JPS5890884A - 単板カラ−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】 本発明は色分解機能を備えた固体撮像装置に関し、偽信
号の発生を抑えた高品位のカラー画像を得る撮像装置に
関するものである０ ２次元固体撮像素子を１枚用いてカラービデオ信号を得
る単板カラー撮像装置は、少くとも３色の色分解機能を
備える必要があり、通常は色フィルタを撮像素子上に配
置して被写体像を各色成分毎に空間サンプリングする方
法が採られている０この場合限られた画素を有効に用い
てサンプリングの効率を高めることが望ましく、色フィ
ルタの配列に関して従来より種々の手法が提唱されてい
る。

例えば輝度信号は高い解像度を特徴とする特許対し、色
信号は相対的に低い解像度で可能であるというビデオ信
号の特質を利用し、輝度成分の大半を占める緑色Ｃ）信
号用Ｇフィルタのみ水平・垂直方向ともｌ素子おきに配
置し、その間の位置に赤色（６）フィルタ及び青色の）
フィルタを各々繰返しパターンで配置する手法は効率が
高く、ベイヤー配列、インターライン１列等として知ら
れている。

しかしながらビデオ信号では通常インターレース動作が
行なわれている。それ故上記ベイヤー配列ないしインタ
ーライン配列をインターレース動作時に実現する方法と
して、奇数フィールドと偶数フィールドを同一配列とし
、フィールド内でＧフィルタを市松配列とする方法が採
られている。

しかし奇数フィールドと偶数フィールドを同一配列とす
る方法は全画面にわたり２画素を１単位とするものであ
り、画素の有効利用の見地からすれば十分なものとは言
えない。

実願昭５５−１８１１５２は以上のような従来のフィル
タ配列の問題点に鑑みてなされたものであシ、Ｇフィル
タをフレーム内で市松配列として輝度信号の水平・垂直
解像度を高めると共に、Ｒフィルタ及びＢフィルタをフ
レーム内で２水平列おきに交互に配列することにより、
１水平走査期間（ＩＨ）信号を遅延するＩＨ遅延線を用
いてＲ信号及びＢ信号を同時に高い水平解像度で得るこ
とを可能にするものである。

また実願昭５６’−１１４９８５では、Ｇフィルタはフ
ィールド内で市松配列かつフィールド間で同一配列であ
るが、Ｒフィルタ及びＢフィルタはフィールド内で１水
平列おきに交替しかつフィールド間では互いに入替る配
列であり、従来の全色フィルタともフィールド間で同一
配列とする場合に比べ、色信号の水平解像度が高く、水
平方向に輝度変化の大きい入射光像に対しても偽像色信
号の発生が少ない。

実願昭５５−１８１１５２及び実願昭５６−１１４９８
５にみられる手法は、しかしながら、Ｒ信号及びＢ信号
が実画面上において２水平列おきに存在せず、ＩＨ遅延
信号による画素間補間によって補っているため、横縞模
様のような垂直方向に輝度変化の大きい入射光像に対し
ては強い偽像色信号が発生し、垂直解像度も劣化させる
こととなる。

本発明は以上のような偽像色信号を消去し、垂直解像度
を高めたカラー撮像装置を提供するものであり、上記実
願昭５５−１８１１５２及び実願昭５６−１１４９８５
の手法が持つ特長を最大限に引出すことを可能にするも
のである。以下実願昭５５−１８１１５２の場合につい
て図面を用いて本発明の詳細な説明する０尚実願昭５６
−１１４９８５の場合も同様忙議論するととが可能であ
る。

ｇ１図は本発明６対象と々るカラーフィルタ配列を示す
図であり、同図（ａ）及び（ｂ）は上記実願昭５５−１
８１１５２に適合するものであシ、同図（ｃ）及び（ｄ
）は上記実Ｍ昭５６−１１４９８５に適合するものであ
る。ここで（ａ）はＧ、Ｒ，Ｂフィルタを用いて構成し
たものであり、（ｂ）は（ａ）においてＧフィルタの代
りに透明（ｗ）フィルタを用いたものである０以下では
（ａ）の場合について説明を行なうが、缶）の場合に対
しても同様に議論され、また（ａ）の配列の色フィルタ
を他の色フィルタに置換えた組合せに対しても適用可能
である。

第２図は本発明による動作を示す図である０第１図（ａ
）に示す配列のカラーフィルタを備えた撮像素子からの
フィールド出力において、第ｎ番目水平列乃至第（ｎ＋
７）番目水平列では色フィルタは第２図（ａ）に示す組
合せとなる。ここで同一垂直列上の入射光像が無彩色で
第２図（ｂ）に示す変化をした場合を考える。こＯ第２
図（ｂ）に示したレベルはＧフィルタからの実時間Ｇ信
号を表わしていることにもなる。

このとき、上記ＧフィルタからのＧ信号において実時間
信号からＩＨ遅延信号を減算した信号は第２図（ｅ）の
如くなる〇一方、第２図（ｂ）に示す無彩色光像撮像素
子出力信号に対して、Ｒ信号ないしＢ信号をＩＨ遅延信
号によって補間した場合、得られた結果は第２図（ｄ）
に示すように垂直方向に輝度変化の大きい箇所で望まし
くない偽似色が生じる０ しかしながら第２図（ｅ）に示した上記演算信号をＩＨ
遅延信号中のＲ信号ないしＢ信号に付加させると、これ
は第２図（ｅ）に示す演算を行なうこととなり、演算後
の撮像素子出力信号は第２図（ｆ）の如くなって、偽像
色信号のない入射光像に対応した正しい信号となる。上
記操作は同時に、偽像色信号が垂直解像度を劣化させて
いるのを補正していることにもなり、垂直解像度の改善
ともなっている。これは上記実願昭５５−１８１１５２
が具える白黒ｍ像時と同等の高い垂直解像度という特長
を十分生かすこととなる。

々お上記操作において、Ｇフィルタはフィールド内で同
一垂直列上に存在するため、水平方向に輝度変化の大き
い入射光像に対しても常に正しい垂直方向の輝度変化を
検出し、第２図（ｃ）に示す修正信号は過・不足がない
。従って水平解像度を劣化させることがない。これは前
記フィールド内Ｇ市松配列では不可能なことである。

第３図は、第２図に示した本発明の手法を実現するため
の回路ブロック図の例である。第１図（ａ）に示す配列
のカラーフィルタを備えた撮像素子１からの信号は分岐
され、一方は直接、他方はＩＨＨ延線２を介して、サン
プルホールド回路５．６ないし３．４へ入力される。サ
ンプルホールド回路３及び６ではＧ信号のみが抽出され
、後者から前者が減算されて第２図（ｃ）に対応する修
正信号７が得られる。一方、サンプルホールド回路４及
び５ではＲ信号・及びＢ信号のみが抽出され両信号はＩ
Ｈ毎に交互する。サンプルホールド回路４からの出力信
号には修正信号７が加算されて、偽像信号が消去される
。この加算信号とサンプルホールド回路５からの出力信
号はＩＨ毎に交互するスイッチ回路８により交互に振り
分けられ、Ｒ信号出力９及びＢ信号出力１０が各々得ら
れる〇一方、サンプルホールド回路６からの出力信号の
他の一方は直接読み出され、Ｇ信号出力１１が得られる
０第４図は、第２図に示した本発明の手法を実現するた
めの回路ブロック図の他の例であり、輯３図の手法に比
べよシ精密々偽像色信号消去を可能にするものである。

１から６までの回路要素は第３図と同じであり、サンプ
ルホールド回路６より出力される実時間Ｇ信号からサン
プルホールド回路３より出力されるＩＨ遅遅延倍信号減
算されて修正信号７が得られる。またサンプルホールド
回路４及び５からＩＨ毎に交互して得られるＲ信号及び
Ｂ信号け、ＩＨ毎に交互するスイッチ回路８により振り
分けられ、増１幅回路１３ではＲ信号のみ、増幅回路１
４ではＢ信号のみが増幅される。

サンプルホールド回路６からの出力の他の一方は直接増
幅回路１５へ導かれＧ信号が増幅され、また修正信号７
も同様に増幅回路１２によシ増幅される。増幅回路１３
，１４．１５の増幅率は白色光像撮像時に同一の出力信
号が得られるよう調整され、また増幅回路１２では増幅
回路１５と同一の増幅率に設定される。増幅回路１２か
らの出力はスイッチ回路８と同期するスイッチ回路１′
６により振り分けられ、増幅回路１３からの出力ないし
１４からの出力に加算されて偽像信号が消去される。と
の場合、色フイルタ間で光電変換特性に差があっても、
増幅回路１２〜１４が上記のように調整されているため
、信号加算部では修正信号が偽像信号を丁度打消す大き
さとなり、偽像信号を全く含まないＲ信号出力１７及び
Ｂ信号出力１８が得られる。また、増幅回路１５が上記
のように調整されているため、増幅回路１３．１４の上
記適正化と合わせ、Ｇ信号出力１９及び上記出力１７．
１８は互いにカラーバランスの取れた値となって込る。

以上説明してきたように、本発明によれば単一の撮像素
子によりカラー信号を得ているにもかかわらず、垂直方
向に輝度変化の大きｈ入射光像に対して偽像色信号の発
生がなく白黒撮像時と同等の高い垂直解像度のカラー画
像が得られ、特に実願昭５５−１８１１５２に適用した
場合は、水平方向に輝度変化の大きい入射光像に対して
も偽像色信号は発生せず、高い水平解像度を保つことが
可能となる。また本発明を実現するための信号処理はき
わめて容易である。

なお、本発明の実施例として第１図（ａ）に示した配列
のカラーフィルタを固体撮像素子上に配置した場合につ
いて説明したが、そのことに限定されることなく撮像素
子の各画素自体が特定の色光に感応し、その配列が第１
図（ａ）である場合、及び感応する色光の種類が緑色、
赤色、青色の組合せ以外の３色の組合せであり、かつ各
３色が第１図１及び（ｃ）に示した配列に対応する配列
である場合についても本発明を適用し得ることは明らか
である。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）、　（ｂ）、　（ｃ）、　（ｄ）は本発明
を適用し得るカラーフィルタ配列の一実施例を示す図、
第２図は本発明の詳細な説明する図、第３図は本発明に
よる一実施例の回路ブロック図、第４図は本発明による
他の実施例の回路ブロック図である。 １；単板カラー撮像素子、２：ＩＨ遅延線、３．４，５
．６：サンプルホールド回路、８．１６：スイッチ回路
、１２．１３，１４，１５　：増幅回路０ 代理人　弁理士　福　士　愛　彦 ’＠　歇７ｒ−ＬＨ’　　　　　イ’Ｘ＆７ｒ−１１−
１”ｉｓフ（−ｒ才　　　　Ｓ＠　フィー）Ｌム゛（ａ
）　　　　　　　　　　　　　　　　（ｂ）（ｃ）　　
　　　　　　　　　　　　　（ｄ）１１／ｌｌ ６７ノ　　　　　　　ｔｂノ　　　　　（ｃ）　　　　
　　４プン　　　　　　６ツノ　　　　　直（）寵２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、感応するスペクトル帯域の相異なる３種の光電変換
   素子のうち、第１の光電変換素子は水平方向に１素子お
   きに配列され、該第１の光電変換素子の間の位置に第２
   の光電変換素子及び第３の充電変換素子が２水平列おき
   に交互に配列されて、インターレース動作によって１水
   平列おきに読出しを行なうカラー撮像装置において、実
   時間信号から上記第１の光電変換素子に対応する第１の
   電気信号を読出し、実時間信号と１水平走査線期間遅延
   した信号とから上記第２の光電変換素子に対応する第２
   の電気信号及び上記第３の充電変換素子に対応する第３
   の電気信号を交互に同時に読出しを行なうと共に、実時
   間信号中の上記第１の電気信号から１水平走査線期間遅
   延した信号中の上記第１の電気信号を減算し、７該減算
   信号を１水平走査線期間遅延し。 た信号中の上記第２の電気信号ないし上記第３の電気信
   号に加算することにより、垂直方向に輝度変化の大きい
   入射光像に対して上記第２の電気信号ないし上記第３の
   電気信号において発生する偽信号を抑制することを特徴
   とする単板カラー撮像装置。