JPH0576013A - Image pickup device - Google Patents
Image pickup deviceInfo
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- JPH0576013A JPH0576013A JP3232843A JP23284391A JPH0576013A JP H0576013 A JPH0576013 A JP H0576013A JP 3232843 A JP3232843 A JP 3232843A JP 23284391 A JP23284391 A JP 23284391A JP H0576013 A JPH0576013 A JP H0576013A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、光・電気変換手段を有
するビデオカメラ等の固体撮像装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a solid-state image pickup device such as a video camera having an optical / electrical converting means.
【０００２】[0002]
【従来の技術】近年、ビデオカメラ等の撮像装置には、
固体撮像装置が広く用いられている。固体撮像装置に
は、小形軽量、空間分解能が画面で一様、低残像である
等、種々の長所がある。しかし、ＥＤＴＶ、ＨＤＴＶな
ど解像度の一層の向上が望まれる中で、固体撮像素子の
高画素化に伴う感度の低下、および高画素化と色信号帯
域との両立が課題となっている。2. Description of the Related Art In recent years, image pickup devices such as video cameras have been
Solid-state imaging devices are widely used. The solid-state imaging device has various advantages such as small size, light weight, uniform spatial resolution on the screen, and low afterimage. However, while further improvement in resolution is desired such as EDTV and HDTV, there is a problem in that the sensitivity is lowered due to the increase in the number of pixels of the solid-state image pickup element, and the increase in the number of pixels and the color signal band are compatible.
【０００３】図１０は、従来の撮像装置のブロック図を
示している。図１０において撮像レンズ２０を経た入射
光は水晶光学ローパスフィルタ２１にて不要な高周波成
分を除去された後、色フィルタ２２を経て光電変換手段
２３に入力される。光電変換手段２３の出力信号はサン
プルホールド手段２４にて各色信号毎にサンプルホール
ドされ赤、青、緑信号などとなって出力される。光電変
換手段２３とサンプルホールド手段２４との動作は制御
信号発生部２５の出力信号により制御される。FIG. 10 shows a block diagram of a conventional image pickup apparatus. In FIG. 10, the incident light that has passed through the imaging lens 20 has its unnecessary high-frequency component removed by the crystal optical low-pass filter 21, and then is input to the photoelectric conversion means 23 through the color filter 22. The output signal of the photoelectric conversion means 23 is sampled and held for each color signal by the sample and hold means 24 and output as red, blue, green signals and the like. The operations of the photoelectric conversion unit 23 and the sample hold unit 24 are controlled by the output signal of the control signal generation unit 25.
【０００４】図９は色フィルタ２２のフィルタ配置の一
例を示した模式図であり、ベイヤー配置として広く知ら
れている。図９において、第１フィールドにおいては、
光電変換手段２３から最初に１ラインが１水平走査期間
に渡って出力され、緑信号・赤信号が交互に出力され
る。次にライン２が１水平走査期間に渡って出力され、
緑信号・赤信号が交互に出力され、以下同様に繰り返さ
れる。FIG. 9 is a schematic view showing an example of the filter arrangement of the color filter 22, which is widely known as Bayer arrangement. In FIG. 9, in the first field,
First, one line is output from the photoelectric conversion unit 23 for one horizontal scanning period, and the green signal and the red signal are alternately output. Next, line 2 is output for one horizontal scanning period,
Green and red signals are output alternately, and so on.
【０００５】第２フィールドにおいては、光電変換手段
から最初に２６３ラインが１水平走査期間に渡って出力
され、青信号・緑信号が交に出力される。次に２６４ラ
イン以下も同様に繰り返される。出力としては赤信号、
青信号、緑信号が出力される。従来の撮像装置は上記の
ように、緑・赤・青の原色フィルタを使用するため色再
現性が良好であるという利点がある。しかし解像度に関
しては不十分である。また原色フィルタを使用し、更に
フレーム蓄積動作を行うため、感度の点においても不十
分である。In the second field, the photoelectric conversion means first outputs 263 lines for one horizontal scanning period, and alternately outputs the blue signal and the green signal. Next, 264 lines and below are similarly repeated. Red light as output,
Blue signal and green signal are output. As described above, the conventional image pickup apparatus uses the green, red, and blue primary color filters, and thus has the advantage of good color reproducibility. However, the resolution is insufficient. In addition, since the primary color filter is used and the frame accumulation operation is performed, the sensitivity is insufficient.
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】従来の固体撮像装置を
使用した場合に得られる２次元周波数特性を図１１に示
す。図１１において、横軸は水平周波数、縦軸は垂直周
波数を表す。図１１に示すように、（ＦＨ２，０）およ
び、（０，ＦＶ２）に赤と青の偽信号が発生し、（ＦＨ
２，ＦＶ２）に緑とマゼンタの偽信号が発生する。従っ
て上記偽信号を除去する水晶光学ローパスフィルタ７０
を使用すると（０，０）、（ＦＨ１，０）、（ＦＨ１，
ＦＶ１）、（０，ＦＶ１）という挟帯域の信号しか得ら
れない。また感度が低く、しかもフィールド毎に赤と青
の色割れを発生するという課題があった。FIG. 11 shows a two-dimensional frequency characteristic obtained when a conventional solid-state image pickup device is used. In FIG. 11, the horizontal axis represents the horizontal frequency and the vertical axis represents the vertical frequency. As shown in FIG. 11, false signals of red and blue are generated at (FH2,0) and (0, FV2), and (FH2,0)
2, FV2) produces false signals of green and magenta. Therefore, the crystal optical low-pass filter 70 for removing the false signal is
Is used, (0,0), (FH1,0), (FH1,
Only signals in narrow bands FV1) and (0, FV1) can be obtained. Further, there is a problem that the sensitivity is low and that red and blue color breakup occurs in each field.
【０００７】本発明は上記した点に鑑み、感度、解像
度、および色再現性に優れかつ偽信号のない撮像装置を
提供することを目的とする。In view of the above points, it is an object of the present invention to provide an image pickup device which is excellent in sensitivity, resolution, and color reproducibility and has no false signal.
【０００８】[0008]
【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達す
るため、撮像レンズと、前記撮像レンズに入射された光
の所定の波長成分のみを選択する低域通過特性を有する
色選択光学ローパスフィルタと、選択的に低域通過処理
を施された入射光を各色成分に分解する色フィルタと、
分解された各色成分を光電変換する光電変換手段と、光
電気変換を施された電気信号を入力して所定の色フィル
タの存在しない画素における色信号量を画素補間にて算
出する画素補間手段と、前記画素補間手段の出力信号と
光電変換手段の出力信号とを演算する画素間信号演算手
段と、演算された各色信号毎にサンプルホールドして色
分離を施し、所定の出力信号を得るサンプルホールド手
段と、前記光電変換手段の動作とサンプルホールド手段
の動作を制御する制御信号発生部とを有する構成となっ
ている。In order to achieve the above object, the present invention achieves the above-mentioned object. A color selection optical low-pass filter having an image pickup lens and a low-pass characteristic for selecting only a predetermined wavelength component of light incident on the image pickup lens. And a color filter that decomposes the incident light selectively subjected to low-pass processing into each color component,
Photoelectric conversion means for photoelectrically converting each decomposed color component, and pixel interpolation means for inputting an electrical signal subjected to photoelectric conversion and calculating a color signal amount in a pixel in which a predetermined color filter does not exist by pixel interpolation An inter-pixel signal calculating means for calculating an output signal of the pixel interpolating means and an output signal of the photoelectric converting means, and a sample hold for performing a color separation by sample-holding each calculated color signal to obtain a predetermined output signal Means and a control signal generator for controlling the operation of the photoelectric conversion means and the operation of the sample and hold means.
【０００９】[0009]
【作用】本発明は上記した構成により、色選択光学ロー
パスフィルタにて色偽信号を選択的に除去し、高周波成
分を有する緑信号を保存して広帯域の輝度信号を得るこ
とが可能となり解像度が向上すると共に、色フィルタを
使用する事により感度が向上する。また、光電変換手段
の全画素を同時読み出しする場合、感度向上と共に垂直
解像度が向上し、斜め方向の偽信号の影響が少なくな
る。With the above-described structure, the present invention makes it possible to selectively remove a color false signal with a color selective optical low-pass filter, store a green signal having a high frequency component, and obtain a broadband luminance signal. In addition to the improvement, the sensitivity is improved by using the color filter. Further, when all the pixels of the photoelectric conversion unit are simultaneously read, the sensitivity is improved and the vertical resolution is improved, and the influence of the false signal in the oblique direction is reduced.
【００１０】また、光電変換手段をフィールド蓄積動作
させる場合、垂直解像度は減少するが感度が良好であ
る。しかも原色信号処理を行うため色再現性が良好とな
る。When the photoelectric conversion means is operated in the field storage mode, the vertical resolution is reduced but the sensitivity is good. Moreover, the color reproducibility is improved because the primary color signal processing is performed.
【００１１】[0011]
【実施例】以下、本発明による撮像装置の一実施例を図
面を参照しながら説明する。図１は、本発明の撮像装置
の一実施例を示すブロック図である。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of an image pickup apparatus according to the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the image pickup apparatus of the present invention.
【００１２】図１において、撮像レンズ１を経た入射光
は、色選択光学ローパスフィルタ２にて、所定の波長成
分のみ選択的に低域通過処理が施される。色選択光学ロ
ーパスフィルタ２に関しては、特開平２−９０８１７号
公報に記載のものがある。本実施例では色選択光学ロー
パスフィルタ２としては、例えば図３（ａ）に示すよう
な位相格子８を使用する。なお、図３（ａ）は位相格子
８を光軸に垂直な方向からみた構成図で、図３（ａ）に
おいて入射光が左から位相格子８に入射し、出力光とし
て出力されるとき、赤信号および青信号のみ選択的に低
域濾波処理を施し、緑信号のみ低域濾波処理を施さない
ように構成することが出来るため偽信号除去に効果があ
る。図３（ａ）の位相格子は例えば矩形波形状で屈折率
ｎ１およびｎ２の２枚の位相格子を向かい合わせて接合
したものである。それぞれの材料の波長特性図を図３
（ｂ）に示す。図３（ｂ）のようにｎ１とｎ２の屈折率
を有する材料を緑波長付近で同一の屈折率とし、赤およ
び青の波長で屈折率を異なるように選べるため、波長選
択性が生じる。In FIG. 1, the incident light that has passed through the image pickup lens 1 is selectively low-pass-processed by a color selective optical low-pass filter 2 only for a predetermined wavelength component. The color selective optical low-pass filter 2 is described in JP-A-2-90817. In this embodiment, as the color selection optical low-pass filter 2, for example, a phase grating 8 as shown in FIG. 3A is used. 3A is a configuration diagram of the phase grating 8 viewed from a direction perpendicular to the optical axis. When incident light enters the phase grating 8 from the left in FIG. 3A and is output as output light, Since it is possible to selectively perform the low-pass filtering processing only on the red signal and the blue signal and not perform the low-pass filtering processing on the green signal, it is effective in removing the false signal. The phase grating shown in FIG. 3A is, for example, a rectangular wave-shaped two phase gratings having refractive indices n1 and n2, which are faced to each other and joined. Figure 3 shows the wavelength characteristics of each material.
It shows in (b). As shown in FIG. 3B, the materials having the refractive indices of n1 and n2 have the same refractive index near the green wavelength, and the refractive indices can be selected to be different for the red and blue wavelengths, so that wavelength selectivity occurs.
【００１３】以上のように色選択光学ローパスフィルタ
２を経た信号は、色フィルタ３を通過する。色フィルタ
３は光電変換手段４の各画素上に配置され、入射光を各
色成分毎に分解して光電変換手段４に入射させる。色フ
ィルタとしてはシアン、イエロー等の補色フィルタを使
用できる。もちろん従来通りの原色フィルタを使用して
も構わない。この時、光電変換手段として垂直画素のう
ち全画素を１フィールド内で読み出し、色フィルタ３と
しては図４に示すように光電変換手段４の第１列目が
緑、シアンの繰り返しであり、第２列目がイエロー、緑
の繰り返しであり、第３列目以下が第１列目と第２列目
の色フィルタ配列の繰り返しで有るような色フィルタ配
列を使用すると良い。The signal that has passed through the color selective optical low-pass filter 2 as described above passes through the color filter 3. The color filter 3 is arranged on each pixel of the photoelectric conversion means 4, and separates incident light into each color component and makes it incident on the photoelectric conversion means 4. A complementary color filter such as cyan or yellow can be used as the color filter. Of course, a conventional primary color filter may be used. At this time, all pixels of the vertical pixels are read out in one field as the photoelectric conversion means, and as the color filter 3, the first column of the photoelectric conversion means 4 is repeated green and cyan as shown in FIG. It is preferable to use a color filter array in which the second column is a repetition of yellow and green, and the third and subsequent columns are a repetition of the color filters in the first column and the second column.
【００１４】また、光電変換手段４の動作としてフィー
ルド蓄積インタレース駆動を行なっても良い。フィール
ド蓄積インタレース駆動の場合、色フィルタ３としては
図５に示すように光電変換手段４の第１列目が緑、シア
ンの繰り返しであり、第２列目がすべて緑であり、第３
列目がイエロー、緑の繰り返しであり、第４列目がすべ
て緑であり、第５列目以下が第１列目から第４列目まで
の色フィルタ配列の繰り返しとなる用に配置する。As the operation of the photoelectric conversion means 4, field storage interlaced driving may be performed. In the case of the field storage interlace drive, as the color filter 3, as shown in FIG. 5, the first column of the photoelectric conversion means 4 is a repetition of green and cyan, the second column is all green, and the third column is
The columns are arranged such that yellow and green are repeated, the fourth column is all green, and the fifth and subsequent columns are arranged so that the color filter arrays from the first column to the fourth column are repeated.
【００１５】光電変換手段４にて光電気変換を施された
信号は画素補間手段５に入力される。画素補間手段５に
おいては所定の色フィルタの存在しない画素における色
信号量を画素補間にて算出する。The signal subjected to photoelectric conversion by the photoelectric conversion means 4 is input to the pixel interpolation means 5. In the pixel interpolating means 5, the color signal amount in the pixel where the predetermined color filter does not exist is calculated by pixel interpolation.
【００１６】図６は画素補間手段５の一例について動作
を示したものである。例えば図４のような色フィルタ配
置においては図６（ａ）の様に緑画素１０に対して斜め
四方の緑画素９が囲む場合と、図６（ｂ）の様に緑画素
の存在しない部分１２を縦横の緑画素１１が囲む場合と
がある。図６（ａ）および（ｂ）において緑画素を補間
するための演算係数は、例えば図６（ｃ）の様に現ライ
ンをｋとするとｋ−１とｋ＋１の３ラインに渡り、現在
の画素の前後１画素の３×３画素の２次元演算となる。
ｋ−１ラインの係数は−１，２，−１でありｋラインの
係数は２，１２，２であり、ｋ＋１ラインの係数は−
１，２，−１である。緑画素が離散的に存在するため図
６（ｄ）および図６（ｅ）のように画素毎に係数を変更
しても良い。係数切り替えは制御信号発生部８の制御信
号に同期して実施すると良い。これらの処理は、図２に
おいて、斜め周波数成分 （ＦＨ２，０）、（ＦＨ２，ＦＶ２）、（０，ＦＶ２） の三角領域を落とすフィルタ処理に他ならない。一般に
画素補間手段５として垂直Ｎライン、水平Ｍ画素の２次
元フィルタを使用して差し支えない。図７に画素補間手
段５のブロック図を示す。画素補間手段５の伝達関数と
しては、例えば、 Ｆ（ｚ，ｗ）＝１−（−ｗ＋２−ｗ-1）・（−ｚ＋２−ｚ１-1）／１６ 等を使用すると良い。FIG. 6 shows the operation of an example of the pixel interpolating means 5. For example, in the color filter arrangement as shown in FIG. 4, the green pixel 10 is surrounded by diagonally square green pixels 9 as shown in FIG. 6A, and the green pixel 9 does not exist as shown in FIG. 6B. In some cases, 12 is surrounded by vertical and horizontal green pixels 11. In FIG. 6A and FIG. 6B, the calculation coefficient for interpolating the green pixel extends over three lines of k−1 and k + 1 where the current line is k as shown in FIG. It is a two-dimensional operation of 3 × 3 pixels of 1 pixel before and after.
The coefficient of the k−1 line is −1,2, −1, the coefficient of the k line is 2,12,2, and the coefficient of the k + 1 line is −2.
1, 2, -1. Since green pixels are discretely present, the coefficient may be changed for each pixel as shown in FIGS. 6D and 6E. The coefficient switching may be performed in synchronization with the control signal of the control signal generator 8. These processes are nothing but filter processes for dropping the triangular regions of the diagonal frequency components (FH2,0), (FH2, FV2), (0, FV2) in FIG. Generally, a two-dimensional filter having vertical N lines and horizontal M pixels may be used as the pixel interpolating means 5. FIG. 7 shows a block diagram of the pixel interpolating means 5. The transfer function of the pixel interpolation means 5, for example, F (z, w) = 1 - (- w + 2-w -1) · (-z + 2-z1 -1) / 16 or the like may be used.
【００１７】図７において入力端１３に入力された信号
は直接に演算部１６に入力するものと、第１の１Ｈ
（Ｈ：水平走差期間）遅延手段１４を経て演算部１６に
入力するものと、第１の１Ｈ遅延手段１４と第２の１Ｈ
遅延手段１５とを経て演算部１６に入力するものとがあ
り、演算部１６において前記補間演算を行い、出力端１
７に補間信号を出力する。次に画素補間手段５の出力信
号と光電変換手段４の出力信号とを画素間信号演算手段
６にて演算する。In FIG. 7, the signal input to the input terminal 13 is directly input to the arithmetic unit 16 and the first 1H signal.
(H: Horizontal travel difference period) Inputting to the calculation unit 16 via the delay unit 14, the first 1H delay unit 14 and the second 1H
Some of them are input to the calculation unit 16 via the delay means 15. The calculation unit 16 performs the interpolation calculation to output the output 1
The interpolation signal is output to 7. Next, the output signal of the pixel interpolating means 5 and the output signal of the photoelectric converting means 4 are calculated by the inter-pixel signal calculating means 6.
【００１８】図８に画素間信号演算手段６の一例を示
す。図８において、差分器１８にてシアン画素における
信号量から画素補間手段５にて計算したシアン画素の位
置における緑信号の推定量を引いて青信号を算出し出力
する。また、差分器１９にてイエロー画素における信号
量から、前記画素補間手段５にて計算したイエロー画素
の位置における緑信号の推定量を引いて赤信号を算出し
出力する。なお、一般に画素間信号演算手段６として画
素補間手段５の出力信号と光電変換手段４の出力信号と
を入力とし、補色信号および原色信号から、緑、赤およ
び青信号を算出する様にしても良い。画素間信号演算手
段６の出力はサンプルホールド手段７に入力され、サン
プルホールド手段７においては各色信号毎にサンプルホ
ールドして色分離を施され、所定の出力信号を得るよう
に構成されており、制御信号発生部８の出力信号により
光電変換手段４の動作とサンプルホールド手段７の動作
が制御される。FIG. 8 shows an example of the inter-pixel signal calculation means 6. In FIG. 8, the subtractor 18 subtracts the estimated amount of the green signal at the position of the cyan pixel calculated by the pixel interpolator 5 from the signal amount of the cyan pixel to calculate and output the blue signal. Further, the subtractor 19 subtracts the estimated amount of the green signal at the position of the yellow pixel calculated by the pixel interpolating means 5 from the signal amount of the yellow pixel to calculate and output the red signal. Generally, the output signal of the pixel interpolating means 5 and the output signal of the photoelectric converting means 4 may be input as the inter-pixel signal calculating means 6, and the green, red and blue signals may be calculated from the complementary color signals and the primary color signals. .. The output of the inter-pixel signal calculation means 6 is input to the sample hold means 7, and the sample hold means 7 is configured to sample and hold each color signal to perform color separation and obtain a predetermined output signal. The operation of the photoelectric conversion means 4 and the operation of the sample hold means 7 are controlled by the output signal of the control signal generator 8.
【００１９】なお、画素間信号演算手段６の動作として
画素間の差分を取る処理を示したが画素間の加算を行
い、例えば加算結果を輝度信号として使用するようにし
ても良い。この時、色フィルタ３のイエロー、緑、シア
ンの分光特性の包絡線を輝度信号の分光特性に合わせる
ように設計すると良い。従って本実施例の撮像装置の出
力信号として輝度信号あるいは色差信号であっても構わ
ない。Although the processing for obtaining the difference between pixels has been shown as the operation of the inter-pixel signal calculation means 6, addition between pixels may be performed and the addition result may be used as a luminance signal. At this time, it is advisable to design the envelope of the yellow, green, and cyan spectral characteristics of the color filter 3 to match the spectral characteristics of the luminance signal. Therefore, the output signal of the image pickup apparatus of this embodiment may be a luminance signal or a color difference signal.
【００２０】また、上記の説明では図４の様な色フィル
タ配置について画素補間手段等の補間動作を説明した
が、図５のような色フィルタ配置の場合、１ラインとし
て１行目と２行目の加算結果が光電変換手段４の出力信
号として得られる。すなわち緑×２、シアン＋緑×２、
緑×２などである。この場合も緑×２を一つの信号量と
みなせば図４の処理と全く同等となる。更に図４、図５
以外の一般の色フィルタ配置としても差し支えない。Further, in the above description, the interpolation operation of the pixel interpolating means or the like has been described for the color filter arrangement as shown in FIG. 4, but in the case of the color filter arrangement as shown in FIG. The addition result of the eyes is obtained as an output signal of the photoelectric conversion means 4. That is, green x 2, cyan + green x 2,
Green x 2 etc. Also in this case, if green × 2 is regarded as one signal amount, the processing is exactly the same as that in FIG. 4 and 5
Other general color filter arrangements may be used.
【００２１】以上のように本実施例の撮像装置によれ
ば、全画素読みだしとしても、フィールド蓄積としても
毎フィード赤および青信号が得られるため色割れを起こ
さず、しかも補色フィルタを使用するため感度も高く取
れる。As described above, according to the image pickup apparatus of this embodiment, since red and blue signals are obtained for each feed even if all pixels are read out and field accumulation is performed, color breakup does not occur, and a complementary color filter is used. High sensitivity can be obtained.
【００２２】また、図２は本実施例の撮像装置における
信号帯域を示す２次元周波数特性図である。図２におい
て、横軸は水平周波数、縦軸は垂直周波数である。図１
１と同様に（ＦＨ２，０）および（０，ＦＶ２）に赤信
号および青信号の偽信号が発生する。またマゼンタの偽
信号は（ＦＨ２，ＦＶ２）に発生する。色選択光学ロー
パスフィルタ２により、（ＦＨ２，０）および（０，Ｆ
Ｖ２）に発生する赤信号および青信号の偽信号に選択的
に低域濾波処理を施し、（ＦＨ２，ＦＶ２）に発生する
緑信号およびマゼンタの偽信号を別途従来の水晶フィル
タ等で低域濾波処理する。この結果緑信号は（０，
０）、（ＦＨ２，０）、（０，ＦＶ２）の三角領域まで
利用できる。赤信号と青信号とは従来の固体撮像装置に
て得られる帯域を保存している。緑信号の高周波成分を
輝度信号として使用すれば広帯域の輝度信号が得られ
る。FIG. 2 is a two-dimensional frequency characteristic diagram showing the signal band in the image pickup apparatus of this embodiment. In FIG. 2, the horizontal axis represents the horizontal frequency and the vertical axis represents the vertical frequency. Figure 1
Similar to 1, false signals of red signal and blue signal are generated at (FH2,0) and (0, FV2). Further, a magenta false signal is generated at (FH2, FV2). By the color selection optical low pass filter 2, (FH2,0) and (0, F
The red and blue false signals generated in V2) are selectively subjected to low-pass filtering, and the green and magenta false signals generated in (FH2, FV2) are separately low-pass filtered by a conventional crystal filter or the like. To do. As a result, the green signal is (0,
0), (FH2,0), and (0, FV2) triangular areas can be used. The red signal and the blue signal store the bands obtained by the conventional solid-state imaging device. If the high frequency component of the green signal is used as the luminance signal, a broadband luminance signal can be obtained.
【００２３】[0023]
【発明の効果】以上のように本発明の固体撮像装置は、
色選択光学ローパスフィルタにて色偽信号を選択的に除
去し、高周波成分を有する緑信号を保存して広帯域の輝
度信号を得ることが可能となり、従来に比べて偽信号無
しに水平・垂直双方の輝度解像度を共に高く取ることが
できると共に、色フィルタを使用する事により感度が向
上する。また、光電変換手段の全画素を同時読み出しす
る場合、感度向上と共に垂直解像度が向上し、斜め方向
の偽信号の影響が少なくなる。As described above, the solid-state image pickup device of the present invention is
The color selection optical low-pass filter selectively removes the color false signal and saves the green signal with high frequency component to obtain the wide band luminance signal. It is possible to obtain a high luminance resolution together with, and the sensitivity is improved by using a color filter. Further, when all the pixels of the photoelectric conversion unit are simultaneously read, the sensitivity is improved and the vertical resolution is improved, and the influence of the false signal in the oblique direction is reduced.
【００２４】また、光電変換手段をフィールド蓄積動作
させる場合、垂直解像度は減少するが感度が良好であ
る。しかも原色信号処理を行うため色再現性が良好とな
る。さらに本発明によれば固体撮像素子１個で実現出来
るためコンパクトな構成をとることができ、低コスト化
にも効果がある。When the photoelectric conversion means is operated in the field storage mode, the vertical resolution is reduced but the sensitivity is good. Moreover, the color reproducibility is improved because the primary color signal processing is performed. Further, according to the present invention, since it can be realized by one solid-state image pickup device, a compact structure can be taken and it is effective in cost reduction.
【図１】本発明の撮像装置の一実施例を示すブロック図FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of an image pickup apparatus of the present invention.
【図２】同本実施例の撮像装置における信号帯域を示す
２次元周波数特性図FIG. 2 is a two-dimensional frequency characteristic diagram showing a signal band in the image pickup apparatus of this embodiment.
【図３】（ａ）同撮像装置に使用する色選択光学ローパ
スフィルタの構成図 （ｂ）同色選択光学ローパスフィルタ材料の波長特性を
示した波長特性図FIG. 3A is a configuration diagram of a color selection optical low-pass filter used in the imaging device, and FIG. 3B is a wavelength characteristic diagram showing wavelength characteristics of the same color selection optical low-pass filter material.
【図４】同撮像装置の色フィルタ配置と信号読みだし状
態の一例を示す配置図FIG. 4 is a layout diagram showing an example of a color filter layout and a signal reading state of the imaging device.
【図５】同撮像装置の色フィルタ配置と信号読みだし状
態の別の一例を示す配置図FIG. 5 is a layout diagram showing another example of a color filter layout and a signal reading state of the imaging apparatus.
【図６】（ａ）同撮像装置の画素補間手段の画素補間動
作を示す動作図 （ｂ）同撮像装置の画素補間手段の画素補間動作を示す
動作図 （ｃ）同撮像装置の画素補間手段の画素補間動作を示す
動作図 （ｄ）同撮像装置の画素補間手段の画素補間動作を示す
動作図 （ｅ）同撮像装置の画素補間手段の画素補間動作を示す
動作図6A is an operation diagram showing a pixel interpolation operation of a pixel interpolation unit of the image pickup apparatus, FIG. 6B is an operation diagram showing a pixel interpolation operation of a pixel interpolation unit of the image pickup apparatus, and FIG. 6C is a pixel interpolation unit of the image pickup apparatus. (D) Operation diagram showing the pixel interpolation operation of the pixel interpolation means of the image pickup apparatus (e) Operation diagram showing the pixel interpolation operation of the pixel interpolation means of the image pickup apparatus
【図７】本発明の撮像装置の画素補間手段の一例を示す
ブロック図FIG. 7 is a block diagram showing an example of pixel interpolation means of the image pickup apparatus of the present invention.
【図８】本発明の撮像装置の画素間信号演算手段の一例
を示すブロック図FIG. 8 is a block diagram showing an example of inter-pixel signal calculation means of the image pickup apparatus of the present invention.
【図９】従来の撮像装置の色フィルタ配置と信号読みだ
し状態を示す模式図FIG. 9 is a schematic diagram showing a color filter arrangement and a signal reading state of a conventional image pickup apparatus.
【図１０】従来の撮像装置のブロック図FIG. 10 is a block diagram of a conventional imaging device.
【図１１】従来の固体撮像装置における信号帯域を示す
２次元周波数特性図FIG. 11 is a two-dimensional frequency characteristic diagram showing a signal band in a conventional solid-state imaging device.
１ 撮像レンズ ２ 色選択光学ローパスフィルタ ３ 色フィルタ ４ 光電変換手段 ５ 画素補間手段 ６ 画素間信号演算手段 ７ サンプルホールド手段 ８ 制御信号発生部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Imaging lens 2 Color selection optical low-pass filter 3 Color filter 4 Photoelectric conversion means 5 Pixel interpolation means 6 Inter-pixel signal calculation means 7 Sample hold means 8 Control signal generation section
Claims (10)
た光の所定の波長成分のみを選択する低域通過特性を有
する色選択光学ローパスフィルタと、選択的に低域通過
処理を施された入射光を各色成分に分解する色フィルタ
と、分解された各色成分を光電変換する光電変換手段
と、光電気変換された電気信号を入力して所定の色フィ
ルタの存在しない画素における色信号量を画素補間にて
算出する画素補間手段と、前記画素補間手段の出力信号
と光電変換手段の出力信号とを演算する画素間信号演算
手段と、演算された各色信号毎にサンプルホールドして
色分離を施し、所定の出力信号を得るサンプルホールド
手段と、前記光電変換手段の動作とサンプルホールド手
段の動作を制御する制御信号発生部とを具備したことを
特徴とする撮像装置。1. An imaging lens, a color selective optical low-pass filter having a low-pass characteristic for selecting only a predetermined wavelength component of light incident on the imaging lens, and a low-pass processing selectively applied. A color filter that decomposes incident light into each color component, a photoelectric conversion unit that photoelectrically converts each decomposed color component, and an electric signal that has been photoelectrically converted is input to determine a color signal amount in a pixel in which a predetermined color filter does not exist. Pixel interpolation means for calculating by pixel interpolation, inter-pixel signal calculation means for calculating the output signal of the pixel interpolation means and the output signal of the photoelectric conversion means, and sample-holding for each calculated color signal to perform color separation. An image pickup apparatus comprising: a sample and hold means for obtaining a predetermined output signal; and a control signal generator for controlling the operation of the photoelectric conversion means and the operation of the sample and hold means.
子を使用することを特徴とする請求項１記載の撮像装
置。2. The image pickup device according to claim 1, wherein a phase grating is used as the color selective optical low-pass filter.
ことを特徴とする請求項１記載の撮像装置。3. The image pickup apparatus according to claim 1, wherein a complementary color filter is used as the color filter.
を１フィールド内で読み出すことを特徴とする請求項１
記載の撮像装置。4. A photoelectric conversion means for reading out all pixels of vertical pixels within one field.
The imaging device described.
が緑、シアンの繰り返しであり、第２列目がイエロー、
緑の繰り返しであり、第３列目以下が第１列目と第２列
目の色フィルタ配列の繰り返しとなることを特徴とする
請求項４記載の撮像装置。5. As a color filter, the first row of photoelectric conversion means is a repetition of green and cyan, and the second row is yellow.
The image pickup apparatus according to claim 4, wherein the green color is repeated, and the color filter arrays of the first column and the second column are repeated in the third and subsequent columns.
ス駆動を行うことを特徴とする請求項１記載の撮像装
置。6. The image pickup apparatus according to claim 1, wherein the photoelectric conversion means performs field storage interlace driving.
が緑、シアンの繰り返しであり、第２列目がすべて緑で
あり、第３列目がイエロー、緑の繰り返しであり、第４
列目がすべて緑であり、第５列目以下が第１列目から第
４列目までの色フィルタ配列の繰り返しとなることを特
徴とする請求項６記載の撮像装置。7. A color filter, wherein the first row of photoelectric conversion means is a repetition of green and cyan, the second row is all green, the third row is a repetition of yellow and green, and the fourth
7. The image pickup apparatus according to claim 6, wherein the columns are all green, and the fifth and subsequent columns are repeated color filter arrays from the first column to the fourth column.
素の２次元フィルタを使用することを特徴とする請求項
１記載の撮像装置。8. An image pickup apparatus according to claim 1, wherein the pixel interpolating means uses a two-dimensional filter having vertical N lines and horizontal M pixels.
ン、水平Ｍ画素の２次元フィルタを使用した画素補間手
段の出力信号と光電変換手段の出力信号とを入力とし、
補色信号および原色信号から、緑、赤および青信号を算
出することを特徴とする請求項１記載の撮像装置。9. An output signal of a pixel interpolating means and an output signal of a photoelectric converting means using a two-dimensional filter of vertical N lines and horizontal M pixels as an inter-pixel signal calculating means are input.
The image pickup apparatus according to claim 1, wherein green, red, and blue signals are calculated from complementary color signals and primary color signals.
ン、水平Ｍ画素の２次元フィルタを使用した画素補間手
段の出力信号と光電変換手段の出力信号とを入力とし、
シアンおよびイエローから緑信号を引き算し、赤および
青信号を算出することを特徴とする請求項１記載の撮像
装置。10. An output signal of a pixel interpolating means and a photoelectric converting means using a two-dimensional filter of vertical N lines and horizontal M pixels as an inter-pixel signal arithmetic means,
The image pickup apparatus according to claim 1, wherein the green signal is subtracted from the cyan and yellow signals to calculate the red and blue signals.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3232843A JPH0576013A (en) | 1991-09-12 | 1991-09-12 | Image pickup device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3232843A JPH0576013A (en) | 1991-09-12 | 1991-09-12 | Image pickup device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0576013A true JPH0576013A (en) | 1993-03-26 |
Family
ID=16945674
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3232843A Pending JPH0576013A (en) | 1991-09-12 | 1991-09-12 | Image pickup device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0576013A (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000506702A (en) * | 1996-03-14 | 2000-05-30 | ポラロイド コーポレイション | Single sensor color camera |
| KR100517391B1 (en) * | 1996-11-18 | 2005-11-29 | 소니 가부시끼 가이샤 | Video pickup device with interpolation function |
| JP2017118329A (en) * | 2015-12-24 | 2017-06-29 | 日本放送協会 | Imaging apparatus, imaging method, image frame read-out control circuit and signal processing device |
-
1991
- 1991-09-12 JP JP3232843A patent/JPH0576013A/en active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000506702A (en) * | 1996-03-14 | 2000-05-30 | ポラロイド コーポレイション | Single sensor color camera |
| KR100517391B1 (en) * | 1996-11-18 | 2005-11-29 | 소니 가부시끼 가이샤 | Video pickup device with interpolation function |
| JP2017118329A (en) * | 2015-12-24 | 2017-06-29 | 日本放送協会 | Imaging apparatus, imaging method, image frame read-out control circuit and signal processing device |
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