜２４……加算回路、２０，２１
……ローパスフイルタ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ３個の固体撮像素子を有し、これら撮像素子
   のうちの１の撮像素子の撮像位置を基準位置と
   し、この基準位置に対して他の撮像素子の撮像位
   置を水平方向、又は水平垂直両方向に画素ピツチ
   の1/2ピツチだけずらすことにより輝度信号の解
   像度を改善するようにした固体カラー撮像装置に
   おける輪郭補償回路を含む信号処理回路におい
   て、上記１の撮像素子と他の撮像素子のうちの一
   方からの撮像信号をそれぞれ１対１の比率で合成
   する混合回路と、該混合回路の出力信号を入力と
   する輪郭補償回路とを設け、該輪郭補償回路の出
   力に得た輪郭補償信号により輪郭補償を行なうよ
   うに構成したことを特徴とする固体カラー撮像装
   置の信号処理回路。 ２ 特許請求の範囲第１項において、上記輪郭補
   償回路から得た輪郭補償信号を輝度信号に加算し
   て輪郭補償を行なうように構成したことを特徴と
   する固体カラー撮像装置の信号処理回路。 ３ 特許請求の範囲第１項において、上記輪郭補
   償回路から得た輪郭補償信号を上記３個の撮像素
   子から得た各色信号のそれぞれに加算して輪郭補
   償を行なうように構成したことを特徴とする固体
   カラー撮像装置の信号処理回路。