JPS62168491A

JPS62168491A - カラ−撮像装置

Info

Publication number: JPS62168491A
Application number: JP61283492A
Authority: JP
Inventors: Fumio Nagumo; 名雲　文男
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1986-11-28
Filing date: 1986-11-28
Publication date: 1987-07-24
Also published as: JPS6252517B2

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】撮像素子としてＣＯＤなどの半導体素子を使用すると共
に、これを２枚使用し、一方の１最像素子より第１の色
信号、例えば緑信号を得、他方の撮像素子より第２及び
第３の色信号、例えば赤及び青信号を得るようにしたカ
ラーの固体撮像装置が知られている。この場合、第１図
で示すように一方の撮像素子（ＩＧ）には緑透過用の単
色フィルタ（２Ｇ）が配され、他方の撮像素子（ＩＲＢ
　）には赤信号と青信号が線順次に得られるように横型
ストライブフィルタ（２Ｒ１が配される。

なお、インターレースを考慮する場合には、フィルタ（
２１？ｔｌ　）の垂直方向の１ピンチ内に２絵素が含ま
れるように絵素ピッチとフィルタピッチとの関係が定め
られる。

そして、第１図に示す例は一方の撮像素子（ＩＲＢ）を
水平方向に−Ｐｘ　　（Ｐｘは水平方向の絵素の配列ピ
ンチ）だけずらす、いわゆる空間絵素ずらし撮像法を採
用した場合で、このときの輝度信号、特にその高域信号
Ｙ　ｗｎは第２図に示す回路（１０）によって形成され
る。

この輝度信号形成回路（１０）において、端子（３Ｇ）
には撮像素子（ＩＧ）で得た緑信号Ｇが、端子（３ＲＢ
　）には撮像素子（ＩＲＱ　）で得た線順次の赤及び青
信号Ｒ，Ｂが夫々供給され、赤及び青信号Ｒ，Ｂは同時
化するため１水平走査期間（ＩＩ＋）の遅延回路（４）
が設けられ、この遅延信号と非遅延信号と、さらに先の
緑信号とで広帯域の輝度信号Ｙｗが形成される。この輝
度信号Ｙｗはバンドパスフィルタ（７）にて帯域制限さ
れ、この例では０．７〜４．５Ｑｚの高域信号Ｙｗ＋が
形成される。輝度信号Ｙすの低域信号は、例えばＮＴＳ
Ｃ方式のレベル関係を満足させるため別の手段で形成さ
れる。なお、（５）は合成器を示し、この合成器（５）
と遅延回路（４）とで（し型のフィルタ（６Ａ）が構成
される。

（ｎ＋１）ラインから青信号Ｂ１１＋１が得られるもの
とすれば、赤及び青信号Ｒ，Ｂを可変抵抗器（８Ａ）　
、　　（８Ｂ）で−にレベルダウンしたとき、ｎ＋ｌラ
インの輝度信号Ｙｔｙｎ＋ｔは■ 撮像素子（ＩＧ）と（ＩＲＢ）とは空間的に−Ｐｘだけ
ずれているので、緑信号Ｇのサンプリングキャリヤと赤
及び青信号Ｒ，Ｂのサンプリングキャリヤとは逆相関係
にあり、そのため、被写体が白思慮のようにＧ＝−（Ｒ
十Ｂ）の入力レベルの関係にあるときには、緑信号Ｇの
サイドバンド成分と赤及び青信号Ｒ，Ｂのサイドバンド
成分は打ち消し合って、輝度信号Ｙ１．ｌのベースバン
ド成分（特に高域成分）中にサイドバンド成分が残留せ
ず、折り返し歪を除去することができる。

しかし、この第２図に示す形成回路（ｌＯ）を利用する
場合には被写体が垂直方向に変化する場合はまだしも、
斜め方向に変化する場合にはサイドハンド成分が相殺さ
れず、折り返し歪が発生する。

これは、後述するように緑信号Ｇに対する伝達特性（第
３図へ曲線Ｌ１）と、赤及び青信号Ｒ，Ｂに対する伝達
特性（同図曲線Ｌ２）との相異に基づくものである。

第４図の回路はこのような点を考慮したもので、特に緑
〜青の各色信号の伝達特性を揃えて折り返し歪の発生を
除去したものである。

すなわち、第４の回路においては緑信号Ｇも赤及び青信
号Ｒ，Ｂと同様な伝達特性となるようにくし型のフィル
タ（６Ｂ）が設けられる。一方のフィルタ（６Ａ）が隣
り合う２ラインからの色信号を利用するときには、この
新たなフィルタ（６Ｂ）も２ラインからの色信号が利用
され、従ってＩ　Ｈの遅延回路（４Ｂ）と合成器（５Ｂ
）とでフィルタ（６Ｂ）が構成される。（８Ｃ）　、　
　（８Ｄ）はレベル調整用の可変抵抗器、（５Ｃ）は合
成器である。

この回路（１０）において、輝度信号ＹυはＹｗｎ＋１
＝　　（（Ｇｎ　＋Ｇｎ＋ｔ　）　＋　（Ｒｎ　＋Ｂｎ
＋ｔ　）　）・・・・・・（２）となる。

伝達特性を揃えたときのバランス条件を従来例と比較し
ながら説明する。

斜め縞の場合を考える。入力信号Ｒ（ｕ、　　ｖ）〜Ｂ
　（ｕ、ｖ）（ｕ、ｖは水平及び垂直方向の角周波数）
をＲ（ｕ、　　ｖ）　＝ｒｃｏｓ　　（ｕｘ＋ｖｙ）Ｇ　
　（ｕ、　　ｖ）　　＝ｇｃｏｓ　　（ｕｘ十ｖｙ）　
　　　　””（３１Ｂ　　（ｕ、　　ｖ）＝　ｂｃｏｓ
　　（ｕｘ十ｖｙ）ｒ、ｇ、ｂ；入力レベルとしたとき、これら入力信号Ｒ（ｕ、ｖ）〜Ｂ　（ｕ、
ｖ）は夫々サンプリングされて各撮像素子（ＩＧ）　、
　　（ＩＲＢ）から出力される。ここで、従来回路にお
ける輝度信号Ｙｗは、垂直方向における周波数伝達関数
をＨｙとするとで与えられるから、この式に上述したサンプリング出力
を夫々代入ずれば式（５）のようになる。但し、サイド
バンド成分は１火成分のみ示す。

・・・・・・（５）従って、縦縞の被写体の場合にはｖ＝０で、Ｈｙ＝２（
Ｈｙは、Ｈｙ　＝　１　＋ｅｘｐ　　（−ｊｖＰｙ　）
で与えられる）であるからサイドバンド成分Ｓｓは・・
・・・・・・（６）そのため、ｇ　＝　−（ｒ　＋　ｂ　）でバランスし、
サイクドバンド成分は相殺される。

しかし、縦縞以外の被写体の場合ではｖ矢Ｏであるから
、ｇ＝−（ｒ＋ｂ）であっても、サイドバンド成分Ｓｓ
は・・・・・・・・（７）となり、このときには号イドバンド成分が相殺されず、
折り返し歪が発生する。

これに対し、上述の回路においては式（２）より、Ｙ誓
＝−Ｈｙ　　［０（−（Ｒ−１−［３）　）　　　・・
・・・・（８）であるから、サイドバンド成分Ｓｓは ■ Ｓｓ　＝−Ｈｙ　　（−ｇ　＋　（ｒ　Ｉ−ｂ）　）　
　＝＝（９１■ で与えられるため、ｇ＝−（ｒ十ｂ）というレベル関係
が満足されるならば、■矢０であってもバランスし、サ
イドバンド成分を相殺することができる。

第５図は３ラインの出力を利用して輝度信号Ｙｗを形成
するようにしたもので、このとき図のようなレベル関係
をもって合成される。（４Ｇ）　、　　（４Ｄ）はＩＨ
の遅延回路、（８Ｂ）　、　　（８Ｆ）は可変抵抗器で
ある。

続いて第６図を用いてこの発明を通用したカラー固体撮
像装置の具体例を説明する。

撮像素子（ＩＧ）　、　　（ＩＲｎ）にはクロックジェ
ネレータ　（１１）で形成されたクロックパルスＰｃが
ときには空間的のみならず時間的にもずらす必要がある
が、この例では同相で駆動し、その代わりに後段の信号
処理系で所定の時間差（π相）が付与される。撮像素子
（ＩＧ）で得た緑信号Ｇはサンプリングホールド回路（
１２Ｇ）にて波形整形されたのち、利得制御アンプ（１
３Ｇ）及びクランプ回路（１４Ｇ）を通じてプロセス回
路（１５Ｇ）に供給され、γ補正などのプロセス処理が
行なわれる。

他方の撮像素子（１１？Ｉｌ）から得た赤及び青信号Ｒ
，Ｂも同じような信号処理が行なわれる。但し、この信
号系に設けられる利得制御アンプはホワイトバランスの
調整用であり、夫々独立に調整される。そのため、サン
プリングホールド回路（１２ＲＢ）の後段には２＃７）
７ンフ（１３Ｒ）　、　　（１３Ｂ　）　Ｍ設けられ、
夫々にはホワイトバランスｆＪｌｉｌ整回路（１６）で
形成された利得制御信号Ｒｗ、Ｂｗが供給される。

この制御信号Ｒす、Ｂすは後述するように色信号ＲとＧ
及びＢとＧの差信号ＣＲ−Ｇ、ＣＢ−ｃに基づいて形成
される。

ホワイトバランスのＩＩされたＲとＢの線順次信号はク
ランプ回路（１４Ｒ）　、　　（１４Ｂ　）を経てデマ
ルチプレクサ（１７）に供給され、ホワイトバランスが
調整された赤信号Ｒと１￥信号Ｂのみからなる線順次信
号に変換され、そしてこの再編成された線順次信号はバ
ッファ用のアンプ（１８）を通じて赤信号Ｒ及び青信号
Ｂに対して共通に設けられたプロセス回路（１５ＲＢ）
に供給される。

プロセス処理された夫々の色信号Ｇ−Ｂは時間軸調整の
サンプリングホールド回路（１９Ｇ　）　。

（１９ＲＢ）に供給される。すなわち、この信号処理時
点で一絵素ずらし撮像法において必要な時間差が付与さ
れる。そのため、サンプリングホールド回路（１９Ｇ）
　、　　（１９Ｒ［ｌ）に供給されるサンプリングパル
スＰｃａ（！：Ｐｃｇｇとはπだけ位相差がある。

なお、この回路（１９Ｇ）　、　　（１９ＲＢ）ではこ
の回路に至るまでの夫々の信号系の時間変動を吸収し、
出力点での信号間においてπ相となるようにパルスＰＧ
ＲＢの位相が調整される。

この発明では上述したようにＩＨ前の信号を利用してす
なわち隣り合う２ラインの信号を利用して輝度信号Ｙυ
を形成するものであるが、色信号は３ラインの倍電を利
用して形成される。そのため、遅延回路（２０）が設け
られる。この例ではＩ　Ｈの遅延時間を得る素子として
ＣＣＤなどの遅延素子が使用される。遅延素子（４Ｂ）
　、　　（４Ｅ）は縦続接続され、各遅延素子（４Ｂ）
　、　　（４Ｅ）の各出力端には波形整形用のサンプリ
ングホールド回路（２１Ａ　）　、　　（２１Ｂ　）が
設けられ、一方のサンプリングホールド回路（２１Ａ）
よりＩＨ遅れた緑信号（Ｇｌとする）が得られ、他方の
サンプリングホールド回路（２１Ｂ　）より２Ｈ遅れた
緑信号（Ｇ　２とする）が得られる。

他方の信号系にも一対の遅延素子（４Ａ）　、　　（４
Ｆ）が縦続接続されると共に、波形整形用のサンプリン
グホールド回路（２１Ｃ）　、　　（２１０）が接続さ
れる。依って、一方のサンプリングホールド回路（２Ｉ
Ｃ）よりＩＨ遅れの線順次信号（Ｒ１，／Ｂｔとする）
が得られ、他方より２Ｈ遅れの線順次信号（Ｒ２／Ｂ２
とする）が得られる。

遅延素子（４Ａ）　、　　（４Ｂ）　、　　（４Ｅ）　
、　　（４Ｆ）を駆動するためのクロックパルスは駆動
回路（２２）から形成され、又この例では２相クロツク
の場合を示す。緑信号Ｇと赤及び青信号Ｒ，Ｂとはπな
る位相差を保持しなければならないので、遅延素子（４
Ａ）　、　　（４Ｂ）　、　　Ｃ４Ｂ＞　、　　（４Ｆ
）及びサンプリングホールド回路（２１Ａ）〜（２１０
’）を駆動する場合もこの位相差が与えられる。

サンプリングホールド回路（２１Ａ）〜（２１０”）は
波形整形のほかに、サンプリングホールド回路（１９Ｇ
）　、　　（１９ＲＢ）との間のサンプリングタイミン
グの同期や、周波数特性を揃える働きもある。

（２３Ａ　”）〜（２３Ｄ　）はアンプを示す。

各色信号Ｇｏ−Ｒ２／Ｂ２より差信号ＣＲ−Ｇ。

Ｃ５−ａを形成するため、これらは色信号形成回路（３
０）に供給される。まず、Ｌ　Ｈ遅延された色信号Ｇｓ
、Ｒ１／Ｂ１はマトリクス用の演算増幅器（３１）の対
応する端子に供給され、これより、２ｎライン目では（Ｂｙｎ−ＩＧ２ｎ−ｔ）　　　　　　　””　（１０
）なる差信号が形成され、（２ｎ＋１）ライン目では（Ｒ２ｎ　　　Ｇ２ｎ）　　　　　　　　　　　　　”
　”　”　　（１１）なる差信号が形成される。

同様に２　Ｈ遅延された色信号Ｇ２．Ｒ２／Ｂ２と、遅
延されていない色信号Ｇ。、Ｒｏ／Ｂｏとが同じくマト
リックス用の演算増幅器（３２）の対応する端子に供給
されて以下のような差信号が形成される。

２ｎライン目（２ｎ＋１）ライン目これら差信号はマルチプレクサ（３３）にて一方からは
Ｒの差信号ＣＲ−Ｇ（式（１１）及び（１２））が得ら
れ、他方からＢの差信号Ｃａ−ａ　　（式（１０）及び
（１３））が得られるように振分けられる。

差信号ｃＲ−，，ｃＢ−Ｇはアンプ（３５Ａ　）〜（３
５Ｄ　）及びローパスフィルタ（３６Ａ　）　、　　＜
３６Ｂ　）にて適当に信号処理されてから変調されて搬
送色信号となされる。

輝度信号形成回路（１０）は第４図において説明したの
で、その説明は省略するが、第４図における遅延回路（
４Ａ）　、　　（４Ｂ）は遅延回路（２０）　（７）中
にまとめて示してあり、また合成器（５Ａ）〜（５ｃ）
は省略しである。差信号ＣＲ−Ｇ　＊　　ＣＢ−Ｇは可
変抵抗器（３７）においてそのレベルが適当に選定され
、レベル設定後の差信号ＣＲ−Ｇ　、　　ｃｓ−ａとＩ
Ｈ遅延された緑信号Ｇ１とは回路（４０）でミックスさ
れたのち、後段のローパスフィルタ（４１）に供給され
て、これより、ＮＴＳＣ方式のレベル関係を満足した低
域信号ＹＯＬが形成される。

すなわち、抵抗器（３７）と回路（４０）とでＹｏ　−
Ｇｓ　＋０．３　ＣＲ−Ｇ　＋０．１１Ｃｓ−ａ　”　
（１４）のような演算が行なわれる。従って、２ｎライ
ン目ではＲ２ｎ　＋　Ｒ２ｎ−ｚ　　Ｇ２ｎ　＋　Ｇ２ｎ−＊Ｙ
ｏ　＝Ｇ２ｎ−を十０．３　　　　　　　　−□＋　０
．１１　（Ｂ　２ｎ−ｔ　−Ｇ　２ｎ−ｔ＞（Ｇｚｎ＋
Ｇｚｎ−２）　／２は（２ｎ−１）ラインでの緑信号Ｇ
２ｎ−１に相当するから、上式は次のように整理できる
。

十０．３（Ｇ２ｎ−１−□−−）”””（１）（２ｎ＋
ｌ）ライン目ではＢ　２ｎ−１＋　Ｂ　２ｎ＋ｔＹ　ｏ　＝　０．５９Ｇ　２ｎ　＋　０．３０Ｒｎ　＋
　０．１１Ｘ式（１５）において、２ｎライン目の信号
ＹＯは（２ｎ−１）ラインの緑及び青信号Ｃ；２ｎ−１
，Ｂ２ｎ−５と、２ｎ及び（２ｎ−２）ラインで得られ
る赤信号Ｒ２ｎ＋　Ｒ２ｎ−ｔの平均値信号（Ｒ２ｎ　
＋　Ｒ２ｎ−２）　／　２が利用されるため、これだけ
の信号で信号ＹＯを形成するとこの平均値補間により解
像度が劣化する。しかし、式＜１５）から明らかなよう
に、信号Ｙｏは上記信号のほかに、０２ｎ−２〜Ｇ２ｎ
の信号が含まれているために、この緑信号の存在及び後
述するアパーチャ補償効果によって解像度の劣化が防止
されている。

高域信号Ｙｗｎは輝度信号形成回路（１０）で得た信号
Ｙｗより形成される。この例では信号ＹｗよりＹｗｏを
形成する手段として上述したローパスフィルタ（４１）
が再利用され、これと演算増幅器？（４２）　とで構成される。すなわち、フィルタ（４１
）によって信号Ｙすの低域信号ＹｗＬが得られ、依って
これと信号Ｙすの反転されたものを増幅器（４２）に供
給すれば、高域輝度信号ＹｗＨが得られ、最終的には信
号Ｙｏより形成された低域信号ＹＯＬと信号Ｙりより形
成された高域信号Ｙ％ＪＨよりなる輝度信号Ｙが形成さ
れ、これと上述した差信号ＣＲ−Ｇ。

ＣＢ−Ｇとにより合成カラー映像信号が形成されるもの
である。

なお、図において、（４３）〜（４５）はアンプ、（４
６）はアパーチャ補償回路である。また増幅器（４２）
に入力する信号Ｙｗと（Ｙｏ−Ｙｔａｔ）との時間的タ
イミングを一致させるため、遅延回路（４８）が設けら
れる。（４９）はインバータである。

以上のようにして輝度信号及び色差信号を得ることがで
きるが、この発明によれば、誤った色のつくことがない
。すなわち、垂直方向に白−黒と変化するような被写体
を撮像した場合、例えば３原色信号Ｇｎ、Ｂｎ、Ｒｎ−
ｘ　（これは前ラインの情報による補間）から輝度信号
及び色差信号を形成したとき、ｎ−１ラインとｎライン
との境界で変化があったと仮定すると、ｎライン目に誤
って赤の色が付く。しかし、この発明によれば、色差信
号を信号Ｏｎ　−Ｉ　Ｒｎ−１，Ｇｎ　　Ｂｎから形成
しているので、ｎ−１ラインの信号Ｇ、Ｒは″１″゛レ
ベルでその差はＯであり、ｎラインの信号Ｇ。

Ｒは“０”レベルでその差はＯとなるので、ｎライン目
に誤って赤の色が付くことがない。さらに、ｎライン目
では信号Ｒの情報がない部分を、ｎ　−１、ｎ＋１ライ
ンの情報で補間しているので、信号Ｒの重心はｎライン
目に位置することになり、非常に好ましい補間を行うこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第５図はこの発明を説明するための図、第６図
はこの発明の一例の接続図である。（ＩＧ）　、　　（ＩＲＩＩ）は撮像素子、（１０）は
輝度信号形成回路、（６Ａ）　、　　＜６Ｂ）はくし型
フィルタである。第３図第４図にＲ第５図Ｒ

Claims

【特許請求の範囲】

ある一つおきの水平期間には第１及び第２の色信号が出
力され、残る一つおきの水平期間には第１及び第３の色
信号が出力され、上記第１の色信号のサイドバンド成分
のキャリアが、上記第２及び第３の色信号のサイドバン
ド成分のキャリアと同一周波数で逆相関係となるように
された撮像部と、この撮像部から各水平期間に得られる
第１の色信号が供給され、第１及び第２の１水平期間の
遅延回路が直列接続された第１の直列回路と、上記撮像
部から得られる上記第２及び第３の色信号を水平期間ご
とに順次有する線順次信号が供給され、第３及び第４の
１水平期間の遅延回路が直列接続された第２の直列回路
と、上記第１の遅延回路の入力信号及び上記第２の遅延
回路の出力信号の和信号と上記第３の遅延回路の入力信
号及び上記第４の遅延回路の出力信号の和信号との差信
号を得る第１の合成回路と、上記第１の遅延回路の出力
信号と上記第３の遅延回路の出力信号との差信号を得る
第２の合成回路と、上記第１及び第２の合成回路の出力
信号が供給され、第１及び第２の信号を出力するマルチ
プレクサ回路とを有し、このマルチプレクサ回路の出力
信号から第１及び第２の色差信号を得るようにしたカラ
ー撮像装置。