JPS5821989A - カラ−固体撮像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、固体撮像素子を用いて、カラー画像信号を得
るカラー固体撮像装置に関するものであるＯ カラー固体撮像装置として、電荷転送撮像素子（以下Ｃ
ＣＤという）を、１枚、２枚あるいは３枚用いる。それ
ぞれ単板式、２板式、３板式カラーカメラが考えられて
いるが、本発明は特に、ＣＣＤを１枚用いる単板撮像装
置（二かかわるものである。

従来、ＣＣＤ等の固体撮像素子を用いた単板式固体撮像
装置では、カラーフィルタ・アレイと撮像素子の各撮像
セルを１対１に重ね合わせて各色信号を分離することが
行なわれている。この様な単板固体撮像装置に用いるカ
ラーフィルタ・アレイとしては、ＣＣＤの撮像セル数を
節約する意味から赤、緑および青等の各フィルタエレメ
ントをモザイク状に配列する。例えばベイア配列とよば
れる様なカラーフィルタを用いるのが一般的である。

この様なモザイク状（二配列されたカラーフィルタをフ
レーム転送型のＣＣＤに組み合わせて単板式カラーカメ
ラを作ろうとすると、その構造上、隣接する各セル間で
かなりの信号漏洩があるため、混色が生じ、色分離が不
確実になるという問題が生ずる。

この問題を解決する方法が本出願人によりすでに提案さ
れており（例えば特願昭５５−１７９６８号を参照）、
かなり混色の問題は解決されているが、垂直方向の実効
的な感度の広がりが大きいので垂直解像度が低く、また
画面に垂直方向に相関関係が存在することを前提として
いるために、例えばカラーフィルタ・アレイと平行な線
を境にして明暗が異なるように垂直相関の存在しない画
像では偽の色信号や輪郭が発生し得られる画像の画質を
低下させていた。

従って本発明はこのような従来の欠点を解消しフレーム
転送型″ｌ７）ＣＣＤと組み合わせ垂直方向の解像度を
高めるとともに偽の色信号や輪郭を少なくし良質のカラ
ー画像信号を得ることができるカラー固体撮像装置を提
供することを目的とする。

以下図面に示す実施例に基づき本発明の詳細な説明する
。

まず本発明に用いられるＣＣＤについて説明すると、第
１図に示す４相駆動型のＣＣＤは第１図（ａ）に示す様
に、φ１．φ２．φ３．φ４より成る各電極を駆動する
とき、ドライバ１１に、直流バイアス電圧１２をそれぞ
れ加えること（二よりボテンシャルの形状１３を図に示
す様に形成する。すなわちポテンシャル井戸の底の形状
が、電荷の転送方向に向かって下降階段状にすることが
可能である。

点線で示したポテンシャルの形状１３′は、ポテンシャ
ルの形状１３を与える転送パルス波形の位相を１８０°
変化したときの状態を示す。２相駆動型のＣＣＤおよび
１相駆動型のＣＣＤにおいても、第１図（ａ）（二示す
様な下降階段状のポテンシャルの形状を形成しうる。本
発明はそれらのタイプのＣＣＤにも、当然のことながら
適用可能であるが、ここでは４相駆動型のＣＣＤ　ｉ二
ついて説明するものとする。

以上、説明したポテンシャルの形状は、電荷を転送する
ときに、本質的に必要な形状であるが、電荷を蓄積する
状態においては、転送電極に適当な電圧を印加すること
により、ポテンシャルの形状を第１図（ｂ）の状態にす
ることが可能である。このときの電荷捕獲の確率分布は
第１図（ｃ）の様になるＯ このＣＣＤに、一つの色配列例である第２図に示す様な
色配列のカラーフィルタ１５を図に示す様にそれぞれの
感光素子に対応させて設ける。なお図の様にカラーフィ
ルタ・エレメントは垂直方向に１つの電極の半ピッチ分
だけずらせて設置しである。

このフィルタ・エレメントの組は水平方向および垂直方
向に繰返し設けられるものとする。

第２図１６．１７．１８および１９は、それぞれ赤Ｒ１
緑Ｇ、青ＢおよびマゼンタＭａの各成分光を通過させる
カラーフィルタ・エレメントを示し２０は不透明なニレ
メン）　０ｐａｑｕｅおよびチャネルストッパ部分の遮
光層を示している。図の様にこのカラーフィルタはφ１
．φ２．φ３およびφ４の電極からなるーっのセルに相
異なる二つのカラーフィルタ・エレメントをそれぞれ対
応させることを特徴としている。

なお第２図ではφ１．φ１′、φ１″はそれぞれ同じ電
極であるが、説明の都合上、異なるセルにある電極には
それぞれダアシュ記号をつけた。

このカラー撮像素子に第１図（ｂｌに示す様なポテンシ
ャルの形状ができていると、ｉｎ列２３のφ２電極下の
ポテンシャル井戸には、Ｒのカラーフィルタ・エレメン
トを通過した光分に対応して感光素子より得られた信号
電荷が蓄積されると同時に第１図（Ｃ）の電荷捕獲確率
分布より推測される様（二Ｒのカラーフィルタ・エレメ
ント１５の上下にあるカラーフィルタ・エレメント１５
であるＧを通過した光分により発生する電荷が蓄積され
、これが混色成分となる。今、各カラーフィルタ・エレ
メント１５を通過し、その直下にあるポテンシャル井戸
Ｃ：蓄積される混色成分を含ま、ない電荷量をそれぞれ
、ｒ、　１１．　　ｂ、　ｍａ、　　ｏｐａｑｕｅの様
に小文字で示すと、混色成分・もれ込鼠の係数なαとし
て、この＄ｎ列φ２電極下のポテンシャル井戸に蓄積さ
れる電荷量ｒ′は ｒ’＝ｒ＋２α・ｙ（１） で与えられる。

同様にして第ｎ列、φ４電極下のポテンシャル井戸（二
は、 ｆ’＝α・ｒ＋ｆ＋α・ｂ（２） 第ｎ列、φ２′電極下のポテンシャル井戸（二は、ｂ′
＝２α・ｆ　＋　ｂ　　　　　　　　　　　　　（３）
第ｎ列、φ４′電極下のポテンシャル井戸（二は、ｙ’
＝αゴ十ｇ＋α・ｂ（４） 第ｎ＋１列２４、φ２電極下のポテンシャル井戸には、 ｍａ’　＝　ｍａ　＋　２α・ダ　　　　　　　　　　
　　（５）第ｎ＋１列、φ４電極下のポテンシャル井戸
には、 ｙ’＝α・ｍａ　＋　９　　　　　　　　　　　　　　
（６）第ｎ＋１列、φ２′電極下のポテンシャル井戸に
は、 ｏｐａｑｕｅ’　＝　２α・ｇ　　　　　　　　　　　
　　　　（力第ｎ＋１列、φ４′電極下のポテンシャル
井戸（二は、 ｙ’＝α・ｍａ　＋　ｆ　　　　　　　　　　　　　　
（８）がそれぞれ蓄積されることになる。

以上は、蓄積モード（二おける各電極下のポテンシャル
井戸に蓄積される電荷量を示したが、電荷蓄積のあと、
信号を流出するための転送モードに移るとき、各電極に
加える転送パルス電圧を変化させ、ポテンシャルの形状
を第１図（ｂ）より第１図（ａ）１３’の様な下降階段
状に変換させる。このとき第ｎ列、φ２電極下のポテン
シャル井戸（二蓄積された電荷ｒ′と第ｎ列、φ４電極
下のポテンシャル井戸に蓄積された電荷ｙ′は、それぞ
れ加え合わされてφ４電極下（二新しく形成された１つ
のポテンシャル井戸に蓄積されることになる。また第ｎ
＋１列、φ２電極下のポテンシャル井戸（二蓄積された
電荷ｍａ’と、第ｎ＋１列、φ４電極下のポテンシャル
井戸（二蓄積された電荷ｙ′はそれぞれ加え合わされて
φ４電極下のポテンシャル井戸に蓄積される。

第２図に示したカラー固体撮像素子に組み合わせたカラ
ーフィルタの繰り返し配列の一実施例を第３図に示す。

図示のように、Ｒ（赤）のカラーフィルタ・エレメント
から右にはＭａ　（マゼンタ）のカラーフィルタ、Ｂ（
青）のカラーフィルタモして０ｐａｑｕｅ　（不透明）
のカラーフィルタ・エレメントの順（二繰り返し配列が
行なわれ、Ｇ（緑）フィルタは横方向に直線的に配列さ
れている。

カラーフィルタ・アレイの配列法が第３図図示の場合に
は、第２図におけるφ１′、φ２′°、φ３′及びφ４
′電極よりなる水平ライン２１からは（ｂ′＋ｆ’）、
　　（Ｏｐａｑｕｅ’＋ｆ’）、　　（ｒ’＋ｆ’）、
　　（ｍａ’＋ｆ’）が繰り返し読出されることになる
。

従ってこの時の出力信号は、第３図で３１で示した範囲
のフィルタを透過した色光と対応すること（二なる。又
同様にしてφ１．φ２．φ３及びφ４電極よりなる水平
ライン２２からは（ｒ’−＋４’）。

（ｍａ’十Ｆ’）、　　（ｂ’十ｇ’　）　、　　（０
ｐａｑｕｅ’＋　９’　）が繰り返して読出され、これ
は第３図で３２で示す色フィルタの範囲に対応している
。

インターレース動作時（二おいては第１図の１３に示す
ポテンシャルの形状（二なるよう転送パルス電圧を変化
させるので、φ３．φ４．φ１′及びφ２′電極よりな
る水平ライン２１′がらはＢ’＋ｂ’）。

（ｙ’十〇ｐａｑｕｅ’　）　、　　（ｆ／’＋ビ）　
＋　　（ｆ’＋ｍａ’　）が繰り返し読み出されること
になり、これは第３図（二おいて３１′で示すフィルタ
の範囲に対応している。

この様にして読出されたカラー撮像素子からの出力信号
よりカラー信号を生ずるための一構成例を示す制御ブロ
ック図を第４図に示す。

同図（＝おいて、３５は信号発生器で電極駆動信号φ１
〜φ４を発生する。

３６はスイッチ回路で、信号発生器３５の駆動信号φ１
〜φ４及びそれ（二部流バイアス電圧３７を加えた駆動
信号を転送モード、蓄積モードに応じてカラー撮像素子
２５に切換えて印加する。スイッチ回路３６はモード信
号Ｍの印加によってその圧力を変える。

２６はディレィラインで、−水平走査期間、信号を遅延
させ垂直方向の相関を利用して輝度信号Ｙ、赤信号Ｒ１
青信号Ｂを得ようとするものである。２５は、すでに述
べたモザイク状のカラーフィルタとＣＣＤを組合せたカ
ラー固体撮像素子で第２図に相当するものである。カラ
ー撮像素子２５からの出力信号は、加算器２７、ディレ
ィライン２６および減算器４３の入力端子に導かれてい
る。

加算器２７より得られる信号は、第ｎ列では第１式〜第
４式より導びかれ、今ここで、各電荷量に相当する信号
レベルをそれぞれの大文字で表わすと、 （Ｒ′十σ）＋（Ｂ’十Ｇ’）＝（１＋２α）（Ｒ＋２
Ｇ十Ｂ）となり、また第ｎ　＋　１列では第５式〜第８
式より、（Ｍａ’十σ）　＋　（０ｐａｑｕｅ’＋σ）
＝（１＋２α）（Ｍａ＋２Ｇ）となり、ここでＭａ＝Ｒ
＋Ｂであるから、それぞれ輝度信号Ｙとして用いること
ができる。

また、第（ｎ＋２　）列、第（ｎ＋３）列においても得
られる信号は （Ｂ’＋σ）＋（Ｒ’十σ）＝（１＋２α）（Ｒ＋２Ｇ
十Ｂ）（０ｐａｑｕｅ’＋Ｇ’　）　＋（Ｍａ’＋σ）
＝（１＋２α）　（Ｍａ　＋２Ｇ　）となり、同様に輝
度信号Ｙとして用いることができる。

上の結果をみると、混色の影響はＲ＋２６十Ｂなる輝度
信号に係数（１＋２α）がかかつているだけであるから
特に問題とはならないことがわかる。

また、１クロツク毎に、輝度信号が得られるので水平方
向の絵素数として、比較的少ない数のＣＣＤで十分解像
度を得られる可能性を示している。

一方、減算器４３の出力信号としては、＄ｎ列で、 （Ｒ’＋σ）−（Ｂ’十Ｇ’）　＝（Ｒ−Ｂ）第（ｎ＋
１）列で、 （Ｍａ’＋Ｇ’）　−（０ｐａｑ’ｕｅ’＋Ｇ’）　＝
Ｍａ　＝　（Ｒ十Ｂ　）第（ｎ＋２　）列で、 （Ｂ’＋σ）−（Ｒ’＋σ）＝Ｂ−Ｒ＝−（Ｒ−Ｂ）第
（ｎ＋３　）夕ＩＪで、 （Ｏｐａｑｕｅ’＋Ｇ’）−（Ｍａ’十Ｇ’）＝−Ｍａ
＝−（Ｒ＋Ｂ）が得られる。反転器４４によりこの信号
は反転されて、（Ｒ，−Ｂ）、（Ｒ十Ｂ）、（Ｒ−Ｂ）
、（Ｒ十Ｂ）の信号がくり返し得られることとなる。こ
のとき混色成分は上記の様に全て減算処理で補正されて
しまい、得られる信号は混色成分をまったく含まない信
号となる。

以上の様にして交互に得られる（Ｒ十Ｂ）、（Ｒ−Ｂ）
信号は、分離回路４５により分離された後出力レベルの
調整を行なうための増幅器４６．４６’を通って、正規
の大きさの（Ｒ十Ｂ）、（Ｒ−Ｂ）信号となる。これら
の信号は加算器４７により加算されてＲの信号となり、
また、減算器４８により減算されてＢ信号となる。

Ｙ、Ｒ，Ｈの各信号は、ローパス・フィルタ、ガンマ補
正回路、マトリックス回路およびカラーエンコーダ回路
等よりなるプロセッサ３４に入（バこのプロセッサ３４
の出力としてＮＴＳＣカラー信号が得られることになる
。

以上水したようにフレーム転送型ＣＣＤとカラーモザイ
クフィルタとを組み合わせ混色のないカラー画像信号を
得ることができるが、上述した実施例では以下に示す欠
点がある。

まず、第一の欠点としてあげられる点は垂直解像度の低
い事である。以上の説明に示した様に、−水平走査時間
遅延させた信号（ＩＨ信信号上、遅延を与えない信号（
ＯＨ信号）との加算により輝度信号Ｙを得ているため、
その垂直方向の実効的な感度広がりは、上下方向に隣接
する４つの色フィルタにおよぶ。これは最終ＴＶ画面上
で、インターレース動作も含めて考えた５２５本の走査
線の４本分に相当する。家庭用カラーカメラでは垂直方
向の解像度として、走査線２本捏度の感度広がり以内で
あれば十分であるが、本方式ではこの基準と比較して、
明らかに垂直解像度が不足してしまう。

第２の欠点は、被写体の輝度分布が垂直方向に激しく変
化し、垂直相関の小さい画像に対してノコギリの歯状の
凹凸の偽輪郭を生じる事である。

いま、第３図において下側（ＴＶ画面では上側）から、
３１であられされる範囲まで画像の明部が対応し、３２
であられされる範囲から上側は画像の暗部が対応してい
るものとする。このとき３１の範囲より得られるＩＨ倍
信号第５図（ａ）参照）、３２の範囲より得られるＯＨ
信号（第５図（ｂ）参照）および両者の和として得られ
る輝度信号Ｙ（第５図（ｃ）は、第５図に示す様になる
。すなわち、入力画像は水平方向に一様な構造であるの
に、得られる輝度信号Ｙには変動が生じてしまう。この
結果として、ＴＶ画面上で観察される図形を模式的にあ
られすと第６図となり、本来、水平方向には一様な構造
の被写体を撮像している場合においても明暗構造を生じ
てしまう事になる。

なお、第６図においては図示の都合上、斜線の本数を用
いて明暗の表示を行なっている。さらに矢印Ｘは走査方
向を示す。

このような欠点を解決した実施例が第７図に図示されて
おり、同図において第２図および第３図に示した構成の
カラー固体撮像素子２５は駆動信号φ１．φ２．φ３お
よびφ４を発生する駆動回路３８により駆動される。カ
ラー固体撮像素子２５からの出力信号（ＯＨ信号）は、
−水平走査時間だけの遅延を行なうディレィライン２６
に入力されて遅延されてＩＨ倍信号なり、さらにディレ
ィライン２６′により遅延されて２Ｈ信号となる。この
、２Ｈ信号とＯＨ信号とは加算器５１により平和がとら
れ、擬似的輝度信号Ｙ。が作り出される。

前述の説明より明らかな様に、本発明で用いているカラ
ー固体撮像素子２５からの出力は、ＩＨ遅延した信号と
加算することにより、擬似的輝度信号として使用するこ
とができ、かつ、このＹ。信号を変形すると、 Ｙｏ＝百（ＯＨ＋２Ｈ）＋ＩＨ＝−（２Ｈ＋ＩＨ）＋、
（ＩＨ＋ＯＨ）となって、擬似輝度信号をさら（二１Ｈ
前の信号との間で平均をとったものと見なせるため、や
はり擬似的輝度信号として用いることが可能である。

■ 一方、減算器４３では、ＩＨ倍信号Σ（ＯＨ＋２Ｈ）と
の差がとられるが、これは従来例の説明と同様（Ｒ−Ｂ
）、（Ｒ＋Ｂ）、−（Ｒ−Ｂ）、−（Ｒ＋Ｂ）、・・・
の信号のくり返しとなり、この信号は反転器４９αで符
号を反転された後、分離回路４５により（Ｒ＋Ｂ）信号
と（Ｒ−Ｂ）信号とに分離される。これらの（Ｒ＋Ｂ）
、（Ｒ−Ｂ）信号は増幅器４６．４６’（二より正規の
信号レベル（二増幅される。なお、Ｒ信号、Ｂ信号は輝
度信号Ｙと比して比較的低い周波数成分しか必要としな
いため、増幅器４６．４６’は比較的狭い周波数帯域を
有するもので十分であり、適当なローパスフィルタ回路
や、サンプル・ホールド回路を含むものも使用可能であ
る。

（Ｒ十Ｂ）、（Ｒ−Ｂ）信号は加算器４７によりＲ信号
となり、ローパスフィルタ回路４９、ガンマ補正回路５
０を介してに信号となる。このに信号はＮＴＳＣ信号と
して用いる場合には、０．５　ＭＨｚ程度の帯域があれ
ば十分である。

減算器４８からはＢ信号が得られ、これはローパスフィ
ルタ回路４９′、ガンマ補正回路５０′を介してＷ信号
となる。

次に、これらのに信号、Ｗ信号と組合せて色差信号を作
り出すための、輝度信号ＹＣ′の形成方法について説明
する。

このｙｔ’信号は、芝（ＯＨ＋２Ｈ）信号とＩＨ倍信号
和であるＹ。信号がローパスフィルタ回路５５およびガ
ンマ補正回路５７′を通った後得られる。

Ｙｃ’信号とｒ信号およびＷ信号は、減算器５９および
５９′（二よって差をとられて色差信号（Ｒ’−ＹＣ’
）　。

（Ｂ’−Ｙσ）となりＮＴＳＣ（；ｊ号を作り出すプロ
セス回路６０の入力となる。

次に、輝度信号Ｙ′の形成法について説明を行なう。本
発明で取扱っているカラー固体撮像素子は連続した４つ
の信号出力の和をとるとやはり擬似的な輝度信号が得ら
れる。（１）〜（８）式の結果よりこの計算を行なうと
、 （Ｂ’＋Ｇ’）＋（Ｏｐａｑｕｅ’＋Ｇ’）十（Ｒ＋Ｇ
′）＋（Ｍａ’＋Ｇ′）＝（２αＧ十Ｂ＋αＲ＋Ｇ＋α
Ｂ） ＋（２αＧ＋αＭａ＋Ｇ） ＋（Ｒ＋２αＧ十αＲ＋Ｇ十αＢ） ＋（Ｍａ＋２αＧ十αＭａ十Ｇ） ＝（２＋４α）（Ｒ＋２Ｇ＋Ｂ） となり、カラー固体撮像素子２５からの出力を適当なロ
ーパスフィルタ回路を通すことにより、擬似的輝度信号
として使用することがやはり可能である。

第７図に示した実施例ではＯＨ信号と、Ｙｏ倍信号をそ
れぞれ増幅器５２および５２′で適当な太きさに増幅し
、加算／減算器で加算あるいは減算を行ないローパスフ
ィルタ回路５６、ガンマ補正回路５７′を介して輝度信
号ＹＬ’を作り出している。

ここで増幅器５２．５２’の増幅器５２の増幅率を任意
に選び、加算あるいは減算を加算／減算器５３で行なう
ことによりかなりの範囲で垂直方向の解像度を調節する
ことが可能となる。たとえば、最も単純な構成では、増
幅器５２および加算／減算器５３を用いない場合が考え
られ、このときには垂直方向の感度広がりはＩＨ倍信号
読み出される範囲、すなわち走査線２本分に相当するこ
ととなる。また、増幅器５２により適当な大きさに調節
した信号を減算することにより垂直方向のエツジ強調も
行なえることとなる。

一方、輝度信号の高域成分はΣ（ＯＨ）＋Ｉ　Ｈ＋丁（
２Ｈ）信号に相当するＹ。信号からバイパスフィルタ回
路５４を介して高域輝度成分ＹＨをとり出し、この信号
を増幅器６１で増幅した後低域信号Ｙｌとを加算器５８
を通して加算し、輝度信号Ｙ′を作り出してプロセス回
路６０の入力としている。

第７図に示した本発明の実施例は第４図に示した実施例
と比較して一部の部品の個数が増加しただけであるが、
最終的に得られる画質は大幅に向上し、従来法の欠点を
大幅に改善した結果が得られた。まず、第一の欠点であ
った垂直解像度が不足している点は、輝度信号Ｙの低域
信号を、主としてＩＨ倍信号用いることにより、実効的
に」−下４ノ 方向の感度広がりが走査線２本分なるので、解像力の向
上が容易に可能となる。また、増幅器５２と、増幅器５
２′の増幅率を適当（二定めることにより単なる解像力
だけではなく総合的な判断（二よる最も良い画質の画像
が得られる様な調節が容易に行なえる。

次に、第二の欠点であった画像の上下に凹凸の偽輪郭が
生じる点であるが、これは本発明を実施することにより
大幅な改善を行なうことができた。

本発明においては、Ｙ信号の高域成分として上下方向の
広い範囲の平均をとっているため、第５図（二“示した
信号の変調振幅は約％に減少する。また、第６図に示し
た二次元的な輝度分布と比較して垂直解像度が２倍向上
しているため上下方向の凹凸としては目立ちにくくなる
。

本発明の副次的な効果として水平方向のエツジ強調が容
易（−行なえる事があげられる。第７図の実施例より明
らかな様に、輝度信号の高域成分Ｙｌｌは単独（二分離
されているため増幅器６１の増幅率やバイパスフィルタ
５４の特性を変更することにより、水平のエツジ強調の
程度を自由に調節することが可能となる。

本発明の他の利点として白黒物体の上下のエツジ部に全
く偽の色が生じない点があげられる。本発明においては
色差信号（Ｒ’　　Ｙ６）、　（Ｂ’　−Ｙ〆）を算出
するときに用いるＲ’、　　Ｂ’各色信号と、輝度信号
Ｙｃ’の垂直方向の感度広がりが同一で、しかも上下方
向に位置ずれが無いため白黒等の無彩色物体に対しては
色差信号（Ｒ’−Ｙυ、（Ｂ’Ｙｇ）の値が０であり偽
の色は全く生じない。また、着色物体においてもエツジ
画像の明るい部分で、色差信号（Ｒ’−Ｙ〆）、（Ｂ’
−Ｙ〆）の大きさが、輝度信号Ｙ′と比較して小さくな
るため、無彩色に近づくため偽の色としてはあまり月立
たない。

次に本発明の第二の実施例の信号処理回路ブロック図を
第８図に示す。同図（二おいて第７図と同一部分には同
一番号を付し、その説明は省略する。

（１，Ｈ）−−ｚ　（２Ｈ）の出力が得られ、この出力
は反転器４蝿、分離回路４５、増幅器４６．４６’、加
算器４７を介して色信号Ｒ８が得られ、また減算器４８
からは色信号Ｂ。が得られる。一方、減算器４３からの
出力をローパスフィルタ６４を通して得られる信号は、
入力画像の垂直方向の二次微分信号Ｙｄとなる。この信
号は、加算器２７の出力輝度信号Ｙ。と加算器６６によ
り加算されて輝度信号Ｙとなる。また、色信号Ｒ８＋Ｂ
Ｏはローパスフィルタ４９．４９’を通った後、加算器
６７．６８によりＹｄ倍信号加算されＲ，Ｂ信号となる
。

この様にして得られたＹ、Ｒ，Ｂ信号は、マトリックス
回路、ガンマ補正回路等より成るプロセス回路６２に入
力され、ＮＴＳＣ信号に変換される。

ここで、プロセス回路６２は第７図に示す様にＹ；（Ｒ
’−Ｙ’）、　（Ｂ’−Ｙ’）信号を用いてＮＴＳＣ信
号への変換を行なう方式であっても、またＹ、　Ｒ，Ｂ
信号よりマトリックス回路（二よりＧ信号を作り出し、
正規のガンマ補正を行なった後、ＮＴＳＣ信号への変換
を行なう方式でも良い。

本発明の第３の実施例を第９図に示すブロック図を用い
て説明を行なう。同図においても第７図と同一部分（項
ま同一番号が付され、その説明は省略する。本実施例は
特に彩度の高い物体の垂直方向への色ニジミな防止する
ものである。

第７図（二本したのとほぼ同一の回路により減算器５９
．５９’の出力として色差信号（Ｒ’−Ｙご）。

（Ｂ’−Ｙど）が得られる。一方、減算器４３からの出
力はローパスフィルタ回路６４を介して垂直方向の二次
微分信号Ｙｄとなり、リミッタ回路６９に入力される。

増幅器Ｔｏ、７０’は、リミッタ回路６９から適当の大
きさの入力があるとき、色差信号（Ｒ’　Ｙ（’）、　
（Ｂ’　Ｙ〆）の大きさを減少させ、あるいはＯとする
様に働く。この結果、無彩色物体−だけではなく、彩度
の高い赤い物体像等に対しても一ヒ下のエツジ部の色の
（二じみ、着色等が防止される。ここで用いるリミッタ
回路としてはＹｄ倍信号負の値をとる時、その大きさに
応じた信号を出力するものが望ましいが、Ｙｄ倍信号絶
対値をとり、Ｙｄ倍信号正負両方のときに信号を出す様
なものでも良い。

第９図に示した本発明の第３の実施例の効果を第１０図
〜第１２図を用いて説明する。

第１０図（ａ）は黒と赤のエツジ画像である入力画像を
あられした図で説明の都合」二、左側（３）が画面上側
、右側（Ｂ）が画面下側に対応している。第１０図（ｂ
）はＹＬ′の分布をあられした図で、ＹＬ’は上下解像
度が高いので立ち上がりは鋭い形をしている。

第１０図（ｃ）および第１０図（ｄ）はそれぞれＹｃ′
およびに信号の立ち上がりの形を示した図で、これらの
信号は垂直解像度が低いため飽和出力に対してＩＡおよ
びに和尚の出力を生じる走査線がそれぞれ二本ずつ存在
している。

第１０図（ｅ）に示すＢ′信号は入力画像（二Ｂ成分が
存在しない事に対応して出力は０となっている。

第１０図（ｂ）のＹｃ’信号と、第１０図（ｄ）のｒ信
号、第１０図（ｅ）の「信号の差をとると、第１０図（
ｆｌに示す（Ｒ’　　Ｙ（：’　）信号および（１３’
　　Ｙｃ’）信号が得られる。なお、以上の解析におい
て説明を単純にするためガンマ補正の影響は省略してい
るが、ガンマ補正を計算に入れてもほぼ同様の議論が成
立下る。

第１１図は第７図（二本した本発明の第一の実施例を行
なったときの、受像器上に表示される赤。

緑、青の光量Ｒｒ、　Ｇｒ、　Ｂｒを示したものである
。

本来理想的な撮像が行なわれていれば、赤の光量Ｒｒは
急速に立上り、緑、青の光量Ｇｒ、　Ｂｒは全く存在し
ないはずである。しかし、この場合には図より明らかな
様に、本来暗いことが必要な部分には赤の光Ｒｒが存在
し、かつ、本来のエツジ部には緑、青の光Ｇｒ、　Ｂｒ
が現われることとなる。このうち、エツジ部に緑、青の
光が存在することはあまり画像をそこねないが、本来暗
いはずの部分が赤く発光することは、垂直解像度をかな
りの程度低下させる。なお図中Ｇｒ、　Ｂｒの負の部分
は受像型では表示されない。

第１２図は本発明の第３の実施例である第９図（二示し
たときに得られる結果の一例である。輝度信号の垂直方
向の二次微分信号Ｙｄは、第１２図（ａ）に示す様にエ
ツジの近傍で正負の値を示す。いまＹｄの値が負の値の
場合（二、色差信号（Ｒ’　　Ｙｃ’　）　。

色差信号（Ｂ’　　Ｙｃ’）の増幅率を小さく、あるい
はＯ（二するものとする。色差信号の値を０としたとき
第１１図ｆａ）で存在していた赤色のにじみは第１２図
（ｂ）＋＝示す様になくなり、またＧｒ、　Ｂｒ信号の
負の部分も第１２図（Ｃ）、第１２図（ｄｉに示す様（
−消滅する。

この様（二車下方向（二輝度が激しく変化する部分（−
おいて色差信号の大きさを減少させること（−より上下
方向への色の（二じみを防止することが可能となり、総
合的な画質の向上が行なえその効果は非常（二大きい。

本発明で用いられる色フィルタの配列の一例を第３図（
二示したが、色フィルタ（二必要な条件としては前述し
た二つの条件、すなわち １）−水平期間だけ遅延された信号との和をとること（
二より擬似的輝度信号が得られる。

２）連続して得られる二つ以上の適当な数の出力の和を
とることにより擬似的輝度信号が得られる。

を満たしていればどの様なものでも良い。

第１３図（ａ）〜（ｇ）には本発明において使用可能な
フィルタの配列例を示す。第１３図（ａ）は第３図（二
示した色フィルタ配列を一部変更したものであり第１３
図（ｂ）、第１３図（Ｃ）は、第１３図（ａ）（二示し
た色フィルタを一部分補色フィルタとして感度を向上さ
せたものである。同図においてＹｅはイエロフィルタ、
Ｇは透過度の異なる緑フィルタ、Ｃｙはシアンフィルタ
、Ｗは透明フィルタである。第１３図（ｄ）は第３図に
示した色フィルタ配列（ユおいて、遮光部に小窓を開け
、マゼンタフィルタＭａ２を配列したもので、偽輪郭が
減少する様な改良が行なわれている。第１３図（ｅ）、
第１３図（ｆ）は同様；二手窓部に緑フィルタＧ′およ
び透明フイクレ９Ｗを配置したフィルタ配列例である。

また、第１３図（ｇ）　ｌま遮光部に小窓を開けるかわ
りに相対的（−透過率の低下した灰色、あるいは緑色輝
度信号を与える分光透過率を有するフィルタＮを配列し
た例である。

以上の説明において固体撮像素子としては４相。

２相あるいは１相駆動のフレームトランスファ（転送）
型ＣＣＤを例にとって説明を行なった。しかし、以上の
回路およびフィルタ配列はインターライン転送型ＣＯＤ
をフィールド蓄積モードで駆動する場合にもほぼ同様に
実施可能なことは明らかであろう。この場合には各色フ
ィルタと受光素子とは１対１に対応するが、読み出し時
に上下に隣接する受光素子の出力が加え合わされて出力
されるので、はぼ同一の取扱いが可能で本発明を用いる
ことＣ二よりほぼ同一の効果が得られる。

また、本発明はインターライン転送型ＣＣＤをフレーム
蓄積モードで使用する場合にも適用゛可能である。この
場合の色フィルタ配列の一実施例を第１４図（二示す。

奇数フィールドでは第一の走査線からＹｅ、　Ｗ、　Ｃ
ｙ、　Ｇのフィルタに対応した出力が順次得られ、第２
の走査線からの出力はＣｙ、Ｇ。

Ｙｅ、Ｗの順に、そして第３の走査線からはＹｅ。

Ｗ、　Ｃｙ、　Ｇの順に順次得られる。これらの出力ｌ
ま本発明で仮定した条件を満たしており、第７図。

第８図および第９図に示した本発明の信号処理回路をそ
のまま用いることが可能である。

以上、本発明の詳細な説明する上で４相、２相あるいは
１相駆動のフレーム転送型ＣＣＤ、インターライン転送
型ＣＣＤをフィールド蓄積モードで用いる場合、および
インターライン転送型ＣＣＤをフレーム蓄積モードで用
いる場合について説明を行なったが、要するＣ二固体撮
像素子から得られる出力が本発明の原理を満足している
ものであればいずれの場合にも適用可能である。また、
輝度信号の高域成分および低域成分は「擬似」輝度信号
として説明をしている様に、分光感度特性は厳密な輝度
信号の形に一致している必要はなく、また高域成分と低
域成分とでその分光特性の形状が異。

なっていても良い。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）ｌ　（ｂ）、　（Ｃ）は本発明に用いるフ
レーム転透型ＣＣＤの構造および機能を説明する説明図
、第２図、第３図はそれぞれ本発明で用いるカラーフィ
ルタ・アレイの配列をあられした説明図、第４図は従来
例の信号処理回路の構成を示したブロック図、第５図（
ａＬ　（ｂＬ　（ｃ）は従来例の欠点である偽輪郭の生
じる様子をあられした信号波形図、第６図は偽輪郭の二
次元的な輝度分布を説明した説明図、第７図、第８図、
第９図はそれぞれ本発明の第１．第２．第３の実施例で
ある信号処理回路の構成を示したブロック図、第１０図
（ａ）〜（ｇ）および第１１図（ａ）〜１ｃ）Ｊｉそれ
ぞれ本発明の第一の実施例で得られる信号出力を示す説
明図、第１２因師）〜（ｄ）は本発明の第３の実施例で
ある第９図図示の信号処理回路ブロックにより得られる
改善された信号出力をあられす信号波形図、第１３図（
ａ）〜（ｇ）は本発明の第１．第２．第３の実施例（二
おける信号処理回路ブロックと組合せ可能な色フィルタ
配列をあられした説明図、第１４図は本発明の他の実施
例であるインターライン型ＣＣＤと組合せた色フィルタ
配列をあられした説明図である。 １１・・・ＣＣＤドライバ回路　１２・・・バイアス電
圧１３．１３’・・・電荷転送時のポテンシャル形状１
４・・・電荷蓄積時のポテンシャル形状１５・・・カラ
ーフィルタアレイ　　　３５・・・信号発生器３６・・
・スイッチ回路　　　２６・・・ＩＨディレィライン２
７・・・加算器　　　　　　４３・・・減算器４’？ａ
−・・・反転器　　　　　　４５・・・分離回路４６・
・・増幅器　　　　　　４７・・・加算器４８・・・減
算器−３４・・・プロセス回路５５．５６，４９．４９
’・・・ローパスフィルタ回路５４・・・バイパスフィ
ルタ回路 ５７．５７’　、５０．５０’・・・ガンマ補正回路特
許出願人　キャノン株式会社 （Ｑ） 第１１図 第１２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）カラーフィルタアレイを固体撮像素子の各画素に対
   応して配置させ、前記固体撮像素子からの出力を処理し
   て擬似的な輝度信号を得ることができるカラー固体撮像
   装置において、映像信号として用いられる高域成分を含
   む輝度信号、低域成分を含む輝度信号および色差信号（
   二用いられる輝度信号のうち少なくとも一つの輝度信号
   を他の輝度信号に関連した出力信号と異なる出力信号に
   基づいて得ることを特徴とするカラー固体撮像装置。 ２）前記擬似的な輝度信号を固体撮像素子の出力を連続
   して少なくとも２個加え合わせること（二よりあるいは
   固体撮像素子の直接の出力と一水平走査時間遅延した出
   力とを加え合わせることによって得ることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項に記載のカラー固体撮像装置。 ３）前記輝度信号の高域信号を作り出すための輝度信号
   は、前記固体撮像素子からの信号な二水平走査時間だけ
   遅延させた信号（２Ｈ信号）、−水平走査時間遅延させ
   た信号（ＩＨ倍信号、および全く遅延をしていない信号
   （ＯＨ信号）の三信号の和より構成され、三信号の加算
   時の係数が近似的（二 であることを特徴とする特許請求の範囲第１項又は第２
   項に記載のカラー固体撮像装置。 ４）前記輝度信号の低域成分は一水平走査時間遅延させ
   た信号（ＩＨ倍信号を、電気的低域フィルターで帯域制
   限したものであることを特徴とする特許請求の範囲第１
   項、第２項又は＄３項に記載のカラー固体撮像装置。 ５）前記２Ｈ信号、ＩＨ信号、ＯＨ４；、号より垂直方
   向の二次微分信号 １ −−（２Ｈ）＋（ＩＨ）−Σ（ＯＨ） 信号を作り出し、この二次微分信号を用いて垂直解像度
   の向上、あるいは偽色信号除去に用いることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項から第４瑣までのいずれか１項
   に記載のカラー固体撮像装置。