JPH0488782A - Image pickup device - Google Patents

Image pickup device

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JPH0488782A
JPH0488782A JP2204776A JP20477690A JPH0488782A JP H0488782 A JPH0488782 A JP H0488782A JP 2204776 A JP2204776 A JP 2204776A JP 20477690 A JP20477690 A JP 20477690A JP H0488782 A JPH0488782 A JP H0488782A
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JP
Japan
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color
filter
signal
processing
field
Prior art date
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Pending
Application number
JP2204776A
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Japanese (ja)
Inventor
Taku Sasaki
卓 佐々木
Migaku Yamagami
山上 琢
Akira Suga
章 菅
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Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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Filing date
Publication date
Application filed by Canon Inc filed Critical Canon Inc
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Priority to US07/735,793 priority patent/US5305096A/en
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Priority to EP91306943A priority patent/EP0469836B1/en
Publication of JPH0488782A publication Critical patent/JPH0488782A/en
Priority to US08/284,287 priority patent/US5579047A/en
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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。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野] 本発明は単板カラービデオカメラや電子マルチカメラ等
の撮像装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to an imaging device such as a single-chip color video camera or an electronic multi-camera.

[従来の技術] 従来、この種の撮像装置のカラーフィルタの配列は、第
4図のようなストライブフィルタや第5図のようなモザ
イクフィルタなどがよく知られている。例えば、“今井
邦雄 民生用ビデオムービーにおける良い画質の現状技
術 エレクトロニクスエッセンシャルズP、6 198
9.7”にも述べられているように同じ画素数のCOD
を用いた場合、一般にストライブフィルタの場合よりも
モザイクフィルタを用いた場合の方が高い水平解像力が
得られる。このため最近のビデオカメラにおいてはほと
んどこのモザイクフィルタ方式が採用されている。
[Prior Art] Conventionally, the arrangement of color filters in this type of imaging device is well known, such as a stripe filter as shown in FIG. 4 and a mosaic filter as shown in FIG. 5. For example, “Kunio Imai Current state of technology for good image quality in consumer video movies, Electronics Essentials P, 6 198
9.7”, COD with the same number of pixels
Generally, when using a mosaic filter, higher horizontal resolution can be obtained than when using a stripe filter. For this reason, most recent video cameras employ this mosaic filter method.

これに対して、USP39710654:開示されてい
るように、いわゆるBayer配列の色フィルタを装着
した撮像素子を用いても、上述のような単板ビデオカメ
ラが構成できることは明らかである。
On the other hand, as disclosed in US Pat. No. 3,971,0654, it is clear that the above-described single-chip video camera can be constructed even by using an image sensor equipped with a so-called Bayer array color filter.

このような配列を用いた場合、USP3971065に
説明されているように、輝度Yが2次元的にオフセット
サンプリングされているので、サンプリング効率が高く
、従って、このようにして得られた輝度信号Yを用いて
、撮像信号処理すれば、非常に品位の高い画像が得られ
る。
When such an arrangement is used, the luminance Y is two-dimensionally offset sampled as described in USP 3,971,065, so the sampling efficiency is high, and therefore the luminance signal Y obtained in this way is If the imaging signal is processed using this method, an extremely high quality image can be obtained.

C発明が解決しようとしている課題〕 従って、同じ画素数の撮像素子を用いるのであればスト
ライブフィルタやモザイクフィルタよりも例えば、第2
図や第3図のようなりayer配列を用いた方がよりよ
い画質が得られる。
Problem to be solved by invention C] Therefore, if image sensors with the same number of pixels are used, for example, the second
Better image quality can be obtained by using the ayer array as shown in FIG.

このようなよい画質を得るためには、例えば第6図中、
斜線で示される部分の輝度信号Y0を、例えば Yo =K [Yl +Y2 +Y3 +Y4 ]  
 (1)のように上下左右の画素の輝度信号から補間す
る必要がある。
In order to obtain such good image quality, for example, in Fig. 6,
The luminance signal Y0 of the shaded part is, for example, Yo = K [Yl +Y2 +Y3 +Y4]
As shown in (1), it is necessary to interpolate from the luminance signals of the upper, lower, left and right pixels.

しかし、例えばインターライン型CODではインタレー
ス駆動しかできないので、従来のアナログ処理方式では
第6図中、第2ラインを走査している時はY3、Y4の
情報は別のフィールドにあるので容易に得られず、実際
にBayer配列を用いて撮像装置を構成するという試
みはほとんど行われていなかった。
However, for example, interline type COD can only perform interlaced driving, so in the conventional analog processing method, when scanning the second line in Figure 6, the information of Y3 and Y4 is in different fields, so it is easy to However, there have been few attempts to actually configure an imaging device using the Bayer array.

また、色信号に関してもインタレース走査をすると、例
えば第2図では第1フイールドではYとCy5第2フィ
ールドではYとY、の情報しか得られず、従来のアナロ
グ信号処理では、カラー画像の形成は非常に困難であっ
た。
Also, when interlaced scanning is performed for color signals, for example, in Figure 2, only Y and Cy5 information is obtained in the first field, and Y and Y information is obtained in the second field. was extremely difficult.

C課題を解決するための手段(及び作用)〕本発明によ
れば、撮像装置からの信号をA−D変換して一部メモリ
へ記録し、その後ディジタル処理を行うことで、通常の
インタレース走査しかできないインターラインCODを
用いても、Bayer配列に好適な撮像装置を構成でき
る。
Means (and operation) for solving problem C] According to the present invention, a signal from an imaging device is A-D converted, a part of it is recorded in a memory, and then digital processing is performed, thereby converting the normal interlace Even if an interline COD that can only perform scanning is used, an imaging device suitable for the Bayer arrangement can be configured.

[実施例] 第1図は本発明を適用したビデオカメラの構成を示す図
である。
[Embodiment] FIG. 1 is a diagram showing the configuration of a video camera to which the present invention is applied.

レンズ11、光学ローパスフィルタ12を通して、撮像
素子13上に結像された光学像は、撮像素子13上で光
電変換される。撮像素子13には、第2図に示されるよ
うな色フィルターが装着されている。撮像素子13から
インタレース走査で読み出された信号を、アナログ処理
回路14でCDS、γ処理等の信号処理を行い、その後
、A・D変換器15でA−D変換する。A−D変換器1
5の出力は、ラッチ回路16.17でタイミングφl、
φ2でラッチされる。φ1、φ2は撮像素子の画素ごと
のよみ出しクロックφ0の2倍の周期をもっており、互
いに位相が反転している。
An optical image formed on the image sensor 13 through the lens 11 and the optical low-pass filter 12 is photoelectrically converted on the image sensor 13. The image sensor 13 is equipped with a color filter as shown in FIG. A signal read out by interlace scanning from the image sensor 13 is subjected to signal processing such as CDS and γ processing in an analog processing circuit 14, and then A/D conversion is performed in an A/D converter 15. A-D converter 1
The output of 5 is outputted by latch circuit 16.17 at timing φl,
It is latched at φ2. φ1 and φ2 have a period twice as long as the reading clock φ0 for each pixel of the image sensor, and have mutually inverted phases.

この結果、ラッチ16の出力にはY、ラッチ17の出力
にはCy又はY、がフィールドごとに出力される。
As a result, the latch 16 outputs Y, and the latch 17 outputs Cy or Y for each field.

スイッチ18はψ1と同期してラッチ16の出力とOを
交互に出力する輝度補間[22では後述のように、フィ
ールドメモリを用いて輝度の補間な行う。
The switch 18 performs luminance interpolation which alternately outputs the output of the latch 16 and O in synchronization with ψ1 [22 performs luminance interpolation using a field memory as described later.

次に、色処理は2つの色差R−Y、B−Yを得るために
次のようにすればよい。
Next, color processing may be performed as follows to obtain two color differences R-Y and B-Y.

即ちYからC9を引いたものはおおむねR信号と考えら
れる。
That is, the signal obtained by subtracting C9 from Y is considered to be approximately the R signal.

R=kY−αc y          (t )同様
に B=12Y−βY、         (2)となる。
R=kY-αc y (t) Similarly, B=12Y-βY, (2).

(ここでに、a、β、βは定数である。)従って、乗算
器19.20は第1フイールドでは(1)式中のに、a
、第2フイールドでは(2)式中のβ、βの倍率をもつ
ようにシステムコントローラ25により制御される。減
算器21では、(1)、(2)式に従ってこれらの差を
演算するので、21の出力はフィールド順次のR1B信
号となる。尚、減算はφ1又はφ2に同期して行えばよ
い。色処理部23でも1フイ一ルド分のメモリを用いて
補間処理、同時化処理、γ処理などが行われる。
(Here, a, β, and β are constants.) Therefore, in the first field, the multipliers 19 and 20
, the second field is controlled by the system controller 25 to have the magnification of β and β in equation (2). Since the subtracter 21 calculates these differences according to equations (1) and (2), the output of the subtracter 21 becomes a field sequential R1B signal. Note that the subtraction may be performed in synchronization with φ1 or φ2. The color processing unit 23 also performs interpolation processing, simultaneous processing, γ processing, etc. using one field's worth of memory.

色差マトリクス部24で、YγとRy Bγとの差をと
って、2つの色差信号が形成され、これをNTSCエン
コーダ26でインタリーブされた信号とし、更に同期信
号付加部27で同期信号を付加し、又、D/A変換器2
8でD/A変換されビデオ信号として出力される。
A color difference matrix section 24 takes the difference between Yγ and Ry Bγ to form two color difference signals, which are made into interleaved signals by an NTSC encoder 26, and a synchronization signal added by a synchronization signal addition section 27. Also, D/A converter 2
8, it is D/A converted and output as a video signal.

もちろん、本発明は他にも、インタレースされている方
式、例えばPAL方式にも適用できる。
Of course, the present invention can also be applied to other interlaced systems, such as PAL systems.

次に第7図に輝度信号補間部22の構成例を示す、この
例では水平FIRフィルタ31と垂直FIRフィルタ3
2がカスケード接続されている。
Next, FIG. 7 shows an example of the configuration of the luminance signal interpolation section 22. In this example, a horizontal FIR filter 31 and a vertical FIR filter 3 are shown.
2 are connected in cascade.

水平FIRフィルタ31は、係数倍器35.36.37
とデイレイ33.34、加算器38から成りC’A、局
、属)という補間ローパスフィルタと構成する。
The horizontal FIR filter 31 has coefficient multipliers 35, 36, 37
The interpolation low-pass filter C'A is composed of a delay 33, a delay 33, a delay 33, and an adder 38.

垂直FIRフィルタ32は、係数倍器41.42.43
とIV−0,5H分のFIFO型のフィールドメモリ3
9と、IHデイレイメモリ40と加算器44から成り(
局、1、局)という補間ローパスフィルタを構成する。
Vertical FIR filter 32 has coefficient multipliers 41, 42, 43
and IV-0, FIFO type field memory 3 for 5H
9, an IH delay memory 40, and an adder 44 (
An interpolation low-pass filter called ``station, 1, ``station'' is constructed.

従って、全体として という′2次次元間ローパスフィルタが構成されている
Therefore, as a whole, a so-called 'secondary interdimensional low-pass filter is constructed.

又、第8図に色処理23の構成例を示す。フィールド順
次のR/B信号は水平FIRフィルタ51で水平方向に
フィルタリングされ、次に垂直FIRフィルタ52で垂
直方向にフィルタリングされる。
Further, an example of the configuration of the color processing 23 is shown in FIG. The field sequential R/B signal is filtered horizontally by a horizontal FIR filter 51 and then vertically by a vertical FIR filter 52.

更に1フイ一ルド分のFIFO型メモウメモリ59ィル
タ52の出力を1■デイレイすることにより、メモリ5
9の入出力にRとBの信号が同時化されて得られる。こ
れを、スイッチ60.61でフィールド毎にスイッチす
ると、これらの出力にはRとBが得られる。
Furthermore, by delaying the output of the FIFO type memory 59 filter 52 for one field by 1■, the memory 5
The R and B signals are simultaneously obtained at the input and output of 9. When this is switched field by field using switches 60 and 61, R and B are obtained as these outputs.

このRとBの信号はγ変換部62.63でγ変換された
のち色信号水平補間部64でデータレートを2倍にする
。これは、以上の色処理がここまでクロックφlと同期
して行われているためである。従ってフィールドメモリ
59の容量はフィールドメモリ39の約半分で良い。
The R and B signals are subjected to γ conversion in γ conversion units 62 and 63, and then the data rate is doubled in a color signal horizontal interpolation unit 64. This is because the above color processing has been performed in synchronization with the clock φl. Therefore, the capacity of the field memory 59 may be approximately half that of the field memory 39.

〔他の実施例] 第2図の配列のかわりに第3図のような配列を用いても
本発明は有効である。
[Other Embodiments] The present invention is also effective if an arrangement as shown in FIG. 3 is used instead of the arrangement in FIG. 2.

第3図の場合は、フィルタが純色なので色再現性が良い
がYとR,Bの感度差が大きいためYが飽和しやすい。
In the case of FIG. 3, the color reproducibility is good because the filter is a pure color, but because the difference in sensitivity between Y, R, and B is large, Y tends to be saturated.

この場合は第1図において、ラッチ17の出力がRまた
はBとなるので、これをそのまま色処理部23へ入力す
ればよい、或は第1図と同様な構成にして、乗算器のゲ
インをコントロールすることでホワイトバランスをとり
ながら、色処理部23へは色差R−Y、B−Yの形で入
力し、このまま処理してもよい。
In this case, in FIG. 1, the output of the latch 17 will be R or B, so it can be inputted as is to the color processing section 23, or it can be configured similarly to FIG. 1 and the gain of the multiplier can be changed. While maintaining white balance through control, the color differences may be input to the color processing unit 23 in the form of color differences R-Y and B-Y, and processed as they are.

また、電子スチルカメラのように、リアルタイム処理が
必要のない場合は、第1図の構成において、FIFOで
ない、通常のメモリに一時記録し、その後、適当なスピ
ードでメモリの内容をよみ出しながらディジタル処理を
行ってもよい。
In addition, when real-time processing is not required, such as with an electronic still camera, the configuration shown in Figure 1 can be used to temporarily record data in a normal memory, not a FIFO, and then read the contents of the memory at an appropriate speed while digitally processing the data. Processing may be performed.

[発明の効果] 本発明によれば、従来アナログ処理では困難であった、
Bayer配列を持ったインタレース駆動する撮像素子
を用いて、信号処理が可能になり、Bayer配列の本
来もっている高画質を実現できる。
[Effects of the Invention] According to the present invention, it is possible to perform
Signal processing becomes possible by using an interlace-driven image sensor having a Bayer array, and the high image quality inherent to the Bayer array can be realized.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の実施例図、第2図は本発明に適した色
フィルタの他の実施例図、第4図、第5図は夫々従来の
色フィルタ側口、第6図は本発明における輝度の補間方
法の例を示す図、第7図は本発明の輝度補間回路側口、
第8図は本発明の色処理部の構成側口である。 13;撮像素子、 15:A−D変換器 39:輝度用フィールドメモリ 59:色信号用フィールドメモリ
FIG. 1 is an embodiment of the present invention, FIG. 2 is another embodiment of a color filter suitable for the present invention, FIGS. 4 and 5 are conventional color filter side ports, respectively, and FIG. A diagram showing an example of the luminance interpolation method in the invention, FIG. 7 is a side entrance of the luminance interpolation circuit of the invention,
FIG. 8 shows a side view of the color processing section of the present invention. 13: Image sensor, 15: A-D converter 39: Field memory for luminance 59: Field memory for color signal

Claims (1)

【特許請求の範囲】 輝度に対応する第1のフィルタを装着するか又はフィル
タを装着しない画素を市松状にし、その他の画素には少
なくとも2種の第2、第3の色フィルターを配列した撮
像素子と、 該撮像素子からの信号の輝度信号の補間及び色信号の同
時化を行うメモリと、 を有することを特徴とする撮像装置。
[Claims] Imaging in which pixels are equipped with a first filter corresponding to luminance or are not equipped with a filter in a checkerboard pattern, and other pixels are arrayed with at least two types of second and third color filters. An imaging device comprising: an element; and a memory that performs interpolation of luminance signals and synchronization of color signals of signals from the imaging element.
JP2204776A 1990-07-31 1990-07-31 Image pickup device Pending JPH0488782A (en)

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DE69124866T DE69124866T2 (en) 1990-07-31 1991-07-29 Image signal processing device
EP91306943A EP0469836B1 (en) 1990-07-31 1991-07-29 Image signal processing apparatus
US08/284,287 US5579047A (en) 1990-07-31 1994-08-02 Image signal processing apparatus using color filters and an image pick-up device providing interlaced field signals

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