JP2564265B2 - Solid-state imaging device - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は固体撮像装置に係り、特に偽の色信号を除去
するのに好適な固体撮像装置に関する。Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a solid-state image pickup device, and more particularly to a solid-state image pickup device suitable for removing false color signals.

〔発明の背景〕[Background of the Invention]

現在普及しつつある固体撮像素子を用いた単板カラー
ビデオカメラは、例えば第１図に示すようなモザイク状
の色分解フィルタが、固体撮像素子の各画素の上に配列
されている。固体撮像素子は受光面に配置された各画素
の信号を、外部から加えるパルスで走査し順序良く出力
する。例えば２行同時の読みだしが可能な撮像素子の場
合には、第２図に示すように、１水平走査時に白
（Ｗ），シアン（Cy），白（Ｗ），シアン（Cy）…と黄
（Ye），白（Ｗ），黄（Ye），白（Ｗ）…の２行の信号
を同時に読みだす。この２行の信号からNTSCの複合カラ
ー信号を得るために必要な輝度信号と赤（Ｒ）及び青
（Ｂ）信号を得るが、ＲはＷ−Cyの演算（減算）を行う
ことにより、またＢはＷ−Yeの演算（減算）によつて信
号を再生する。In a single-plate color video camera using a solid-state image sensor, which is becoming widespread at present, for example, a mosaic color separation filter as shown in FIG. 1 is arranged on each pixel of the solid-state image sensor. The solid-state image sensor scans the signal of each pixel arranged on the light receiving surface with a pulse applied from the outside and outputs it in order. For example, in the case of an image sensor capable of reading two lines simultaneously, as shown in FIG. 2, white (W), cyan (Cy), white (W), cyan (Cy), ... Simultaneously read the signals of two lines of yellow (Ye), white (W), yellow (Ye), white (W) .... The luminance signal and the red (R) and blue (B) signals necessary for obtaining the composite color signal of NTSC are obtained from the signals of these two rows, and R is calculated by W-Cy (subtraction) B reproduces the signal by W-Ye calculation (subtraction).

しかしながら上述の演算で信号を再生する場合は、第
３図に示すように被写体の明暗のエツジ部がＷとCyや、
ＷとYeのフィルタ間に位置すると、被写体には存在しな
い偽の色信号が発生し、画室を劣化させる。However, when the signal is reproduced by the above calculation, as shown in FIG. 3, the bright and dark edge portions of the subject are W and Cy,
If it is located between the W and Ye filters, a false color signal that does not exist in the subject is generated, degrading the room.

このため、モザイク状フイルタ使用の従来のカラービ
デオカメラに於ては、被写体のエツジ信号を用いて色信
号を減衰させる色信号消去回路が用いられている。Therefore, in a conventional color video camera using a mosaic filter, a color signal erasing circuit that attenuates a color signal using an edge signal of a subject is used.

第４図は従来用いられている偽色消去回路である（テ
レビジヨン学会誌Vol.37,No.2（1983），第24頁〜第30
頁）。FIG. 4 shows a conventionally used false color erasing circuit (Television Society, Vol.37, No.2 (1983), pages 24 to 30).
page).

１は減算回路で画像のエツジ部を検出するための回路
である。この減算回路１には広帯域のビデオ信号Ａと、
狭帯域のビデオ信号Ｂが加えられ、ＡとＢの差をとる方
法でエツジ信号を検出する。A subtraction circuit 1 is a circuit for detecting an edge portion of an image. The subtraction circuit 1 has a wideband video signal A,
A narrow band video signal B is added and the edge signal is detected by the method of taking the difference between A and B.

このようにして取り出されたエヅジ信号は、ローパス
フイルタ２を介して偽色信号抑圧回路３に加えられる。
偽色信号抑圧回路３には3.58MHzの変調色信号Ｃが加え
られており、エツジ信号の振幅に応じてＣが振幅変調さ
れる。この結果、エツジ信号が存在する部分では色信号
が抑圧され、彩度が下がる。The edge signal thus extracted is added to the false color signal suppression circuit 3 via the low pass filter 2.
The false color signal suppression circuit 3 is added with a modulated color signal C of 3.58 MHz, and C is amplitude-modulated according to the amplitude of the edge signal. As a result, the color signal is suppressed and the saturation is reduced in the portion where the edge signal is present.

このように従来の偽色信号を抑圧するものにおいては
エツジ付近の色情報を抑圧してしまうため、被写体によ
つては不自然感が生じ画質劣化につながつていた。As described above, in the conventional one that suppresses the false color signal, since the color information near the edge is suppressed, an unnatural feeling is generated depending on the subject, which leads to the deterioration of the image quality.

〔発明の目的〕[Object of the Invention]

本発明の目的は、偽色信号による画質劣化を抑圧した
固体撮像装置を提供することにある。An object of the present invention is to provide a solid-state imaging device that suppresses image quality deterioration due to false color signals.

〔発明の概要〕[Outline of Invention]

補色系の色フイルタを用いた固体撮像装置は、２種類
の色フイルタに対応した信号から色信号を算出する。そ
の結果、画像のエツジ部等では実際に存在しない負の色
信号や、周波数の高い正レベルの色信号が発生する。A solid-state imaging device using a complementary color filter calculates a color signal from signals corresponding to two types of color filters. As a result, a negative color signal that does not actually exist in the edge portion of the image or a high-level positive level color signal is generated.

本発明は、このような異常部分の色信号の性質を用い
て偽の色信号を分離し、低減するところに特徴がある。The present invention is characterized in that a false color signal is separated and reduced by using such a characteristic of the color signal in the abnormal portion.

〔発明の実施例〕Example of Invention

以下、実施例を用いて本発明を詳細に説明する。第５
図は本発明の一実施例を示す回路図である。第６図〜第
９図は偽色信号の発生メカニズムを説明するための図
で、この図を用いて第５図の回路動作を説明する。Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to examples. Fifth
The drawing is a circuit diagram showing an embodiment of the present invention. 6 to 9 are diagrams for explaining the generation mechanism of the false color signal, and the circuit operation of FIG. 5 will be described with reference to this diagram.

第６図，第７図は、画像のエツジ部が２種類の色フイ
ルタの境界に位置した場合の例で、第８図，第９図は色
フイルタ上に画像のエツジ部が存在する場合の例であ
る。6 and 7 show an example in which the edge portion of the image is located at the boundary of two types of color filters, and FIGS. 8 and 9 show the case where the edge portion of the image exists on the color filter. Here is an example.

第６図から第９図に示された（イ）は水平の１ライン
分の色フイルタだけを抜きだした図であり、ＥとＦは異
なる色光成分を透過する２種類の色フイルタを示し、Ｅ
はＦより多色光を透過するものと仮定する。(A) shown in FIGS. 6 to 9 is a diagram in which only one horizontal color filter is extracted, and E and F represent two types of color filters transmitting different color light components, E
Is assumed to transmit more polychromatic light than F.

第６図から第９図に示された（ロ）は（イ）の状態の
ときに撮像素子から得られる信号レベルを示し、（ハ）
および（ニ）はＥおよびＦのフイルタに対応した出力信
号である。(B) shown in FIGS. 6 to 9 shows the signal level obtained from the image sensor in the state of (A), and (C).
And (d) are output signals corresponding to the E and F filters.

この（ハ）と（ニ）の信号を第５図の入力端17と18に
加え、２つのアナログ・デジタル変換器（A/D変換器）
5,6でデジタル信号に変換したのち、遅延回路７で
（ハ）の信号を遅延して（ニ）の信号と位相を合わせ、
減算回路８で両者の差信号を作ると第６図から第９図の
（ホ）の信号が得られる。The signals of (c) and (d) are added to the input terminals 17 and 18 of FIG. 5, and two analog / digital converters (A / D converters) are added.
After converting to a digital signal in 5,6, the delay circuit 7 delays the signal of (c) to match the phase of the signal of (d),
When the subtraction circuit 8 produces a difference signal between them, the signals shown in (e) of FIGS. 6 to 9 are obtained.

このように、補色系の色フイルタを用いたカラービデ
オカメラでは、２種類の信号の演算で色信号を得るが、
画像のエツジ部分では第６図から第９図（ホ）の斜線部
に示す偽の色信号があらわれ、画質を著しく劣化させ
る。この斜線で示した偽の色信号の負の成分を含むもの
（第７図及び第９図の（ホ））と、左右の信号に比べ１
画素分だけ急にレベルが高くなる場合（第６図及び第８
図の（ホ））とがある。Thus, in a color video camera using a complementary color filter, a color signal is obtained by calculating two types of signals.
In the edge portion of the image, a false color signal shown by the hatched portion in FIGS. 6 to 9 (e) appears, and the image quality is significantly deteriorated. Compared to the one containing the negative component of the false color signal shown by this diagonal line ((e) in FIGS. 7 and 9), it is 1 compared to the left and right signals.
When the level suddenly rises by the number of pixels (Figs. 6 and 8)
There is (e) in the figure.

第５図の８から16に示す回路は、この偽色信号を除去
または低減するための回路である。The circuits shown at 8 to 16 in FIG. 5 are circuits for removing or reducing this false color signal.

減算回路８は２つの信号の差を作るとともに、差信号
が負になるかどうかを判定し、判定信号（第７図及び第
９図の（ヘ））を出す。この判定信号は信号の負の部分
を他の信号と置換するために用いる。置換する信号は負
信号の左右両隣りの平均値を割当てる。The subtraction circuit 8 makes a difference between the two signals, determines whether the difference signal becomes negative, and outputs a determination signal ((f) in FIGS. 7 and 9). This decision signal is used to replace the negative part of the signal with another signal. As the signal to be replaced, an average value of the left and right sides of the negative signal is assigned.

減算回路８の出力信号は並列出力のシフトレジスタ９
で、直−並列変換を行い、時間的に直列な信号から隣接
する３つの信号を同時に得る。The output signal of the subtraction circuit 8 is a parallel output shift register 9
Then, the serial-parallel conversion is performed, and three adjacent signals are simultaneously obtained from the temporally serial signals.

例えば、第６図（ホ）の信号を用いて説明すると、シ
フトレジスタ９の３つの出力端9A,9B,9Cには、（E₂−
F₂），（E₃−F₃），（E₄−F₄）の出力信号が同時に得ら
れることになる。そこで、この３つの信号を用い、（E₂
−F₂）と（E₃−F₃），（E₃−F₃）と（E₄−F₄）の大小関
係を比較回路10,11で判定する。（E₃−F₃）が（E₂−
F₂）や（E₄−F₄）より大きい場合には、比較回路10,11
からパルスを出力し、アンド回路12に送る。アンド回路
は、２つの比較回路の出力に同時にパルスが存在すると
き、判定信号（第６図及び第８図（ト））を出力する。For example, using the signal shown in FIG. 6 (e), the three output terminals 9A, 9B, 9C of the shift register 9 have (E ₂ −
F _2), the output signal will be obtained at the same time _{(E 3 -F 3), (} E 4 -F 4). Therefore, using these three signals, (E ₂
The comparison circuits 10 and 11 determine the magnitude relationship between −F ₂ ) and (E ₃ −F ₃ ), and (E ₃ −F ₃ ) and (E ₄ −F ₄ ). (E ₃ −F ₃ ) becomes (E ₂ −
If it is larger than (F ₂ ) or (E ₄ −F ₄ ), the comparison circuit 10, 11
To output a pulse to the AND circuit 12. The AND circuit outputs a determination signal (FIG. 6 and FIG. 8 (g)) when pulses are present at the outputs of the two comparison circuits at the same time.

この判定信号は、偽の色信号成分が両隣りの信号より
高レベルにあることを示しており、この偽信号部分も、
負の偽信号と同じように、両隣りの平均値信号と置きか
える。This determination signal indicates that the false color signal component is at a higher level than the signals on both sides, and this false signal portion also
Similar to the negative false signal, it replaces the average value signal on both sides.

回路13は上述の平均値信号を作る平均値信号発生回路
でシフトレジスタ９の２つの出力信号を用いる。回路15
はシフトレジスタから順次送られて来る色信号の偽信号
部分を回路13の平均値信号と置換するためのスイツチン
グ回路であり、このスイツチング回路15を動作させるパ
ルスは上述の２つの判定信号（ト）又は（ヘ）である。The circuit 13 is an average value signal generating circuit for generating the above average value signal, and uses two output signals of the shift register 9. Circuit 15
Is a switching circuit for replacing the false signal portion of the color signal sequentially sent from the shift register with the average value signal of the circuit 13, and the pulse for operating this switching circuit 15 is the above-mentioned two determination signals (g). Or (f).

なお、回路14,19はパルスを遅延させる遅延回路で、
色信号から偽信号を置換する際、偽信号の位置と判定信
号の位置を正確に合わせるためのものである。The circuits 14 and 19 are delay circuits that delay the pulse.
This is for accurately aligning the position of the false signal with the position of the determination signal when replacing the false signal from the color signal.

回路16はデジタル，アナログ変換器（D/A変換器）
で、偽信号を除去したデジタル色信号をアナログ信号に
変換するために用いる。Circuit 16 is a digital / analog converter (D / A converter)
Then, it is used to convert the digital color signal from which the false signal is removed into an analog signal.

以上、第５図のデジタル処理回路を用いて説明した
が、アナログ回路でも、同様の信号処理を行えることは
言うまでもない。Although the digital processing circuit of FIG. 5 has been described above, it goes without saying that similar signal processing can be performed by an analog circuit.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

本発明によれば、補色系の色フイルタを備えた固体撮
像素子の偽色信号を効率良く低減できるので、偽信号除
去にともなう画質劣化のない固体撮像装置を提供するこ
とができる。According to the present invention, it is possible to efficiently reduce the false color signal of the solid-state image pickup device including the complementary color filter, and thus it is possible to provide the solid-state image pickup apparatus in which the image quality is not deteriorated due to the removal of the false signal.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第１図はモザイク状色分解フイルタの１例を示す図、第
２図は２行同時読みだし時の信号を示す図、第３図は偽
色信号の発生状発を示す図、第４図は従来の偽色信号消
去回路の１例を示す図、第５図は本発明の１実施例を示
す図、第６図から第９図は、偽色信号発生メカニズムを
説明するための図である。 5,6……A/D変換器、７……遅延回路、８……減算回路、
９……シフトレジスタ、10,11……比較回路、12……ア
ンド回路、13……平均値信号発生回路、14……遅延回
路、15……スイツチング回路、16……D/A変換器、19…
…遅延回路。FIG. 1 is a diagram showing an example of a mosaic color separation filter, FIG. 2 is a diagram showing signals when two lines are simultaneously read out, and FIG. 3 is a diagram showing generation of false color signals, and FIG. Is a diagram showing an example of a conventional false color signal erasing circuit, FIG. 5 is a diagram showing an embodiment of the present invention, and FIGS. 6 to 9 are diagrams for explaining a false color signal generation mechanism. is there. 5,6 ... A / D converter, 7 ... delay circuit, 8 ... subtraction circuit,
9 ... Shift register, 10,11 ... Comparison circuit, 12 ... AND circuit, 13 ... Average value signal generation circuit, 14 ... Delay circuit, 15 ... Switching circuit, 16 ... D / A converter, 19 ...
... delay circuit.

フロントページの続き (72)発明者 三村 到 国分寺市東恋ヶ窪１丁目280番地 株式 会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 長原 脩策 国分寺市東恋ヶ窪１丁目280番地 株式 会社日立製作所中央研究所内Front Page Continuation (72) Inventor Mimura Itaru, Kokubunji City, Higashi Koigakubo 1-280, Central Research Laboratory, Hitachi Ltd. (72) Inventor, Shigensaku Nagahara 1-280, Higashi Koigakubo, Kokubunji City, Ltd. Central Research Laboratory, Hitachi Ltd.

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項１】互いに補色関係にある２種類の色フィルタ
素子が行及び列方向に規則的に交互に配列された固体撮
像素子を備え、上記色フィルタ素子に対応して得られる
映像信号を処理して色信号を得る固体撮像装置におい
て、 隣接する２つの色フィルタ素子に対応した差信号列及び
該差信号の負極性であるための偽色信号を示す第１の判
定信号を出力する第１の手段と、 上記差信号列を構成する３つの隣接するサンプル波形の
隣接レベル差を同時に比較し、該比較結果が同じ極性の
ときに偽色信号を示す第２の判定信号を出力する第２の
手段と、 上記３つの隣接するサンプル波形の両端のサンプル波形
の平均値を得る第３の手段と、 上記第２の手段を介して得られた上記差信号列のうち上
記第１の判定信号及び上記第２の判定信号が示すタイミ
ングで上記差信号を上記平均値と置き換える第４の手段
と を有することを特徴とする固体撮像装置。1. A solid-state image sensor in which two types of color filter elements having a complementary color relationship with each other are regularly arranged in rows and columns to process a video signal obtained corresponding to the color filter element. A solid-state imaging device for obtaining a color signal by outputting a first determination signal indicating a difference signal sequence corresponding to two adjacent color filter elements and a false color signal due to the negative polarity of the difference signal; Means for simultaneously comparing the adjacent level differences of three adjacent sample waveforms forming the difference signal sequence, and outputting a second determination signal indicating a false color signal when the comparison results have the same polarity. Means, third means for obtaining an average value of the sample waveforms at both ends of the three adjacent sample waveforms, and the first determination signal of the difference signal sequence obtained through the second means. And the value indicated by the second determination signal. Fourth means for replacing the difference signal with the average value by iming.