專利名稱：可以抑制偽彩色產(chǎn)生的單板式彩色攝像機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及彩色攝象機(jī)，特別涉及具有用于處理由固體攝象設(shè)備給出的信號(hào)的顏色分離回路的單板式彩色攝象機(jī)，其中的固體攝象設(shè)備包含有與按色差順序方式設(shè)置的呈矩陣狀配置的顏色濾波器相對(duì)應(yīng)的、配置成矩陣狀的光電變換元件。
彩色攝象機(jī)中的作為目前廣泛使用著的攝象設(shè)備的CCD(ChargeCoupled Device)，輸出信號(hào)的振幅僅僅響應(yīng)所接收到的光的明暗變化而變化，其輸出信號(hào)中并不包含有彩色信息。因此需要采用獲取彩色信息所需的光學(xué)組件，而且必須要設(shè)置使入射至CCD的光通過(guò)濾波器等等的組件。
家庭用的彩色攝象機(jī)采用的是由單一的CCD取出三原色信號(hào)的方式，即所謂的單板式方式，或是采用在這一CCD的光接收面一側(cè)設(shè)置顏色濾波器矩陣的方式，即所謂同時(shí)式彩色攝象方式。
(行間傳輸型CCD的構(gòu)成)圖10為表示作為家庭用彩色攝象機(jī)中的CCD的構(gòu)成方式中通常使用的行間傳輸型CCD10的構(gòu)成的概略性示意圖。
行間傳輸型CCD10包含有由配置成矩陣狀的pn結(jié)型光電二極管構(gòu)成的感光部12，包含由CCD構(gòu)成的模擬移位寄存器的傳送部14，接收由傳送部14傳送來(lái)的電荷、將依次傳送來(lái)的信號(hào)電荷變換為電壓并且將信號(hào)沿水平方向傳送出用的水平傳送寄存器16。
為簡(jiǎn)單起見在圖10中，pn結(jié)型光電二極管僅由沿垂直方向配置的三個(gè)象素構(gòu)成。但如舉例來(lái)說(shuō)，實(shí)際上使用在彩色攝象機(jī)中的CCD，呈矩陣狀配置有與沿垂直方向?yàn)?00個(gè)象素，沿水平方向?yàn)?00～800個(gè)象素相對(duì)應(yīng)的光電二極管。
下面對(duì)其動(dòng)作進(jìn)行簡(jiǎn)單的說(shuō)明。
當(dāng)有光入射至光電二極管時(shí)將產(chǎn)生電荷，開蓄積在二極管內(nèi)。然后通過(guò)向移位柵極施加預(yù)定電壓的方式，可以將所蓄積的電荷一起傳送至模擬移位寄存器14。通過(guò)施加時(shí)鐘脈沖電壓φv1、φv2、φv3的方式，CCD中的模擬穩(wěn)位寄存器14將把電荷依次向水平傳送寄存器16處傳送。水平傳送寄存器16在將傳送來(lái)的信號(hào)電荷變換為電壓之后，在由外部施加的水平驅(qū)動(dòng)信號(hào)φH1、φH2、φH3的驅(qū)動(dòng)下，依次向外部輸出攝象信號(hào)。
(行間傳輸型CCD的驅(qū)動(dòng)方式)行間傳輸型CCD的驅(qū)動(dòng)方式通常包括幀蓄積方式和半幀蓄積方式。在彩色攝象機(jī)中采用的是與按色差順序方式設(shè)置的顏色濾波器矩陣相對(duì)應(yīng)的、以全部圖象元素讀取動(dòng)作為前提的幀蓄積方式。
在下面，行間傳輸型CCD是以可以讀取一個(gè)象素的幀蓄積模式時(shí)的動(dòng)作為例進(jìn)行說(shuō)明的。
(色差信號(hào)的分離方式)圖11為表示按色差順序方式設(shè)置的顏色濾波器陣列構(gòu)成的實(shí)例的模型圖。
正如圖11所示，按色差順序方式排列的顏色濾波器中配置有呈嵌鑲狀的、作為顏色濾波器的品紅色(下面表示為Mg)、綠色(下面表示為G)、氰色(下面表示為Cy)、黃色(下面表示為Ye)的顏色濾波器。
在這兒，由于光顏色的混合中存在有所謂的疊色法則，所以相對(duì)于作為三原色的紅(R)、綠(G)、藍(lán)(B)，在Mg、Ye、Cy之間建立了以下，作為補(bǔ)色關(guān)系的關(guān)系式。
Mg＝R+B…(1)Ye＝R+G…(2)Cy＝B+G…(3)然而作為顏色濾波器的顏色采用的是上述的Mg、G、Ye、Cy，所以相對(duì)于三原色R、G、B的輝度信號(hào)具有較大比重的信號(hào)G的強(qiáng)度，可以比信號(hào)R和信號(hào)B大一些。
在如圖11所示的實(shí)例中，以舉例方式取出了按色差順序方式配置著的顏色濾波器矩陣中的4行4列的矩陣部分。在奇數(shù)行(x＝1、3)中，G的顏色濾波器和Mg的顏色濾波器沿水平方向(y方向)交替的配置。
在另一方面，在偶數(shù)行(x＝0、2)中，Ye的顏色濾波器和Cy的顏色濾波器沿水平方向交替的配置。
圖12示出了在如圖11所示的4行4列顏色濾波器矩陣的配置為沿水平方向僅為一個(gè)象素時(shí)的顏色濾波器的配置方式。
因此，對(duì)于沿y方向依次讀取由光電變換元件的輸出的場(chǎng)合，在某一時(shí)刻由CCD讀取出的每4行4列的光電變換元件給出的輸出，在與如圖11所示的顏色濾波器矩陣所給出的輸出相對(duì)應(yīng)的場(chǎng)合，和與如圖12所示的顏色濾波器矩陣所給出的輸出相對(duì)應(yīng)的場(chǎng)合之間往復(fù)的交替變化。對(duì)于如圖11所示的按色差順序方式配置的顏色濾波器，任意4行4列顏色濾波器的配置方式為由圖11或圖12所示的場(chǎng)合，分別與沿x方向?yàn)橐粋€(gè)象素的如圖11或圖12所示的配置的場(chǎng)合相組合所形成的四種配置方式中的一種。
圖13為說(shuō)明原有的顏色分離方式用的概念性示意圖。在圖13中示出了由如圖11所示的4行4列的配置中取出的一個(gè)2行2列的配置。原有的顏色分離方式是根據(jù)用全部象素讀取方式由CCD中獲得的信號(hào)，以及與這一2行2列的象素相對(duì)應(yīng)的信號(hào)，來(lái)生成作為2行2列圖象元素的中央位置的輝度信號(hào)Y以及第一色差信號(hào)Cb、第二色差信號(hào)Cr。
在這兒，輝度信號(hào)Y、第一色差信號(hào)Cb、第二色差信號(hào)Cr在與三原色相對(duì)應(yīng)的信號(hào)強(qiáng)度分別為R、G、B時(shí)，為由下述公式所給出的信號(hào)。
Y＝(Cy+Mg)+(Ye+G)＝(R+G+2B)+(R+2G)＝2R+3G+2B…(4)Cb＝(Cy+Mg)-(Ye+G)＝(R+G+2B)-(R+2G)＝2B-G …(5)Cr＝(Ye+Mg)-(G+Cy)＝(2R+G+B)-(B+2G)＝2R-G …(6)因此，如果能夠獲得由如圖13所示的2行2列的光電變換元件給出的信號(hào)，從原理上說(shuō)便可以獲得輝度信號(hào)Y、第一色差信號(hào)Cb、第二色差信號(hào)Cr，進(jìn)而可以利用下述的運(yùn)算，由這些信號(hào)中分離出三原色信號(hào)。
G＝(2Y-2Cr-2Cb)/10 …(7)R＝(Y+4Cr-Cb)/10…(8)B＝(Y-Cr+4Cb)/10…(9)然而上述的顏色分離方式存在如下所述的問(wèn)題。
圖14為表示利用數(shù)字濾波器實(shí)現(xiàn)如圖13所示的原有的顏色分離方式時(shí)的輸出信號(hào)Ye+G、Cy+Mg、G+Cy、Ye+Mg的沿水平方向的頻率特性的示意圖。
正如圖13所示，當(dāng)由CCD讀取信號(hào)并依次沿y方向進(jìn)行時(shí)，為了使信號(hào)Ye+G、Cy+Mg為在同一時(shí)刻由取樣信號(hào)中生成的，則必須使信號(hào)G+Cy、Ye+Mg在一個(gè)取樣時(shí)間中同步。
因此信號(hào)Ye+G、Cy+Mg的增益并不具有頻率依賴性，為了使信號(hào)G+Cy、Ye+Mg靠近奈奎斯特頻率，便會(huì)顯示出增益單純減少的特性。
按這種方式生成的第一和第二色差信號(hào)Cb、Cr用的信號(hào)沿水平方向具有不同的頻率特性時(shí)，將會(huì)產(chǎn)生偽色信號(hào)，從而出現(xiàn)使圖象質(zhì)量受損的問(wèn)題。
本發(fā)明的目的就是要提供出一種可以使各種成分的彩色信號(hào)帶域相一致，以抑制偽彩色信號(hào)的產(chǎn)生并且提高圖象質(zhì)量的單板式彩色攝象機(jī)。
本發(fā)明的另一個(gè)目的就是要提供一種對(duì)于各種彩色信號(hào)成分的帶域相一致的場(chǎng)合也可以抑制解析度下降的單板式彩色攝象機(jī)。
主要來(lái)說(shuō)，本發(fā)明的一種單板式彩色攝象機(jī)具有固體攝象組件和顏色分離回路。
在固體攝象組件中配置有呈矩陣狀的、與各個(gè)圖象元素相對(duì)應(yīng)的光電變換元件。固體攝象組件包含有位于光接收面一側(cè)的、按色差順序方式排列成嵌鑲狀的、與相應(yīng)的光電變換元件相對(duì)應(yīng)的綠色濾波器和第一至第三補(bǔ)色濾波器的顏色濾波器矩陣。
顏色分離回路用于接收固體攝象組件的輸出，以生成與任意的k行k列(k為偶數(shù))的中央位置相對(duì)應(yīng)的彩色數(shù)據(jù)。顏色分離回路包含有可以分別利用綠色信號(hào)及第一至第三補(bǔ)色信號(hào)，根據(jù)相應(yīng)的顏色濾波器的配置方式，對(duì)與k行k列圖象元素相對(duì)應(yīng)的若干個(gè)光電變換元件給出的輸出信號(hào)中的、按照相應(yīng)的顏色濾波器配置的光電變換元件的輸出進(jìn)行加權(quán)平均并且輸出的顏色插補(bǔ)回路；以及接收顏色插補(bǔ)回路的輸出，并且分離出與中央位置相對(duì)應(yīng)的彩色數(shù)據(jù)用的第一運(yùn)算回路。
因此，本發(fā)明的主要優(yōu)點(diǎn)在于，在進(jìn)行顏色分離處理之前進(jìn)行插補(bǔ)處理，可以使各種彩色成分的帶域相一致，使信號(hào)Ye+G、Cy+Mg和信號(hào)G+Cy、Ye+Mg的帶域非常的靠近1/2奈奎斯特頻率附近，從而可以大幅度的減少1/2奈奎斯特頻率附近處的偽彩色信號(hào)。
本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于，對(duì)于最大光圈信號(hào)的生成，還可以利用插補(bǔ)處理方式抑制其解析度的下降。
圖1為表示本發(fā)明的彩色信號(hào)處理系統(tǒng)1000的構(gòu)成的概略性方框圖。
圖2為說(shuō)明本發(fā)明的插補(bǔ)處理用的模型圖，其中圖2(a)為說(shuō)明按色差順序方式設(shè)置的顏色濾波器陣列的配置的模型圖，圖2(b)～(e)為說(shuō)明對(duì)各種顏色的信號(hào)成分進(jìn)行插補(bǔ)處理時(shí)的加成系數(shù)的配置的模型圖。
圖3為表示如圖1所示的彩色信號(hào)處理系統(tǒng)1000中的二維寄存器矩陣30的構(gòu)成的示意性方框圖。
圖4表示如圖1所示的彩色信號(hào)處理系統(tǒng)1000中的插補(bǔ)處理回路34的構(gòu)成的示意性方框圖。
圖5表示本發(fā)明的彩色信號(hào)頻率特性的示意圖。
圖6為表示如圖1所示的彩色信號(hào)處理系統(tǒng)1000中的顏色分離回路36的構(gòu)成的方框圖。
圖7為說(shuō)明最大光圈信號(hào)的生成過(guò)程的第一模型圖。
圖8為說(shuō)明最大光圈信號(hào)的生成過(guò)程的第二模型圖。
圖9為表示如圖1所示的彩色信號(hào)處理系統(tǒng)1000中的輝度信號(hào)生成回路32和最大光圈信號(hào)生成回路38的構(gòu)成的方框圖。
圖10為表示CCD10的構(gòu)成的概略性示意圖。
圖11為表示按色差順序方式設(shè)置的顏色濾波器陣列中的一個(gè)4行4列的顏色濾波器矩陣配置的實(shí)例的模型圖。
圖12為表示按色差順序方式設(shè)置的顏色濾波器陣列中的另一個(gè)4行4列的顏色濾波器矩陣配置的實(shí)例的模型圖。
圖13為說(shuō)明原有的顏色分離方式用的概括性示意圖。
圖14為表示原有的顏色分離方式中的輸出信號(hào)頻率特性的示意圖。
下面參考


本發(fā)明的最佳實(shí)施例。
圖1為表示作為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的單板式彩色攝象機(jī)構(gòu)中的彩色信號(hào)處理系統(tǒng)1000的構(gòu)成的概略性方框圖，它包括有在作為攝象元件的CCD10上形成攝象對(duì)象的光學(xué)圖象用的光學(xué)系統(tǒng)2直至顏色分離回路100的各部分。
彩色信號(hào)處理系統(tǒng)1000包含有接收攝象對(duì)象傳來(lái)的光的光學(xué)系統(tǒng)2，將光學(xué)系統(tǒng)2所成的光學(xué)圖象變換為電氣信號(hào)用的CCD10，對(duì)CCD10進(jìn)行全部象素獨(dú)立讀取驅(qū)動(dòng)用的驅(qū)動(dòng)回路40，接收CCD10的輸出信號(hào)并用公知的方法由攝象信號(hào)中除去噪音用的相關(guān)二次取樣回路(下面稱為CDS回路)44，放大CDS回路44的輸出用的自動(dòng)增益控制器(下面稱為AGC回路)46，將AGC回路46的輸出變換為數(shù)字信號(hào)用的A/D變換回路48，使A/D變換回路48給出的CCD10的偶數(shù)線輸出信號(hào)和奇數(shù)線輸出信號(hào)呈嵌套狀并保持一個(gè)畫面用的幀存儲(chǔ)器50，以及接收由驅(qū)動(dòng)回路40給出的CCD驅(qū)動(dòng)信號(hào)、讀取輸出信號(hào)并且輸出象素的水平地址HA、垂直地址VA用的控制回路42。
彩色信號(hào)處理系統(tǒng)1000還包含有在由幀存儲(chǔ)器50給出的第一輸入信號(hào)延遲了一個(gè)掃描線時(shí)間后輸出第二輸入信號(hào)用的掃描線延遲器18，在由第二輸入信號(hào)延遲了一個(gè)掃描線時(shí)間后輸出第三輸入信號(hào)用的掃描線延遲器20，在由第三輸入信號(hào)延遲了一個(gè)掃描線時(shí)間后輸出第四輸入信號(hào)用的掃描線延遲器22，以及接收第一～第四輸入信號(hào)、輸出輝度信號(hào)Y、第一色差信號(hào)Cb、第二色差信號(hào)Cr用的、作為二維非循環(huán)型數(shù)字濾波器的顏色分離回路100。
顏色分離回路100包含有并列地依次接收第一～第四輸入信號(hào)，保持住按4行4列一組的方式由象素給出的數(shù)據(jù)(在這一時(shí)刻其與信號(hào)讀取用的CCD中的顏色濾波器的配置相對(duì)應(yīng)，包含著綠色、黃色、氰色、品紅色的顏色信號(hào))用的二維寄存器矩陣30；接收由二維寄存器矩陣30給出的信號(hào)，對(duì)綠色、黃色、氰色和品紅色各種顏色的信號(hào)進(jìn)行加權(quán)平均處理，并且插補(bǔ)生成與4行4列的象素的中央位置相對(duì)應(yīng)的彩色信號(hào)的插補(bǔ)處理回路34；由插補(bǔ)所生成的彩色信號(hào)中生成色差信號(hào)Cb、Cr用的色差信號(hào)生成回路36；接收由二維寄存器矩陣30給出的信號(hào)，并且生成輝度信號(hào)Y用的輝度信號(hào)生成回路32；以及接收輝度信號(hào)Y和由二維寄存器矩陣30給出的信號(hào)并輸出最大光圈信號(hào)AP用的最大光圈信號(hào)生成回路38。
在這兒，包含在光學(xué)系統(tǒng)2中的攝象透鏡系統(tǒng)通常還具有諸如可變光闌、聚焦組件、圖象電子放大組件等可變機(jī)構(gòu)。
彩色信號(hào)處理系統(tǒng)1000還包含有響應(yīng)最大光圈信號(hào)而進(jìn)行最大光圈修正(輪廓強(qiáng)調(diào)處理)用的最大光圈修正回路39。
在上述的構(gòu)成中，由第一至第四這四種輸入信號(hào)與每四條掃描線一組(每四條線一組)的攝象信號(hào)相對(duì)應(yīng)，并且將這些信號(hào)每四線一組地輸入顏色分離回路100。
利用顏色分離回路100和三個(gè)掃描線延遲器18、20、22，可實(shí)現(xiàn)FIR(Finite Impulse Response)濾波器。圖2為說(shuō)明本實(shí)施例的插補(bǔ)處理動(dòng)作用的模型圖，其中圖2(a)示出了配置為4行4列的顏色濾波器陣列的一個(gè)實(shí)例，圖2(b)示出了對(duì)于如圖2(a)所示的品紅色濾波器的配置方式的場(chǎng)合實(shí)施插補(bǔ)處理時(shí)用的加成系數(shù)的配置方式，圖2(c)示出了對(duì)于如圖2(a)所示的綠色濾波器的配置方式的場(chǎng)合實(shí)施插補(bǔ)處理時(shí)的加成系數(shù)用的配置方式，圖2(d)示出了對(duì)于如圖2(a)所示的氰色濾波器的配置方式的場(chǎng)合實(shí)施插補(bǔ)處理時(shí)用的加成系數(shù)的配置方式，圖2(e)示出了對(duì)于如圖2(a)所示的黃色濾波器的配置方式的場(chǎng)合實(shí)施插補(bǔ)處理時(shí)用的加成系數(shù)的配置方式。
換句話說(shuō)就是，在本實(shí)施例中，通過(guò)按下述的加權(quán)平均方式進(jìn)行插補(bǔ)處理，便可以生成與4行4列圖象元素的中央位置相對(duì)應(yīng)的品紅色信號(hào)成分、綠色信號(hào)成分、氰色信號(hào)成分和黃色信號(hào)成分。
Mg＝2×Mg11+Mg13+Mg31…(10)G＝2×G12+G10+G32…(11)Cy＝2×Cy21+Cy01+Cy23…(12)Ye＝2×Ye22+Ye02+Ye20…(13)正如圖11和圖12中所說(shuō)明的那樣，與4行4列圖象元素相對(duì)應(yīng)的顏色濾波器的配置方式共有四種，即它們分別與除了如圖2(a)所示的配置方式之外的、如圖2(b)～(e)所示的其它配置方式相對(duì)應(yīng)，而這些配置方式代表著對(duì)于各種顏色濾波器進(jìn)行加權(quán)平均用的加成系數(shù)的配置方式。
正如前面所述，在本實(shí)施例中的CCD10可以進(jìn)行全部象素的獨(dú)立讀取動(dòng)作。即如圖2(a)所示，對(duì)于垂直方向(x方向)為第0列的第0線，可以與沿水平方向(y方向)上交替配置的顏色濾波器Ye和Cy相對(duì)應(yīng)，由CCD10讀取出的信號(hào)為與這一線相對(duì)應(yīng)的掃描線上的、交替輸出Ye和Cy的信號(hào)。隨后對(duì)于第一線(相應(yīng)于x＝1)，再交替地輸出信號(hào)Mg和信號(hào)G。
圖3為表示在如圖1所示的構(gòu)成中，接收由這種CCD10讀取出的信號(hào)的掃描線延遲器18、20、22和二維寄存器矩陣30的構(gòu)成的詳細(xì)方框圖。
二維寄存器矩陣30包含有接收保持著由A/D變換器16輸出的輸出信號(hào)的幀存儲(chǔ)器50的輸出信號(hào)，并且輸出延遲了一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)的信號(hào)d01用的寄存器302，以及接收信號(hào)d01并且在延遲了一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)后輸出信號(hào)d02用的寄存器304。
二維寄存器矩陣30還包含有接收由掃描線延遲器18給出的信號(hào)d10并且在延遲了一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)后輸出信號(hào)d11用的寄存器306，接收信號(hào)d11并且在延遲了一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)后輸出信號(hào)d12用的寄存器308，接收信號(hào)d12并且在延遲了一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)后輸出信號(hào)d13用的寄存器310，接收由掃描線延遲器20給出的信號(hào)d20并且在延遲了一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)后輸出信號(hào)d21用的寄存器312，接收信號(hào)d21并且在延遲了一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)后輸出信號(hào)d22用的寄存器314，接收信號(hào)d22并且在延遲了一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)后輸出信號(hào)d23用的寄存器316，接收由掃描線延遲器22給出的信號(hào)并且在延遲了一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)后輸出信號(hào)d31用的寄存器318，接收信號(hào)d31并且在延遲了一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)后輸出信號(hào)d32用的寄存器320。
換句話說(shuō)就是，利用二維寄存器矩陣30可以將由CCD10串聯(lián)讀取的信號(hào)，分別以并列輸出的方式變換為由與4行4列象素相對(duì)應(yīng)的光電變換元件給出的信號(hào)。
即上述的信號(hào)d01～d32和由與CCD10中的象素(x、y)相對(duì)應(yīng)的光電變換元件給出的輸出信號(hào)，均用標(biāo)號(hào)dxy表示是。
圖4為詳細(xì)表示如圖1所示的插補(bǔ)處理回路34的構(gòu)成的方框圖。
插補(bǔ)處理回路34包含有接收信號(hào)d12、d10、d32并輸出第一插補(bǔ)信號(hào)用的插補(bǔ)運(yùn)算部342，接收信號(hào)d11、d13、d31并輸出第二插補(bǔ)信號(hào)用的插補(bǔ)運(yùn)算部344，接收信號(hào)d21、d01、d23并輸出第三插補(bǔ)信號(hào)用的插補(bǔ)運(yùn)算部346，接收信號(hào)d22、d02、d20并輸出第四插補(bǔ)信號(hào)用的插補(bǔ)運(yùn)算部348，以及由控制回路42控制的、分別輸出作為綠色信號(hào)G、氰色信號(hào)Cy、品紅色信號(hào)Mg和黃色信號(hào)Ye的第一～第四插補(bǔ)信號(hào)用的選擇回路350。
在這兒，插補(bǔ)運(yùn)算部342包含有接收信號(hào)d12并輸出為其兩倍的信號(hào)用的乘法器3422，輸出將信號(hào)d10和信號(hào)d32疊加后的結(jié)果用的加法器3424，以及輸出將加法器3424和乘法器3422的輸出疊加后的、作為第一插補(bǔ)信號(hào)用的加法器3426。除了所接收到的信號(hào)不同之外，插補(bǔ)運(yùn)算部344、346、348的構(gòu)成與插補(bǔ)運(yùn)算部342的構(gòu)成基本上相同。
因此，插補(bǔ)運(yùn)算部342在顏色濾波器中的配置為如圖2(a)所示的場(chǎng)合，與按如圖2(c)所示的加成系數(shù)配置方式進(jìn)行加權(quán)平均運(yùn)算時(shí)用的組件相對(duì)應(yīng)，插補(bǔ)運(yùn)算部344與按如圖2(b)所示的加成系數(shù)配置方式進(jìn)行加權(quán)平均運(yùn)算時(shí)用的組件相對(duì)應(yīng)，插補(bǔ)運(yùn)算部346與按如圖2(d)所示的加成系數(shù)配置方式進(jìn)行加權(quán)平均運(yùn)算時(shí)用的組件相對(duì)應(yīng)，插補(bǔ)運(yùn)算部348與按如圖2(e)所示的加成系數(shù)配置方式進(jìn)行加權(quán)平均運(yùn)算時(shí)用的組件相對(duì)應(yīng)。
選擇回路350響應(yīng)由控制回路42輸出的、表示CCD10的當(dāng)前讀取位置的水平地址HA的最下位字節(jié)h-addLSB和垂直地址VA的最下位字節(jié)v-addLSB，相應(yīng)地切換輸出第一～第四插補(bǔ)信號(hào)及綠色信號(hào)G、氰色信號(hào)Cy、品紅色信號(hào)Mg和黃色信號(hào)Ye。
因此，對(duì)于顏色濾波器為如圖2(a)所示的場(chǎng)合，由于第一插補(bǔ)信號(hào)與綠色信號(hào)G相對(duì)應(yīng)，第二插補(bǔ)信號(hào)與品紅色信號(hào)Mg相對(duì)應(yīng)，第三插補(bǔ)信號(hào)與氰信號(hào)Cy相對(duì)應(yīng)，第四插補(bǔ)信號(hào)與黃色信號(hào)Ye相對(duì)應(yīng)，所以選擇回路350將輸出與它們相對(duì)應(yīng)的信號(hào)。
對(duì)于與讀取信號(hào)用的4行4列象素相對(duì)應(yīng)的顏色濾波器的配置方式發(fā)生了變化的場(chǎng)合，選擇回路350也將產(chǎn)生與上述變化相對(duì)應(yīng)的變化。
通過(guò)上述的插補(bǔ)處理回路34的動(dòng)作，分別對(duì)綠色信號(hào)G、氰色信號(hào)Cy、品紅色信號(hào)Mg和黃色信號(hào)Ye進(jìn)行由與4行4列象素相對(duì)應(yīng)的光電變換元件讀取出的信號(hào)相對(duì)應(yīng)的預(yù)定的加權(quán)平均處理，便可以生成與4行4列的圖象元素中央位置相對(duì)應(yīng)的信號(hào)。
圖5示出了與圖14進(jìn)行對(duì)比用的示意圖，它表示的是利用如圖3所示的數(shù)字濾波器進(jìn)行了插補(bǔ)處理時(shí)的輸出信號(hào)Ye+G、Cy+Mg、G+Cy、Ye+Mg的頻率特性的示意圖。
通過(guò)插補(bǔ)處理，輸出信號(hào)Ye+G、Cy+Mg、G+Cy、Ye+Mg的頻率特性將接近1/2奈奎斯特頻率。因此，對(duì)于根據(jù)這些信號(hào)進(jìn)行顏色分離處理而獲得色差信號(hào)Cb和Cr的場(chǎng)合，可以抑制偽彩色的產(chǎn)生，進(jìn)而可以提高圖象質(zhì)量。
上述的說(shuō)明是以對(duì)于由與4行4列的圖象元素相對(duì)應(yīng)的光電變換元件的輸出信號(hào)，通過(guò)按如圖2(a)～(e)所示的加成系數(shù)配置方式進(jìn)行加權(quán)平均的方式而進(jìn)行插補(bǔ)處理的場(chǎng)合為例進(jìn)行的，但本發(fā)明并不僅限于這種場(chǎng)合。如果舉例來(lái)說(shuō)，作為插補(bǔ)處理對(duì)象的象素為一般的偶數(shù)k時(shí)，也可以不選取k行k列的圖象元素。而且對(duì)于加成系數(shù)的配置方式，還可以分別與四種顏色信號(hào)，即綠色信號(hào)、氰色信號(hào)、品紅色信號(hào)和黃色信號(hào)相對(duì)應(yīng)，形成四組加權(quán)平均用的加成系數(shù)，并且采用將這四組中的一組的配置方式轉(zhuǎn)動(dòng)90度，可以與四組中的其它的某一組的配置方式相對(duì)應(yīng)的方式，實(shí)施配置。
而且彩色信號(hào)并不僅限于綠色信號(hào)、氰色信號(hào)、品紅色信號(hào)和黃色信號(hào)，也可以為其它彩色信號(hào)的組合，如果舉例來(lái)說(shuō)就是，也可以為采用按幀色差順序方式排列的顏色濾波器組合成YM、CG、YG、CM的組合形式。
圖6為詳細(xì)表示如圖l所示的色差信號(hào)生成回路36的構(gòu)成的方框圖。
正如圖6所示，色差信號(hào)生成回路36包含有接收黃色信號(hào)Ye和品紅色信號(hào)Mg并進(jìn)行疊加運(yùn)算的加法器362，接收綠色信號(hào)G和氰色信號(hào)Cy并進(jìn)行疊加運(yùn)算的加法器368，將加法器368的輸出乘以-l的乘法器374，以及對(duì)加法器362的輸出和乘法器374的輸出實(shí)施疊加并輸出信號(hào)Cr的加法器376。
色差信號(hào)生成回路36還包含有接收品紅色信號(hào)Mg和氰色信號(hào)Cy并進(jìn)行疊加運(yùn)算的加法器364，接收綠色信號(hào)G和黃色信號(hào)Ye并進(jìn)行疊加運(yùn)算的加法器366，將加法器366的輸出乘以-1的乘法器372，以及對(duì)加法器364的輸出和乘法器372的輸出實(shí)施疊加并輸出信號(hào)Cb的加法器370。
換句話說(shuō)就是，色差信號(hào)生成回路36可以通過(guò)如下所示的運(yùn)算處理，由綠色信號(hào)G、氰色信號(hào)Cy、品紅色信號(hào)Mg和黃色信號(hào)Ye中生成色差信號(hào)Cb和Cr。
Cb＝(Cy+Mg)-(Ye+G)＝(R+G+2B)-(R+2G)＝2B-G…(14)Cr＝(Ye+Mg)-(G+Cy)＝(2R+G+B)-(B+2G)＝2R-G…(15)[輝度信號(hào)的生成和最大光圈信號(hào)的生成]在這兒的這種結(jié)構(gòu)可以根據(jù)由上述插補(bǔ)處理獲得的綠色信號(hào)G、氰色信號(hào)Cy、品紅色信號(hào)Mg和黃色信號(hào)Ye，利用下述的運(yùn)算而生成輝度信號(hào)。
Y＝(Cy+Mg)+(Ye+G)＝(R+G+2B)+(R+2G)＝2R+3G+2B …(16)然而其結(jié)構(gòu)構(gòu)成也可以為可以通過(guò)由與4行4列象素相對(duì)應(yīng)的光電變換元件給出的信號(hào)中的與包圍著中央位置的2行2列象索相對(duì)應(yīng)的信號(hào)，直接依據(jù)上述公式運(yùn)算生成出輝度信號(hào)的結(jié)構(gòu)。在這種情況下，有關(guān)輝度信號(hào)Y的生成可用與圖13所述已有顏色分離方式相同的方法進(jìn)行。
所進(jìn)行的插補(bǔ)處理可以抑制偽彩色的產(chǎn)生，同時(shí)也可能由于插補(bǔ)而導(dǎo)致解析度下降。由于人的眼睛對(duì)于輝度信息要比對(duì)于彩色信息有更高的敏感度，所以直接采用未對(duì)輝度信號(hào)Y進(jìn)行插補(bǔ)處理的信號(hào)，便可以抑制人們對(duì)解析度下降的敏感性。
在這兒，對(duì)于最大光圈修正用的最大光圈信號(hào)的生成與前述的方式相類似。換句話說(shuō)就是，作為生成最大光圈信號(hào)的基礎(chǔ)的輝度信號(hào)也需要保持盡可能高的解析度，但采用進(jìn)行了插補(bǔ)處理等等后的信號(hào)時(shí)，也可能會(huì)導(dǎo)致其解析度的下降。
圖7為說(shuō)明如上所述的輝度信號(hào)Y的生成和最大光圈信號(hào)AP的第一生成過(guò)程用的示意圖。圖8為說(shuō)明最大光圈信號(hào)AP的第二生成過(guò)程用的示意圖。
首先參考圖7，通過(guò)下述的運(yùn)算生成信號(hào)Y01、Y10、Y11、Y12、Y21。
Y01＝Y(jié)e02+Cy01+Mg11+G12…(17)Y10＝Y(jié)e20+Cy21+Mg11+G10…(18)Y11＝Y(jié)e22+Cy21+Mg11+G12…(19)Y12＝Y(jié)e22+Cy23+Mg13+G12…(20)Y21＝Y(jié)e22+Cy21+Mg31+G32…(21)即信號(hào)Y11與輝度信號(hào)Y相對(duì)應(yīng)。而且信號(hào)Y01、Y10、Y12、Y21分別由光電變換元件給出的信號(hào)生成，這些光電變換元件分別與生成信號(hào)Y11時(shí)用的中央2行2列象素中的包含著兩個(gè)2行2列的象素相對(duì)應(yīng)。
然后參考圖8，根據(jù)按上述方式生成的信號(hào)Y01、Y10、Y11、Y12、Y21，按下述的公式運(yùn)算而生成最大光圈信號(hào)AP。
AP＝4×Y11-Y01-Y10-Y12-Y21…(22)圖9為表示如圖1所示的輝度信號(hào)生成回路32和最大光圈信號(hào)生成回路38的詳細(xì)構(gòu)成的模型圖。
輝度信號(hào)生成回路32包含有接收信號(hào)d11和信號(hào)d21并進(jìn)行疊加運(yùn)算的加法器322，接收信號(hào)d12和信號(hào)d22并進(jìn)行疊加運(yùn)算的加法器324，以及接收加法器322和加法器324的輸出并進(jìn)行疊加運(yùn)算以輸出輝度信號(hào)Y(Y11)的加法器326。
最大光圈信號(hào)生成回路38包含有接收信號(hào)d01和信號(hào)d11并進(jìn)行疊加運(yùn)算的加法器382，接收信號(hào)d02和信號(hào)d12并進(jìn)行疊加運(yùn)算的加法器386，接收加法器382和加法器386的輸出并進(jìn)行疊加運(yùn)算加法器384，接收信號(hào)d10和信號(hào)d20并進(jìn)行疊加運(yùn)算的加法器388，接收加法器388和輝度信號(hào)生成回路32中的加法器322的輸出并進(jìn)行疊加運(yùn)算的加法器392，以及接收加法器384和加法器392的輸出并進(jìn)行疊加運(yùn)算的加法器390。
而且最大光圈信號(hào)生成回路38還包含有接收信號(hào)d21和信號(hào)d31并進(jìn)行疊加運(yùn)算的加法器398，接收信號(hào)d22和信號(hào)d32并進(jìn)行疊加運(yùn)算的加法器402，接收加法器398和加法器402的輸出并進(jìn)行疊加運(yùn)算的加法器400，接收信號(hào)d13和信號(hào)d23并進(jìn)行疊加運(yùn)算的加法器396，接收加法器396和輝度信號(hào)生成回路32中的加法器324的輸出并進(jìn)行疊加運(yùn)算的加法器394，接收加法器394和加法器400的輸出并進(jìn)行疊加運(yùn)算的加法器404，接收加法器390和加法器404的輸出并進(jìn)行疊加運(yùn)算的加法器406，將加法器406的輸出乘以一1的乘法器410，將輝度信號(hào)Y乘以4的乘法器408，以及接收乘法器408和乘法器410的輸出并進(jìn)行疊加運(yùn)算以輸出最大光圈信號(hào)AP的加法器412。
換句話說(shuō)就是，輝度信號(hào)生成回路32可以利用如公式(19)所示的運(yùn)算而輸出輝度信號(hào)Y，最大光圈信號(hào)生成回路38可以利用如公式(17)～(22)所示的運(yùn)算而生成并輸出最大光圈信號(hào)AP。
采用上述的這種結(jié)構(gòu)構(gòu)成，可以在生成最大光圈信號(hào)AP時(shí)，根據(jù)由與4行4列的中央位置相對(duì)的、與包圍著該位置的2行2列的圖象元素相對(duì)應(yīng)的光電變換元件給出的信號(hào)，獲得輝度信號(hào)Y，所以可以抑制由于插補(bǔ)處理所造成的解析度下降。
權(quán)利要求
1.一種單板式彩色攝象機(jī)，包含有分別與各個(gè)象素相對(duì)應(yīng)的光電變換元件，具有呈矩陣狀排列的固體攝象組件(10、40)，前述的固體攝象組件包含有位于光接收面一側(cè)的、按色差順序方式排列成嵌鑲狀的、與相應(yīng)的前述光電變換元件相對(duì)應(yīng)的綠色濾波器和第一至第三補(bǔ)色濾波器的顏色濾波器矩陣，并且還具有接收前述固體攝象組件的輸出以生成與任意的k行k列(k為偶數(shù))的中央位置相對(duì)應(yīng)的彩色數(shù)據(jù)的顏色分離組件(100)，前述的顏色分離組件包含有分別利用綠色信號(hào)及第一至第三補(bǔ)色信號(hào)，相應(yīng)于前述的顏色濾波器的配置方式，對(duì)與前述k行k列象素相對(duì)應(yīng)的若干個(gè)光電變換元件給出的輸出中的、按相應(yīng)的顏色濾波器配置的光電變換元件給出的輸出進(jìn)行加權(quán)平均并且輸出的顏色插補(bǔ)組件(34)，以及接收前述顏色插補(bǔ)組件的輸出，并且分離出與前述中央位置相對(duì)應(yīng)的彩色數(shù)據(jù)用的第一運(yùn)算組件(36)。
2.一種如權(quán)利要求1所述的單板式彩色攝象機(jī)，其特征在于在前述的彩色插補(bǔ)組件中的加權(quán)平均處理包括，對(duì)于分別與綠色信號(hào)及第一至第三補(bǔ)色信號(hào)相對(duì)應(yīng)的、前述加權(quán)平均時(shí)用的加成系數(shù)的四個(gè)組，按照使前述四組中的一組的配置轉(zhuǎn)動(dòng)90度時(shí)與前述的四組中的其它一組的配置相對(duì)應(yīng)的方式配置。
3.一種如權(quán)利要求2所述的單板式彩色攝象機(jī)，其特征在于前述的顏色濾波器矩陣包含有交替配置的若干個(gè)第一行和若干個(gè)第二行，前述的各第一行具有交替配置的綠色濾波器和第一補(bǔ)色濾波器，前述的各第二行具有交替配置的第二補(bǔ)色濾波器和第三補(bǔ)色濾波器。
4.一種如權(quán)利要求2所述的單板式彩色攝象機(jī)，其特征在于前述的顏色分離組件還具有接收前述光電變換元件矩陣按行串聯(lián)輸出的信號(hào)的、并將前述的k行變換為并聯(lián)信號(hào)用的變換組件(18、20、22)，接收前述變換組件的輸出、保持每k行k列的信號(hào)用的第一保持組件(30)，而且前述的彩色插補(bǔ)組件根據(jù)由前述保持組件保持著的信號(hào)，進(jìn)行加權(quán)平均處理。
5.一種如權(quán)利要求4所述的單板式彩色攝象機(jī)，其特征在于還具有接收前述固體攝象組件的輸出，使由前述光電變換元件矩陣的偶數(shù)行給出的輸出信號(hào)和由奇數(shù)行給出的輸出信號(hào)呈嵌鑲狀，并且保持一個(gè)畫面后施加至前述變換組件用的第二保持組件(50)。
6.一種如權(quán)利要求2所述的單板式彩色攝象機(jī)，其特征在于前述的偶數(shù)K值為4。
7.一種如權(quán)利要求6所述的單板式彩色攝象機(jī)，其特征在于前述顏色分離組件包含有對(duì)相應(yīng)于前述4行4列象素的前述光電變換元件給出的輸出中的包圍著中央位置的2行2列光電變換元件的輸出進(jìn)行疊加運(yùn)算，并且輸出輝度信號(hào)用的第二運(yùn)算組件(32)。
8.一種如權(quán)利要求6所述的單板式彩色攝象機(jī)，其特征在于前述的顏色分離組件還具有接收前述光電變換元件矩陣的按行串聯(lián)輸出的信號(hào)的、并將前述的k行變換為并聯(lián)信號(hào)用的變換組件，接收前述變換組件的輸出、保持每k行k列的信號(hào)用的第一保持組件，而且前述的彩色插補(bǔ)組件根據(jù)由前述保持組件保持著的信號(hào)，進(jìn)行加權(quán)平均處理。
9.一種如權(quán)利要求8所述的單板式彩色攝象機(jī)，其特征在于還具有接收前述固體攝象組件的輸出，使由前述光電變換元件矩陣的偶數(shù)行給出的輸出信號(hào)和由奇數(shù)行給出的輸出信號(hào)呈嵌鑲狀，并且保持一個(gè)畫面后施加至前述變換組件用的第二保持組件。
10.一種如權(quán)利要求6所述的單板式彩色攝象機(jī)，其特征在于前述的第一至第三補(bǔ)色分別為品紅色、黃色、氰色，在與前述的4行4列圖象元素相對(duì)應(yīng)的光電變換元件給出的輸出為D(x，y)(x＝0～3，y＝0～3)，加權(quán)平均處理中的與前述的D(x，y)相對(duì)應(yīng)的加成系數(shù)為w(x，y)時(shí)，前述的插補(bǔ)組件相應(yīng)于與前述的4行4列圖象元素相對(duì)應(yīng)的顏色濾波器的配置方式，選擇進(jìn)行下述處理中的一個(gè)，w(1，2)＝2、w(1，0)＝1和w(3，2)＝1時(shí)的第一加權(quán)平均處理，w(1，1)＝2、w(3，1)＝1和w(1，3)＝1時(shí)的第二加權(quán)平均處理，w(2，1)＝2、w(2，3)＝1和w(0，1)＝1時(shí)的第三加權(quán)平均處理，w(2，2)＝2、w(0，2)＝1和w(2，0)＝1時(shí)的第四加權(quán)平均處理。
11.一種如權(quán)利要求11所述的單板式彩色攝象機(jī)，其特征在于前述顏色分離組件包含有對(duì)相應(yīng)于前述的4行4列象素的前述光電變換元件給出的輸出中的包圍著中央位置的2行2列光電變換元件的輸出進(jìn)行疊加運(yùn)算，并且輸出輝度信號(hào)用的第二運(yùn)算組件。
12.一種如權(quán)利要求7所述的單板式彩色攝象機(jī)，其特征在于還具有當(dāng)與前述的4行4列象素相對(duì)應(yīng)的光電變換元件給出的輸出為D(x，y)(x＝0～3，y＝0～3)時(shí)，根據(jù)與前述的4行4列象素相對(duì)應(yīng)的由前述光電變換元件給出輸出中的作為D(0，1)、D(0，2)、D(1，1)和D(1，2)之和的第一信號(hào)，作為D(1，0)、D(1，1)、D(2，0)和D(2，1)之和的第二信號(hào)，作為D(2，1)、D(2，2)、D(3，1)和D(3，2)之和的第三信號(hào)，作為D(1，2)、D(1，3)、D(2，2)和D(2，3)之和的第四信號(hào)，以及前述的輝度信號(hào)輸出最大光圈信號(hào)用的最大光圈信號(hào)生成回路(38)，響應(yīng)前述的最大光圈信號(hào)進(jìn)行最大光圈修正用的修正組件(39)。
全文摘要
本發(fā)明的CCD(10)由驅(qū)動(dòng)回路(40)驅(qū)動(dòng),從而實(shí)施全部像素獨(dú)立的讀取驅(qū)動(dòng)。利用掃描線延遲器(18、20、22)將每4線一組的數(shù)據(jù)并列的輸入至二維寄存器矩陣(30),并利用插補(bǔ)處理回路(34)根據(jù)與4行4列像素相對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù),對(duì)顏色信號(hào)G、Mg、Cy、Ye進(jìn)行插補(bǔ)處理。色差信號(hào)生成回路(36)用于對(duì)插補(bǔ)處理后的彩色信號(hào)進(jìn)行顏色的分離處理。
文檔編號(hào)H04N9/07GK1192632SQ98105750
公開日1998年9月9日 申請(qǐng)日期1998年2月20日 優(yōu)先權(quán)日1997年2月20日
發(fā)明者岡田秀史 申請(qǐng)人:三洋電機(jī)株式會(huì)社