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JP3035930B2 - カラー固体撮像装置 - Google Patents

カラー固体撮像装置

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JP3035930B2
JP3035930B2 JP1272340A JP27234089A JP3035930B2 JP 3035930 B2 JP3035930 B2 JP 3035930B2 JP 1272340 A JP1272340 A JP 1272340A JP 27234089 A JP27234089 A JP 27234089A JP 3035930 B2 JP3035930 B2 JP 3035930B2
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] この発明はカラー固体撮像装置に関する。
[発明の概要] この発明は、補色市松色フィルタと対向する固体撮像
素子の隣接する2行の受光画素を同時に水平走査し、ア
ナログの輝度信号成分及び搬送色信号成分を得て、これ
をデジタル処理するカラー固体撮像装置において、搬送
色信号成分をエンファシスすることにより、搬送色信号
成分の相対レベルを上昇させて、色信号の量子化に伴う
再生画像の品位の劣化を防止するようにしたものであ
る。
[従来の技術] 従来、シアン(Cy),マゼンタ(M),黄(Ye)の3
補色と、緑(G)との4色を市松格子状に配列した色フ
ィルタと、固体撮像素子とを組み合わせたカラー固体撮
像装置が知られている(例えば、特開昭59−161989号公
報参照)。
先ず、第3図〜第5図を参照しながら、従来のカラー
固体撮像装置について説明する。
第3図において、(10)は色フィルタを全体として示
し、第n行にシアン及び黄のフィルタ素子(1c)及び
(1y)が順次交互に配列されると共に、第n+1行に
は、マゼンタ及び緑のフィルタ素子(1m)及び(1g)が
順次交互に配列される。そして、第n+2行が第n行と
同一の素子配列で形成されると共に、第n+3行は、第
n+1列とは逆相の素子配列で形成される。
第4図において、(20)はアナログ信号系であって、
固体撮像素子(21)は、上述の色フィルタ(10)に対向
して、2次元に配された受光画素と、各画素の信号電荷
の転送素子、例えば、CCD(いずれも図示せず)とを含
み、固体撮像素子(21)の出力信号が、相関二重サンプ
リング(Correlative Double Sempling)回路(22)を
経て、AGC増幅器(23)に供給される。この増幅器(2
3)の出力が、サンプルホールド回路(24)で標本化さ
れて、A−D変換器(25)に供給され、例えば、10ビッ
トのデジタル信号に変換される。
(30)はデジタル信号処理系であって、低減フィルタ
(31)及び帯域フィルタ(32)に共通に、A−D変換器
(25)からのデジタル信号が供給される。低減フィルタ
(31)の出力は輝度信号処理回路(33)に供給され、こ
こで、アパーチャ補正・ガンマ補正等の信号処理を受け
る。一方、帯域フィルタ(32)の出力は、マトリクス回
路(34)に供給されて、R,G,Bの3原色に変換され、色
信号処理回路(35)に供給されて、白バランス、ガンマ
補正、エンコード、色相補正等の信号処理を受ける。
このような信号処理のデジタル化により、装置が小型
化・省電力化される。
両信号処理回路(33)及び(35)の出力はD−A変換
(36)及び(37)に供給されて、それぞれアナログの輝
度信号Yと色信号Cとに変換される。
従来例の動作は次のとおりである。
被写体光が色フィルタ(10)の各フィルタ素子により
空間変調され、この変調光が固体撮像素子(21)の各受
光画素(図示せず)により光電変換され、更にサンプリ
ングされる。サンプリング周波数fspは、例えば、色副
搬送波周波数fscの4倍(14.3MHz)に設定される。ま
た、色フィルタ(10)の繰り返し周波数はサンプリング
周波数fspの1/2に相当するように設定される。
奇数フィールドでは、色フィルタ(10)の第n行,第
n+1行;第n+2行,第n+3行;‥‥の各2行に対
応する受光画素が同時に水平走査されて、その光電変換
出力が2列ごとに順次取り出される。偶数フィールドで
は、第n+1行,第n+2行;第n+3行,第n+4
行;‥‥の各2行に対応する受光画素が同時に水平走査
されて、その光電変換出力が2列ごとに順次取り出され
る。
第n行,第n+1行のシアン及びマゼンタのフィルタ
素子(1c),(1m)に対応する受光画素から、第5図A,
Bに示すように、(B+G),(R+B)の各信号成分
が得られると共に、黄及び緑のフィルタ素子(1y),
(1g)に対応する受光画素からは(R+G),Gの各信号
成分が得られる。
また、第n+2行,第n+3行のシアン及び緑のフィ
ルタ素子(1c),(1g)に対応する受光画素から同図C,
Dに示すように(B+G),Gの各信号成分が得られると
共に、黄及びマゼンタのフィルタ素子(1y),(1m)に
対応する受光画素からは(R+G),(R+B)の各信
号成分が得られる。
奇・偶の両フィールドの各水平走査において、2行2
列の4画素ごとの出力信号の総和は、 Ss=(2R+3G+2B) となり、低減フィルタを経ることにより、濃淡のない輝
度信号を得ることができる。
奇数フィールドの第n行及び第n+1行において、2
行2列の4画素ごとに、各列の出力信号の和をとり、各
列の分信号間の差分をとれば、この差分信号は、 Sdb=[(B+G)+(R+B)] −[(R+G)+G]=2B−G となる。
同様に、第n+2行及びn+3行において、2行2列
の4画素ごとに、各列の出力信号の和を取り、各列の和
信号間の差分をとれば、この差分信号は、 Sdr=[(B+G)+G] −[(R+G)+(R+B)]=2R−G となる。
また、偶数フィールドの第n+1行,第n+2行及び
第n+3行,第n+4行においても、同じ差分信号Sdb
及びSdrが得られる。
この差分信号Sdb及びSdrは、色フィルタ(10)の各フ
ィルタ素子による空間変調に基づいて形成された搬送色
信号成分であって、その繰り返し周波数はサンプリング
周波数fspの1/2、即ち、色副搬送波周波数fscの2倍
(7.16MHz)となる。
[発明が解決しようとする課題] ところが、従来のカラー固体撮像装置では、増幅器
(23)から出力されるアナログの搬送色信号成分が、輝
度信号成分に比べて、例えば、1/4〜1/2の低レベルとな
るので、A−D変換する場合、直線量子化でも、例え
ば、10ビット相当の標準入力レベルでは、搬送色信号成
分は8〜9ビット相当の精度に止まる。
まして、ガンマ補正により、標準入力レベルの3倍の
ダイナミックレンジを確保した場合には、高レベル領域
が圧縮されて、標準入力レベルでは、搬送色信号成分の
精度が、例えば6〜7ビット相当にまで低下してしま
う。
このため、色信号の細かな階調が得られず、再生画像
に偽輪郭が発生してしまう。また、A−D変換に伴う量
子化ノイズに影響されて、充分なS/Nが得られない等の
問題があった。
かかる点に鑑み、この発明の目的は、アナログの搬送
色信号成分の相対レベルを上昇させて、色信号の量子化
に伴う再生画像の品位の劣化を防止することができるカ
ラー固体撮像装置を提供するところにある。
[課題を解決するための手段] この発明は、1原色及び3補色のフィルタ素子(1g)
(1c)(1m)(1y)が市松格子状に配された色フィルタ
(10)と、受光画素が2次元に配された固体撮像素子
(21)とをこのフィルタ素子(1g)(1c)(1m)(1y)
及び受光画素をそれぞれ対応させて対向させ、当該受光
画素の隣接する2行を同時に水平走査してアナログの輝
度信号成分Ss及び搬送色信号成分Sdb,Sdrを得る撮像手
段と、この撮像手段により得られた信号成分のうち、こ
の搬送色信号成分Sdb,Sdrをエンファシスするエンファ
シス手段(26)と、この輝度信号成分Ss及びこのエンフ
ァシスされた搬送色信号成分Sdb,Sdrをアナログをデジ
タルに変換するA−D変換器(25)と、このA−D変換
器(25)の出力信号に所定の信号処理を施し映像信号を
得るデジタル信号応処理手段(30)とを有するものであ
る。
[作用] かかる構成によれば、アナログの搬送色信号成分の相
対レベルが上昇して、色信号の量子化に伴う再生画像の
品位の劣化が防止される。
[実施例] 以下、第1図及び第2図を参照しながら、この発明に
よるカラー固体撮像装置の一実施例について説明する。
この発明の一実施例の構成を第1図に示す。この第1
図において、前出第4図に対応する部分には同一の符号
を付して重複説明を省略する。
第1図において、(26)はエンファシス回路であっ
て、AGC増幅器(23)とサンプルホールド回路(24)と
の間に接続される。そして、マトリクス回路(34)の諸
定数が適宜に変更される。この余の構成は前出第4図と
同様である。
この実施例のエンファシス回路(26)は、第2図の周
波数特性に示すように、サプリング周波数fspの1/2、
即ち色副搬送波周波数fscの2倍の周波数の近傍で、低
域周波数及びサンプリング周波数を基準として、アナロ
グの搬送色信号のレベルを、例えば6dBだけ上昇させ
る。
これにより、A−D変換器(25)から出力されるデジ
タルの搬送色信号成分の精度が、例えば、1ビット上昇
して、色差信号の細かな階調が確保され、量子化ノイズ
の影響が低減されると共に、偽輪郭の発生が低減され
る。
[発明の効果] 以上詳述のように、この発明によれば、補色市松色フ
ィルタと対向する固体撮像素子の隣接する2行の受光画
素を同時に水平走査して得たアナログの搬送色信号成分
をエンファシスするようにしたので、色信号の量子化に
伴う再生画像の品位の劣化を防止することができるカラ
ー固体撮像装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明によるカラー固体撮像装置の一実施例
の構成を示すブロック図、第2図はこの発明の一実施例
の要部の特性を示す線図、第3図は従来のカラー固体撮
像装置の要部の構成を示す略線平面図、第4図は従来の
カラー固体撮像装置の構成例を示すブロック図、第5図
は従来例の動作を説明するための線図である。 (10)は色フィルタ、(1c),(1g),(1m),(1y)
はフィルタ素子、(21)は固体撮像素子、(25)はA−
D変換器、(26)はエンファシス回路、(30)はデジタ
ル信号処理系である。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−280189(JP,A) 特開 平2−202191(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H04N 9/07

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】1原色及び3補色のフィルタ素子が市松格
    子状に配された色フィルタと、受光画素が2次元に配さ
    れた固体撮像素子とを上記フィルタ素子及び受光画素を
    それぞれ対応させて対向させ、当該受光画素の隣接する
    2行を同時に水平走査してアナログの輝度信号成分及び
    搬送色信号成分を得る撮像手段と、 該撮像手段により得られた信号成分のうち、上記搬送色
    信号成分をエンファシスするエンファシス手段と、 上記輝度信号成分及び上記エンファシスされた搬送色信
    号成分をアナログをデジタルに変換するA−D変換器
    と、 該A−D変換器の出力信号に所定の信号処理を施し映像
    信号を得るデジタル信号処理手段とを有することを特徴
    とするカラー固体撮像装置。
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