JPH08214320A - 単板式カラーカメラにおける色信号変換装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 所定の色配列の色フィルタからの色成分信号
を色温度に依存することなくモアレを低減して、所望の
色信号を得る。 【構成】 カラー撮像素子10は所定の色配列のフィルタ
からたとえばｎ走査ラインにて色成分信号Wb,Gr を出力
し、(n+1) ラインにて色成分信号Wb,Gb を出力する。同
時化部20は、色成分信号Wb,Gr,Gb,Wr を同時化する。補
正部30は同時化された色成分信号のうち第１の水平加算
回路32にてｎラインの色成分信号から加算信号(Wb+Gr)
を算出する。第２の水平加算回路34は(n+1) ラインから
加算信号(Wr+Gb) を算出する。これら加算信号は対比回
路36にて比Hn=(Wr+Gb)/(Wb+Gr)として演算されて係数算
出回路38に供給される。係数算出回路38はｎラインの色
成分信号を補正する係数kn=(0.5+0.5Hn)と、(n+1) ライ
ンの色成分信号を補正する係数k(n+1)=(0.5+0.5/Hn) と
を算出して、それぞれ補正する。これにより、マトリッ
クス演算回路42に供給される色成分信号はそれぞれのラ
インにて濃度勾配に適合した平均化された画素信号とし
て補正され、モアレの影響を軽減する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、単一のカラー撮像素子
にて被写体像を表わすカラー画像信号を得る単板式カラ
ーカメラにおける色信号変換装置に係り、特に、たとえ
ば、所定の配列の補色フィルタなどを透過させた複数の
色成分信号から所望のR,G,B 信号などの色信号を得る単
板式カラーカメラにおける色信号変換装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】単板式カラーカメラでは、CCD(Charged
Coupled Device) などの撮像素子に所定の色配列のフィ
ルタが装着されて、この色フィルタを透過した被写体像
のそれぞれの画素を表わす色成分信号を検出して、これ
らを所望の色信号に変換して被写体像を表わす画像信号
を得る。たとえば、図２に示すようにマゼンダMg、イエ
ローYe、グリーンＧ、シアンCyの４種類の補色フィルタ
がそれぞれの画素毎に配列された色フィルタを用いたフ
ィールド蓄積線順次方式の単板式CCD カメラが知られて
いる。

【０００３】このCCD カメラでは、CCD にて垂直方向に
隣接する行の画素からの信号を加算し、混合して出力す
る。たとえば、ｎ水平走査ラインでは、マゼンダMgおよ
びシアンCyを混合した色成分信号Wbと、グリーンＧおよ
びイエローYeを混合した色成分信号Grとを交互に出力す
る。(n+1) 水平走査ラインでは、マゼンダMgおよびイエ
ローYeを混合した色成分信号Wrと、グリーンＧおよびシ
アンCyを混合した色成分信号Gbを交互に出力する。これ
により、ｎ水平走査ラインでは、直流成分に色成分信号
Wb,Gr が加算された(Wb+Gr)=(Mg+Cy)+(G+Ye)=(2R+3G+2
B) としての輝度信号成分が含まれて、基本波成分に色
成分信号Wb,Gr の差信号(Wb-Gr)=(Mg+Cy)-(G+Ye)=(2R-
G) としての色差信号成分が含まれている。同様に、(n+
1) 水平走査ラインでは、直流成分に(Wr+Gb)=(Mg+Ye)+
(G+Cy)=2R+3G+2B の輝度信号成分が含まれ、基本波成分
に(Wr-Gb)=(Mg+Ye)-(G+Cy)=(2B-G) の色差信号成分が含
まれている。

【０００４】したがって、たとえば、それぞれの走査線
毎に低域フィルタをそれぞれ通して低域成分(2R+3G+2B)
を輝度信号として検出して、また、それぞれの走査線に
て基本周波数を中心とした帯域フィルタを通して、これ
を検波することによってそれぞれの色差成分(2R-G),(2B
-G) を分離して色差信号を検出する。さらに色差信号は
同時化され、これにより、輝度信号および色差信号を含
む色差線順次の複合カラー信号を得ることができる。

【０００５】しかし、この方式では、それぞれの走査ラ
イン毎に混合した２種類の色成分信号Wb,Gr またはWr,G
b のみから色差信号(2R-G)または(2B-G)を得ているの
で、色フィルタの分光特性に強く依存する色再現性の自
由度が小さかった。

【０００６】そこで、たとえばテレビジョン学会技術報
告Vol.13，NO.11 の頁49〜頁54に記載された画素混合CC
D カメラにおける同時RGB 処理（西村他、1989年２月発
表）では、上記と同様な補色フィルタからの色成分信号
から色再現性を高めた色信号を得る装置が提案されてい
る。

【０００７】この装置では、CCD から読み出された色成
分信号を水平遅延線にて１水平期間遅延させた信号と、
直接の信号とから水平方向および垂直方向に隣接するそ
れぞれの色成分信号Wb,Wr,Gr,Gb を検出して、これらを
マルチプレクサなどにて同時化する。

【０００８】同時化された４種類の色成分信号Wr,Gb,G
r,Wb は、マトリックス演算回路で次式(1) のように演
算することによって色信号R,G,B として生成される。こ
れにより、ｎ水平ラインと(n+1) 水平ラインの２つのラ
インから４種類の色成分信号を用いて色信号を再現する
ことができ、その自由度が高められる。

【０００９】

【数１】

【００１０】この場合、任意定数α、β、γは、"0"
〜"1" の間の値でよいが、上記文献では、モアレ抑圧の
関係から次の条件を満たすように設定されていた。

【００１１】

【数２】

【００１２】

【数３】

【００１３】特に、α、βは適当な色温度の白色光に対
して(2) 式を満たすように定められていた。

【００１４】以上のように、上記文献では、補色フィル
タを有するCCD センサの出力信号から水平および垂直方
向に隣接する画素の色成分信号を同時化して、これらか
ら上式(1) 〜(3) に示すようにマトリックス演算係数を
最適化して設定し、モアレを抑圧しながら色信号R,G,B
を得て、色再現性の自由度を高めていた。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の技術では、光源の色温度が変わるごとに(2) 式
に示すように係数α，βの最適化を図らないと色モアレ
が出てしまうため、色温度ごとに係数を用意して切り替
えなければならなかった。この場合、たとえば、太陽光
から蛍光灯などへの照明条件が変わったときに色温度を
測り、それらの色温度に基づいて係数を設定しなければ
ならない。しかし、色温度を正確に測るのが難しいの
で、係数の最適化を図るのが困難で色モアレが生じてし
まうという問題があった。また、色温度ごとの係数をそ
のときの色成分信号の種類毎に作成しなければ、色温度
ごとのステップ的な処理や急激な照明条件の変化に追随
できないという課題が残されていた。

【００１６】本発明は上記課題を解決して、異なる色温
度に対するモアレの発生を防止することができ、かつ種
々の色成分信号に対しても所定の係数のみにて対応する
ことができる簡易で安定した単板式カラーカメラにおけ
る色信号変換装置を提供することを目的とする。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明による単板式カラ
ーカメラにおける色信号変換装置は、上記課題を解決す
るために、所定の色配列のフィルタが装着された単一の
撮像素子から順次出力される複数の色成分信号を所望の
色信号に変換する単板式カラーカメラにおける色信号変
換装置において、撮像素子から順次出力される色成分信
号をそれぞれ水平方向および垂直方向に隣接する複数の
画素毎に検出して同時化する同時化手段と、同時化手段
にて同時化された複数の色成分信号に基づいて補正係数
を算出して、この補正係数にて同時化手段からの色成分
信号をそれぞれ補正する補正手段と、補正手段からの補
正された色成分信号に所定の演算を施して所望の色信号
を求めるマトリックス演算手段とを含み、補正手段は、
同時化された複数の色成分信号の総画素値に対する垂直
方向間の色成分信号の比に応じて、それぞれの色成分信
号が平均化された値になるように補正係数を算出し、こ
の補正係数にてそれぞれの色成分信号を補正することを
特徴とする。

【００１８】この場合、補正手段は、同時化された複数
の色成分信号のうち水平方向の色成分信号をそれぞれ加
算する水平加算手段と、水平加算手段の加算結果から垂
直方向の比をとる垂直対比手段と、対比手段の対比結果
からそれぞれの水平走査ライン毎の補正係数を算出する
係数算出手段とを有するとよい。

【００１９】また、色フィルタは、マゼンダMg、シアン
Cy、グリーンＧ、イエローYeの４種の補色フィルタを含
み、撮像素子は、ｎ走査ラインにてマゼンダMgおよびシ
アンCyを混合した第１の色成分信号Wbと、グリーンＧお
よびイエローYeを混合した第２の色成分信号Grとを交互
に出力し、(n+1) 走査ラインにてマゼンダMgおよびイエ
ローYeを混合した第３の色成分信号Wrと、グリーンＧお
よびシアンCyを混合した第４の色成分信号Gbとを交互に
出力し、同時化手段は、撮像素子からの水平方向および
垂直方向に隣接する色成分信号Wr,Wb,Gr,Gb を同時化
し、補正手段は、同時化された色成分信号Wr,Wb,Gr,Gb
に基づいて補正係数を求めてそれぞれ補正し、マトリッ
ク演算手段は、補正された色成分信号Wr,Wb,Gr,Gb から
所定の演算式にて色信号R,G,B を求めるようにすると有
利である。

【００２０】この場合、補正手段は、同時化されたｎ走
査ラインの第１の色成分信号Wbおよび第２の色成分信号
Grを加算する第１の水平加算手段と、同時化された(n+
1) 走査ラインの第３の色成分信号Wrおよび第４の色成
分信号Gbを加算する第２の水平加算手段と、第１の加算
手段からの加算信号(Wb+Gr) と第２の加算手段からの加
算信号(Wr+Gb) とからそれらの比Hn=(Wb+Gr)/(Wr+Gb)を
演算する対比手段と、この対比手段からの対比結果Hnか
らｎ走査ラインの色成分信号Wb,Gr をそれぞれ補正する
ための第１の補正係数k=(0.5+0.5Hn) と、(n+1) 走査ラ
インの色成分信号Wr,Gb をそれぞれ補正するための第２
の係数k(n+1)=(0.5+0.5/Hn) を算出する係数算出手段と
を含むようにするとよい。

【００２１】一方、色フィルタはレッドＲ、グリーン
Ｇ、ブルーＢを含む原色フィルタであってもよい。

【００２２】

【作用】本発明における単板式カラーカメラにおける色
信号変換装置によれば、所定の色配列のフィルタを透過
した色成分の信号を撮像素子にて検出して、それぞれの
走査線毎に順次色成分信号を出力する。これらは同時化
手段にて、たとえば、ｎ水平ラインの２画素の色成分信
号と(n+1) 水平ラインの２画素の色成分信号とが同時化
されて４種類の色成分信号として出力される。それぞれ
の水平ラインの色成分信号は、水平加算手段にて加算さ
れて垂直対比手段に供給される。対比手段ではｎ水平ラ
インと(n+1) 水平ラインの加算された色成分信号の比を
とって係数算出手段に出力する。係数算出手段では、対
比手段からのそれぞれの水平ラインの比に応じて、それ
ぞれの色成分信号の値が平均化されるように係数を算出
して、たとえば４種類の信号をそれぞれの水平走査ライ
ンに応じて補正する。補正された色成分信号は、マトリ
ックス演算回路にて所定の演算により、たとえばR,G,B
の３種類の色信号に変換される。

【００２３】

【実施例】次に、添付図面を参照して本発明による単板
式カラーカメラにおける色信号変換装置の一実施例を詳
細に説明する。図１には、本発明による色信号変換装置
が適用された単板式カラーカメラの一実施例における要
部の構成が示されている。本実施例における色信号変換
装置は、カラー撮像素子10からの色成分信号を同時化す
る同時化部20と、同時化された色成分信号を補正する補
正部30と、色成分信号をR,G,B 色信号に変換する変換部
40とを含む。なお、図１には、単板式カラーカメラの構
成のうち本実施例に直接関係ある部分のみが示されてお
り、本実施例に直接関係のない部分はその図示が省略さ
れている。

【００２４】各部の詳細を説明すると、カラー撮像素子
10は、所定の感光画素が縦横に配列されたCCD(Charged
coupled device) に所定の色配列のフィルタが装着され
たイメージセンサであり、特に本実施例では図２に示す
補色フィルタが装着されたフィールド蓄積２行混合読出
しのインタラインCCD が有利に適用される。具体的に
は、図２に示す補色フィルタは、たとえばｎ水平走査ラ
インにマゼンダMgとシアンCy、およびグリーンＧとイエ
ローYeの組み合わせの色フィルタが水平方向に交互に配
列され、(n+1) 水平走査ラインにマゼンダMgとイエロー
Ye、グリーンＧとシアンCyの組み合わせの色フィルタが
交互に配列され、さらにそれぞれの配列の水平走査ライ
ンが垂直方向に交互に配列された補色フィルタである。
この撮像素子10にてCCD は、ｎ水平走査ラインにてマゼ
ンダMgとシアンCyとを混合した第１の色成分信号Wbと、
グリーンＧとイエローYeを混合した第２の色成分信号Gr
とを交互に点順次信号として出力する。(n+1) 水平走査
ラインでは、マゼンダMgとイエローYeとを混合した第３
の色成分信号Wrと、グリーンＧとシアンCyとを混合した
第４の色成分信号Gbとを交互に点順次信号として出力す
るセンサである。

【００２５】同時化部20は、撮像素子10から出力される
点順次の色成分信号を水平方向および垂直方向に隣接す
る画素同士にて同時化するタイミング処理回路であり、
本実施例ではｎ水平走査ラインからの色成分信号Wr,Gb
の２画素と、(n+1) 水平走査ラインからの色成分信号W
b,Gr の２画素、計４画素を順次同時化して出力する。
より詳細には、この同時化部20は、図１に示すようにア
ナログ・デジタル(A/D)変換器22と、１水平遅延回路(1H
DL)24と、同時化回路26とを含む。アナログ・デジタル
変換器22は、撮像素子10からの色成分信号Wr,Wb,Gr,Gb
をたとえばそれぞれ８〜10ビットのディジタルデータに
変換する信号変換回路である。このA/D 変換器22の出力
は、１水平遅延回路24および同時化回路26に供給され
る。

【００２６】１水平遅延回路24は、１水平走査ラインの
ディジタルデータを蓄積する、たとえばFIFOメモリなど
からなるラインバッファ回路であり、A/D 変換器22を介
して同時化回路26に供給される現時点での水平走査ライ
ンのそれぞれに対応する前ラインの画素の色成分データ
をそれぞれ入力順に点順次にて出力する。同時化回路26
は、A/D 変換器22からの直接の色成分データと１水平遅
延回路24からの色成分データをそれぞれ順次２画素づつ
サンプリングして、水平方向および垂直方向に隣接する
計４画素の色成分データをマルチプレクサなどにて同時
化して出力する回路である。たとえば、A/D 変換器22か
らの(n+1) 水平走査ラインにて隣合う色成分信号Wr,Gb
を検出し、そのとき１水平走査ライン26からのｎ水平走
査ラインにて隣合う色成分信号Wb,Gr を検出して、これ
ら水平および垂直方向に隣接する４画素Wb,Wr,Gr,Gb を
順次マルチプレクサなどにて同時化して補正部30に出力
する。

【００２７】補正部30は、同時化された色成分信号Wr,W
b,Gr,Gb に所定の補正を施して出力する信号処理回路で
あり、特に、本実施例では同時化した４種類の色成分信
号Wr,Wb,Gr,Gb の総画素値に対する２つの水平走査ライ
ンの信号比に応じて、それぞれの色成分信号が平均化さ
れるように補正係数を設定して、同時化されたそれぞれ
の色成分信号を補正する回路である。詳細には、水平方
向に配列された画素の隣接した色成分信号同士の値の和
と次の水平ラインの同じ水平方向の場所の色成分信号の
値の和を比べて、その平均値になるようにｎライン目と
(n+1) ライン目を補正することで色モアレを低減させる
補正係数を求めて、これにより、それぞれの色成分信号
を補正する。特に、ｎライン目と(n+1) ライン目で画素
値が違っていたときに、その平均値になるようにｎライ
ン目のそれぞれの同時化出力には次式(4) にて算出され
た補正係数knを積算し、(n+1) ライン目のそれぞれ同時
化出力には次式(5) にて算出された補正係数k(n+1)を積
算する。

【００２８】

【数４】

【００２９】

【数５】

【００３０】ただし、Hk=(Wr+Gb)/Wb+Gr) である。つま
り、同時化された４種の色成分信号の全画素の入射エネ
ルギーは、(Wb+Gr+Gb+Wr)=(2R+3G+2B)の輝度信号として
表わされるので、これに対するそれぞれの水平走査ライ
ンでの画素比をとることで、この４つの同時化信号の近
傍では同じ輝度、同じ色を当てはめてしまうことによ
り、それぞれの画素を平均化するものである。

【００３１】具体的には、本実施例の補正部30は、図１
に示すように第１の水平加算回路32と、第２の水平加算
回路34と、垂直対比回路36と、補正係数算出回路38とを
含む。第１の水平加算回路32は、同時化された色成分信
号のうち、前ラインの水平走査ラインにおける２画素の
色成分信号を受けて、これらを加算する演算回路であ
る。同様に第２の水平加算回路32は、現時点の水平走査
ラインにおける２画素の色成分信号を受けて加算する演
算回路である。たとえば、ｎ水平走査ラインと(n+1) 水
平走査ラインの色成分信号が同時化された場合、第１の
水平加算回路32では色成分信号Wb,Gr を受けてこれらを
加算した第１の加算信号(Wr+Gb) を演算して、第２の水
平加算回路34では色成分信号Wb,Gr を受けてこれらを加
算した第２の加算信号(Wb+Gr) を演算してそれぞれ出力
する。

【００３２】垂直対比回路36は、第１の加算信号と第２
の加算信号の比を演算する演算回路であり、たとえば除
算回路または逆数値があらかじめ蓄積されているルック
アップテーブルと積算回路などにて形成されている。特
に、本実施例では、第１の水平加算回路32の加算結果を
第２の加算回路34の加算結果にて除算した第１の比、お
よび第２の加算回路34の加算結果を第１の加算回路32の
加算結果にて除算した第２の比を出力する。具体的に
は、たとえばｎ水平走査ラインの色成分信号の加算信号
(Wr+Gb) と(n+1) 水平走査ラインの加算信号(Wb+Gr) を
それぞれの加算回路32,34 から受けて、第１の比Hn=(Wr
+Gb)/(Wb+Gr)と第２の比1/Hn=(Wb+Gr)/(Wr+Gb)とを演算
する。

【００３３】係数算出回路38は、対比回路36からの対比
結果に基づいて補正係数を算出し、その補正係数にて同
時化部20からの同時化された色成分信号を補正する演算
回路である。具体的には、同時化されたｎ水平走査ライ
ンからの色成分信号Wb,Gr に対して第１の比Hnから上式
(4) に相当する第１の補正係数kn=(0.5+0.5・Hn) を算出
してそれぞれ積算し、(n+1) 水平走査ラインからの色成
分信号Wr,Gb に対して第２の比1/Hnから上式(5) に相当
する第２の補正係数k(n+1)=(0.5+0.5/Hn) を算出して、
それぞれ積算して変換部40に出力する。

【００３４】変換部40は、補正された色成分信号Wb,Gr,
Wr,Gb に所定の演算を施してR,G,B信号に変換するマト
リックス演算回路42を含む信号処理回路である。本実施
例のマトリックス演算式は、上述した式(1) と同様に任
意定数α, β，γを含む次の演算式(6) 〜(8) が有利に
適用される。

【００３５】

【数６】

【００３６】この場合、マトリックス係数α, β，γ
は、ベタヌリの絵、すなわち空間周波数の低い画像を撮
像したときに所望の色として再現されるように設定した
係数値であってよい。たとえば、ベタヌリの白色を所定
の光源で照明したときに出力としてR,G,B の各色信号が
白色を示す割合になるように、上述した式(2),(3) に適
合するように設定するとよい。したがって、一定の光源
色温度に対しては定まった値になっている。

【００３７】以上のような構成の単板式カラーカメラに
おける色信号変換装置によれば、動作状態において、ま
ず、カラー撮像素子10にて検出されたそれぞれの色成分
信号は、それぞれの走査ライン毎にたとえば、Wb,Gr,・・
・・、またはWr,Gb,・・・ として点順次にて同時化部20に供
給される。この場合、色成分信号Wbは、マゼンダMgとシ
アンCyが画素混合された信号であり、色成分信号Grはグ
リーンＧとイエローYeが画素混合された信号であり、同
一走査ライン、たとえばｎ走査ラインの色成分信号であ
る。色成分信号Wrは、マゼンダMgとイエローYeが画素混
合された信号であり、色成分信号GbはグリーンＧとシア
ンCyが画素混合された信号であり、たとえば(n+1) 走査
ラインの色成分信号である。

【００３８】次に、点順次の色成分信号を受けた同時化
部20では、それぞれの色成分信号がA/D 変換器22にてデ
ィジタル変換されて、同時化回路26に直接に、および１
水平遅延回路24を介して１水平走査ライン遅延させて供
給される。これにより、同時化回路26には、たとえばｎ
走査ラインの色成分信号Wb,Gr,Wb,・・・・ と、(n+1) 走査
ラインの色成分信号Wr,Gb,Wb,・・・・ とが同期して順次供
給される。

【００３９】次いで、同時化回路26では、順次供給され
る色成分信号のうち、たとえば、ｎ走査ラインにて隣合
う色成分信号Wb,Gr を２画素毎に検出し、これに対応す
る(n+1) 走査ラインにて隣合う色成分信号Wr,Gb を２画
素毎に検出して、これら４種の色成分信号Wb,Gr,Wr,Gb
をマルチプレクサなどにて同時化して補正部30の水平加
算回路32,34 および係数算出回路38に供給する。この場
合、第１の水平加算回路32には、ｎ走査ラインの色成分
信号Wb,Gr が供給され、第２の水平加算回路34には(n+
1) 走査ラインの色成分信号Wr,Gb が供給され、係数算
出回路38に４種の色成分信号Wb,Gr,Wr,Gb がそれぞれ供
給される。

【００４０】これにより、同時化されたｎ走査ラインの
色成分信号Wb,Gr は、第１の水平加算回路32にて加算さ
れて第１の加算信号(Wb+Gr) として垂直対比回路36に供
給される。同様に、同時化された(n+1) 走査ラインの色
成分信号Wr,Gb は第２の水平加算回路34にて加算されて
第２の加算信号(Wr+Gb) として対比回路36に供給され
る。第１の加算信号と第２の加算信号を受けた対比回路
36は、これらの比をとって、第１の比Hn=(Wr+Gb)/(Wb+G
r)と、第２の比1/Hn=(Wb+Gr)/(Wr+Gb)とをそれぞれ補正
係数算出回路38に供給する。

【００４１】次いで、補正係数算出回路38では、第１の
比Hnからｎ走査ラインの色成分信号を補正するための第
１の補正係数kn=(0.5+0.5Hn)と、第２の比1/Hnから(n+
1) 走査ラインの色成分信号を補正するための第２の補
正係数k(n+1)=(0.5+0.5/Hn) を算出する。次に、補正係
数算出回路38は、第１の補正係数knを同時化回路26から
受けたｎ走査ラインの色成分信号Wb,Gr に積算して、さ
らに第２の補正係数k(n+1)を(n+1) 走査ラインの色成分
信号Wr,Gb にそれぞれ積算して、これらを変換部30に供
給する。

【００４２】このように補正された色成分信号は、ｎ水
平走査ラインの第１の加算信号(Wb+Gr) と(n+1) 水平走
査ラインの第２の加算信号(Wb+Wr) とが同じフィルタの
組合わせ、つまり(Mg+Cy+G+Ye)からなっている。この場
合、マゼンダMgは(r+b) 、シアンCyは(g+b) 、イエロー
Yeは(r+g) と表わすことができるので、(Mg+Cy+G+Ye)=
(2b+3g+2r) であり輝度信号成分を表わすと考えてよ
い。そこで、本実施例では輝度信号と色差信号が局所的
に比率が一定であると考えて色信号を求めているもので
ある。すなわち、水平方向に配列された画素の隣接した
色成分信号同士の出力値の和と次の水平ラインの同じ水
平方向の位置の色成分信号同士の出力値の和を比べて、
その平均値になるようにｎライン目とn+1 ライン目を補
正している。これにより、色モアレが低減されるように
なっている。つまり、ｎライン目と(n+1) ライン目で値
が違っていたときにはその平均値になるようにｎライン
目のそれぞれの色成分信号に第１の補正係数knを積算
し、(n+1) ライン目のそれぞれの色成分信号に第２の補
正係数k(n+1)を積算している。

【００４３】たとえば、第１の補正係数knは、 kn=0.5+0.5・Hk =0.5+0.5・(Wr+Gb)/(Wb+Gr) =0.5(Wb+Gr+Gb+Wr)/(Wb+Gr) であり、同時化された色成分信号の全入射エネルギーに
対するｎラインの色成分信号の画素の比で表わされてお
り、これにより補正された色成分信号Wb,Gr は、４種の
画素上にて平均化された値となっている。

【００４４】同様に、第２の補正係数k(n+1)は、 k(n+1)=0.5+0.5/Hk =0.5+0.5・(Wb+Gr)/(Gb+Wr) =0.5(Wb+Gr+Gb+Wr)/(Gb+Wr) であり、４種の色成分信号の全画素の入射エネルギに対
する(n+1) ラインの色成分信号の画素の比で表わされて
おり、これにより補正された色成分信号Wr,Gr は４種の
画素上にて平均化された値となっている。したがって、
本実施例では、これらの４個の色成分信号の近傍にて同
じ輝度、同じ色が当てはめられることにより、垂直方向
間のモアレが低減されることになる。

【００４５】たとえば、図３に示すように、このような
補正を行なわないと、垂直方向に隣接する水平ライン毎
にたとえば色成分信号WbとGbの組み合わせ方によって画
素の配置の上下関係が入れ替わるので、次のような色モ
アレが生じていた。それは濃度勾配がある被写体を撮像
した場合に、奇数の水平ラインではたとえば色成分信号
Wbが上でGbが下であるとすると、それぞれの出力値で演
算されたRGB 色信号値が得られる。次に偶数の水平ライ
ンでは色成分信号Gbが上でWbが下にある。それでも濃度
勾配は一定の例で説明しているので、同様な演算を行な
ったときには奇数ラインのときのRGB 色信号値と違う値
がでてしまい偶数および奇数それぞれのラインごとに縞
状のラインがモアレとして現れてしまう。奇数ラインで
は色成分信号Wbの方に強い光が入るが偶数ラインでは色
成分信号Gbの方に強い光が入るので、それぞれの比率が
異なるために違う色が現れてしまうからである。そこで
本方式のように平均値をとる方法を採用すると、この例
のように同じ濃度勾配であれば同じ色相としてでてくる
ので縞状のモアレは発生しない。

【００４６】次に、以上のように補正した色成分信号W
b,Gr,Gb,Wr をマトリックス演算回路42に供給する。マ
トリックス演算回路42では、マトリックス係数α，β，
γがベタヌリの白色を所定の光源で照明したときに出力
としてR,G,B の各色信号が白色を示す割合になるように
設定してある。したがって、所定の光源と同じ色温度の
光源ではもちろん、モアレのない色再現性の高い色信号
を得ることができる。また、それぞれの色成分信号が上
記のように平均化されて供給されるので、異なる色温度
の光源にて撮像された場合にも、その色温度にほとんど
影響されることなく上述したように濃度勾配に応じた色
相にてモアレが生じることなく高い色再現性にて色信号
を得ることができる。

【００４７】また、本実施例の場合、隣接する水平２画
素の信号の和を利用し、隣接する垂直２ラインの信号の
比を使用して係数を求めているので、最小の画素数の構
成2x2 画素にて色信号を求めることができ、分解能の低
下が生じない利点を有している。また、１水平画素づつ
ずらして、(Mg+G),(G+Mg) のように組み演算させられる
利点もある。

【００４８】以上のように、ｎラインと(n+1) ラインに
て水平方向に順次２画素づつ合計４画素毎の色成分信号
Wb,Gr,Wr,Gb に基づいてそれぞれのR,G,B 信号が順次演
算されて出力される。この場合、水平方向の画素の位置
により１画素づつ異なる補正係数で計算され補正され、
それぞれの色濃度に応じた色相にてモアレが生じること
なく、R,G,B 色信号が出力される。ｎラインと(n+1) ラ
インの演算が終了すると、上記と同様に(n+2) と(n+3)
のラインの色成分信号から色信号が演算され、この動作
が繰り返されて、撮像された被写体像を表わすR,G,B の
画像信号が得られる。

【００４９】なお、輝度信号および色差信号は、マトリ
ックス演算回路42からのR,G,B 色信号をたとえば、既知
のNTSCエンコーダなどにて変換して得ることができる。

【００５０】また、上記実施例では、カラーフィルタに
マゼンダMg, グリーンG,シアンCy,イエローYeを適用し
た場合の例について説明したが、本発明においては、そ
の他の組み合わせでもよい。たとえば、図４に示すよう
に、１つの補色フィルタでなく原色フィルタを１つの画
素にいくつか分割して割り当てるようにしてもよい。ま
た、上記実施例では、図２に示すようにｎラインと(n+
1) ラインにてマゼンダMgおよびグリーンＧがそれぞれ
同じ列に位置するように配置され、シアンCyとイエロー
Yeの位置を交互に入れ替えて配置しているが、本発明に
おいては、たとえば図５に示すように、上下のラインで
同じカラーフィルタの構成要素になるようにマゼンダMg
とグリーンＧの位置が交互に配列された市松模様の補色
フィルタを適用してもよい。

【００５１】さらに、上記実施例では、フィールド蓄積
色差線順次方式によるカラーカメラを例に挙げて説明し
たが、本発明ではフレーム蓄積色差線順次方式を適用し
てもよい。この場合、図７に示すように、それぞれの色
フィルタの画素に対して感光画素を配置したフィルード
蓄積方式ではインタレース走査となり、色フィルタの２
行毎に感光画素が配列されたフレーム蓄積方式ではノン
インタレース走査となって、本発明はいずれの場合でも
適用可能である。

【００５２】

【発明の効果】以上詳細に説明したように本発明による
単板式カラーカメラにおける色信号変換装置によれば、
水平および垂直方向に隣接する色成分信号出力を使用し
て同じ色成分同士でそれぞれの水平ラインの画素の比率
に応じて補正係数を求めているので、色温度の変化には
関係なく、その比率に応じた補正ができ、この結果、色
モアレの発生がほとんどない色信号を得ることができ
る。したがって、色温度に応じて色フィルタ毎の光感度
をあらかじめ補正する必要がなく、それらの値を記憶し
ておく回路が不要になり、かつあらかじめ色温度を測定
しておく手間も省けるという効果を奏する。また、色フ
ィルタの生産ロットによるばらつきも考慮しなくてよい
などの利点を有することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による単板式カラーカメラにおける色信
号変換装置が適用される単板式カラーカメラの一実施例
を示すブロック図である。

【図２】図１の実施例に適用される色フィルタの一例を
示す模式図である。

【図３】縞状モアレの形成過程を示す図である。

【図４】本発明に適用される原色色フィルタの組み合わ
せ例を示す図である。

【図５】本発明に適用される他の補色フィルタの例を示
す図である。

【図６】本発明に適用される他の画素混合読出し方式を
説明するための図である。

【符号の説明】

10 カラー撮像素子 20 同時化部 22 アナログデジタル変換器 24 １水平遅延回路 26 同時化回路 30 補正部 32 第１の水平加算回路 34 第２の水平加算回路 36 垂直対比回路 38 補正係数算出回路 40 変換部 42 マトリックス演算回路

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 所定の色配列のフィルタが装着された単
   一の撮像素子から順次出力される複数の色成分信号を所
   望の色信号に変換する単板式カラーカメラにおける色信
   号変換装置において、該装置は、 前記撮像素子から順次出力される色成分信号をそれぞれ
   水平方向および垂直方向に隣接する複数の画素毎に同時
   化する同時化手段と、 該同時化手段にて同時化された複数の色成分信号に基づ
   いて補正係数を算出して、該補正係数にて前記同時化手
   段からの色成分信号をそれぞれ補正する補正手段と、 該補正手段からの補正された色成分信号に所定の演算を
   施して所望の色信号を求めるマトリックス演算手段とを
   含み、 前記補正手段は、同時化された複数の色成分信号の総画
   素値に対する垂直方向間の色成分信号の比に応じて、そ
   れぞれの色成分信号が平均化された値になるように補正
   係数を算出し、該補正係数にてそれぞれの色成分信号を
   補正することを特徴とする単板式カラーカメラにおける
   色信号変換装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の色信号変換装置におい
   て、前記補正手段は、同時化された複数の色成分信号の
   うち水平方向の色成分信号をそれぞれ加算する水平加算
   手段と、該水平加算手段の加算結果から垂直方向の比を
   とる垂直対比手段と、該対比手段の対比結果からそれぞ
   れの水平走査ライン毎の補正係数を算出する係数算出手
   段とを有することを特徴とする単板式カラーカメラにお
   ける色信号変換装置。
3. 【請求項３】 請求項１または請求項２に記載の色信号
   変換装置において、前記色フィルタは、マゼンダMg、シ
   アンCy、グリーンＧ、イエローYeの４種の補色フィルタ
   を含み、前記撮像素子は、ｎ水平ライン（ｎは自然数）
   にてマゼンダMgおよびシアンCyを混合した第１の色成分
   信号Wbと、グリーンＧおよびイエローYeを混合した第２
   の色成分信号Grとを交互に出力し、(n+1) 水平ラインに
   てマゼンダMgおよびイエローYeを混合した第３の色成分
   信号Wrと、グリーンＧおよびシアンCyを混合した第４の
   色成分信号Gbとを交互に出力し、前記同時化手段は、前
   記撮像素子からの水平方向および垂直方向に隣接する色
   成分信号Wr,Wb,Gr,Gb を同時化し、前記補正手段は、同
   時化された色成分信号Wr,Wb,Gr,Gb に基づいて補正係数
   を求めてそれぞれ補正し、前記マトリック演算手段は、
   補正された色成分信号Wr,Wb,Gr,Gb から所定の演算式に
   て色信号R,G,B を求めることを特徴とする単板カラーカ
   メラにおける色信号変換装置。
4. 【請求項４】 請求項３に記載の色信号変換装置におい
   て、前記補正手段は、同時化された色成分信号Wr,Wb,G
   r,Gb のうちｎ水平ラインの第１の色成分信号Wbと第２
   の色成分信号Grを加算する第１の水平加算手段と、(n+
   1) 水平ラインの第３の色成分信号Wrと第４の色成分信
   号Gbを加算する第２の水平加算手段と、前記第１の加算
   手段からの加算信号(Wb+Gr) と前記第２の加算手段から
   の加算信号(Wr+Gb) とからそれらの比Hn=(Wb+Gr)/(Wr+G
   b)を演算する垂直対比手段と、該対比手段からの対比結
   果Hnからｎ水平ラインの色成分信号Wb,Gr をそれぞれ補
   正するための第１の補正係数k=(0.5+0.5Hn) および(n+
   1) 水平ラインの色成分信号Wr,Gb をそれぞれ補正する
   ための第２の補正係数k(n+1)=(0.5+0.5/Hn) を算出する
   係数算出手段とを含むことを特徴とする単板式カラーカ
   メラにおける色信号変換装置。
5. 【請求項５】 請求項１または請求項２に記載の色信号
   変換装置において、前記色フィルタはレッドＲ、グリー
   ンＧ、ブルーＢを含む原色フィルタであることを特徴と
   する単板式カラーカメラにおける色信号変換装置。