(57)【要約】【課題】従来に比べて垂直方向の色キャリアの周波数および色解像度を向上した映像を撮像可能な撮像装置を提供する。【解決手段】撮像素子３および撮像素子４は、１フィールド期間にＣＲラインおよびＣＢラインを全ライン含む撮像信号を得るための異なる色フィルタ配列を有する。色分離処理回路４０は、上記撮像信号を構成する撮像素子３の出力する第１の撮像信号および撮像素子４の出力する第２の撮像信号を基に、輝度信号とＣＲラインに対応する色信号（ＣＲ）とＣＢラインに対応する色信号（ＣＢ）とを生成する。ＴＶ信号生成回路４１は、色分離処理回路４１の生成した輝度信号および色信号（ＣＲ、ＣＢ）を基にＴＶ信号（ＹＯＵＴ、ＣＯＵＴ）を生成する。【選択図】  図１
2004186787.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１フィールド期間にＣＲラインおよびＣＢラインを全ライン含む撮像信号を得るための第１の色フィルタ配列を有する第１の撮像素子および第２の色フィルタ配列を有する第２の撮像素子と、
前記撮像信号を構成する前記第１の撮像素子の出力する第１の撮像信号および第２の出力素子の出力する第２の撮像信号を基に、輝度信号と前記ＣＲラインに対応する第１の色信号と前記ＣＢラインに対応する第２の色信号とを生成する色分離処理手段と、
前記色分離手段の生成した前記輝度信号および前記第１の色信号および前記第２の色信号を基に所定の映像信号を生成する映像信号生成手段と
を具備することを特徴とする撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数種類の色フィルタを有する撮像素子からの撮像信号をディジタル信号に変換した後、色信号および輝度信号を生成する撮像装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の撮像装置が具備するＣＣＤ（電荷結合素子）センサ、ＣＭＯＳセンサ等の撮像素子は、例えば色差線順次方式の色フィルタ配列を有し、横２画素、縦４画素の配列を最小単位とする色フィルタが画素上に付与されている。この撮像素子は、色フィルタの配列に応じてＣＲ，ＣＢの２種類の撮像信号を１ラインおきに出力している。撮像装置は、撮像素子の出力する２種類の撮像信号を元に、規格されたＴＶ信号（例えばＮＴＳＣ信号）に応じた輝度信号および色信号を出力する。
次に、上述した撮像素子の画素配列について図を用いて具体例を説明する。
【０００３】
図９は、従来の撮像素子における色差線順次方式の色フィルタ配列を示す図である。図９に示すように、横２画素（Ｃｙ・ＹｅまたはＭｇ・Ｇ）、縦４画素（Ｃｙ・Ｍｇ・Ｃｙ・ＧまたはＹｅ・Ｇ・Ｙｅ・Ｍｇ）の配列を最小単位とする色フィルタである。尚、Ｃｙはシアン、Ｙｅはイエロー、Ｍｇはマゼンタ、Ｇはグリーンの色フィルタを示す。
【０００４】
図９に示す撮像素子は、垂直方向に隣り合う２画素の信号電荷を加算して撮像信号として出力する。この時、ＴＶ信号の奇数フィールドおよび偶数フィールドに対応するよう、垂直方向の画素の組み合わせを１フィールド毎（以下、ＡフィールドとＢフィールドとする）に変更している。図９に示すように、ＡフィールドではＡｎ−１、Ａｎ、Ａｎ＋１（ｎ−１、ｎ、ｎ＋１はライン数）の垂直方向の組み合わせで各画素の電荷が加算されて読み出される。また、ＢフィールドではＢｎ−１、Ｂｎ、Ｂｎ＋１（ｎ−１、ｎ、ｎ＋１はライン数）の垂直方向の組み合わせで各画素の電荷が加算されて読み出される。
【０００５】
この時、Ａフィールドにおいて、ｎ−１ラインとｎ＋１ラインでは、以下の式に示すように垂直方向の電荷加算された撮像信号ＷＢとＧＲが交互に１ライン分出力される。
Ｍｇ＋Ｃｙ＝ＷＢ
Ｇ＋Ｙｅ＝ＧＲ
また、これらの撮像信号において横方向に隣り合う撮像信号ＷＢ、ＧＲに対して、
ＷＢ＋ＧＲ＝Ｙ
ＷＢ−ＧＲ＝ＣＢ
の演算で輝度信号（Ｙ）と、色信号（ＣＢ）を生成する。また、このラインを上述したようにＣＢラインと呼ぶ。
【０００６】
一方、Ａフィールドのｎラインでは、以下の式に示すように垂直方向の電荷加算された撮像信号ＧＢとＷＲが交互に１ライン分出力される。
Ｇ＋Ｃｙ＝ＧＢ
Ｍｇ＋Ｙｅ＝ＷＲ
また、これらの撮像信号において横方向に隣り合う撮像信号ＧＢ、ＷＲに対して、
ＧＢ＋ＷＲ＝Ｙ
ＷＲ−ＧＢ＝ＣＲ
の演算で輝度信号（Ｙ）と、色信号（ＣＲ）を生成する。また、このラインを上述したようにＣＲラインと呼ぶ。
【０００７】
また、Ｂフィールドでは、図９に示すようにＡフィールドの場合と異なる垂直方向の隣接画素を加算した撮像信号を出力する。すなわち、Ｂフィールドにおいては、ｎ−１ラインおよびｎ＋１ラインがＣＢラインであり上述したＷＢ、ＧＲ信号を出力し、ｎラインがＣＲラインであり、上述したＧＢ、ＷＲ信号を出力する。
【０００８】
このように、隣接する上下の画素を加算した撮像信号ＷＢ，ＧＲ，ＧＢ，ＷＲを構成単位と考えると、撮像装置における撮像素子の出力する撮像信号は、図１０に示すように、ＣＢライン（ＷＢ，ＧＲ）とＣＲライン（ＧＢ，ＷＲ）が１ライン毎に並ぶ（例えば特許文献１参照。）。
【０００９】
ここで、撮像素子の、駆動クロックレート（＝水平方向の電荷転送レート）をｆＣＬＫとして、あるラインの撮像信号を読み出してから隣接するラインの撮像信号を読み出すまでの時間の逆数（即ち、垂直方向の駆動レート）をｆＨとしたとき、色キャリア（色信号の周波数帯域）は図１１の丸印に示す場所で発生する。すなわち、水平方向は、ナイキストの定理により、１／２ｆＣＬＫの周波数を中心に色キャリアが発生するが、垂直方向はＣＲ、ＣＢライン各々に着目すると１ラインおきにしか存在しないので、ナイキスト周波数のさらに半分の１／４ｆＨの周波数を中心に色キャリアが発生する。また、ＴＶ信号の水平同期期間や垂直同期期間は予め定まっているので、色キャリアの周波数は、水平方向および垂直方向の色の解像度を示す周波数でもある。
【００１０】
【特許文献１】
特開平７−２９８２７３号公報
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来例に示すように垂直方向の色キャリアはナイキスト周波数の半分であり、垂直方向の色の情報量は十分ではないため、垂直方向の色モワレが発生しやすく、垂直方向の色解像度が充分でないという問題点がある。
【００１２】
本発明は上記問題点を鑑みてなされたものであり、従来に比べて垂直方向の色キャリアの周波数および色解像度を向上した映像を撮像可能な撮像装置を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
この発明は、上述した課題を解決すべくなされたもので、本発明による撮像装置においては、１フィールド期間にＣＲラインおよびＣＢラインを全ライン含む撮像信号を得るための第１の色フィルタ配列を有する第１の撮像素子および第２の色フィルタ配列を有する第２の撮像素子と、上記撮像信号を構成する第１の撮像素子の出力する第１の撮像信号および第２の出力素子の出力する第２の撮像信号を基に、輝度信号とＣＲラインに対応する第１の色信号とＣＢラインに対応する第２の色信号とを生成する色分離処理手段と、色分離処理手段の生成した輝度信号および第１の色信号および第２の色信号を基に所定の映像信号を生成する映像信号生成手段とを具備することを特徴とする。
【００１４】
これにより、本発明の撮像装置においては、従来の一つの撮像素子よりＣＲラインおよびＣＢラインを交互に読み出す撮像装置に比べて、垂直方向の色解像度を向上し、色モワレを発生しにくくすることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、図面を用いて本発明の実施形態について説明する。
まず、本発明の第一の実施形態における撮像装置について概略構成を説明する。
図１は、本発明の第一の実施形態における撮像装置の概略構成を示すブロック図である。図１において、１００は、撮像装置であり、具体的にはカラー映像を撮像可能なディジタルビデオカメラ等である。以下に、撮像装置１００の内部構成について説明する。
【００１６】
１は、レンズである。２は、プリズムであり、レンズ１を通過した入力光を後述する撮像素子３と撮像素子４の撮像面へ２方向に分ける。３、４は、撮像素子であり、レンズ１およびプリズム２を介して撮像面上に結像した被写体の光量に応じた電荷を蓄積する光電変換を行い、各画素に蓄積した電荷量を読み出して撮像信号を出力する。また、撮像素子３、４の各画素には図２に示すように縦２画素、横２画素を最小構成単位とする配列の色フィルタが付与されている。尚、撮像素子３、４は、例えばＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）センサやＣＭＯＳセンサなどである。
【００１７】
図２（ａ）には、撮像素子３の色フィルタ配列例を示す。図２（ａ）に示すように、横２画素（Ｃｙ・ＹｅまたはＭｇ・Ｇ）、縦２画素（Ｃｙ・ＭｇまたはＹｅ・Ｇ）の配列を最小単位とする色フィルタである。また、図２（ｂ）には、撮像素子４の色フィルタ配列例を示す。図２（ｂ）に示すように、横２画素（Ｃｙ・ＹｅまたはＧ・Ｍｇ）、縦２画素（Ｃｙ・ＧまたはＹｅ・Ｍｇ）の配列を最小単位とする色フィルタである。
【００１８】
５、６は、前処理回路であり、前処理回路５は撮像素子３、前処理回路６は撮像装置４のそれぞれ出力する撮像信号に対してノイズ除去と利得調整を行う。また、前処理回路５、６は、例えばＣＤＳ回路およびＡＧＣ回路より構成され、ＣＤＳ回路（相関二重サンプリング回路）で撮像素子３、４のリセット雑音を低減し、ＡＧＣ回路（自動利得制御回路）で出力レベルを一定にしている。７、８は、Ａ／Ｄ（アナログ／ディジタル）変換器であり、アナログ信号である撮像信号をディジタル信号である撮像データへ変換して出力する。
【００１９】
また、２１は、タイミング発生回路であり、上述した撮像素子３、４や、前処理回路５、６や、Ａ／Ｄ変換器７、８における種々の処理タイミングを制御する。また、タイミング発生回路２１は、Ａ／Ｄ変換後の撮像データの処理基準タイミングとなるクロック信号であるＭＣＬＫを出力する。また、Ａ／Ｄ変換器７、８は、撮像素子３、４の１画素分の撮像データを１ＭＣＬＫ単位で出力する。
【００２０】
また、タイミング発生回路２１の制御により、図２（ａ）に示すように、撮像素子３ではＡフィールド、Ｂフィールド共に垂直方向の隣接画素の加算により、
Ｍｇ＋Ｃｙ＝ＷＢ
Ｇ＋Ｙｅ＝ＧＲ
の信号が１画素毎に出力される。すなわち撮像素子３が出力する全てのラインはＣＢラインである。
【００２１】
同様に、図２（ｂ）に示すように、撮像素子４ではＡフィールド、Ｂフィールド共に垂直方向の隣接画素の加算により、
Ｇ＋Ｃｙ＝ＧＢ
Ｍｇ＋Ｙｅ＝ＷＲ
の信号が１画素毎に出力される。すなわち撮像素子４が出力する全てのラインはＣＲラインである。
【００２２】
４０は、色分離処理回路であり、Ａ／Ｄ変換器７、８の出力する撮像データを基にディジタル信号処理を行い、輝度信号（Ｙｃ、Ｙｗ）と色信号（ＣＲ、ＣＢ）を出力する。尚、本実施形態において、色分離処理回路４０は、輝度信号（Ｙｃ、Ｙｗ）と色信号（ＣＲ、ＣＢ）を、以下に示すＷＢ、ＧＲ、ＧＢ、ＷＲの演算により求める回路である。
Ｙｃ＝（ＷＢ＋ＧＲ＋ＧＢ＋ＷＲ）／２
Ｙｗ＝ＷＢ＋ＧＢまたはＧＲ＋ＷＲ
ＣＢ＝ＷＢ−ＧＲ
ＣＲ＝ＷＲ−ＧＢ
【００２３】
また、４１は、ＴＶ信号生成回路であり、色分離処理回路４０の出力する輝度信号（Ｙｃ、Ｙｗ）と色信号（ＣＲ、ＣＢ）を基に、ＴＶ信号またはＴＶ信号に準拠した信号を出力する。尚、本実施形態においては、ＴＶ信号生成回路３１は、ＴＶ信号に準拠したコンポーネント信号であるＴＶ用輝度信号ＹＯＵＴおよびＴＶ用色信号ＣＯＵＴを出力する。また、本実施形態においては、ＣＲラインとは水平方向に隣接する画素間の演算によりＲおよびＧに関する色信号（ＣＲ＝ＷＲ−ＧＢ＝２Ｒ−Ｇ）を得ることが可能なラインであり、ＣＢラインとは水平方向に隣接する画素間の演算によりＢおよびＧに関する色信号（ＣＢ＝ＷＢ−ＧＲ＝２Ｂ−Ｇ）を得ることが可能なラインである。
【００２４】
次に、色分離処理回路４０において色信号（ＣＲ、ＣＢ）の処理を担当する構成について説明する。
９は、遅延器であり、Ａ／Ｄ変換器７の出力する撮像データを、撮像素子３の１画素分遅延する。すなわち、遅延器９は、クロックＭＣＬＫに同期して動作し、１ＭＣＬＫ分の遅延を行う例えばフリップフロップなどである。１１は、減算器であり、遅延器９へ入力する撮像データから遅延器９が出力する１画素分遅延した撮像データを減算する。この結果、減算器１１は、ＷＢ−ＧＲおよびＧＲ−ＷＢの計算結果を１画素おき出力する。
【００２５】
１６は、反転器であり、減算器１１の出力（ＷＢ−ＧＲおよびＧＲ−ＷＢ）に対して−１倍する演算を行うことで符号反転する。また、減算器１１の出力と反転器１６の出力はセレクタ１９の２つの入力端子にそれぞれ接続される。２２は、分周器であり、タイミング発生回路２１の出力するＭＣＬＫを２分周した信号を出力する。また、分周器２２の出力はセレクタ１９の選択制御端子に接続される。以上により、分周器２２の出力が“Ｈ（ハイ）”のときはセレクタ１９で減算器１１の出力を選択し、分周器２２の出力が“Ｌ（ロウ）”のときは反転器１６の出力を選択する。
【００２６】
ここで分周器２２の“Ｈ”、“Ｌ”出力のタイミングについて説明する。分周器２２は減算器１１の出力データがＷＢ−ＧＲの時に“Ｈ”を出力する。また、分周器２２は減算器１１の出力データがＧＲ−ＷＢの時（反転器１６の出力はＷＢ−ＧＲとなる時）に“Ｌ”を出力する。これにより、セレクタ１９の出力には常にＷＢ−ＧＲが出力され、これが色信号（ＣＢ）となる。
【００２７】
また、１０は遅延器であり、遅延器９と同様の機能を有する。１２は減算器であり減算器１１と同様の機能を有する。１７は、反転器であり反転器１６と同様の機能を有する。２０は、セレクタであり、セレクタ１９と同様の機能を有する。そして、上述した処理と同様に、ＡＤ変換器８の出力は遅延器１０で撮像素子４の１画素に相当するクロックＭＣＬＫで遅延される。次に、減算器１２で遅延器１０へ入力される撮像データから遅延器１０が出力する１ＭＣＬＫ遅延した撮像データを減算する。これにより、減算器１２は、減算結果としてＷＲ−ＧＢ，ＧＢ−ＷＲを１画素おきに出力する。
【００２８】
次に、反転器１７は、減算器１２の出力に対して−１倍の演算をして符号を反転する。次に、セレクタ２０の２つの入力端子へ、減算器１２の出力と反転器１７の出力がそれぞれ入力される。また、セレクタ２０の選択制御端子に分周器２２の出力が接続される。以上により、分周器２２の出力が“Ｌ（ロウ）”のときはセレクタ２０で減算器１２の出力を選択し、分周器２２の出力が“Ｈ（ハイ）”のときは反転器１７の出力を選択する。これにより、セレクタ２０の出力には常にＷＲ−ＧＢが出力され、これが色信号（ＣＲ）となる。
【００２９】
尚、セレクタ１９、２０において制御信号である分周器２２の出力のレベル（ハイ、ロウ）と選択する信号（減算器１１、１２の出力信号または反転器１６、１７の出力信号）の関係は撮像素子３、４の出力である撮像信号をディジタル化した撮像データと分周器２２の出力するＭＣＬＫを２分周したクロックとの位相関係に応じて適宜変更してよい。
【００３０】
次に、色分離処理部回路４０において輝度信号（Ｙｃ、Ｙｗ）の処理を担当する構成について説明する。
１３は、加算器であり、遅延器９に入力される撮像データと遅延器９が出力する１ＭＣＬＫ遅延した撮像データを加算して、ＧＢ＋ＷＲの演算を行う。同様に、加算器１４では遅延器１０の入力と出力を加算し、ＷＢ＋ＧＲの演算を行う。次に、加算器１５は、加算器１３、１４の出力を加算して、ＧＢ＋ＷＲ＋ＷＢ＋ＧＲの演算を行う。次に、ゲイン調整器１８は、加算器１５の出力であるＧＢ＋ＷＲ＋ＷＢ＋ＧＲを半分にしてゲイン調整を行い、色信号（ＣＲ，ＣＢ）とゲインを合わせた輝度信号Ｙｃを出力する。尚、ゲイン調整器１８におけるゲイン調整では、通常のディジタル信号の場合、最下位ビットをカットすればゲインを半分にできる。
【００３１】
また、遅延器９、１０の出力を加算器２３で加算し広帯域輝度信号Ｙｗを生成する。この信号は水平方向の加算を行っていないので信号の周波数帯域が広い。すなわち、上述した輝度信号Ｙｃの処理では、遅延器９、１０と加算器１３、１４により形成されるローパスフィルタ処理が行われており、信号の周波数帯域が制限されている。
【００３２】
以上に説明した構成により、撮像装置１００は、１フィールドにおいて、撮像素子３より全ラインがＣＢラインの撮像信号を、撮像素子４より全ラインＣＲラインの撮像信号を取得して、それらＣＢラインおよびＣＲラインを基に色信号（ＣＲ、ＣＢ）を生成している。従来の単板の撮像素子を備える撮像装置は、一つの撮像素子から１フィールドにＣＢラインとＣＲラインを交互に取得して、それらＣＢラインおよびＣＲラインを基に色信号（ＣＲ、ＣＢ）を生成していた。この場合に比べて、撮像装置１００の出力する色信号（ＣＲ、ＣＢ）は、垂直方向の色情報量が２倍となる。以下に、垂直方向の色情報量が２倍になる理由を説明する。
【００３３】
図３は、撮像装置１００が出力する色信号（ＣＲ、ＣＢ）の色キャリア（色信号の周波数帯域）を示す図である。図３において、縦軸は垂直方向の色信号の周波数、横軸は水平方向の色信号の周波数を示す。また、図３において、撮像素子３、４の、駆動クロックレート（＝水平方向の電荷転送レート）をｆＣＬＫとして、あるラインの撮像信号を読み出してから隣接するラインの撮像信号を読み出すまでの時間の逆数（即ち、垂直方向の駆動レート）をｆＨとする。この時、図３に示すように、水平方向の色キャリアは従来と同様に１／２ｆＣＬＫを中心とする周波数であるが、垂直方向は、従来の２倍の１／２ｆＨの周波数を中心とする色キャリアである。すなわち、従来の単板の撮像素子を備える撮像装置に比べて本実施形態の撮像装置１００は、垂直方向の色の解像度が高い映像を出力することができる。
【００３４】
また、垂直方向の色解像度が上がることにより、色モワレが発生しにくくなる。また、撮像素子３、４の色フィルタの配列が、縦２画素、横２画素の繰り返しであり、従来の撮像素子の色フィルタ配列より単純な配列であるため、信号処理の制御が容易である。
【００３５】
次に、図１に示した撮像装置１００において、色信号（ＣＲ、ＣＢ）を生成する動作についてタイムチャートを用いて説明する。
図４は、図１に示した撮像装置１００において、色信号（ＣＲ、ＣＢ）を生成する動作を示す図である。図４に示すように、撮像装置１００において、Ａ／Ｄ変換器７がＣＢラインである撮像データＷＢ０、ＧＲ１、ＷＢ２、ＧＲ３、…を、Ａ／Ｄ変換器８が、ＣＲラインである撮像データＧＢ０、ＷＲ１、ＧＢ２、ＷＲ３、…をＭＣＬＫの立ち上がりに合わせて出力する場合を例に、その後の処理について以下に説明する。尚、図４に示したＭＣＬＫの立ち上がり順の数１、２、３、…を用いて、以下の説明ではＭＣＬＫ１、ＭＣＬＫ２、ＭＣＬＫ３、…とする。
【００３６】
まず、遅延器９は、Ａ／Ｄ変換器７がＭＣＬＫ１から順に出力する撮像データＷＢ０、ＧＲ１、ＷＢ２、ＧＲ３、…を１ＭＣＬＫ分遅延させたＭＣＬＫ２から順に始まる撮像データＷＢ０、ＧＲ１、ＷＢ２、ＧＲ３、…を出力する。同様に、遅延器１０は、Ａ／Ｄ変換器８がＭＣＬＫ１から順に出力する撮像データＧＢ０、ＷＲ１、ＧＢ２、ＷＲ３、…を１ＭＣＬＫ分遅延させたＭＣＬＫ２より順に始まる撮像データＧＢ０、ＷＲ１、ＧＢ２、ＷＲ３、…を出力する。
【００３７】
次に、減算器１１は、Ａ／Ｄ変換器７が出力する撮像データＷＢ０、ＧＲ１、ＷＢ２、ＧＲ３、…より、遅延器９が出力する１ＭＣＬＫ分遅延させた撮像データＷＢ０、ＧＲ１、ＷＢ２、ＧＲ３、…を減算したデータＧＲ１−ＷＢ０、ＷＢ２−ＧＲ１、ＧＲ３−ＷＢ２、…を出力する。同様に、減算器１２は、Ａ／Ｄ変換器８が出力する撮像データＧＢ０、ＷＲ１、ＧＢ２、ＷＲ３、…より、遅延器１０が出力する１ＭＣＬＫ分遅延させた撮像データＧＢ０、ＷＲ１、ＧＢ２、ＷＲ３、…を減算したデータＷＲ１−ＧＢ０、ＧＢ２−ＷＲ１、ＷＲ３−ＧＢ２、…を出力する。
【００３８】
また、加算器１３は、Ａ／Ｄ変換器７が出力する撮像データＷＢ０、ＧＲ１、ＷＢ２、ＧＲ３、…へ、遅延器９が出力する１ＭＣＬＫ分遅延させた撮像データＷＢ０、ＧＲ１、ＷＢ２、ＧＲ３、…を加算したデータＧＲ１＋ＷＢ０、ＷＢ２＋ＧＲ１、ＧＲ３＋ＷＢ２、…を出力する。同様に、加算器１４は、Ａ／Ｄ変換器８が出力する撮像データＧＢ０、ＷＲ１、ＧＢ２、ＷＲ３、…へ、遅延器１０が出力する１ＭＣＬＫ分遅延させた撮像データＧＢ０、ＷＲ１、ＧＢ２、ＷＲ３、…を加算したデータＷＲ１＋ＧＢ０、ＧＢ２＋ＷＲ１、ＷＲ３＋ＧＢ２、…を出力する。
【００３９】
また、分周器２２の出力は、ＭＣＬＫを２分周した図４に示すような波形であり、ＭＣＬＫ２、４、６、…で立ち下がりＭＣＬＫ３、５、７、…で立ち上がる波形である。
以下、ＭＣＬＫ２〜４までのセレクタ１９、２０の出力について説明する。
［ＭＣＬＫ２〜３＝分周器２２の出力がロウレベルの時］
セレクタ１９は、減算器１１の出力データＧＲ１−ＷＢ０を反転器１６が−１倍した出力データＷＢ０−ＧＲ１を選択して出力する。また、セレクタ２０は、減算器１２の出力データＷＲ１−ＧＢ０を選択して出力する。
［ＭＣＬＫ３〜４＝分周器２２の出力がハイレベルの時］
セレクタ１９は、減算器１１の出力データＷＢ２−ＧＲ１を選択して出力する。また、セレクタ２０は、減算器１２の出力データＧＢ２−ＷＲ１を反転器１７が−１倍した出力データＷＲ１−ＧＢ２を選択して出力する。
【００４０】
以上に示した動作を繰り返すことにより、セレクタ１９は、色信号（ＣＢ）＝ＷＢ−ＧＲ（但しＷＢとＧＲは水平方向に隣接する信号）を出力する。同様にセレクタ２０は、色信号（ＣＲ）＝ＷＲ−ＧＢ（但し、ＷＲとＧＢは水平方向に隣接する信号）を出力する。
【００４１】
次に、図１に示したＴＶ信号生成回路３１の具体例を図５に示す。図５に示すようにＴＶ信号生成回路３１は、以下に示す各処理部より構成される。色信号処理回路２４は、行列演算により色分離処理回路４０の出力する色信号（ＣＲ、ＣＢ）および輝度信号ＹｃからＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）信号を生成し、生成したＲＧＢ信号へホワイトバランスや、ガンマ補正等の処理を施した後、色差信号Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙを生成して、出力する。尚、図５に示す撮像装置１００は、図１に示す撮像装置１００と比べて後述するモニタ３２が更に追加されている。
【００４２】
また、輝度信号処理回路２５は、色分離処理回路４０の出力する広帯域輝度信号Ｙｗを基にアパーチャ補正、ガンマ補正等の処理を施し、輝度信号Ｙを出力する。尚、必要に応じて、色信号処理回路２４の内部信号で輝度信号処理回路２５の内部信号を制御したり、逆に輝度信号処理回路２５の内部信号で色信号処理回路２４の内部信号を制御したりしてもよい。
【００４３】
変調回路２６は、色信号処理回路２４の出力した色差信号Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙを基に、例えばＮＴＳＣ方式に応じたサブキャリア変調などＴＶ方式応じた色信号の変調を行い、ＴＶ用色信号を出力する。Ｄ／Ａ（ディジタル−アナログ）変換器２７は、変調回路２６が出力するＴＶ用色信号をアナログ信号に変換する。低域通過回路２８は、Ｄ／Ａ変換器２７がアナログ信号に変換したＴＶ用色信号の帯域制限（ローパスフィルタ処理）を行う。低域通過回路２８が出力したＴＶ用色信号ＣＯＵＴはモニタ３２に入力される。
【００４４】
ブランキング付加回路２９は、輝度信号処理回路２５の出力する輝度信号Ｙへブランキング信号（例えばＮＴＣＳ方式応じたもの）を付加して、ＴＶ用輝度信号を出力する。ブランキング付加回路２９の出力したＴＶ用輝度信号は、Ｄ／Ａ（ディジタル−アナログ）変換器３０でアナログ信号に変換され、低域通過回路３１で帯域制限（ローパスフィルタ処理）される。低域通過回路３１が出力するＴＶ用輝度信号ＹＯＵＴは、モニタ３２へ入力される。以上により、モニタ３２には撮像素子３，４に結像している被写体のカラー映像を表示することができる。また、低域通過回路２８、３１の出力するＴＶ用色信号ＣＯＵＴとＴＶ用輝度信号ＹＯＵＴは、それらの信号を外部に取り出すための外部端子４２、４３を介して撮像装置１００の外部へ出力される。
【００４５】
尚、上述した実施形態においては、色分離処理回路４０の出力する輝度信号（Ｙｃ、Ｙｗ）と色信号（ＣＲ、ＣＢ）をＴＶ信号生成回路４１が処理したが、この限りではなく、テレビジョン以外の種類の表示装置に対応した映像信号を生成する回路や、磁気テープやハードディスクなどの記録媒体へ記録する所定の映像データ形式へ変換する回路等であってもよい。
【００４６】
次に、本発明の第二の実施形態における撮像装置１００ａについて説明する。
図６は、本発明の第二の実施形態における撮像装置１００ａの概略構成を示す図である。図６において、図１の撮像装置１００内と同じ符号を付したものは同様の機能を有するものであるので、説明を省略する。撮像素子３ａ、４ａは、図１に示す撮像装置１００の撮像素子３、４と比べて色フィルタの配列が異なる。図７は、図６に示した撮像素子３ａ、４ａの色フィルタ配列例を示す図である。図７（ａ）には、撮像素子３ａの色フィルタ配列例を示す。図７（ａ）に示すように、横２画素（Ｃｙ・ＹｅまたはＭｇ・Ｍｇ）、縦２画素（Ｃｙ・ＭｇまたはＹｅ・Ｍｇ）の配列を最小単位とする色フィルタである。また、図７（ｂ）には、撮像素子４ａの色フィルタ配列例を示す。図７（ｂ）に示すように、横２画素（Ｙｅ・ＣｙまたはＧ・Ｇ）、縦２画素（Ｙｅ・ＧまたはＣｙ・Ｇ）の配列を最小単位とする色フィルタである。
【００４７】
図７（ａ）に示したフィルタ配列から明らかなように、撮像素子３ａからはＡフィールド、Ｂフィールド共に
Ｍｇ＋Ｃｒ＝ＷＢ
Ｍｇ＋Ｙｅ＝ＷＲ
の信号が１画素毎に出力される。また、図７（ｂ）に示したフィルタ配列から明らかなように、撮像素子４ａではＡフィールド、Ｂフィールド共に、
Ｇ＋Ｙｅ＝ＧＲ
Ｇ＋Ｃｙ＝ＧＢ
の信号が１画素毎に出力される。
【００４８】
以上により、Ａ／Ｄ変換器７からは撮像データＷＢ、ＷＲが交互に、Ａ／Ｄ変換器８からは撮像データＧＲ、ＧＢが交互に出力される。尚、撮像装置３ａ、４ａからＡ／Ｄ変換器７、７までの処理は上述した第一の実施形態の撮像装置１００と同様の処理であるので説明を省略する。
【００４９】
次に、４０ａは、色分離処理回路であり、Ａ／Ｄ変換器７、８が出力する撮像データを基に、色信号（ＣＲ、ＣＢ）および輝度信号（Ｙｃ、Ｙｗ）を生成して、出力する。尚、本実施形態において、色分離処理回路４０ａは、輝度信号（Ｙｃ、Ｙｗ）と色信号（ＣＲ、ＣＢ）を、以下に示すＷＢ、ＧＲ、ＧＢ、ＷＲの演算により求める回路である。
ＹｃおよびＹｗ＝ＷＢ＋ＧＢまたはＧＲ＋ＷＲ
ＣＢ＝ＷＢ−ＧＲ
ＣＲ＝ＷＲ−ＧＢ
【００５０】
次に、色分離処理回路４０ａにおいて上述した色信号（ＣＲ、ＣＢ）の演算処理を担当する構成について説明する。９ａ、１０ａは遅延器であり、クロックＭＣＬＫに同期して動作し、１ＭＣＬＫ分遅延した信号を出力する。１１ａは、減算器であり、Ａ／Ｄ変換器７の出力からＡＤ変換器８の出力を減算することで、データＷＢ−ＧＲおよびＷＲ−ＧＢを１画素おき（１ＭＣＬＫおき）に交互に得る。１９ａは、セレクタであり、一方の入力端子（制御端子に“Ｈ（ハイ）”レベルが入力されている場合に選択される入力端子）には遅延器９ａの出力端子が接続されており、他方の入力端子（制御端子に“Ｌ（ロウ）”レベルが入力されている場合に選択される入力端子）には減算器１１ａの出力端子が接続されている。また、遅延器９ａの入力端子には、セレクタ１９ａの出力端子が接続されている。
【００５１】
すなわち、セレクタ１９ａおよび遅延器９ａにより、分周器２２の出力（ハイまたはロウ）に応じて遅延器９ａの出力データを保持したり、減算器１１ａの出力データを遅延器９ａに取り込んだりする制御を行う。
以上により、分周器２２の出力が“Ｈ（ハイ）”のときは減算器１１ａの出力を選択し、分周器２２の出力が“Ｌ（ロウ）”のときはセレクタ１９ａの出力に接続された遅延器９ａの出力を選択する。これによりセレクタ１９ａの出力には常にＷＲ−ＧＢが出力され、これがＣＲラインとなる。
【００５２】
また、セレクタ２０ａではセレクタ１９ａとは異なり、一方の入力端子（制御端子に“Ｈ（ハイ）”レベルが入力されている場合に選択される入力端子）には減算器１１ａの出力端子が接続されており、他方の入力端子（制御端子に“Ｌ（ロウ）”レベルが入力されている場合に選択される入力端子）には遅延器９ａの出力端子が接続されている。すなわち、分周器２２の出力が“Ｌ（ロウ）”のときはセレクタ２０ａで減算器１１ａの出力を選択し、分周器２２の出力が“Ｈ（ハイ）”のときはセレクタ２０ａの出力に接続された遅延器１０ａの出力を選択する。これにより、セレクタ２０ａの出力には常にＷＢ−ＧＲが出力され、これがＣＢラインとなる。
【００５３】
尚、セレクタ１９ａ、２０ａの制御端子に入力される制御信号（分周器２２の出力信号）のレベル（ハイ、ロウ）と選択する信号（減算器１１ａの出力または遅延器９ａ、１０ａの出力）の関係は撮像素子３ａ、４ａの出力である撮像信号をディジタル化した撮像データと分周器２２の出力するＭＣＬＫを２分周したクロックとの位相関係に応じて適宜変更してよい。
【００５４】
次に、色分離処理回路４０ａにおいて上述した輝度信号（Ｙｃ、Ｙｗ）の演算処理を担当する構成について説明する。１３は、加算器であり、ＡＤ変換器７、８の出力を加算して、輝度信号（Ｙｃ、Ｙｗ）を出力する。これにより、輝度信号（Ｙｃ、Ｙｗ）としてデータＷＢ＋ＧＲ、ＷＲ＋ＧＢが１画素おきに出力される。この輝度信号は横方向の加算を行っていないので、水平方向に関して広帯域であり、広帯域輝度信号Ｙｗとしても用いることが可能である。
以上に示す構成により撮像装置１００ａは、撮像装置１００と同様に垂直方向の色解像度が従来の２倍向上したＴＶ信号を出力することができる。
【００５５】
次に、図６に示した撮像装置１００ａにおいて、色信号（ＣＲ、ＣＢ）を生成する動作についてタイムチャートを用いて説明する。
図８は、図６に示した撮像装置１００ａにおいて、色信号（ＣＲ、ＣＢ）を生成する動作を示す図である。図８に示すように、撮像装置１００ａにおいて、Ａ／Ｄ変換器７が撮像素子３ａからの撮像データＷＢ０、ＷＲ１、ＷＢ２、ＷＲ３、…を、Ａ／Ｄ変換器８が、撮像素子４ａからの撮像データＧＲ０、ＧＢ１、ＧＲ２、ＧＢ３、…をＭＣＬＫの立ち上がりに合わせて出力する場合を例に、その後の処理について以下に説明する。尚、図８に示したＭＣＬＫの立ち上がり順の数１、２、３、…を用いて、以下の説明ではＭＣＬＫ１、ＭＣＬＫ２、ＭＣＬＫ３、…とする。
【００５６】
まず、加算器１３ａは、Ａ／Ｄ変換器７がＭＣＬＫ１から順に出力する撮像データＷＢ０、ＷＲ１、ＷＢ２、ＷＲ３、…と、Ａ／Ｄ変換器８が順に出力する撮像データＧＲ０、ＧＢ１、ＧＲ２、ＧＢ３、…を加算したデータＷＢ０＋ＧＲ０、ＷＲ１＋ＧＢ１、ＷＢ２＋ＧＲ２、ＷＲ３＋ＧＢ３、…を出力する。また、減算器１１ａは、Ａ／Ｄ変換器７がＭＣＬＫ１から順に出力する撮像データＷＢ０、ＷＲ１、ＷＢ２、ＷＲ３、…よりＡ／Ｄ変換器８が順に出力する撮像データＧＲ０、ＧＢ１、ＧＲ２、ＧＢ３、…を減算したデータＷＢ０−ＧＲ０、ＷＲ１−ＧＢ１、ＷＢ２−ＧＲ２、ＷＲ３−ＧＢ３、…を出力する。
【００５７】
また、分周器２２の出力は、ＭＣＬＫを２分周した図８に示す波形であり、ＭＣＬＫ１、３、５、…で立ち上がり、ＭＣＬＫ２、４、６、…で立ち下がる波形である。
以下、図８のＭＣＬＫ２〜４までのセレクタ１９ａ、２０ａの動作および出力について説明する。
【００５８】
［ＭＣＬＫ２〜３＝分周器２２の出力がハイレベルの時］
セレクタ１９ａは、減算器１１ａの出力データＷＲ１−ＧＢ１を選択して出力する。また、セレクタ２０ａは、遅延器１０ａが出力する減算器１１ａより１ＭＣＬＫ前に出力された出力データＷＢ０−ＧＲ０を選択して出力する。
［ＭＣＬＫ３〜４＝分周器２２の出力がロウレベルの時］
セレクタ１９ａは、遅延器９ａが出力する減算器１１ａより１ＭＣＬＫ前に出力された出力データＷＲ１−ＧＢ１を選択して出力する。すなわち、ＭＣＬＫ２〜３と同じ値を出力する。また、セレクタ２０ａは、減算器１１ａの出力データＷＢ２−ＧＲ２を選択して出力する。
【００５９】
以上に示した動作を繰り返すことにより、セレクタ１９ａは、色信号（ＣＢ）＝ＷＢ−ＧＲ（但しＷＢとＧＲは水平方向に隣接する信号）を出力する。同様にセレクタ２０ａは、色信号（ＣＲ）＝ＷＲ−ＧＢ（但し、ＷＲとＧＢは水平方向に隣接する信号）を出力する。
また、図６の撮像装置１００ａは図１の撮像装置１００と同様に図５に示すように、モニタ３２を具備してもよい。また、ＴＶ信号生成回路４１の構成も図５に示す通りである。
【００６０】
以上に説明したように、本発明の第二の実施形態である撮像装置１００ａにおいても、図３に示すように色信号（ＣＲ、ＣＢ）の垂直方向の色キャリア（色信号の周波数帯域）は従来の２倍の周波数（１／２ｆＨ）を中心とする。すなわち、従来の単板の撮像素子を備える撮像装置に比べて本実施形態の撮像装置１００ａは、垂直方向の色の解像度が高い映像を出力することができる。また、垂直方向の色解像度が上がることにより、色モワレが発生しにくくなる。また、撮像素子３ａ、４ａの色フィルタの配列が、縦２画素、横２画素の繰り返しであり、従来の撮像素子の色フィルタ配列より単純な配列であるため、信号処理回路の構成も簡素となり、信号処理の制御が容易となる。
【００６１】
尚、上述した撮像素子３および撮像素子４や撮像素子３ａおよび撮像素子４ａの色フィルタ配列は種々の組み合わせが可能であり、垂直方向の色解像度を１／２ｆＨに維持して、効率的に輝度信号Ｙおよび色信号（ＣＲ、ＣＢ）を演算可能な色フィルタ配列であればよい。すなわち、１フィールド期間に上述したＣＲラインおよびＣＢラインを全ライン含む撮像信号を得るための色フィルタ配列を、２つの撮像素子の色フィルタ配列を組み合わせて実現できればよい。
【００６２】
また、図１の撮像装置１００および図６の撮像装置１００ａが行う各処理の制御機能は、専用のハードウェアにより実現されるものであってもよく、メモリおよびＣＰＵにより構成され、各処理を実現する為のプログラムをメモリに読み込んで実行することにより実現されるものであってもよい。
また、上記メモリは、ハードディスク装置や光磁気ディスク装置、フラッシュメモリ等の不揮発性のメモリや、ＣＤ−ＲＯＭ等の読み出しのみが可能な記録媒体、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）のような揮発性のメモリ、あるいはこれらの組み合わせによるコンピュータ読み取り、書き込み可能な記録媒体より構成されるものとする。
【００６３】
以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。
【００６４】
また、本発明の実施態様の例を以下に列挙する。
【００６５】
［実施態様１］  １フィールド期間にＣＲラインおよびＣＢラインを全ライン含む撮像信号を得るための第１の色フィルタ配列を有する第１の撮像素子および第２の色フィルタ配列を有する第２の撮像素子と、
前記撮像信号を構成する前記第１の撮像素子の出力する第１の撮像信号および第２の出力素子の出力する第２の撮像信号を基に、輝度信号と前記ＣＲラインに対応する第１の色信号と前記ＣＢラインに対応する第２の色信号とを生成する色分離処理手段と、
前記色分離処理手段の生成した前記輝度信号および前記第１の色信号および前記第２の色信号を基に所定の映像信号を生成する映像信号生成手段と
を具備することを特徴とする撮像装置。
【００６６】
［実施態様２］  前記第１の色フィルタ配列および第２の色フィルタ配列は縦２画素、横２画素の配列を最小構成単位とする配列であることを特徴とする実施態様１に記載の撮像装置。
【００６７】
［実施態様３］  前記第１の色フィルタ配列が前記ＣＲラインを全ライン含む撮像信号を得るための配列であり、前記第２の色フィルタ配列が前記ＣＢラインを全ライン含む撮像信号を得るための配列である場合に、
前記色分離処理手段は、前記第１の撮像素子の出力する前記第１の撮像信号を基に前記ＣＲラインに対応する前記第１の色信号を生成し、前記第２の撮像素子の出力する前記第２の撮像信号を基に前記ＣＢラインに対応する前記第２の色信号を生成することを特徴とする実施態様１または実施態様２に記載の撮像装置。
【００６８】
［実施態様４］  前記第１の色フィルタ配列および前記第２の色フィルタ配列は、双方の撮像信号の差をとることで前記第１の色信号および前記第２の色信号を生成可能な配列である場合に、
前記色分離処理手段は、前記第１の撮像素子の出力する前記第１の撮像信号と、前記第２の撮像素子の出力する前記第２の撮像信号との差をとることで前記第１の色信号および前記第２の色信号を生成することを特徴とする実施態様１または実施態様２に記載の撮像装置。
【００６９】
［実施態様５］  前記ＣＲラインとは水平方向に隣接する画素間の演算により赤および緑に関する前記第１の色信号を得ることが可能なラインであり、前記ＣＢラインとは水平方向に隣接する画素間の演算により青および緑に関する前記第２の色信号を得ることが可能なラインであることを特徴とする実施態様１から実施態様４のいずれか１つに記載の撮像装置。
【００７０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の撮像装置においては、１フィールド期間に全ての水平期間（全ライン）で第１の色信号（ＣＲ）の基になるＣＲラインと第２の色信号（ＣＢ）の基になるＣＢラインを含む撮像信号を得て、その撮像信号を基に第１、２の色信号（ＣＲ、ＣＢ）を生成し、生成した第１、２の色信号を基に映像信号を生成するので、従来に比べて映像の垂直方向の解像度が向上し、垂直方向の色モワレの発生を抑える効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一の実施形態における撮像装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２】図１に示した撮像素子３、４の色フィルタ配列例を示す図である。
【図３】図１に示した撮像装置１００が出力する色信号（ＣＲ、ＣＢ）の色キャリア（色信号の周波数帯域）を示す図である。
【図４】図１に示した撮像装置１００において、色信号（ＣＲ、ＣＢ）を生成する動作を示す図である。
【図５】図１に示したＴＶ信号生成回路３１の具体例を示す図である。
【図６】本発明の第二の実施形態における撮像装置１００ａの概略構成を示す図である。
【図７】図６に示した撮像素子３ａ、４ａの色フィルタ配列例を示す図である。
【図８】図６に示した撮像装置１００ａにおいて、色信号（ＣＲ、ＣＢ）を生成する動作を示す図である。
【図９】従来の撮像素子における色差線順次方式の色フィルタ配列を示す図である。
【図１０】図９の色フィルタ配列を有する撮像素子の出力する撮像信号を示す図である。
【図１１】従来の撮像装置が出力する色信号の色キャリアを示す図である。
【符号の説明】
１００        撮像装置
１            レンズ
２            プリズム
３、３ａ、４、４ａ  撮像素子
５、６        前処理回路
７、８        Ａ／Ｄ変換器
９、９ａ、１０、１０ａ    遅延器
１１、１１ａ、１２  減算器
１３、１３ａ、１４、１５  加算器
１６、１７    反転器
１８          ゲイン調整器
１９、１９ａ、２０、２０ａ  セレクタ
２１          タイミング発生回路
２２          分周器
２３          加算器
２４          色信号処理回路
２５          輝度信号処理回路
３２          モニタ
４０、４０ａ  色分離処理回路
４１          ＴＶ信号生成回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2004186787.tif 000008
【図７】
2004186787.tif 000009
【図８】
2004186787.tif 000010
【図９】
2004186787.tif 000011
【図１０】
2004186787.tif 000012
【図１１】
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