JP2649037B2

JP2649037B2 - 色分離フイルタ

Info

Publication number: JP2649037B2
Application number: JP12028986A
Authority: JP
Inventors: 政夫平本
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1986-05-27
Filing date: 1986-05-27
Publication date: 1997-09-03
Anticipated expiration: 2012-09-03
Also published as: JPS62277879A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、単板式カラー固体カメラに用いることので
きる色分離フィルタ（以下、色フィルタと略す）に関す
るものである。

（従来の技術）最近実用化された単板式カラー固体カメラは、一層の
画質改善が図られている。例えば、既に実用化されてい
る単板式カラー固体カメラ用の色フィルタ（曽根他：
“フィールド蓄積モードCCDの単板カラー化方式”、TV
学会誌、37,10,PP.855〜862,Oct.,1983……以下、従来
の第１色フィルタという）に関して、垂直相関色誤差を
低減する色フィルタ分光特性の提案がある（河野他：
“完全色差線順次単板カラー化方式”、TV学技報、TEBS
101−1 1985……以下、従来の第２色フィルタとい
う）。

上記従来の第２色フィルタについて説明する。第５図
は色フィルタの色要素構成図で、２列４行を基本構成と
してマゼンタ（Mg），緑（Ｇ），シアン（Cy）及び黄
（Ye）の４色要素から成っている。ただし、緑はシアン
と黄要素の重ね合わせで造られている。それら色要素の
分光特性を第７図に示す。第６図には従来の第１色フィ
ルタの色要素の分光特性を示す。第７図と第６図から、
従来の第２色フィルタでは、基本色構成は従来構成と変
わらず、各色要素の分光特性のみが改良されている。

さらに従来の第２色フィルタについて説明すると、垂
直相関色誤差を低減するため、色温度3200゜Kの光源下
で一様な無彩色被写体を撮像した場合に、次の条件が成
り立つように各色要素の分光特性が決定されている。

Mgs≒Gs,Cys≒Yes ……………（１）ただし、Mgs,Gs,Cys,Yesはそれぞれ色フィルタのマゼ
ンタ，緑，シアン，黄要素を透過した光が撮像素子の各
光感知セルで光電変換され、1/60秒間に蓄積された信号
量を示す。

（発明が解決しようとする問題点）従来の第２色フィルタでは、分光特性が第７図のよう
になっており、第６図の従来の第１色フィルタより透過
率が全般的に高く感度が向上している。また、条件
（１）を満足しているため、垂直相関色誤差が低減され
る。しかし、各色要素の分光透過率を全般的に高くして
いるので、光選択性が低下している。例えば、黄では本
来、波長400nm〜460nmの青色は透過させないが、従来の
第２色フィルタでは青色を10％〜20％も透過させ、黄色
の選択性を低下させている。

そのため、従来の第２色フィルタを使った場合は、大
幅に色S/Nが低下するという問題点を有していた。

（問題点を解決するための手段）上記問題点を解決するために、本発明の色フィルタ
は、２列４行を基本構成とする単位の配列中、第１行と
第３行とにマゼンタ要素と緑要素、および第２行と第４
行とにシアン要素と黄要素との各色要素をそれぞれ並置
してなり、無彩色被写体を撮像した場合に、前記各色要
素を透過して対応の各撮像素子から得られる信号量をそ
れぞれMgs,Gs,Cys,Yesとしたとき、 Mgs≒Gs,Cys≒Yes を満たし、前記マゼンタ要素の分光透過率が、波長400n
m〜500nmの間で70％以上の極大値、かつ、波長540nm付
近で５％以下の極小値を有するように選定されている。

（作用）上記構成により、本発明の色フィルタは、前記条件
（１）を満足するようにシアン，黄およびマゼンタの分
光特性が決定されており、従って垂直相関色誤差を低減
でき、且つその時の色S/N及び輝度感度を従来の第１色
フィルタの場合と同程度以上にすることができる。

（実施例）本発明の色フィルタの一実施例について説明する。本
発明の色フィルタは、色要素配置については従来の第１
色フィルタと同じで、マゼンタ，緑，黄及びシアンの要
素を使用している。第１図に本発明の一実施例における
色要素の分光特性を示す。

本発明の色フィルタの最大の特徴は、マゼンタ要素の
分光透過率が、波長400nm〜500nmの間で70％以上の極大
値を有し、かつ、波長540nm付近で５％以下の極小値を
有するように選定したことである。

このような特徴を備えることによって、前記の条件
（１）を満たすためにシアン，黄の分光透過率を上げて
も、マゼンタ要素の色選択性を十分に維持することで、
色S/Nは確保できる。

この内容について、以下に詳述する。

説明の便宜上、まず従来の第１色フィルタから説明す
る。従来の第１色フィルタでは、色温度3200゜Kの光源
下で無彩色の被写体を撮像した場合、Mgs,Gs,Cys,Yesの
比率は次のようになっている。

Mgs:Gs＝9:6 Cys:Yes＝9.5:12.5 しかし、上記のような比率で前記条件（１）を満足し
ないので、垂直相関色誤差が大きく発生し、画質を劣化
させる。そこで従来の第２色フィルタでは、Mgs≒Gsと
するため緑要素の透過率を上げることになった。緑要素
はシアン要素と黄要素の重ね合わせで造られているの
で、シアン及び黄の透過率を上げることになる。そこで
色再現性を考慮し、シアンと黄の透過率を第７図のよう
に決めている。

その結果、Cys:Yes＝13.5:14となり、ほぼCys≒Yesと
なる。その場合、Cys:Yes:Gs＝13.5:14:10となるので、
緑の透過光量に合わせてマゼンタの透過率も上げること
になり、マゼンタの分光特性が第７図に示すように決め
られた。その時、Mgs:Gs＝10:10となる。

しかし、第７図からも見られるように、マゼンタ要素
の光選択性が従来の第１色フィルタのそれより大きく低
下している。

通常の固体カメラでは、水晶フィルタ，赤外カットフ
ィルタを使用しているので色フィルタを使用せず、色温
度3200゜Kの光源下で無彩色の被写体を撮像した場合、
撮像素子の受光特性（分光特性）は第２図のようにな
る。第２図からもわかるように、波長480nm〜630nmにお
ける受光率が高いので、特に前記波長間でほぼ特性が決
定しているマゼンタでは、光選択性が低下することは色
S/Nに大きな撮影を及ぼすことになる。従来の第２色フ
ィルタでは、測定結果によると、従来の第１色フィルタ
に対して色S/Nが−4dB〜−5dBも低下していた。

そこで本発明の色フィルタでは、次の手順により分光
特性を決定した。

第１に、従来の第１色フィルタの分光特性を参考にし
てシアンと黄を比較した場合、Cys:Yes≒9.5:12.5より
黄の分光特性は基本的に変えず、シアンの分光透過率を
上げて、Cys≒Yesとなるようにした。この状態でシア
ン，黄，緑の分光特性が決ったことになる。

第２に、上記のシアン，黄，緑の分光特性に、Mgs≒G
sの条件を満たすように分光特性を変化させたマゼンタ
を加え、色S/N,輝度感度のシミュレーション計算を行っ
た。

その結果、マゼンタの分光透過率を波長400nm〜500nm
の短波長域で70％以上の極大値を有し、波長540nm付近
で５％以下となるようにすれば、従来の第１色フィルタ
と同レベル以上の色S/N及び輝度感度を確保できること
がわかった。逆に上記マゼンタを使用すれば、色S/Nを
大きく取れるので、多少シアン，黄の分光特性を変えて
も、実用レベルの色S/Nを確保できることがわかった。

因みに波長430nmで分光透過率70％、波長540nmで５％
のマゼンタを用いた本シミュレーションの色フィルタの
場合と、従来の第１色フィルタを用いた場合の色再現性
を示す色ベクトル図を第３図に示す。同図からわかるよ
うに、従来の第１色フィルタに比べて、本シミュレーシ
ョンの色フィルタはシアン及び緑の色変調度が約10％低
下しているが、これは実用上問題ない。

そこで、本発明の色フィルタの実施例では、マゼンタ
の分光透過率を波長435nmの短波長側極大値で80％、波
長540nmの極小値で透過率１％にするとともに、シアン
の分光透過率半値の波長の値を587nmにまで上げて透過
率を高め、黄の分光透過率半値の波長の値を505nmにし
た色フィルタを造り、それを固体撮像素子に装着して評
価した。

その結果、Mgs:Gs＝7.5:7.5 Cys:Yes＝12:12 とすることができ、垂直相関色誤差が低減し、また、従
来の第１色フィルタの場合と比べて、色S/Nの低下及び
輝度感度の低下のない色フィルタを実現できた。この場
合の色ベクトル図を第４図に示す。

以上のように、本発明の実施例によれば、２列４行を
基本構成とする単位の配列中、第１行と第３行とにマゼ
ンタ要素と緑要素、および第２行と第４行とにシアン要
素と黄要素との各色要素をそれぞれ並置したものとし、
無彩色被写体を撮像した場合に、各色要素を透過して対
応の各撮像素子から得られる信号量をそれぞれMgs,Gs,C
ys,Yesとしたとき、 Mgs≒Gs,Cys≒Yes を満たし、マゼンタ要素の分光透過率が、波長400nm〜5
00nmの間で70％以上の極大値、かつ、波長540nm付近に
おいて５％以下の極小値を有するように選定された色フ
ィルタを用いることによって、垂直相関色誤差が低減で
きる上、従来の第１色フィルタを用いた場合と同レベル
以上の色S/N及び輝度感度を確保することができる。

（発明の効果）本発明の色フィルタによれば、垂直相関色誤差を低減
でき、しかも、従来の色再現性の良い色フィルタの場合
と比べても、色S/N及び輝度感度をそれに匹敵あるいは
それ以上のレベルにすることができ、その実用的効果は
大なるものがある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における色フィルタの各色要
素の分光特性図、第２図は色温度3200゜Kの光源下で赤
外カットフィルタ（CS−500,t＝2.5mm）、水晶フィルタ
を用い、一様な無彩色被写体を撮像した場合の撮像素子
の受光特性図、第３図は本発明の他の実施例についての
色ベクトルシミュレーション図、第４図は本発明の一実
施例の色フィルタを用いた場合の色再現性を示す色ベク
トルシミュレーション図、第５図は従来の第１色フィル
タの基本色要素構成図、第６図は従来の第１色フィルタ
の各色要素の分光特性図、第７図は従来の第２色フィル
タの各色要素の分光特性図である。 PE……画素、Mg……マゼンタ、Ｇ……緑、Cy……シア
ン、Ye……黄。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】２列４行を基本構成とする単位の配列中、
第１行と第３行とにマゼンタ要素と緑要素、および第２
行と第４行とにシアン要素と黄要素との各色要素をそれ
ぞれ並置してなり、無彩色被写体を撮像した場合に、前
記各色要素を透過して対応の各撮像素子から得られる信
号量をそれぞれMgs,Gs,Cys,Yesとしたとき、 Mgs≒Gs,Cys≒Yes を満たし、前記マゼンタ要素の分光透過率が、波長400n
m〜500nmの間で70％以上の極大値、かつ、波長540nm付
近で５％以下の極小値を有することを特徴とする色分離
フィルタ。