JPH03211977A

JPH03211977A - カラー撮像装置

Info

Publication number: JPH03211977A
Application number: JP2006903A
Authority: JP
Inventors: Haruo Saito; 齋藤　治男
Original assignee: Aiwa Co Ltd
Current assignee: Sony Group Corp
Priority date: 1990-01-16
Filing date: 1990-01-16
Publication date: 1991-09-17
Anticipated expiration: 2012-12-24
Also published as: JP2693845B2

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、補色市松方式の色フィルタを有する固体撮
像素子を用いて構成されるカラー撮像装置に間する。

［従来の技術］従来、例えばＣＣＤ固体撮像素子を用いて構成されるカ
ラー撮像装置において、高解像度撮像を行なう方法とし
て、多画素の固体撮像素子を用いて構成する方法、２板
以上の固体撮像素子を用いて構成する方法等が提案され
ている。

［発明が解決しようとする課題］し・かじ、多画素の固体撮像素子を使用する方法によれ
ば、高価となると共に大型化する不都合がある。また、
駆動および信号処理を高速で行なうことが必要となって
構成が困難となる。

また、２板以上の固体撮像素子を使用する方法によれば
、光学系が複雑となり、高価となると共に大型化する不
都合がある。

そこで、この発明では、上述したような不都合を生しる
ことなく高解像度撮像を行ない１辱るカラー撮像装置を
提供することを目的とするものである。

０課Ｍを解決するための手段］この発明は、補色市松方式の色フィルタを有する固体撮
像素子と、固体撮像素子の同一色に係る画素部分て撮像
される画像位置をフィールドこと：こ水平方向に１／２
画素ピッチだけ順次ずらし・でいく画素ずらし・機構と
、固体撮像素子より出力される各フィールドの撮像信号
の水平方向のタイミングを画素ずらし機構によるずらし
量に対応させる時間調整手段と、時間調整手段で水平方
向のタイミンクの調整された固体撮像素子からの連続す
る３フィールドの撮像信号のうち、１／２画素周朋ても
って−およＵ他の２フィールドの撮像信号を交互に加算
して輝度信号を得る信号処理手段とを有し・てなるもの
である。

［作　用］上述構成において、信号処理手段１４か（）は撮像信号
の１／２の画素１！１１１１ｆてもって輝度信号Ｙが出
力される。つまり、固体撮像素子４の画素数を増やさず
に、また、固体撮像素子４の個数を増やさずに水平方向
の解像度を上げることが可能となる。

［実　施　例コ以下、第１図を参照しながら、この発明の一実施例にい
ついて説明する。

同図において、被写体（図示せず）からの像光は、撮像
レンズ１、アイリス２および画素ずらし機構を構成する
光路変更部３を介して補色市松方式の色フィルタを有す
るＣＣＤ固体撮像素子４に供給される。

第２図は、この撮像素子４のカラーコーディング模式図
である。同図に示すように、フィールド読み出しが行な
われる。ＡフィールドではＡＩ、Ａ２のようなペアで電
荷の混合が行なわれたのちに、ＢフィールドではＢ１の
ようなベアで電荷の混合が行なわれたのちに読み出し・
が行なわれろ。

したがって、水平シフトレジスタＨｒｅ、ｇより出力さ
れる電荷の順番は、Ａ１ラインにおいては、　（ｃ＋ｃ
ｙ　）、　　（Ｙｅ　＋Ｍｇ　）、　　（ｃ＋ｃ、）、
　　（Ｙｅ＋Ｍ８）、　　・・・となり、Ａ２ラインに
おいては、　　（Ｃｙ　　＋Ｍｇ　　）、　　　（Ｙｅ
　　＋Ｇ）、　　　（Ｃｙ　　＋Ｍｇ　）、　　（Ｙｅ
　＋Ｇ）、　　・・・どなる。

過密、この撮像信号を処理して輝度信号Ｙとクロマ（色
差）信号を得るには、輝度信号Ｙは隣接同志を加算し、
クロマ信号は減算する。

つまり、輝度信号Ｙは、Ａ１ライン’　”　Ｙ　＝（（Ｇ＋ＣＶ）＋（Ｙｅ＋Ｍ
ｇ）＞Ｘ　ｌ／２＝（２Ｂ＋３Ｇ＋２Ｒ）　Ｘ　１／２Ａ２ライン’　・Ｙ　＝Ｃ（Ｃｙ＋Ｍｇ）＋（Ｇ＋Ｙｅ
））　Ｘ　１／２＝（２Ｂ＋３Ｇ＋２Ｒ）　Ｘ　１／２・　（１）と近似される。ここで、Ｃン＝Ｂ＋Ｇ、Ｙｅ−＝Ｒ＋Ｇ
、Ｍｇ＝Ｆ３＋Ｒである。

また、クロマ信号は、Ａ１ラインー−Ｒ−Ｙ＝（（Ｙｅ＋Ｍｇ）−（Ｇ＋Ｃｙ
））”（２Ｒ−ＧンＡ２ライン・・−（Ｂ−Ｖ）＝（（Ｇ＋Ｙｅ）−（Ｍｇ
＋Ｃｙ）：＝−（２Ｂ−Ｇ）・　・　・　（２）と近似される。つまり、クロマ信号はＲ−Ｙ。

（Ｂ−Ｙ）が線順次で交互に取り出される。

なお、第２図において、Ｐｘは１画素ピッチを示してい
る。

光路変更部３の動作はコントｏ−ラ５によって制御され
、フィールドことに撮ｔｊ１素子４て撮像される画像位
置が順次ずれるようにされる。つまり第３図に示すよう
に、第１〜第４フィールドまでは水平方向に１／２画素
ピッチＰｘ／２だけ順次ずれるようにされ、以下第δ〜
第８フィールド、第９〜第１２フィールド、　・・・で
は第１〜第４フィールドと同様にずれるようにされる。

この場合、撮像素子４の同一色（例えば、（Ｇ＋Ｃｙ）
の部分）に１系る画素部分て撮像される画像位置はフィ
ールドごとに水平方向に】／２画素ピッチだけ順次ずれ
ていく。

６はタイミング発生器である。このタイミング発生器６
の動作はコントローラ５によって制御されると共に、こ
のタイミング発生器６よりコントローラ５には水平開１
［ｊｌ信号ＨＤおよび垂直同期信号ＶＤが供給される。

撮像素子３て必要なタイミングパルスはタイミンク発生
器６より供給され、以下の水平方向の出力タイミングを
除いて、撮像素子３は従来周知のものと同様に動作する
ようにされる。

つまり、撮像素子３より出力される各フィールドの撮像
信号の水平方向のタイミングは、撮像素子４て撮像され
る画像位置のずらし・量に対応して順次調整される。第
４図に示すように、第１フィールドの出力タイミングを
基準とすると、第２フィールドでは１／２画素闇期Ｔ＼
／またけ遅延され、第３フィールドては１画素周期Ｔｘ
たけ遅延され、第４フィールドでは３／２画素周￥Ｊ４
３　Ｔ　ｘ／２だけ遅延され、以下第５〜第８フィール
ド、第９〜第１２フィールド、・・・ては第４フィール
ドと同様のタイミンクとされる。

なお、第４図は各フィールドの１１ラインの撮像信号を
示しており、ａｎおよびｂ　ｎ　（ｎ：１．２．３．・
・・）は、それぞれ第ｎフィールドにおけろ（Ｇ＋Ｃ〜
・）および（Ｙｅ−＋−Ｍｇ）の画素１言号を示してい
る。

撮像素子４からの撮像信号はＡＧＣアンプ７を介してク
ランプ回路８に供給される。

なお、撮像素子４からの撮像信号はレヘル検出器９に供
給され、その検出信号はアイリストライバ１０に制御信
号として供給され、このアイリスドライバ１０によって
アイリス２の開きが制御される。また、ＡＧＣアンプ７
の出力信号はレヘル検出器１１に供給され、その検出信
号はアンプ１２を介してＡＧＣアンプ７に制御信号とし
て供給される。７ａはＡＧＣアンプ９の最大ゲインを設
定するためのポテンショメータである。

クランプ回路８にはタイミング発生器６よりクランプパ
ルスが供給され、黒レベルが一定しヘルとなるように水
平ブランキング期間でクランプされる。

クランプ回路８より出力される撮ｔＩ！信号は、Ａ／Ｄ
変換器１３てディジタル信号に変換されたのちディジタ
ル処理回路１４に供給される。Ａ／Ｄ変換器１３ては撮
像素子４てけ与された各フィールドの撮像信号の水平方
向の出力タイミングのずれが維持されるように各画素信
号のサンプリングが行なわれる。

第５図は、ディジタル処理回路１４の構成を示すもので
ある。

同図において、Ａ／Ｄ変換器１３より供給される撮像信
号は、フィールドメモリ３１、切換スイッチ３２．３３
および加算器３４をもって構成される輝度信号処理部３
０に供給される。

フィールドメモリ３１の書き込み読み出し、切換スイッ
チ３２．３３の切り換えはコントローラ５によって制御
される。すなわち、切換スイッチ３２．３３はＡ／Ｄ変
換器１３からの撮像信号を構成する各画素信号の同期（
画素周期）の前半期間はＨ側に接続され、後半期間はＬ
側に接続される。また、フィールドメモリ３１には切換
スイッチ３２の出力信号が１７２画素周期をもって書き
込まれ、１フイールＦ’　ＩｔＭ間後に１／２画素周期
をもって読み出される。ざらに、加算器３４ては、それ
ぞれの信号は１／２の係数をもって加算される。

このように輝度信号処理部３０が構成され、第３フィー
ルドにおいては、画素周期の前半期間で第１および第２
フィールドの画素信号の加算平均された輝度信号Ｙを構
成する画素信号が出力され、その後半期間で第２および
第３フィールドの画素信号の加算平均された輝度信号Ｙ
を構成する画素信号が出力される（第４図に加算ペアを
実線で結合して図示）。つまり、切換スイッチ３３から
は、第１〜第３フィールドの撮像信号をもって形成され
、撮像信号の画素周期に対して１／２の画素周期を有す
る輝度信号Ｙが出力される。

また、第４フィールドにおいては、画素周期の前半期間
で第２および第３フィールドの画素信号の加算平均され
た輝度信号Ｙを構成する画素信号が出力され、その後半
期間で第３および第４フィールドの画素信号の加算平均
された輝度信号Ｙを構成する画素信号が出力される（第
４図に加算ベアを破線で結合して図示）。つまり、切換
スイッチ３３からは、第２〜第４フィールドの撮１ｆｆ
ｉ１Ｎ号をもって形成され、撮像信号の画素周期に対し
て１／２の画素周期を有する輝度信号Ｙが出力される。

また、第５フィールドにおいては、画素周期の前半期間
で第３および第４フィールドの画素信号の加算平均され
た輝度信号Ｙを構成する画素信号が出力され、その後半
期間で第４および第５フィールドの画素信号の加算平均
された輝度信号Ｙを構成する画素信号が出力される（第
４図に加算ベアを一点鎖線で結合して図示）。つまり、
切換スイッチ３３からは、第３〜第５フィールドの撮像
信号をもって形成され、撮像信号の画素周期に対して１
／２の画素周期を有する輝度信号Ｙが出力される。

以下同様に各フィールドにおいては、切換スイッチ３３
からは、現フィールドを含む３フィールドの撮像信号を
もって形成され、撮像信号の画素周期に対してｌ／２の
画素周期を有する輝度信号Ｙが出力される。

第６図は第１〜第５フィールドにおけるＡ／Ｄ変換器１
３の出力、フィールドメモリ３１０人出力、加算器３４
の出力、切換スイッチ３３の出力、切換スイッチ３２．
３３の切換の関係を示したものである。図面の簡単のた
め、加算器３４における１／２の係数の図示は省略して
いる。

また第５図において、Ａ／Ｄ変換器１３より供給される
撮像信号はクロマ信号処理部４０に供給される。このク
ロマ信号処理部４０では上述した（２）式の減算処理が
行なわれ、撮像信号の画素周期に対して２倍の画素周期
を有する色差信号Ｒ−Ｙ、−（Ｂ−Ｙ）が＆！順次で出
力される。

第１図に戻って、ディジタル処理回路１４より出力され
る輝度信号Ｙは、Ｄ／Ａ変換＠１５てアナログ信号に変
換されたのちガンマ補正回路１６およびゲインアンプ１
７を介してエンコーダ１８に供給される。ディジタル処
理回路１４より出力される色差信号はＤ／Ａ変換器１９
てアナログ信号に変換されたのちエンコーダ１日に供給
される。

エンコーダ１日では輝度信号Ｙへの同門信号の付加、色
差信号の変調等の処理が行なわれ、例えばＮＴＳＣ方式
の映像信号ＳＶが形成される。そし・て、この映像信号
ＳＶは出力端子２０に導出される。

このように本例においては、ディジタル処理回路１４よ
り出力される輝度信号Ｙの画素周期は、撮像素子４から
の撮像信号の画素周期の１７２となり、高解像度の映像
信号Ｓ■を得ることができる。

本例によれば、多画素の固体撮像素子を使用するもので
ないので、高価かつ大型化する不都合はなく、また駆動
および信号処理を高速で行なうことが必要でないことか
ら構成が困難となることもない。また固体撮像素子を２
板以上使用するものでもないので、光学系が複雑となっ
て高価かつ大型化する不都合はない。

なお、上述実施例においては、動画用の映像信号Ｓ■が
出力されるようにしたものであるが、ディジタル処理回
路１４より任意の３フィールドで形成される１画面分の
映像信号を繰り返し出力するようにすれば、静止画用の
映ｔｌｌＮ号を得ることもてきる。この場合、３フィー
ルドで形成される１画面分の輝度信号Ｙをメモリで保持
することが必要となり、また色差信号系にも同様のメモ
リが必要となる。

また、上述実施例においては、画素ずらし機構として光
路変更部３を備えるものを示したが、光路は一定として
撮像素子４の位置を移動させる構成とすることもてきる
。

また、上述実施例においては、各フィールドの撮像信号
の水平方向の出力タイミングのずれを撮像素子４で付与
するように説明したが、撮像素子４より出力されてから
ディジタル処理回路１４の輝度信号処理部３０に供給さ
れるまでの間に付与されればよい。

さらに、上述実施例においては、固体撮像素子としてＣ
ＣＤ固体撮像素子４を使用した例を示したものであるが
、この発明は補色市松方式の色フィルタを有する固体撮
像素子を使用する場合には、同様に適用して高解像度の
映像信号を得ることができろ。

［発明の効果］以上説明したように、この発明によれば、固体撮像素子
の画素数を増やさずに、また、固体撮像素子の個数を増
やさずに、画素ずらしおよび信号処理によって水平方向
の解像度を上げることができ、高価、大型化、構成困難
等の不都合を生しることなく、高解像度撮像を行なうこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す構成図、第２図はカ
ラーコーディング模式図、第３図は画素すらしの説明図
、第４図は輝度信号処理の説明図、第５図はディジタル
処理回路の具体構成図、第６図は輝度信号処理部の動作
説明図である。３・・・光路変更部４・・・ＣＣＤ固体撮像素子５　・６　・　４− ３０　・４０　・・コントローラ・タイミング発生器・ディジタル処理回路・輝度信号処理部・クロマ信号処理部

Claims

【特許請求の範囲】

（１）補色市松方式の色フィルタを有する固体撮像素子
と、上記固体撮像素子の同一色に係る画素部分で撮像される
画像位置をフィールドことに水平方向に１／２画素ピッ
チだけ順次ずらしていく画素ずらし機構と、上記固体撮像素子より出力される各フィールドの撮像信
号の水平方向のタイミングを上記画素ずらし機構による
ずらし量に対応させる時間調整手段と、上記時間調整手段で水平方向のタイミングの調整された
上記固体撮像素子からの連続する３フィールドの撮像信
号のうち、１／２画素周期でもって一および他の２フィ
ールドの撮像信号を交互に加算して輝度信号を得る信号
処理手段とを有してなるカラー撮像装置。