JP2632797B2 - カラー固体撮像装置 - Google Patents

カラー固体撮像装置

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JP2632797B2
JP2632797B2 JP55053302A JP5330280A JP2632797B2 JP 2632797 B2 JP2632797 B2 JP 2632797B2 JP 55053302 A JP55053302 A JP 55053302A JP 5330280 A JP5330280 A JP 5330280A JP 2632797 B2 JP2632797 B2 JP 2632797B2
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誠二 橋本
信義 田中
哲郎 桑山
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    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/40Extracting pixel data from image sensors by controlling scanning circuits, e.g. by modifying the number of pixels sampled or to be sampled
    • H04N25/44Extracting pixel data from image sensors by controlling scanning circuits, e.g. by modifying the number of pixels sampled or to be sampled by partially reading an SSIS array
    • H04N25/447Extracting pixel data from image sensors by controlling scanning circuits, e.g. by modifying the number of pixels sampled or to be sampled by partially reading an SSIS array by preserving the colour pattern with or without loss of information

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  • Color Television Image Signal Generators (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は固体撮像板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し、特に純色と補色の組合せから成
るカラーフイルタを備えた電荷転送素子(CCD形やMOS
形)を1枚用いたカラー固体撮像装置に関するものであ
る。
従来、3板式カラー固体撮像装置では緑用、赤用、青
用と3枚の固体撮像素子を用いており、またその感度特
性を合せているために、感光素子が飽和してもホワイト
クリツプに何ら問題は生じなかつた。近年、純色と補色
の組合せから成るカラーフイルタを備えた電荷転送素子
の研究が進み、単板式カラー固体撮像装置が開発され
た。しかし、感光素子に対応するカラーフイルタ・エレ
メントの違いにより感光素子が飽和する入射光量が異な
るようになつた。即ち、ホワイトクリツプに問題が生じ
るようになつた。
例えば本願出願人による「カラー固体撮像装置」特願
昭55−17968号は第1図(a)、(b)に示す如き緑色
と補色のフイルタを感光素子に対応させて画像信号を出
力するものである。なお同図に於いてRは赤、Gは緑、
Bは青、Oはオパキユ、Cyはシアン、Wはホワイト、Ye
はイエロー、Maはマジエンタである。かかるフイルタを
通過した光は第2図に示す如き回路により処理され、輝
度信号、各色信号を得る。かかる回路の作動の要旨を説
明するならば、デイレーラインDLで一水平走査期間信号
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R、青信号Bを得ようとするものである。即ち、こ
の輝度信号は各列より (R+G)+(B+G)および(Ma+G)+(G+O) として交互に得られ、またR信号およびB信号は1H遅延
した信号との差分信号から、隣接するビツト間の和分お
よび差分として得られる。この場合のY、R、B信号の
再現領域を第3図で考えてみる。第3図は第1図に示す
ようなカラーフイルタを備えた感光素子CCDに白色光が
入射した時の輝度信号Y=R+2G+Bに占めるR、G、
Bの構成比をおのおの25%にした場合のCCD出力信号を
示している。
第3図(a)において横軸は入射光量の相対比、縦軸
はCCD出力信号で“1"のレベルが感光素子の飽和レベル
を示す。
第3図(b)は第3図(a)にあげた(M+G),
(R+G),(B+G),Gの各信号を、第2図の信号処
理系で演算する事により得られた信号出力である。演算
式は以下の式である。
R′={(R+G)−(B+G)} +{Ma+G)−G}=2R B′={(B+G)−(R+G)} +{Ma+G)−G}=2B Y1={(Ma+G)+G} Y2={(R+G)+(B+G)} 第3図(a)に示すように感光素子に対応するカラーフ
イルタ・エレメントの違いにより、感光素子CCD(出力
信号)の飽和する入射光量値が異なる事になる。従つて
MaとGのカラーフイルタに対応する感光素子が飽和する
入射光量X点以上では、正しいY,R,B信号を得ることが
出来なくなる(第3図(b))。
一般的にカラー固体撮像装置の標準動作状態は感光素
子の飽和レベルの、例えば1/8で使用されるので、飽和
レべルに相当する入射光量は即ち、白色光、強い光が入
射したものと考えることができる。従つて信号処理系で
はホワイトクリツプするのが普通である。しかし、単板
式においては、コーデイング出力Y,R,B信号が第3図−
(b)に示すようになり、(Ma+G)に対応する感光素
子が飽和になる入射光量以上では、R,Bの出力レベルが
下がる事になる。従つてR,B信号に関してはホワイトク
リツプがかからず色差信号(R−Y),(B−Y)がO
にならずに、結局色がつくと言う欠点が生じた前述の如
く、従来の手段ではCCDが飽和した時に画像が白になら
ないという不都合があつた。
本発明はかかる不都合を除去したカラー固体撮像装置
を提供するものである。本発明の他の目的は、固体撮像
素子の1つのセルに、純色と補色の組合せからなるカラ
ーフイルタ・エレメントを対応させて、信号電荷を読出
す事により、輝度信号、赤信号、青信号を発生させる手
段を備えた単板式カラー固体撮像装置において、固体撮
像素子から読出される信号と前記固体撮像素子の飽和レ
ベルに対応する信号とに依り検出信号を導出し、該検出
信号を前記輝度信号、赤信号、および青信号に加算する
カラー固体撮像装置を提供するものである。
本発明のその他の目的は以下図面を参照して行なわれ
る実施例の説明より明らかとなるであろう。
第4図は本発明による一実施例を示すブロック図であ
る。
同図に於いて、10は信号発生器で電極駆動信号φ1〜
φ4を発生する。
11はスイツチ回路で、信号発生器10の駆動信号φ1〜
φ4及びそれに直流バイアス電圧12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13に切
換えて印加する。スイツチ回路11はモード信号Mの印加
によつてその出力を変える。
14はデイレーラインで、一水平走査期間、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R、
青信号Bを得ようとするものである。13は、すでに述べ
たモザイク状のカラーフイルタとCCDを組合せたカラー
固体撮像素子で4相駆動のCCDである。カラー撮像素子1
3からの出力信号は、加算器15、デイレーライン14およ
びスイツチ回路16の入力端子a,dに導びかれている。ま
たデイレーライン14の出力は、加算器15およびスイツチ
回路16の入力端子b,cに導びかれている。
加算器15より得られる信号は、第n列では今ここで、
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′+G′)+(B′+G′)=(1+α)(R+2G
+B) となり、また第n+1列では (Ma′+G′)+(Opaque′+G′) =(1+α)(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。
上の結果をみると、混色の影響はR+2G+Bなる輝度
信号に係数(1+α)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。
スイツチ回路16の出力端子eとfは連動して、それぞ
れ入力端子aとcに1H期間だけ接続され、次の1H期間で
は、入力端子bとdに接続される。したがつて図に示し
たfHは水平走査周波数を示している。この出力端子eを
減算器17のプラス側に、出力端子fを減算器17のマイナ
ス側にそれぞれ接続すると、減算器17の出力として、
(R′+G′)−(B′−G′)=R−Bおよび(Ma′
+G′)−(Opaque′+G′)=Maの信号がそれぞれ交
互に得ることができる。スイツチ回路16は、B−R,−Ma
のごとく信号の反転するのを防ぐ様に動作させるわけで
ある。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つた
く含まない信号となる。
この減算器17の出力は加算器18、隣接するセル成分の
信号まで遅延させる1ビツトデイレイライン19および減
算器20に接続される。また1ビツト・デイレイライン19
の出力は加算器18および減算器20にそれぞれ接続され
る。減算器20の出力には、青B信号が正負交互に得られ
る。この青B信号を、プタダクト検波器21にて、青B信
号にする。
21はカラー撮像素子13の出力信号をクランプするクラ
ンプ回路、22はクランプされた信号のあるレベル以上を
クリツプするクリツプ回路、23はパルス発生器である。
24,25,26は加算回路で、パルス発生器24の出力を加算器
15,18及び検波器21のそれぞれの出力と加算させ、信号
Y,R,Bを出力する。28はプロセツサで、ホワイトクリツ
プ回路、ローパス・フイルタ、r補正回路、マトリツク
ス回路およびカラーエンコーダ回路等よりなり、Y,R,B
の各信号がNTSCカラー信号として出力させる。
上述の構成より成る実施例の作動を説明する。第4図
においてカラー撮像素子13から読出された信号は、1Hデ
イレイライン14により1Hデイレイされた後、1Hデイレイ
ライン14の入力信号と加算器15により加算され、Y信号
が得られる。また減算器17により減算する事によりRと
Bの色信号が得られる。
それとともに、カラー撮像素子13からの信号はクラン
プ回路22によりクランプされ、クリツプ回路23により、
飽和レベルよりわずかに低いレベルに設定された電圧に
よりクリツプされる。このクリツプ信号はパルス発生器
24により、カラー回路の1ビツトデイレイライン分の補
正をしたクリツプパルスに変換される。そして、このク
リツプパルス信号は加算器25,26,27により輝度信号Y、
色信号R,Bに加算されプロセス回路28内のホワイトクリ
ツプ回路によりホワイトクリツプされる事になる。従つ
てプロセス回路内でY,R,B信号とも同レベルになるので
ホワイトバランスがとれ、画像は白色となる。
次に本発明の他の実施例について説明する。第5図は
感光素子の飽和を決定するクリツプ回路への入力を輝度
信号そのものとした例である。同図において第4図と同
じ付番のものには同じ付番を示す。
29はクランプ回路で、加算器15の出力をクランプす
る。30はクリツプ回路で、クランプ回路29の出力をクリ
ツプする。かかるクリツプ回路30のクリツプレベルは第
3図(b)に於けるA,A′点の2つの場合が考えられ
る。
31,32は加算器で、クリツプ回路30の出力を加算器18,
プロダクト検波器21の出力にそれぞれ加算する。かかる
加算器31,32の出力及び加算器15の出力がプロセス回路2
8に印加され、前述の如くNTSC信号を出力する。
なお、上述のクリツプレベルについて、第3図−
(b)において、Y信号のA点に設定する場合と、(Ma
+G)の飽和レベルであるA′に設定する場合とがある
が、A点の場合、1Hデイレイライン14の後の加算におけ
る(Ma+G)+(G+O)の(G+O)が小さい時、ク
リツプされない可能性がある。A′点の場合入射光量が
X′点でクリツプする可能性があるので、飽和点(白
色)が少し大きくなる事がある。しかし、本来の目的で
あるホライトバランスはほとんどとれる効果は失なわれ
ない。以上、本発明のカラー固体撮像装置を説明した
が、前述したように本発明によれば、感光素子が飽和し
た時に所望のホワイトクリツプできる。
本発明の主旨は前述の実施例で明らかであるが、この
効果は飽和(ブルーミング)対策がなされたCCDにおい
てはさらに大きな効果が得られる事は言う迄もない。
【図面の簡単な説明】
第1図(a),(b)はカラーフイルタの図、第2図は
信号処理回路を示すブロツク図、第3図(a),(b)
はカラーフイルタを備えたCCDの信号出力特性を示す
図、第4図は本発明の一実施例を示すブロツク図、第5
図は他の実施例を示すブロツク図である。 23……クリツプ回路 25,26,27……加算器

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】互いに光透過率の異なる純色又は補色のカ
    ラーフィルタを前面に配置した複数の光電変換セルを有
    する固体撮像素子と、 該固体撮像素子の異なるカラーフィルタを介した信号を
    互いに演算することにより色信号を形成する演算手段
    と、 前記カラーフィルタを介した光電変換信号出力の飽和レ
    ベルより低い所定レベルにおいて飽和検出信号を発生す
    る飽和検出信号発生手段と、 該飽和検出信号発生手段の飽和検出信号に基づき前記演
    算手段から得られる色信号レベルを制御することによっ
    て色を抑圧する色抑圧手段と、 を有することにより、カラーフィルタを介した光電変換
    信号出力の飽和レベルにおいてカラーフィルタ間の光透
    過率の違いにより発生する偽色信号を防止したことを特
    徴とするカラー固体撮像装置。
JP55053302A 1980-02-15 1980-04-21 カラー固体撮像装置 Expired - Lifetime JP2632797B2 (ja)

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US06/233,096 US4437112A (en) 1980-02-15 1981-02-10 Solid-state color imaging apparatus
US06/736,410 US4567510A (en) 1980-02-15 1985-05-20 Solid state color imaging apparatus

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JPS51110920A (en) * 1975-03-25 1976-09-30 Teac Corp Shuhasubunrigatakaraakamera

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