JPH01309591A - 固体撮像装置 - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、固体撮像装置に係わり、特にモアレ、混変調
による偽信号等を低減する補間処理の改良をはかった固
体撮像装置に関する。

（従来の技術） カラー画像を撮像する固体撮像装置においては、少ない
画素数で高い解像度を得るために空間画素ずらし法か採
用されている。この空間画素ずらし法では、Ｒ，Ｇ、Ｂ
用の撮像素子の画素を適当にずらす、例えばＲ，Ｂ用の
撮像素子をＧ用の撮像素子の位置に対して１／２画素ピ
ッチずらすため、すらした色画素を合成するために色画
素補葡処理か必要となる。

従来、この種の色画素補間処理は、ガンマ補正回路の後
段に設置されていた。固体撮像装置では、受光素子がア
レイ状に配置されているため、素子内部で画素がサンプ
リングされている。このため、本来撮像しようとする像
に相当する映像信号の他に、サンプリング周波数と映像
信号との差の周波数に相当する周波数の偽信号、即ちモ
アレ信号が発生する。また、この映像信号がサンプリン
グ周波数の１／２となるナイキスト周波数の近傍である
場合は、モアレ信号と合わさって後段の非線形なガンマ
補正回路により混変調による新たな偽信号が低域周波数
帯に生じ、著しく画質を劣化さ、せる。

これらを防止するためには、従来は、使用する映像信号
帯域に対してナイキスト周波数を十分高くすることによ
り対応していた。しかしながら、このような場合には、
サンプリング周波数を高くしなければならないため、撮
像素子の画素数を多くしなければならないという欠点が
生じていた。

また、−度生じたこの種の混変調信号は従来の画素ずら
し法等の線形処理では低減することが困難である。特に
、第３図に示すような、映像信号帯域内にサンプリング
周波数を持つ固体撮像装置（特開昭８１−１３７７８２
号公報）等を用いた場合、この種の偽信号が映像帯域内
に生じることが多く、偽信号の少ない映像信号を得るの
が一層困難となる。なお、第３図において、９０はフォ
トダイオード、９１，９２．９３．９４は垂直転送電極
、９５はトランスファーゲート、９６はチャネルストッ
パを示し、この固体撮像装置は、隣接する複数の受光素
子の信号電荷を合成して撮像情報を得るものであり、サ
ンプリング周波数が低くなり、少ない画素数で高解像度
を得ようとするものである。

また、類似のモアレ低減方式に、ｒＴＶ学会誌Ｖｏｌ、
４Ｌ、　Ｎｏ、１１．　Ｈ）１０１９〜１０２４　（１
９８７）　ｊに開示されているモアレバランス回路（第
４図）があるが、この方式では、モアレの少ない合成信
号の高域成分により、原色信号のガンマ補正信号から作
った輝度信号の高域成分を置き換える方法を取っている
。この方式では、ガンマ補正処理により低域に発生する
混変調偽信号は、前述した輝度信号の低域成分ＹＬに含
まれるため、モアレの少ない合成信号で高域成分を置き
換えても、この種の問題は解決しない。

（発明が解決しようとする課題） このように従来、−度発生したモアレ信号をガンマ補正
回路の後段で低減しようとするため、非線形処理により
新たな偽信号が問題となっていた。また、従来技術の他
の例としてモアレの少ない合成信号により、ガンマ補正
後合成した輝度信号を補正する方法がある。しかし、ガ
ンマ補正回路に入力される信号に既にモアレ信号が存在
するため、非線形処理による混変調妨害は免れない。

本発明は、上記事情を考慮してなされたもので、その目
的とするところは、新たな偽信号を発生することなくモ
アレ信号を低減することができ、偽信号の少ない映像信
号を得ることのできる固体撮像装置を提供することにあ
る。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明は、ガンマ補正を行おうとする原色信号に対し、
その高域成分を予めモアレが少なくなるように原色信号
を混合した合成信号で置き換えることにより、新たな偽
信号が発生しないようにするものである。

即ち本発明は、受光する色が異なる受光素子を３種持ち
、それぞれ受光する重心位置が空間的に互いに異なるよ
うに１次元若しくは２次元配置されるか、又は重心位置
が時間的に異なるように１次元若しくは２次元的に駆動
される固体撮像装置において、前記３種の受光素子より
それぞれ得た３つの第１の信号Ｒ，，Ｇ、、Ｂｌに対し
て所定のマトリックス演算を行い３つの第２の信号Ｙ＋
　、Ｒ＋　　Ｙ＋　、Ｂ＋　　Ｙ＋　　（Ｙ＋　＝ａＲ
＋　＋ｂＧ、＋ｃＢ、＋ａ、ｂ、ｃは係数）を求めるマ
トリックス回路と、前記第２の信号のＲ，−Ｙ。

の低域成分を取出す第１の帯域制限回路と、前記第２の
信号のＢ、−Ｙ、の低域成分を取出す第２の帯域制限回
路と、前記第２の信号のＹｌ及び上記帯域制限回路を通
して得られる２つの信号に対して逆マトリックス演算を
行い、前記第１の信号Ｒ１、Ｇ１、Ｂ１の高域成分を前
記第２の信号のＹｌでそれぞれ置換した第３の信号Ｒ２
、Ｇ２　。

Ｂ２を求める逆マトリックス回路と、この逆マトリック
ス回路を通して得られる第３の信号Ｒ２゜Ｇ２．Ｂ２に
対してそれぞれ非線形処理を行うガンマ補正回路とを設
けるようにしたものである。

（作　用） 本発明では、非線形処理回路であるガンマ補正回路に入
力される信号中にモアレ信号が入らないようにするため
、前述した問題（非線形処理による混変調妨害等）を解
消することができる。さらに、本発明は、色信号に挿入
するローパスフィルタの特性も簡易なものでよいこと、
前述した原色信号におけるサンプリング周波数が低い場
合でもよく、特に前記サンプリング周波数が映像帯域内
にある撮像装置においても、偽信号の少ない映像信号が
得られること等、新たな特徴を有する。

（実施例） 以下、本発明の詳細を図示の実施例によって説明する。

第１図は本発明の一実施例に関わる固体撮像装置の概略
構成を示すブロック図である。図中１１゜１２．１３は
それぞれＣＣＤ撮像素子であり、例えば１１がＲ信号用
、１２がＧ信号用、１３がＢ信号用である。単板カラ一
方式によれば、この撮像素子は１枚でもよい。撮像素子
１１，１２゜１３から取出された第１の信号Ｒ，，Ｇ、
、Ｂ。

は増幅器２１，２２．２３でそれぞれ増幅された後、第
１のマトリックス回路３０に供給される。

マトリックス回路３０では、上記各信号に所定のマトリ
ックス係数を掛け、第２の信号Ｙ１゜Ｒ１Ｙ＋　、Ｂ、
　Ｙ、を合成出力する。ここで、例えばＲ，Ｂ用撮像素
子１１．１３をＧ用撮像素子１２の位置に対して１／２
画素ピッチずらした場合について述べると、Ｇ、に含ま
れるモアレとＲ，、Ｂ、に含まれるモアレの位相が逆位
相なので、Ｙｌの信号合成比を例えば Ｙ、　＝　０．５Ｇ、　＋０．２５Ｒ，＋０．２５Ｂよ
とすれば、Ｙｌに含まれるモアレ成分は打消し合って零
となる。

マトリックス回路３０を介して得られる第２の信号のう
ち、Ｙ１信号は逆マトリックス回路５０に供給され、Ｒ
，−Ｙ、信号は第１のローパスフィルタ４１を通して、
また及びＢ、−Ｙ、信号は第２のローパスフィルタ４２
を通して逆マトリックス回路５０に供給される。逆マト
リックス回路５０では、合成した第３の信号Ｒ２，Ｇ２
．Ｂ２が合成される。合成された信号Ｒ２，Ｇ２．Ｂ２
のスペクトル成分の強度比を模式的に図に表わせば、第
２図のようになる。ローパスフィルタ４１゜４２のカッ
トオフ周波数をｆ。とすれば、ｆｏより低い周波数では
、Ｒ２，Ｇ２．Ｂ２信号はそれぞれＲ，、Ｇ１、Ｂ１、
と等しくなり、ｆｃより高い周波数ではそれぞれＹ、と
等しくなる。

また、逆マトリックス回路５０を介して得られる第３の
信号Ｒ２，Ｇ２．Ｂ２は、それぞれガンマ補正回路６１
，６．２．６３により補正された後、第４の信号となり
第２のマトリックス回路７０に供給される。マトリック
ス回路７０では、上記各信号に所定のマトリックス係数
を掛け、第５の信号Ｙ２．Ｉ、Ｑを合成出力する。ここ
で、ガンマ補正したのちの第４の合成信号に対して、通
常の輝度信号の合成比、例えばＮＴＳＣ方式の輝度信号
合成比 Ｙ　２−０．３０（Ｒ２）　”　＋０．５９（Ｇ　２）
　７＋０．ＬＬ（Ｂ　２）　”となるようにマトリック
ス回路７０を設けることにより、第５の合成信号である
輝度信号Ｙ２の低域成分は、ＮＴＳＣの輝度信号と等し
くなる。即ち、輝度信号Ｙ２は、低域成分は従来のＮＴ
ＳＣの輝度信号と同様であり、高域成分は前記モアレを
打消し合った信号Ｙ、となり、これによりモアレの低減
が可能となる。

＝　１１− 以上のように、第１のマトリックス回路３０ではモアレ
最小の合成比を用い、第２のマトリックス回路７０では
輝度誤差の少ない合成比を用いることにより、モアレ、
混変調偽信号が少なくなるばかりでなく、輝度誤差の少
ない輝度信号を得ることもできる。

なお、以上述べた実施例に用いた回路構成に類似した回
路として公知の論文（ＥＤＴＶにおける送像側画質改善
：電子情報通信学会総合全国大会。

１１７２、ｐ５−６８．昭和６２年）があるが、この考
案は、ガンマ補正されたＲＧＢ信号より作られるＩ、Ｑ
信号が帯域制限されることにより高彩度画像でのデイテ
ールが低下することを防止する目的で考えられている。

このため、マトリックス回路等の回路定数は通常の輝度
信号合成比となるよう設定されている。一方、本発明で
は、モアレを低減させることを目的としているため、各
色信号である第１の信号に含まれるモアレの位相が、各
色毎に異なるように、素子位置を互いに異なるように設
定すると共に、前記位相の異なるモアレが互いに打消し
合うような合成比を用いて第２の合成信号を合成するの
が特徴である。このようにすることにより、後段でＩ、
Ｑ信号を帯域制限するかしないかに拘らず、モアレが少
なくなると共に、混変調による新たな偽信号の混入を未
然に防止することが可能となる。

また、実施例で信号処理として１次元処理法により説明
を行ったが、前述したローパスフィルタは２次元的なロ
ーパスフィルタとすることにより、さらに効果が高くな
る。特に、走査線毎にサンプル点の位置が水平方向に異
なった撮像素子では、モアレの発生が２次元空間周波数
空間の上で水平方向から外れるため、前述の２次元ロー
パスフィルタが有効に機能し、水平方向解像度を低下さ
せることなしに、十分なモアレ低減が可能となる。

同様に、フィールド毎若しくはフレーム毎にサンプル点
の位置が異なる撮像素子を用いた場合は、前述のローパ
スフィルタは時空間ローパスフィルタであることが望ま
しい。また、合成回路、再合成回路の定数によっては前
述したローパスフィル夕はバンドパス又はバイパスフィ
ルタでも置き換えが可能である。

また、実施例ではＲ，Ｇ、Ｂに相当する３種の受光素子
を用いたが、２板式撮像装置等の受光する色が異なる２
種の受光素子を用いたものにも適用することかできる。

さらに、本発明は画素ピッチをずらした撮像装置に最も
有効であるが、正方配列の撮像装置に適用することも可
能である。その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、
種々変形して実施することができる。

［発明の効果］ 以上詳述したように本発明によれば、ガンマ補正回路等
の非線形処理回路に入力する前に、モアレ信号が低減さ
れているため、撮像素子のサンプリング周波数が低い場
合でも、混変調による偽信号が発生し難く、映像信号帯
域内に前記サンプリング周波数があっても偽信号の少な
い映像信号が得られる等の特徴を有する。特に、ＮＴＳ
Ｃ方式等の輝度信号を合成する場合には、輝度誤差はな
く、偽信号の少ない映像信号を得ることが可能−１４＝ である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係わる固体撮像装置の概略
構成を示すブロック図、第２図は同実施例における信号
スペクトル強度比を示す模式図、第３図は従来装置の画
素配置を示す模式図、第４図は従来装置の概略構成を示
すブロック図である。 １１、〜，１３・・・ＣＣＤ撮像素子（受光素子）、２
１、〜，２３・・・増幅器、３０・・・第１のマトリッ
クス回路、４１．４２・・・ローパスフィルタ、５０・
・・逆マトリックス回路、６１．〜，６３・・・ガンマ
補正回路、７０・・・第２のマトリックス回路。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）受光する色が異なる受光素子を少なくとも２種持
   ち、それぞれ受光する重心位置が空間的に互いに異なる
   ように１次元若しくは２次元配置されるか、又は重心位
   置が時間的に異なるように１次元若しくは２次元的に駆
   動される固体撮像装置において、 それぞれの受光素子より得た少なくとも２つの第１の信
   号に第１のマトクッスク係数を掛けて得た少なくとも２
   つの第２の信号のうち、少なくとも１つの信号を第１の
   帯域制限回路を通して得た信号成分を他方の第２の信号
   を第２の帯域制限回路を通して得た信号成分により置換
   して得た少なくとも２つの第３の信号に対して非線形処
   理を行うことを特徴とする固体撮像装置。
2. （２）受光する色が異なる受光素子を３種持ち、それぞ
   れ受光する重心位置が空間的に互いに異なるように１次
   元若しくは２次元配置されるか、又は重心位置が時間的
   に異なるように１次元若しくは２次元的に駆動される固
   体撮像装置において、前記３種の受光素子よりそれぞれ
   得た３つの第１の信号Ｒ＿１、Ｇ＿１、Ｂ＿１に対して
   所定のマトリックス演算を行い３つの第２の信号 Ｙ＿１、Ｒ＿１、−Ｙ＿１、Ｂ＿１、−Ｙ＿１（Ｙ＿１
   ＝ａＲ＿１＋ｂＧ＿１＋ｃＢ＿１：ａ、ｂ、ｃは係数）
   を求めるマトリックス回路と、前記第２の信号のＲ＿１
   、−Ｙ＿１の低域成分を取出す第１の帯域制限回路と、
   前記第２の信号のＢ＿１−Ｙ＿１の低域成分を取出す第
   ２の帯域制限回路と、前記第２の信号のＹ、及び上記帯
   域制限回路を通して得られる２つの信号に対して逆マト
   リックス演算を行い、前記第１の信号Ｒ＿１、Ｇ＿１、
   Ｂ＿１の高域成分を前記第２の信号のＹ＿１でそれぞれ
   置換した第３の信号Ｒ＿２、Ｇ＿２、Ｂ＿２を求める逆
   マトリックス回路と、この逆マトリックス回路を通して
   得られる第３の信号Ｒ＿２、Ｇ＿２、Ｂ＿２に対してそ
   れぞれ非線形処理を行うガンマ補正回路とを具備してな
   ることを特徴とする固体撮像装置。
3. （３）前記マトリックス回路は、そのマトリックス係数
   を、前記第１の信号に含まれるモアレ成分が前記第２の
   信号のうち少なくとも１つの信号において打ち消し合っ
   て出力されるように選ばれることを特徴とする請求項１
   又は２記載の固体撮像装置。
4. （４）前記帯域制限回路は、空間１次元若しくは２次元
   帯域制限回路、又は時空間２次元若しくは時空間３次元
   帯域制限回路であることを特徴とする請求項１又は２記
   載の固体撮像装置。