(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
全画素からの信号電荷を１フィールド期間で独立に読み出し、それぞれ垂直方向に混合することなく転送して、２フィールド分の画素信号を並列に出力する全画素読み出し方式の固体撮像素子に、複数色の色フィルタを透過した光を入射し、前記固体撮像素子の出力画素信号に基づいて色マトリクス演算を行う撮像装置における色信号処理回路であって、
前記色フィルタを、１行目は第１の色フィルタ部と第２の色フィルタ部とが１画素ピッチ毎に交互に配置され、２行目に第３の色フィルタ部と第４の色フィルタ部とが１画素ピッチ毎に交互に配置され、３行目に前記第１及び第２の色フィルタ部が１行目と逆順で１画素ピッチ毎に交互に配置され、４行目に前記第３及び第４の色フィルタ部が２行目と逆順で１画素ピッチ毎に交互に配置された、水平方向２画素、垂直方向４画素を基本単位とする構成とし、
前記色フィルタのうち、注目ラインの色フィルタ部と、この注目ラインの色フィルタ部の垂直方向の上側に隣接する複数行の第１の色フィルタ部と、下側に隣接する複数行の第２の色フィルタ部とをそれぞれ透過した入射光に対する前記固体撮像素子の出力画素信号に対して、互いに独立して係数を乗算すると共に、前記係数は前記注目ラインの画素信号に乗算する係数を、前記注目ラインから最も離れたラインの画素信号に乗算する係数よりも大なる値とし、前記係数を乗算した全部で奇数行の画素信号を用いて色マトリクス演算して色信号を出力することを特徴とする撮像装置における色信号処理回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は撮像装置における色信号処理回路に係り、特に固体撮像素子を用いた撮像装置における色信号処理回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
複数色の色フィルタを透過した光が入射される固体撮像素子を用いた撮像装置における色信号処理回路は、従来のインタレース方式の撮像装置では、垂直方向の２ライン（２行）を垂直転送レジスタ内で混合して転送して出力した信号を、加算、減算している。
【０００３】
例えば、上記の色フィルタが図４に示すように、水平方向２画素、垂直方向４画素の８画素を基本構成とし、１行目にはマゼンタ光を透過する色フィルタ部Ｍｇと緑色光を透過する色フィルタ部Ｇを１画素ピッチ毎に交互に配置し、２行目にはシアン光を透過する色フィルタ部Ｃｙと黄色光を透過する色フィルタ部Ｙｅを１画素ピッチ毎に交互に配置し、３行目は１行目と同じ構成とし、４行目は２行目とは逆順で色フィルタ部Ｙｅと色フィルタ部Ｃｙを１画素ピッチ毎に交互に配置した構成である場合、従来の色信号処理回路は次のようにして色信号処理を行っている。
【０００４】
第１フィールドでは色フィルタの垂直方向奇数番目の色フィルタ部とその下の垂直方向偶数番目の色フィルタ部の２画素の信号電荷を混合して、順次読み出し、第２フィールドでは色フィルタの垂直方向偶数番目の色フィルタ部とその下の垂直方向奇数番目の色フィルタ部の２画素の信号電荷を混合して、順次読み出す。従って、第１フィールドの偶数ラインａ2nでは色フィルタ部Ｍｇを透過したマゼンタ光の信号成分ｍｇと色フィルタ部Ｃｙを透過したシアン光の信号成分ｃｙとの混合信号（ｍｇ＋ｃｙ）と、色フィルタ部Ｇを透過した緑色光の信号成分ｇと色フィルタ部Ｙｅを透過した黄色光の信号成分ｙｅとの混合信号（ｇ＋ｙｅ）とが、交互に時系列的に合成された点順次信号が取り出され、次の奇数ラインａ2n+1では、色フィルタ部Ｍｇを透過したマゼンタ光の信号成分ｍｇと色フィルタ部Ｙｅを透過した黄色光の信号成分ｙｅとの混合信号（ｍｇ＋ｙｅ）と、色フィルタ部Ｇを透過した緑色光の信号成分ｇと色フィルタ部Ｃｙを透過した黄色光の信号成分ｃｙとの混合信号（ｇ＋ｃｙ）とが、交互に時系列的に合成された点順次信号が取り出される。
【０００５】
そして、従来の色信号処理回路は、上記の点順次画素信号の偶数ラインから色差信号２ｂ−ｇ（＝（ｍｇ＋ｃｙ）−（ｇ＋ｙｅ））を取り出し、かつ、奇数ラインからは色差信号２ｒ−ｇ（＝（ｍｇ＋ｙｅ）−（ｇ＋ｃｙ））とを取り出し、これらを１Ｈ遅延回路を用いて同時化して２つの色差信号を得る。第２フィールドも同様である。
【０００６】
また、従来、全画素読み出し方式の固体撮像素子を用いた撮像装置が知られている（例えば、特開平５−３０４６７８号公報）。この全画素読み出し方式の固体撮像素子を用いた撮像装置では、ＣＣＤ撮像素子の撮像領域に２次元配列された複数のフォトセンサのうち各列のフォトセンサからの信号電荷をそれぞれ垂直方向に混合することなく転送して、並列に配置された２本の水平転送ＣＣＤにそれぞれ供給し、更に水平転送して点順次の２チャンネルの画素信号として出力させる。すなわち、この全画素読み出し方式の固体撮像素子を用いた撮像装置では、１フィールド期間で全画素を独立に読み出し、転送を行う。
【０００７】
ここで、上記の全画素読み出し方式の固体撮像素子の撮像領域の入射光側に色フィルタとして、図５に示すように、水平方向２画素、垂直方向２画素の計４画素を基本単位とし、１行目にはマゼンタ光を透過する色フィルタ部Ｍｇと緑色光を透過する色フィルタ部Ｇを１画素ピッチ毎に交互に配置し、２行目にはシアン光を透過する色フィルタ部Ｃｙと黄色光を透過する色フィルタ部Ｙｅを１画素ピッチ毎に交互に配置した構成のものを使用した場合、第１フィールドでは、色フィルタ部ＭｇとＧを透過したマゼンタ光の信号成分ｍｇと緑色光の信号成分ｇとが１画素毎に交互に時系列的に合成された撮像素子出力信号が得られ、第２フィールドでは、色フィルタ部ＣｙとＹｅを透過したシアン光の信号成分ｃｙと黄色光の信号成分ｙｅとが１画素毎に交互に時系列的に合成された撮像素子出力信号が得られる。
【０００８】
かかる全画素読み出し方式の固体撮像素子を用いた撮像装置の色信号処理回路では、隣接する２本のラインの出力信号から（ｍｇ＋ｙｅ−ｃｙ）なる演算を行って赤色信号２ｒを得ると共に、（ｍｇ＋ｃｙ−ｙｅ）なる演算を行って青色信号２ｂを得る。
【０００９】
また、上記の図５に示す構成の色フィルタの色フィルタ部Ｍｇを白色光を透過する色フィルタ部Ｗに代えた構成の色フィルタを使用した場合は、全画素読み出し方式の固体撮像素子を用いた撮像装置の色信号処理回路では、隣接する２本のラインの出力信号から（ｗ＋ｙｅ−ｇ−ｃｙ）なる演算を行って赤色信号２ｒを得、隣接する２本のラインの出力信号から（ｗ＋ｃｙ−ｇ−ｙｅ）なる演算を行って青色信号２ｂを得、隣接する２本のラインの出力信号から（ｇ＋ｃｙ＋ｙｅ−ｗ）なる演算を行って緑色信号２ｇを得るようにしている（ただし、ｗは色フィルタ部Ｗを透過した入射光に対する撮像素子出力信号）。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかるに、上記の図５に示す構成の色フィルタの色フィルタ部Ｍｇを白色光を透過する色フィルタ部Ｗに代えた構成の色フィルタを使用した、全画素読み出し方式の固体撮像素子を用いた撮像装置の色信号処理回路では、折り返し成分が各色信号に残り、色偽信号が発生する。例えば、水平方向の赤（Ｒ）、青（Ｂ）、緑（Ｇ）の各色信号の偽信号成分Ｒｓ、Ｂｓ、Ｇｓは、Ｒｓ＝０、Ｂｓ＝ｗ＋ｇ＋ｃｙ＋ｙｅ＝２ｒ＋４ｇ＋２ｂ、Ｇｓ＝−ｇ−ｗ＋ｃｙ−ｙｅ＝−２ｒ−２ｇとなり、この結果、青色信号と緑色信号に色偽信号が発生する。
【００１１】
本発明は上記の点に鑑みなされたもので、色偽信号の発生を抑圧し得る撮像装置における色信号処理回路を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記の目的を達成するため、全画素からの信号電荷を１フィールド期間で独立に読み出し、それぞれ垂直方向に混合することなく転送して、２フィールド分の画素信号を並列に出力する全画素読み出し方式の固体撮像素子に、複数色の色フィルタを透過した光を入射し、前記固体撮像素子の出力画素信号に基づいて色マトリクス演算を行う撮像装置における色信号処理回路であって、色フィルタを、１行目は第１の色フィルタ部と第２の色フィルタ部とが１画素ピッチ毎に交互に配置され、２行目に第３の色フィルタ部と第４の色フィルタ部とが１画素ピッチ毎に交互に配置され、３行目に第１及び第２の色フィルタ部が１行目と逆順で１画素ピッチ毎に交互に配置され、４行目に第３及び第４の色フィルタ部が２行目と逆順で１画素ピッチ毎に交互に配置された、水平方向２画素、垂直方向４画素を基本単位とする構成とし、色フィルタのうち、注目ラインの色フィルタ部と、この注目ラインの色フィルタ部の垂直方向の上側に隣接する複数行の第１の色フィルタ部と、下側に隣接する複数行の第２の色フィルタ部とをそれぞれ透過した入射光に対する固体撮像素子の出力画素信号に対して、互いに独立して係数を乗算すると共に、係数は注目ラインの画素信号に乗算する係数を、注目ラインから最も離れたラインの画素信号に乗算する係数よりも大なる値とし、係数を乗算した全部で奇数行の画素信号を用いて色マトリクス演算して色信号を出力する構成としたものである。
【００１３】
本発明では、色フィルタが、上２行と下２行とで色フィルタ部の配列順が逆になっているので、２行の色フィルタ部を透過した光による固体撮像素子の出力画素信号に基づいて色信号を演算する際に、色偽信号の位相が奇数ラインと偶数ラインで反転するようにできる。また、輝度信号と色信号との位相を合わせることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態について図面と共に説明する。図１は本発明になる撮像装置における色信号処理回路の一実施の形態のブロック図を示す。この実施の形態では、複数色の色フィルタを通して被写体からの光が入射される、全画素読み出し方式の固体撮像素子を用いた撮像装置における色信号処理回路である。
【００１５】
ここで、上記の色フィルタは、図２に示すように、水平方向２画素、垂直方向４画素の計８画素を基本構成とし、１行目には色フィルタ部Ａと色フィルタ部Ｂとが１画素ピッチ毎に交互に配置され、２行目には色フィルタ部Ｃと色フィルタ部Ｄとが１画素ピッチ毎に交互に配置され、３行目には色フィルタ部ＢとＡが１行目と逆順で１画素ピッチ毎に交互に配置され、４行目には色フィルタ部ＤとＣが２行目と逆順で１画素ピッチ毎に交互に配置されており、一例として、色フィルタ部Ａは白色光を透過する色フィルタ部Ｗ、色フィルタ部Ｂは緑色光を透過する色フィルタ部Ｇ、色フィルタ部Ｃはシアン光を透過する色フィルタ部Ｃｙ、色フィルタ部Ｄは黄色光を透過する色フィルタ部Ｙｅであるものとして説明する。
【００１６】
これにより、固体撮像素子からは各ライン共に白色光の信号成分ｗと緑色光の信号成分ｇとが１画素毎に交互に時系列的に合成された第１フィールドの点順次信号ＳＡと、各ライン共にシアン光の信号成分ｃｙと黄色光の信号成分ｙｅとが１画素毎に交互に時系列的に合成された第２フィールドの点順次信号ＳＢとが、並列に取り出される。
【００１７】
第１フィールドの点順次信号ＳＡは、図１に示す乗算器１３に供給される一方、１Ｈ遅延回路１１で１Ｈ（ただし、Ｈは水平走査期間：以下同じ）遅延されて乗算器１４に供給され、更に１Ｈ遅延回路１２で１Ｈ、すなわち計２Ｈ遅延されて乗算器１５に供給される。乗算器１３、１４及び１５は、これらの入力点順次信号と後述する係数Ｋａ０、Ｋａ１、Ｋａ２と乗算し、得られた乗算結果を信号Ａ０、Ａ１、Ａ２として画素分離回路１６に供給する。
【００１８】
画素分離回路１６は入力された乗算結果Ａ０、Ａ１及びＡ２に対してサンプリングにより画素分離を行って、白色光信号ｗ０、ｗ１及びｗ２と、緑色光信号ｇ０、ｇ１及びｇ２を取り出して、画素補間回路１７に供給する。画素補間回路１７はこれら入力信号に対して水平方向の隣り合う画素の平均をとることにより画素補間を行って、白色光信号ｗ０’、ｗ１’及びｗ２’と、緑色光信号ｇ０’、ｇ１’及びｇ２’を取り出して色マトリクス回路２５に供給する。なお、上記の画素補間には、垂直方向の画素を使用して線形補間することも可能である。
【００１９】
また、第２フィールドの点順次信号ＳＢは、図１に示す乗算器２０に供給される一方、１Ｈ遅延回路１８で１Ｈ遅延されて乗算器２１に供給され、更に１Ｈ遅延回路１９で１Ｈ、すなわち計２Ｈ遅延されて乗算器２２に供給される。乗算器２０、２１及び２２は、これらの入力点順次信号と後述する係数Ｋｂ０、Ｋｂ１、Ｋｂ２と乗算し、得られた乗算結果を信号Ｂ０、Ｂ１、Ｂ２として画素分離回路２３に供給する。
【００２０】
画素分離回路２３は入力された乗算結果Ｂ０、Ｂ１及びＢ２に対して画素分離を行って、シアン色光信号ｃｙ０、ｃｙ１及びｃｙ２と、黄色光信号ｙｅ０、ｙｅ１及びｙｅ２を取り出して、画素補間回路２４に供給する。画素補間回路２４はこれら入力信号に対して画素補間回路１７と同様の画素補間を行って、シアン色光信号ｃｙ０’、ｃｙ１’及びｃｙ２’と、黄色光信号ｙｅ０’、ｙｅ１’及びｙｅ２’を取り出して色マトリクス回路２５に供給する。
【００２１】
色マトリクス回路２５は、（ｗ’＋ｙｅ’）−（ｃｙ’＋ｇ’）なる演算式により赤色光信号ｒを生成し、（ｇ’＋ｙｅ＋ｃｙ’）−ｗ’なる演算式により緑色光信号ｇを生成し、（ｗ’＋ｃｙ’）−（ｙｅ’＋ｇ’）なる演算式により青色光信号ｂを生成する。
【００２２】
すなわち、色マトリクス回路２５は、従来と同様に垂直方向に隣接する２画素と水平方向に隣接する２画素を用いて各ラインの色信号を生成している（図２には偶数ラインをａ2nで、また奇数ラインをａ2n+1で示す）。しかし、この実施の形態では、色フィルタの構成が、隣接する４行のうち上２行と下２行の構成が水平方向に逆となっているため、色偽信号の位相が奇数ラインと偶数ラインで反転することとなる。
【００２３】
すなわち、偶数ラインａ2nの色偽信号が従来と同様に、Ｂｓ＝２ｒ＋４ｇ＋２ｂ、Ｇｓ＝−２ｒ−２ｇで表されるものとすると、奇数ラインａ2n+1の色偽信号Ｂｓ’は−（２ｒ＋４ｇ＋２ｂ）で表され、色偽信号Ｇｓ’は（２ｒ＋２ｇ）で表される。そこで、この実施の形態では、色マトリクス回路２５が上記の各２ラインで生成した色信号を加算することにより、色偽信号が除去された原色信号ｒ，ｇ，ｂを生成することができる。
【００２４】
この場合、前記の係数Ｋａ０〜Ｋａ２、Ｋｂ０〜Ｋｂ２は、同一値でよい。なお、上記の例では１フレームの画面において隣接する４本のラインから色信号を生成しているが、隣接する４本の倍数本のラインから色信号を生成することができることは勿論である。また、３本のラインから色信号を生成しても、色偽信号の軽減効果は得られるものである。
【００２５】
次に、本発明の他の実施の形態について説明する。  この実施の形態では、輝度信号と色信号との位相を合わせるために、１フレーム画面において４ライン以上の奇数ラインで上記の色マトリクス演算を行うものである。
【００２６】
例えば、図３に示すように、第１フィールドの色フィルタ部Ｗ１を透過した白色光の信号成分ｗ１と色フィルタ部Ｇ１を透過した緑色光の信号成分ｇ１との点順次信号が得られるラインを注目ラインとしたとき、その上側の２ライン（第１フィールドの色フィルタ部Ｇ０を透過した緑色光の信号成分ｇ０と色フィルタ部Ｗ０を透過した白色光の信号成分ｗ０との点順次信号が得られるラインと、第２フィールドの色フィルタ部Ｙｅ０を透過した黄色光の信号成分ｙｅ０と色フィルタ部Ｃｙ０を透過したシアン光の信号成分ｃｙ０との点順次信号が得られるライン）と、下側の２ライン（第２フィールドの色フィルタ部Ｃｙ１を透過したシアン光の信号成分ｃｙ１と色フィルタ部Ｙｅ１を透過した黄色光の信号成分ｙｅ１との点順次信号が得られるラインと、第１フィールドの色フィルタ部Ｇ２を透過した緑色光の信号成分ｇ２と色フィルタ部Ｗ２を透過した白色光の信号成分ｗ２との点順次信号が得られるライン）との間で色マトリクス演算を行う。
【００２７】
この場合、注目ラインの点順次信号（ｗ１，ｇ１）は乗算器１４に供給されて係数Ｋａ１（＝ｋ２＝１／２）と乗算されて信号Ａ１とされて画素分離回路１６に入力される。同様に、注目ラインより２ライン上の点順次信号（ｇ０，ｗ０）は乗算器１３に供給され、ここで係数Ｋａ０（＝ｋ０＝１／４）と乗算されて画素分離回路１６に入力され、注目ラインより２ライン下の点順次信号（ｇ２，ｗ２）は乗算器１５に供給され、ここで係数Ｋａ２（＝ｋ４＝１／４）と乗算されて画素分離回路１６に入力される。
【００２８】
また、これと同時に、注目ラインより１ライン上の点順次信号（ｙｅ０，ｃｙ０）は乗算器２０に供給され、ここで係数Ｋｂ０（＝ｋ１＝１／２）と乗算された後画素分離回路２３に入力され、注目ラインより１ライン下の点順次信号（ｃｙ１，ｙｅ１）は乗算器２１に供給され、ここで係数Ｋｂ１（＝ｋ３＝１／２）と乗算されて画素分離回路２３に入力される。なお、このとき、係数Ｋｂ２は０である。
【００２９】
上記の各点順次信号は、画素分離回路１６、２３と画素補間回路１７、２４とを経由して色マトリクス回路２５に供給され、前述した色マトリクス演算が行われる。これにより、次式により原色信号が得られる。
【００３０】
0003674278.tif 000002
これにより、色偽信号が抑圧された注目ラインの色信号が得られる。なお、第２フィールドのラインが注目ラインのときには、上記の係数Ｋａ０は０とされ、Ｋａ１＝ｋａ２＝１／２、Ｋｂ０＝Ｋｂ２＝１／４、Ｋｂ１＝０．５とされる。この５ラインを用いて色信号処理する場合の上記の係数ｋ０〜ｋ４の値は上記の値に限定されるものでなく、例えばｋ０＋ｋ２＋ｋ４＝ｋ１＋ｋ３とｋ２＝ｋ０＋ｋ４を満足すればよい。
【００３１】
また、他の奇数ラインとして、例えば７ラインで色マトリクス演算を行う場合は、第１フィールドのラインを注目ラインとするときには、注目ラインの上３ラインの各信号に乗算される係数Ｋｂ０、Ｋａ１、Ｋｂ１は例えばそれぞれ１／４であり、注目ラインの信号に乗算される係数Ｋａ２は１／２であり、更に注目ラインの下３ラインの各信号に乗算される係数Ｋｂ２、Ｋａ３、Ｋｂ３は１／４である。
【００３２】
なお、本発明は以上の実施の形態に限定されるものではなく、図２の色フィルタの色フィルタ部Ａはマゼンタ光を透過する色フィルタ部Ｍｇとし、他の色フィルタ部はＢ＝Ｇ、Ｃ＝Ｃｙ、Ｄ＝Ｙｅでもよく、また色フィルタ部Ａを色フィルタ部ＷまたはＭｇとし、かつ、色フィルタ部Ｂを色フィルタ部Ｇとし、かつ、色フィルタ部ＣとＤはそれぞれＣ＝Ｙｅ、Ｄ＝Ｃｙとしてもよい。
【００３３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、色フィルタのうち、注目ラインの色フィルタ部と、この注目ラインの色フィルタ部の垂直方向の上側に隣接する複数行の第１の色フィルタ部と、下側に隣接する複数行の第２の色フィルタ部とをそれぞれ透過した入射光に対する固体撮像素子の出力画素信号に対して、互いに独立して係数を乗算すると共に、係数は注目ラインの画素信号に乗算する係数を、注目ラインから最も離れたラインの画素信号に乗算する係数よりも大なる値とし、係数を乗算した全部で奇数行の画素信号を用いて色マトリクス演算して色信号を出力する構成としたため、輝度信号と色信号との位相を合わせることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態のブロック図である。
【図２】図１により適用される色フィルタの基本構成を説明する図である。
【図３】本発明の他の実施の形態の説明図である。
【図４】従来の色フィルタの基本構成の一例を示す図である。
【図５】従来の色フィルタの基本構成の他の例を示す図である。
【符号の説明】
１１、１２、１８、１９  １Ｈ遅延回路
１３〜１５、２０〜２２  乗算器
１６、２３  画素分離回路
１７、２４  画素補間回路
２５  色マトリクス回路
Ａ〜Ｄ  色フィルタ部
【図１】
0003674278.tif 000003
【図２】
0003674278.tif 000004
【図３】
0003674278.tif 000005
【図４】
0003674278.tif 000006
【図５】
0003674278.tif 000007