JPH03133293A - カラー固体撮像装置 - 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】 ［産業上の利用分野］ この発明はカラー固体撮像装置に関する。

［発明の概要］ この発明は、補色市松色フィルタと対向する固体撮像素
子の隣接する２行の受光画素を同時に水平走査し、アナ
ログの輝度信号成分及び搬送色信号成分を得て、これを
デジタル処理するカラー固体撮像装置において、搬送色
信号成分をエンファシスすることにより、搬送色信号成
分の相対レベルを上昇させて、色信号の量子化に伴う再
生画像の品位の劣化を防止するようにしたものである。

［従来の技術］ 従来、シアン（Ｃｙ）、マゼンタ（Ｍ）、黄（Ｙｅ）の
３補色と、緑（Ｇ）との４色を市松格子状に配列した色
フィルタと、固体撮像素子とを組み合わせたカラー固体
撮像装置が知られている（例えば、特開昭５９−１６１
９８９号公報参照）。

先ず、第３図〜第５図を参照しながら、従来のカラー固
体撮像装置について説明する。

第３図において、（１０）は色フィルタを全体として示
し、第０行にシアン及び黄のフィルタ素子（１ｃ）及び
（１ｙ）が順次交互に配列されると共に、第ｎ＋１行に
は、マゼンタ及び緑のフィルタ素子（１ｍ）及び（Ｉｇ
）が順次交互に配列される。そして、第ｎ＋２行が第ｎ
行と同一の素子配列で形成されると共に、第ｎ＋３行は
、第ｎ＋１列とは逆相の素子配列で形成される。

第４図において、（２０）はアナログ信号系であって、
固体撮像素子（２１）は、上述の色フィルタ（１０）に
対向して、２次元に配された受光画素と、各画素の信号
電荷の転送素子、例えば、ＣＣＤ　（いずれも図示せず
）とを含み、固体撮像素子（２１）の出力信号が、相関
二重サンプリング（ＣｏｒｒｅｌａｔｉｖｅＤｏｕｂｌ
ｅ　Ｓａｍｐｌｉｎｇ　）回路（２２）を経て、ＡＧＣ
増幅器（２３）に供給される。この増幅器（２３）の出
力が、サンプルホールド回路（２４）で標本化されて、
Ａ−Ｄ変換器（２５）に供給され、例えば、１０ビツト
のデジタル信号に変換される。

（３０）はデジタル信号処理系であって、低域フィルタ
（３１）及び帯域フィルタ（３２）に共通に、Ａ−Ｄ変
換器（２５）からのデジタル信号が供給される。低域フ
ィルタ（３１）の出力は輝度信号処理回路（３３）に供
給され、ここで、アパーチャ補正・ガンマ補正等の信号
処理を受ける。一方、帯域フィルタ（３２）の出力は、
マトリクス回路（３４）に供給されて、Ｒ２Ｏ，Ｂの３
原色に変換され、色信号処理回路（３５）に供給されて
、白バランス、ガンマ補正、エンコード、色相補正等の
信号処理を受ける。

このような信号処理のデジタル化により、装置が小型化
・省電力化される。

両信号処理回路（３３）及び（３５）の出力はＡ−Ｄ変
換器（３６）及び（３７）に供給されて、それぞれアナ
ログの輝度信号Ｙと色信号Ｃとに変換される。

従来例の動作は次のとおりである。

被写体光が色フィルタ（１０）の各フィルタ素子により
空間変調され、この変調光が固体描像素子（２１）の各
受光画素（図示せず）により光電変換され、更にサンプ
リングされる。サンプリング周波数ｆｓｐは、例えば、
色副搬送波周波数ｆｓｃの４倍（１４，３Ｍ）ｌｚ）に
設定される。また、色フィルタ（１０）の繰り返し周波
数はサンプリング周波数ｆｓｐの１７２に相当するよう
に設定される。

奇数フィールドでは、色フィルタ（１０）の第ｎ行。

第ｎ＋１行；第ｎ＋２行、第ｎ＋３行；・・・・の各２
行に対応する受光画素が同時に水平走査されて、その光
電変換出力が２列ごとに順次取り出される。

偶数フィールドでは、第ｎ＋１行、第ｎ＋２行；第ｎ＋
３行、第ｎ＋４行；・・・・の各２行に対応する受光画
素が同時に水平走査されて、その光電変換出力が２列ご
とに順次取り出される。

第ｎ行、第ｎ＋１行のシアン及びマゼンタのフィルタ素
子（ｌｃ）　、　（ｉｍ）に対応する受光画素から、第
５図Ａ、Ｂに示すように、（Ｂ　＋　Ｇ）、　（Ｒ＋　
Ｂ）の各信号成分が得られると共に、黄及び緑のフィル
タ素子（ｌｙ）　、　（Ｉｇ）に対応する受光画素から
は（Ｒ＋Ｇ）、Ｇの各信号成分が得られる。

また、第ｎ＋２行、第ｎ＋３行のシアン及び緑のフィル
タ素子＜ｌｃ）　、　（Ｉｇ）に対応する受光画素から
、同図Ｃ，Ｄに示すように、（Ｂ　＋　Ｇ）、　Ｇの各
信　号成分が得られると共に、黄及びマゼンタのフィル
タ素子（ｌｙ）　、　（１信）に対応する受光画素から
は（Ｒ＋Ｇ）、（Ｒ＋Ｂ）の各信号成分が得られる。

奇・偶の両フィールドの各水平走査において、２行２列
の４画素ごとの出力信号の総和は、Ｓｓ　＝　（２Ｒ＋
３Ｇ＋２Ｂ） となり、低域フィルタを経ることにより、濃淡のない輝
度信号を得ることができる。

奇数フィールドの第ｎ行及び第ｎ＋１行において、２行
２列の４画素ごとに、各列の出力信号の和をとり、各列
の和信号間の差分をとれば、この差分信号は、 ５ｄｂ＝　（（Ｂ　＋　Ｇ）　＋　（Ｒ十Ｂ）］−［（
Ｒ＋Ｇ）＋Ｇ］＝２８−Ｃ； となる。

同様に、第ｎ＋２行及び第ｎ＋３行において、２行２列
の４画素ごとに、各列の出力信号の和をとり、各列の和
信号間の差分をとれば、この差分信号は、 ５ｄｒ−［（Ｂ　＋　Ｇ）　＋　Ｇ］ −［（Ｒ＋Ｇ）＋（Ｒ＋Ｂ）］＝２　Ｒ−Ｇとなる。

また、偶数フィールドの第ｎ＋１行、第ｎ＋２行及び第
ｎ＋３行、第ｎ＋４行においても、同じ差分信号Ｓｄｂ
及びＳｄｒが得られる。

この差分信号Ｓｄｂ及びＳｄｒは、色フィルタ（１０）
の各フィルタ素子による空間変調に基づいて形成された
搬送色信号成分であって、その繰り返し周波数はサンプ
リング周波数ｆｓｐの１７２、即ち、色副搬送波周波数
ｆｓｃの２倍（７，１６Ｈｚ）となる。

［発明が解決しようとする課題］ ところが、従来のカラー固体撮像装置では、増幅器（２
３）から出力されるアナログの搬送色信号成分が、輝度
信号成分に比べて、例えば、１７４〜１／２の低レベル
となるので、Ａ−Ｄ変換する場合、直線量子化でも、例
えば、１０ビツト相当の標準入力レベルでは、搬送色信
号成分は８〜９ビツト相当の精度に止まる。

まして、ガンマ補正により、標準入力レベルの３倍のダ
イナミックレンジを確保した場合には、高レベル領域が
圧縮されて、標準入力レベルでは、搬送色信号成分の精
度が、例えば６〜７ビツト相当にまで低下してしまう。

このため、色信号の細かな階調が得られず、再生画像に
偽輪郭が発生してしまう。また、Ａ−Ｄ変換に伴う量子
化ノイズに影響されて、充分なＳ／Ｎが得られない等の
問題があった。

かかる点に鑑み、この発明の目的は、アナログの搬送色
信号成分の相対レベルを上昇させて、色信号の量子化に
伴う再生画像の品位の劣化を防止することができるカラ
ー固体撮像装置を提供するところにある。

［課題を解決するための手段］ この発明は、１原色及び３補色のフィルタ素子（Ｉｇ）
　、　（ｌｃ）　＋　（１ｍ）　、　（ｌｙ）が市松格
子状に配すレタ色フィルタ（１０）と、受光画素が２次
元に配された固体撮像素子（２１）とを、フィルタ素子
及び受光画素をそれぞれ対応させて対向させ、当該受光
画素の隣接する２行を同時に水平走査して得たアナログ
の輝度信号成分ＳＳ及び搬送色信号成分Ｓｄｂ、Ｓｄｒ
をデジタル処理するようにしたカラー固体描像装置にお
いて、エンファシス回路を設けて、搬送色信号成分をエ
ンファシスするようにしたカラー固体撮像装置である。

［作用］ かかる構成によれば、アナログの搬送色信号成分の相対
レベルが上昇して、色信号の量子化に伴う再生画像の品
位の劣化が防止される。

［実施例］ 以下、第１図及び第２図を参照しながら、この発明によ
るカラー固体↑最像装置の一実施例について説明する。

この発明の一実施例の構成を第１図に示す。この第１図
において、前出第４図に対応する部分には同一の符号を
付して重複説明を省略する。

第１図において、（２６）はエンファシス回路であって
、ＡＧＣ増幅器（２３）とサンプルホールド回路（２４
）との間に接続される。そして、マトリクス回路（３４
）の諸定数が適宜に変更される。その余の構成は前出第
４図と同様である。

この実施例のエンファシス回路（２６）は、第２図の周
波数特性に示すように、サンプリング周波数ｆｓｐの１
／２、即ち色副搬送波周波数ｆｓｃの２倍の周波数の近
傍で、低域周波数及びサンプリング周波数を基準として
、アナログの搬送色信号のレベルを、例えば６ｄＢだけ
上昇させる。

これにより、Ａ−Ｄ変換器（２５）から出力されるデジ
タルの搬送色信号成分の精度が、例えば、１ビツト上昇
して、色差信号の細かな階調が確保され、量子化ノイズ
の影響が低減されると共に、偽輪郭の発生が低減される
。

［発明の効果］ 以上詳述のように、この発明によれば、補色市松色フィ
ルタと対向する固体撮像素子の隣接する２行の受光画素
を同時に水平走査して得たアナログの搬送色信号成分を
エンファシスするようにしたので、色信号の量子化に伴
う再生画像の品位の劣化を防止することができるカラー
固体撮像装置が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明によるカラー固体撮像装置の一実施例
の構成を示すブロック図、第２図はこの発明の一実施例
の要部の特性を示す線図、第３図は従来のカラー固体撮
像装置の要部の構成を示す路線平面図、第４図は従来の
カラー固体撮像装置の構成例を示すブロック図、第５図
は従来例の動作を説明するだめの線図である。 （１０）は色フィルタ、（ｌｃ）　、　（Ｉｇ）　、　
（１（１）　、　（ｌｙ）はフィルタ素子、（２１）は
固体撮像素子、（２５）はＡ−Ｄ変換器、（２６）はエ
ンファシス回路、（３０）はデジタル信号処理系である
。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １原色及び３補色のフィルタ素子が市松格子状に配され
   た色フィルタと、受光画素が２次元に配された固体撮像
   素子とを、上記フィルタ素子及び受光画素をそれぞれ対
   応させて対向させ、当該受光画素の隣接する２行を同時
   に水平走査して得たアナログの輝度信号成分及び搬送色
   信号成分をデジタル処理するようにしたカラー固体撮像
   装置において、 エンファシス回路を設けて、 上記搬送色信号成分をエンファシスするようにしたこと
   を特徴とするカラー固体撮像装置。