JPH0823541A - カラー撮像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 被写体像を輝度情報と色情報を有する電気信
号に変換するビデオカメラ等のカラー撮像装置におい
て、モアレが少なく、かつ正しい色調を再現でき、疑似
輪郭の発生を抑制できるようにする。 【構成】 被写体像が結像する撮像センサ１０１にベイ
ヤー方式の色フィルタ配列を有した色フィルタアレイ１
００を設け、この撮像センサ１０１からのＲ（赤），Ｇ
１（緑），Ｇ２（緑），Ｂ（青）の色信号を補間フィル
タ１０６〜１０９を通して同時化し、加算器１２９，１
３０によりＲ信号とＧ１信号及びＧ２信号とＢ信号の差
信号を生成し、また加算器１３９，１４０によりＲ信号
とＧ２信号及びＧ１信号とＢ信号の差信号を生成する。
そして、Ｒ信号との差をとった各差信号を混合回路１５
０に入力し、Ｂ信号との差をとった各差信号を混合回路
１５１に入力し、それらの差信号の大きさに応じた係数
を各差信号に掛けてＲ−Ｇ，Ｂ−Ｇ信号を生成し、ホワ
イトバランス部１４５でホワイトバランス調整した後、
色差マトリクス処理部１１３により色差信号Ｒ−Ｙ，Ｂ
−Ｙを生成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、２次元の格子状に複数
の受光素子（画素）が配置された撮像センサを有し、そ
の受光素子に結像した被写体像を輝度情報と色情報を有
する電気信号に変換するビデオカメラ等のカラー撮像装
置に関するものであり、特にモアレが少なく、かつ疑似
輪郭の少ない画像を出力することが可能なカラー撮像装
置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図１０は従来より知られているモアレを
抑制するようにしたカラー撮像装置の回路構成を示すブ
ロック図である。被写体からの撮像光は、不図示の結像
光学系により撮像素子である撮像センサ１０１に入射す
る。この撮像センサ１０１には、図１１に示すベイヤー
配列のＲ（赤），Ｇ１（緑），Ｇ２（緑），Ｂ（青）の
色フィルタを有した色フィルタアレイ１００が設けられ
ている。そして、撮像センサ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の色信号に分離される。ここで、Ｇ１，Ｇ２信
号は、図１１に示すようにそれぞれＲ，Ｂの画素と同じ
列の画素のＧの信号である。

【０００３】上記の各Ｒ，Ｇ１，Ｇ２，Ｂ信号は、Ａ／
Ｄ（アナログ−デジタル）変換器１０３でＡ／Ｄ変換さ
れた後、ホワイトバランス部（ＷＢ）１１１で各々のゲ
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、
更にγ変換部１１２でγ変換される。

【０００４】また輝度信号は、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を通
過した輝度信号の高域成分Ｙ_H は、後述する手法で得ら
れる輝度信号の低域成分Ｙ_Lと加算器１１７で加算さ
れ、エンハンスメント回路１４２でエンハンスされた
後、Ｄ／Ａ（デジタル−アナログ）変換器１１８でＤ／
Ａ変換されて出力される。

【０００５】一方色信号は、Ａ／Ｄ変換器１０３，ホワ
イトバランス部１１１及びγ変換部１１２を経たＲ（γ
乗）信号，Ｇ１（γ乗）信号，Ｇ２（γ乗）信号，Ｂ
（γ乗）信号が補間フィルタ１０６，１０７，１０８，
１０９に入力され、各々同時化された信号Ｒ，Ｇ１，Ｇ
２，Ｂとなる。

【０００６】上記同時化されたＲ信号，Ｇ１信号は加算
器１２９で第１の差信号Ｒ−Ｇ１となり、Ｒ信号，Ｇ２
信号は加算器１３９で第２の差信号Ｒ−Ｇ２となり、同
様にＢ信号とＧ２信号は加算器１３０で第３の差信号Ｂ
−Ｇ２となり、Ｂ信号，Ｇ１信号は加算器１４０で第４
の差信号Ｂ−Ｇ１となる。そして、これらの第１，２，
３，４の差信号は判定回路１４１に入力される。

【０００７】上記判定回路１４１では、入力された４つ
の差信号の大きさが比較され、その結果から２つの差信
号 Ｒ−Ｇ Ｂ−Ｇ （式１） が出力される。この判定方法は、例えば以下のような方
法となっている。

【０００８】すなわち、Ｋ１，Ｋ２をある定数とし、 Ｒ−Ｇについて ｜Ｒ−Ｇ１｜＜｜Ｒ−Ｇ２｜＋Ｋ１ のとき Ｒ−Ｇ＝Ｒ−Ｇ１ ｜Ｒ−Ｇ１｜＞｜Ｒ−Ｇ２｜＋Ｋ１ のとき Ｒ−Ｇ＝Ｒ−Ｇ２ （式２） Ｂ−Ｇについて ｜Ｂ−Ｇ１｜＜｜Ｂ−Ｇ２｜＋Ｋ２ のとき Ｂ−Ｇ＝Ｂ−Ｇ１ ｜Ｂ−Ｇ１｜＞｜Ｂ−Ｇ２｜＋Ｋ２ のとき Ｂ−Ｇ＝Ｂ−Ｇ２ （式３） とする。

【０００９】ここで、空間周波数（１／２Ｐ_H ，０）の
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２Ｐ_H の縦縞であり、このような
被写体に対しては、Ｒ信号＝Ｇ１信号，Ｂ信号＝Ｇ２信
号となるため、加算器１２９，１３０より出力されるＲ
−Ｇ１信号，Ｂ−Ｇ２信号はいずれも零となる。よって
判定回路１４１では、 Ｒ−Ｇ＝Ｒ−Ｇ１ Ｂ−Ｇ＝Ｂ−Ｇ２ （式４） を出力する。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も零となる。このと
き、周波数（１／２Ｐ_H ，０）上でのＲ信号のキャリア
とＧ１信号のキャリアは同位相であり、Ｂ信号のキャリ
アとＧ２信号のキャリアは同位相である。したがって、
この周波数でのこれらのＲ−Ｇ１信号，Ｂ−Ｇ２信号の
キャリアを消滅させることができるため、色差信号のキ
ャリアが発生せず、モアレを抑制することができる。

【００１０】次に、空間周波数（０，１／２Ｐ_V ）の白
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２Ｐ_V の横縞であり、このような被写
体に対しては、Ｒ信号＝Ｇ２信号，Ｂ信号＝Ｇ１信号と
なるため、加算器１３９，１４０より出力されるＲ−Ｇ
２信号，Ｂ−Ｇ１信号はいずれも零となる。よって判定
回路１４１では、 Ｒ−Ｇ＝Ｒ−Ｇ２ Ｂ−Ｇ＝Ｂ−Ｇ１ （式５） を出力する。

【００１１】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も零となる。このと
き、周波数（０，１／２Ｐ_V ）上でのＲ信号のキャリア
とＧ２信号のキャリアは同位相であり、Ｂ信号のキャリ
アとＧ１信号のキャリアは同位相である。したがって、
この周波数でのこれらのＲ−Ｇ２信号，Ｂ−Ｇ１信号の
キャリアを消滅させることができるため、色差信号のキ
ャリアが発生せず、モアレが抑制される。

【００１２】上述の判定回路１４１より出力された２つ
の色差信号Ｒ−Ｇ，Ｂ−Ｇは、ローパスフィルタ１３
７，１３８で所定の帯域制限がなされ、ホワイトバラン
ス部（ＷＢ）１４５でホワイトバランス調整された後、
色差マトリクス処理部１１３に入力される。この色差マ
トリクス処理部１１３では、

【００１３】

【数１】

【００１４】という変換処理が行われ、色差信号Ｒ−
Ｙ，Ｂ−Ｙが生成される。そして、これらの色差信号Ｒ
−Ｙ，Ｂ−Ｙは、引き続きＤ／Ａ変換器１１４，１１５
でＤ／Ａ変換されて出力される。

【００１５】また、上記補間フィルタ１０６，１０７，
１０８，１０９の出力信号は、ローパスフィルタ（ＬＰ
Ｆ）１３５で所定の帯域に制限され、輝度信号生成回路
１２７に入力される。そして、輝度信号の低域成分Ｙ_L
がこの輝度信号生成回路１２７で、 Ｙ_L ＝０．３０Ｒ（αＧ１＋βＧ２）＋０．１１Ｂ（但
し、α＋β＝０．５９） により生成され、前述したように輝度信号の高域成分Ｙ
_H と加算器１１７で加算され、輝度信号Ｙとなる。この
輝度信号Ｙは、Ｄ／Ａ変換器１１８でＤ／Ａ変換されて
出力される。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような従来のカラー撮像装置にあっては、正しい色調が
再現されない場合があり、また疑似輪郭が生じやすいと
いう問題点があった。

【００１７】すなわち、図１１に示す画素配置に対し
て、図１２の（ａ）に示すように、Ｙ方向に一様でＸ方
向にのみ入力信号Ｓが変化している場合を考えると、判
定回路１４１が存在しない場合、Ｇ信号はＧ１，Ｇ２画
素の加算平均で得られるため、差信号Ｒ−Ｇ，Ｂ−Ｇ
は、 Ｒ−Ｇ＝Ｒ−（Ｇ１＋Ｇ２）／２ Ｂ−Ｇ＝Ｂ−（Ｇ１＋Ｇ２）／２ （式８） となり、図１２の（ｃ）に示すような出力信号となる。
これに対して、判定回路１４１が存在する場合、Ｇ信号
はＧ１あるいはＧ２画素の信号値のみで得られるため、
差信号Ｒ−Ｇ，Ｂ−Ｇは、判定式（式２），（式３）よ
り、 Ｒ−Ｇ＝Ｒ−Ｇ１ Ｂ−Ｇ＝Ｂ−Ｇ２ （式９） となり、Ｇ１信号とＧ２信号の切り替え処理を行うた
め、差信号Ｒ−Ｇ，Ｂ−ＧはＧに対する信号情報が１部
欠如した出力となり、図１２の（ｂ）に示すような本来
の画像に比べ急激な画像変化のある出力信号となり、色
調が異なったり、あるいは存在しないはずの輪郭を再現
してしまうという疑似輪郭を生じやすいという問題点を
有していた。

【００１８】本発明は、上記のような問題点に鑑みてな
されたもので、モアレが少なく、かつ正しい色調を再現
でき、疑似輪郭が少ない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。

【００１９】

【課題を解決するための手段】本発明のカラー撮像装置
は、次のように構成したものである。

【００２０】（１）被写体像を輝度情報と色情報を有す
る電気信号に変換するカラー撮像装置において、水平方
向のピッチがＰｈで垂直方向のピッチがＰｖの２次元の
格子状の画素を構成するように受光素子が配置された撮
像センサと、その画素を構成する受光素子に対応して設
けられ、水平方向のピッチが２Ｐｈで垂直方向のピッチ
がＰｖだけオフセットされた第１の色フィルタと水平方
向のピッチが２Ｐｈで垂直方向のピッチが２Ｐｖの第２
の色フィルタ及び第３の色フィルタとを有する色フィル
タアレイを備え、前記第１のフィルタに対応する画素の
出力より得られた第１の色信号のうち前記第２の色フィ
ルタに対応する画素の出力より得られた第２の色信号の
画素と同じ列の画素の信号のみを同時化して該第２の色
信号との差をとった第１の差信号と、前記第１の色信号
のうち第２の色信号の画素と同じ行の画素の信号のみを
同時化して該第２の色信号との差をとった第２の差信
号、あるいは前記受光素子の出力より得られた輝度信号
の大きさに応じて該第１の差信号と第２の差信号から前
記色情報を生成する第１の色情報生成手段と、前記第１
の色信号のうち前記第３の色フィルタに対応する画素の
出力より得られた第３の色信号の画素と同じ列の画素の
信号のみを同時化して該第３の色信号との差をとった第
３の色信号と、前記第１の色信号のうち前記第３の色信
号の画素と同じ行の画素の信号のみを同時化して該第３
の色信号との差をとった第４の差信号、あるいは前記輝
度信号の大きさに応じて該第３の差信号と第４の差信号
から前記色情報を生成する第２の色情報生成手段とを具
備した。

【００２１】（２）上記（１）のカラー撮像装置におい
て、第１の色情報生成手段は、第１の差信号と第２の差
信号の大きさに対応した混合比を定めたテーブルにより
第１の差信号と第２の差信号を混合する割合を決定し、
第２の色情報生成手段は、第３の差信号と第４の差信号
の大きさに対応した混合比を定めたテーブルにより第３
の差信号と第４の差信号を混合する割合を決定するよう
にした。

【００２２】（３）上記（１）のカラー撮像装置におい
て、第１の色情報生成手段は、第１の差信号と第２の差
信号の差をとった差信号の大きさに応じて第１の差信号
と第２の差信号を混合する割合を決定し、第２の色情報
生成手段は、第３の差信号と第４の差信号の差をとった
差信号の大きさに応じて第３の差信号と第４の差信号を
混合する割合を決定するようにした。

【００２３】（４）上記（１）のカラー撮像装置におい
て、第１の色情報生成手段は、被写体の水平方向あるい
は垂直方向の周波数成分信号に応じて第１の差信号と第
２の差信号を混合する割合を決定し、第２の色情報生成
手段は、被写体の水平方向あるいは垂直方向の周波数成
分信号に応じて第３の差信号と第４の差信号を混合する
割合を決定するようにした。

【００２４】（５）上記（１）ないし（４）いずれかの
カラー撮像装置において、第１の色情報生成手段より得
られた第１の色差信号と第１の色情報生成手段より得ら
れた第２の色差信号をそれぞれ定数倍した信号に、第１
の色信号，第２の色信号，第３の色信号のうち少なくと
も一つ以上の信号を加算することにより輝度情報を生成
する輝度情報生成手段を備えた。

【００２５】（６）上記（１）ないし（５）いずれかの
カラー撮像装置において、第１の色フィルタは緑色光透
過性を有し、第２の色フィルタは赤色光透過性を有し、
第３の色フィルタは青色光透過性を有するようにした。

【００２６】（７）上記（１）ないし（５）いずれかの
カラー撮像装置において、第１の色フィルタは黄色光透
過性を有し、第２の色フィルタはシアン色光透過性を有
し、第３の色フィルタはマゼンタ色光透過性を有するよ
うにした。

【００２７】（８）上記（１）ないし（７）いずれかの
カラー撮像装置において、第１の色情報生成手段と第２
の色情報生成手段は、共通の回路を用いるようにした。

【００２８】

【作用】本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）及び（０，１／２Ｐｖ）
の色差信号のキャリアを抑制し、モアレが軽減されると
ともに、従来問題となっていた色調や疑似輪郭も抑制す
ることができる。

【００２９】

【実施例】図１は本発明の第１実施例によるカラー撮像
装置の回路構成を示すブロック図であり、輝度信号と色
信号の信号処理系の構成を示し、図１０と同一符号は同
一構成要素を示している。

【００３０】撮像センサ１０１には、水平方向のピッチ
がＰｈで垂直方向のピッチがＰｖの２次元の格子状の画
素を構成するように複数の受光素子が配置されており、
その画素を構成する受光素子に対応して、水平方向のピ
ッチが２Ｐｈで垂直方向のピッチがＰｖ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が２Ｐｈで垂直方向のピッチ
が２Ｐｖの矩形格子状サンプリング構造を有する第２の
色フィルタ及び第３の色フィルタとを有する色フィルタ
アレイ１００が設けられている。

【００３１】補間フィルタ１０６〜１０９は色信号を同
時化する手段として設けられ、加算器１２９，１３０及
び１３９，１４０は色信号の差をとる手段として設けら
れている。そして、上記第１のフィルタに対応する画素
の出力より得られた第１の色信号のうち上記第２の色フ
ィルタに対応する画素の出力より得られた第２の色信号
の画素と同じ列の画素の信号のみを同時化して該第２の
色信号との差をとった第１の差信号と、上記第１の色信
号のうち第２の色信号の画素と同じ行の画素の信号のみ
を同時化して該第２の色信号との差をとった第２の差信
号、あるいは上記受光素子の出力より得られた輝度信号
の大きさに応じて該第１の差信号と第２の差信号から被
写体の色情報を生成する第１の色情報生成手段が混合回
路（１）１５０により構成され、上記第１の色信号のう
ち上記第３の色フィルタに対応する画素の出力より得ら
れた第３の色信号の画素と同じ列の画素の信号のみを同
時化して該第３の色信号との差をとった第３の色信号
と、上記第１の色信号のうち上記第３の色信号の画素と
同じ行の画素の信号のみを同時化して該第３の色信号と
の差をとった第４の差信号、あるいは上記輝度信号の大
きさに応じて該第３の差信号と第４の差信号から被写体
の色情報を生成する第２の色情報生成手段が混合回路
（２）１５１により構成されている。

【００３２】記憶部１５５には、上記第１の差信号と第
２の差信号の大きさに対応した混合比と、第３の差信号
と第４の差信号の大きさに対応した混合比を定めた混合
テーブルが格納されており、混合回路１５０，１５１は
その混合テーブルにより差信号を混合する割合を決定し
て色差信号（色情報）Ｒ−Ｇ，Ｂ−Ｇを生成するように
構成されている。

【００３３】上記被写体像が結像する撮像センサ１０１
の色フィルタアレイ１００は、図１１に示すベイヤー配
列の色フィルタから構成されており、上記第１の色フィ
ルタは緑色（Ｇ１，Ｇ２）光透過性を有し、第２の色フ
ィルタは赤色（Ｒ）光透過性を有し、第３の色フィルタ
は青色（Ｂ）光透過性を有している。

【００３４】そして、従来と同様撮像センサ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の色信号に分離される。こ
こで、Ｇ１，Ｇ２信号はそれぞれＲ，Ｂの画素と同じ列
の画素のＧの信号であり、これらの各Ｒ，Ｇ１，Ｇ２，
Ｂ信号は、Ａ／Ｄ変換器１０３でＡ／Ｄ変換された後、
ホワイトバランス部１１１で各々のゲインがホワイトバ
ランスセンサ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、更にγ変換部１１２でγ変換
される。

【００３５】輝度信号も従来と同様、スイッチ回路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、バンドパスフィルタ１１６を通過した輝度信号
の高域成分Ｙ_H は、後述の輝度信号の低域成分Ｙ_L と加
算器１１７で加算され、エンハンスメント回路１４２で
エンハンスされた後、Ｄ／Ａ変換器１１８でＤ／Ａ変換
されて出力される。

【００３６】一方色信号は、Ａ／Ｄ変換器１０３，ホワ
イトバランス部１１１及びγ変換部１１２を経たＲ（γ
乗）信号，Ｇ１（γ乗）信号，Ｇ２（γ乗）信号，Ｂ
（γ乗）信号が補間フィルタ１０６，１０７，１０８，
１０９に入力され、各々同時化された信号Ｒ，Ｇ１，Ｇ
２，Ｂとなる。なお、補間フィルタ１０６〜１０９での
補間は、水平及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、水平及び垂直方向
の帯域を余り落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良い。

【００３７】上記同時化されたＲ信号，Ｇ１信号は加算
器１２９で上述の第１の差信号Ｒ−Ｇ１となり、Ｒ信
号，Ｇ２信号は加算器１３９で第２の差信号Ｒ−Ｇ２と
なり、同様にＢ信号とＧ２信号は加算器１３０で第３の
差信号Ｂ−Ｇ２となり、Ｂ信号，Ｇ１信号は加算器１４
０で第４の差信号Ｂ−Ｇ１となる。そして、これらの第
１，第２の差信号が混合回路１５０に入力され、第３，
第４の差信号が混合回路１５１に入力される。

【００３８】混合回路１５０では、入力された第１の差
信号Ｒ−Ｇ１と第２の差信号Ｒ−Ｇ２の値の大きさから
記憶部１５５に格納された混合テーブルより得られる値
に基づいて、それぞれに掛ける係数ａ，ｂを決定し、そ
れらの係数と差信号Ｒ−Ｇ１，Ｒ−Ｇ２から、 Ｒ−Ｇ＝ａ（Ｒ−Ｇ１）＋ｂ（Ｒ−Ｇ２） （ａ＋ｂ＝１） （式１０） としてＲ−Ｇ信号を出力する。

【００３９】混合回路１５１では、入力された第３の差
信号Ｂ−Ｇ２と第４の差信号Ｂ−Ｇ１の値の大きさから
上記の混合テーブルより得られる値に基づいて、それぞ
れに掛ける係数ｃ，ｄを決定し、それらの係数と差信号
Ｂ−Ｇ２，Ｂ−Ｇ１から、 Ｂ−Ｇ＝ｃ（Ｂ−Ｇ１）＋ｄ（Ｂ−Ｇ２） （ｃ＋ｄ＝１） （式１１） としてＢ−Ｇ信号を出力する。

【００４０】このとき、混合テーブルの値を適正に定め
ることによって、あまり色の変化の少ない画像ではほと
んど切り替え処理を行わず、混合回路１５０，１５１で
はそれぞれ、 Ｒ−Ｇ≒Ｒ−（Ｇ１＋Ｇ２）／２ Ｂ−Ｇ≒Ｂ−（Ｇ１＋Ｇ２）／２ （式１２） という出力を行うことにより、色調の急激な変化を抑制
し、かつ疑似輪郭が生じることを防ぐことができ、また
急激な色の変化のある場合にはその大きさに応じて差信
号Ｒ−Ｇ１，Ｒ−Ｇ２あるいはＢ−Ｇ１，Ｂ−Ｇ２の切
り替えを行うことにより、モアレを抑制することがで
き、正しい色調を再現することができる。

【００４１】上記混合回路１５０，１５１より出力され
た２つの色差信号Ｒ−Ｇ，Ｂ−Ｇは、ローパスフィルタ
１３７，１３８でそれぞれ所定の帯域制限がなされ、ホ
ワイトバランス部１４５でホワイトバランス調整された
後、色差マトリクス処理部１１３に入力される。この色
差マトリクス処理部１１３では、

【００４２】

【数２】

【００４３】という変換処理が行われ、色差信号Ｒ−
Ｙ，Ｂ−Ｙが生成される。そして、これらの色差信号Ｒ
−Ｙ，Ｂ−Ｙは引き続きＤ／Ａ変換器１１４，１１５で
Ｄ／Ａ変換されて出力される。

【００４４】また、上記補間フィルタ１０６，１０７，
１０８，１０９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、輝度信号生成回路１２７に入
力される。そして、輝度信号の低域成分Ｙ_L がこの輝度
色差信号生成回路１２７で、 Ｙ_L ＝０．３０Ｒ（αＧ１＋βＧ２）＋０．１１Ｂ（但し、α＋β＝０．５９ ） （式１４） により生成され、前述したように輝度信号の高域成分Ｙ
_H と加算器１１７で加算され、輝度信号Ｙとなる。この
輝度信号Ｙは、Ｄ／Ａ変換器１１８でＤ／Ａ変換されて
出力される。

【００４５】なお、一般に色差信号Ｒ−Ｙ，Ｂ−Ｙ及び
輝度の低域成分Ｙ_L は輝度信号Ｙに比べ十分帯域が狭い
ため、同時化されたＲ信号，Ｇ１信号，Ｇ２信号，Ｂ信
号の色差マトリクス処理部１１３，輝度色差信号生成回
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良い。また、ホワイ
トバランス１４５は省略しても良い。

【００４６】次に本発明の第２実施例について説明す
る。この第２実施例は、上述の第１実施例と２つの差信
号Ｒ−Ｇ，Ｂ−Ｇの生成方法が異なっており、色信号の
２つの差信号の差を取った差信号の大きさに応じて２つ
の差信号の混合割合を決定している。図２にその信号処
理系の回路構成を示し、図１と同一構成部分には同一符
号を付して詳細説明を省略する。

【００４７】加算器１２９，１３９でそれぞれ生成され
た第１の差信号Ｒ−Ｇ１と第２の差信号Ｒ−Ｇ２は、加
算器１６０で Ｋ１＝（Ｒ−Ｇ２）−（Ｒ−Ｇ１） （式１５） の差信号となり、判定回路（１）１６５に入力される。
判定回路１６５では、入力された差信号Ｋ１＝（Ｒ−Ｇ
２）−（Ｒ−Ｇ１）の大きさから、それぞれに掛ける係
数ａ，ｂが決定される。そして、この判定回路１６５
は、例えば、 Ｋ１＜Ｃ１ ならａ＝ａ１ ｂ＝ｂ１ Ｃ１≦Ｋ１＜Ｃ２ ならａ＝ａ２ ｂ＝ｂ２ Ｃ２≦Ｋ１＜Ｃ３ ならａ＝ａ３ ｂ＝ｂ３ Ｃ３≦Ｋ１＜Ｃ４ ならａ＝ａ４ ｂ＝ｂ４ （式１６） というような判定を行う。ここで、Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，
Ｃ４，ａ１，ａ２，ａ３，ａ４，ｂ１，ｂ２，ｂ３，ｂ
４は任意定数である。

【００４８】混合回路１５０は、第１の差信号Ｒ−Ｇ
１，第２の差信号Ｒ−Ｇ２と上記判定回路１６５より得
られた係数ａ，ｂから、 Ｒ−Ｇ＝ａ（Ｒ−Ｇ１）＋Ｂ（Ｒ−Ｇ２） （ａ＋ｂ＝１） （式１７） としてＲ−Ｇ信号を出力する。

【００４９】また、加算器１３０，１４０でそれぞれ生
成された第３の差信号Ｂ−Ｇ２と第４の差信号Ｂ−Ｇ１
は、加算器１６１で Ｋ２＝（Ｂ−Ｇ１）−（Ｂ−Ｇ２） （式１８） の差信号となり、判定回路（２）１６６に入力される。
判定回路１６６では、入力された差信号Ｋ２＝（Ｂ−Ｇ
１）−（Ｂ−Ｇ２）の大きさから、それぞれに掛ける係
数ｃ，ｄが決定される。そして、この判定回路１６５
は、例えば、 Ｋ２＜１ ならｃ＝ｃ１ ｄ＝ｄ１ Ｄ１≦Ｋ２＜Ｄ２ ならｃ＝ｃ２ ｄ＝ｄ２ Ｄ２≦Ｋ２＜Ｄ３ ならｃ＝ｃ３ ｄ＝ｄ３ Ｄ３≦Ｋ２＜Ｄ４ ならｃ＝ｃ４ ｄ＝ｄ４ （式１９） というような判定を行う。ここでＤ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ
４，ｃ１，ｃ２，ｃ３，ｃ４，ｄ１，ｄ２，ｄ３，ｄ４
は任意定数である。

【００５０】混合回路１５１は、第３の差信号Ｂ−Ｇ
２，第４の差信号Ｂ−Ｇ１と上記判定回路１６６より得
られた係数ｃ，ｄから、 Ｂ−Ｇ＝ｃ（Ｂ−Ｇ１）＋ｄ（Ｂ−Ｇ２） （ｃ＋ｄ＝１） （式２０） としてＢ−Ｇ信号を出力する。

【００５１】このように、判定回路１６５，１６６と混
合回路１５０，１５１を用いることによって、第１実施
例と同様に、あまり色の変化の少ない画像ではほとんど
切り替え処理を行わず、２つの差信号を用いて色調の急
激な変化を抑制し、かつ疑似輪郭が生じることを防ぎ、
急激な色の変化のある場合にはその大きさに応じて差信
号の切り替えを行い、モアレを抑制することができる。

【００５２】次に本発明の第３実施例について説明す
る。この第３実施例は、上述の第２実施例とほぼ同様の
構成であるが２つの差信号Ｒ−Ｇ，Ｂ−Ｇの生成に伴う
判定方法が異なっている。図３にその信号処理系の回路
構成を示し、図１と同一構成部分には同一符号を付して
詳細説明を省略する。

【００５３】判定回路１５９は、輝度信号情報をもとに
上述の２つの差信号を混合する割合の判定を行う。すな
わち、スイッチ回路１２６から得られた輝度信号をバン
ドパスフィルタを通して帯域成分を抽出し、その大きさ
から第１の差信号Ｒ−Ｇ１と第２の差信号Ｒ−Ｇ２に掛
ける係数ａ，ｂ（ａ＋ｂ＝１）、及び第３の差信号Ｂ−
Ｇ２と第４の差信号Ｂ−Ｇ１に掛ける係数ｃ，ｄ（ｃ＋
ｄ＝１）を決定する。

【００５４】混合回路１５０は、第１の差信号Ｒ−Ｇ
１，第２の差信号Ｒ−Ｇ２と上記判定回路１５９より得
られた係数ａ，ｂから Ｒ−Ｇ＝ａ（Ｒ−Ｇ１）＋ｂ（Ｒ−Ｇ２） （ａ＋ｂ＝１） （式２１） としてＲ−Ｇ信号を出力する。

【００５５】また混合回路１５１は、第３の差信号Ｂ−
Ｇ２，第４の差信号Ｂ−Ｇ１と上記判定回路１５９より
得られた係数ｃ，ｄから、 Ｂ−Ｇ＝ｃ（Ｂ−Ｇ１）＋ｄ（Ｂ−Ｇ２） （ｃ＋ｄ＝１） （式２２） としてＢ−Ｇ信号を出力する。

【００５６】次に本発明の第４実施例について説明す
る。図４に本実施例の信号処理系の回路構成を示し、図
１と同一構成部分には同一符号を付して詳細説明を省略
する。

【００５７】被写体からの撮像光は、結像光学系により
撮像センサ１０１に入射するが、この撮像センサ１０１
には、図５に示す補色フィルタであるシアン光透過フィ
ルタＣｙ，イエロー（黄色）光透過フィルタＹｅ，マゼ
ンタ光透過フィルタＭｇがベイヤー配列されたＣｙ，Ｙ
ｅ１，Ｙｅ２，Ｍｇの着色フィルタによる色フィルタア
レイ１００が設けられている。そして、撮像センサ１０
１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Ｃｙ，Ｙｅ１，Ｙｅ２，Ｍｇの色信号に分
離される。ここで、Ｙｅ１，Ｙｅ２信号は図５に示すよ
うにそれぞれＭｇ，Ｃｙの画素と同じ列の画素のＹｅの
信号であり、これらの各Ｃｙ，Ｙｅ１，Ｙｅ２，Ｍｇ信
号は、Ａ／Ｄ変換器１０３でＡ／Ｄ変換される。

【００５８】また輝度信号の高域成分Ｙ_H は、スイッチ
回路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１１６を通過した
後、ホワイトバランス（ＷＢ）１２２でホワイトバラン
ス調整され、次にγ変換部１２１でγ変換される。そし
て、この輝度信号の高域成分Ｙ_H は、後述のように輝度
信号の低域成分Ｙ_L と加算器１１７で加算され、エンハ
ンスメント回路１４２でエンハンスされた後、Ｄ／Ａ変
換器１１８でＤ／Ａ変換されて出力される。

【００５９】一方色信号は、Ａ／Ｄ変換器１０３からの
Ｃｙ信号，Ｙｅ１信号，Ｙｅ２信号，Ｍｇ信号が補間フ
ィルタ１０６，１０７，１０８，１０９に入力され、各
々同時化された信号Ｃｙ，Ｙｅ１，Ｙｅ２，Ｍｇとな
り、この同時化された信号Ｃｙ，Ｙｅ１，Ｙｅ２，Ｍｇ
が図６に示す差信号生成回路１７０に入力される。ここ
で、Ｃｙ信号，Ｙｅ１信号は加算器１２９で第１の差信
号Ｃｙ−Ｙｅ１となり、Ｃｙ信号，Ｙｅ２信号は加算器
１３９で第２の差信号Ｃｙ−Ｙｅ２となり、またＭｇ信
号とＹｅ２信号は加算器１３０で第３の差信号Ｍｇ−Ｙ
ｅ２となり、Ｍｇ信号，Ｙｅ１信号は加算器１４０で第
４の差信号Ｍｇ−Ｙｅ１となる。そして、これらの第１
の差信号，第２の差信号，第３の差信号，第４の差信号
が判定回路１７２に入力される。

【００６０】上記判定回路１７２では、第１の差信号Ｃ
ｙ−Ｙｅ１，第２の差信号Ｃｙ−Ｙｅ２，第３の差信号
Ｍｇ−Ｙｅ２，第４の差信号Ｍｇ−Ｙｅ１の値の大きさ
から、記憶部１７１に格納された図１の実施例と同様の
混合テーブルより得られた値に基づいて、Ｙｅ１，Ｙｅ
２に掛ける係数ａ，ｂ（ａ＋ｂ＝１）を定める。そし
て、前述の第１の色情報生成手段と第２の色情報生成手
段を共通の回路を用いて構成した混合回路１７３は、判
定回路１７２で得られた係数ａ，ｂとＹｅ１，Ｙｅ２の
値を用いて Ｙｅ＝ａＹｅ１＋ｂＹｅ２ （ａ＋ｂ＝１） （式２３） としてＹｅ信号を出力する。

【００６１】次に、原色分離マトリクス部１８０でＣ
ｙ，Ｙｅ，Ｍｇの信号からＲ，Ｇ，Ｂの信号を得る。こ
の色変換には、例えば、

【００６２】

【数３】

【００６３】のような変換マトリクス処理が行われる。
ここで、ｓ，ｔ，ｕは、任意定数である。

【００６４】上記原色分離されたＲ，Ｇ，Ｂの信号は、
ホワイトバランス部（ＷＢ）１８１で各々のゲインがホ
ワイトバランス調整され、次にγ変換部１８２でγ変換
される。このγ変換された信号は、ローパスフィルタ１
８５で所定の帯域制限がなされた後、マトリクス処理部
１８６に入力され、

【００６５】

【数４】

【００６６】という変換処理が行われて、色差信号Ｒ−
Ｙ，Ｂ−Ｙが生成される。これらの色差信号は、引き続
きＤ／Ａ変換器１１４，１１５でＤ／Ａ変換されて出力
される。

【００６７】また、上記γ変換部１８２の出力信号は、
ローパスフィルタ１２８で所定の帯域に制限され輝度信
号生成回路１２７に入力される。そして、輝度信号の低
域成分Ｙ_L がこの輝度色差信号生成回路１２７で、 Ｙ_L ＝０．３０Ｒ＋０．５９Ｇ＋０．１１Ｂ （式２６） により生成され、前述したように輝度信号の高域成分Ｙ
_H と加算器１１７で加算され、輝度信号Ｙとなる。この
輝度信号Ｙは、Ｄ／Ａ変換器１１８でＤ／Ａ変換されて
出力される。

【００６８】なお、一般に色差信号Ｒ−Ｙ，Ｂ−Ｙ及び
輝度の低域成分Ｙ_L は輝度信号Ｙに比べ十分帯域が狭い
ため、同時化されたＣｙ信号，Ｙｅ１信号，Ｙｅ２信
号，Ｍｇ信号の色差マトリクス処理部１１３，輝度色差
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良い。ま
た、図５の色フィルタ配列に代えて、図７に示す色フィ
ルタ配列としても良い。

【００６９】本実施例では、色フィルタに補色の色フィ
ルタを用いているので、前述の第１実施例に比べて、感
度が良いという利点がある。

【００７０】次に本発明の第５実施例について説明す
る。この第５実施例は、上述の第４実施例とほぼ同様の
構成であるがＹｅ信号の生成方法が異なっている。図８
にその信号処理系の回路構成を示し、図４と同一部分に
は同一符号を付して詳細説明を省略する。

【００７１】差信号生成回路１７０でそれぞれ生成され
た第１の差信号Ｃｙ−Ｙｅ１及び第２の差信号Ｃｙ−Ｙ
ｅ２と第３の差信号Ｍｇ−Ｙｅ２及び第４の差信号Ｍｇ
−Ｙｅ１は、それぞれ加算器１９０と１９１で（Ｃｙ−
Ｙｅ２）−（Ｃｙ−Ｙｅ１）信号と（Ｍｇ−Ｙｅ１）−
（Ｍｇ−Ｙｅ２）信号となり、判定回路１９３に入力さ
れる。この判定回路１９３では、（Ｃｙ−Ｙｅ２）−
（Ｃｙ−Ｙｅ１）信号と（Ｍｇ−Ｙｅ１）−（Ｍｇ−Ｙ
ｅ２）信号の大きさから、それぞれに掛ける係数ａ，ｂ
が決定される。そして、図４の混合回路１７３と同様に
構成された混合回路１９４は、Ｙｅ１とＹｅ２及び判定
回路１９３より得られた係数ａ，ｂから、 Ｙｅ＝ａＹｅ１＋Ｙｅ２ （ａ＋ｂ＝１） （式２７） としてＹｅ信号を出力する。

【００７２】なお、この第５実施例についても、上述の
第４実施例と同様図５の色フィルタ配列の他に図７に示
すような色フィルタ配列としても良い。このとき、Ｙｅ
フィルタとＣｙフィルタの役割を交換すれば、それぞれ
図４，図８と同様の信号処理系で実施することができ
る。また、この第５実施例において、図３の第３実施例
のように輝度信号を判定条件にするような判定を行って
も良い。

【００７３】次に本発明の第６実施例について説明す
る。この第６実施例は、図１の第１実施例と低域の輝度
信号の形成方法が異なっている。図９にその信号処理系
の回路構成を示し、図１と同一構成部分には同一符号を
付して詳細説明を省略する。

【００７４】スイッチ回路１２６でスイッチングされる
ことにより読み出し順に並べられた輝度信号は、ローパ
スフィルタ（ＬＰＦ）２００で帯域制限され、高域成分
を含む輝度信号Ｙ_G として加算器１１７に入力される。
また、ローパスフィルタ１３７，１３８で帯域制限され
た２つの差信号Ｒ−Ｇ，Ｂ−Ｇは、係数乗算器２０１，
２０２でそれぞれ定数Ｓ１，Ｓ２が乗算され、更に加算
器２０３で加算され、 Ｙ_L ＝Ｓ１（Ｒ−Ｇ）＋Ｓ２（Ｂ−Ｇ） （式２８） により輝度信号Ｙ_L として加算器１１７に入力される。
そして、この加算器１１７で輝度信号Ｙ_L と輝度信号Ｙ
_G が加算されて輝度信号Ｙとなる。このような処理にす
ると、輝度信号形成のための回路規模を簡略化すること
ができるという利点がある。

【００７５】以上、本発明の実施例について説明した
が、各実施例においてはベイヤー方式の色フィルタ配列
を採用し、被写体の水平方向または垂直方向の周波数成
分によって各差信号の混合割合を決定するような信号処
理を行っているので、２次元周波数空間上の（１／２Ｐ
ｈ，０）及び（０，１／２Ｐｖ）の色差信号のキャリア
を抑制し、モアレが軽減されるとともに、従来問題とな
っていた色調や疑似輪郭も抑制することができる。

【００７６】なお、上述の各実施例では、ベイヤー配列
の色フィルタの色の組み合わせとしてＲ，Ｇ，Ｂの色フ
ィルタを用いた場合と、Ｙｅ，Ｍｇ，Ｃｙの色フィルタ
を用いた場合について示したが、その他の色の組み合わ
せの色フィルタを用いたベイヤー配列を用いても良いこ
とは言うまでもない。

【００７７】また、出力をデジタルＲ，Ｇ，Ｂ出力とし
ても、本発明の適用が可能であることも言うまでもな
い。

【００７８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
撮像センサにベイヤー配列の色フィルタアレイを設け、
各色フィルタの画素からの各色信号の差信号を形成し
て、その差信号あるいは輝度信号の大きさに応じて被写
体の色情報を生成するようにしたので、モアレを抑制す
ることができ、かつ正しい色調を再現でき、疑似輪郭を
抑制することができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１実施例の回路構成を示すブロッ
ク図

【図２】 本発明の第２実施例の回路構成を示すブロッ
ク図

【図３】 本発明の第３実施例の回路構成を示すブロッ
ク図

【図４】 本発明の第４実施例の回路構成を示すブロッ
ク図

【図５】 第４実施例における色フィルタ配列例を示す
説明図

【図６】 差信号生成回路の詳細を示す構成図

【図７】 第４実施例における他の色フィルタ配列例を
示す説明図

【図８】 本発明の第５実施例の回路構成を示すブロッ
ク図

【図９】 本発明の第６実施例の回路構成を示すブロッ
ク図

【図１０】 従来例の回路構成を示すブロック図

【図１１】 ベイヤー配列の色フィルタ配列例を示す説
明図

【図１２】 疑似輪郭発生の原理を示す説明図

【符号の説明】

１００ 色フィルタアレイ １０１ 撮像センサ １０２ 色分離部 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 １１３ 色差マトリクス処理部 １１７ 加算器 １２６ スイッチ回路 １２７ 輝度信号生成回路 １２９ 加算器 １３０ 加算器 １３９ 加算器 １４０ 加算器 １５０ 混合回路（第１の色情報生成手段） １５１ 混合回路（第２の色情報生成手段） １５５ 記憶部 １５９ 判定回路 １６０ 加算器 １６１ 加算器 １６５ 判定回路 １６６ 判定回路 １７０ 差信号生成回路 １７１ 記憶部 １７２ 判定回路 １７３ 混合回路 １９１ 加算器 １９２ 加算器 １９３ 判定回路 １９４ 混合回路 ２０１ 係数乗算器 ２０２ 係数乗算器 ２０３ 加算器

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被写体像を輝度情報と色情報を有する電
   気信号に変換するカラー撮像装置において、水平方向の
   ピッチがＰｈで垂直方向のピッチがＰｖの２次元の格子
   状の画素を構成するように受光素子が配置された撮像セ
   ンサと、その画素を構成する受光素子に対応して設けら
   れ、水平方向のピッチが２Ｐｈで垂直方向のピッチがＰ
   ｖだけオフセットされた第１の色フィルタと水平方向の
   ピッチが２Ｐｈで垂直方向のピッチが２Ｐｖの第２の色
   フィルタ及び第３の色フィルタとを有する色フィルタア
   レイを備え、前記第１のフィルタに対応する画素の出力
   より得られた第１の色信号のうち前記第２の色フィルタ
   に対応する画素の出力より得られた第２の色信号の画素
   と同じ列の画素の信号のみを同時化して該第２の色信号
   との差をとった第１の差信号と、前記第１の色信号のう
   ち第２の色信号の画素と同じ行の画素の信号のみを同時
   化して該第２の色信号との差をとった第２の差信号、あ
   るいは前記受光素子の出力より得られた輝度信号の大き
   さに応じて該第１の差信号と第２の差信号から前記色情
   報を生成する第１の色情報生成手段と、前記第１の色信
   号のうち前記第３の色フィルタに対応する画素の出力よ
   り得られた第３の色信号の画素と同じ列の画素の信号の
   みを同時化して該第３の色信号との差をとった第３の色
   信号と、前記第１の色信号のうち前記第３の色信号の画
   素と同じ行の画素の信号のみを同時化して該第３の色信
   号との差をとった第４の差信号、あるいは前記輝度信号
   の大きさに応じて該第３の差信号と第４の差信号から前
   記色情報を生成する第２の色情報生成手段とを具備した
   ことを特徴とするカラー撮像装置。
2. 【請求項２】 第１の色情報生成手段は、第１の差信号
   と第２の差信号の大きさに対応した混合比を定めたテー
   ブルにより第１の差信号と第２の差信号を混合する割合
   を決定し、第２の色情報生成手段は、第３の差信号と第
   ４の差信号の大きさに対応した混合比を定めたテーブル
   により第３の差信号と第４の差信号を混合する割合を決
   定することを特徴とする請求項１記載のカラー撮像装
   置。
3. 【請求項３】 第１の色情報生成手段は、第１の差信号
   と第２の差信号の差をとった差信号の大きさに応じて第
   １の差信号と第２の差信号を混合する割合を決定し、第
   ２の色情報生成手段は、第３の差信号と第４の差信号の
   差をとった差信号の大きさに応じて第３の差信号と第４
   の差信号を混合する割合を決定することを特徴とする請
   求項１記載のカラー撮像装置。
4. 【請求項４】 第１の色情報生成手段は、被写体の水平
   方向あるいは垂直方向の周波数成分信号に応じて第１の
   差信号と第２の差信号を混合する割合を決定し、第２の
   色情報生成手段は、被写体の水平方向あるいは垂直方向
   の周波数成分信号に応じて第３の差信号と第４の差信号
   を混合する割合を決定することを特徴とする請求項１記
   載のカラー撮像装置。
5. 【請求項５】 第１の色情報生成手段より得られた第１
   の色差信号と第１の色情報生成手段より得られた第２の
   色差信号をそれぞれ定数倍した信号に、第１の色信号，
   第２の色信号，第３の色信号のうち少なくとも一つ以上
   の信号を加算することにより輝度情報を生成する輝度情
   報生成手段を備えたことを特徴とする請求項１ないし４
   いずれかに記載のカラー撮像装置。
6. 【請求項６】 第１の色フィルタは緑色光透過性を有
   し、第２の色フィルタは赤色光透過性を有し、第３の色
   フィルタは青色光透過性を有していることを特徴とする
   請求項１ないし５いずれかに記載のカラー撮像装置。
7. 【請求項７】 第１の色フィルタは黄色光透過性を有
   し、第２の色フィルタはシアン色光透過性を有し、第３
   の色フィルタはマゼンタ色光透過性を有していることを
   特徴とする請求項１ないし５いずれかに記載のカラー撮
   像装置。
8. 【請求項８】 第１の色情報生成手段と第２の色情報生
   成手段は、共通の回路を用いたことを特徴とする請求項
   １ないし７いずれかに記載のカラー撮像装置。