(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
固体撮像素子から出力された画素信号に対し所定の信号処理を行って得られた輝度信号を受け、垂直方向の所定の周波数特性を付与するフィルタ回路と、
前記フィルタ回路の周波数特性を、前記輝度信号の状況に応じて実質的に可変する特性可変手段と
を有することを特徴とする撮像装置における輝度信号処理回路。
【請求項２】
前記フィルタ回路は、前記輝度信号が入力される垂直方向高域フィルタと、前記輝度信号が入力される垂直方向帯域フィルタとからなり、前記特性可変手段は、前記垂直方向高域フィルタの出力信号に係数Ｋを乗じる第１の乗算器と、前記垂直方向帯域フィルタの出力信号に係数（１−Ｋ）を乗じる第２の乗算器と、前記第１及び第２の乗算器の出力信号を加算合成する加算器とからなることを特徴とする請求項１記載の撮像装置における輝度信号処理回路。
【請求項３】
前記フィルタ回路は、第１フィールドの複数ラインの輝度信号が別々に入力される複数の第１の乗算器と、第２フィールドの複数ラインの輝度信号が別々に入力される複数の第２の乗算器と、前記第１及び第２の乗算器の各出力信号を加算合成する加算器とよりなり、前記特性可変手段は、前記第１及び第２の乗算器の乗算係数をそれぞれ前記輝度信号の状況に応じて可変する手段であることを特徴とする請求項１記載の撮像装置における輝度信号処理回路。
【請求項４】
前記固体撮像素子の撮像領域の入射光側に設けられた色フィルタを構成する複数の色フィルタ部のいずれかを透過した入射光に対する前記固体撮像素子の出力信号が飽和したときは、前記特性可変手段により、垂直方向の高域周波数成分の除去された周波数特性の輝度信号を出力することを特徴とする請求１乃至３のうちいずれか一項記載の撮像装置における輝度信号処理回路。
【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輝度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輝度信号処理回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
固体撮像素子を用いた撮像装置において、固体撮像素子から出力された映像信号の輝度信号を処理する回路として、従来、垂直輪郭補正回路が知られている。図６はこの従来の輝度信号処理回路の一例のブロック図を示す。この従来の輝度信号処理回路は垂直輪郭補正回路で、図示しない固体撮像素子より出力された映像信号を所定の信号処理して得られた輝度信号は、１Ｈ（Ｈは水平走査期間：以下同じ）遅延回路１及び２により計２Ｈ遅延されて加算器３に供給される一方、直接に加算器３に供給されて加算される。
【０００３】
この加算器３の出力信号は、減衰器４で振幅が１／２倍にされて、例えば図７にｂで示す如き信号とされた後、減算器５に供給される。減算器５は、１Ｈ遅延回路１により１Ｈ遅延された、図７にａで示す輝度信号から減衰器４の出力信号ｂを差し引き、図７にｃで示す輪郭補正信号を出力する。この減算器５の出力輪郭補正信号ｃは加算器６に供給される。１Ｈ遅延回路１により１Ｈ遅延された輝度信号ａは、加算器６で上記の輪郭補正信号ｃと加算されて、図７にｄで示す如く垂直方向の輪郭（エッジ）が強調された輝度信号とされて出力される。この垂直輪郭補正回路を従来のインターライン方式の固体撮像素子で使用した場合の強調される周波数帯は、図２（ｂ）となる。
【０００４】
一方、従来より、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）。図８は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の一例の概略構成図を示す。同図において、固体撮像素子として電荷転送素子（ＣＣＤ）を用いたＣＣＤ撮像素子の撮像領域１１には、２次元配列された複数の画素をそれぞれ構成し、図示しない色フィルタを通して入射した光を光電変換して信号電荷を蓄積する複数のフォトセンサ１２と、これらの複数のフォトセンサ１２のうち各列のフォトセンサ１２からの信号電荷をそれぞれ垂直方向に転送する複数の垂直転送ＣＣＤ１３とが設けられている。
【０００５】
垂直転送ＣＣＤ１３は、各画素からの信号電荷を混合することなく垂直転送して、並列に配置された２本の水平転送ＣＣＤ１４及び１５にそれぞれ２ライン分ずつ転送する。これら２本の水平転送ＣＣＤ１４及び１５への信号電荷の振り分けは、振り分け転送ゲート１６によってライン単位で行われる。水平転送ＣＣＤ１４及び１５は２相駆動され、垂直転送ＣＣＤ１３からの信号電荷を水平転送して出力部１７、１８に供給し、これより点順次の２チャンネルの画素信号として出力させる。このように、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。
【０００６】
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１１の入射光側に色フィルタとして、図９に示すように、水平方向２画素、垂直方向２画素の４画素を基本単位とし、１行目には白色光を透過する色フィルタ部Ｗ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（Ａフィールド）では、色フィルタ部ＷとＧを透過した白色光の信号成分ｗと緑色光の信号成分ｇとの和の信号成分ｗ＋ｇ（＝ｒ＋２ｇ＋ｂ）により輝度信号が得られる。
【０００７】
また、第２フィールド（Ｂ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との和の信号成分ｃｙ＋ｙｅ（＝ｒ＋２ｇ＋ｂ）により輝度信号が得られる。なお、ｒ、ｇ及びｂは赤色光、緑色光及び青色光に対するＣＣＤ撮像素子の出力信号である。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の４つの色フィルタ部Ｗ、Ｇ、Ｃｙ及びＹｅのそれぞれの、入射光の強度とその色フィルタ部を透過した光をＣＣＤ撮像素子により光電変換して得られた信号レベルとの関係は、それぞれ同一ではなく、出力レベルが飽和する飽和レベルに達するときの入射光強度が異なる。
【０００９】
このため、上記の４つの色フィルタ部Ｗ、Ｇ、Ｃｙ及びＹｅをそれぞれ透過した入射光に対する撮像素子出力信号のうち、どれか一つでも飽和するような場合は、第１フィールドと第２フィールドとで輝度信号のバランスが崩れ、フィールド間のレベル差が輝度信号のフリッカとなって発生する。
【００１０】
しかるに、上記の図６に示した従来の輝度信号処理回路を全画素読み出し用として適用した場合、輪郭成分の付加量を可変することができるものの、状況に応じて輪郭成分を可変することはできず、その結果、上記の輝度信号のフリッカも抑圧できなかった。
【００１１】
本発明は以上の点に鑑みなされたもので、垂直方向の輪郭成分を状況に応じて可変し得る撮像装置における輝度信号処理回路を提供することを目的とする。
【００１２】
また、本発明の他の目的は、輝度フリッカを抑制し得る撮像装置における輝度信号処理回路を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明は固体撮像素子から出力された画素信号に対し所定の信号処理を行って得られた輝度信号を受け、垂直方向の所定の周波数特性を付与するフィルタ回路と、フィルタ回路の周波数特性を、輝度信号の状況に応じて実質的に可変する特性可変手段とを有する構成としたものである。
【００１４】
本発明では、輝度信号の垂直周波数特性を輝度信号の状況に応じて可変するようにしたため、輝度信号の状況に応じて垂直方向の輪郭成分が可変された輝度信号などを得ることができる。
【００１５】
【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輝度信号処理回路の第１の実施の形態のブロック図を示す。この実施の形態は、公知の全画素読み出し方式の撮像装置に適用した輝度信号処理回路で、全画素読み出し方式の固体撮像素子（図示せず）より出力された画素信号を所定の信号処理して得られた輝度信号は、垂直方向高域フィルタ（Ｖ−ＨＰＦ）２１と垂直方向帯域フィルタ（Ｖ−ＢＰＦ）２２にそれぞれ供給される。
【００１６】
ここで、上記の固体撮像素子の撮像領域の入射光側に配置される色フィルタとして、例えば図９に示した４つの色フィルタ部Ｗ、Ｇ、Ｃｙ及びＹｅを水平方向２画素ピッチ、垂直方向２画素ピッチで配置した４画素を基本単位とする色フィルタを使用した場合、Ｖ−ＨＰＦ２１とＶ−ＢＰＦ２２の入力信号は、第１フィールドは色フィルタ部Ｗ及びＧを透過した入射光に対する固体撮像素子の出力画素信号が、１画素毎に交互に時系列的に合成された点順次信号であり、第２フィールドは色フィルタ部Ｃｙ及びＹｅを透過した入射光に対する固体撮像素子の出力画素信号が、１画素毎に交互に時系列的に合成された点順次信号である。また、輝度信号のフリッカは、フィールド間のレベル差によるものであるので、１フィールド２５０ＴＶ本とした場合、垂直５００ＴＶ本の成分からなる。
【００１７】
図１において、Ｖ−ＨＰＦ２１は、例えば図２（Ａ）に示す如き周波数特性を有しており、１フィールドの２５０ＴＶ本以上の高域垂直周波数成分を周波数選択して乗算器２３に供給する。乗算器２３は予め設定された係数Ｋ（ただし、０≦Ｋ≦１）を、Ｖ−ＨＰＦ２１から入力された輝度信号の高域垂直周波数成分に乗算する。
【００１８】
一方、Ｖ−ＢＰＦ２２は、例えば図２（Ｂ）に示す如き周波数特性を有しており、２５０ＴＶ本を中心とする垂直周波数成分を周波数選択して乗算器２４に供給する。乗算器２４は予め設定された係数１−Ｋを、Ｖ−ＢＰＦ２２から入力された輝度信号の垂直周波数成分に乗算する。
【００１９】
ここで、上記の乗算係数Ｋは、例えば図９に示した４画素を基本単位とする色フィルタを使用した場合、色フィルタ部Ｗ、Ｇ、Ｃｙ及びＹｅをそれぞれ透過した入射光に対する撮像素子出力信号が飽和したかどうかを、それぞれしきい値と比較することで検出し、どれか一つでも撮像素子出力信号が飽和した場合には、制御信号ＣＴＬにより”０”とされ、すべての撮像素子出力信号が非飽和している通常の場合は”１”とされる。
【００２０】
従って、輝度フリッカが生じていない場合はＫ＝１であるので、Ｖ−ＨＰＦ２１の出力輝度信号が乗算器２３及び加算器２５を通して水平方向低域フィルタ（Ｈ−ＬＰＦ）２６に供給される一方、Ｖ−ＢＰＦ２２の出力信号は乗算器２４により遮断される。この場合の回路の総合周波数特性は、図２（Ｃ）にＩで示される。
【００２１】
これに対し、輝度フリッカが生じるような、４つの色フィルタ部の撮像素子出力信号のうち一つでも撮像素子出力信号が飽和した場合には、Ｋ＝０であるので、Ｖ−ＨＰＦ２１の出力輝度信号が乗算器２３により遮断される一方、Ｖ−ＢＰＦ２２により５００ＴＶ本の輝度フリッカ成分が除去された信号が、乗算器２４及び加算器２５を通して水平方向低域フィルタ（Ｈ−ＬＰＦ）２６に供給される。この場合の回路の総合周波数特性は、図２（Ｃ）にＩＩで示される。加算器２５の出力輝度信号は、Ｈ−ＬＰＦ２６により水平方向の高域周波数成分が除去されて出力される。
【００２２】
なお、上記の乗算係数Ｋの制御は、上記の実施の形態に限定されるものではなく、例えば、擬似的な輝度信号（一方のフィールドではｗ＋ｇ、他方のフィールドではｃｙ＋ｙｅ）を生成し、その擬似的な輝度信号が飽和レベルを越えている場合、その差の値に応じて、予め設定されたゲインカーブに従って乗算係数Ｋを可変制御するようにしてもよい。この場合の回路の総合周波数特性は、図２（Ｃ）のＩとＩＩの間の例えばＩＩＩで示す特性などが得られる。
【００２３】
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。図３は本発明の第２の実施の形態のブロック図を示す。同図において、全画素読み出し方式の固体撮像素子（図示せず）より出力された画素信号を所定の信号処理して得られた輝度信号のうち、第１フィールドの輝度信号Ａ２は直接に乗算器３５に供給され、１Ｈ遅延されて輝度信号Ａ１として乗算器３３に供給され、２Ｈ遅延されて輝度信号Ａ０として乗算器３１に供給される。
【００２４】
また、第２フィールドの輝度信号は、１Ｈ遅延されて輝度信号Ｂ１として乗算器３４に供給され、２Ｈ遅延されて輝度信号Ｂ０として乗算器３２に供給される。乗算器３１及び３５は入力輝度信号に乗算係数Ｋ３を乗算する回路であり、乗算器３２及び３４は入力輝度信号に乗算係数Ｋ２を乗算する回路であり、更に乗算器３３は、入力輝度信号に乗算係数Ｋ１を乗算する回路である。
【００２５】
乗算器３１〜３５の出力信号は加算器３６に供給され、ここで加算合成されて出力される。乗算器３１〜３５の各乗算係数は、制御信号ＣＴＬにより制御される。この制御信号ＣＴＬにより、状況に応じて乗算係数Ｋ１、Ｋ２及びＫ３の値が制御される。例えばＫ１＝０．５、Ｋ２＝０、Ｋ３＝−０．２５とすることにより、Ｖ−ＢＰＦ特性が付与された輝度信号が加算器３６から出力される。また、例えばＫ１＝０．５、Ｋ２＝−０．１２５、Ｋ３＝−０．１２５とすることにより、Ｖ−ＢＰＦ特性とＶ−ＨＰＦ特性の合成特性が付与された輝度信号が加算器３６から出力される。
【００２６】
【実施例】
次に、本発明の実施例について説明する。図４は本発明になる撮像装置における輝度信号処理回路の第１実施例の構成図を示す。同図中、図１と同一構成部分には同一符号を付してある。図４は第１の実施の形態の実施例で、Ｖ−ＨＰＦ２１はシフトレジスタ４１〜４６、加算器４７〜５０及び減算器５１から構成されている。また、Ｖ−ＢＰＦ２２は、シフトレジスタ５２〜５４、加算器５５及び減算器５６から構成されている。
【００２７】
図４において、全画素読み出し方式の固体撮像素子（図示せず）より出力された画素信号を所定の信号処理して得られた輝度信号のうち、第１フィールドの輝度信号Ａ２はシフトレジスタ４５に供給されて、４ビット右方向にシフトされ、値が１／１６倍とされる一方、シフトレジスタ５４に供給されて、２ビット右方向にシフトされ、値が１／４倍とされる。
【００２８】
また、輝度信号Ａ２を１Ｈ遅延して得られた輝度信号Ａ１は、シフトレジスタ４３に供給されて、２ビット右方向にシフトされ、値が１／４倍とされる一方、シフトレジスタ５３に供給されて、１ビット右方向にシフトされ、値が１／２倍とされる。更に、輝度信号Ａ２を２Ｈ遅延して得られた輝度信号Ａ０は、シフトレジスタ４１に供給されて、４ビット右方向にシフトされ、値が１／１６倍とされる一方、シフトレジスタ５２に供給されて、２ビット右方向にシフトされ、値が１／４倍とされる。
【００２９】
また、第２フィールドの輝度信号は、１Ｈ遅延されて輝度信号Ｂ１とされて、シフトレジスタ４４に供給されて、２ビット右方向にシフトされ、値が１／４倍とされる。輝度信号Ｂ１を１Ｈ遅延して得られた輝度信号Ｂ０は、シフトレジスタ４２に供給されて、２ビット右方向にシフトされ、値が１／４倍とされる。シフトレジスタ４３の出力信号は、シフトレジスタ４６に供給されて更に１ビット右方向へシフトされて加算器４７に供給され、ここで遅延されていないシフトレジスタ４３の出力信号と加算される。これにより、加算器４７からは、値が３／８倍された輝度信号Ａ１が取り出される。
【００３０】
この加算器４７の出力輝度信号Ａ１は、加算器４８から出力されたシフトレジスタ４１の出力輝度信号Ａ０とシフトレジスタ４５の出力輝度信号Ａ２との加算信号と加算器４９において加算される。この加算器４９の出力信号は減算器５１に供給され、ここで加算器５０から出力されたシフトレジスタ４２の出力輝度信号Ｂ０とシフトレジスタ４４の出力輝度信号Ｂ１との加算信号と差し引かれ、輝度信号の垂直方向の高域周波数成分が出力される。
【００３１】
一方、シフトレジスタ５３により１ビット右方向にシフトされて値が１／２倍とされた輝度信号Ａ１は、加算器５５から取り出された、シフトレジスタ５２により２ビット右方向にシフトされて値が１／４倍とされた輝度信号Ａ０と、シフトレジスタ５４により２ビット右方向にシフトされて値が１／４倍とされた輝度信号Ａ２との加算信号を減算器５６において差し引かれ、これにより輝度信号の垂直方向の中域周波数成分が取り出される。
【００３２】
次に、本発明の第２実施例について説明する。図５は本発明になる撮像装置における輝度信号処理回路の第２実施例の構成図を示す。同図中、４段縦続接続された１Ｈ遅延回路６１ａ〜６４ａにより４Ｈ遅延された第１フィールドの輝度信号Ａは、遅延されていない第１フィールドの輝度信号と加算器６５ａで加算され、また、１Ｈ遅延回路６３ａよりの３Ｈ遅延された第１フィールドの輝度信号と１Ｈ遅延回路６１ａよりの１Ｈ遅延された第１フィールドの輝度信号とは加算器６６ａで加算される。
【００３３】
加算器６５ａ、６６ａの各出力信号は乗算器６７ａ、６８ａでそれぞれ乗算係数Ｋ３、Ｋ２と乗算された後加算器６９ａで加算される。また、１Ｈ遅延回路６２ａより取り出された２Ｈ遅延されている第１フィールドの輝度信号は、乗算器７０ａで乗算係数Ｋ１と乗算された後、減算器７１ａに供給され、ここで加算器６９ａよりの加算信号を差し引かれて出力される。
【００３４】
第２フィールドの輝度信号Ｂも上記の第１フィールドの輝度信号と同じ処理を１Ｈ遅延回路６１ｂ〜６４ｂ、加算器６５ａ、６５ｂ、６９ｂ、乗算器６７ｂ、６８ｂ、７０ｂ及び減算器７１ｂよりなる回路により施される。
【００３５】
なお、本発明は以上の実施の形態や実施例に限定されるものではなく、例えば色フィルタの構成は図９に限定されるものではなく、例えば図９の色フィルタ部Ｗに代えてマゼンタ光を透過する色フィルタ部Ｍｇを設けた色フィルタでもよく、更には色フィルタ部Ｇ、Ｃｙ及びＹｅの３種類の色フィルタ部からなる色フィルタを用いることもできる。また、撮像装置は、全画素読み出し方式でなくてもよい。
【００３６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、垂直方向のフィルタ特性を状況に応じて可変するようにしたため、垂直方向の解像度とＳ／Ｎのどちらを優先するかを状況に応じて付与した輝度信号を得ることができる。また、本発明によれば、垂直方向のフィルタ特性を輝度信号の飽和検出信号で切り換えるようにしたため、輝度信号の飽和時に発生する輝度フリッカを軽減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態のブロック図である。
【図２】図１の各部の周波数特性を示す図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態のブロック図である。
【図４】本発明の第１実施例の構成図である。
【図５】本発明の第２実施の系の構成図である。
【図６】従来の一例のブロック図である。
【図７】図６の各部の信号波形図である。
【図８】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一例の概略構成図である。
【図９】色フィルタの一例を示す図である。
【符号の説明】
２１  垂直方向高域フィルタ（Ｖ−ＨＰＦ）
２２  垂直方向低域フィルタ（Ｖ−ＢＰＦ）
２３、２４、３１〜３５  乗算器
２５、３６、４７〜５０、５５  加算器
２６  水平方向低域フィルタ（Ｈ−ＬＰＦ）
４１〜４６、５２〜５４  シフトレジスタ
５１、５６  減算器
【図１】
0003562275.tif 000002
【図３】
0003562275.tif 000003
【図２】
0003562275.tif 000004
【図４】
0003562275.tif 000005
【図５】
0003562275.tif 000006
【図６】
0003562275.tif 000007
【図７】
0003562275.tif 000008
【図８】
0003562275.tif 000009
【図９】
0003562275.tif 000010