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JP2776849B2 - Solid color camera - Google Patents
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JP2776849B2 - Solid color camera - Google Patents

Solid color camera

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JP2776849B2
JP2776849B2 JP63320624A JP32062488A JP2776849B2 JP 2776849 B2 JP2776849 B2 JP 2776849B2 JP 63320624 A JP63320624 A JP 63320624A JP 32062488 A JP32062488 A JP 32062488A JP 2776849 B2 JP2776849 B2 JP 2776849B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は固体カラーカメラに関し、特に撮像素子に色
分解フィルタを設け、カラー映像信号を得る固体カラー
カメラに関する。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a solid-state color camera, and more particularly to a solid-state color camera provided with a color separation filter on an image sensor to obtain a color video signal.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

撮像部に固体撮像素子を用いた固体カラーカメラに
は、3個の撮像素子を用いた3板式と1個の撮像素子を
用いた単板式がある。小形軽量、定価格等が要求される
家庭用の固体カラーカメラでは単板式が主流である。
Solid-state color cameras using a solid-state image sensor in an image pickup unit include a three-chip type using three image sensors and a single-chip type using one image sensor. The single-panel type is the mainstream for solid color cameras for home use that require small size, light weight, and a fixed price.

単板式カラーカメラでは、撮像素子上にモザイク状ま
たはストライプ状の色分解フィルタを設け、これらの各
分解フィルタに対応する色信号を演算して輝度信号及び
色差信号を得ている。このような単板式では必然的に各
色信号のサンプリング密度が低くなり、入力の高周波成
分が低域にシフトすることによって生じる偽信号すなわ
ちモアレが大きく、画質を劣化させる。
In a single-chip color camera, a mosaic or striped color separation filter is provided on an image sensor, and a color signal corresponding to each of these separation filters is calculated to obtain a luminance signal and a color difference signal. In such a single-plate system, the sampling density of each color signal is inevitably low, and a false signal, that is, a moire generated by shifting a high frequency component of an input to a low frequency band is large, thereby deteriorating image quality.

輝度信号に発生するモアレを抑圧する方法として各色
信号を加算して輝度信号を得るときの加算比(輝度マト
リクス)を各色信号の感度比の逆数に設定すれば輝度モ
アレを最小にできることが知られている。しかし各色信
号の感度は入力光の色(分光分布)に依存するためどの
ような色の入力に対しても同時にモアレを最小にするこ
とはできない。このため無彩色の入力光に対しある色温
度でモアレが最小となるような輝度マトリクスに設定す
る方法が用いられている。この方法に関しては、テレビ
ジョン学会全国大会講演予稿集昭和59年7月、89〜90頁
「高解像度MOS形単板カラーカメラのモアレ検討」に詳
しく述べられている。
As a method of suppressing the moiré generated in the luminance signal, it is known that the luminance moiré can be minimized by adding the respective color signals to obtain a luminance signal and setting an addition ratio (luminance matrix) to the reciprocal of the sensitivity ratio of each color signal. ing. But it is impossible to moire minimize simultaneously to the input of the sensitivity of any color because it depends on the input light color (spectral distribution) color signals. For this reason, a method of setting a luminance matrix that minimizes moire at a certain color temperature with respect to achromatic input light is used. This method is described in detail in “Review of Moire of High-Resolution MOS Single-chip Color Camera”, pp. 89-90, Proceedings of the National Conference of the Institute of Television Engineers, July 1984.

ところがモアレは上記したように入力光の色に依存
し、しかも色の飽和度の高い部分に特に顕著に現われる
性質をもっている。したがって従来のように無彩色の入
力光に対してモアレが最小となる輝度マトリクスに設定
する方法では、入力光の色によって変化し色の飽和度の
高い入力に対して生じる大きなモアレを充分に抑圧する
ことはできなかった。
However, as described above, moire has the property of being dependent on the color of the input light and of being particularly noticeable in a portion where the color saturation is high. Therefore, in the conventional method of setting a luminance matrix in which moire is minimized with respect to achromatic input light, large moiré that changes depending on the color of the input light and occurs with high saturation of input is sufficiently suppressed. I couldn't.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problems to be solved by the invention]

本発明の目的は上記した従来技術の欠点を取り除き、
色の飽和度の高い被写体に対しても充分にモアレを抑圧
することのできる固体カラーカメラを提供することにあ
る。
The object of the present invention is to eliminate the disadvantages of the prior art described above,
An object of the present invention is to provide a solid color camera capable of sufficiently suppressing moiré even for a subject having a high degree of color saturation.

〔課題を解決するための手段〕[Means for solving the problem]

上記した目的を達成するため本発明では、撮像部に複
数の色分解フィルタを有し、色分解フィルタに対応する
複数の色信号を加算して輝度信号を生成する輝度信号生
成回路を有する固体カラーカメラにおいて各色信号の加
算比を制御する手段を設け、各色信号の加算比と各色信
号レベル、又は各色信号の時間的な平均レベルの積がほ
ぼ一定となるように構成したことを特徴としている。
In order to achieve the above object, according to the present invention, a solid-state color including a plurality of color separation filters in an imaging unit, and a luminance signal generation circuit for generating a luminance signal by adding a plurality of color signals corresponding to the color separation filters. The camera is characterized in that means for controlling the addition ratio of each color signal is provided so that the product of the addition ratio of each color signal and each color signal level or the temporal average level of each color signal is substantially constant.

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明の実施例を説明する。第1図は本発明に
よる固体カラーカメラの一例を示すブロック図であっ
て、1は撮像素子、21,22,23は増幅回路、3は輝度信号
生成回路、4は色信号マトリクス回路、5はプロセス回
路、6はカラーエンコーダ、7は制御回路である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described. FIG. 1 is a block diagram showing an example of a solid-state color camera according to the present invention, wherein 1 is an image sensor, 2 1 , 2 2 , 2 3 are amplification circuits, 3 is a luminance signal generation circuit, and 4 is a color signal matrix circuit. 5, a process circuit; 6, a color encoder; and 7, a control circuit.

同図において撮像素子1は色分解フィルタを備え第3
図に示すように各色分解フィルタが配列された受光面を
有しており、異なる信号線にW信号Ye信号およびCy信号
を出力する。これらの信号はそれぞれ増幅回路21,22,23
増幅され、輝度信号生成回路3と色信号マトリクス回路
4とに供給される。
In the figure, an image sensor 1 has a color separation filter
As shown in the figure, it has a light receiving surface on which each color separation filter is arranged, and outputs a W signal Ye signal and a Cy signal to different signal lines. These signals are respectively amplified by amplifier circuits 2 1 , 2 2 , 2 3
The signal is amplified and supplied to the luminance signal generation circuit 3 and the chrominance signal matrix circuit 4.

輝度信号生成回路3は後述する加算比でW信号、Ye信
号およびCy信号を加算し、輝度信号(すなわちY1信号)
を生成する。一方色マトリクス回路4は、W信号、Ye信
号およびCy信号を演算し、色差信号を生成するための輝
度信号(すなわちY2信号)とR信号、B信号を生成す
る。生成されたY1信号、Y2信号、R信号およびB信号は
プロセス回路5でガンマ補正などの公知の信号処理がな
され、Y1信号と(Y2−R)信号および(Y2−B)信号の
2つの色鎖信号が生成される。これらの信号はカラーエ
ンコーダ6に供給されて例えばNTSC方式のカラービデオ
信号が形成されカメラ出力信号として出力端子8に供給
される。
W signal in the addition ratio luminance signal generating circuit 3 to be described later, by adding the Ye signal and Cy signal, the luminance signal (i.e. Y 1 signal)
Generate On the other hand the color matrix circuit 4 calculates the W signal, Ye signal and Cy signal, the luminance signal (i.e. Y 2 signal) and the R signal for generating a color difference signal to produce a B signal. The generated Y 1 signal, Y 2 signal, R signal, and B signal are subjected to known signal processing such as gamma correction in the process circuit 5, and the Y 1 signal, the (Y 2 -R) signal, and the (Y 2 -B) signal are processed. Two color chain signals of the signal are generated. These signals are supplied to a color encoder 6 to form, for example, an NTSC color video signal, which is supplied to an output terminal 8 as a camera output signal.

第2図は第1図の輝度信号生成回路3の構成を示すブ
ロック図であって、31,32,33は増幅度可変増幅回路であ
り、34は加算回路である。
Figure 2 is a block diagram showing the configuration of a luminance signal generation circuit 3 of FIG. 1, 3 1, 3 2, 3 3 is the amplification factor variable amplifier circuit, 3 4 are additive circuit.

同図において増幅回路21〜23(第1図)からそれぞれ
出力されたW,Cy,Ye信号は、制御回路7(第1図)によ
って後述する増幅度に制御されている増幅度可変増幅回
路31〜33によって増幅された後、加算回路34に供給され
て加算され、Y1信号が生成される。
Amplifier circuit 2 1 to 2 3 In the drawing (FIG. 1) W which is output from, Cy, Ye signal, the control circuit 7 amplification degree variable amplifier which is controlled in amplification degree to be described later by (Figure 1) after being amplified by the circuit 3 1 to 3 3 are added are supplied to the adding circuit 3 4, Y 1 signal is generated.

ところで、いまW信号、Ye信号およびCy信号について
加算回路34での加算比と、各信号のレベル比の積をそれ
ぞれα,β,γとすると、受光素子の感度比の差に伴っ
て発生するモアレの強度Mは次式で表せられる。
Incidentally, now W signal, and addition ratio of the adding circuit 3 4 For Ye signal and Cy signal, alpha respectively the product of the level ratio of each signal, beta, when the gamma, generated with the difference in the sensitivity ratio of the light-receiving element The intensity M of the moire is expressed by the following equation.

この(1)式から、α=β=γ、すなわちW信号、Ye
信号、およびCy信号の加算比と信号レベルとの積が互い
にほぼ等しくなるように、換言すれば上記それぞれの信
号の加算比が、それぞれの信号レベル比の逆数とほぼ等
しくなるようにすることによりモアレをほぼ完全に抑圧
することができる。
From equation (1), α = β = γ, that is, the W signal, Ye
By making the product of the signal and the addition ratio of the Cy signal and the signal level substantially equal to each other, in other words, by making the addition ratio of the respective signals substantially equal to the reciprocal of the respective signal level ratios. Moire can be suppressed almost completely.

そこで増幅度可変増幅回路31〜33は上記のように信号
レベルの逆数の増幅度を持つように増幅〜33の増幅度特
性を示す。同図において、横軸は制御信号の基準信号に
対する相対値であり、たて軸は増幅度を示している。あ
る基準信号に対するW,Cy,Ye信号の信号レベルを制御信
号とすることによって上述のモアレ抑圧の条件が満たさ
れる。なお上記の基準信号はW信号、Cy信号、Ye信号の
うちの1つ、例えばYe信号としてもよいし、また各々の
信号の平均値としてもよい。
Therefore amplification factor variable amplifier 3 1 to 3 3 illustrates the amplification of characteristic of the amplifier to 3 3 to have the amplification degree of the reciprocal of the signal level as described above. In the figure, the horizontal axis indicates the relative value of the control signal to the reference signal, and the vertical axis indicates the amplification. By using the signal levels of the W, Cy, and Ye signals with respect to a certain reference signal as the control signal, the above-described moiré suppression condition is satisfied. The reference signal may be one of the W signal, the Cy signal, and the Ye signal, for example, a Ye signal, or may be an average value of each signal.

第5図は、第1図に示した制御回路7の構成の一例を
示すブロック図であり、71〜73はローパスフィルタ、74
は基準信号発生回路、75〜77は割算回路である。
FIG. 5 is a block diagram showing an example of the configuration of the control circuit 7 shown in FIG. 1, 7 1-7 3 low-pass filter, 7 4
The reference signal generating circuit, 7 5-7 7 is a division circuit.

基準信号発生回路74ではローパスフィルタ71〜73から
の出力であるW,Ye,Cy信号から、その平均値を出力す
る。これを基準信号として、割算回路75〜77により、W,
Ye,Cy信号の基準信号に対する相対値を検出し、これを
増幅度可変増幅回路31〜33(第2図)の増幅度を制御す
る制御信号として第4図に示すように増幅度を制御す
る。
Reference signal generating circuit 7 4 W at the output from the low pass filter 7 1 to 7-3, Ye, from Cy signal, and outputs the average value. This as a reference signal, the division circuit 7 5 to 7-7, W,
Ye, detects a relative value to the reference signal of Cy signal, this amplification factor variable amplifier 3 1 to 3 3 4 amplification degree as shown in the figure as a control signal for controlling the amplification degree of the (Figure 2) Control.

ローパスフィルタ71〜73の時定数を小さくすることに
より、被写体の色の瞬時の変化に対応することも可能で
ありまた、時定数を大きくして、ゆるやかに色の変化に
対応することも可能である。
By reducing the time constant of the low pass filter 7 1-7 3, it is also possible to correspond to the instantaneous change in the color of the object also by increasing the time constant, may correspond to slowly change in color It is possible.

上記のようにW,Ye,Cy信号の加算比を制御したときの
モアレ抑圧効果を第6図に示す。第6図は、入力光の色
に対するモアレの強度を示したもので、本発明によって
モアレを抑圧した場合のモアレ強度を12b、白色光入力
に対してモアレが最小となるように各色信号の加算比を
固定した場合のモアレ強度を12aに示す。本発明によれ
ばどのような色の入力光に対してもモアレ強度をほぼ完
全に抑圧できることがわかる。
FIG. 6 shows the moiré suppression effect when the addition ratio of the W, Ye, and Cy signals is controlled as described above. FIG. 6 shows the intensity of the moiré with respect to the color of the input light. The moiré intensity when the moiré is suppressed according to the present invention is 12b, and the addition of each color signal is minimized with respect to the white light input. 12a shows the moire intensity when the ratio is fixed. According to the present invention, it can be seen that the moire intensity can be almost completely suppressed for input light of any color.

第7図は本発明の一実施例を示すブロック図であっ
て、8は色検出回路であり、第1図に対応する部分には
同一符号をつけて説明を一部省略する。
FIG. 7 is a block diagram showing an embodiment of the present invention. Reference numeral 8 denotes a color detection circuit, parts corresponding to those in FIG.

この実施例では色検出センサによりW信号、Ye信号、
Cy信号の各々の信号の被写体全体にわたる平均的な信号
レベルを検出する。この信号レベルに応じて制御回路7
からW,Cy,Ye信号に対する制御信号を発生し、各色信号
の被写体全体にわたる平均レベルの逆数の増幅度でもっ
て各々の信号を増幅するように制御する。
In this embodiment, the W signal, the Ye signal,
An average signal level of each of the Cy signals over the entire subject is detected. The control circuit 7 according to this signal level
, A control signal for the W, Cy, and Ye signals is generated, and control is performed so that each signal is amplified with an amplification degree of a reciprocal of the average level of each color signal over the entire subject.

本実施例では前述の実施例のような完全なモアレの抑
圧はできないが画面全体にわたり一定の加算比で輝度信
号を生成するため、安定した画像を得ることができる。
In this embodiment, the perfect moire cannot be suppressed as in the above-described embodiment, but since a luminance signal is generated at a constant addition ratio over the entire screen, a stable image can be obtained.

以上述べた実施例では撮像素子の色フィルタとして第
3図に示したW,Ye,Cyの場合を説明したが、他の色フィ
ルタ配列の場合にも当然適用することができる。
In the above-described embodiment, the case of W, Ye, Cy shown in FIG. 3 has been described as the color filter of the image sensor, but the present invention can be applied to other color filter arrangements.

第8図は、撮像素子の色フィルタが補色4絵素構成の
場合に本発明を適用した実施例を示すブロック図であ
る。第1図に示した実施例と同様の構成を有しており、
2′〜2′は増幅回路、3′は輝度信号生成回路、
7′は制御回路であり、前述の実施例と全く同様の動作
によりモアレを抑圧することができる。
FIG. 8 is a block diagram showing an embodiment to which the present invention is applied when the color filter of the image sensor has a four-color complementary picture element configuration. It has the same configuration as the embodiment shown in FIG.
2 ′ 1 to 2 ′ 4 are amplification circuits, 3 ′ is a luminance signal generation circuit,
Reference numeral 7 'denotes a control circuit which can suppress moire by the same operation as in the above-described embodiment.

この補色4絵素フィルタの構成を第9図(a)に示
す。また第9図(b)に示した原色フィルタの場合にお
いても、第1図に示したW,Cy,Ye信号をそのままR,G,Bに
置き換えればよく、同様にしてモアレを抑圧することが
できる。
FIG. 9 (a) shows the configuration of this complementary color 4 picture element filter. Also, in the case of the primary color filter shown in FIG. 9B, the W, Cy, and Ye signals shown in FIG. 1 may be replaced with R, G, and B as they are, and the moire may be suppressed in the same manner. it can.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

本発明によれば、色分解フィルタを設けた固体撮像素
子に原理的に発生するモアレを大幅に低減することがで
き、しかもどのような色の被写体に生じるモアレも充分
に抑圧することのできる、優れた固体カラーカメラを提
供することができる。
According to the present invention, moire generated in principle in a solid-state imaging device provided with a color separation filter can be significantly reduced, and moire generated in a subject of any color can be sufficiently suppressed. An excellent solid color camera can be provided.

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

第1図は本発明の一実施例を示すブロック図、第2図は
第1図の輝度信号生成回路の構成を示すブロック図、第
3図は実施例の固体撮像素子の色分解フィルタの構成
図、第4図は増幅回路の特性を示すグラフ図、第5図は
制御回路の構成を示すブロック図、第6図はモアレの抑
圧効果を示すグラフ、第7,第8図は本発明の一実施例を
示すブロック図、第9図は色分解フィルタの構成図であ
る。 1……固体撮像素子、3,3′……輝度信号生成回路、31,
33……増幅度可変型増幅回路、34……加算回路、7,7′
……制御回路、71〜73……ローパスフィルタ、74……基
準信号発生回路、75〜77……割算回路、8……色検出セ
ンサ。
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of a luminance signal generating circuit of FIG. 1, and FIG. 3 is a configuration of a color separation filter of a solid-state imaging device of the embodiment. FIG. 4, FIG. 4 is a graph showing the characteristics of the amplifier circuit, FIG. 5 is a block diagram showing the configuration of the control circuit, FIG. 6 is a graph showing the moire suppressing effect, and FIGS. FIG. 9 is a block diagram showing one embodiment, and FIG. 9 is a configuration diagram of a color separation filter. 1 ... solid-state imaging device, 3, 3 '... luminance signal generation circuit, 3 1 ,
3 3 …… Amplification degree variable amplification circuit, 3 4 …… Addition circuit, 7,7 ′
... A control circuit, 7 1 to 7 3, a low-pass filter, 7 4, a reference signal generation circuit, 7 5 to 7 7, a division circuit, 8, a color detection sensor.

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】複数の色分解フィルタを備えた撮像部と、 該撮像部から出力された各色信号により得られた各色信
号のレベルに基づいて、該各色信号のレベルと該各色信
号の加算比との積が互いにほぼ等しくなるように該各色
信号の加算比を制御する手段と、 該撮像部から出力された各色信号を、該制御手段により
制御された加算比により加算して輝度信号を生成する手
段と、 を備えたことを特徴とする固体カラーカメラ。
An image pickup section having a plurality of color separation filters; and an addition ratio of each color signal level and each color signal based on a level of each color signal obtained from each color signal output from the image pickup section. Means for controlling an addition ratio of the respective color signals so that the product of the color signals becomes substantially equal to each other, and a luminance signal is generated by adding the respective color signals output from the imaging unit by the addition ratio controlled by the control means. A solid-state color camera, comprising:
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