固体撮像装置
【課題】順次走査方式で画素信号を読み出した場合と比べて輝度信号に含まれるカラーサブキャリア周波数成分の検出精度が低下するのを抑制しつつ、飛び越し走査方式に対応した映像信号を生成する。
【解決手段】順次走査方式の画素信号ＳＸから輝度信号ＳＹ１を生成し、その輝度信号ＳＹ１からカラーサブキャリア周波数近傍の周波数成分を検出し、そのカラーサブキャリア周波数近傍の周波数成分を輝度信号ＳＹ２から除去した後、飛び越し走査方式の輝度信号ＳＹ４と色信号ＳＣ４に変換する。
【解決手段】順次走査方式の画素信号ＳＸから輝度信号ＳＹ１を生成し、その輝度信号ＳＹ１からカラーサブキャリア周波数近傍の周波数成分を検出し、そのカラーサブキャリア周波数近傍の周波数成分を輝度信号ＳＹ２から除去した後、飛び越し走査方式の輝度信号ＳＹ４と色信号ＳＣ４に変換する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は固体撮像装置に関し、特に、ＮＴＳＣ方式のコンポジット映像信号からカラーサブキャリア周波数近傍の周波数成分を除去する方法に適用して好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
ＮＴＳＣ方式のコンポジット映像信号の輝度成分にカラーサブキャリア周波数３．５７９５４５ＭＨｚ近傍の周波数成分が含まれている場合、テレビモニタにおいて輝度信号が色信号として間違って処理され、クロスカラーや偽色が発生するため、本来色の付いていない箇所に色が付くという現象が発生する。このため、コンポジット映像信号の輝度成分から予めカラーサブキャリア周波数近傍の周波数成分を除去する処理が行われている。
【０００３】
ここで、ＮＴＳＣ方式のコンポジット映像信号は飛び越し走査方式で生成されるため、従来のＣＭＯＳイメージセンサでは、飛び越し走査方式で画素アレイ部から画素信号を読み出し、ＮＴＳＣ方式のコンポジット映像信号が生成される。
また、例えば、特許文献１には、Ｙ／Ｃ分離後のコンポーネント映像信号の輝度信号データに対して水平周波数３．５８ＭＨｚ、時間周波数１５Ｈｚの成分を抽出し、輝度信号データから減算することで、コンポーネント映像信号のドット妨害を除去する方法が開示されている。
【０００４】
しかしながら、画素アレイ部から飛び越し走査方式で画素信号を読み出した場合、画素アレイ部の行が間引かれて読み出されるため、画素アレイ部から順次走査方式で画素信号を読み出した場合と比べて画素信号の情報量が半分になる。このため、画素信号から生成した輝度信号に含まれるカラーサブキャリア周波数成分の検出精度が低下したり、輝度信号からカラーサブキャリア周波数成分を除去する精度が低下したりするという問題があった。
【０００５】
また、特許文献１に開示された方法では、輝度信号に含まれるカラーサブキャリア周波数成分を検出するため、３次元周波数空間での周波数成分を検出する必要があり、フレームメモリが必要になるという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−３２５２６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、順次走査方式で画素信号を読み出した場合と比べて輝度信号に含まれるカラーサブキャリア周波数成分の検出精度が低下するのを抑制しつつ、飛び越し走査方式に対応した映像信号を生成することが可能な固体撮像装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様によれば、順次走査方式で読み出される画素信号から輝度信号を生成する輝度信号生成回路と、前記輝度信号生成回路にて生成された輝度信号に含まれるカラーサブキャリア周波数近傍の周波数成分を検出するカラーサブキャリア成分検出回路と、前記カラーサブキャリア成分検出回路にて検出されたカラーサブキャリア周波数近傍の周波数成分を前記輝度信号から除去するカラーサブキャリア成分除去回路とを備えることを特徴とする固体撮像装置を提供する。
【０００９】
本発明の一態様によれば、順次走査方式で画素信号を読み出す固体撮像素子と、前記画素信号から輝度信号および色差信号を生成する輝度・色差信号生成回路と、前記輝度・色差信号生成回路にて生成された輝度信号に含まれるカラーサブキャリア周波数近傍の周波数成分を検出するカラーサブキャリア成分検出回路と、前記カラーサブキャリア成分検出回路にて検出されたカラーサブキャリア周波数近傍の周波数成分を前記輝度信号から除去するカラーサブキャリア成分除去回路と、前記輝度・色差信号生成回路にて生成された色差信号から色信号を生成する色信号生成回路と、前記カラーサブキャリア成分除去回路にてカラーサブキャリア周波数近傍の周波数成分が除去された順次走査方式の輝度信号と前記信号生成回路にて生成された色信号とを飛び越し走査方式の輝度信号と色信号に変換する順次走査・飛び越し走査変換回路と、前記順次走査・飛び越し走査変換回路にて飛び越し走査方式に変換された輝度信号と色信号とを合成することにより、コンポジット映像信号を生成するコンポジット映像信号生成回路とを備えることを特徴とする固体撮像装置を提供する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、順次走査方式で画素信号を読み出した場合と比べて輝度信号に含まれるカラーサブキャリア周波数成分の検出精度が低下するのを抑制しつつ、飛び越し走査方式に対応した映像信号を生成することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、本発明の第１実施形態に係る固体撮像装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２】図２は、輝度信号の周波数がカラーサブキャリア周波数と一致した場合の輝度信号の波形とそれに対応する画素の輝度情報を示す図である。
【図３】図３は、図１のカラーサブキャリア成分検出回路１０５の概略構成を示すブロック図である。
【図４】図４は、図３のカラーサブキャリア周波数検出回路３０１の概略構成を示すブロック図である。
【図５】図５は、図４のカラーサブキャリア周波数検出回路３０１の単位遅延素子Ｚ１１〜Ｚ２２の遅延時間をカラーサブキャリア周波数の４倍の周波数１４．３１８１８ＭＨｚの１周期とした場合の周波数特性を示す図である。
【図６】図６は、単位画素あたりの輝度信号をカラーサブキャリア周波数の４倍の周波数１４．３１８１８ＭＨｚのクロックで処理した場合に輝度信号の周波数がカラーサブキャリア周波数３．５７９５４５ＭＨｚと一致し、かつ、画素アレイ部の行Ｌ１に対して行Ｌ２の輝度信号の位相が９０度だけ遅れ、行Ｌ１と行Ｌ３の輝度信号の位相が１８０度だけずれている場合の輝度信号の波形とそれに対応する画素の輝度情報を示す図である。
【図７】図７は、単位画素あたりの輝度信号をカラーサブキャリア周波数の４倍の周波数１４．３１８１８ＭＨｚのクロックで処理した場合に輝度信号の周波数がカラーサブキャリア周波数３．５７９５４５ＭＨｚと一致し、かつ、画素アレイ部の行Ｌ１に対して行Ｌ２の輝度信号の位相が９０度だけ進み、行Ｌ１と行Ｌ３の輝度信号の位相が１８０度だけずれている場合の輝度信号の波形とそれに対応する画素の輝度情報を示す図である。
【図８】図８は、図３のカラーサブキャリア成分除去回路１０６の概略構成を示すブロック図である。
【図９】図９は、本発明の第２実施形態に係る固体撮像装置に適用されるカラーサブキャリア成分除去回路の概略構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態に係る固体撮像装置について図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施形態では、固体撮像素子としてＣＭＯＳイメージセンサ、コンポジット映像信号としてＮＴＳＣ方式を例にとって説明する。ただし、順次走査方式で画素信号を読み出す固体撮像素子ならばＣＭＯＳイメージセンサに限定されることなく、例えば、ＣＣＤなどであってもよい。また、コンポジット映像信号についても、輝度信号と色信号とが合成されるならばＮＴＳＣ方式に限定されることなく、例えば、ＰＡＬ方式やＳＥＣＡＭ方式などであってもよい。
【００１３】
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係る固体撮像装置の概略構成を示すブロック図である。
図１において、固体撮像装置には、固体撮像素子１０１と、輝度・色差信号生成回路１０２、遅延器１０３、１０４、カラーサブキャリア成分検出回路１０５、カラーサブキャリア成分除去回路１０６、色信号生成回路１０７、順次走査・飛び越し走査変換回路１０８、同期信号生成回路１０９およびＮＴＳＣ方式コンポジット映像信号生成回路１１０が設けられている。
【００１４】
固体撮像素子１０１は、単位画素が行列状に配置された画素アレイ部を有し、被写体からの入射光を各画素において光電変換することにより画素信号ＳＸを得る。画素信号ＳＸは単位画素が行列状に配置された画素アレイ部に対して順次走査方式で読み出される。
【００１５】
輝度・色差信号生成回路１０２は、固体撮像素子１０１から読み出された画素信号ＳＸを元にして輝度信号ＳＹ１と色差信号ＳＣ１を生成する。輝度信号ＳＹ１は、固体撮像素子１０１によって撮像した画像の輝度成分を持つ。色差信号ＳＣ１は固体撮像素子１０１によって撮像した画像の色差成分を持つ。
【００１６】
遅延器１０３は、色差信号ＳＣ１を固体撮像素子１０１の画素アレイ部における２行分の読み出し時間に相当する時間だけ遅延させる。遅延器１０４は、輝度信号ＳＹ１を固体撮像素子１０１の画素アレイ部における２行分の読み出し時間に相当する時間だけ遅延させる。遅延器１０３、１０４は、カラーサブキャリア成分検出回路１０５の内部処理によって遅延した分を調整するために色差信号ＳＣ１と輝度信号ＳＹ１をそれぞれ遅延させる。
【００１７】
カラーサブキャリア成分検出回路１０５は、固体撮像素子１０１の画素アレイ部の隣接する３行分の情報を利用して、輝度・色差信号生成回路１０２の出力である輝度信号ＳＹ１に含まれるＮＴＳＣ方式のカラーサブキャリア周波数３．５７９５４５ＭＨｚ近傍の周波数成分を検出して、カラーサブキャリア成分検出信号ＳＢを出力する。
【００１８】
カラーサブキャリア成分除去回路１０６は、カラーサブキャリア成分検出回路１０５の出力であるカラーサブキャリア成分検出信号ＳＢを使って、遅延器１０４から出力される輝度信号ＳＹ２に含まれるカラーサブキャリア周波数３．５７９５４５ＭＨｚ近傍の周波数成分を除去し、カラーサブキャリア成分除去後の輝度信号ＳＹ３を出力する。色信号生成回路１０７は、遅延器１０３から出力される色差信号ＳＣ２を元にして色信号ＳＣ３を生成する。
【００１９】
カラーサブキャリア成分除去回路１０６の出力である輝度信号ＳＹ３と、色信号生成回路１０７の出力である色信号ＳＣ３は、固体撮像素子１０１において順次走査方式で読み出された画素信号を元にして生成しているため、固体撮像素子１０１の画素アレイ部の全ての行の情報を含んでいる。一方、ＮＴＳＣ方式は飛び越し走査方式であるため、順次走査・飛び越し走査変換回路１０８は、行単位の間引き処理を行い、順次走査方式の輝度信号ＳＹ３と色信号ＳＣ３を飛び越し走査方式の輝度信号ＳＹ４と色信号ＳＣ４に変換する。
【００２０】
同期信号生成回路１０９は、ＮＴＳＣ方式の垂直同期信号ＳＤ１と水平同期信号ＳＤ２を生成する。ＮＴＳＣ方式のコンポジット映像信号ＳＥは、輝度信号ＳＹ４、色信号ＳＣ４、垂直同期信号ＳＤ１および水平同期信号ＳＤ２が合成された信号である。ＮＴＳＣ方式コンポジット映像信号生成回路１１０は、順次走査・飛び越し走査変換回路１０８から出力される輝度信号ＳＹ４および色信号ＳＣ４と、同期信号生成回路１０９から出力される垂直同期信号ＳＤ１および水平同期信号ＳＤ２を合成して、ＮＴＳＣ方式のコンポジット映像信号ＳＥを生成する。
【００２１】
ＮＴＳＣ方式コンポジット映像信号生成回路１１０は、単位画素あたりの輝度信号ＳＹ４をカラーサブキャリア周波数の４倍の周波数（＝１４．３１８１８ＭＨｚ）のクロックで処理する。
【００２２】
ここで、順次走査方式の画素信号ＳＸから輝度信号ＳＹ１を生成し、その輝度信号ＳＹ１からカラーサブキャリア周波数近傍の周波数成分を検出し、そのカラーサブキャリア周波数近傍の周波数成分を輝度信号ＳＹ２から除去した後、飛び越し走査方式の輝度信号ＳＹ４と色信号ＳＣ４に変換することにより、画素信号ＳＸを飛び越し走査方式で読み出した場合に比べて、カラーサブキャリア周波数近傍の周波数成分の検出時の輝度信号ＳＹ１の情報量を２倍にすることができる。このため、固体撮像素子１０１から飛び越し走査方式で画素信号ＳＸを読み出した場合と比べて、輝度信号ＳＹ１に含まれるカラーサブキャリア周波数成分の検出と除去の精度を向上させることができる。
【００２３】
図２は、輝度信号の周波数がカラーサブキャリア周波数と一致した場合の輝度信号の波形とそれに対応する画素の輝度情報を示す図である。
図２において、ＮＴＳＣ方式コンポジット映像信号生成回路１１０は、単位画素あたりの輝度信号ＳＹ４をカラーサブキャリア周波数の４倍の周波数（＝１４．３１８１８ＭＨｚ）のクロックで処理するため、画素ＰＸ１、ＰＸ２の輝度Ｙが２５５、画素ＰＸ３、ＰＸ４の輝度Ｙが０の場合など、行方向に隣接する４個の画素で１周期となるように輝度信号ＳＹ４が変化した場合に輝度信号ＳＹ４の周波数がカラーサブキャリア周波数と一致する。
【００２４】
このため、４個の画素から得られる輝度信号ＳＹ１を使ってカラーサブキャリア周波数成分の検出と除去を行うことができ、回路構成を簡易化でき、かつ、完全一致による検出や除去も容易化できる。
【００２５】
なお、図２の例では、４個の画素から得られる輝度信号ＳＹ１を使ってカラーサブキャリア周波数成分の検出と除去を行うことができることを示したが、Ｎ個（Ｎは正の整数）の画素から得られる輝度信号ＳＹ１がカラーサブキャリア信号と一致する場合、Ｎ個の画素から得られる輝度信号ＳＹ１を使ってカラーサブキャリア周波数成分の検出と除去を行うようにしてもよい。
【００２６】
また、図２の例では、カラーサブキャリア周波数の４倍の周波数（＝１４．３１８１８ＭＨｚ）のクロックで処理する方法について説明したが、カラーサブキャリア周波数の４×Ｅ（Ｅは正の整数）倍の周波数（＝（１４．３１８１８×Ｅ）ＭＨｚ）のクロックで処理するようにしてもよい。
【００２７】
図３は、図１のカラーサブキャリア成分検出回路１０５の概略構成を示すブロック図である。
図３において、カラーサブキャリア成分検出回路１０５には、カラーサブキャリア周波数検出回路３０１、３０３、３０５、遅延器３０２、３０４、位相差補正部３０６および隣接行間信号加算部３０７が設けられている。カラーサブキャリア周波数検出回路３０１、３０３、３０５は、輝度信号ＳＹ１からカラーサブキャリア周波数成分を行ごとに検出する。遅延器３０２、３０４は、それぞれ固体撮像素子１０１の画素アレイ部における１行分の読み出し時間に相当する時間だけ信号を遅延させる。位相差補正部３０６は、カラーサブキャリア周波数検出回路３０１、３０３、３０５にてそれぞれ検出されたカラーサブキャリア周波数成分の各行ごとの位相差が打ち消されるように補正する。隣接行間信号加算部３０７は、位相差補正部３０６にて位相差が補正されたカラーサブキャリア周波数成分を隣接行間で加算する。
【００２８】
ここで、位相差補正部３０６には、単位遅延素子Ｚ１〜Ｚ５が設けられている。なお、各単位遅延素子Ｚ１〜Ｚ５の遅延時間は、単位画素の処理時間（図２の１クロック分）と同じである。そして、画素アレイ部の隣接する３行分の画素をそれぞれ行Ｌ１、行Ｌ２、行Ｌ３とすると、単位遅延素子Ｚ１、Ｚ２は、行Ｌ１のカラーサブキャリア周波数成分の位相を１８０度だけ遅延させ、単位遅延素子Ｚ３は、行Ｌ２のカラーサブキャリア周波数成分の位相を９０度だけ遅延させ、単位遅延素子Ｚ４、Ｚ５は、行Ｌ３のカラーサブキャリア周波数成分の位相を１８０度だけ遅延させる。
【００２９】
隣接行間信号加算部３０７には、加算器Ａ１〜Ａ５が設けられている。そして、加算器Ａ１、Ａ２は、行Ｌ１が行Ｌ２に対してカラーサブキャリア周波数成分の位相が９０度だけ遅れ、行Ｌ１と行Ｌ３のカラーサブキャリア周波数成分の位相が１８０度ずれている場合の行Ｌ１〜行Ｌ３の３行分の信号を加算する。加算器Ａ３、Ａ４は、行Ｌ１が行Ｌ２に対してカラーサブキャリア周波数成分の位相が９０度だけ進み、行Ｌ１と行Ｌ３のカラーサブキャリア周波数成分の位相が１８０度ずれている場合の行Ｌ１〜行Ｌ３の３行分の信号を加算する。加算器Ａ５は、加算器Ａ１、Ａ２から出力された３行分の信号の加算結果と、加算器Ａ３、Ａ４から出力された３行分の信号の加算結果とを加算する。
【００３０】
図４は、図３のカラーサブキャリア周波数検出回路３０１の概略構成を示すブロック図である。なお、カラーサブキャリア周波数検出回路３０３、３０５は、カラーサブキャリア周波数検出回路３０１と同じ構成である。
図４において、カラーサブキャリア周波数検出回路３０１には、単位遅延素子Ｚ１１〜Ｚ２２、乗算器Ｍ０、Ｍ２、Ｍ４、Ｍ６、Ｍ８、Ｍ１０、Ｍ１２および加算器Ａ１１〜Ａ１３が設けられている。なお、ｈ（０）、ｈ（２）、ｈ（４）、ｈ（６）、ｈ（８）、ｈ（１０）、ｈ（１２）は乗算器Ｍ０、Ｍ２、Ｍ４、Ｍ６、Ｍ８、Ｍ１０、Ｍ１２の係数をそれぞれ示し、ｈ（０）＝ｈ（１２）＝−１、ｈ（２）＝ｈ（１０）＝２、ｈ（４）＝ｈ（８）＝−３、ｈ（６）＝４に設定することができる。単位遅延素子Ｚ１１〜Ｚ２２の遅延時間は、単位画素の処理時間と同じである。
【００３１】
そして、輝度信号ＳＹ１は単位遅延素子Ｚ１１〜Ｚ２２にて単位画素の処理時間づつ順次遅延され、現在の輝度信号ＳＹ１には係数ｈ（０）が乗算され、２単位画素前の輝度信号ＳＹ１には係数ｈ（２）が乗算され、４単位画素前の輝度信号ＳＹ１には係数ｈ（４）が乗算され、６単位画素前の輝度信号ＳＹ１には係数ｈ（６）が乗算され、８単位画素前の輝度信号ＳＹ１には係数ｈ（８）が乗算され、１０単位画素前の輝度信号ＳＹ１には係数ｈ（１０）が乗算され、１２単位画素前の輝度信号ＳＹ１には係数ｈ（１２）が乗算される。
【００３２】
そして、乗算器Ｍ０、Ｍ２、Ｍ４の出力は加算器Ａ１１にて加算され、乗算器Ｍ８、Ｍ１０、Ｍ１２の出力は加算器Ａ１２にて加算され、乗算器Ｍ６の出力と加算器Ａ１１、Ａ１２の出力が加算器Ａ１３にて加算されることで、輝度信号ＳＹ１からカラーサブキャリア周波数成分が検出され、カラーサブキャリア周波数検出信号ＳＦとして出力される。
【００３３】
図５は、図４のカラーサブキャリア周波数検出回路３０１の単位遅延素子Ｚ１１〜Ｚ２２の遅延時間をカラーサブキャリア周波数の４倍の周波数１４．３１８１８ＭＨｚの１周期とした場合の周波数特性を示す図である。
図５において、単位遅延素子子Ｚ１１〜Ｚ２２の遅延時間を１４．３１８１８ＭＨｚの１周期とした場合、輝度信号ＳＹ１が４画素で１周期となるように変化した時に輝度信号ＳＹ１の周波数はカラーサブキャリア周波数と一致する。
この時、輝度信号ＳＹ１の周波数が３．５７９５４５ＭＨｚ近傍でカラーサブキャリア周波数検出信号ＳＦの値が高くなっている。従って、カラーサブキャリア周波数検出回路３０１は、輝度信号ＳＹ１に含まれるカラーサブキャリア周波数成分を検出できることが判る。
【００３４】
図６および図７は、単位画素あたりの輝度信号をカラーサブキャリア周波数の４倍の周波数１４．３１８１８ＭＨｚのクロックで処理した場合に輝度信号の周波数がカラーサブキャリア周波数３．５７９５４５ＭＨｚと一致し、かつ、画素アレイ部の行Ｌ１に対して行Ｌ２の輝度信号の位相が９０度だけずれ、行Ｌ１と行Ｌ３の輝度信号の位相が１８０度だけずれている場合の輝度信号の波形とそれに対応する画素の輝度情報を示す図である。なお、図６は、画素アレイ部の行Ｌ１に対して行Ｌ２の輝度信号の位相が９０度だけ遅れ、図７は、画素アレイ部の行Ｌ１に対して行Ｌ２の輝度信号の位相が９０度だけ進んだ状態を示す。
【００３５】
図６および図７において、ＮＴＳＣ方式におけるカラーサブキャリア信号は、飛び越し走査による隣接する走査線同士で比較すると、カラーサブキャリア信号の位相が１８０度ずれている。従って、固体撮像素子１０１の画素アレイ部において順次走査で読み出された画素信号ＳＸで考えると、行Ｌ１と行Ｌ３の輝度信号ＳＹ１の位相が１８０度ずれていると、輝度信号ＳＹ１の位相がカラーサブキャリア信号の位相と一致するようになる。このため、輝度信号ＳＹ１の周波数が３．５７９５４５ＭＨｚ、かつ、行Ｌ１と行Ｌ３の輝度信号の位相が１８０度ずれている場合に、ＮＴＳＣ方式のカラーサブキャリア信号と輝度信号において周波数および位相が一致する。
【００３６】
一方、行Ｌ１と行Ｌ３の輝度信号の位相が１８０度ずれている場合、隣接する画素との連続性を考慮すると、行Ｌ２の輝度信号ＳＹ１は行Ｌ１に対して位相が９０度ずれていることが予想される。
【００３７】
このため、図１のカラーサブキャリア成分検出回路１０５は、輝度信号ＳＹ１が図６および図７の状態、すなわち、行Ｌ１と行Ｌ２の輝度信号ＳＹ１の位相が９０度ずれ、行Ｌ１と行Ｌ３の輝度信号ＳＹ１の位相が１８０度ずれている状態の時に、カラーサブキャリア成分検出信号の値が最大になるように動作する。
【００３８】
すなわち、図３において、カラーサブキャリア成分検出回路１０５に入力された輝度信号ＳＹ１と、遅延器３０２によってカラーサブキャリア成分検出回路１０５に入力された輝度信号ＳＹ１を固体撮像素子１０１の画素アレイ部における１行分の読み出し時間に相当する時間だけ遅延させた信号と、遅延器３０２、３０４によってカラーサブキャリア成分検出回路１０５に入力された輝度信号ＳＹ１を固体撮像素子１０１の画素アレイ部における２行分の読み出し時間に相当する時間だけ遅延させた信号は、カラーサブキャリア周波数検出回路３０１、３０３、３０５にそれぞれ入力される。輝度信号ＳＹ１の周波数が３．５７９５４５ＭＨｚ近傍の場合、カラーサブキャリア周波数検出回路３０１、３０３、３０５の出力値は大きくなる。単位遅延素子Ｚ１〜Ｚ５の遅延時間は単位画素の処理時間と同じとするので、輝度信号ＳＹ１の周波数が３．５７９５４５ＭＨｚの場合、単位遅延素子Ｚ１〜Ｚ５の遅延時間は輝度信号ＳＹ１の位相９０度に相当する。
【００３９】
このため、行Ｌ１の輝度信号ＳＹ１に対して行Ｌ２の輝度信号ＳＹ１の位相が９０度だけ遅れ、行Ｌ１と行Ｌ３の輝度信号ＳＹ１の位相が１８０度ずれている状態の時に、カラーサブキャリア周波数検出回路３０１の出力信号と、カラーサブキャリア周波数検出回路３０３の出力信号を単位遅延素子１個分だけ遅延させた信号と、カラーサブキャリア周波数検出回路３０５の出力信号を単位遅延素子２個分だけ遅延させた信号を加算した信号の値は最大となる。
【００４０】
同様に、行Ｌ１の輝度信号ＳＹ１に対して行Ｌ２の輝度信号ＳＹ１の位相が９０度進み、行Ｌ１と行３Ｌの輝度信号の位相が１８０度ずれている状態の時に、カラーサブキャリア周波数検出回路３０１の出力信号を単位遅延素子２個分だけ遅延させた信号と、カラーサブキャリア周波数検出回路３０３の出力信号を単位遅延素子１個分だけ遅延させた信号と、カラーサブキャリア周波数検出回路３０５の出力信号を加算した信号の値は最大となる。
【００４１】
ここで、順次走査方式の画素信号ＳＸから生成された輝度信号ＳＹ１からカラーサブキャリア周波数近傍の周波数成分を検出することにより、隣接する複数行の画素から得られる輝度信号ＳＹ１の相関を用いることができ、固体撮像素子１０１から飛び越し走査方式で画素信号ＳＸを読み出した場合と比べて、輝度信号ＳＹ１に含まれるカラーサブキャリア周波数成分の検出精度を向上させることができる。
【００４２】
また、隣接する複数行の画素から得られる輝度信号ＳＹ１の位相差を利用することにより、ＮＴＳＣ方式で規定されている飛び越し走査の２つの走査線におけるカラーサブキャリア信号の位相差は１８０度であるという特性を利用でき、周波数のみによる検出と比べて輝度信号ＳＹ１に含まれるカラーサブキャリア周波数成分の検出精度を向上させることができる。
【００４３】
図８は、図３のカラーサブキャリア成分除去回路１０６の概略構成を示すブロック図である。
図８において、カラーサブキャリア成分除去回路１０６には、減算器Ｇ１および乗算器Ｍ２１、Ｍ２２が設けられ、帯域阻止フィルタが構成されている。そして、この帯域阻止フィルタでは、輝度信号ＳＹ２に含まれるカラーサブキャリア成分検出信号ＳＢの大きさに基づいて輝度信号ＳＹ２の減衰率が制御される。
【００４４】
この時、乗算器Ｍ２１の係数ｈ（０）は、カラーサブキャリア成分検出信号ＳＢに係数ｈ（０）を乗じた値をＫとした場合にＫが０以上かつ１以下となるように決定する。
【００４５】
そして、乗算器Ｍ２２において輝度信号ＳＹ２に１−Ｋが乗じられ、カラーサブキャリア成分除去後の輝度信号ＳＹ３が出力される。ここで、カラーサブキャリア成分検出信号ＳＢの値が０の場合は、Ｋ＝０となるので１−Ｋ＝１となり、入力された輝度信号ＳＹ２がそのまま出力される。一方、カラーサブキャリア成分検出信号ＳＢの値が大きい場合はＫの値が大きくなるので、１−Ｋの値は小さくなる。１−Ｋの値が小さいと、カラーサブキャリア成分除去回路１０６から出力される輝度信号ＳＹ３の値は小さくなる。従って、輝度信号ＳＹ２の周波数がカラーサブキャリア周波数近傍の場合、カラーサブキャリア成分検出信号ＳＢの値が大きくなるので輝度信号ＳＹ３の値が小さくなる。
【００４６】
この時、カラーサブキャリア周波数３．５７９５４５ＭＨｚ近傍の輝度信号ＳＹ３を色信号ＳＣ３として間違って処理しても、輝度信号ＳＹ３の値が小さいのでその値を色として処理すると、色の値が小さくなる。輝度信号ＳＹ３の周波数がカラーサブキャリア周波数近傍の場合、色が薄くなって輝度も下がるのでクロスカラーが軽減される。
【００４７】
ここで、カラーサブキャリア成分除去回路１０６として図８の帯域阻止フィルタを用いることで、低域通過フィルタを用いた場合と比べて輝度信号ＳＹ２の高域成分を減衰させることなく、輝度信号ＳＹ２からカラーサブキャリア周波数成分を除去できる。
【００４８】
（第２実施形態）
図９は、本発明の第２実施形態に係る固体撮像装置に適用されるカラーサブキャリア成分除去回路の概略構成を示すブロック図である。
図９において、このカラーサブキャリア成分除去回路１０６には、図８の構成に加え、ローパスフィルタＬＰ、乗算器Ｍ３３および加算器Ａ２１が設けられている。ここで、ローパスフィルタＬＰの高域遮断周波数はカラーサブキャリア周波数３．５７９５４５ＭＨｚよりも十分低い周波数とすることができる。
【００４９】
そして、この構成では、輝度信号ＳＹ２が乗算器Ｍ２２およびローパスフィルタＬＰに入力され、加算器Ａ２１においてローパスフィルタＬＰからの出力に係数Ｋを乗じた値と輝度信号ＳＹ２に係数１−Ｋを乗じた値が加算され、カラーサブキャリア成分除去後の輝度信号ＳＹ３が出力される。従って、係数Ｋにより輝度信号ＳＹ２とローパスフィルタＬＰからの出力の加算比率を変えることができ、カラーサブキャリア成分除去後の輝度信号ＳＹ３に含まれるローパスフィルタＬＰからの出力の割合が変わる。
【００５０】
カラーサブキャリア成分検出信号ＳＢの値が大きい時は、係数Ｋの値が大きくなるのでカラーサブキャリア成分除去後の輝度信号ＳＹ３におけるローパスフィルタＬＰからの出力の割合が大きくなる。この場合、図８のカラーサブキャリア成分除去回路１０６と比較して、輝度信号ＳＹ２の減衰量が大きいので、カラーサブキャリア成分の除去の効果が高い。
【００５１】
ローパスフィルタＬＰからの出力のみの場合、３．５７９５４５ＭＨｚより周波数が高い成分がすべて減衰されるため、カラーサブキャリア成分だけでなく輝度信号ＳＹ２の高周波成分が大きく減衰する。一方、図９のカラーサブキャリア成分除去回路１０６の場合、カラーサブキャリア成分検出信号ＳＢの値が小さい時、すなわち、輝度信号の周波数が３．５７９５４５ＭＨｚ近傍でない場合はローパスフィルタＬＰからの出力を加算する割合が小さいため、カラーサブキャリア成分除去後の輝度信号ＳＹ３に３．５７９５４５ＭＨｚより高周波数の成分が十分残る。
【００５２】
これにより、低域通過フィルタＬＰのみを用いた場合と比べて輝度信号ＳＹ２の高域成分を減衰させることなく、輝度信号ＳＹ２からカラーサブキャリア周波数成分を除去できる。帯域阻止フィルタのみを用いて輝度信号ＳＹ２のカラーサブキャリア周波数成分を大きく減衰させると、目標周波数周辺の減衰させたくない周波数成分も大きく減衰する。これに対して、輝度信号ＳＹ２に含まれるカラーサブキャリア周波数成分の検出値が高い時のみローパスフィルタＬＰが有効に働くようにすることでカラーサブキャリア周波数成分を大きく減衰させることができ、カラーサブキャリア周波数成分の検出値が低い時は帯域阻止フィルタが有効に働くようにすることでカラーサブキャリア周波数以外の周波数成分があまり減衰しないようにできる。
【符号の説明】
【００５３】
１０１ 固体撮像素子、１０２ 輝度・色差信号生成回路、１０３、１０４、３０２、３０４ 遅延器、１０５ カラーサブキャリア成分検出回路、１０６ カラーサブキャリア成分除去回路、１０７ 色信号生成回路、１０８ 順次走査・飛び越し走査変換回路、１０９ 同期信号生成回路、１１０ ＮＴＳＣ方式コンポジット映像信号生成回路、３０１、３０３、３０５ カラーサブキャリア周波数検出回路、３０６ 位相差補正部、３０７ 隣接行間信号加算部、Ｚ１〜Ｚ５、Ｚ１１〜Ｚ２２ 単位遅延素子、Ａ１〜Ａ５、Ａ１１〜Ａ１３、Ａ２１ 加算器、Ｍ０、Ｍ２、Ｍ４、Ｍ６、Ｍ８、Ｍ１０、Ｍ１２、Ｍ２１〜Ｍ２３ 乗算器、Ｇ１ 減算器、ＬＰ ローパスフィルタ
【技術分野】
【０００１】
本発明は固体撮像装置に関し、特に、ＮＴＳＣ方式のコンポジット映像信号からカラーサブキャリア周波数近傍の周波数成分を除去する方法に適用して好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
ＮＴＳＣ方式のコンポジット映像信号の輝度成分にカラーサブキャリア周波数３．５７９５４５ＭＨｚ近傍の周波数成分が含まれている場合、テレビモニタにおいて輝度信号が色信号として間違って処理され、クロスカラーや偽色が発生するため、本来色の付いていない箇所に色が付くという現象が発生する。このため、コンポジット映像信号の輝度成分から予めカラーサブキャリア周波数近傍の周波数成分を除去する処理が行われている。
【０００３】
ここで、ＮＴＳＣ方式のコンポジット映像信号は飛び越し走査方式で生成されるため、従来のＣＭＯＳイメージセンサでは、飛び越し走査方式で画素アレイ部から画素信号を読み出し、ＮＴＳＣ方式のコンポジット映像信号が生成される。
また、例えば、特許文献１には、Ｙ／Ｃ分離後のコンポーネント映像信号の輝度信号データに対して水平周波数３．５８ＭＨｚ、時間周波数１５Ｈｚの成分を抽出し、輝度信号データから減算することで、コンポーネント映像信号のドット妨害を除去する方法が開示されている。
【０００４】
しかしながら、画素アレイ部から飛び越し走査方式で画素信号を読み出した場合、画素アレイ部の行が間引かれて読み出されるため、画素アレイ部から順次走査方式で画素信号を読み出した場合と比べて画素信号の情報量が半分になる。このため、画素信号から生成した輝度信号に含まれるカラーサブキャリア周波数成分の検出精度が低下したり、輝度信号からカラーサブキャリア周波数成分を除去する精度が低下したりするという問題があった。
【０００５】
また、特許文献１に開示された方法では、輝度信号に含まれるカラーサブキャリア周波数成分を検出するため、３次元周波数空間での周波数成分を検出する必要があり、フレームメモリが必要になるという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−３２５２６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、順次走査方式で画素信号を読み出した場合と比べて輝度信号に含まれるカラーサブキャリア周波数成分の検出精度が低下するのを抑制しつつ、飛び越し走査方式に対応した映像信号を生成することが可能な固体撮像装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様によれば、順次走査方式で読み出される画素信号から輝度信号を生成する輝度信号生成回路と、前記輝度信号生成回路にて生成された輝度信号に含まれるカラーサブキャリア周波数近傍の周波数成分を検出するカラーサブキャリア成分検出回路と、前記カラーサブキャリア成分検出回路にて検出されたカラーサブキャリア周波数近傍の周波数成分を前記輝度信号から除去するカラーサブキャリア成分除去回路とを備えることを特徴とする固体撮像装置を提供する。
【０００９】
本発明の一態様によれば、順次走査方式で画素信号を読み出す固体撮像素子と、前記画素信号から輝度信号および色差信号を生成する輝度・色差信号生成回路と、前記輝度・色差信号生成回路にて生成された輝度信号に含まれるカラーサブキャリア周波数近傍の周波数成分を検出するカラーサブキャリア成分検出回路と、前記カラーサブキャリア成分検出回路にて検出されたカラーサブキャリア周波数近傍の周波数成分を前記輝度信号から除去するカラーサブキャリア成分除去回路と、前記輝度・色差信号生成回路にて生成された色差信号から色信号を生成する色信号生成回路と、前記カラーサブキャリア成分除去回路にてカラーサブキャリア周波数近傍の周波数成分が除去された順次走査方式の輝度信号と前記信号生成回路にて生成された色信号とを飛び越し走査方式の輝度信号と色信号に変換する順次走査・飛び越し走査変換回路と、前記順次走査・飛び越し走査変換回路にて飛び越し走査方式に変換された輝度信号と色信号とを合成することにより、コンポジット映像信号を生成するコンポジット映像信号生成回路とを備えることを特徴とする固体撮像装置を提供する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、順次走査方式で画素信号を読み出した場合と比べて輝度信号に含まれるカラーサブキャリア周波数成分の検出精度が低下するのを抑制しつつ、飛び越し走査方式に対応した映像信号を生成することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、本発明の第１実施形態に係る固体撮像装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２】図２は、輝度信号の周波数がカラーサブキャリア周波数と一致した場合の輝度信号の波形とそれに対応する画素の輝度情報を示す図である。
【図３】図３は、図１のカラーサブキャリア成分検出回路１０５の概略構成を示すブロック図である。
【図４】図４は、図３のカラーサブキャリア周波数検出回路３０１の概略構成を示すブロック図である。
【図５】図５は、図４のカラーサブキャリア周波数検出回路３０１の単位遅延素子Ｚ１１〜Ｚ２２の遅延時間をカラーサブキャリア周波数の４倍の周波数１４．３１８１８ＭＨｚの１周期とした場合の周波数特性を示す図である。
【図６】図６は、単位画素あたりの輝度信号をカラーサブキャリア周波数の４倍の周波数１４．３１８１８ＭＨｚのクロックで処理した場合に輝度信号の周波数がカラーサブキャリア周波数３．５７９５４５ＭＨｚと一致し、かつ、画素アレイ部の行Ｌ１に対して行Ｌ２の輝度信号の位相が９０度だけ遅れ、行Ｌ１と行Ｌ３の輝度信号の位相が１８０度だけずれている場合の輝度信号の波形とそれに対応する画素の輝度情報を示す図である。
【図７】図７は、単位画素あたりの輝度信号をカラーサブキャリア周波数の４倍の周波数１４．３１８１８ＭＨｚのクロックで処理した場合に輝度信号の周波数がカラーサブキャリア周波数３．５７９５４５ＭＨｚと一致し、かつ、画素アレイ部の行Ｌ１に対して行Ｌ２の輝度信号の位相が９０度だけ進み、行Ｌ１と行Ｌ３の輝度信号の位相が１８０度だけずれている場合の輝度信号の波形とそれに対応する画素の輝度情報を示す図である。
【図８】図８は、図３のカラーサブキャリア成分除去回路１０６の概略構成を示すブロック図である。
【図９】図９は、本発明の第２実施形態に係る固体撮像装置に適用されるカラーサブキャリア成分除去回路の概略構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態に係る固体撮像装置について図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施形態では、固体撮像素子としてＣＭＯＳイメージセンサ、コンポジット映像信号としてＮＴＳＣ方式を例にとって説明する。ただし、順次走査方式で画素信号を読み出す固体撮像素子ならばＣＭＯＳイメージセンサに限定されることなく、例えば、ＣＣＤなどであってもよい。また、コンポジット映像信号についても、輝度信号と色信号とが合成されるならばＮＴＳＣ方式に限定されることなく、例えば、ＰＡＬ方式やＳＥＣＡＭ方式などであってもよい。
【００１３】
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係る固体撮像装置の概略構成を示すブロック図である。
図１において、固体撮像装置には、固体撮像素子１０１と、輝度・色差信号生成回路１０２、遅延器１０３、１０４、カラーサブキャリア成分検出回路１０５、カラーサブキャリア成分除去回路１０６、色信号生成回路１０７、順次走査・飛び越し走査変換回路１０８、同期信号生成回路１０９およびＮＴＳＣ方式コンポジット映像信号生成回路１１０が設けられている。
【００１４】
固体撮像素子１０１は、単位画素が行列状に配置された画素アレイ部を有し、被写体からの入射光を各画素において光電変換することにより画素信号ＳＸを得る。画素信号ＳＸは単位画素が行列状に配置された画素アレイ部に対して順次走査方式で読み出される。
【００１５】
輝度・色差信号生成回路１０２は、固体撮像素子１０１から読み出された画素信号ＳＸを元にして輝度信号ＳＹ１と色差信号ＳＣ１を生成する。輝度信号ＳＹ１は、固体撮像素子１０１によって撮像した画像の輝度成分を持つ。色差信号ＳＣ１は固体撮像素子１０１によって撮像した画像の色差成分を持つ。
【００１６】
遅延器１０３は、色差信号ＳＣ１を固体撮像素子１０１の画素アレイ部における２行分の読み出し時間に相当する時間だけ遅延させる。遅延器１０４は、輝度信号ＳＹ１を固体撮像素子１０１の画素アレイ部における２行分の読み出し時間に相当する時間だけ遅延させる。遅延器１０３、１０４は、カラーサブキャリア成分検出回路１０５の内部処理によって遅延した分を調整するために色差信号ＳＣ１と輝度信号ＳＹ１をそれぞれ遅延させる。
【００１７】
カラーサブキャリア成分検出回路１０５は、固体撮像素子１０１の画素アレイ部の隣接する３行分の情報を利用して、輝度・色差信号生成回路１０２の出力である輝度信号ＳＹ１に含まれるＮＴＳＣ方式のカラーサブキャリア周波数３．５７９５４５ＭＨｚ近傍の周波数成分を検出して、カラーサブキャリア成分検出信号ＳＢを出力する。
【００１８】
カラーサブキャリア成分除去回路１０６は、カラーサブキャリア成分検出回路１０５の出力であるカラーサブキャリア成分検出信号ＳＢを使って、遅延器１０４から出力される輝度信号ＳＹ２に含まれるカラーサブキャリア周波数３．５７９５４５ＭＨｚ近傍の周波数成分を除去し、カラーサブキャリア成分除去後の輝度信号ＳＹ３を出力する。色信号生成回路１０７は、遅延器１０３から出力される色差信号ＳＣ２を元にして色信号ＳＣ３を生成する。
【００１９】
カラーサブキャリア成分除去回路１０６の出力である輝度信号ＳＹ３と、色信号生成回路１０７の出力である色信号ＳＣ３は、固体撮像素子１０１において順次走査方式で読み出された画素信号を元にして生成しているため、固体撮像素子１０１の画素アレイ部の全ての行の情報を含んでいる。一方、ＮＴＳＣ方式は飛び越し走査方式であるため、順次走査・飛び越し走査変換回路１０８は、行単位の間引き処理を行い、順次走査方式の輝度信号ＳＹ３と色信号ＳＣ３を飛び越し走査方式の輝度信号ＳＹ４と色信号ＳＣ４に変換する。
【００２０】
同期信号生成回路１０９は、ＮＴＳＣ方式の垂直同期信号ＳＤ１と水平同期信号ＳＤ２を生成する。ＮＴＳＣ方式のコンポジット映像信号ＳＥは、輝度信号ＳＹ４、色信号ＳＣ４、垂直同期信号ＳＤ１および水平同期信号ＳＤ２が合成された信号である。ＮＴＳＣ方式コンポジット映像信号生成回路１１０は、順次走査・飛び越し走査変換回路１０８から出力される輝度信号ＳＹ４および色信号ＳＣ４と、同期信号生成回路１０９から出力される垂直同期信号ＳＤ１および水平同期信号ＳＤ２を合成して、ＮＴＳＣ方式のコンポジット映像信号ＳＥを生成する。
【００２１】
ＮＴＳＣ方式コンポジット映像信号生成回路１１０は、単位画素あたりの輝度信号ＳＹ４をカラーサブキャリア周波数の４倍の周波数（＝１４．３１８１８ＭＨｚ）のクロックで処理する。
【００２２】
ここで、順次走査方式の画素信号ＳＸから輝度信号ＳＹ１を生成し、その輝度信号ＳＹ１からカラーサブキャリア周波数近傍の周波数成分を検出し、そのカラーサブキャリア周波数近傍の周波数成分を輝度信号ＳＹ２から除去した後、飛び越し走査方式の輝度信号ＳＹ４と色信号ＳＣ４に変換することにより、画素信号ＳＸを飛び越し走査方式で読み出した場合に比べて、カラーサブキャリア周波数近傍の周波数成分の検出時の輝度信号ＳＹ１の情報量を２倍にすることができる。このため、固体撮像素子１０１から飛び越し走査方式で画素信号ＳＸを読み出した場合と比べて、輝度信号ＳＹ１に含まれるカラーサブキャリア周波数成分の検出と除去の精度を向上させることができる。
【００２３】
図２は、輝度信号の周波数がカラーサブキャリア周波数と一致した場合の輝度信号の波形とそれに対応する画素の輝度情報を示す図である。
図２において、ＮＴＳＣ方式コンポジット映像信号生成回路１１０は、単位画素あたりの輝度信号ＳＹ４をカラーサブキャリア周波数の４倍の周波数（＝１４．３１８１８ＭＨｚ）のクロックで処理するため、画素ＰＸ１、ＰＸ２の輝度Ｙが２５５、画素ＰＸ３、ＰＸ４の輝度Ｙが０の場合など、行方向に隣接する４個の画素で１周期となるように輝度信号ＳＹ４が変化した場合に輝度信号ＳＹ４の周波数がカラーサブキャリア周波数と一致する。
【００２４】
このため、４個の画素から得られる輝度信号ＳＹ１を使ってカラーサブキャリア周波数成分の検出と除去を行うことができ、回路構成を簡易化でき、かつ、完全一致による検出や除去も容易化できる。
【００２５】
なお、図２の例では、４個の画素から得られる輝度信号ＳＹ１を使ってカラーサブキャリア周波数成分の検出と除去を行うことができることを示したが、Ｎ個（Ｎは正の整数）の画素から得られる輝度信号ＳＹ１がカラーサブキャリア信号と一致する場合、Ｎ個の画素から得られる輝度信号ＳＹ１を使ってカラーサブキャリア周波数成分の検出と除去を行うようにしてもよい。
【００２６】
また、図２の例では、カラーサブキャリア周波数の４倍の周波数（＝１４．３１８１８ＭＨｚ）のクロックで処理する方法について説明したが、カラーサブキャリア周波数の４×Ｅ（Ｅは正の整数）倍の周波数（＝（１４．３１８１８×Ｅ）ＭＨｚ）のクロックで処理するようにしてもよい。
【００２７】
図３は、図１のカラーサブキャリア成分検出回路１０５の概略構成を示すブロック図である。
図３において、カラーサブキャリア成分検出回路１０５には、カラーサブキャリア周波数検出回路３０１、３０３、３０５、遅延器３０２、３０４、位相差補正部３０６および隣接行間信号加算部３０７が設けられている。カラーサブキャリア周波数検出回路３０１、３０３、３０５は、輝度信号ＳＹ１からカラーサブキャリア周波数成分を行ごとに検出する。遅延器３０２、３０４は、それぞれ固体撮像素子１０１の画素アレイ部における１行分の読み出し時間に相当する時間だけ信号を遅延させる。位相差補正部３０６は、カラーサブキャリア周波数検出回路３０１、３０３、３０５にてそれぞれ検出されたカラーサブキャリア周波数成分の各行ごとの位相差が打ち消されるように補正する。隣接行間信号加算部３０７は、位相差補正部３０６にて位相差が補正されたカラーサブキャリア周波数成分を隣接行間で加算する。
【００２８】
ここで、位相差補正部３０６には、単位遅延素子Ｚ１〜Ｚ５が設けられている。なお、各単位遅延素子Ｚ１〜Ｚ５の遅延時間は、単位画素の処理時間（図２の１クロック分）と同じである。そして、画素アレイ部の隣接する３行分の画素をそれぞれ行Ｌ１、行Ｌ２、行Ｌ３とすると、単位遅延素子Ｚ１、Ｚ２は、行Ｌ１のカラーサブキャリア周波数成分の位相を１８０度だけ遅延させ、単位遅延素子Ｚ３は、行Ｌ２のカラーサブキャリア周波数成分の位相を９０度だけ遅延させ、単位遅延素子Ｚ４、Ｚ５は、行Ｌ３のカラーサブキャリア周波数成分の位相を１８０度だけ遅延させる。
【００２９】
隣接行間信号加算部３０７には、加算器Ａ１〜Ａ５が設けられている。そして、加算器Ａ１、Ａ２は、行Ｌ１が行Ｌ２に対してカラーサブキャリア周波数成分の位相が９０度だけ遅れ、行Ｌ１と行Ｌ３のカラーサブキャリア周波数成分の位相が１８０度ずれている場合の行Ｌ１〜行Ｌ３の３行分の信号を加算する。加算器Ａ３、Ａ４は、行Ｌ１が行Ｌ２に対してカラーサブキャリア周波数成分の位相が９０度だけ進み、行Ｌ１と行Ｌ３のカラーサブキャリア周波数成分の位相が１８０度ずれている場合の行Ｌ１〜行Ｌ３の３行分の信号を加算する。加算器Ａ５は、加算器Ａ１、Ａ２から出力された３行分の信号の加算結果と、加算器Ａ３、Ａ４から出力された３行分の信号の加算結果とを加算する。
【００３０】
図４は、図３のカラーサブキャリア周波数検出回路３０１の概略構成を示すブロック図である。なお、カラーサブキャリア周波数検出回路３０３、３０５は、カラーサブキャリア周波数検出回路３０１と同じ構成である。
図４において、カラーサブキャリア周波数検出回路３０１には、単位遅延素子Ｚ１１〜Ｚ２２、乗算器Ｍ０、Ｍ２、Ｍ４、Ｍ６、Ｍ８、Ｍ１０、Ｍ１２および加算器Ａ１１〜Ａ１３が設けられている。なお、ｈ（０）、ｈ（２）、ｈ（４）、ｈ（６）、ｈ（８）、ｈ（１０）、ｈ（１２）は乗算器Ｍ０、Ｍ２、Ｍ４、Ｍ６、Ｍ８、Ｍ１０、Ｍ１２の係数をそれぞれ示し、ｈ（０）＝ｈ（１２）＝−１、ｈ（２）＝ｈ（１０）＝２、ｈ（４）＝ｈ（８）＝−３、ｈ（６）＝４に設定することができる。単位遅延素子Ｚ１１〜Ｚ２２の遅延時間は、単位画素の処理時間と同じである。
【００３１】
そして、輝度信号ＳＹ１は単位遅延素子Ｚ１１〜Ｚ２２にて単位画素の処理時間づつ順次遅延され、現在の輝度信号ＳＹ１には係数ｈ（０）が乗算され、２単位画素前の輝度信号ＳＹ１には係数ｈ（２）が乗算され、４単位画素前の輝度信号ＳＹ１には係数ｈ（４）が乗算され、６単位画素前の輝度信号ＳＹ１には係数ｈ（６）が乗算され、８単位画素前の輝度信号ＳＹ１には係数ｈ（８）が乗算され、１０単位画素前の輝度信号ＳＹ１には係数ｈ（１０）が乗算され、１２単位画素前の輝度信号ＳＹ１には係数ｈ（１２）が乗算される。
【００３２】
そして、乗算器Ｍ０、Ｍ２、Ｍ４の出力は加算器Ａ１１にて加算され、乗算器Ｍ８、Ｍ１０、Ｍ１２の出力は加算器Ａ１２にて加算され、乗算器Ｍ６の出力と加算器Ａ１１、Ａ１２の出力が加算器Ａ１３にて加算されることで、輝度信号ＳＹ１からカラーサブキャリア周波数成分が検出され、カラーサブキャリア周波数検出信号ＳＦとして出力される。
【００３３】
図５は、図４のカラーサブキャリア周波数検出回路３０１の単位遅延素子Ｚ１１〜Ｚ２２の遅延時間をカラーサブキャリア周波数の４倍の周波数１４．３１８１８ＭＨｚの１周期とした場合の周波数特性を示す図である。
図５において、単位遅延素子子Ｚ１１〜Ｚ２２の遅延時間を１４．３１８１８ＭＨｚの１周期とした場合、輝度信号ＳＹ１が４画素で１周期となるように変化した時に輝度信号ＳＹ１の周波数はカラーサブキャリア周波数と一致する。
この時、輝度信号ＳＹ１の周波数が３．５７９５４５ＭＨｚ近傍でカラーサブキャリア周波数検出信号ＳＦの値が高くなっている。従って、カラーサブキャリア周波数検出回路３０１は、輝度信号ＳＹ１に含まれるカラーサブキャリア周波数成分を検出できることが判る。
【００３４】
図６および図７は、単位画素あたりの輝度信号をカラーサブキャリア周波数の４倍の周波数１４．３１８１８ＭＨｚのクロックで処理した場合に輝度信号の周波数がカラーサブキャリア周波数３．５７９５４５ＭＨｚと一致し、かつ、画素アレイ部の行Ｌ１に対して行Ｌ２の輝度信号の位相が９０度だけずれ、行Ｌ１と行Ｌ３の輝度信号の位相が１８０度だけずれている場合の輝度信号の波形とそれに対応する画素の輝度情報を示す図である。なお、図６は、画素アレイ部の行Ｌ１に対して行Ｌ２の輝度信号の位相が９０度だけ遅れ、図７は、画素アレイ部の行Ｌ１に対して行Ｌ２の輝度信号の位相が９０度だけ進んだ状態を示す。
【００３５】
図６および図７において、ＮＴＳＣ方式におけるカラーサブキャリア信号は、飛び越し走査による隣接する走査線同士で比較すると、カラーサブキャリア信号の位相が１８０度ずれている。従って、固体撮像素子１０１の画素アレイ部において順次走査で読み出された画素信号ＳＸで考えると、行Ｌ１と行Ｌ３の輝度信号ＳＹ１の位相が１８０度ずれていると、輝度信号ＳＹ１の位相がカラーサブキャリア信号の位相と一致するようになる。このため、輝度信号ＳＹ１の周波数が３．５７９５４５ＭＨｚ、かつ、行Ｌ１と行Ｌ３の輝度信号の位相が１８０度ずれている場合に、ＮＴＳＣ方式のカラーサブキャリア信号と輝度信号において周波数および位相が一致する。
【００３６】
一方、行Ｌ１と行Ｌ３の輝度信号の位相が１８０度ずれている場合、隣接する画素との連続性を考慮すると、行Ｌ２の輝度信号ＳＹ１は行Ｌ１に対して位相が９０度ずれていることが予想される。
【００３７】
このため、図１のカラーサブキャリア成分検出回路１０５は、輝度信号ＳＹ１が図６および図７の状態、すなわち、行Ｌ１と行Ｌ２の輝度信号ＳＹ１の位相が９０度ずれ、行Ｌ１と行Ｌ３の輝度信号ＳＹ１の位相が１８０度ずれている状態の時に、カラーサブキャリア成分検出信号の値が最大になるように動作する。
【００３８】
すなわち、図３において、カラーサブキャリア成分検出回路１０５に入力された輝度信号ＳＹ１と、遅延器３０２によってカラーサブキャリア成分検出回路１０５に入力された輝度信号ＳＹ１を固体撮像素子１０１の画素アレイ部における１行分の読み出し時間に相当する時間だけ遅延させた信号と、遅延器３０２、３０４によってカラーサブキャリア成分検出回路１０５に入力された輝度信号ＳＹ１を固体撮像素子１０１の画素アレイ部における２行分の読み出し時間に相当する時間だけ遅延させた信号は、カラーサブキャリア周波数検出回路３０１、３０３、３０５にそれぞれ入力される。輝度信号ＳＹ１の周波数が３．５７９５４５ＭＨｚ近傍の場合、カラーサブキャリア周波数検出回路３０１、３０３、３０５の出力値は大きくなる。単位遅延素子Ｚ１〜Ｚ５の遅延時間は単位画素の処理時間と同じとするので、輝度信号ＳＹ１の周波数が３．５７９５４５ＭＨｚの場合、単位遅延素子Ｚ１〜Ｚ５の遅延時間は輝度信号ＳＹ１の位相９０度に相当する。
【００３９】
このため、行Ｌ１の輝度信号ＳＹ１に対して行Ｌ２の輝度信号ＳＹ１の位相が９０度だけ遅れ、行Ｌ１と行Ｌ３の輝度信号ＳＹ１の位相が１８０度ずれている状態の時に、カラーサブキャリア周波数検出回路３０１の出力信号と、カラーサブキャリア周波数検出回路３０３の出力信号を単位遅延素子１個分だけ遅延させた信号と、カラーサブキャリア周波数検出回路３０５の出力信号を単位遅延素子２個分だけ遅延させた信号を加算した信号の値は最大となる。
【００４０】
同様に、行Ｌ１の輝度信号ＳＹ１に対して行Ｌ２の輝度信号ＳＹ１の位相が９０度進み、行Ｌ１と行３Ｌの輝度信号の位相が１８０度ずれている状態の時に、カラーサブキャリア周波数検出回路３０１の出力信号を単位遅延素子２個分だけ遅延させた信号と、カラーサブキャリア周波数検出回路３０３の出力信号を単位遅延素子１個分だけ遅延させた信号と、カラーサブキャリア周波数検出回路３０５の出力信号を加算した信号の値は最大となる。
【００４１】
ここで、順次走査方式の画素信号ＳＸから生成された輝度信号ＳＹ１からカラーサブキャリア周波数近傍の周波数成分を検出することにより、隣接する複数行の画素から得られる輝度信号ＳＹ１の相関を用いることができ、固体撮像素子１０１から飛び越し走査方式で画素信号ＳＸを読み出した場合と比べて、輝度信号ＳＹ１に含まれるカラーサブキャリア周波数成分の検出精度を向上させることができる。
【００４２】
また、隣接する複数行の画素から得られる輝度信号ＳＹ１の位相差を利用することにより、ＮＴＳＣ方式で規定されている飛び越し走査の２つの走査線におけるカラーサブキャリア信号の位相差は１８０度であるという特性を利用でき、周波数のみによる検出と比べて輝度信号ＳＹ１に含まれるカラーサブキャリア周波数成分の検出精度を向上させることができる。
【００４３】
図８は、図３のカラーサブキャリア成分除去回路１０６の概略構成を示すブロック図である。
図８において、カラーサブキャリア成分除去回路１０６には、減算器Ｇ１および乗算器Ｍ２１、Ｍ２２が設けられ、帯域阻止フィルタが構成されている。そして、この帯域阻止フィルタでは、輝度信号ＳＹ２に含まれるカラーサブキャリア成分検出信号ＳＢの大きさに基づいて輝度信号ＳＹ２の減衰率が制御される。
【００４４】
この時、乗算器Ｍ２１の係数ｈ（０）は、カラーサブキャリア成分検出信号ＳＢに係数ｈ（０）を乗じた値をＫとした場合にＫが０以上かつ１以下となるように決定する。
【００４５】
そして、乗算器Ｍ２２において輝度信号ＳＹ２に１−Ｋが乗じられ、カラーサブキャリア成分除去後の輝度信号ＳＹ３が出力される。ここで、カラーサブキャリア成分検出信号ＳＢの値が０の場合は、Ｋ＝０となるので１−Ｋ＝１となり、入力された輝度信号ＳＹ２がそのまま出力される。一方、カラーサブキャリア成分検出信号ＳＢの値が大きい場合はＫの値が大きくなるので、１−Ｋの値は小さくなる。１−Ｋの値が小さいと、カラーサブキャリア成分除去回路１０６から出力される輝度信号ＳＹ３の値は小さくなる。従って、輝度信号ＳＹ２の周波数がカラーサブキャリア周波数近傍の場合、カラーサブキャリア成分検出信号ＳＢの値が大きくなるので輝度信号ＳＹ３の値が小さくなる。
【００４６】
この時、カラーサブキャリア周波数３．５７９５４５ＭＨｚ近傍の輝度信号ＳＹ３を色信号ＳＣ３として間違って処理しても、輝度信号ＳＹ３の値が小さいのでその値を色として処理すると、色の値が小さくなる。輝度信号ＳＹ３の周波数がカラーサブキャリア周波数近傍の場合、色が薄くなって輝度も下がるのでクロスカラーが軽減される。
【００４７】
ここで、カラーサブキャリア成分除去回路１０６として図８の帯域阻止フィルタを用いることで、低域通過フィルタを用いた場合と比べて輝度信号ＳＹ２の高域成分を減衰させることなく、輝度信号ＳＹ２からカラーサブキャリア周波数成分を除去できる。
【００４８】
（第２実施形態）
図９は、本発明の第２実施形態に係る固体撮像装置に適用されるカラーサブキャリア成分除去回路の概略構成を示すブロック図である。
図９において、このカラーサブキャリア成分除去回路１０６には、図８の構成に加え、ローパスフィルタＬＰ、乗算器Ｍ３３および加算器Ａ２１が設けられている。ここで、ローパスフィルタＬＰの高域遮断周波数はカラーサブキャリア周波数３．５７９５４５ＭＨｚよりも十分低い周波数とすることができる。
【００４９】
そして、この構成では、輝度信号ＳＹ２が乗算器Ｍ２２およびローパスフィルタＬＰに入力され、加算器Ａ２１においてローパスフィルタＬＰからの出力に係数Ｋを乗じた値と輝度信号ＳＹ２に係数１−Ｋを乗じた値が加算され、カラーサブキャリア成分除去後の輝度信号ＳＹ３が出力される。従って、係数Ｋにより輝度信号ＳＹ２とローパスフィルタＬＰからの出力の加算比率を変えることができ、カラーサブキャリア成分除去後の輝度信号ＳＹ３に含まれるローパスフィルタＬＰからの出力の割合が変わる。
【００５０】
カラーサブキャリア成分検出信号ＳＢの値が大きい時は、係数Ｋの値が大きくなるのでカラーサブキャリア成分除去後の輝度信号ＳＹ３におけるローパスフィルタＬＰからの出力の割合が大きくなる。この場合、図８のカラーサブキャリア成分除去回路１０６と比較して、輝度信号ＳＹ２の減衰量が大きいので、カラーサブキャリア成分の除去の効果が高い。
【００５１】
ローパスフィルタＬＰからの出力のみの場合、３．５７９５４５ＭＨｚより周波数が高い成分がすべて減衰されるため、カラーサブキャリア成分だけでなく輝度信号ＳＹ２の高周波成分が大きく減衰する。一方、図９のカラーサブキャリア成分除去回路１０６の場合、カラーサブキャリア成分検出信号ＳＢの値が小さい時、すなわち、輝度信号の周波数が３．５７９５４５ＭＨｚ近傍でない場合はローパスフィルタＬＰからの出力を加算する割合が小さいため、カラーサブキャリア成分除去後の輝度信号ＳＹ３に３．５７９５４５ＭＨｚより高周波数の成分が十分残る。
【００５２】
これにより、低域通過フィルタＬＰのみを用いた場合と比べて輝度信号ＳＹ２の高域成分を減衰させることなく、輝度信号ＳＹ２からカラーサブキャリア周波数成分を除去できる。帯域阻止フィルタのみを用いて輝度信号ＳＹ２のカラーサブキャリア周波数成分を大きく減衰させると、目標周波数周辺の減衰させたくない周波数成分も大きく減衰する。これに対して、輝度信号ＳＹ２に含まれるカラーサブキャリア周波数成分の検出値が高い時のみローパスフィルタＬＰが有効に働くようにすることでカラーサブキャリア周波数成分を大きく減衰させることができ、カラーサブキャリア周波数成分の検出値が低い時は帯域阻止フィルタが有効に働くようにすることでカラーサブキャリア周波数以外の周波数成分があまり減衰しないようにできる。
【符号の説明】
【００５３】
１０１ 固体撮像素子、１０２ 輝度・色差信号生成回路、１０３、１０４、３０２、３０４ 遅延器、１０５ カラーサブキャリア成分検出回路、１０６ カラーサブキャリア成分除去回路、１０７ 色信号生成回路、１０８ 順次走査・飛び越し走査変換回路、１０９ 同期信号生成回路、１１０ ＮＴＳＣ方式コンポジット映像信号生成回路、３０１、３０３、３０５ カラーサブキャリア周波数検出回路、３０６ 位相差補正部、３０７ 隣接行間信号加算部、Ｚ１〜Ｚ５、Ｚ１１〜Ｚ２２ 単位遅延素子、Ａ１〜Ａ５、Ａ１１〜Ａ１３、Ａ２１ 加算器、Ｍ０、Ｍ２、Ｍ４、Ｍ６、Ｍ８、Ｍ１０、Ｍ１２、Ｍ２１〜Ｍ２３ 乗算器、Ｇ１ 減算器、ＬＰ ローパスフィルタ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
順次走査方式で読み出される画素信号から輝度信号を生成する輝度信号生成回路と、
前記輝度信号生成回路にて生成された輝度信号に含まれるカラーサブキャリア周波数近傍の周波数成分を検出するカラーサブキャリア成分検出回路と、
前記カラーサブキャリア成分検出回路にて検出されたカラーサブキャリア周波数近傍の周波数成分を前記輝度信号から除去するカラーサブキャリア成分除去回路とを備えることを特徴とする固体撮像装置。
【請求項２】
順次走査方式で画素信号を読み出す固体撮像素子と、
前記画素信号から輝度信号および色差信号を生成する輝度・色差信号生成回路と、
前記輝度・色差信号生成回路にて生成された輝度信号に含まれるカラーサブキャリア周波数近傍の周波数成分を検出するカラーサブキャリア成分検出回路と、
前記カラーサブキャリア成分検出回路にて検出されたカラーサブキャリア周波数近傍の周波数成分を前記輝度信号から除去するカラーサブキャリア成分除去回路と、
前記輝度・色差信号生成回路にて生成された色差信号から色信号を生成する色信号生成回路と、
前記カラーサブキャリア成分除去回路にてカラーサブキャリア周波数近傍の周波数成分が除去された順次走査方式の輝度信号と前記信号生成回路にて生成された色信号とを飛び越し走査方式の輝度信号と色信号に変換する順次走査・飛び越し走査変換回路と、
前記順次走査・飛び越し走査変換回路にて飛び越し走査方式に変換された輝度信号と色信号とを合成することにより、コンポジット映像信号を生成するコンポジット映像信号生成回路とを備えることを特徴とする固体撮像装置。
【請求項３】
Ｎ個（Ｎは正の整数）の画素から得られる輝度信号の周波数が前記カラーサブキャリア周波数と一致することを特徴とする請求項１または２に記載の固体撮像装置。
【請求項４】
前記カラーサブキャリア成分検出回路は、
前記輝度信号からカラーサブキャリア周波数成分を行ごとに検出するカラーサブキャリア周波数検出回路と、
前記カラーサブキャリア周波数検出回路にて検出されたカラーサブキャリア周波数成分の各行ごとの位相差を補正する位相差補正部と、
前記位相差補正部にて位相差が補正されたカラーサブキャリア周波数成分を隣接行間で加算する隣接行間信号加算部とを備えることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の固体撮像装置。
【請求項５】
前記カラーサブキャリア成分除去回路は、
前記輝度信号に含まれるカラーサブキャリア周波数成分の大きさに基づいて前記輝度信号の減衰率を制御することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の固体撮像装置。
【請求項６】
前記カラーサブキャリア成分除去回路は、
前記輝度信号に含まれるカラーサブキャリア周波数成分の大きさに基づいて、前記輝度信号の減衰率を制御するとともに、前記カラーサブキャリア周波数成分よりも低域部分の輝度信号の通過量を制御することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の固体撮像装置。
【請求項１】
順次走査方式で読み出される画素信号から輝度信号を生成する輝度信号生成回路と、
前記輝度信号生成回路にて生成された輝度信号に含まれるカラーサブキャリア周波数近傍の周波数成分を検出するカラーサブキャリア成分検出回路と、
前記カラーサブキャリア成分検出回路にて検出されたカラーサブキャリア周波数近傍の周波数成分を前記輝度信号から除去するカラーサブキャリア成分除去回路とを備えることを特徴とする固体撮像装置。
【請求項２】
順次走査方式で画素信号を読み出す固体撮像素子と、
前記画素信号から輝度信号および色差信号を生成する輝度・色差信号生成回路と、
前記輝度・色差信号生成回路にて生成された輝度信号に含まれるカラーサブキャリア周波数近傍の周波数成分を検出するカラーサブキャリア成分検出回路と、
前記カラーサブキャリア成分検出回路にて検出されたカラーサブキャリア周波数近傍の周波数成分を前記輝度信号から除去するカラーサブキャリア成分除去回路と、
前記輝度・色差信号生成回路にて生成された色差信号から色信号を生成する色信号生成回路と、
前記カラーサブキャリア成分除去回路にてカラーサブキャリア周波数近傍の周波数成分が除去された順次走査方式の輝度信号と前記信号生成回路にて生成された色信号とを飛び越し走査方式の輝度信号と色信号に変換する順次走査・飛び越し走査変換回路と、
前記順次走査・飛び越し走査変換回路にて飛び越し走査方式に変換された輝度信号と色信号とを合成することにより、コンポジット映像信号を生成するコンポジット映像信号生成回路とを備えることを特徴とする固体撮像装置。
【請求項３】
Ｎ個（Ｎは正の整数）の画素から得られる輝度信号の周波数が前記カラーサブキャリア周波数と一致することを特徴とする請求項１または２に記載の固体撮像装置。
【請求項４】
前記カラーサブキャリア成分検出回路は、
前記輝度信号からカラーサブキャリア周波数成分を行ごとに検出するカラーサブキャリア周波数検出回路と、
前記カラーサブキャリア周波数検出回路にて検出されたカラーサブキャリア周波数成分の各行ごとの位相差を補正する位相差補正部と、
前記位相差補正部にて位相差が補正されたカラーサブキャリア周波数成分を隣接行間で加算する隣接行間信号加算部とを備えることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の固体撮像装置。
【請求項５】
前記カラーサブキャリア成分除去回路は、
前記輝度信号に含まれるカラーサブキャリア周波数成分の大きさに基づいて前記輝度信号の減衰率を制御することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の固体撮像装置。
【請求項６】
前記カラーサブキャリア成分除去回路は、
前記輝度信号に含まれるカラーサブキャリア周波数成分の大きさに基づいて、前記輝度信号の減衰率を制御するとともに、前記カラーサブキャリア周波数成分よりも低域部分の輝度信号の通過量を制御することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の固体撮像装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１１−１３０１４３（Ｐ２０１１−１３０１４３Ａ）
【公開日】平成２３年６月３０日（２０１１．６．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２８６０６２（Ｐ２００９−２８６０６２）
【出願日】平成２１年１２月１７日（２００９．１２．１７）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年６月３０日（２０１１．６．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１２月１７日（２００９．１２．１７）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]