JPH0832052B2 - カラー固体撮像装置 - Google Patents
カラー固体撮像装置Info
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- JPH0832052B2 JPH0832052B2 JP59111327A JP11132784A JPH0832052B2 JP H0832052 B2 JPH0832052 B2 JP H0832052B2 JP 59111327 A JP59111327 A JP 59111327A JP 11132784 A JP11132784 A JP 11132784A JP H0832052 B2 JPH0832052 B2 JP H0832052B2
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は固体撮像素子を用いたカラー撮像用固体撮像
装置に関するものである。
装置に関するものである。
（従来技術とその問題点） 固体撮像素子の１種であるインターライン転送CCD撮
像素子（以下IL-CCD撮像素子と略記する。）は第１図に
模式的平面図に示すように、水平方向と垂直方向に規則
的配列された絵素１と、絵素１で光電変換されて蓄積さ
れた信号電荷を垂直方向に転送する垂直CCDレジスタ２
および水平方向に転送する水平CCDレジスタ３と、出力
部４で構成されている。図中の矢印は信号電荷の転送方
向を示している。
像素子（以下IL-CCD撮像素子と略記する。）は第１図に
模式的平面図に示すように、水平方向と垂直方向に規則
的配列された絵素１と、絵素１で光電変換されて蓄積さ
れた信号電荷を垂直方向に転送する垂直CCDレジスタ２
および水平方向に転送する水平CCDレジスタ３と、出力
部４で構成されている。図中の矢印は信号電荷の転送方
向を示している。
IL-CCD撮像素子は絵素に蓄積された信号電荷をフレー
ム周期で読み出すフレーム蓄積動作とフィールド周期で
読み出すフィールド蓄積動作の２種類の読み出し動作が
行なえる。フィールド蓄積動作はフレーム蓄積動作に比
較して蓄積時間が半分であり残像感が小さい。このため
に、フィールド蓄積動作の単板カラー撮像装置の開発が
進められている。以下で説明する従来のカラー撮像装置
も本発明によるカラー撮像装置もフィールド蓄積動作で
ある。第２図はフィールド蓄積動作を模式的に示してい
る。ここで水平絵素列に順番にある列よりl1，l2，l3，
……，l8，……と名付ける。奇数フィールドにおいては
まずl2，l4，l6，l8，……に対応する絵素より信号電荷
が垂直CCDレジスタ２へ転送され、次に垂直CCDレジスタ
２の転送動作によって１絵素分信号電荷は転送され、さ
らにl1，l3，l5，l7，……に対応する絵素より信号電荷
が垂直CCDレジスタ２へ転送される。この結果l2，l4，l
6，l8，……に対応する絵素の信号電荷はそれぞれl1，l
3，l5，l7，……に対応する絵素の信号電荷と垂直CCDレ
ジスタ２内で加算される。加え合わされたl1＋l2，l3＋
l4，l5＋l6，l7＋l8，……の信号電荷をそれぞれ一水平
ラインの信号とする。偶数フィールドにおいては垂直CC
Dレジスタ２内で加え合わせる水平絵素列の絵素の組み
合わせをl2＋l3，l4＋l5，l6＋l7，……に変える。この
ように垂直方向に隣接する２つの水平絵素列の組み合わ
せをフィールド毎に変えることによってインターレース
動作を行なっている。
ム周期で読み出すフレーム蓄積動作とフィールド周期で
読み出すフィールド蓄積動作の２種類の読み出し動作が
行なえる。フィールド蓄積動作はフレーム蓄積動作に比
較して蓄積時間が半分であり残像感が小さい。このため
に、フィールド蓄積動作の単板カラー撮像装置の開発が
進められている。以下で説明する従来のカラー撮像装置
も本発明によるカラー撮像装置もフィールド蓄積動作で
ある。第２図はフィールド蓄積動作を模式的に示してい
る。ここで水平絵素列に順番にある列よりl1，l2，l3，
……，l8，……と名付ける。奇数フィールドにおいては
まずl2，l4，l6，l8，……に対応する絵素より信号電荷
が垂直CCDレジスタ２へ転送され、次に垂直CCDレジスタ
２の転送動作によって１絵素分信号電荷は転送され、さ
らにl1，l3，l5，l7，……に対応する絵素より信号電荷
が垂直CCDレジスタ２へ転送される。この結果l2，l4，l
6，l8，……に対応する絵素の信号電荷はそれぞれl1，l
3，l5，l7，……に対応する絵素の信号電荷と垂直CCDレ
ジスタ２内で加算される。加え合わされたl1＋l2，l3＋
l4，l5＋l6，l7＋l8，……の信号電荷をそれぞれ一水平
ラインの信号とする。偶数フィールドにおいては垂直CC
Dレジスタ２内で加え合わせる水平絵素列の絵素の組み
合わせをl2＋l3，l4＋l5，l6＋l7，……に変える。この
ように垂直方向に隣接する２つの水平絵素列の組み合わ
せをフィールド毎に変えることによってインターレース
動作を行なっている。
以上述べたIL-CCD撮像素子を用いてカラー撮像を行な
うには色フィルタによって被写体の色分解像を形成し、
この色分解像をIL-CCD撮像素子で撮像し、IL-CCD撮像素
子の出力信号を信号処理することによって色信号や輝度
信号を得ている。
うには色フィルタによって被写体の色分解像を形成し、
この色分解像をIL-CCD撮像素子で撮像し、IL-CCD撮像素
子の出力信号を信号処理することによって色信号や輝度
信号を得ている。
このようなフィールド蓄積動作で単板カラー撮像装置
を実現する方法として1983年３月のテレビジョン学会方
式・回路研究会技術報告TEBS87-3、TEBS87-6において第
３図に示すような色フィルタの色配列が提案されてい
る。図においてYe,Cy,Mg,Gはそれぞれ黄、シアン、マゼ
ンタ、緑の色フィルタを示す。黄の色フィルタは赤と緑
の光を透過し、シアンの色フィルタは青と緑の光を透過
し、マゼンタは赤と青の光を透過する。このような色フ
ィルタ配列で前記したフィールド蓄積動作における各水
平ラインの信号は、第３図に記したごとく水平絵素列に
順番にある列よりl1，l2，l3，……l8，……と名付ける
と、寄数フィールドではl1＋l2，l3＋l4，……偶数フィ
ールドではl2＋l3，l4＋l5，……の信号電荷で構成さ
れ、各水平ラインの信号を原色成分に分解して模式的に
示すと第４図（ａ），（ｂ）のようになる。なおＢ、
Ｇ、Ｒはそれぞれ青信号、緑信号、赤信号を示し、比率
を1:1:1とした。図に示すように各水平ラインの信号は の輝度信号成分に水平方向２絵素を周期とする色差信号
の変調成分 が交互に一水平ライン毎に重畳されている。ただしｗは
２絵素の周期に相当する角周波数である。すなわちl1＋
l2の出力信号Ｓ｛l1＋l2｝とl3＋l4の出力信号Ｓ｛l3＋
l4｝は次式で示される。
を実現する方法として1983年３月のテレビジョン学会方
式・回路研究会技術報告TEBS87-3、TEBS87-6において第
３図に示すような色フィルタの色配列が提案されてい
る。図においてYe,Cy,Mg,Gはそれぞれ黄、シアン、マゼ
ンタ、緑の色フィルタを示す。黄の色フィルタは赤と緑
の光を透過し、シアンの色フィルタは青と緑の光を透過
し、マゼンタは赤と青の光を透過する。このような色フ
ィルタ配列で前記したフィールド蓄積動作における各水
平ラインの信号は、第３図に記したごとく水平絵素列に
順番にある列よりl1，l2，l3，……l8，……と名付ける
と、寄数フィールドではl1＋l2，l3＋l4，……偶数フィ
ールドではl2＋l3，l4＋l5，……の信号電荷で構成さ
れ、各水平ラインの信号を原色成分に分解して模式的に
示すと第４図（ａ），（ｂ）のようになる。なおＢ、
Ｇ、Ｒはそれぞれ青信号、緑信号、赤信号を示し、比率
を1:1:1とした。図に示すように各水平ラインの信号は の輝度信号成分に水平方向２絵素を周期とする色差信号
の変調成分 が交互に一水平ライン毎に重畳されている。ただしｗは
２絵素の周期に相当する角周波数である。すなわちl1＋
l2の出力信号Ｓ｛l1＋l2｝とl3＋l4の出力信号Ｓ｛l3＋
l4｝は次式で示される。
Ｓ｛l1＋l2｝＝（Ｂ＋2G＋R-Bcoswt＋Rcoswt）/2＋（Ｂ
＋Ｇ＋Ｒ＋Bcoswt＋Rcoswt-Gcoswt）/2 −（１） Ｓ｛l3＋l4｝＝（Ｂ＋2G＋R-Bcoswt＋Rcoswt）/2＋（Ｂ
＋Ｇ＋R-Bcoswt-Rcoswt＋Gcoswt）/2 −（２） （１），（２）式を整理すると次式となる。
＋Ｇ＋Ｒ＋Bcoswt＋Rcoswt-Gcoswt）/2 −（１） Ｓ｛l3＋l4｝＝（Ｂ＋2G＋R-Bcoswt＋Rcoswt）/2＋（Ｂ
＋Ｇ＋R-Bcoswt-Rcoswt＋Gcoswt）/2 −（２） （１），（２）式を整理すると次式となる。
式（３），（４）の を輝度信号として、また変調成分 を第５図に示すごとく直交する２つの色差信号として用
いれば例えばNTSCカラーテレビジョン信号が構成され
る。また偶数フィールドの場合もＳ｛l2＋l3｝はＳ｛l1
＋l2｝と、Ｓ｛l4＋l5｝はＳ｛l3＋l4｝と同一で寄数フ
ィールドと同様に信号が構成される。第６図は単板式カ
ラー撮像装置の概略構成図である。上述したようにして
得られた色フィルタ５が設けられたIL-CCD撮像素子６の
出力信号は変調成分を除去するためにローパスフィルタ
７を介して輝度信号Ｙを得、また水平方向に２絵素の繰
り返し周期に相当する周波数を中心周波数とするバンド
パスフィルタ11で変調成分を分離し検波器12で検波し の色差信号を得る。また、これら色差信号は狭帯域ロー
パスフィルタ９とゲイン切換回路10を通して得た狭帯域
輝度信号を用い、各色差信号と同一水平ラインの輝度成
分によってホワイトバランス回路13で補正をし1H遅延線
14と1H切換回路15によって順次色差信号を同時変換し平
衡変調回路16で直角２相変調した後混合回路８で輝度信
号Ｙと混合しNTSCカラーテレビジョン信号を得る。とこ
ろで、このような各単一水平ラインで色差信号が形成さ
れるようなカラーカメラ方式では本来垂直色誤差がほと
んど発生しないという特徴がある。しかしながら第３図
に示した色フィルタ配列では垂直方向一絵素毎に白，黒
が繰り返すよう垂直方向の繰り返し周波数を持つた被写
体を撮像した場合は非常に大きな垂直色誤差が発生す
る。これは各水平ラインの信号は隣接する垂直方向２絵
素で独立に空間的にサンプリングして得た信号電荷が加
算されたものであり、各水平ラインが一水平絵素列の信
号で構成されていないことによる。
いれば例えばNTSCカラーテレビジョン信号が構成され
る。また偶数フィールドの場合もＳ｛l2＋l3｝はＳ｛l1
＋l2｝と、Ｓ｛l4＋l5｝はＳ｛l3＋l4｝と同一で寄数フ
ィールドと同様に信号が構成される。第６図は単板式カ
ラー撮像装置の概略構成図である。上述したようにして
得られた色フィルタ５が設けられたIL-CCD撮像素子６の
出力信号は変調成分を除去するためにローパスフィルタ
７を介して輝度信号Ｙを得、また水平方向に２絵素の繰
り返し周期に相当する周波数を中心周波数とするバンド
パスフィルタ11で変調成分を分離し検波器12で検波し の色差信号を得る。また、これら色差信号は狭帯域ロー
パスフィルタ９とゲイン切換回路10を通して得た狭帯域
輝度信号を用い、各色差信号と同一水平ラインの輝度成
分によってホワイトバランス回路13で補正をし1H遅延線
14と1H切換回路15によって順次色差信号を同時変換し平
衡変調回路16で直角２相変調した後混合回路８で輝度信
号Ｙと混合しNTSCカラーテレビジョン信号を得る。とこ
ろで、このような各単一水平ラインで色差信号が形成さ
れるようなカラーカメラ方式では本来垂直色誤差がほと
んど発生しないという特徴がある。しかしながら第３図
に示した色フィルタ配列では垂直方向一絵素毎に白，黒
が繰り返すよう垂直方向の繰り返し周波数を持つた被写
体を撮像した場合は非常に大きな垂直色誤差が発生す
る。これは各水平ラインの信号は隣接する垂直方向２絵
素で独立に空間的にサンプリングして得た信号電荷が加
算されたものであり、各水平ラインが一水平絵素列の信
号で構成されていないことによる。
すなわちフレーム蓄積のごとく各単一の水平絵素列で
各水平ラインの信号が構成される場合は、各水平ライン
の信号に対するサンプリング点は単一絵素であり、垂直
方向にどのような繰り返し周波数の被写体が入射しても
各水平ラインの信号構成は全く変化することは無い。そ
のため、たとえ無彩色光時に発生する色差信号をホワイ
トバランス補正回路で各水平ラインの輝度信号で補償し
ても、その補償が被写体のパターンによって変化するこ
とは全くなく垂直色誤差を生じることは無い。一方、第
３図に示した色フィルタ配列によるフィールド蓄積動作
では垂直方向に隣接する２つの水平絵素列の信号電荷を
加算した結果として各水平ラインの信号を得ているた
め、例えば隣接する２つの水平絵素列の一方が黒となる
ような場合には各水平ラインから得られる色差信号及び
輝度信号は光が入射している一方の単一水平絵素列で構
成される信号となり、色差信号自身大きな誤差を生じる
のみならず無彩色光時に発生する色差信号を輝度信号に
よって補正するホワイトバランス補正も大きな誤差を生
じ許容しがたい垂直色誤差が発生する。このように、従
来のフィールド蓄積動作で各水平ラインから色差信号を
得る方式では、隣接する２つの水平絵素列間で垂直相関
の無いようなシャープな垂直輪郭部や垂直方向に一絵素
毎に輝度差があるような繰り返しパターンでは大きな垂
直色誤差が避けられなかった。
各水平ラインの信号が構成される場合は、各水平ライン
の信号に対するサンプリング点は単一絵素であり、垂直
方向にどのような繰り返し周波数の被写体が入射しても
各水平ラインの信号構成は全く変化することは無い。そ
のため、たとえ無彩色光時に発生する色差信号をホワイ
トバランス補正回路で各水平ラインの輝度信号で補償し
ても、その補償が被写体のパターンによって変化するこ
とは全くなく垂直色誤差を生じることは無い。一方、第
３図に示した色フィルタ配列によるフィールド蓄積動作
では垂直方向に隣接する２つの水平絵素列の信号電荷を
加算した結果として各水平ラインの信号を得ているた
め、例えば隣接する２つの水平絵素列の一方が黒となる
ような場合には各水平ラインから得られる色差信号及び
輝度信号は光が入射している一方の単一水平絵素列で構
成される信号となり、色差信号自身大きな誤差を生じる
のみならず無彩色光時に発生する色差信号を輝度信号に
よって補正するホワイトバランス補正も大きな誤差を生
じ許容しがたい垂直色誤差が発生する。このように、従
来のフィールド蓄積動作で各水平ラインから色差信号を
得る方式では、隣接する２つの水平絵素列間で垂直相関
の無いようなシャープな垂直輪郭部や垂直方向に一絵素
毎に輝度差があるような繰り返しパターンでは大きな垂
直色誤差が避けられなかった。
このような垂直色誤差は有彩色、無彩色の被写体をと
わず発生するが、有彩色画面での一水平ラインの色相変
化は視覚上ほとんど気にならないのに対し、本来色付き
の無い無彩色画面に対する色付は視覚上許容しがたい欠
点として認められ、その改善が望まれている。
わず発生するが、有彩色画面での一水平ラインの色相変
化は視覚上ほとんど気にならないのに対し、本来色付き
の無い無彩色画面に対する色付は視覚上許容しがたい欠
点として認められ、その改善が望まれている。
（本発明の目的） 本発明は以上に述べた従来の欠点を大幅に軽減し、少
なくとも無彩色画面のシャープな垂直輪郭部での垂直色
誤差の発生の無いカラー固体撮像装置を提供することに
ある。
なくとも無彩色画面のシャープな垂直輪郭部での垂直色
誤差の発生の無いカラー固体撮像装置を提供することに
ある。
（発明の構成） 少なくとも固体撮像素子と前記固体撮像素子の各絵素
に対応し、水平及び垂直方向に配列された複数個の色フ
ィルタを備え、絵素信号内部電荷垂直加算によるフィー
ルド蓄積インターレース動作によって駆動するカラー固
体撮像装置において、4n＋１列目（ｎ＝0,1,2,……）の
水平絵素列は２つの色フィルタが交互に配列されてお
り、4n＋２列目の水平絵素列は前記4n＋１列目の水平絵
素列とは異なる２つの色フィルタが交互に配列されてお
り、4n＋３列目の水平絵素列は前記4n＋１列目の水平絵
素列と同色フィルタが配列されており、4n＋４列目の水
平絵素列は前記4n＋２列目と同色フィルタが配列されて
おり、前記4n＋１列目の水平絵素列と前記4n＋３列目の
水平絵素列との第１の組み合わせ、もしくは前記4n＋２
列目の水平絵素列と前記4n＋４列目の水平絵素列の第２
の組み合わせのいずれか一方の組み合わせにおいて、各
々の水平絵素列の位相が180°異なるように配列されて
おり、各水平絵素列の２絵素繰り返し色フィルタの少な
くとも一方の色フィルタは、所定の基準照明色温度によ
る100％輝度レベル無彩色一様被写体撮像時に、前記4n
＋１列目及び前記4n＋３列目における前記２つの色フィ
ルタの水平絵素信号の差を第１の差信号、前記4n＋２列
目及び前記4n＋４列目における前記２つの色フィルタの
水平絵素信号の差を第２の差信号、前記4n＋１列目と前
記4n＋２列目の水平絵素列より得られる差信号を加算し
て形成される信号を第１の加算色差信号、前記4n＋３列
目と前記4n＋４列目の水平絵素列より得られる差信号を
加算して形成される信号を第２の加算色差信号としたと
き、前記第１、第２の加算色差信号を元に色信号平行変
調器によって形成した搬送色信号を含む合成カラー信号
中の、前記第１、第２の差信号の各残留色信号成分によ
る搬送色信号振幅が、最大搬送色信号振幅の25％以下と
なるように、前記第１及び第２の差信号を与える赤、
緑、青色光成分の少なくとも１つ以上の色光成分の透過
率を低下あるいは増加させた分光透過率特性を持たせて
なることを特徴とするカラー固体撮像装置が得られる。
に対応し、水平及び垂直方向に配列された複数個の色フ
ィルタを備え、絵素信号内部電荷垂直加算によるフィー
ルド蓄積インターレース動作によって駆動するカラー固
体撮像装置において、4n＋１列目（ｎ＝0,1,2,……）の
水平絵素列は２つの色フィルタが交互に配列されてお
り、4n＋２列目の水平絵素列は前記4n＋１列目の水平絵
素列とは異なる２つの色フィルタが交互に配列されてお
り、4n＋３列目の水平絵素列は前記4n＋１列目の水平絵
素列と同色フィルタが配列されており、4n＋４列目の水
平絵素列は前記4n＋２列目と同色フィルタが配列されて
おり、前記4n＋１列目の水平絵素列と前記4n＋３列目の
水平絵素列との第１の組み合わせ、もしくは前記4n＋２
列目の水平絵素列と前記4n＋４列目の水平絵素列の第２
の組み合わせのいずれか一方の組み合わせにおいて、各
々の水平絵素列の位相が180°異なるように配列されて
おり、各水平絵素列の２絵素繰り返し色フィルタの少な
くとも一方の色フィルタは、所定の基準照明色温度によ
る100％輝度レベル無彩色一様被写体撮像時に、前記4n
＋１列目及び前記4n＋３列目における前記２つの色フィ
ルタの水平絵素信号の差を第１の差信号、前記4n＋２列
目及び前記4n＋４列目における前記２つの色フィルタの
水平絵素信号の差を第２の差信号、前記4n＋１列目と前
記4n＋２列目の水平絵素列より得られる差信号を加算し
て形成される信号を第１の加算色差信号、前記4n＋３列
目と前記4n＋４列目の水平絵素列より得られる差信号を
加算して形成される信号を第２の加算色差信号としたと
き、前記第１、第２の加算色差信号を元に色信号平行変
調器によって形成した搬送色信号を含む合成カラー信号
中の、前記第１、第２の差信号の各残留色信号成分によ
る搬送色信号振幅が、最大搬送色信号振幅の25％以下と
なるように、前記第１及び第２の差信号を与える赤、
緑、青色光成分の少なくとも１つ以上の色光成分の透過
率を低下あるいは増加させた分光透過率特性を持たせて
なることを特徴とするカラー固体撮像装置が得られる。
（発明の概要） 本発明は上記の構成をとることにより従来技術の欠点
を解決した。本発明では垂直方向に隣接する２つの水平
絵素列の信号電荷を加算して得られる各水平ラインでの
加算色差信号が基準照明色温度での無彩色被写体撮像時
に零となる完全な加算色差信号形式であると同時に、各
水平絵素列での色信号変調成分が無彩色光時にも零とな
る完全な差信号形式となる色フィルタ配列とすることに
より、一水平ラインの信号を構成する垂直方向隣接２水
平絵素列の一方の信号が無くなるようなシャープな垂直
輪郭部の水平ラインでの偽加算色差信号とホワイトバラ
ンス補正誤差の発生を防止し、視覚上最も障害となる無
彩色画面での垂直色誤差を防止したものである。
を解決した。本発明では垂直方向に隣接する２つの水平
絵素列の信号電荷を加算して得られる各水平ラインでの
加算色差信号が基準照明色温度での無彩色被写体撮像時
に零となる完全な加算色差信号形式であると同時に、各
水平絵素列での色信号変調成分が無彩色光時にも零とな
る完全な差信号形式となる色フィルタ配列とすることに
より、一水平ラインの信号を構成する垂直方向隣接２水
平絵素列の一方の信号が無くなるようなシャープな垂直
輪郭部の水平ラインでの偽加算色差信号とホワイトバラ
ンス補正誤差の発生を防止し、視覚上最も障害となる無
彩色画面での垂直色誤差を防止したものである。
（実施例） 以下本発明の実施例について図面を用いて説明する。
第７図は本発明の一実施例の固体撮像装置における色フ
ィルタの色配列と絵素の相互関係を示す模式的部分平面
図である。複数の絵素１が水平方向と垂直方向に規則的
に配置されている。各絵素１上には色フィルタが形成さ
れている。水平絵素列にある列より順番にl1，l2，l3…
…，l8，……と名付ける。第１と第３の水平絵素列であ
るl1，l3およびl5，l7は第８図（ａ）に示すような透過
特性を持つMg′,G′で変調される第１の差信号成分であ
るC1は第９図（ａ）に示すごとくR,Bが正、Ｇが負のC1
＝Ｒ＋Ｂ−Ｇの差信号となる。（R,G,Bは単に色成分を
示す。）Mg′,G′の色フィルタの分光透過特性は基準照
明色温度3200°Ｋで照明された白を撮像した時にC1が零
となるように、撮像レンズ、赤外カットフィルタ撮像素
子等すべての光学系の要素の分光特性を考慮し設計する
必要があり、本実施例では、Ｇ′色フィルタはＧ成分の
透過率を極力上げ、白バランスはMg′色フィルタのＧ成
分の透過率で合わせる設計としている。
第７図は本発明の一実施例の固体撮像装置における色フ
ィルタの色配列と絵素の相互関係を示す模式的部分平面
図である。複数の絵素１が水平方向と垂直方向に規則的
に配置されている。各絵素１上には色フィルタが形成さ
れている。水平絵素列にある列より順番にl1，l2，l3…
…，l8，……と名付ける。第１と第３の水平絵素列であ
るl1，l3およびl5，l7は第８図（ａ）に示すような透過
特性を持つMg′,G′で変調される第１の差信号成分であ
るC1は第９図（ａ）に示すごとくR,Bが正、Ｇが負のC1
＝Ｒ＋Ｂ−Ｇの差信号となる。（R,G,Bは単に色成分を
示す。）Mg′,G′の色フィルタの分光透過特性は基準照
明色温度3200°Ｋで照明された白を撮像した時にC1が零
となるように、撮像レンズ、赤外カットフィルタ撮像素
子等すべての光学系の要素の分光特性を考慮し設計する
必要があり、本実施例では、Ｇ′色フィルタはＧ成分の
透過率を極力上げ、白バランスはMg′色フィルタのＧ成
分の透過率で合わせる設計としている。
第９図（ａ）は3200°Ｋ照明の白を撮像した時のC1差
信号の波長に対するレスポンス特性であり、この積分値
は零であり、3200°Ｋ照明の無彩色光では第１の差信号
C1は零であることを示している。また第１の水平絵素列
であるl1，l5と第３の水平絵素列であるl3，l7とは第１
の差信号C1の位相が180°異なるように第７図に示すご
とく色フィルタの配列を180°変えてある。
信号の波長に対するレスポンス特性であり、この積分値
は零であり、3200°Ｋ照明の無彩色光では第１の差信号
C1は零であることを示している。また第１の水平絵素列
であるl1，l5と第３の水平絵素列であるl3，l7とは第１
の差信号C1の位相が180°異なるように第７図に示すご
とく色フィルタの配列を180°変えてある。
一方、第２と第４の水平絵素列であるl2，l4および
l6，l8は第８図（ｂ）に示すような透過特性を持つC
y′,Ye′の色フィルタが１絵素毎に形成されている。こ
のCy′,Ye′で変調される第２の差信号成分であるC2は
第９図（ｂ）に示すごとくCy′,Ye′に共通に含まれる
Ｇ成分を除いた信号成分であるＢとＲの差信号でC2＝Ｂ
−Ｒとなる。（B,Rは単に色成分を示す。）Cy′,Ye′の
色フィルタの分光透過特性はMg′,G′と同様に3200°Ｋ
照明の白に対してC2が零となるように設計する必要があ
り、本実施例では3200°Ｋ照明では撮像素子、赤外カッ
トフィルタ等を考慮してもＲ成分がＢ成分より多くなる
ためYe′フィルタは従来使用しているYeより赤成分の透
過率を低下させることにより白バランスを合わせる設計
としている。
l6，l8は第８図（ｂ）に示すような透過特性を持つC
y′,Ye′の色フィルタが１絵素毎に形成されている。こ
のCy′,Ye′で変調される第２の差信号成分であるC2は
第９図（ｂ）に示すごとくCy′,Ye′に共通に含まれる
Ｇ成分を除いた信号成分であるＢとＲの差信号でC2＝Ｂ
−Ｒとなる。（B,Rは単に色成分を示す。）Cy′,Ye′の
色フィルタの分光透過特性はMg′,G′と同様に3200°Ｋ
照明の白に対してC2が零となるように設計する必要があ
り、本実施例では3200°Ｋ照明では撮像素子、赤外カッ
トフィルタ等を考慮してもＲ成分がＢ成分より多くなる
ためYe′フィルタは従来使用しているYeより赤成分の透
過率を低下させることにより白バランスを合わせる設計
としている。
第９図（ｂ）は3200°Ｋ照明の白を撮像した時のC2差
信号の波長に対するレスポンス特性であり、この積分値
もC1差信号同様零で3200°Ｋ照明の無彩色光では第２の
差信号C2も零であることを示している。また、この第２
の差信号C2が変調される第２と第４の水平絵素列である
l2，l4，l6，l8は第７図に示すごとく同一色フィルタ配
列で、よって差信号C2はそれぞれの水平絵素列で同相で
ある。
信号の波長に対するレスポンス特性であり、この積分値
もC1差信号同様零で3200°Ｋ照明の無彩色光では第２の
差信号C2も零であることを示している。また、この第２
の差信号C2が変調される第２と第４の水平絵素列である
l2，l4，l6，l8は第７図に示すごとく同一色フィルタ配
列で、よって差信号C2はそれぞれの水平絵素列で同相で
ある。
以上のような色フィルタ配列によるカラー撮像素子に
よってフィールド蓄積動作をすると前記したように、例
えば寄数フィールドではl1＋l2，l3＋l4，……のように
隣接する２つの水平絵素列が加算され一水平ラインの信
号として得られ、l1＋l2の色信号成分は第１と第２差信
号C1とC2が加算され第１の加算色差信号D1となり、l3＋
l4はl1と180°位相が異なる第１の差信号C1と第２の差
信号C2が加算された第２の加算色差信号D2として得られ
る。すなわち D1＝C1＋C2＝（Ｒ＋Ｂ−Ｇ）＋（Ｂ−Ｒ） …（５） D2＝C1＋C2＝−（Ｒ＋Ｂ−Ｇ）＋（Ｂ−Ｒ）…（６） なる信号が得られ、本願明細書ではこの信号を加算色差
信号と呼ぶ。このD1，D2の加算色差信号は加算されるそ
れぞれの第1,第２の差信号C1，C2が無彩色光時零となっ
ているため当然加算した結果も零となり各水平ラインの
加算色差信号D1，D2も無彩色光時零となる。なお、式
（５），（６）のR,G,Bは説明を簡単にするため、信号
の色成分のみを示している。
よってフィールド蓄積動作をすると前記したように、例
えば寄数フィールドではl1＋l2，l3＋l4，……のように
隣接する２つの水平絵素列が加算され一水平ラインの信
号として得られ、l1＋l2の色信号成分は第１と第２差信
号C1とC2が加算され第１の加算色差信号D1となり、l3＋
l4はl1と180°位相が異なる第１の差信号C1と第２の差
信号C2が加算された第２の加算色差信号D2として得られ
る。すなわち D1＝C1＋C2＝（Ｒ＋Ｂ−Ｇ）＋（Ｂ−Ｒ） …（５） D2＝C1＋C2＝−（Ｒ＋Ｂ−Ｇ）＋（Ｂ−Ｒ）…（６） なる信号が得られ、本願明細書ではこの信号を加算色差
信号と呼ぶ。このD1，D2の加算色差信号は加算されるそ
れぞれの第1,第２の差信号C1，C2が無彩色光時零となっ
ているため当然加算した結果も零となり各水平ラインの
加算色差信号D1，D2も無彩色光時零となる。なお、式
（５），（６）のR,G,Bは説明を簡単にするため、信号
の色成分のみを示している。
このように各水平ラインの加算色差信号が無彩色光時
零でまた各水平絵素列の差信号も零であれば隣接する垂
直２水平絵素列で相関の無い無彩色被写体に対して各水
平ラインの加算色差信号に誤差を生じることは無くまた
ホワイトバランス補正も零であるためホワイトバランス
補正誤差も生じることがなく視覚上最も障害となる無彩
色画面での垂直色誤差を防止出来る。これらのC1，C2の
差信号およびD1，D2の加算色差信号を模式的にベクトル
図上に示すと第10図に示すようになりD1はＢ−Y,D2はＲ
−Ｙなる色差信号とほぼ等価な加算色差信号が得られ
る。
零でまた各水平絵素列の差信号も零であれば隣接する垂
直２水平絵素列で相関の無い無彩色被写体に対して各水
平ラインの加算色差信号に誤差を生じることは無くまた
ホワイトバランス補正も零であるためホワイトバランス
補正誤差も生じることがなく視覚上最も障害となる無彩
色画面での垂直色誤差を防止出来る。これらのC1，C2の
差信号およびD1，D2の加算色差信号を模式的にベクトル
図上に示すと第10図に示すようになりD1はＢ−Y,D2はＲ
−Ｙなる色差信号とほぼ等価な加算色差信号が得られ
る。
以上奇数フィールドの場合について述べたが偶数フィ
ールドの場合も全く同様にl2＋l3からD2が、l4＋l5から
D1の加算色差信号を得ることが出来、垂直色誤差を同様
に防止出来る。
ールドの場合も全く同様にl2＋l3からD2が、l4＋l5から
D1の加算色差信号を得ることが出来、垂直色誤差を同様
に防止出来る。
以上の説明では各水平絵素列の各差信号C1，C2が無彩
色光時に零となる理想的な場合について示したが、実際
には色フィルタや撮像素子の分光特性のばらつきによっ
て常に理想的な零には確なずしもならない。しかし、こ
の場合、従来同様色差信号誤差とホワイトバランス補正
誤差が発生するが実際の視覚検討から基準色温度照明に
よる100％輝度レベルの無彩色で一様な被写体を撮像し
た時の各残留色信号による搬送色信号振巾と垂直色誤差
とを評価の結果から、例えば日本放送出版協会発行（昭
和41年６月第８版）の放送技術双書「カラーテレビジョ
ン」208〜211頁に示されているようにNTSC標準方式100
％輝度カラーバーのCy（シアン）又はＲ（赤）の信号で
与えられる最大搬送色信号振巾の15％以下であれば垂直
色誤差はほとんど気にならず、また25％以下であれば実
用上十分許容出来ることが判明しており、例えば各水平
絵素列の隣接２画素間の信号量の差が10％以下で垂直隣
接２水平絵素列でその誤差が加算された場合でも色信号
量を標準的に設定すれば、色搬送信号は最大振幅の25％
以下となる実験結果から、それぞれC1，C2の各差信号及
びD1，D2の各加算色差信号の無彩色光時の差信号の残留
成分がこの範囲内であれば本発明の効果が得られること
になる。
色光時に零となる理想的な場合について示したが、実際
には色フィルタや撮像素子の分光特性のばらつきによっ
て常に理想的な零には確なずしもならない。しかし、こ
の場合、従来同様色差信号誤差とホワイトバランス補正
誤差が発生するが実際の視覚検討から基準色温度照明に
よる100％輝度レベルの無彩色で一様な被写体を撮像し
た時の各残留色信号による搬送色信号振巾と垂直色誤差
とを評価の結果から、例えば日本放送出版協会発行（昭
和41年６月第８版）の放送技術双書「カラーテレビジョ
ン」208〜211頁に示されているようにNTSC標準方式100
％輝度カラーバーのCy（シアン）又はＲ（赤）の信号で
与えられる最大搬送色信号振巾の15％以下であれば垂直
色誤差はほとんど気にならず、また25％以下であれば実
用上十分許容出来ることが判明しており、例えば各水平
絵素列の隣接２画素間の信号量の差が10％以下で垂直隣
接２水平絵素列でその誤差が加算された場合でも色信号
量を標準的に設定すれば、色搬送信号は最大振幅の25％
以下となる実験結果から、それぞれC1，C2の各差信号及
びD1，D2の各加算色差信号の無彩色光時の差信号の残留
成分がこの範囲内であれば本発明の効果が得られること
になる。
なお各単一の水平絵素列での差信号の白バランス評価
は各単一の水平絵素列の信号を各水平ラインの信号とす
るフレーム蓄積動作で行なえば最も正確に評価出来る
が、フィールド蓄積動作においても加算される２つの水
平絵素列の一方が黒となる被写体、あるいは撮像素子上
のマスクによって評価することも可能である。
は各単一の水平絵素列の信号を各水平ラインの信号とす
るフレーム蓄積動作で行なえば最も正確に評価出来る
が、フィールド蓄積動作においても加算される２つの水
平絵素列の一方が黒となる被写体、あるいは撮像素子上
のマスクによって評価することも可能である。
上記の本発明による一実施例のカラー固体撮像装置の
固体撮像素子からの出力信号は第６図に概略構成図を示
した単板式カラー撮像装置と同様の装置で全く同様にNT
SCカラーテレビジョン信号を得ることが出来る。ところ
で、以上の説明で明らかなように本発明の効果はカラー
カメラの基準照明色温度の無彩色に対してのみあり、そ
れ以外の照明色温度の白に対しては差信号は白バランス
しないため垂直色誤差を発生するが、これは従来の方式
においても照明の色温度に対して垂直色誤差が増減する
ことは全く同様であり、本発明では少なくとも基準照明
色温度前後の照明色温度に対しては垂直色誤差の発生は
十分低くおさえられるため、色温度変換フィルタの組合
せによれば、ほとんどの色温度の照明に対して垂直色誤
差の発生を防止出来る。
固体撮像素子からの出力信号は第６図に概略構成図を示
した単板式カラー撮像装置と同様の装置で全く同様にNT
SCカラーテレビジョン信号を得ることが出来る。ところ
で、以上の説明で明らかなように本発明の効果はカラー
カメラの基準照明色温度の無彩色に対してのみあり、そ
れ以外の照明色温度の白に対しては差信号は白バランス
しないため垂直色誤差を発生するが、これは従来の方式
においても照明の色温度に対して垂直色誤差が増減する
ことは全く同様であり、本発明では少なくとも基準照明
色温度前後の照明色温度に対しては垂直色誤差の発生は
十分低くおさえられるため、色温度変換フィルタの組合
せによれば、ほとんどの色温度の照明に対して垂直色誤
差の発生を防止出来る。
（発明の効果） 以上詳細に述べた通り、本発明によれば、基準照明色
温度による無彩色光に対して各水平ラインから得られる
加算色差信号はほとんど零となるためホワイトバランス
補正が零あるいは非常に少なくなり、また各水平ライン
の加算色差信号を構成する各水平絵素列の差信号も同様
に無彩色光ではほとんど零となり隣接する垂直２水平絵
素列で相関の無い被写体に対しても色差信号誤差もホワ
イトバランス補正誤差もほとんど生じることは無くなり
視覚上許容しがたい無彩色画面のシャープな垂直輪郭部
での垂直色誤差の無いカラー固体撮像装置が実現され
る。
温度による無彩色光に対して各水平ラインから得られる
加算色差信号はほとんど零となるためホワイトバランス
補正が零あるいは非常に少なくなり、また各水平ライン
の加算色差信号を構成する各水平絵素列の差信号も同様
に無彩色光ではほとんど零となり隣接する垂直２水平絵
素列で相関の無い被写体に対しても色差信号誤差もホワ
イトバランス補正誤差もほとんど生じることは無くなり
視覚上許容しがたい無彩色画面のシャープな垂直輪郭部
での垂直色誤差の無いカラー固体撮像装置が実現され
る。
第１図はインターライン転送CCD撮像素子の模式的平面
図、第２図はインターライン転送CCDをフィールド蓄積
で動作させた場合の信号電荷の読み出しを模式的に示す
図、第３図は従来の色フィルタの色配列を示す模式的部
分平面図、第４図（ａ），（ｂ）は第３図の色フィルタ
配列でフィールド蓄積動作時の各水平ラインの出力信号
を模式的に示した図、第５図は色差信号ベクトルを示し
た図、第６図は単板式カラー撮像装置の概略構成図、第
７図は本発明の一実施例による色フィルタ配列を示す模
式的部分平面図、第８図（ａ），（ｂ）は各色フィルタ
の分光透過特性を示す図、第９図（ａ），（ｂ）は２つ
の水平絵素列の無彩色光時の差信号の分光レスポンス特
性を示す図、第10図は各差信号及び加算色差信号のベク
トルを示した図である。 図において、１……絵素、２……垂直CCDレジスタ、３
……水平CCDレジスタ、４……出力部、５……色フィル
タ、６……インターライン転送CCD撮像素子、７……ロ
ーパスフィルタ、８……混合回路、９……狭帯域ローパ
スフィルタ、10……ゲイン切換回路、11……バンドパス
フィルタ、12……検波器、13……ホワイトバランス回
路、14……1H遅延線、15……1H切換回路、16……平衡変
調回路、l1，l2，l3，……l8，……水平絵素列に順番に
つけた列番号である。
図、第２図はインターライン転送CCDをフィールド蓄積
で動作させた場合の信号電荷の読み出しを模式的に示す
図、第３図は従来の色フィルタの色配列を示す模式的部
分平面図、第４図（ａ），（ｂ）は第３図の色フィルタ
配列でフィールド蓄積動作時の各水平ラインの出力信号
を模式的に示した図、第５図は色差信号ベクトルを示し
た図、第６図は単板式カラー撮像装置の概略構成図、第
７図は本発明の一実施例による色フィルタ配列を示す模
式的部分平面図、第８図（ａ），（ｂ）は各色フィルタ
の分光透過特性を示す図、第９図（ａ），（ｂ）は２つ
の水平絵素列の無彩色光時の差信号の分光レスポンス特
性を示す図、第10図は各差信号及び加算色差信号のベク
トルを示した図である。 図において、１……絵素、２……垂直CCDレジスタ、３
……水平CCDレジスタ、４……出力部、５……色フィル
タ、６……インターライン転送CCD撮像素子、７……ロ
ーパスフィルタ、８……混合回路、９……狭帯域ローパ
スフィルタ、10……ゲイン切換回路、11……バンドパス
フィルタ、12……検波器、13……ホワイトバランス回
路、14……1H遅延線、15……1H切換回路、16……平衡変
調回路、l1，l2，l3，……l8，……水平絵素列に順番に
つけた列番号である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭57−109489（ＪＰ，Ａ) 実開 昭56−87783（ＪＰ，Ｕ) テレビジョン学会誌37〔10〕（昭58− 10）Ｐ．855〜862
Claims (1)
- 【請求項１】少なくとも固体撮像素子と前記固体撮像素
子の各絵素に対応し、水平及び垂直方向に配列された複
数個の色フィルタを備え、絵素信号内部電荷垂直加算に
よるフィールド蓄積インターレース動作によって駆動す
るカラー固体撮像装置において、4n＋１列目（ｎ＝0,1,
2,……）の水平絵素列は２つの色フィルタが交互に配列
されており、4n＋２列目の水平絵素列は前記4n＋１列目
の水平絵素列とは異なる２つの色フィルタが交互に配列
されており、4n＋３列目の水平絵素列は前記4n＋１列目
の水平絵素列と同色フィルタが配列されており、4n＋４
列目の水平絵素列は前記4n＋２列目と同色フィルタが配
列されており、前記4n＋１列目の水平絵素列と前記4n＋
３列目の水平絵素列との第１の組み合わせ、もしくは前
記4n＋２列目の水平絵素列と前記4n＋４列目の水平絵素
列の第２の組み合わせのいずれか一方の組み合わせにお
いて、各々の水平絵素列の位相が180°異なるように配
列されており、各水平絵素列の２絵素繰り返し色フィル
タの少なくとも一方の色フィルタは、所定の基準照明色
温度による100％輝度レベル無彩色一様被写体撮像時
に、前記4n＋１列目及び前記4n＋３列目における前記２
つの色フィルタの水平絵素信号の差を第１の差信号、前
記4n＋２列目及び前記4n＋４列目における前記２つの色
フィルタの水平絵素信号の差を第２の差信号、前記4n＋
１列目と前記4n＋２列目の水平絵素列より得られる差信
号を加算して形成される信号を第１の加算色差信号、前
記4n＋３列目と前記4n＋４列目の水平絵素列より得られ
る差信号を加算して形成される信号を第２の加算色差信
号としたとき、前記第１、第２の加算色差信号を元に色
信号平行変調器によって形成した搬送色信号を含む合成
カラー信号中の、前記第１、第２の差信号の各残留色信
号成分による搬送色信号振幅が、最大搬送色信号振幅の
25％以下となるように、前記第１及び第２の差信号を与
える赤、緑、青色光成分の少なくとも１つ以上の色光成
分の透過率を低下あるいは増加させた分光透過率特性を
持たせてなることを特徴とするカラー固体撮像装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59111327A JPH0832052B2 (ja) | 1984-05-31 | 1984-05-31 | カラー固体撮像装置 |
| DE8585303861T DE3584582D1 (de) | 1984-05-31 | 1985-05-31 | Festkoerper-farbbildaufnahmeeinrichtung. |
| EP85303861A EP0164255B1 (en) | 1984-05-31 | 1985-05-31 | Solid-state color imaging apparatus |
| US07/147,604 US4845548A (en) | 1984-05-31 | 1988-01-22 | Solid-state color imaging apparatus having color filters with corrected transmission characteristics |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59111327A JPH0832052B2 (ja) | 1984-05-31 | 1984-05-31 | カラー固体撮像装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60254978A JPS60254978A (ja) | 1985-12-16 |
| JPH0832052B2 true JPH0832052B2 (ja) | 1996-03-27 |
Family
ID=14558393
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59111327A Expired - Lifetime JPH0832052B2 (ja) | 1984-05-31 | 1984-05-31 | カラー固体撮像装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0832052B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2655436B2 (ja) * | 1989-08-02 | 1997-09-17 | 日本電気株式会社 | カラー固体撮像装置 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5687783A (en) * | 1979-12-17 | 1981-07-16 | Mitsubishi Electric Corp | Dryer |
| JPS57109489A (en) * | 1980-12-26 | 1982-07-07 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Color solid image pickup device |
-
1984
- 1984-05-31 JP JP59111327A patent/JPH0832052B2/ja not_active Expired - Lifetime
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| テレビジョン学会誌３７〔１０〕（昭５８−１０）Ｐ．８５５〜８６２ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60254978A (ja) | 1985-12-16 |
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