JPS6243395B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、三原色信号のうちの赤原色信号（以
下Ｒ信号という）および青原色信号（以下Ｂ信号
という）を市松模様に配列したカラーフイルタに
対応された各絵素から各々得るようなCCD
（Charge Coupled Device：電荷転送素子を備え
たCCDカラー撮像装置における偽信号抑圧回路
に関する。

CCD撮像素子のように光学像を直接に光学的
にサンプリングして光電変換する撮像手段では、
上記サンプリングにより生ずる側帯波成分のうち
の下側帯波成分が、特に上記サンプリングの周波
数が低いと、基底帯域成分に重畳されるので、折
り返し歪の発生原因となり、上記折り返し歪によ
り画質が著しく低下されてしまう。このような画
質の劣化を伴なうことなく解像度を向上させるに
は、絵素の寸法を小さくし且つ絵素数を多くする
とともに、高い周波数でサンプリングを行なう必
要がある。しかし、現在の半導体製造技術では、
十分な解像度を得られる程に多数絵素を有する
CCD撮像素子を製造することが極めて困難であ
る。

そこで、本発明は、製造可能な少絵素数の
CCD撮像素子を用いたCCDカラー撮像装置の解
像度を向上させるための偽信号抑圧回路を提供す
るものである。

そして、本発明の要旨は、三原色信号のうち赤
原色信号および青原色信号は市松模様配列のカラ
ーフイルタに対応させた各絵素から各々得るよう
にしたCCDカラー撮像装置において、赤原色信
号および青原色信号について隣接ラインに存在す
る各絵素からの各信号を各々加算して各々垂直相
関処理を施こす手段と、緑原色信号について水平
輪郭補償処理を施こす手段と、上記垂直相関処理
の施こされた赤原色信号および青原色信号と上記
水平輪郭補償処理の施こされた緑原色信号とを加
算合成して輝度信号を出力する加算手段とを備え
て成るCCDカラー撮像装置における偽信号抑圧
回路にある。

以下本発明について、一実施例を示す図面に従
い詳細に説明する。

先ず、本発明に適用されるCCD撮像装置に備
えられるCCD撮像素子について説明する。

第１図は、インターラインシフト型と呼ばれる
CCD撮像素子１の概略構造を示し、各絵素２の
列の間に転送ゲート３を介して垂直転送レジスタ
４が設けられている所に特徴を有する。垂直転送
レジスタ４の各出力は水平転送レジスタ５に転送
され、水平転送レジスタ５には丁度１水平走査分
の撮像電荷が蓄えられ、順次出力端子６より読み
出される。この素子１の動作は次の様に説明され
る。或る垂直走査区間で各絵素２に蓄積された撮
像電荷は垂直帰線区間において各転送ゲート３を
介し、光学的に遮蔽されている各垂直転送レジス
タ４に転送される。各垂直転送レジスタ４の出力
は次の垂直走査区間中の水平帰線区間に１絵素分
だけ図において下方にシフトし、１水平走査分の
撮像電荷を水平転送レジスタ５に転送する。水平
転送レジスタ５では各水平走査区間に図において
右方に撮像電荷を転送し出力６に出力信号として
取り出す。このようにして各水平走査分の信号を
取り出し終ると又各絵素２に蓄積された撮像電荷
が次の垂直帰線区間に垂直転送レジスタ４に転送
され、これらが繰り返されて連続したビデオ信号
が出力端子６に得られる。

また、CCDカラー撮像装置における三原色信
号を得るためのCCD撮像素子の緑原色信号（以
下Ｇ信号という。）を得るための各絵素に対して
Ｒ信号およびＢ信号を得るための各絵素を水平方
向に絵素ピツチの1/2だけずらして配置し、各絵
素から得られる各出力信号を合成して撮像出力信
号を得るようにすれば、上述のサンプリングによ
る解像度の低下を防止することができる。このよ
うなCCDカラー撮像装置の原理的な構成を第２
図に示す。すなわち、第２図において、Ｇ信号、
Ｒ信号およびＢ信号の三原色信号を得るための各
CCD撮像素子１１，１２，１３は、緑用のCCD
撮像素子１１に対して、赤および青用のCCD撮
像素子１２，１３が絵素ピツチτの1/2だけ水平
方向にずらされていて配置されている。

このように各CCD撮像素子１１，１２，１３
を配置して成るCCDカラー撮像装置１０におい
ては、サンプリング周波数の位相を緑用のCCD
撮像素子１１と赤および青用のCCD撮像素子１
２，１３とで180゜ずらしたことになるので、サ
ンプリングによつて各CCD撮像素子１１，１
２，１３から得られる各出力信号のうち基底帯域
信号は全て同位相であるが、側帯波では緑用の
CCD撮像素子１１からの出力信号に対して赤お
よび青用の各CCD撮像素子１２，１３からの各
出力信号の位相が180゜ずれている。そこで、各
CCD撮像素子１１，１２，１３からの各出力信
号のレベルを、（緑用の出力信号レベル）＝（赤用
の出力信号レベル）＋（青用の出力信号レベル）と
なるように調整しておき、各出力信号を合成して
得られる合成信号は、サンプリングによる側帯波
成分だけが相殺されて、同位相の基底帯域信号成
分のみが残つたものとなり、折り返し歪を生ずる
ことのない、高解像度の撮像出力信号となる。以
下、上述のCCDカラー撮像装置を空間絵素ずら
し法によるCCDカラー撮像装置という。

上述の空間絵素ずらし法によるCCDカラー撮
像装置には、例えば第３図に示すような位置関係
および色配列関係を定めたCCDカラー撮像装置
にも適用し得る。

すなわち、第３図に示すように、２チツプの
CCD撮像素子１４，１５を用い、一方のCCD撮
像素子１４は全ての絵素ＧをＧ信号用にし、他方
のCCD撮像素子１５はＲ信号用の絵素ＲとＢ信
号用の絵素Ｂとを市松模様に位置せしめて使用
し、各CCD撮像素子１５を絵素ピツチτの1/2だ
け水平方向にずらして配置させれば良い。また、
１チツプCCDカラー撮像装置に上記の空間絵素
ずらし法と同じ効果を得るには、第４図に示すよ
うに、１チツプのCCD撮像素子１６を用い、市
松模様状に配列したＲ信号用の絵素ＲおよびＢ信
号用の絵素Ｂの各行間にＧ信号用の絵素Ｇを位置
させるようにすれば良い。

このようにして空間絵素ずらし法によるCCD
カラー撮像装置においては、少絵素数のCCD撮
像素子を用いても極めて高解像度の撮像信号を得
ることが可能になる。このCCDカラー撮像装置
に用いられる信号処理回路２０を第５図に示す。

第５図は第３図に示したような色配列および素
子配列を有する２チツプを利用したCCDカラー
撮像装置の信号処理回路２０を示し、第１の信号
入力端子１７には上述の一方のCCD撮像素子１
４の絵素ＧからのＧ信号が供給され、また、第２
の信号入力端子１８には上述の他方のCCD撮像
素子１５の各絵素Ｒ，ＢからのＲ信号およびＢ信
号が供給される。上記Ｒ信号およびＢ信号はスイ
ツチ回路１９によつて分離される。ここで、上記
CCD撮像素子１４にてサンプリング周波数が_C
なるサンプリングによりＧ信号には第６図Ａに破
線にて示す側帯波成分が含まれている。また、上
記市松模様の絵素配列の上記CCD撮像素子１５
にて得られるＲ信号とＢ信号は、第６図Ｂ，Ｃに
破線にて示すように、それぞれ上記Ｇ信号の1/2
のサンプリング周波数_R，_Bで互いに逆位相の
サンプリングによる側帯波成分が含まれている。
さらに、上記CCD撮像素子１５よる上記各サン
プリング周波数_R，_Bの２倍のサンプリング周
波数２_R，２_B（上記サンプリング周波数_G
に等しい）のサンプリングによる側帯波成分は、
上記各CCD撮像素子１４，１５が1/2絵素ピツチ
ずれて配置されていることにより、第６図Ｂ，Ｃ
に一点鎖線にて示してあるように、上記Ｇ信号の
側帯波成分に対して、逆位相になつている。そし
て、上記Ｒ信号は第１の加算回路２１に直接およ
び第１の1H遅延回路２２を介して供給され垂直
相関処理が施こされる。また、上記Ｂ信号は第２
の加算回路２３に直接および第２の1H遅延回路
２４を介して供給され垂直相関処理が施こされ
る。そして、上記第１の加算回路２１からの加算
出力信号として得られる垂直相関処理の施こされ
たＲ信号は第３の加算回路２５および第１の減算
回路２６に供給される。また、上記第２の加算回
路２３からの加算出力信号として得られる垂直相
関処理の施されたＢ信号は上記第３の加算回路２
５および第２の減算回路２７に供給される。上記
第３の加算回路２５は、さらに上記Ｇ信号が供給
されており、Ｇ信号、Ｒ信号およびＢ信号を加算
合成し、その加算出力信号として輝度信号（以下
Ｙ信号という。）を出力する。上記第３の加算回
路２５からのＹ信号は、第１の信号出力端子２
８、上記第１および第２の減算回路２６，２７に
供給される。そして、上記第１の減算回路２６
は、供給されているＲ信号からＹ信号を減算して
Ｒ―Ｙなる色差信号を第２の信号出力端子２９に
供給する。また、上記第２の減算回路２７は、供
給されているＢ信号からＹ信号を減算してＢ―Ｙ
なる色差信号を第３の信号出力端子３０に供給す
る。

上述の如き構成の信号処理回路２０では、Ｇ信
号とそれぞれ垂直相関処理の施こされたＲ信号、
Ｂ信号を加算合成することにより、垂直相関性の
ある映像信号の場合に、上記サンプリング周波数
_R，_Bのサンプリングによる各側帯波成分が相
殺され、さらに、上記サンプリング周波数_Gの
サンプリングによる側帯波成分とサンプリング周
波数２_R，２_Bによる各側帯波成分が相殺さ
れ、第６図Ｄに実線にて示すように基底帯域信号
成分のみから成る極めて品質の高いＹ信号を得る
ことができる。

さらに、カラー撮像装置における撮像信号につ
いては、通常、人間の視覚特性上から輝度信号の
２〜3MHz附近を6dB程度のレベル上昇を与えて
ピークとするような周波数持上げを行なうよう
に、カラーコーダの輝度チヤンネルにて輪郭補償
処理を施こすことによつて、水平方向の解像度の
劣化を防止することができる。

ところで、前述のように構成したCCDカラー
撮像装置において、例えば垂直方向に赤色と白色
とが配位されているような画像を撮像する場合に
は、色の変り目のラインに垂直相関性が無いの
で、Ｒ信号およびＢ信号の各側帯波成分を相殺す
ることができずに、上記のラインの部分にドツト
状の偽信号が発生される。また、上記ドツト状の
偽信号が目立たないようにするために、上記各
CCD撮像素子１４，１５の水平方向の各絵素数
を例えば水平方向の２倍に増やし、上述の各サン
プリング周波数_R，_B，_Gを２倍にしたとし
ても、第７図に周波数分布を示すように、垂直相
関性の無い場合には、図中破線にて示すＲ信号お
よびＢ信号の各側帯波成分が相殺されないので、
図中実線にて示す基底帯域信号成分に折り返し歪
が発生されてしまう。

上記ドツト状の偽信号を抑圧するには、隣接ラ
インの各出力信号について振幅および位相の比較
を逐次行なつて、垂直相関性の有無を検出し、該
偽信号の発生ラインを抜き取るようにする等の極
めて複雑な構成のドツトキヤンセル装置を用いる
必要がある。

さらに、上述の如きCCDカラー撮像装置にお
いて、得られるＹ信号に輪郭補償処理を施すよう
にすると、撮像信号に垂直相関性のある箇所では
上記輪郭補償処理による効果を十分に得られる
が、撮像信号の垂直相関性が無くドツト状の偽信
号の発生するような箇所では該偽信号が輪郭補償
処理によつて強調され目立つようになつてしま
う。通常、CCDカラー撮像装置では、緑用の
CCD撮像素子のサンプリング周波数_Gは4.5MHz
附近に設定されるので、第８図に周波数特性を示
すように、赤および青用の各CCD撮像素子の各
サンプリング周波数_R，_Bは上記輪郭補償処理
におけるピーク周波数附近になつてしまい、偽信
号が増々目立つてしまうことになる。

そこで、本発明においては、上記偽信号の出現
を抑圧するために、通常Ｙ信号について施こして
いる輪郭補償処理を、Ｇ信号についてのみ施こす
ように偽信号抑圧回路を構成してある。

第９図は、上述の第３図に示したCCDカラー
撮像装置に本発明を適用する場合に用いられる偽
信号抑圧回路の原理的な構成を示すブロツク図で
ある。第９図において、第１の信号入力端子３１
には上述の一方のCCD撮像素子１４の絵素Ｇか
らのＧ信号が供給され、また、第２の信号入力端
子３２には、上述の他方のCCD撮像素子１５の
各絵素Ｒ，ＢからのＲ信号およびＢ信号が供給さ
れる。そして、上記Ｒ信号およびＢ信号はスイツ
チ回路３３によつて信号分離されてから、第１お
よび第２の1H遅延回路３４，３５と第１および
第２の各加算回路３６，３７とによつて夫々垂直
相関処理が施こされる。また、上記Ｇ信号は輪郭
補償器３８によつて水平輪郭補償処理が施こされ
てから、第３の加算回路３９に供給される。上記
第３の加算回路３９は、上記第１および第２の加
算回路３６，３７からの各加算出力信号として得
られる輪郭補償処理の施こされたＲ信号およびＢ
信号と上記輪郭補償処理が施こされたＧ信号とを
加算合成し、その加算出力信号としてＹ信号を出
力する。上記Ｙ信号は、第１の信号出力端子４０
と第１および第２の減算回路４１，４２に供給さ
れる。上記第１および第２の減算回路４１，４２
は、上記の垂直相関処理の施こされたＲ信号およ
びＢ信号と上記Ｙ信号とを減算して、Ｒ―Ｙなる
色差信号とＢ―Ｙなる色差信号とを第２および第
３の信号出力端子４３，４４に供給する。

ここで、Ｙ信号はＲ信号：Ｇ信号：Ｂ信号の混
合比が0.30：0.59：0.11なる Ｙ＝0.30R＋0.59G＋0.11B の式で与えられるので、三色原色信号中のＧ信号
が他のＲ信号およびＢ信号よりも情報量が多い。
従つて、Ｇ信号にのみ輪郭補償処理を施こすよう
にしても、視覚的には輪郭補償による効果を十分
に得ることができる。上記輪郭補償処理の補償値
を例えば通常のピーク値で6dB程度に定めたとす
れば、Ｇ信号成分のみが_R，_Bのクロツク周波
数附近でレベル上昇されて、上記Ｇ信号の信号レ
ベルに対して、Ｒ信号の信号レベルは約1/4にな
り、またＢ信号の信号レベルは約1/12になるの
で、上述のドツト状の偽信号はほとんど抑圧され
目立たなくなる。

このように、Ｇ信号に輪郭補償を施こしてＲ信
号およびＢ信号と加算合成してＹ信号を形成すれ
ば、垂直相関性の無い場合に上記Ｒ信号およびＢ
信号の側帯波の相殺されないことにる折り返し成
分を輪郭補償により強調することがないので、上
記Ｇ信号に輪郭補償を施こした分だけ折り返し歪
を目立たなくすることができる。

上述の如く、本発明によれば、視覚上十分な輪
郭補償の効果を得られるとともに、垂直相関性の
無い撮像信号によるドツト状の偽信号あるいは折
り返し歪の発生を抑圧して、解像度を極めて向上
させることができる。従つて、本発明を適用する
ことによつて、少絵素数のCCD撮像素子を用い
ても十分な解像度のあるCCDカラー撮像装置を
実現することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

各図は本発明を説明するためのものであり、第
１図はインターライン型のCCD撮像素子の概略
的な構造を示す模式的な平面図、第２図は空間絵
素ずらし法によるCCDカラー撮像装置の原理的
な構成を示す模式的な配置図、第３図および第４
図は空間絵素ずらし法によるCCDカラー撮像装
置における各絵素の配置状態を示す各々模式的な
配置図、第５図は空間絵素ずらし法によるCCD
カラー撮像装置における信号処理回路の原理的な
構成を示すブロツク図、第６図Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄお
よび第７図は上記第５図に示した信号処理回路に
より信号処理されるCCDカラー撮像装置におけ
る各信号の周波数分布状態を示す各分布図、第８
図は輪郭補償処理の施こされたＹ信号の周波数特
性線図、第９図はＧ信号にのみ輪郭補償処理を施
こすように構成した本発明に係る偽信号抑圧回路
の原理的な構成を示すブロツク図である。 １４，１５…CCD撮像素子、３１，３２…信
号入力端子、３３…スイツチ回路、３４，３５…
1H遅延回路、３６，３７，３９…加算回路、３
８…輪郭補償器、４１，４２…減算回路、４０，
４３，４４…信号出力端子。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 三原色信号のうちの赤原色信号および青原色
   信号は市松模様に配列した青色および赤色のフイ
   ルタに対応させた各絵素から各々得るようにした
   CCDカラー撮像装置において、赤原色信号およ
   び青原色信号について隣接ラインに存在する各絵
   素からの各信号を各々加算して各々垂直相関処理
   を施こす手段と、緑原色信号について水平輪郭補
   償処理を施こす手段と、上記垂直相関処理の施こ
   された赤原色信号および青原色信号と上記水平輪
   郭補償処理の施こされた緑原色信号とを加算合成
   して輝度信号を出力する加算手段とを備えて成る
   CCDカラー撮像装置における偽信号抑圧回路。