JPH05191809A - カラー撮像装置 - Google Patents
カラー撮像装置Info
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- JPH05191809A JPH05191809A JP4023311A JP2331192A JPH05191809A JP H05191809 A JPH05191809 A JP H05191809A JP 4023311 A JP4023311 A JP 4023311A JP 2331192 A JP2331192 A JP 2331192A JP H05191809 A JPH05191809 A JP H05191809A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 解像度が良く、モワレが少なく、S/N比の
良好な画像を得る。 【構成】 被写体像を輝度情報と色情報とを有する電気
信号に変換するカラー撮像装置であって、次の各構成要
素を備えたことを特徴とするカラー撮像装置。 (a)ベイヤー配列の色フィルタアレイが設けられた、
画素がピッチPH ,PV の矩形格子状である撮像素子1
01 (b)ベイヤー配列にあった光学的ローパスフィルタ1 (c)前記第1の色フィルタ,第2の色フィルタ,第3
の色フィルタに対応する画素から出力された第1の色信
号,第2の色信号,第3の色信号にもとづいて、演算処
理を行ない色差キャリアをなくす色情報形成手段
良好な画像を得る。 【構成】 被写体像を輝度情報と色情報とを有する電気
信号に変換するカラー撮像装置であって、次の各構成要
素を備えたことを特徴とするカラー撮像装置。 (a)ベイヤー配列の色フィルタアレイが設けられた、
画素がピッチPH ,PV の矩形格子状である撮像素子1
01 (b)ベイヤー配列にあった光学的ローパスフィルタ1 (c)前記第1の色フィルタ,第2の色フィルタ,第3
の色フィルタに対応する画素から出力された第1の色信
号,第2の色信号,第3の色信号にもとづいて、演算処
理を行ない色差キャリアをなくす色情報形成手段
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、2次元的に複数個の受
光素子(画素)が配置された撮像素子を備えたカラー撮
像装置に関し、特に解像度が良く、モワレが少なくS/
N比の良い画像を出力できるカラー撮像装置に関するも
のである。
光素子(画素)が配置された撮像素子を備えたカラー撮
像装置に関し、特に解像度が良く、モワレが少なくS/
N比の良い画像を出力できるカラー撮像装置に関するも
のである。
【0002】
【従来の技術】図18,図19,図20は従来より知ら
れているカラー固体撮像素子の色フィルタの配列構成の
例を示す図である。図18は赤色光透過フィルタR,緑
色光透過フィルタG,青色光透過フィルタBが垂直にス
トライプ状に並んだいわゆるストライプフィルタと呼ば
れる構成である。これに対し、図19,図20はいわゆ
るモザイクフィルタと呼ばれる構成で、図19では緑色
光透過フィルタGが垂直にストライプ状になっており、
赤色光透過フィルタRおよび青色光透過フィルタBがそ
れぞれ2行おき2列に水平方向にGフィルタの間に配置
され、また、図20ではマゼンタ光透過フィルタMg,
緑色光透過フィルタGr,シアン光透過フィルタCy,
黄色光透過フィルタYeが水平方向に2画素,垂直方向
に4画素の8個の色フィルタを1単位とし、図に示す順
序で配置されている。
れているカラー固体撮像素子の色フィルタの配列構成の
例を示す図である。図18は赤色光透過フィルタR,緑
色光透過フィルタG,青色光透過フィルタBが垂直にス
トライプ状に並んだいわゆるストライプフィルタと呼ば
れる構成である。これに対し、図19,図20はいわゆ
るモザイクフィルタと呼ばれる構成で、図19では緑色
光透過フィルタGが垂直にストライプ状になっており、
赤色光透過フィルタRおよび青色光透過フィルタBがそ
れぞれ2行おき2列に水平方向にGフィルタの間に配置
され、また、図20ではマゼンタ光透過フィルタMg,
緑色光透過フィルタGr,シアン光透過フィルタCy,
黄色光透過フィルタYeが水平方向に2画素,垂直方向
に4画素の8個の色フィルタを1単位とし、図に示す順
序で配置されている。
【0003】しかしながら、これらの色フィルタ配列を
持つ撮像素子には次のような問題がある。すなわち、図
18に示す構成の色フィルタを設けた撮像素子では、サ
ンプリング周波数の1/3の周波数に色信号キャリアが
発生するため、ナイキスト周波数であるサンプリング周
波数の1/2の周波数までを解像できず解像度が劣る。
持つ撮像素子には次のような問題がある。すなわち、図
18に示す構成の色フィルタを設けた撮像素子では、サ
ンプリング周波数の1/3の周波数に色信号キャリアが
発生するため、ナイキスト周波数であるサンプリング周
波数の1/2の周波数までを解像できず解像度が劣る。
【0004】図19に示す構造の色フィルタを設けた撮
像素子は、垂直方向にバンドの異なるRフィルタとBフ
ィルタが並んでいるため、垂直方向に色モワレが発生し
やすく、特に有彩色画像で見苦しいシーンが出てくる。
像素子は、垂直方向にバンドの異なるRフィルタとBフ
ィルタが並んでいるため、垂直方向に色モワレが発生し
やすく、特に有彩色画像で見苦しいシーンが出てくる。
【0005】図20に示す構成の色フィルタを設けた撮
像素子は、バンドの広い補色フィルタで構成されている
ため、図19に示す構成の色フィルタを設けた撮像素子
より色モワレは出にくいが、画素の出力信号間の差信号
で色信号を形成するため、色信号のS/N比が悪く、さ
らに、出力信号を量子化しディジタル処理を行う際に、
色信号の量子化誤差が大きくなり好ましくない。
像素子は、バンドの広い補色フィルタで構成されている
ため、図19に示す構成の色フィルタを設けた撮像素子
より色モワレは出にくいが、画素の出力信号間の差信号
で色信号を形成するため、色信号のS/N比が悪く、さ
らに、出力信号を量子化しディジタル処理を行う際に、
色信号の量子化誤差が大きくなり好ましくない。
【0006】さらに、図19,図20に示す構成の色フ
ィルタを設けた撮像素子ともサンプリングが周波数の1
/2の周波数に色信号キャリアが発生するため、ナイキ
スト周波数であるサンプリング周波数の1/2の周波数
までを解像することができない。
ィルタを設けた撮像素子ともサンプリングが周波数の1
/2の周波数に色信号キャリアが発生するため、ナイキ
スト周波数であるサンプリング周波数の1/2の周波数
までを解像することができない。
【0007】これに対し、米国特許第3971065号
明細書に開示されている、いわゆるベイヤー配列と呼ば
れる色フィルタ配列を有する撮像素子がある。これは図
21(a),(b)に示すように、撮像素子の水平方向
のピッチをPH ,垂直方向のピッチをPV とすると、緑
色光透過フィルタG(同図(a))あるいは輝度信号透
過フィルタY(同図(b))は、水平方向のピッチ2P
H ,垂直方向のピッチPV で水平方向にPH だけオフセ
ットされたオフセットサンプリング構造で配置され、赤
色光透過フィルタRおよび青色光透過フィルタBは水平
方向のピッチ2PH ,垂直方向のピッチ2PV の矩形格
子状サンプリング構造で配置されているものである。こ
のようなベイヤー配列を有する撮像素子を用いると、モ
ワレが少なく、かつ、S/N比の良い良好な画像が得ら
れることが知られている。
明細書に開示されている、いわゆるベイヤー配列と呼ば
れる色フィルタ配列を有する撮像素子がある。これは図
21(a),(b)に示すように、撮像素子の水平方向
のピッチをPH ,垂直方向のピッチをPV とすると、緑
色光透過フィルタG(同図(a))あるいは輝度信号透
過フィルタY(同図(b))は、水平方向のピッチ2P
H ,垂直方向のピッチPV で水平方向にPH だけオフセ
ットされたオフセットサンプリング構造で配置され、赤
色光透過フィルタRおよび青色光透過フィルタBは水平
方向のピッチ2PH ,垂直方向のピッチ2PV の矩形格
子状サンプリング構造で配置されているものである。こ
のようなベイヤー配列を有する撮像素子を用いると、モ
ワレが少なく、かつ、S/N比の良い良好な画像が得ら
れることが知られている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このベ
イヤー配列を有する撮像素子を用いても以下に示す問題
が発生する。すなわち、図22(a),(b)はそれぞ
れ図21(a),(b)に示す色フィルタの撮像素子で
発生する信号キャリアの位置を2次元周波数平面
(fH ,fV )上に表わしたときの第1象限の特性図で
ある。
イヤー配列を有する撮像素子を用いても以下に示す問題
が発生する。すなわち、図22(a),(b)はそれぞ
れ図21(a),(b)に示す色フィルタの撮像素子で
発生する信号キャリアの位置を2次元周波数平面
(fH ,fV )上に表わしたときの第1象限の特性図で
ある。
【0009】ここで、図21(a)に示す色フィルタの
撮像素子では、各画素からの出力信号をそのままスイッ
チングして切り換えることにより輝度信号を形成してお
り、図21(b)に示す色フィルタの撮像素子では、Y
フィルタが配置された画素からの信号のみを用いて輝度
信号を形成している。
撮像素子では、各画素からの出力信号をそのままスイッ
チングして切り換えることにより輝度信号を形成してお
り、図21(b)に示す色フィルタの撮像素子では、Y
フィルタが配置された画素からの信号のみを用いて輝度
信号を形成している。
【0010】いずれの場合も周波数空間上、(1/2P
H ,0)および(0,1/2PV )に色信号のキャリア
が発生していることがわかる。すなわち、ベイヤー配列
を有する撮像素子の場合もサンプリング周波数の1/2
の周波数に色信号キャリアが発生するため、ナイキスト
周波数であるサンプリング周波数の1/2の周波数まで
を解像することができない。
H ,0)および(0,1/2PV )に色信号のキャリア
が発生していることがわかる。すなわち、ベイヤー配列
を有する撮像素子の場合もサンプリング周波数の1/2
の周波数に色信号キャリアが発生するため、ナイキスト
周波数であるサンプリング周波数の1/2の周波数まで
を解像することができない。
【0011】本発明はこのような問題に鑑みてなされた
もので、解像度が良く、モワレが少なく、S/N比の良
好な画像を得ることのできるカラー撮像装置を提供する
ことを目的とするものである。
もので、解像度が良く、モワレが少なく、S/N比の良
好な画像を得ることのできるカラー撮像装置を提供する
ことを目的とするものである。
【0012】
【課題を解決するための手段】本願第1の発明のカラー
撮像装置は、被写体像を輝度情報と色情報とを有する電
気信号に変換するカラー撮像装置であって、つぎの
(a),(b),(c),(d)の構成要素を備えたこ
とを特徴とするカラー撮像装置である。
撮像装置は、被写体像を輝度情報と色情報とを有する電
気信号に変換するカラー撮像装置であって、つぎの
(a),(b),(c),(d)の構成要素を備えたこ
とを特徴とするカラー撮像装置である。
【0013】(a)画素が水平方向のピッチPH ,垂直
方向のピッチPV の矩形格子状に配置された撮像素子 (b)前記画素に対応して設けられた、水平方向のピッ
チ2PH ,垂直方向のピッチPV で水平方向にPH だけ
オフセットされたオフセットサンプリング構造を有する
第1の色フィルタと、水平方向のピッチ2PH ,垂直方
向のピッチ2PV の矩形格子状サンプリング構造を有す
る第2の色フィルタおよび第3の色フィルタとを有する
色フィルタアレイ (c)入射した光線を該撮像素子の走査方向に対し時計
回りまたは反時計回りにθの角度をなす方向で距離Dだ
け離れた2本の光線の分離する光学部材を有し、撮像光
学系に設けた光学的ローパスフィルタであって、 0.8PH PV /|PH sin θ+PV cos θ|≦D≦ 1.2PH PV /|PH sin θ+PV cos θ| 但し、0≦θ≦π/2 の条件をみたす光学的ローパスフィルタ (d)前記第1の色フィルタ,第2の色フィルタ,第3
の色フィルタに対応する画素から出力された第1の色信
号,第2の色信号,第3の色信号にもとづいて、第1の
色信号のうち第2の色信号の画素と同じ列の画素による
信号のみを同時化し、第2の色信号との差をとった信号
を第1の差信号とし、第1の色信号のうち第2の色信号
の画素と同じ行の画素による信号のみを同時化し、第2
の色信号との差をとった信号を第2の差信号として、第
1の差信号と第2の差信号とを形成し、また、第1の色
信号のうち第3の色信号の画素と同じ列の画素による信
号のみを同時化し、第3の色信号との差をとった信号を
第3の差信号とし、第1の色信号のうち第3の色信号の
画素と同じ行の画素による信号のみを同時化し、第3の
色信号との差をとった信号を第4の差信号として、第3
の差信号と第4の差信号とを形成し、該第1の差信号と
該第2の差信号とを比較し、さらに該第3の差信号と第
4の差信号とを比較し、この比較結果から、第1の差信
号と第2の差信号とのいずれか一方を選択し、さらに第
3の差信号と第4の差信号とのいずれか一方を選択し、
選択の結果得られた2つの差信号から前記色情報を形成
する色情報形成手段また本願第2の発明のカラー撮像装
置は、被写体像を輝度情報と色情報とを有する電気信号
に変換するカラー撮像装置であって、つぎの(a)、
(b)、(c)の構成要素を備えたことを特徴とするカ
ラー撮像装置である。
方向のピッチPV の矩形格子状に配置された撮像素子 (b)前記画素に対応して設けられた、水平方向のピッ
チ2PH ,垂直方向のピッチPV で水平方向にPH だけ
オフセットされたオフセットサンプリング構造を有する
第1の色フィルタと、水平方向のピッチ2PH ,垂直方
向のピッチ2PV の矩形格子状サンプリング構造を有す
る第2の色フィルタおよび第3の色フィルタとを有する
色フィルタアレイ (c)入射した光線を該撮像素子の走査方向に対し時計
回りまたは反時計回りにθの角度をなす方向で距離Dだ
け離れた2本の光線の分離する光学部材を有し、撮像光
学系に設けた光学的ローパスフィルタであって、 0.8PH PV /|PH sin θ+PV cos θ|≦D≦ 1.2PH PV /|PH sin θ+PV cos θ| 但し、0≦θ≦π/2 の条件をみたす光学的ローパスフィルタ (d)前記第1の色フィルタ,第2の色フィルタ,第3
の色フィルタに対応する画素から出力された第1の色信
号,第2の色信号,第3の色信号にもとづいて、第1の
色信号のうち第2の色信号の画素と同じ列の画素による
信号のみを同時化し、第2の色信号との差をとった信号
を第1の差信号とし、第1の色信号のうち第2の色信号
の画素と同じ行の画素による信号のみを同時化し、第2
の色信号との差をとった信号を第2の差信号として、第
1の差信号と第2の差信号とを形成し、また、第1の色
信号のうち第3の色信号の画素と同じ列の画素による信
号のみを同時化し、第3の色信号との差をとった信号を
第3の差信号とし、第1の色信号のうち第3の色信号の
画素と同じ行の画素による信号のみを同時化し、第3の
色信号との差をとった信号を第4の差信号として、第3
の差信号と第4の差信号とを形成し、該第1の差信号と
該第2の差信号とを比較し、さらに該第3の差信号と第
4の差信号とを比較し、この比較結果から、第1の差信
号と第2の差信号とのいずれか一方を選択し、さらに第
3の差信号と第4の差信号とのいずれか一方を選択し、
選択の結果得られた2つの差信号から前記色情報を形成
する色情報形成手段また本願第2の発明のカラー撮像装
置は、被写体像を輝度情報と色情報とを有する電気信号
に変換するカラー撮像装置であって、つぎの(a)、
(b)、(c)の構成要素を備えたことを特徴とするカ
ラー撮像装置である。
【0014】(a)画素が水平方向のピッチPH ,垂直
方向のピッチPV の矩形格子状に配置された撮像素子 (b)前記画素に対応して設けられた、水平方向のピッ
チ2PH ,垂直方向のピッチPV で水平方向にPH だけ
オフセットされたオフセットサンプリング構造を有する
第1の色フィルタと、水平方向のピッチ2PH ,垂直方
向のピッチ2PV の矩形格子状サンプリング構造を有す
る第2の色フィルタおよび第3の色フィルタとを有する
色フィルタアレイ (c)前記第1の色フィルタ,第2の色フィルタ,第3
の色フィルタに対応する画素から出力された第1の色信
号,第2の色信号,第3の色信号にもとづいて、第1の
色信号のうち第2の色信号の画素と同じ列の画素による
信号のみを同時化し、第2の色信号との差をとった信号
を第1の差信号とし、第1の色信号のうち第2の色信号
の画素と同じ行の画素による信号のみを同時化し、第2
の色信号との差をとった信号を第2の差信号として、第
1の差信号と第2の差信号とを形成し、また、第1の色
信号のうち第3の色信号の画素と同じ列の画素による信
号のみを同時化し、第3の色信号との差をとった信号を
第3の差信号とし、第1の色信号のうち第3の色信号の
画素と同じ行の画素による信号のみを同時化し、第3の
色信号との差をとった信号を第4の差信号として、第3
の差信号と第4の差信号とを形成し、該第1の差信号と
該第2の差信号とを比較し、さらに該第3の差信号と第
4の差信号とを比較し、この比較結果から、第1の差信
号と第2の差信号とのいずれか一方を選択し、さらに第
3の差信号と第4の差信号とのいずれか一方を選択し、
選択の結果得られた2つの差信号から前記色情報を形成
する色情報形成手段
方向のピッチPV の矩形格子状に配置された撮像素子 (b)前記画素に対応して設けられた、水平方向のピッ
チ2PH ,垂直方向のピッチPV で水平方向にPH だけ
オフセットされたオフセットサンプリング構造を有する
第1の色フィルタと、水平方向のピッチ2PH ,垂直方
向のピッチ2PV の矩形格子状サンプリング構造を有す
る第2の色フィルタおよび第3の色フィルタとを有する
色フィルタアレイ (c)前記第1の色フィルタ,第2の色フィルタ,第3
の色フィルタに対応する画素から出力された第1の色信
号,第2の色信号,第3の色信号にもとづいて、第1の
色信号のうち第2の色信号の画素と同じ列の画素による
信号のみを同時化し、第2の色信号との差をとった信号
を第1の差信号とし、第1の色信号のうち第2の色信号
の画素と同じ行の画素による信号のみを同時化し、第2
の色信号との差をとった信号を第2の差信号として、第
1の差信号と第2の差信号とを形成し、また、第1の色
信号のうち第3の色信号の画素と同じ列の画素による信
号のみを同時化し、第3の色信号との差をとった信号を
第3の差信号とし、第1の色信号のうち第3の色信号の
画素と同じ行の画素による信号のみを同時化し、第3の
色信号との差をとった信号を第4の差信号として、第3
の差信号と第4の差信号とを形成し、該第1の差信号と
該第2の差信号とを比較し、さらに該第3の差信号と第
4の差信号とを比較し、この比較結果から、第1の差信
号と第2の差信号とのいずれか一方を選択し、さらに第
3の差信号と第4の差信号とのいずれか一方を選択し、
選択の結果得られた2つの差信号から前記色情報を形成
する色情報形成手段
【0015】
【作用】本願第1の発明のカラー撮像装置によれば、2
次元周波数空間上の(1/2PH ,0)および(0,1
/2PV )にある白黒の被写体についての色差信号のキ
ャリアが消滅し、(±1/2PH ,±1/2PV )にあ
る色差信号のキャリアが抑制される。
次元周波数空間上の(1/2PH ,0)および(0,1
/2PV )にある白黒の被写体についての色差信号のキ
ャリアが消滅し、(±1/2PH ,±1/2PV )にあ
る色差信号のキャリアが抑制される。
【0016】本願第2の発明のカラー撮像装置によれ
ば、2次元周波数空間上の(1/2PH ,0)および
(0,1/2PV )にある白黒の被写体についての色差
信号のキャリアが消滅し、モワレ等が抑制される。
ば、2次元周波数空間上の(1/2PH ,0)および
(0,1/2PV )にある白黒の被写体についての色差
信号のキャリアが消滅し、モワレ等が抑制される。
【0017】
【実施例】以下、本発明の実施例について図面を用いて
より詳しく説明する。
より詳しく説明する。
【0018】図1は本願第1の発明の第1実施例である
“カラー撮像装置”のブロック図である。同図に示すよ
うに、撮像素子(センサ)101の前には光学ローパス
フィルタ(LPE)1が設けられている。なお、光学L
PE1についての詳細な説明については後述する。撮像
素子(センサ)101には図21(a)に示すベイヤー
配列のR,G,Bフィルタ(フィルタアレイ)が設けら
れている。撮像素子101から1画素ごとに読み出され
た画像信号は色分離部102によりR,G1 ,G2 ,B
信号に分離される。ここでG1 ,G2 信号は図2に示さ
れるように、それぞれR,Bの画素と同じ列のGの画素
の信号である。これらの信号は、ホワイトバランス部1
11でR,G1 ,G2 ,B信号のゲインがホワイトバラ
ンスセンサ(AWB)120より得られた色温度情報を
もとにホワイトバランス調整され、次にγ変換部112
でγ変換され、その後A/D(アナログ−ディジタル)
変換器103でA/D変換される。
“カラー撮像装置”のブロック図である。同図に示すよ
うに、撮像素子(センサ)101の前には光学ローパス
フィルタ(LPE)1が設けられている。なお、光学L
PE1についての詳細な説明については後述する。撮像
素子(センサ)101には図21(a)に示すベイヤー
配列のR,G,Bフィルタ(フィルタアレイ)が設けら
れている。撮像素子101から1画素ごとに読み出され
た画像信号は色分離部102によりR,G1 ,G2 ,B
信号に分離される。ここでG1 ,G2 信号は図2に示さ
れるように、それぞれR,Bの画素と同じ列のGの画素
の信号である。これらの信号は、ホワイトバランス部1
11でR,G1 ,G2 ,B信号のゲインがホワイトバラ
ンスセンサ(AWB)120より得られた色温度情報を
もとにホワイトバランス調整され、次にγ変換部112
でγ変換され、その後A/D(アナログ−ディジタル)
変換器103でA/D変換される。
【0019】輝度信号はスイッチ回路(SWY)126
によりスイッチングされることにより読み出し順に並べ
られ、バンドパスフィルタ(BPF)116で輝度信号
の高域成分YH として取り出される。この輝度信号の高
域成分YH は、後述する手法で得られる輝度信号の低域
成分YL と加算器117で加算され、エンハンスメント
回路142でエンハンスされ、D/A(ディジタル−ア
ナログ)変換器118でD/A変換され出力される。
によりスイッチングされることにより読み出し順に並べ
られ、バンドパスフィルタ(BPF)116で輝度信号
の高域成分YH として取り出される。この輝度信号の高
域成分YH は、後述する手法で得られる輝度信号の低域
成分YL と加算器117で加算され、エンハンスメント
回路142でエンハンスされ、D/A(ディジタル−ア
ナログ)変換器118でD/A変換され出力される。
【0020】一方、A/D変換器103の出力R(γ
乗)信号,G1 (γ乗)信号,G2 (γ乗)信号,B
(γ乗)信号は補間フィルタ106,107,108,
109に入力され、各々同時化された信号R(γ乗),
G1 (γ乗),G2 (γ乗),B(γ乗)となる。な
お、補間フィルタ106〜109での補間は、水平およ
び垂直方向に隣接する画素の信号値をそのままもってく
る前置補間ないしは、水平および垂直方向に前後する2
画素の信号値の平均をもってくる平均置補間など、信号
の水平,垂直方向の帯域を余りおとさないものが望まし
く、いずれかの補間方法あるいはそれらの組み合わせを
行ってもよい。
乗)信号,G1 (γ乗)信号,G2 (γ乗)信号,B
(γ乗)信号は補間フィルタ106,107,108,
109に入力され、各々同時化された信号R(γ乗),
G1 (γ乗),G2 (γ乗),B(γ乗)となる。な
お、補間フィルタ106〜109での補間は、水平およ
び垂直方向に隣接する画素の信号値をそのままもってく
る前置補間ないしは、水平および垂直方向に前後する2
画素の信号値の平均をもってくる平均置補間など、信号
の水平,垂直方向の帯域を余りおとさないものが望まし
く、いずれかの補間方法あるいはそれらの組み合わせを
行ってもよい。
【0021】同時化されたR(γ乗)信号,G1 (γ
乗)信号は加算器129で第1の差信号R(γ乗)−G
1 (γ乗)信号となり、R(γ乗)信号,G2 (γ乗)
信号は加算器139で第2の差信号R(γ乗)−G2
(γ乗)信号となり、B(γ乗)信号とG2 (γ乗)信
号は加算器130で第3の差信号B(γ乗)−G2 (γ
乗)信号となり、B(γ乗)信号,G1 (γ乗)信号は
加算器140で第4の差信号B(γ乗)−G1 (γ乗)
信号となり、これら第1,2,3,4の差信号が判定回
路141に入力される。
乗)信号は加算器129で第1の差信号R(γ乗)−G
1 (γ乗)信号となり、R(γ乗)信号,G2 (γ乗)
信号は加算器139で第2の差信号R(γ乗)−G2
(γ乗)信号となり、B(γ乗)信号とG2 (γ乗)信
号は加算器130で第3の差信号B(γ乗)−G2 (γ
乗)信号となり、B(γ乗)信号,G1 (γ乗)信号は
加算器140で第4の差信号B(γ乗)−G1 (γ乗)
信号となり、これら第1,2,3,4の差信号が判定回
路141に入力される。
【0022】この判定回路141では、入力した4つの
差信号の大きさを比較し、その結果から、2つの差信号
差信号の大きさを比較し、その結果から、2つの差信号
【0023】
【数1】 を出力する。この判定方法は以下によるものである。 (判定方法1)K1 ,K2 ,K3 ,K4 をある定数とす
る。
る。
【0024】
【数2】
【0025】
【数3】
【0026】
【数4】
【0027】
【数5】 また、次のように判定を行ってもよい。 (判定方法2)K1 ,K2 ,K3 ,K4 をある定数とす
る。
る。
【0028】
【数6】
【0029】
【数7】
【0030】
【数8】
【0031】
【数9】 さらに次のように判定を行ってもよい。 (判定方法3)
【0032】
【数10】 以上示した(判定方法1,2,3)はいずれも、水平方
向に高周波成分があるときは差信号
向に高周波成分があるときは差信号
【0033】
【数11】 の値が大きくなり、垂直方向に高周波成分があるときは
差信号
差信号
【0034】
【数12】 の値が大きくなる。という原理を利用したものである。
したがってこの原理を利用した判定方法であれば、判定
回路141の判定方法は(判定方法1,2,3)の方法
に限ったものではない。
したがってこの原理を利用した判定方法であれば、判定
回路141の判定方法は(判定方法1,2,3)の方法
に限ったものではない。
【0035】判定回路141より出力された2つの差信
号である上記数式1はローパスフィルタ137,138
で所定の帯域制限がなされ、色差マトリクス処理部11
3に入力され、
号である上記数式1はローパスフィルタ137,138
で所定の帯域制限がなされ、色差マトリクス処理部11
3に入力され、
【0036】
【数13】 という変換が行われ、色差信号R−Y,B−Yが生成さ
れる。
れる。
【0037】ここで、判定回路141で選択され出力さ
れる差信号が上記数式12である場合を想定し、周波数
空間上(1/2PH ,0)にある白黒の被写体が撮像素
子101により採取されるとする。この被写体は周期2
PH の縦縞であり、このような被写体に対してはR(γ
乗)=G1 (γ乗),B(γ乗)=G2 (γ乗)となる
ため、加算器129,130より出力されるR(γ乗)
−G1 (γ乗)信号,B(γ乗)−G2 (γ乗)信号は
いずれも零となる。ゆえに、色差マトリクス処理部11
3から出力される色差信号R−Y,B−Yも零となり出
力されない。このことは、周波数(1/2PH ,0)で
の色差信号のキャリアが消滅することを意味している。
別の解釈をすれば、周波数(1/2PH ,0)上でのR
(γ乗)信号のキャリアとG1 (γ乗)信号のキャリア
は同位相であり、B(γ乗)信号のキャリアとG2 (γ
乗)信号のキャリアは同位相であり、したがって、これ
らの差信号R(γ乗)−G1 (γ乗),B(γ乗)−G
2 (γ乗)のこの周波数でのキャリアを消滅させること
ができるため、色差信号のキャリアが発生しないのであ
る。
れる差信号が上記数式12である場合を想定し、周波数
空間上(1/2PH ,0)にある白黒の被写体が撮像素
子101により採取されるとする。この被写体は周期2
PH の縦縞であり、このような被写体に対してはR(γ
乗)=G1 (γ乗),B(γ乗)=G2 (γ乗)となる
ため、加算器129,130より出力されるR(γ乗)
−G1 (γ乗)信号,B(γ乗)−G2 (γ乗)信号は
いずれも零となる。ゆえに、色差マトリクス処理部11
3から出力される色差信号R−Y,B−Yも零となり出
力されない。このことは、周波数(1/2PH ,0)で
の色差信号のキャリアが消滅することを意味している。
別の解釈をすれば、周波数(1/2PH ,0)上でのR
(γ乗)信号のキャリアとG1 (γ乗)信号のキャリア
は同位相であり、B(γ乗)信号のキャリアとG2 (γ
乗)信号のキャリアは同位相であり、したがって、これ
らの差信号R(γ乗)−G1 (γ乗),B(γ乗)−G
2 (γ乗)のこの周波数でのキャリアを消滅させること
ができるため、色差信号のキャリアが発生しないのであ
る。
【0038】次に、判定回路141で選択され出力され
る差信号が上記数式11である場合を想定し、周波数空
間上(0,1/2PV )にある白黒の被写体が撮像素子
101により採取されたとする。この被写体は周期2P
V の横縞であり、このような被写体に対しては、加算器
139,140より出力されるR(γ乗)−G2 (γ
乗)信号,B(γ乗)−G1 (γ乗)信号はいずれも零
となる。ゆえに色差マトリクス処理部113から出力さ
れる色差信号R−Y,B−Yも零となり出力されない。
このことは、周波数(0,1/2PV )での色差信号の
キャリアが消滅することを意味している。別の解釈をす
れば、周波数(0,1/2PV )上でのR(γ乗)信号
のキャリアとG2 (γ乗)信号のキャリアとは同位相で
あり、B(γ乗)信号のキャリアとG1 (γ乗)信号の
キャリアとは同位相であり、したがってこれらの差信号
R(γ乗)−G2 (γ乗),B(γ乗)−G1 (γ乗)
のこの周波数でのキャリアを消滅させることができるた
め、色差信号のキャリアが発生しないのである。
る差信号が上記数式11である場合を想定し、周波数空
間上(0,1/2PV )にある白黒の被写体が撮像素子
101により採取されたとする。この被写体は周期2P
V の横縞であり、このような被写体に対しては、加算器
139,140より出力されるR(γ乗)−G2 (γ
乗)信号,B(γ乗)−G1 (γ乗)信号はいずれも零
となる。ゆえに色差マトリクス処理部113から出力さ
れる色差信号R−Y,B−Yも零となり出力されない。
このことは、周波数(0,1/2PV )での色差信号の
キャリアが消滅することを意味している。別の解釈をす
れば、周波数(0,1/2PV )上でのR(γ乗)信号
のキャリアとG2 (γ乗)信号のキャリアとは同位相で
あり、B(γ乗)信号のキャリアとG1 (γ乗)信号の
キャリアとは同位相であり、したがってこれらの差信号
R(γ乗)−G2 (γ乗),B(γ乗)−G1 (γ乗)
のこの周波数でのキャリアを消滅させることができるた
め、色差信号のキャリアが発生しないのである。
【0039】これらの色差信号はひき続くD/A変換器
114,115でD/A変換され出力される。さらに補
間フィルタ106,107,108,109からの出力
信号は、ローパスフィルタ135で所定の帯域に制限さ
れ、輝度信号の低域成分が輝度信号生成回路127で、
114,115でD/A変換され出力される。さらに補
間フィルタ106,107,108,109からの出力
信号は、ローパスフィルタ135で所定の帯域に制限さ
れ、輝度信号の低域成分が輝度信号生成回路127で、
【0040】
【数14】により生成され、前述したように輝度の高域
成分YH と加算器117で加算され、D/A変換器11
8でD/A変換され出力される。なお、一般に色差信号
R−Y, B−Y,輝度の低域成分YL は輝度信号Yに比べ充分帯
域がせまいため、間し同時化されたR(γ乗),G
1 (γ乗),G2 (γ乗),B(γ乗)信号の色差マト
リクス処理部113,輝度信号生成回路127等での処
理は、間引きなどを行って輝度信号Yの処理より遅いク
ロックで行ってもよい。
成分YH と加算器117で加算され、D/A変換器11
8でD/A変換され出力される。なお、一般に色差信号
R−Y, B−Y,輝度の低域成分YL は輝度信号Yに比べ充分帯
域がせまいため、間し同時化されたR(γ乗),G
1 (γ乗),G2 (γ乗),B(γ乗)信号の色差マト
リクス処理部113,輝度信号生成回路127等での処
理は、間引きなどを行って輝度信号Yの処理より遅いク
ロックで行ってもよい。
【0041】図3に本発明の別の処理のブロック図を示
す。同図では輝度信号Yの形成方法のみ、図1のブロッ
ク図と異なる。輝度信号はスイッチ回路(SWY)12
6によりスイッチングされることにより読み出し順に並
べられ、高域成分を含む輝度信号YS として取り出され
る。この輝度信号YS は判定回路141から出力され、
ローパスフィルタ137,138で帯域制限された2つ
の差信号である上記数式1の定数倍と加算され、分光特
性の補正された輝度信号Yとなる。この処理は定数乗算
器132,133、加算器134,117が用いられ
る。このように処理することで、図1のブロック図よ
り、輝度信号形成のための回路規模を簡略化できる。
す。同図では輝度信号Yの形成方法のみ、図1のブロッ
ク図と異なる。輝度信号はスイッチ回路(SWY)12
6によりスイッチングされることにより読み出し順に並
べられ、高域成分を含む輝度信号YS として取り出され
る。この輝度信号YS は判定回路141から出力され、
ローパスフィルタ137,138で帯域制限された2つ
の差信号である上記数式1の定数倍と加算され、分光特
性の補正された輝度信号Yとなる。この処理は定数乗算
器132,133、加算器134,117が用いられ
る。このように処理することで、図1のブロック図よ
り、輝度信号形成のための回路規模を簡略化できる。
【0042】さらに図4に別のブロック図を示す。同図
では輝度信号の高域成分は、G1 (γ乗),G2 (γ
乗)信号のみから形成される。A/D変換器103より
出力されたG1 (γ乗),G2 (γ乗)信号は補間フィ
ルタ125で補間され、ローパスフィルタ136で所定
の帯域制限がなされ、高域成分を含む輝度信号YS が形
成される。この輝度信号YS は図3と同様、判定回路1
41から出力され、ローパスフィルタ137,138で
帯域制限された2つの差信号の上式数式1の定数倍と加
算され、分光特性の補正された輝度信号Yとなる。この
処理は定数乗算器132,133、加算器134,11
7が用いられる。
では輝度信号の高域成分は、G1 (γ乗),G2 (γ
乗)信号のみから形成される。A/D変換器103より
出力されたG1 (γ乗),G2 (γ乗)信号は補間フィ
ルタ125で補間され、ローパスフィルタ136で所定
の帯域制限がなされ、高域成分を含む輝度信号YS が形
成される。この輝度信号YS は図3と同様、判定回路1
41から出力され、ローパスフィルタ137,138で
帯域制限された2つの差信号の上式数式1の定数倍と加
算され、分光特性の補正された輝度信号Yとなる。この
処理は定数乗算器132,133、加算器134,11
7が用いられる。
【0043】図3,図4の処理とも、判定回路141の
判定方法は図1の処理と同じである。
判定方法は図1の処理と同じである。
【0044】次に図1,図3,図4に示す光学的ローパ
スフィルタ1を説明する。
スフィルタ1を説明する。
【0045】図5は本実施例における光学的ローパスフ
ィルタ1の構成を示すものである。同図において、光学
的ローパスフィルタ300は、入射した光線を走査方向
に対し反時計回りにθ1 の角度方向に距離D1 だけ離れ
た2本の光線に分割する光学部材301と、入射した光
線を走査方向に対し時計回りにθ2 の方向に距離D2 だ
け離れた2本の光線に分割する光学部材302より構成
される。光学部材301は、光学軸の像面と平行な面へ
の投影が、走査方向に反時計回りにθ1 の角度をなす複
屈折板303より構成され、光学部材302は、直線偏
光を円偏光に変換する1/4波長板304と、光学軸の
像面と平行な面への投影が、走査方向に時計回りにθ2
の角度をなす複屈折板305とで構成されており、いず
れも以下の条件を満足している。
ィルタ1の構成を示すものである。同図において、光学
的ローパスフィルタ300は、入射した光線を走査方向
に対し反時計回りにθ1 の角度方向に距離D1 だけ離れ
た2本の光線に分割する光学部材301と、入射した光
線を走査方向に対し時計回りにθ2 の方向に距離D2 だ
け離れた2本の光線に分割する光学部材302より構成
される。光学部材301は、光学軸の像面と平行な面へ
の投影が、走査方向に反時計回りにθ1 の角度をなす複
屈折板303より構成され、光学部材302は、直線偏
光を円偏光に変換する1/4波長板304と、光学軸の
像面と平行な面への投影が、走査方向に時計回りにθ2
の角度をなす複屈折板305とで構成されており、いず
れも以下の条件を満足している。
【0046】 0.8PH PV /|PH sin θ1 +PV cos θ1 |≦D1 ≦ 1.2PH PV /|PH sin θ1 +PV cos θ1 | …(1) 0≦θ1 ≦π/2 0.8PH PV /|PH sin θ2 +PV cos θ2 |≦D2 ≦ 1.2PH PV /|PH sin θ2 +PV cos θ2 | …(2) 0≦θ2 ≦π/2 D1 およびD2 の値が不等式(1),(2)の下限を越
えると、折り返し歪が増大し、また上限を越えると解像
度が低下し、いずれの場合も一般には好ましくない。ま
た、用途が限定され、特定の方向を持つ周波数成分しか
問題にならない場合には、光学部材301と302のい
ずれか一方のみを用いてもよく、このとき光学部材30
2を構成する1/4波長板304は必ずしも必要ではな
く、複屈折板305のみで構成してもよい。図6にこの
光学的ローパスフィルタ300の空間周波数特性を示
す。同図では、
えると、折り返し歪が増大し、また上限を越えると解像
度が低下し、いずれの場合も一般には好ましくない。ま
た、用途が限定され、特定の方向を持つ周波数成分しか
問題にならない場合には、光学部材301と302のい
ずれか一方のみを用いてもよく、このとき光学部材30
2を構成する1/4波長板304は必ずしも必要ではな
く、複屈折板305のみで構成してもよい。図6にこの
光学的ローパスフィルタ300の空間周波数特性を示
す。同図では、
【0047】
【数15】 の場合を示す。このとき、点線で示すように、空間周波
数平面(fH ,fV )上、(±1/2PH ,±1/2P
V )にある色差信号のキャリアはすべてトラップされ、
折り返し歪の少ない良好な画像を得ることができる。ま
た、θ1 =θ2 =π/4のとき、光学的ローパスフィル
タ1は、図7の500のように構成してもよい。すなわ
ち、走査方向に対し反時計回りにπ/2の角度に、その
光学軸の像面と平行な面への投影を持つ複屈折板503
と、走査方向と同じ方向に、その光学軸の像面と平行な
面への投影を持つ複屈折板504より構成される光学部
材501および走査方向に対し反時計回りにπ/4の角
度に、その光学軸の像面と平行な面への投影を持つ複屈
折板505より構成される光学部材502より光学的ロ
ーパスフィルタ500が構成される。複屈折板503,
504,505の分離距離はそれぞれ、
数平面(fH ,fV )上、(±1/2PH ,±1/2P
V )にある色差信号のキャリアはすべてトラップされ、
折り返し歪の少ない良好な画像を得ることができる。ま
た、θ1 =θ2 =π/4のとき、光学的ローパスフィル
タ1は、図7の500のように構成してもよい。すなわ
ち、走査方向に対し反時計回りにπ/2の角度に、その
光学軸の像面と平行な面への投影を持つ複屈折板503
と、走査方向と同じ方向に、その光学軸の像面と平行な
面への投影を持つ複屈折板504より構成される光学部
材501および走査方向に対し反時計回りにπ/4の角
度に、その光学軸の像面と平行な面への投影を持つ複屈
折板505より構成される光学部材502より光学的ロ
ーパスフィルタ500が構成される。複屈折板503,
504,505の分離距離はそれぞれ、
【0048】
【数16】 である。このように構成すると、複屈折板の偏光作用に
より、第1の光学部材501は入射した光線を距離D1
だけ離れた2本の光線に分離し、その方向は走査方向に
対し時計回りにπ/4の方向となり、結局図5に示した
光学的ローパスフィルタをθ1 =θ2 =π/4にした場
合と同じ空間周波数特性を持つ。
より、第1の光学部材501は入射した光線を距離D1
だけ離れた2本の光線に分離し、その方向は走査方向に
対し時計回りにπ/4の方向となり、結局図5に示した
光学的ローパスフィルタをθ1 =θ2 =π/4にした場
合と同じ空間周波数特性を持つ。
【0049】さらに光学的ローパスフィルタ1は図8に
示す構成をとってもよい。すなわち、走査方向に対し反
時計回りにπ/4の方向に光線を分離する複屈折板より
成る光学部材601と、走査方向に対した反時計回りに
π/2の方向に光線を分離する複屈折板より成る光学部
材602と、走査方向に対し時計回りにπ/4の方向に
光線を分離する複屈折板より成る光学部材603とで構
成される。
示す構成をとってもよい。すなわち、走査方向に対し反
時計回りにπ/4の方向に光線を分離する複屈折板より
成る光学部材601と、走査方向に対した反時計回りに
π/2の方向に光線を分離する複屈折板より成る光学部
材602と、走査方向に対し時計回りにπ/4の方向に
光線を分離する複屈折板より成る光学部材603とで構
成される。
【0050】光学部材601,602,603の光線分
離幅をそれぞれD1 ,D2 ,D3 とし、
離幅をそれぞれD1 ,D2 ,D3 とし、
【0051】
【数17】 とすると、光学的ローパスフィルタ600の空間周波数
特性は、図9に示すものとなる。すなわち、空間周波数
平面(fH ,fV )上、(±1/2PH ,±1/2
PV )にある色差信号のキャリアはすべてトラップさ
れ、折り返し歪を良好に抑制することができる。さら
に、採取した画像をインターレースで再生する際に発生
するフリッカーを抑制することができる。
特性は、図9に示すものとなる。すなわち、空間周波数
平面(fH ,fV )上、(±1/2PH ,±1/2
PV )にある色差信号のキャリアはすべてトラップさ
れ、折り返し歪を良好に抑制することができる。さら
に、採取した画像をインターレースで再生する際に発生
するフリッカーを抑制することができる。
【0052】以上説明したように、本実施例では、ベイ
ヤー配列の色フィルタを用いているので、モワレが少な
く、S/Nが良好であり、また、ベイヤー配列にあった
光学的ローパスフィルタ及び信号処理手段を用いている
ので解像度が良い。
ヤー配列の色フィルタを用いているので、モワレが少な
く、S/Nが良好であり、また、ベイヤー配列にあった
光学的ローパスフィルタ及び信号処理手段を用いている
ので解像度が良い。
【0053】なお、図1に示した処理ブロック図より得
られる出力信号をアナログ記録する場合、D/A変換器
118,114,115は必要であるが、何らかの磁気
媒体,光磁気媒体,E2 PROM(electically erasab
le PROM)等にディジタル記録する場合は入れなくてもよ
い。
られる出力信号をアナログ記録する場合、D/A変換器
118,114,115は必要であるが、何らかの磁気
媒体,光磁気媒体,E2 PROM(electically erasab
le PROM)等にディジタル記録する場合は入れなくてもよ
い。
【0054】さらに光学的ローパスフィルタは図10に
示す構成をとってもよい。すなわち、走査方向に対し反
時計回りにπ/4の方向に光線を分離する複屈折板より
成る光学部材151と、走査方向に平行に光線を分離す
る複屈折板より成る光学部材152と、走査方向に対し
時計回りにπ/4の方向に光線を分離する複屈折板より
成る光学部材153とで構成される。光学部材151,
152,153の光線分離幅をそれぞれD1 ,D2 ,D
3 とし、
示す構成をとってもよい。すなわち、走査方向に対し反
時計回りにπ/4の方向に光線を分離する複屈折板より
成る光学部材151と、走査方向に平行に光線を分離す
る複屈折板より成る光学部材152と、走査方向に対し
時計回りにπ/4の方向に光線を分離する複屈折板より
成る光学部材153とで構成される。光学部材151,
152,153の光線分離幅をそれぞれD1 ,D2 ,D
3 とし、
【0055】
【数18】 とすると、光学的ローパスフィルタ150の空間周波数
特性は図11に示すものとなる。すなわち、空間周波数
平面(fH ,fV )上(±1/2PH ,±1/2PV )
にある色差信号のキャリアはすべてトラップされ、折り
返し歪を良好に抑制することができる。
特性は図11に示すものとなる。すなわち、空間周波数
平面(fH ,fV )上(±1/2PH ,±1/2PV )
にある色差信号のキャリアはすべてトラップされ、折り
返し歪を良好に抑制することができる。
【0056】次に本発明の第2実施例について説明す
る。
る。
【0057】図12は本実施例の“カラー撮像装置”の
ブロック図である。被写体からの光は図示しない結像光
学系により光学的ローパスフィルタ1を介し撮像素子
(センサ)401に入射する。
ブロック図である。被写体からの光は図示しない結像光
学系により光学的ローパスフィルタ1を介し撮像素子
(センサ)401に入射する。
【0058】光学的ローパスフィルタ1は図5または図
7または図8または図10の構成をとり、前述のごとく
良好に折り返し歪を抑制している。撮像素子(センサ)
401には図21(b)に示すベイヤー配列のYRBフ
ィルタが設けられている。撮像素子401から1画素ご
とに読み出された画像信号は、色分離部402により
Y,R,B信号に分離された後、ホワイトバランス部4
11でY,R,B信号のゲインをホワイトバランスセン
サ420より得られた色温度情報をもとにホワイトバラ
ンス調整され、次にγ変換部412でγ変換され、その
後A/D変換器403でA/D変換される。輝度信号
は、Y(γ乗)信号を補間フィルタ425によりオフセ
ットサンプリング構造を2次元的に補間した後、ローパ
スフィルタ436で所定の帯域制限された後、エンハン
スメント回路442でエンハンスされ、D/A変換器4
18でD/A変換され出力される。一方色分離部402
の出力のうちY(γ乗)は、図13に示すような位置に
あるY1 とY2 に分離される。このように分離されたY
1 (γ乗)信号,Y2 (γ乗)信号は、R(γ乗)信
号,B(γ乗)信号とともに補間フィルタ406,40
7,408,409に入力され、各々同時化された信号
R(γ乗),Y1 (γ乗),Y2 (γ乗),B(γ乗)
となる。なお、補間フィルタ406〜409での補間は
水平および垂直方向に隣接する画素の信号値をそのまま
もってくる前置補間ないしは、水平および垂直方向に前
後する2画素の信号値の平均をもってくる平均置補間な
ど、信号の水平,垂直方向の帯域を余りおとさないもの
が望ましく、いずれかの補間方法、あるいはそれらの組
み合わせを行ってもよい。
7または図8または図10の構成をとり、前述のごとく
良好に折り返し歪を抑制している。撮像素子(センサ)
401には図21(b)に示すベイヤー配列のYRBフ
ィルタが設けられている。撮像素子401から1画素ご
とに読み出された画像信号は、色分離部402により
Y,R,B信号に分離された後、ホワイトバランス部4
11でY,R,B信号のゲインをホワイトバランスセン
サ420より得られた色温度情報をもとにホワイトバラ
ンス調整され、次にγ変換部412でγ変換され、その
後A/D変換器403でA/D変換される。輝度信号
は、Y(γ乗)信号を補間フィルタ425によりオフセ
ットサンプリング構造を2次元的に補間した後、ローパ
スフィルタ436で所定の帯域制限された後、エンハン
スメント回路442でエンハンスされ、D/A変換器4
18でD/A変換され出力される。一方色分離部402
の出力のうちY(γ乗)は、図13に示すような位置に
あるY1 とY2 に分離される。このように分離されたY
1 (γ乗)信号,Y2 (γ乗)信号は、R(γ乗)信
号,B(γ乗)信号とともに補間フィルタ406,40
7,408,409に入力され、各々同時化された信号
R(γ乗),Y1 (γ乗),Y2 (γ乗),B(γ乗)
となる。なお、補間フィルタ406〜409での補間は
水平および垂直方向に隣接する画素の信号値をそのまま
もってくる前置補間ないしは、水平および垂直方向に前
後する2画素の信号値の平均をもってくる平均置補間な
ど、信号の水平,垂直方向の帯域を余りおとさないもの
が望ましく、いずれかの補間方法、あるいはそれらの組
み合わせを行ってもよい。
【0059】同時化されたR(γ乗)信号,Y1 (γ
乗)信号は加算器429で第1の差信号R(γ乗)−Y
1 (γ乗)信号となり、R(γ乗)信号,Y2 (γ乗)
信号は加算器439で第2の差信号R(γ乗)−Y
2 (γ乗)信号となり、B(γ乗)信号とY2 (γ乗)
信号は加算器430で第3の差信号B(γ乗)−Y
2 (γ乗)信号となり、B(γ乗)信号とY1 (γ乗)
信号とは加算器440で第4の差信号B(γ乗)信号−
Y1 (γ乗)信号となり、これら第1,2,3,4の差
信号が判定回路441に入力される。
乗)信号は加算器429で第1の差信号R(γ乗)−Y
1 (γ乗)信号となり、R(γ乗)信号,Y2 (γ乗)
信号は加算器439で第2の差信号R(γ乗)−Y
2 (γ乗)信号となり、B(γ乗)信号とY2 (γ乗)
信号は加算器430で第3の差信号B(γ乗)−Y
2 (γ乗)信号となり、B(γ乗)信号とY1 (γ乗)
信号とは加算器440で第4の差信号B(γ乗)信号−
Y1 (γ乗)信号となり、これら第1,2,3,4の差
信号が判定回路441に入力される。
【0060】この判定回路141では、入力した4つの
差信号の大きさを比較し、その結果から、2つの色差信
号R−Y,B−Yを出力する。この判定方法は以下によ
るものである。 (判定方法4)K1 ,K2 ,K3 ,K4 をある定数とす
る。
差信号の大きさを比較し、その結果から、2つの色差信
号R−Y,B−Yを出力する。この判定方法は以下によ
るものである。 (判定方法4)K1 ,K2 ,K3 ,K4 をある定数とす
る。
【0061】
【数19】
【0062】
【数20】
【0063】
【数21】
【0064】
【数22】 また、次のように判定を行ってもよい。 (判定方法5)K1 ,K2 ,K3 ,K4 をある定数とす
る。
る。
【0065】
【数23】
【0066】
【数24】
【0067】
【数25】
【0068】
【数26】 さらに次のように判定を行ってもよい。 (判定方法6)
【0069】
【数27】 以上示した(判定方法4,5,6)はいずれも、水平方
向に高周波成分があるときは差信号
向に高周波成分があるときは差信号
【0070】
【数28】 の値が大きくなり、垂直方向に高周波成分があるときは
差信号
差信号
【0071】
【数29】 の値が大きくなるという原理を利用したものである。し
たがってこの原理を利用した判定方法であれば、判定回
路441の判定方法は(判定方法4,5,6)の方法に
限ったものではない。
たがってこの原理を利用した判定方法であれば、判定回
路441の判定方法は(判定方法4,5,6)の方法に
限ったものではない。
【0072】判定回路441より出力された色差信号R
−Y,B−Yはローパスフィルタ437,438で所定
の帯域制限がなされ、色差信号R−Y,B−Yが生成さ
れる。
−Y,B−Yはローパスフィルタ437,438で所定
の帯域制限がなされ、色差信号R−Y,B−Yが生成さ
れる。
【0073】ここで、判定回路441で選択され出力さ
れる差信号が上記数式29である場合を想定し、周波数
空間上(1/2PH ,0)にある白黒の被写体が撮像素
子401により採取されたとする。この被写体は周期2
PH の縦縞であり、このような被写体に対しては、加算
器429,430より出力されるR(γ乗)−Y1 (γ
乗)信号,B(γ乗)信号−Y2 (γ乗)信号はいずれ
も零となる。ゆえに色差信号R−Y,B−Yは零となり
出力されない。このことは周波数(1/2PH ,0)で
の色差信号のキャリアが消滅することを意味している。
別の解釈をすれば、周波数(1/2PH ,0)上でのR
(γ乗)信号のキャリアとY1 (γ乗)信号のキャリア
とは同位相であり、B(γ乗)信号のキャリアとY
2 (γ乗)信号のキャリアとは同位相であり、従って、
これらの差信号である上記数式29のこの周波数でのキ
ャリアを消滅させることができるため、色差信号のキャ
リアが発生しないのである。
れる差信号が上記数式29である場合を想定し、周波数
空間上(1/2PH ,0)にある白黒の被写体が撮像素
子401により採取されたとする。この被写体は周期2
PH の縦縞であり、このような被写体に対しては、加算
器429,430より出力されるR(γ乗)−Y1 (γ
乗)信号,B(γ乗)信号−Y2 (γ乗)信号はいずれ
も零となる。ゆえに色差信号R−Y,B−Yは零となり
出力されない。このことは周波数(1/2PH ,0)で
の色差信号のキャリアが消滅することを意味している。
別の解釈をすれば、周波数(1/2PH ,0)上でのR
(γ乗)信号のキャリアとY1 (γ乗)信号のキャリア
とは同位相であり、B(γ乗)信号のキャリアとY
2 (γ乗)信号のキャリアとは同位相であり、従って、
これらの差信号である上記数式29のこの周波数でのキ
ャリアを消滅させることができるため、色差信号のキャ
リアが発生しないのである。
【0074】次に、判定回路441で選択され出力され
る差信号が上記数式28である場合を想定し、周波数空
間上(0,1/2PV )にある白黒の被写体が撮像素子
401により採取されたとする。この被写体は周期2P
V の横縞であり、このような被写体に対しては、加算器
439,440より出力されるR(γ乗)−Y2 (γ
乗)信号,B(γ乗)信号−Y1 (γ乗)信号はいずれ
も零となる。ゆえに色差信号R−Y,B−Yは零となり
出力されない。このことは周波数(0,1/2PV )で
の色差信号のキャリアが消滅することを意味している。
別の解釈をすれば、周波数(0,1/2PV )上でのR
(γ乗)信号のキャリアとY2 (γ乗)信号のキャリア
とは同位相であり、B(γ乗)信号のキャリアとY
1 (γ乗)信号のキャリアとは同位相であり、従ってこ
れらの差信号である上記数式28のこの周波数でのキャ
リアを消滅させることができるため、色差信号のキャリ
アが発生しないのである。これらの色差信号はひき続く
D/A変換器414,415でD/A変換され出力され
る。
る差信号が上記数式28である場合を想定し、周波数空
間上(0,1/2PV )にある白黒の被写体が撮像素子
401により採取されたとする。この被写体は周期2P
V の横縞であり、このような被写体に対しては、加算器
439,440より出力されるR(γ乗)−Y2 (γ
乗)信号,B(γ乗)信号−Y1 (γ乗)信号はいずれ
も零となる。ゆえに色差信号R−Y,B−Yは零となり
出力されない。このことは周波数(0,1/2PV )で
の色差信号のキャリアが消滅することを意味している。
別の解釈をすれば、周波数(0,1/2PV )上でのR
(γ乗)信号のキャリアとY2 (γ乗)信号のキャリア
とは同位相であり、B(γ乗)信号のキャリアとY
1 (γ乗)信号のキャリアとは同位相であり、従ってこ
れらの差信号である上記数式28のこの周波数でのキャ
リアを消滅させることができるため、色差信号のキャリ
アが発生しないのである。これらの色差信号はひき続く
D/A変換器414,415でD/A変換され出力され
る。
【0075】本実施例では、第1実施例と異なり、空間
周波数平面(fH ,fV )上で(±1/2PH ,±1/
2PV )の位置に色差信号ではなく輝度信号のキャリア
が発生するが、図5,図7,図8および図10に示す光
学的ローパスフィルタ300,500,600および1
50は、その周波数特性が図6,図9および図11の点
線に示すようになっていてこれらの点をトラップしてお
り、折り返し歪を良好に抑制している。なお、図12に
示す処理ブロック図より得られる出力信号をアナログ記
録する場合、D/A変換器418,414,415は必
要であるが、何らかの磁気媒体,光磁気媒体,E2 PR
OM等にディジタル記録する場合は入れなくてもよい。
周波数平面(fH ,fV )上で(±1/2PH ,±1/
2PV )の位置に色差信号ではなく輝度信号のキャリア
が発生するが、図5,図7,図8および図10に示す光
学的ローパスフィルタ300,500,600および1
50は、その周波数特性が図6,図9および図11の点
線に示すようになっていてこれらの点をトラップしてお
り、折り返し歪を良好に抑制している。なお、図12に
示す処理ブロック図より得られる出力信号をアナログ記
録する場合、D/A変換器418,414,415は必
要であるが、何らかの磁気媒体,光磁気媒体,E2 PR
OM等にディジタル記録する場合は入れなくてもよい。
【0076】なお、本願第2の発明のカラー撮像装置の
実施例は本願第1の発明のカラー撮像装置の光学LPF
1がないことを除き、その構成部材が同じなので、図面
のみ示して、その説明を省略する。
実施例は本願第1の発明のカラー撮像装置の光学LPF
1がないことを除き、その構成部材が同じなので、図面
のみ示して、その説明を省略する。
【0077】図14〜図17は本願第2の発明の実施例
の“カラー撮像装置”のブロック図である。なお、図1
4〜図17はそれぞれ本願第1の発明の実施例に係る図
1,図3,図4,図12に対応する図である。
の“カラー撮像装置”のブロック図である。なお、図1
4〜図17はそれぞれ本願第1の発明の実施例に係る図
1,図3,図4,図12に対応する図である。
【0078】
【発明の効果】以上説明したように、本願第1又は第2
の発明の撮像装置によれば、撮像素子にベイヤー配列の
フィルタアレイを設け(又は更にベイヤー配列にあった
光学的ローパスフィルタを設け)、適切に信号処理をほ
どこすことにより、解像度が良く、モワレが少なく、S
/N比の良好な画像を得ることのできるカラー撮像装置
を提供できる。
の発明の撮像装置によれば、撮像素子にベイヤー配列の
フィルタアレイを設け(又は更にベイヤー配列にあった
光学的ローパスフィルタを設け)、適切に信号処理をほ
どこすことにより、解像度が良く、モワレが少なく、S
/N比の良好な画像を得ることのできるカラー撮像装置
を提供できる。
【図1】本願第1の発明の第1実施例である“カラー撮
像装置”のブロック図である。
像装置”のブロック図である。
【図2】上記第1実施例に用いるベイヤー配列の色フィ
ルタの配列例を示す図である。
ルタの配列例を示す図である。
【図3】本願第1の発明の別の処理の“カラー撮像装
置”のブロック図である。
置”のブロック図である。
【図4】本願第1の発明の別の処理の“カラー撮像装
置”のブロック図である。
置”のブロック図である。
【図5】上記第1実施例で用いる光学的ローパスフィル
タの構成図である。
タの構成図である。
【図6】図5に示す光学的ローパスフィルタの説明図で
ある。
ある。
【図7】上記第1実施例における光学的ローパスフィル
タの他の構成を示す構成図である。
タの他の構成を示す構成図である。
【図8】上記第1実施例における光学的ローパスフィル
タの他の構成を示す構成図である。
タの他の構成を示す構成図である。
【図9】図8に示す光学的ローパスフィルタの説明図で
ある。
ある。
【図10】上記第1実施例における光学的ローパスフィ
ルタの他の構成を示す構成図である。
ルタの他の構成を示す構成図である。
【図11】図10に示す光学的ローパスフィルタの説明
図である。
図である。
【図12】本願第1の発明の第2実施例の“カラー撮像
装置”のブロック図である。
装置”のブロック図である。
【図13】ベイヤー配列の色フィルタの配列例を示す図
である。
である。
【図14】本願第2の発明の第1実施例の“カラー撮像
装置”のブロック図である。
装置”のブロック図である。
【図15】本願第2の発明の別の処理の“カラー撮像装
置”のブロック図である。
置”のブロック図である。
【図16】本願第2の発明の別の処理の“カラー撮像装
置”のブロック図である。
置”のブロック図である。
【図17】本願第2の発明の第2実施例の“カラー撮像
装置”のブロック図である。
装置”のブロック図である。
【図18】従来のカラー固体撮像素子の色フィルタの配
列構成の例を示す図である。
列構成の例を示す図である。
【図19】従来のカラー固体撮像素子の色フィルタの配
列構成の例を示す図である。
列構成の例を示す図である。
【図20】従来のカラー固体撮像素子の色フィルタの配
列構成の例を示す図である。
列構成の例を示す図である。
【図21】ベイヤー配列の色フィルタの配列例を示す図
である。
である。
【図22】図21の色フィルタによる信号キャリアの位
置を示す図である。
置を示す図である。
1 光学LPF 101 撮像素子(センサ) 102 色分離部 103 A/D(アナログ−ディジタル)変換器 106 補間フィルタ 107 補間フィルタ 108 補間フィルタ 109 補間フィルタ 111 ホワイトバランス部 112 γ変換部 113 色差マトリクス処理部 114 D/A変換器 115 D/A変換器 116 バンドパスフィルタ(BPF) 117 加算器 118 D/A(ディジタル−アナログ)変換器 120 ホワイトバランスセンサ(AWB) 125 補間フィルタ 126 スイッチ回路(SWY) 127 輝度信号生成回路 129 加算器 130 加算器 132 定数乗算器 133 定数乗算器 134 加算器 135 ローパスフィルタ 136 ローパスフィルタ 137 ローパスフィルタ 138 ローパスフィルタ 139 加算器 140 加算器 141 判定回路 142 エンハンスメント回路 401 撮像素子(センサ) 402 色分離部 403 A/D(アナログ−ディジタル)変換器 406 補間フィルタ 407 補間フィルタ 408 補間フィルタ 409 補間フィルタ 411 ホワイトバランス部 412 γ変換部 414 D/A変換器 415 D/A変換器 418 D/A(ディジタル−アナログ)変換器 420 ホワイトバランスセンサ(AWB) 425 補間フィルタ 429 加算器 430 加算器 436 ローパスフィルタ 437 ローパスフィルタ 438 ローパスフィルタ 439 加算器 440 加算器 441 判定回路 442 エンハンスメント回路
Claims (2)
- 【請求項1】 被写体像を輝度情報と色情報とを有する
電気信号に変換するカラー撮像装置であって、つぎの
(a),(b),(c),(d)の構成要素を備えたこ
とを特徴とするカラー撮像装置。 (a)画素が水平方向のピッチPH ,垂直方向のピッチ
PV の矩形格子状に配置された撮像素子 (b)前記画素に対応して設けられた、水平方向のピッ
チ2PH ,垂直方向のピッチPV で水平方向にPH だけ
オフセットされたオフセットサンプリング構造を有する
第1の色フィルタと、水平方向のピッチ2PH ,垂直方
向のピッチ2PV の矩形格子状サンプリング構造を有す
る第2の色フィルタおよび第3の色フィルタとを有する
色フィルタアレイ (c)入射した光線を該撮像素子の走査方向に対し時計
回りまたは反時計回りにθの角度をなす方向で距離Dだ
け離れた2本の光線の分離する光学部材を有し、撮像光
学系に設けた光学的ローパスフィルタであって、 0.8PH PV /|PH sin θ+PV cos θ|≦D≦ 1.2PH PV /|PH sin θ+PV cos θ| 但し、0≦θ≦π/2 の条件をみたす光学的ローパスフィルタ (d)前記第1の色フィルタ,第2の色フィルタ,第3
の色フィルタに対応する画素から出力された第1の色信
号,第2の色信号,第3の色信号にもとづいて、第1の
色信号のうち第2の色信号の画素と同じ列の画素による
信号のみを同時化し、第2の色信号との差をとった信号
を第1の差信号とし、第1の色信号のうち第2の色信号
の画素と同じ行の画素による信号のみを同時化し、第2
の色信号との差をとった信号を第2の差信号として、第
1の差信号と第2の差信号とを形成し、 また、第1の色信号のうち第3の色信号の画素と同じ列
の画素による信号のみを同時化し、第3の色信号との差
をとった信号を第3の差信号とし、第1の色信号のうち
第3の色信号の画素と同じ行の画素による信号のみを同
時化し、第3の色信号との差をとった信号を第4の差信
号として、第3の差信号と第4の差信号とを形成し、 該第1の差信号と該第2の差信号とを比較し、さらに該
第3の差信号と第4の差信号とを比較し、この比較結果
から、第1の差信号と第2の差信号とのいずれか一方を
選択し、さらに第3の差信号と第4の差信号とのいずれ
か一方を選択し、選択の結果得られた2つの差信号から
前記色情報を形成する色情報形成手段 - 【請求項2】 被写体像を輝度情報と色情報とを有する
電気信号に変換するカラー撮像装置であって、つぎの
(a)、(b)、(c)の構成要素を備えたことを特徴
とするカラー撮像装置。 (a)画素が水平方向のピッチPH ,垂直方向のピッチ
PV の矩形格子状に配置された撮像素子 (b)前記画素に対応して設けられた、水平方向のピッ
チ2PH ,垂直方向のピッチPV で水平方向にPH だけ
オフセットされたオフセットサンプリング構造を有する
第1の色フィルタと、水平方向のピッチ2PH ,垂直方
向のピッチ2PV の矩形格子状サンプリング構造を有す
る第2の色フィルタおよび第3の色フィルタとを有する
色フィルタアレイ (c)前記第1の色フィルタ,第2の色フィルタ,第3
の色フィルタに対応する画素から出力された第1の色信
号,第2の色信号,第3の色信号にもとづいて、第1の
色信号のうち第2の色信号の画素と同じ列の画素による
信号のみを同時化し、第2の色信号との差をとった信号
を第1の差信号とし、第1の色信号のうち第2の色信号
の画素と同じ行の画素による信号のみを同時化し、第2
の色信号との差をとった信号を第2の差信号として、第
1の差信号と第2の差信号とを形成し、 また、第1の色信号のうち第3の色信号の画素と同じ列
の画素による信号のみを同時化し、第3の色信号との差
をとった信号を第3の差信号とし、第1の色信号のうち
第3の色信号の画素と同じ行の画素による信号のみを同
時化し、第3の色信号との差をとった信号を第4の差信
号として、第3の差信号と第4の差信号とを形成し、 該第1の差信号と該第2の差信号とを比較し、さらに該
第3の差信号と第4の差信号とを比較し、この比較結果
から、第1の差信号と第2の差信号とのいずれか一方を
選択し、さらに第3の差信号と第4の差信号とのいずれ
か一方を選択し、選択の結果得られた2つの差信号から
前記色情報を形成する色情報形成手段
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP02331192A JP3246612B2 (ja) | 1992-01-14 | 1992-01-14 | カラー撮像装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP02331192A JP3246612B2 (ja) | 1992-01-14 | 1992-01-14 | カラー撮像装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05191809A true JPH05191809A (ja) | 1993-07-30 |
JP3246612B2 JP3246612B2 (ja) | 2002-01-15 |
Family
ID=12107047
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP02331192A Expired - Fee Related JP3246612B2 (ja) | 1992-01-14 | 1992-01-14 | カラー撮像装置 |
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---|---|
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Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7116819B2 (en) | 2000-08-25 | 2006-10-03 | Sharp Kabushiki Kaisha | Image processing apparatus |
JP2007104450A (ja) * | 2005-10-06 | 2007-04-19 | Nippon Hoso Kyokai <Nhk> | 固体撮像素子、固体撮像装置、信号処理装置及び固体撮像素子駆動方法 |
JP2007110418A (ja) * | 2005-10-13 | 2007-04-26 | Nippon Hoso Kyokai <Nhk> | 単板式カラー撮像装置 |
JP2009147925A (ja) * | 2007-11-22 | 2009-07-02 | Nikon Corp | デジタルカメラおよびデジタルカメラシステム |
US7595826B2 (en) | 1997-01-08 | 2009-09-29 | Ricoh Company, Ltd. | Method a system for improving resolution in color image data generated by a color image sensor |
-
1992
- 1992-01-14 JP JP02331192A patent/JP3246612B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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US7116819B2 (en) | 2000-08-25 | 2006-10-03 | Sharp Kabushiki Kaisha | Image processing apparatus |
JP2007104450A (ja) * | 2005-10-06 | 2007-04-19 | Nippon Hoso Kyokai <Nhk> | 固体撮像素子、固体撮像装置、信号処理装置及び固体撮像素子駆動方法 |
JP2007110418A (ja) * | 2005-10-13 | 2007-04-26 | Nippon Hoso Kyokai <Nhk> | 単板式カラー撮像装置 |
JP4551307B2 (ja) * | 2005-10-13 | 2010-09-29 | 日本放送協会 | 単板式カラー撮像装置 |
JP2009147925A (ja) * | 2007-11-22 | 2009-07-02 | Nikon Corp | デジタルカメラおよびデジタルカメラシステム |
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