JPH0834590B2 - 固体カラー撮像装置 - Google Patents
固体カラー撮像装置Info
- Publication number
- JPH0834590B2 JPH0834590B2 JP4277040A JP27704092A JPH0834590B2 JP H0834590 B2 JPH0834590 B2 JP H0834590B2 JP 4277040 A JP4277040 A JP 4277040A JP 27704092 A JP27704092 A JP 27704092A JP H0834590 B2 JPH0834590 B2 JP H0834590B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- signal
- light receiving
- field
- receiving element
- color
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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- Color Television Image Signal Generators (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、フィルタが２次元に配
列された固体撮像素子を１個用いてカラービデオ信号を
得る単板カラー撮像装置に関し、特に水平及び垂直両方
向の解像度を高める手段に関するものである。
列された固体撮像素子を１個用いてカラービデオ信号を
得る単板カラー撮像装置に関し、特に水平及び垂直両方
向の解像度を高める手段に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】固体撮像素子を単板にてカラー化するに
は通常色フィルタを撮像素子の受光面に配置し、各色フ
ィルタと画素を対応させることにより色成分毎に別々に
空間サンプリングする手法が用いられる。この場合カラ
ービデオ信号を構成する各成分信号の解像度は色フィル
タ配列と信号処理の手法により大幅に変化する。なお、
ビデオ信号は通常インターレース走査を行うため以下の
説明では撮像素子はインターレース読み出しを前提とす
る。
は通常色フィルタを撮像素子の受光面に配置し、各色フ
ィルタと画素を対応させることにより色成分毎に別々に
空間サンプリングする手法が用いられる。この場合カラ
ービデオ信号を構成する各成分信号の解像度は色フィル
タ配列と信号処理の手法により大幅に変化する。なお、
ビデオ信号は通常インターレース走査を行うため以下の
説明では撮像素子はインターレース読み出しを前提とす
る。
【０００３】高い解像度を得るため従来良く知られてい
る色フィルタ配列は、視覚的に高い解像度が求められる
輝度信号の大半を占める緑色（Ｇ）フィルタを市松状に
配し、残りの位置に赤色（Ｒ）フィルタと青色（Ｂ）フ
ィルタを一定周期で配したものであり、図１（ａ）に示
すベイヤー配列ではＲフィルタとＢフィルタが走査線周
期で垂直方向に交互し、図１（ｂ）に示すインターライ
ン配列ではＲフィルタとＢフィルタが２垂直列毎に水平
方向に交互する。これらの場合輝度信号は高い解像度が
得られるが、色信号はＲ信号，Ｂ信号とも解像度は不十
分である。即ちベイヤー配列ではＲ信号，Ｂ信号とも交
互に１水平走査期間（１Ｈ）毎に欠落するため１Ｈ遅延
した信号によって交互に補間する必要があるが、このた
め垂直解像度は低くなる。特にインターレース読出しで
あることにより垂直方向ナイキスト限界周波数の１／２
においてさえ応答は０となる。一方、インターライン配
列ではＲ信号，Ｂ信号とも垂直方向での解像度の劣化は
ないが、水平方向には解像度は低く、水平方向ナイキス
ト限界周波数の１／２において応答は０となる。
る色フィルタ配列は、視覚的に高い解像度が求められる
輝度信号の大半を占める緑色（Ｇ）フィルタを市松状に
配し、残りの位置に赤色（Ｒ）フィルタと青色（Ｂ）フ
ィルタを一定周期で配したものであり、図１（ａ）に示
すベイヤー配列ではＲフィルタとＢフィルタが走査線周
期で垂直方向に交互し、図１（ｂ）に示すインターライ
ン配列ではＲフィルタとＢフィルタが２垂直列毎に水平
方向に交互する。これらの場合輝度信号は高い解像度が
得られるが、色信号はＲ信号，Ｂ信号とも解像度は不十
分である。即ちベイヤー配列ではＲ信号，Ｂ信号とも交
互に１水平走査期間（１Ｈ）毎に欠落するため１Ｈ遅延
した信号によって交互に補間する必要があるが、このた
め垂直解像度は低くなる。特にインターレース読出しで
あることにより垂直方向ナイキスト限界周波数の１／２
においてさえ応答は０となる。一方、インターライン配
列ではＲ信号，Ｂ信号とも垂直方向での解像度の劣化は
ないが、水平方向には解像度は低く、水平方向ナイキス
ト限界周波数の１／２において応答は０となる。
【０００４】以上はＧ，Ｒ，Ｂの３原色フィルタを用い
た場合であるが、補色フィルタを用いた場合でも基本的
には同じ問題が存在する。例えば図１（ａ）及び（ｂ）
において、Ｇ→Ｗ＝Ｇ＋Ｒ＋Ｂ（透明）、Ｒ→Ｃｙ＝Ｇ
＋Ｂ（シアン色）、Ｂ→Ｙｅ＝Ｇ＋Ｒ（黄色）とした場
合を考える。このときＧ信号は基底バンド成分として高
解像度の信号が得られ、又Ｒ及びＢ信号は変調成分とし
て得られる。しかしＲ及びＢ信号の変調される空間領域
は３原色フィルタにおけるＲ及びＢ画素の空間領域と同
じである。従って解像度に関し前記と同じ問題を生じ
る。
た場合であるが、補色フィルタを用いた場合でも基本的
には同じ問題が存在する。例えば図１（ａ）及び（ｂ）
において、Ｇ→Ｗ＝Ｇ＋Ｒ＋Ｂ（透明）、Ｒ→Ｃｙ＝Ｇ
＋Ｂ（シアン色）、Ｂ→Ｙｅ＝Ｇ＋Ｒ（黄色）とした場
合を考える。このときＧ信号は基底バンド成分として高
解像度の信号が得られ、又Ｒ及びＢ信号は変調成分とし
て得られる。しかしＲ及びＢ信号の変調される空間領域
は３原色フィルタにおけるＲ及びＢ画素の空間領域と同
じである。従って解像度に関し前記と同じ問題を生じ
る。
【０００５】
【発明の目的】本発明は以上の問題点に鑑みてなされた
ものであり、輝度信号の解像度を高く保ったまま色信号
の解像度を水平・垂直の両方向とも高くし得る固体カラ
ー撮像装置を提供するものである。
ものであり、輝度信号の解像度を高く保ったまま色信号
の解像度を水平・垂直の両方向とも高くし得る固体カラ
ー撮像装置を提供するものである。
【０００６】
【発明の構成】本発明の固体カラー撮像装置は各々感応
スペクトル特性の相異なる第１の受光素子、第２の受光
素子及び第３の受光素子と、前記第２の受光素子と同じ
感応スペクトル特性を持つ第４の受光素子とから成り、
第１の水平列は前記第１の受光素子と第２の受光素子が
交互に繰り返し配列され、第２の水平列は前記第３の受
光素子と第４の受光素子が交互に繰り返し配列され、さ
らに、第３の水平列は前記第１の水平列に対し同じ受光
素子組が位相を１８０°移して配列され、第４の水平列
は前記第２の水平列に対し同じ受光素子組が位相を１８
０°移して配列され、前記４水平列が順次繰り返し配列
されて成る固体撮像素子と、垂直方向に隣接する二つの
受光素子信号を加算し、加算の組み合わせをフィールド
毎に垂直方向に１素子交互にずらせて、各加算信号を順
次読み出し、固体撮像素子出力信号を形成する読み出し
手段と、該読み出し手段より出力される前記固体撮像素
子出力信号から、水平方向に隣接する信号の和を取り、
実時間輝度信号を形成する実時間輝度信号形成回路と、
前記固体撮像素子出力信号から、水平方向に隣接する信
号の差を取り、実時間色信号を形成する実時間色信号形
成回路と、前記固体撮像素子出力信号を１フィールド遅
延させたフィールド遅延出力信号から、水平方向に隣接
する信号の差を取り、フィールド遅延色信号を形成する
フィールド遅延色信号形成回路と、前記実時間色信号形
成回路からの信号に欠落した信号成分を、前記フィール
ド遅延色信号形成回路からの信号により補間する補間回
路とを設けて成ることを特徴とするものである。また、
各々感応スペクトル特性の相異なる第１の受光素子、第
２の受光素子及び第３の受光素子と、前記第２の受光素
子と同じ感応スペクトル特性を持つ第４の受光素子とか
ら成り、第１の水平列は前記第１の受光素子と第２の受
光素子が交互に繰り返し配列され、第２の水平列は前記
第３の受光素子と第４の受光素子が交互に繰り返し配列
され、さらに、第３の水平列は前記第１の水平列に対し
同じ受光素子組が位相を１８０°移して配列され、第４
の水平列は前記第２の水平列に対し同じ受光素子組が位
相を１８０°移して配列され、前記４水平列が順次繰り
返し配列されて成る固体撮像素子と、垂直方向に隣接す
る二つの受光素子信号を加算し、加算の組み合わせをフ
ィールド毎に垂直方向に１素子交互にずらせて、各加算
信号を順次読み出し、固体撮像素子出力信号を形成する
読み出し手段と、該読み出し手段より出力される前記固
体撮像素子出力信号から、水平方向に隣接する信号の和
を取り、実時間輝度信号を形成する実時間輝度信号形成
回路と、前記固体撮像素子出力信号から、水平方向に隣
接する信号の差を取り、実時間色信号を形成する実時間
色信号形成回路と、前記固体撮像素子出力信号を１フィ
ールド遅延させたフィールド遅延出力信号から、水平方
向に隣接する信号の和を取り、フィールド遅延輝度信号
を形成するフィールド遅延輝度信号形成回路と、前記固
体撮像素子出力信号を１フィールド遅延させたフィール
ド遅延出力信号から、水平方向に隣接する信号の差を取
り、フィールド遅延色信号を形成するフィールド遅延色
信号形成回路と、前記実時間輝度信号から前記フィール
ド遅延輝度信号を減算して色補正信号を形成し、該色補
正信号を前記フィールド遅延色信号に加算することによ
り、補正フィールド遅延色信号を形成する補正フィール
ド遅延色信号形成回路と、前記実時間色信号形成回路か
らの信号に欠落した信号成分を、前記補正フィールド遅
延色信号形成回路からの信号により補間する補間回路と
を設けて成ることを特徴とするものである。
スペクトル特性の相異なる第１の受光素子、第２の受光
素子及び第３の受光素子と、前記第２の受光素子と同じ
感応スペクトル特性を持つ第４の受光素子とから成り、
第１の水平列は前記第１の受光素子と第２の受光素子が
交互に繰り返し配列され、第２の水平列は前記第３の受
光素子と第４の受光素子が交互に繰り返し配列され、さ
らに、第３の水平列は前記第１の水平列に対し同じ受光
素子組が位相を１８０°移して配列され、第４の水平列
は前記第２の水平列に対し同じ受光素子組が位相を１８
０°移して配列され、前記４水平列が順次繰り返し配列
されて成る固体撮像素子と、垂直方向に隣接する二つの
受光素子信号を加算し、加算の組み合わせをフィールド
毎に垂直方向に１素子交互にずらせて、各加算信号を順
次読み出し、固体撮像素子出力信号を形成する読み出し
手段と、該読み出し手段より出力される前記固体撮像素
子出力信号から、水平方向に隣接する信号の和を取り、
実時間輝度信号を形成する実時間輝度信号形成回路と、
前記固体撮像素子出力信号から、水平方向に隣接する信
号の差を取り、実時間色信号を形成する実時間色信号形
成回路と、前記固体撮像素子出力信号を１フィールド遅
延させたフィールド遅延出力信号から、水平方向に隣接
する信号の差を取り、フィールド遅延色信号を形成する
フィールド遅延色信号形成回路と、前記実時間色信号形
成回路からの信号に欠落した信号成分を、前記フィール
ド遅延色信号形成回路からの信号により補間する補間回
路とを設けて成ることを特徴とするものである。また、
各々感応スペクトル特性の相異なる第１の受光素子、第
２の受光素子及び第３の受光素子と、前記第２の受光素
子と同じ感応スペクトル特性を持つ第４の受光素子とか
ら成り、第１の水平列は前記第１の受光素子と第２の受
光素子が交互に繰り返し配列され、第２の水平列は前記
第３の受光素子と第４の受光素子が交互に繰り返し配列
され、さらに、第３の水平列は前記第１の水平列に対し
同じ受光素子組が位相を１８０°移して配列され、第４
の水平列は前記第２の水平列に対し同じ受光素子組が位
相を１８０°移して配列され、前記４水平列が順次繰り
返し配列されて成る固体撮像素子と、垂直方向に隣接す
る二つの受光素子信号を加算し、加算の組み合わせをフ
ィールド毎に垂直方向に１素子交互にずらせて、各加算
信号を順次読み出し、固体撮像素子出力信号を形成する
読み出し手段と、該読み出し手段より出力される前記固
体撮像素子出力信号から、水平方向に隣接する信号の和
を取り、実時間輝度信号を形成する実時間輝度信号形成
回路と、前記固体撮像素子出力信号から、水平方向に隣
接する信号の差を取り、実時間色信号を形成する実時間
色信号形成回路と、前記固体撮像素子出力信号を１フィ
ールド遅延させたフィールド遅延出力信号から、水平方
向に隣接する信号の和を取り、フィールド遅延輝度信号
を形成するフィールド遅延輝度信号形成回路と、前記固
体撮像素子出力信号を１フィールド遅延させたフィール
ド遅延出力信号から、水平方向に隣接する信号の差を取
り、フィールド遅延色信号を形成するフィールド遅延色
信号形成回路と、前記実時間輝度信号から前記フィール
ド遅延輝度信号を減算して色補正信号を形成し、該色補
正信号を前記フィールド遅延色信号に加算することによ
り、補正フィールド遅延色信号を形成する補正フィール
ド遅延色信号形成回路と、前記実時間色信号形成回路か
らの信号に欠落した信号成分を、前記補正フィールド遅
延色信号形成回路からの信号により補間する補間回路と
を設けて成ることを特徴とするものである。
【０００７】
【実施例】図１（ａ）の場合Ｒ信号、Ｂ信号とも水平解
像度は高い利点を持つ。従って垂直解像度の劣化を防ぐ
手法があれば水平・垂直の両方向とも高い解像度が得ら
れる。いま図２に示すようにフィルタ配列の垂直方向繰
返し単位を１画素とし、Ｒ信号、Ｂ信号を１フィールド
前の信号によって補間したとすると、Ｒ信号、Ｂ信号と
も垂直解像度は２倍高められる。しかしながらこの場合
は、各画素の信号を読み出す周期は図３（ａ）に示すよ
うに１フレーム（２フィールド）であり、１フレーム期
間積分した信号である。従って実時間信号と１フィール
ド期間（１Ｆ）遅延した信号との間には最大３フィール
ドに及ぶ時間差が生じ、動きのある光像を撮像した場合
には補間した色信号が実信号と大きくずれることにより
色割れ現象が顕著となる。
像度は高い利点を持つ。従って垂直解像度の劣化を防ぐ
手法があれば水平・垂直の両方向とも高い解像度が得ら
れる。いま図２に示すようにフィルタ配列の垂直方向繰
返し単位を１画素とし、Ｒ信号、Ｂ信号を１フィールド
前の信号によって補間したとすると、Ｒ信号、Ｂ信号と
も垂直解像度は２倍高められる。しかしながらこの場合
は、各画素の信号を読み出す周期は図３（ａ）に示すよ
うに１フレーム（２フィールド）であり、１フレーム期
間積分した信号である。従って実時間信号と１フィール
ド期間（１Ｆ）遅延した信号との間には最大３フィール
ドに及ぶ時間差が生じ、動きのある光像を撮像した場合
には補間した色信号が実信号と大きくずれることにより
色割れ現象が顕著となる。
【０００８】以上の問題を解決するには、光像の積分期
間を半分の１フィールドとするフィールド読み出しと
し、実時間信号と１Ｆ遅延信号の時間差を小さくすれば
良い。これにより図３（ｂ）に示すように実時間信号と
１Ｆ遅延信号との時間差は最大でも２フィールドになる
とともに、積分期間が１／２となったことによって時間
分機能が向上する。さらに、フィールド読出しにおいて
もなお存在するフィールド補間に伴なう偽信号には後述
するように、補正信号が容易に得られるから色割れ現象
は実質的になしとすることが可能である。
間を半分の１フィールドとするフィールド読み出しと
し、実時間信号と１Ｆ遅延信号の時間差を小さくすれば
良い。これにより図３（ｂ）に示すように実時間信号と
１Ｆ遅延信号との時間差は最大でも２フィールドになる
とともに、積分期間が１／２となったことによって時間
分機能が向上する。さらに、フィールド読出しにおいて
もなお存在するフィールド補間に伴なう偽信号には後述
するように、補正信号が容易に得られるから色割れ現象
は実質的になしとすることが可能である。
【０００９】図４（ａ）及び（ｂ）は、フィールド読出
しを行い、かつフィールド補間を可能とする本発明に関
連する色フィルタ配列の例を示したものである。これら
はともに４種の絵素を用い、そのうちの１種は他の３種
の分光特性を加算した、ないしその定数倍の分光特性を
備えており、４水平列毎の繰り返し単位で配列されたも
のである。なおＭａはＲ＋Ｂより構成されるマゼンタ色
のフィルタである。また図４（ａ）ではＹｅ，Ｃｙの間
で、（ｂ）ではＢ，Ｒの間で配列を入れ替えても信号処
理及び画質は同様である。図４（ａ）及び（ｂ）とも
に、奇数フィールドでは偶数番目水平列とその上の奇数
番目水平列間で上下２画素信号を加算し、偶数フィール
ドでは偶数番目水平列とその下の奇数番目水平列間で上
下２画素信号を加算する。これにより各画素信号はフィ
ールド周期で取り出されフィールド読出しとなる。さら
にこのとき以下のようにしてフィールド補間が有用とな
る。図４（ａ）では奇数フィールドではＲ−（Ｇ＋Ｂ）
信号がナイキスト限界周波数（ｆN）で変調され、３
（Ｒ＋Ｇ＋Ｂ）信号が基底バンド信号となる。基底バン
ド信号の帯域はｆNまで存在するが、ｆN近傍に存在する
変調成分を除去するためｆNより若干狭い帯域とする。
この場合でも十分広い帯域であり高解像度信号となる。
偶数フィールドではＢ−（Ｇ＋Ｒ）信号がｆNで変調さ
れ、３（Ｒ＋Ｇ＋Ｂ）信号が基底バンド信号となる。以
上より基底バンド信号の１／３より広帯域のＲ＋Ｇ＋Ｂ
よりなる輝度信号が常時得られるとともに、変調信号に
輝度信号を加算し１／２倍することにより水平解像度の
高いＲ信号とＢ信号がフィールド周期で交互に得られ
る。よって１Ｆ遅延回路によってフィールド補間するこ
とにより、垂直解像度を劣化させることなく高い水平解
像度のＲ信号とＢ信号が常に得られる。
しを行い、かつフィールド補間を可能とする本発明に関
連する色フィルタ配列の例を示したものである。これら
はともに４種の絵素を用い、そのうちの１種は他の３種
の分光特性を加算した、ないしその定数倍の分光特性を
備えており、４水平列毎の繰り返し単位で配列されたも
のである。なおＭａはＲ＋Ｂより構成されるマゼンタ色
のフィルタである。また図４（ａ）ではＹｅ，Ｃｙの間
で、（ｂ）ではＢ，Ｒの間で配列を入れ替えても信号処
理及び画質は同様である。図４（ａ）及び（ｂ）とも
に、奇数フィールドでは偶数番目水平列とその上の奇数
番目水平列間で上下２画素信号を加算し、偶数フィール
ドでは偶数番目水平列とその下の奇数番目水平列間で上
下２画素信号を加算する。これにより各画素信号はフィ
ールド周期で取り出されフィールド読出しとなる。さら
にこのとき以下のようにしてフィールド補間が有用とな
る。図４（ａ）では奇数フィールドではＲ−（Ｇ＋Ｂ）
信号がナイキスト限界周波数（ｆN）で変調され、３
（Ｒ＋Ｇ＋Ｂ）信号が基底バンド信号となる。基底バン
ド信号の帯域はｆNまで存在するが、ｆN近傍に存在する
変調成分を除去するためｆNより若干狭い帯域とする。
この場合でも十分広い帯域であり高解像度信号となる。
偶数フィールドではＢ−（Ｇ＋Ｒ）信号がｆNで変調さ
れ、３（Ｒ＋Ｇ＋Ｂ）信号が基底バンド信号となる。以
上より基底バンド信号の１／３より広帯域のＲ＋Ｇ＋Ｂ
よりなる輝度信号が常時得られるとともに、変調信号に
輝度信号を加算し１／２倍することにより水平解像度の
高いＲ信号とＢ信号がフィールド周期で交互に得られ
る。よって１Ｆ遅延回路によってフィールド補間するこ
とにより、垂直解像度を劣化させることなく高い水平解
像度のＲ信号とＢ信号が常に得られる。
【００１０】図４（ｂ）では、奇数フィールドでは２Ｒ
信号がｆNで変調され、２（Ｒ＋Ｇ＋Ｂ）信号が基底バ
ンド信号となる。同様に偶数フィールドでは２Ｂ信号が
ｆNで変調され２（Ｒ＋Ｇ＋Ｂ）信号が基底バンド信号
となる。従って基底バンド信号の１／２よりＲ＋Ｇ＋Ｂ
よりなる輝度信号が常時得られる。一方Ｒ信号とＢ信号
は変調信号の１／２からフィールド周期で交互に得られ
るから、１Ｆ遅延回路によってフィールド補間すること
により水平・垂直方向とも高い解像度のＲ信号とＢ信号
が常に得られることになる。
信号がｆNで変調され、２（Ｒ＋Ｇ＋Ｂ）信号が基底バ
ンド信号となる。同様に偶数フィールドでは２Ｂ信号が
ｆNで変調され２（Ｒ＋Ｇ＋Ｂ）信号が基底バンド信号
となる。従って基底バンド信号の１／２よりＲ＋Ｇ＋Ｂ
よりなる輝度信号が常時得られる。一方Ｒ信号とＢ信号
は変調信号の１／２からフィールド周期で交互に得られ
るから、１Ｆ遅延回路によってフィールド補間すること
により水平・垂直方向とも高い解像度のＲ信号とＢ信号
が常に得られることになる。
【００１１】以上述べたフィールド読出しにおいても、
フレーム読出し程ではないがフィールド補間を行なうと
動きのある光像に対し偽信号が生じる。即ち例えば図５
に示すように白色光像が時間的に変動した場合、フィー
ルド番号２ではＲ信号が欠落するため白色像がシアン色
になり、フィールド番号５ではＢ信号が余分となるため
黒色像が青色となる。この現象は以下のようにして解消
される。輝度信号は各フィールドにおいて実時間で得ら
れるから輝度実時間信号Ｙ（０Ｆ）から輝度１Ｆ遅延信
号Ｙ（１Ｆ）を減算し、フィールド補正信号Ｙ（０Ｆ）
−Ｙ（１Ｆ）を形成する。このフィールド補正信号をフ
ィールド遅延した色信号に加算すると、丁度前記偽信号
が消去され、正常な色信号が得られる。
フレーム読出し程ではないがフィールド補間を行なうと
動きのある光像に対し偽信号が生じる。即ち例えば図５
に示すように白色光像が時間的に変動した場合、フィー
ルド番号２ではＲ信号が欠落するため白色像がシアン色
になり、フィールド番号５ではＢ信号が余分となるため
黒色像が青色となる。この現象は以下のようにして解消
される。輝度信号は各フィールドにおいて実時間で得ら
れるから輝度実時間信号Ｙ（０Ｆ）から輝度１Ｆ遅延信
号Ｙ（１Ｆ）を減算し、フィールド補正信号Ｙ（０Ｆ）
−Ｙ（１Ｆ）を形成する。このフィールド補正信号をフ
ィールド遅延した色信号に加算すると、丁度前記偽信号
が消去され、正常な色信号が得られる。
【００１２】図６は以上に示した例を実現するための回
路ブロック図を示したもので、図４（ａ）の色フィルタ
配列に適合するものである。まず、図４（ａ）の色フィ
ルタを備えた固体撮像素子１からの信号は分岐され、一
方は直接他方は１Ｆ遅延回路２を介して、サンプルホー
ルド回路３、４ないし５、６へ導かれる。奇数フィール
ドでは、上記回路３でＹｅ＋Ｍａ，回路４でＣｙ＋ｗ、
回路５でＣｙ＋Ｍａ、回路６でＹｅ＋Ｗ信号が夫々サン
プルホールドされ、偶数フィールドでは、回路３でＣｙ
＋Ｍａ，回路４でＹｅ＋Ｗ，回路５でＹｅ＋Ｍａ，回路
６でＣｙ＋Ｗ信号が夫々サンプルホールドされる。回路
３及び４からの信号は一方は両者が加算され１／３倍さ
れてＲ＋Ｇ＋Ｂ信号７が得られ、他方は回路３の出力か
ら回路４の出力が減算され、奇数フィールドでＲ−Ｃ
ｙ，偶数フィールドでＢ−Ｙｅとなる信号８が得られ
る。同様にして回路５及び６の出力信号から加算と１／
３倍によりＲ＋Ｇ＋Ｂ信号が、減算により奇数フィール
ドでＢ−Ｙｅ、偶数フィールドでＲ−Ｃｙとなる信号１
０が得られる。
路ブロック図を示したもので、図４（ａ）の色フィルタ
配列に適合するものである。まず、図４（ａ）の色フィ
ルタを備えた固体撮像素子１からの信号は分岐され、一
方は直接他方は１Ｆ遅延回路２を介して、サンプルホー
ルド回路３、４ないし５、６へ導かれる。奇数フィール
ドでは、上記回路３でＹｅ＋Ｍａ，回路４でＣｙ＋ｗ、
回路５でＣｙ＋Ｍａ、回路６でＹｅ＋Ｗ信号が夫々サン
プルホールドされ、偶数フィールドでは、回路３でＣｙ
＋Ｍａ，回路４でＹｅ＋Ｗ，回路５でＹｅ＋Ｍａ，回路
６でＣｙ＋Ｗ信号が夫々サンプルホールドされる。回路
３及び４からの信号は一方は両者が加算され１／３倍さ
れてＲ＋Ｇ＋Ｂ信号７が得られ、他方は回路３の出力か
ら回路４の出力が減算され、奇数フィールドでＲ−Ｃ
ｙ，偶数フィールドでＢ−Ｙｅとなる信号８が得られ
る。同様にして回路５及び６の出力信号から加算と１／
３倍によりＲ＋Ｇ＋Ｂ信号が、減算により奇数フィール
ドでＢ−Ｙｅ、偶数フィールドでＲ−Ｃｙとなる信号１
０が得られる。
【００１３】ここでサンプルホールド信号間の加算は丁
度水平方向に隣接し合う画素信号間の和を順次取ったこ
とと同じとなり、基底バンド信号からｆN近傍の成分を
除去した信号である。またサンプルホールド信号間の減
算は水平方向に隣接し合う画素信号間の差を順次取った
ことと同じとなり、ｆN近傍の変調成分を取り出し低域
変換したことと同じである。さて、信号７は低域変換フ
ィルタ１１により帯域をｆN／２に制限された後信号８
に加算されさらに１／２倍されて、奇数フィールドで
Ｒ，偶数フィールドでＢとなる信号１３が得られる。同
様に信号９に低域通過フィルタ１２により帯域をｆN／
２に制限された後信号１０に加算されさらに１／２倍さ
れて、奇数フィールドでＢ，偶数フィールドでＲとなる
信号１４が得られる。一方、低域通過フィルタ１１及び
１２の分岐された各々別の出力は前者から後者が減算さ
れ、適当な大きさに調整されてフィールド補正信号１５
が得られる。この信号１５を信号１４に加算することに
よりフィールド補間による偽信号を消去した信号１６を
得る。信号１３と１６はフィールド毎に交互する切換ス
イッチ１７によりＲ信号のみ及びＢ信号のみに振り分け
られ、ゲイン調整されてＲ信号出力、Ｂ信号出力が各々
得られる。輝度信号Ｙは信号７をゲイン調整して得られ
る。
度水平方向に隣接し合う画素信号間の和を順次取ったこ
とと同じとなり、基底バンド信号からｆN近傍の成分を
除去した信号である。またサンプルホールド信号間の減
算は水平方向に隣接し合う画素信号間の差を順次取った
ことと同じとなり、ｆN近傍の変調成分を取り出し低域
変換したことと同じである。さて、信号７は低域変換フ
ィルタ１１により帯域をｆN／２に制限された後信号８
に加算されさらに１／２倍されて、奇数フィールドで
Ｒ，偶数フィールドでＢとなる信号１３が得られる。同
様に信号９に低域通過フィルタ１２により帯域をｆN／
２に制限された後信号１０に加算されさらに１／２倍さ
れて、奇数フィールドでＢ，偶数フィールドでＲとなる
信号１４が得られる。一方、低域通過フィルタ１１及び
１２の分岐された各々別の出力は前者から後者が減算さ
れ、適当な大きさに調整されてフィールド補正信号１５
が得られる。この信号１５を信号１４に加算することに
よりフィールド補間による偽信号を消去した信号１６を
得る。信号１３と１６はフィールド毎に交互する切換ス
イッチ１７によりＲ信号のみ及びＢ信号のみに振り分け
られ、ゲイン調整されてＲ信号出力、Ｂ信号出力が各々
得られる。輝度信号Ｙは信号７をゲイン調整して得られ
る。
【００１４】図７は本発明に関連する回路ブロック図の
例を示したもので、図４（ｂ）の色フィルタ配列に適合
するものである。まず図４（ｂ）の色フィルタを備えた
固体撮像素子１からの信号は分岐され、一方は直接他方
は１Ｆ遅延回路２を介してサンプルホールド回路１８，
１９ないし２０，２１へ導かれる。奇数フィールドでは
回路１８でＢ＋Ｇ，回路１９でＲ＋Ｗ，回路２０でＲ＋
Ｇ，回路２１でＢ＋Ｗ信号がサンプルホールドされ、偶
数フィールドでは回路１８でＲ＋Ｇ，回路１９でＢ＋
Ｗ，回路２０でＢ＋Ｇ，回路２１でＲ＋Ｗ信号がサンプ
ルホールドされる。上記回路１８及び１９からの信号は
一方は両者が加算されて２（Ｒ＋Ｇ＋Ｂ）信号２２が得
られ、他方は回路１９の出力から回路１８の出力が減算
され、奇数フィールドでは２Ｒ，偶数フィールドでは２
Ｂとなる信号２３が得られる。同様にして回路２０及び
２１の出力信号から加算により２（Ｒ＋Ｇ＋Ｂ）信号２
４が、減算により奇数フィールドで２Ｂ，偶数フィール
ドで２Ｒとなる信号２５が得られる。次に信号２２及び
信号２４の帯域は、低域通過フィルタ２６，２７により
ともにｆN／２に制限された後、前者から後者が減算さ
れ適当な大きさに調整されてフィールド補正信号２８が
得られる。この信号を信号２５に加算することによりフ
ィールド補間による偽信号を消去した信号２９が得られ
る。信号２３と２９はフィールド毎に交互する切換スイ
ッチ３０によりＲ信号のみ及びＢ信号のみに振り分けら
れ、ゲイン調整されてＲ出力信号，Ｂ出力信号が各々得
られる。輝度信号Ｙは信号２２をゲイン調整して得られ
る。
例を示したもので、図４（ｂ）の色フィルタ配列に適合
するものである。まず図４（ｂ）の色フィルタを備えた
固体撮像素子１からの信号は分岐され、一方は直接他方
は１Ｆ遅延回路２を介してサンプルホールド回路１８，
１９ないし２０，２１へ導かれる。奇数フィールドでは
回路１８でＢ＋Ｇ，回路１９でＲ＋Ｗ，回路２０でＲ＋
Ｇ，回路２１でＢ＋Ｗ信号がサンプルホールドされ、偶
数フィールドでは回路１８でＲ＋Ｇ，回路１９でＢ＋
Ｗ，回路２０でＢ＋Ｇ，回路２１でＲ＋Ｗ信号がサンプ
ルホールドされる。上記回路１８及び１９からの信号は
一方は両者が加算されて２（Ｒ＋Ｇ＋Ｂ）信号２２が得
られ、他方は回路１９の出力から回路１８の出力が減算
され、奇数フィールドでは２Ｒ，偶数フィールドでは２
Ｂとなる信号２３が得られる。同様にして回路２０及び
２１の出力信号から加算により２（Ｒ＋Ｇ＋Ｂ）信号２
４が、減算により奇数フィールドで２Ｂ，偶数フィール
ドで２Ｒとなる信号２５が得られる。次に信号２２及び
信号２４の帯域は、低域通過フィルタ２６，２７により
ともにｆN／２に制限された後、前者から後者が減算さ
れ適当な大きさに調整されてフィールド補正信号２８が
得られる。この信号を信号２５に加算することによりフ
ィールド補間による偽信号を消去した信号２９が得られ
る。信号２３と２９はフィールド毎に交互する切換スイ
ッチ３０によりＲ信号のみ及びＢ信号のみに振り分けら
れ、ゲイン調整されてＲ出力信号，Ｂ出力信号が各々得
られる。輝度信号Ｙは信号２２をゲイン調整して得られ
る。
【００１５】図８（ａ）及び（ｂ）はフィールド読出し
を行ない、かつフィールド補間を可能とする本発明によ
る一実施例の色フィルタ配列の例を示したものである。
これらはともに３種の絵素を用い、すべての絵素がＧ色
に感応するとともに、Ｒ色ないしＢ色にそれぞれ感応す
る絵素２種と、Ｒ色及びＢ色ともに感応するないしはど
ちらにも感応しない絵素から構成されている。なお図８
（ａ），（ｂ）ともにＹｅとＣｙの間で配列を入れ替え
ても信号処理及び画質は同様である。さらに図８（ｂ）
は（ａ）に対し画質は同様で、信号処理も（ａ）の場合
から容易に考察されるから、以下の説明では（ａ）の場
合についてのみ行なう。
を行ない、かつフィールド補間を可能とする本発明によ
る一実施例の色フィルタ配列の例を示したものである。
これらはともに３種の絵素を用い、すべての絵素がＧ色
に感応するとともに、Ｒ色ないしＢ色にそれぞれ感応す
る絵素２種と、Ｒ色及びＢ色ともに感応するないしはど
ちらにも感応しない絵素から構成されている。なお図８
（ａ），（ｂ）ともにＹｅとＣｙの間で配列を入れ替え
ても信号処理及び画質は同様である。さらに図８（ｂ）
は（ａ）に対し画質は同様で、信号処理も（ａ）の場合
から容易に考察されるから、以下の説明では（ａ）の場
合についてのみ行なう。
【００１６】図８（ａ）の場合、輝度信号は隣接画素間
の加算Ｃｙ＋Ｙｅ＋２Ｗ＝３Ｒ＋４Ｇ＋３Ｂから容易に
得られる。色信号は隣接画素間の差を取ることにより、
奇数フィールドでＲ＋Ｂ，偶数フィールドでＲ−Ｂ信号
が得られるから、フィールド補間を用い、Ｒ＝１／２
｛（Ｒ＋Ｂ）＋（Ｒ−Ｂ）｝，Ｂ＝１／２｛（Ｒ＋Ｂ）
−（Ｒ−Ｂ）｝により得られる。
の加算Ｃｙ＋Ｙｅ＋２Ｗ＝３Ｒ＋４Ｇ＋３Ｂから容易に
得られる。色信号は隣接画素間の差を取ることにより、
奇数フィールドでＲ＋Ｂ，偶数フィールドでＲ−Ｂ信号
が得られるから、フィールド補間を用い、Ｒ＝１／２
｛（Ｒ＋Ｂ）＋（Ｒ−Ｂ）｝，Ｂ＝１／２｛（Ｒ＋Ｂ）
−（Ｒ−Ｂ）｝により得られる。
【００１７】図９は図８（ａ）の場合のフィールド補間
による偽信号を解消する手法を示したものである。まず
輝度実時間信号Ｙ（０Ｆ）から輝度１Ｆ遅延信号Ｙ（１
Ｆ）を減算しフィールド補正信号Ｙ（０Ｆ）ーＹ（１
Ｆ）を形成する。次にこの補正信号を、１Ｆ色信号がＲ
＋Ｂのフィールドの時のみ１Ｆ色信号に加算する。これ
によりフィールド補間による偽信号は消去され、常に正
常な色信号が得られる。図１０は図８（ａ）の色フィル
タ配列において上記実施例を実現するための回路ブロッ
ク図の例を示したものである。図８（ａ）の色フィルタ
を備えた固体撮像素子１からの信号は分岐され、一方は
直接他方は１Ｆ遅延回路２を介して、サンプルホールド
回路３１，３２ないし３３，３４へ導かれる。奇数フィ
ールドでは回路３１でＹｅ＋Ｃｙ，回路３２でＷ＋Ｗ，
回路３３でＣｙ＋Ｗ，回路３４でＹｅ＋Ｗ信号がサンプ
ルホールドされ、偶数フィールドでは回路３１でＣｙ＋
Ｗ，回路３２でＹｅ＋Ｗ，回路３３でＹｅ＋Ｃｙ，回路
３４でＷ＋Ｗ信号がサンプルホールドされる。回路３１
及び３２からの信号は一方は両者が加算されて３Ｒ＋４
Ｇ＋３Ｂ信号３５が得られ、他方は回路３２の出力から
回路３３の出力が減算され、奇数フィールドでＲ＋Ｂ，
偶数フィールドでＲーＢとなる信号３６が得られる。同
様にして回路３３及び３４の出力信号から加算により３
Ｒ＋４Ｇ＋３Ｂ信号３７が、減算により奇数フィールド
でＲーＢ、偶数フィールドでＲ＋Ｂとなる信号３８が得
られる。次に信号３５及び信号３７の帯域は低域通過フ
ィルタ３９，４０によりともにｆN／２に制限された
後、前者から後者が減算され適当な大きさに調整されて
スイッチ回路４１へ導かれる。スイッチ回路４１では信
号３８がＲ＋Ｂとなるフィールドでオンとなり、フィー
ルド補正信号が信号３８へ加算されて、信号４２が得ら
れる。信号３６と信号４２は一方は両者が加算されて２
Ｒ信号４３が得られ、他方は信号３６から信号４２が減
算されてフィールド毎に符号が反転する２Ｂ信号が得ら
れる。この減算信号は同期検波回路４４により常に正符
号とされる。以上より信号３５，信号４３及び同期検波
回路４４からの信号がそれぞれゲイン調整されて、Ｙ，
Ｒ，Ｂ各信号が得られる。
による偽信号を解消する手法を示したものである。まず
輝度実時間信号Ｙ（０Ｆ）から輝度１Ｆ遅延信号Ｙ（１
Ｆ）を減算しフィールド補正信号Ｙ（０Ｆ）ーＹ（１
Ｆ）を形成する。次にこの補正信号を、１Ｆ色信号がＲ
＋Ｂのフィールドの時のみ１Ｆ色信号に加算する。これ
によりフィールド補間による偽信号は消去され、常に正
常な色信号が得られる。図１０は図８（ａ）の色フィル
タ配列において上記実施例を実現するための回路ブロッ
ク図の例を示したものである。図８（ａ）の色フィルタ
を備えた固体撮像素子１からの信号は分岐され、一方は
直接他方は１Ｆ遅延回路２を介して、サンプルホールド
回路３１，３２ないし３３，３４へ導かれる。奇数フィ
ールドでは回路３１でＹｅ＋Ｃｙ，回路３２でＷ＋Ｗ，
回路３３でＣｙ＋Ｗ，回路３４でＹｅ＋Ｗ信号がサンプ
ルホールドされ、偶数フィールドでは回路３１でＣｙ＋
Ｗ，回路３２でＹｅ＋Ｗ，回路３３でＹｅ＋Ｃｙ，回路
３４でＷ＋Ｗ信号がサンプルホールドされる。回路３１
及び３２からの信号は一方は両者が加算されて３Ｒ＋４
Ｇ＋３Ｂ信号３５が得られ、他方は回路３２の出力から
回路３３の出力が減算され、奇数フィールドでＲ＋Ｂ，
偶数フィールドでＲーＢとなる信号３６が得られる。同
様にして回路３３及び３４の出力信号から加算により３
Ｒ＋４Ｇ＋３Ｂ信号３７が、減算により奇数フィールド
でＲーＢ、偶数フィールドでＲ＋Ｂとなる信号３８が得
られる。次に信号３５及び信号３７の帯域は低域通過フ
ィルタ３９，４０によりともにｆN／２に制限された
後、前者から後者が減算され適当な大きさに調整されて
スイッチ回路４１へ導かれる。スイッチ回路４１では信
号３８がＲ＋Ｂとなるフィールドでオンとなり、フィー
ルド補正信号が信号３８へ加算されて、信号４２が得ら
れる。信号３６と信号４２は一方は両者が加算されて２
Ｒ信号４３が得られ、他方は信号３６から信号４２が減
算されてフィールド毎に符号が反転する２Ｂ信号が得ら
れる。この減算信号は同期検波回路４４により常に正符
号とされる。以上より信号３５，信号４３及び同期検波
回路４４からの信号がそれぞれゲイン調整されて、Ｙ，
Ｒ，Ｂ各信号が得られる。
【００１８】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば輝度
信号は水平・垂直方向ともに高い解像度を保った上で、
２つの色信号は水平解像度を高く取り、垂直解像度もフ
ィールド補間によって高く保つことが可能となる。また
フィールド補間による時間変動画像に対する偽信号も消
去することが可能であり、動的にも高画質の撮像信号を
得ることが可能である。
信号は水平・垂直方向ともに高い解像度を保った上で、
２つの色信号は水平解像度を高く取り、垂直解像度もフ
ィールド補間によって高く保つことが可能となる。また
フィールド補間による時間変動画像に対する偽信号も消
去することが可能であり、動的にも高画質の撮像信号を
得ることが可能である。
【図１】（ａ），（ｂ）は従来の固体カラー撮像装置に
おける色フィルタ配列の構成図である。
おける色フィルタ配列の構成図である。
【図２】従来の固体カラー撮像装置における色フィルタ
配列の構成図である。
配列の構成図である。
【図３】固体カラー撮像装置における信号読み出しのタ
イミングを従来の場合と本発明における場合とで比較し
た図である。
イミングを従来の場合と本発明における場合とで比較し
た図である。
【図４】（ａ），（ｂ）は本発明に関連する色フィルタ
配列の構成図である。
配列の構成図である。
【図５】偽信号の消去法を説明するための図である。
【図６】図４（ａ）に対応する回路ブロック図である。
【図７】図４（ｂ）に対応する回路ブロック図である。
【図８】（ａ），（ｂ）は本発明による色フィルタ配列
の構成図である。
の構成図である。
【図９】偽信号の消去法を説明するための図である。
【図１０】図８（ａ）に対応し、本発明の一実施例を示
す回路ブロック図である。
す回路ブロック図である。
１ 固体カラー撮像素子 ２ １Ｆ遅延回路 ３１，３２，３３，３４ サンプルホールド回路 ３９，４０ 低域通過フィルタ ４１ スイッチ回路 ４４ 同期検波回路
Claims (2)
- 【請求項１】 各々感応スペクトル特性の相異なる第１
の受光素子、第２の受光素子及び第３の受光素子と、前
記第２の受光素子と同じ感応スペクトル特性を持つ第４
の受光素子とから成り、第１の水平列は前記第１の受光
素子と第２の受光素子が交互に繰り返し配列され、第２
の水平列は前記第３の受光素子と第４の受光素子が交互
に繰り返し配列され、さらに、第３の水平列は前記第１
の水平列に対し同じ受光素子組が位相を１８０°移して
配列され、第４の水平列は前記第２の水平列に対し同じ
受光素子組が位相を１８０°移して配列され、前記４水
平列が順次繰り返し配列されて成る固体撮像素子と、 垂直方向に隣接する二つの受光素子信号を加算し、加算
の組み合わせをフィールド毎に垂直方向に１素子交互に
ずらせて、各加算信号を順次読み出し、固体撮像素子出
力信号を形成する読み出し手段と、 該読み出し手段より出力される前記固体撮像素子出力信
号から、水平方向に隣接する信号の和を取り、実時間輝
度信号を形成する実時間輝度信号形成回路と、 前記固体撮像素子出力信号から、水平方向に隣接する信
号の差を取り、実時間色信号を形成する実時間色信号形
成回路と、 前記固体撮像素子出力信号を１フィールド遅延させたフ
ィールド遅延出力信号から、水平方向に隣接する信号の
差を取り、フィールド遅延色信号を形成するフィールド
遅延色信号形成回路と、前記実時間色信号形成回路からの信号に欠落した信号成
分を、前記フィールド遅延色信号形成回路からの信号に
より補間する補間回路と 、 を設けて成ることを特徴とする固体カラー撮像装置。 - 【請求項２】 各々感応スペクトル特性の相異なる第１
の受光素子、第２の受光素子及び第３の受光素子と、前
記第２の受光素子と同じ感応スペクトル特性を持つ第４
の受光素子とから成り、第１の水平列は前記第１の受光
素子と第２の受光素子が交互に繰り返し配列され、第２
の水平列は前記第３の受光素子と第４の受光素子が交互
に繰り返し配列され、さらに、第３の水平列は前記第１
の水平列に対し同じ受光素子組が位相を１８０°移して
配列され、第４の水平列は前記第２の水平列に対し同じ
受光素子組が位相を１８０°移して配列され、前記４水
平列が順次繰り返し配列されて成る固体撮像素子と、 垂直方向に隣接する二つの受光素子信号を加算し、加算
の組み合わせをフィールド毎に垂直方向に１素子交互に
ずらせて、各加算信号を順次読み出し、固体撮像素子出
力信号を形成する読み出し手段と、 該読み出し手段より出力される前記固体撮像素子出力信
号から、水平方向に隣接する信号の和を取り、実時間輝
度信号を形成する実時間輝度信号形成回路と、 前記固体撮像素子出力信号から、水平方向に隣接する信
号の差を取り、実時間色信号を形成する実時間色信号形
成回路と、 前記固体撮像素子出力信号を１フィールド遅延させたフ
ィールド遅延出力信号から、水平方向に隣接する信号の
和を取り、フィールド遅延輝度信号を形成するフィール
ド遅延輝度信号形成回路と、 前記固体撮像素子出力信号を１フィールド遅延させたフ
ィールド遅延出力信号から、水平方向に隣接する信号の
差を取り、フィールド遅延色信号を形成するフィールド
遅延色信号形成回路と、 前記実時間輝度信号から前記フィールド遅延輝度信号を
減算して色補正信号を形成し、該色補正信号を前記フィ
ールド遅延色信号に加算することにより、補正フィール
ド遅延色信号を形成する補正フィールド遅延色信号形成
回路と、前記実時間色信号形成回路からの信号に欠落した信号成
分を、前記補正フィールド遅延色信号形成回路からの信
号により補間する補間回路と 、 を設けて成ることを特徴とする固体カラー撮像装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4277040A JPH0834590B2 (ja) | 1992-10-15 | 1992-10-15 | 固体カラー撮像装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4277040A JPH0834590B2 (ja) | 1992-10-15 | 1992-10-15 | 固体カラー撮像装置 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58177477A Division JPS6068788A (ja) | 1983-09-24 | 1983-09-24 | 固体カラ−撮像装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05244611A JPH05244611A (ja) | 1993-09-21 |
| JPH0834590B2 true JPH0834590B2 (ja) | 1996-03-29 |
Family
ID=17577948
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4277040A Expired - Lifetime JPH0834590B2 (ja) | 1992-10-15 | 1992-10-15 | 固体カラー撮像装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0834590B2 (ja) |
-
1992
- 1992-10-15 JP JP4277040A patent/JPH0834590B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05244611A (ja) | 1993-09-21 |
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