JPS5967790A - 固体カラ−撮像装置 - Google Patents
固体カラ−撮像装置Info
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- JPS5967790A JPS5967790A JP57177956A JP17795682A JPS5967790A JP S5967790 A JPS5967790 A JP S5967790A JP 57177956 A JP57177956 A JP 57177956A JP 17795682 A JP17795682 A JP 17795682A JP S5967790 A JPS5967790 A JP S5967790A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N23/00—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
- H04N23/80—Camera processing pipelines; Components thereof
- H04N23/84—Camera processing pipelines; Components thereof for processing colour signals
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
- H04N25/10—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof for transforming different wavelengths into image signals
- H04N25/11—Arrangement of colour filter arrays [CFA]; Filter mosaics
- H04N25/13—Arrangement of colour filter arrays [CFA]; Filter mosaics characterised by the spectral characteristics of the filter elements
- H04N25/133—Arrangement of colour filter arrays [CFA]; Filter mosaics characterised by the spectral characteristics of the filter elements including elements passing panchromatic light, e.g. filters passing white light
Landscapes
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- Signal Processing (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Color Television Image Signal Generators (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、単一の固体撮像素子とモザイク状色フィルタ
とを用い、小型、軽量なカラーテレビカメラとして家庭
用、工業用として広く利用される固体カラー撮像装置に
関するものである。
とを用い、小型、軽量なカラーテレビカメラとして家庭
用、工業用として広く利用される固体カラー撮像装置に
関するものである。
従来例の構成とその問題点
固体撮像装置は、多数の例えばフォトダイオード等の光
感応素子を2次元に配し、この光感応素子を順次走査し
て光感応出力信号を得ることで映像信号を得るものであ
る。
感応素子を2次元に配し、この光感応素子を順次走査し
て光感応出力信号を得ることで映像信号を得るものであ
る。
このだめ、被写体像は光感応素子つ葦り撮像素子による
画素によってサンプリングされることになり、撮像画像
の解像度は画素の密度で決定される。丑だ、撮像素子の
画素の密度は、製造上の問題として高密度にすることは
容易ではない。このだめ、単一の固体撮像素子を用いる
固体カラー撮像装置では、画素の密度で定まる解像度を
低下させることなく、カラー化することが重要な問題と
なる。
画素によってサンプリングされることになり、撮像画像
の解像度は画素の密度で決定される。丑だ、撮像素子の
画素の密度は、製造上の問題として高密度にすることは
容易ではない。このだめ、単一の固体撮像素子を用いる
固体カラー撮像装置では、画素の密度で定まる解像度を
低下させることなく、カラー化することが重要な問題と
なる。
単板カラー撮像装置は、原理的には、画素上に異なる色
光を透過するフィルタを配し、これによって得られる異
なる色光による空間変調色信号を撮像素子の各画素で電
気信号とし、包被写体の色情報を得るものである。
光を透過するフィルタを配し、これによって得られる異
なる色光による空間変調色信号を撮像素子の各画素で電
気信号とし、包被写体の色情報を得るものである。
このため解像度の問題は、撮像素子の信号中に含まれる
色信号のキャリア周波数に関係し、これを撮像素子の信
号のレスポンスとして表わすことができる。
色信号のキャリア周波数に関係し、これを撮像素子の信
号のレスポンスとして表わすことができる。
第1図は、最も基本的な原色光フィルタを垂直方向に配
列し、これを水平方向に繰返し配列しだ色フィルタを用
いたときの出力信号のレスポンス特性を示すものである
。この場合、色フィルタは3画素ことに繰返され、この
色フィルタにより空間変調を受けた色光に感応して借ら
れた色信号は、画素数によって定まるサンプリング周波
数f8の狛の点にキャリアとして発生する。
列し、これを水平方向に繰返し配列しだ色フィルタを用
いたときの出力信号のレスポンス特性を示すものである
。この場合、色フィルタは3画素ことに繰返され、この
色フィルタにより空間変調を受けた色光に感応して借ら
れた色信号は、画素数によって定まるサンプリング周波
数f8の狛の点にキャリアとして発生する。
図中、レスポンス特性の実線は赤色光の、破線は青色光
の、一点鎖線は緑色光の、レスポンスをそれぞれ示す。
の、一点鎖線は緑色光の、レスポンスをそれぞれ示す。
このため、解像度はこのキャリア周波数で制限され、解
像度が低下する。
像度が低下する。
この様な解像度の低下を防ぐには、キャリア周波数を、
撮像素子の画素数で定まる解像度限界の周波数f872
以上とするか、又はイロ」らかの手段でキャリアを消す
ことが必要である。一般的には前者の方法が用いられ、
したがって水平方向の色フィルタの繰返しは、実効的に
2画素につき1回の繰返しとなる。丑だ、輝度信号の解
像度の低下を防ぐには色フィルタを透過する各色光を増
し、本質的に全色光を透過せることが望丑しい。また、
近似的に輝度信号に含丑れる緑色光の割合が多いことか
ら緑色光を近似的に輝度信号として用いることができる
。この場合、水平方向のすべての色フィルタは緑色光を
透過することが必要となる。
撮像素子の画素数で定まる解像度限界の周波数f872
以上とするか、又はイロ」らかの手段でキャリアを消す
ことが必要である。一般的には前者の方法が用いられ、
したがって水平方向の色フィルタの繰返しは、実効的に
2画素につき1回の繰返しとなる。丑だ、輝度信号の解
像度の低下を防ぐには色フィルタを透過する各色光を増
し、本質的に全色光を透過せることが望丑しい。また、
近似的に輝度信号に含丑れる緑色光の割合が多いことか
ら緑色光を近似的に輝度信号として用いることができる
。この場合、水平方向のすべての色フィルタは緑色光を
透過することが必要となる。
したがって、第1図のものでは色信号のキャリア周波数
や、水平方向の緑色光を透過する色フィルタの割合から
いって、解像度の点から非常に不利な方式である。
や、水平方向の緑色光を透過する色フィルタの割合から
いって、解像度の点から非常に不利な方式である。
次に、以」二の様な点を改善したものとして、第2図に
示すような色フィルタを用いるものがある(米国特許第
3,971,066号明、1III書)。これは、先に
述べた様に水平方向の色の繰返しは2画素につき1周1
υ1であり、輝度信号の解像度については垂直相関性を
利用して緑色信号を順次2ラインからサンプリングし、
水平解像度を上げるようにしている。
示すような色フィルタを用いるものがある(米国特許第
3,971,066号明、1III書)。これは、先に
述べた様に水平方向の色の繰返しは2画素につき1周1
υ1であり、輝度信号の解像度については垂直相関性を
利用して緑色信号を順次2ラインからサンプリングし、
水平解像度を上げるようにしている。
しかし、この方式では、水平走査ごとの分光特性が、例
えば、第1の水平走査では緑色光と赤色光が透過され、
第2の水平走査では緑色光と青色光が透過される様にな
っている0このため、水平奔走ごとの出力信号の平均値
は(緑色信号十赤色信号)と(緑色信号十青色信号)と
なり、それらは異なった値となる。このため、輝度信号
を毎水平走査ごとの撮像素子からの出力より直接得る場
合にはライン濃淡が発生する。従って、輝度信号を得る
ためには緑色信号のみをサンプリングする等の手段を用
いる必要が生じ、一般的に複雑な信号処理が必要となる
。さらに、このものでは垂直相関によって水平解像度を
同上させるようにしているため、A4」関のない部分で
は解像度が低下すると共に、歪が生じる。
えば、第1の水平走査では緑色光と赤色光が透過され、
第2の水平走査では緑色光と青色光が透過される様にな
っている0このため、水平奔走ごとの出力信号の平均値
は(緑色信号十赤色信号)と(緑色信号十青色信号)と
なり、それらは異なった値となる。このため、輝度信号
を毎水平走査ごとの撮像素子からの出力より直接得る場
合にはライン濃淡が発生する。従って、輝度信号を得る
ためには緑色信号のみをサンプリングする等の手段を用
いる必要が生じ、一般的に複雑な信号処理が必要となる
。さらに、このものでは垂直相関によって水平解像度を
同上させるようにしているため、A4」関のない部分で
は解像度が低下すると共に、歪が生じる。
そこで、水平走査ごとの出力信号の平均値を一定にする
様に、色フィルタに補正量を加えた第3図に示す如き方
式のものがある(特開昭53−50923号公報)。
様に、色フィルタに補正量を加えた第3図に示す如き方
式のものがある(特開昭53−50923号公報)。
このものでは、各水平走査ごとの平均値が(赤十緑十青
)となる様に、例えは、第1の水平走査を赤色及び緑色
信号を基本とした場合に全体に青色信号を補正用として
補っている。同様に第2の水平走査では、11f色及び
緑色信号を基本として赤色信号を補って各水平走査ごと
の平均値を一致させている。しかし、この方法では、各
画素が全て緑色光を透過することはなく、原理的に解像
度は緑色光を全て透過する様にした場合より低下する。
)となる様に、例えは、第1の水平走査を赤色及び緑色
信号を基本とした場合に全体に青色信号を補正用として
補っている。同様に第2の水平走査では、11f色及び
緑色信号を基本として赤色信号を補って各水平走査ごと
の平均値を一致させている。しかし、この方法では、各
画素が全て緑色光を透過することはなく、原理的に解像
度は緑色光を全て透過する様にした場合より低下する。
次に、NTSC方式における輝度信号に含捷れる各原色
光の割合は、赤:緑:青:0.3 二〇、59: 0,
11である。−・方、前述の補正量を加えた方式におけ
る各水平走査で得られる信号の原色光の割合に1、赤:
緑:青=l :1 :1となる。このだめ、水平走査で
得られた出力信号を、直接輝度信シ号として用いる場合
には赤及び青色光の含む率が高くなってし壕い、色再現
性を向上する点で好ましくない。
光の割合は、赤:緑:青:0.3 二〇、59: 0,
11である。−・方、前述の補正量を加えた方式におけ
る各水平走査で得られる信号の原色光の割合に1、赤:
緑:青=l :1 :1となる。このだめ、水平走査で
得られた出力信号を、直接輝度信シ号として用いる場合
には赤及び青色光の含む率が高くなってし壕い、色再現
性を向上する点で好ましくない。
次に固体撮像素子自体の持っている転送効率の問題につ
いて説明する。一般に、垂直方向の転送効率が悪いとき
には各色光に対応した撮像素子の各画素よりの信号が垂
直方向に混合される。しだがって、第2.第3の方式に
おいては各水平走査ごとに空間変調を受けだ色光に感応
して得られだ色信号が垂直方向に混合され、変調度が低
下する。
いて説明する。一般に、垂直方向の転送効率が悪いとき
には各色光に対応した撮像素子の各画素よりの信号が垂
直方向に混合される。しだがって、第2.第3の方式に
おいては各水平走査ごとに空間変調を受けだ色光に感応
して得られだ色信号が垂直方向に混合され、変調度が低
下する。
その結果、色信号のS/Nが低下したり、色相が変化す
ることになる。さらに、垂直方向に輝度が変化する被写
体を撮像した場合には垂直方向に混合された信号により
、ホワイトバランスにも影響を受け、垂直方向に輝度が
変化するエツジ部において本来と異なる色信号となり、
エツジ部に着色し画質を低下させることになる。
ることになる。さらに、垂直方向に輝度が変化する被写
体を撮像した場合には垂直方向に混合された信号により
、ホワイトバランスにも影響を受け、垂直方向に輝度が
変化するエツジ部において本来と異なる色信号となり、
エツジ部に着色し画質を低下させることになる。
以」二連だ様に、従来の装置はいずれも欠点を有し、満
足ゆくものではなかった。
足ゆくものではなかった。
発明の目的
本発明は、以上の状況に丸み、撮像素子の転送効率が1
00係でないことにより発生する問題を、回路的に袖正
し、合せて緑色光をフィルタ全面より透過することによ
り解像度を撮像素子で定寸る限界に近つけることができ
、かつ−画素一色の色フィルタにすることができ、しか
も各水平走査ライン毎の輝度信号の平均値を同一にでき
、信号処理が容易となって、総合的に画質を向上するこ
とのできる単板式の固体カラー撮像装置を提供すること
を目的とするものである。
00係でないことにより発生する問題を、回路的に袖正
し、合せて緑色光をフィルタ全面より透過することによ
り解像度を撮像素子で定寸る限界に近つけることができ
、かつ−画素一色の色フィルタにすることができ、しか
も各水平走査ライン毎の輝度信号の平均値を同一にでき
、信号処理が容易となって、総合的に画質を向上するこ
とのできる単板式の固体カラー撮像装置を提供すること
を目的とするものである。
発明の構成
本発明においては、モザイク状の色フィルタを介して被
写体像が結像される固体撮1家素子から得られる撮像素
子の撮像出力信号を遅延装置に加え、その遅延装置の出
力信号のうちの一定量をその遅延装置の入力信号と合成
するようにしてループをなす遅延回路とし、さらに、そ
の遅延回路の出力信号のうちの一定量を補正信号として
補正回路で遅延回路の人力信号と補正信号とを合成して
出力信号とするようにしている。
写体像が結像される固体撮1家素子から得られる撮像素
子の撮像出力信号を遅延装置に加え、その遅延装置の出
力信号のうちの一定量をその遅延装置の入力信号と合成
するようにしてループをなす遅延回路とし、さらに、そ
の遅延回路の出力信号のうちの一定量を補正信号として
補正回路で遅延回路の人力信号と補正信号とを合成して
出力信号とするようにしている。
実施例の説明
第4図は本発明の一実施例における固体カラー撮像装置
に用いる色フィルタの配置を示すもので、全色光を透過
するフィルタ(以下、Wフィルタという)40’1と緑
色光を透過するフィルタ(以下、Gフィルタという)4
02とを水平方向に順次配列した第1の組合せと、シア
ン色光を透過するフィルタ(以下Cyフィルタという)
4o3と黄色光を透過するフィルタ(以下yeフィルタ
という)404とを水平方向に順次配列した第2の組合
せを、垂直方向に順次配列することにより構成されてい
る。
に用いる色フィルタの配置を示すもので、全色光を透過
するフィルタ(以下、Wフィルタという)40’1と緑
色光を透過するフィルタ(以下、Gフィルタという)4
02とを水平方向に順次配列した第1の組合せと、シア
ン色光を透過するフィルタ(以下Cyフィルタという)
4o3と黄色光を透過するフィルタ(以下yeフィルタ
という)404とを水平方向に順次配列した第2の組合
せを、垂直方向に順次配列することにより構成されてい
る。
この各フィルタの分光特性を第5図及び第6図に示す。
第6図中の破線はWフイルり401の特性を、一点鎖線
はGフィルタ402の特性を示す。
はGフィルタ402の特性を示す。
第6図中の一点鎖線はayフィルタ403の特性を、破
線ばYeフィルタ404の特性を示す0第5図及び第6
図よりわかるように、波長500〜600 nmの緑色
)℃はすべての色フイルりを通過するだめ、撮像素子の
出力信号のスペクトル分布は、第7図a、bに示すよう
にサンプリング周波数量 の胚の点捷で帯域を有する。
線ばYeフィルタ404の特性を示す0第5図及び第6
図よりわかるように、波長500〜600 nmの緑色
)℃はすべての色フイルりを通過するだめ、撮像素子の
出力信号のスペクトル分布は、第7図a、bに示すよう
にサンプリング周波数量 の胚の点捷で帯域を有する。
壕だ、各ラインの輝度信号における原色光の割合は、
Yn=W+G
==(R−+4+B)−+4’
=R+2G+B ・・・・・・・・・・・・ (
1)Yn−1−+ = Cy+Ye =(G十B )+(1(+G ) = R+ 2 G 十B 、、、、、、、、、
(2)となり、各水平ラインにおいて同一であり、赤:
緑:青=1:2:1であり、NTSG信号に含まれる原
色光の割合の赤:緑:前二0.3 : 0.69 :0
.11に近い。特に固体撮像素子の場合には、その分光
感度が短波長側で減衰していることを考慮ずれは、一層
NTSG信号への近似は良いものと考えられる。
1)Yn−1−+ = Cy+Ye =(G十B )+(1(+G ) = R+ 2 G 十B 、、、、、、、、、
(2)となり、各水平ラインにおいて同一であり、赤:
緑:青=1:2:1であり、NTSG信号に含まれる原
色光の割合の赤:緑:前二0.3 : 0.69 :0
.11に近い。特に固体撮像素子の場合には、その分光
感度が短波長側で減衰していることを考慮ずれは、一層
NTSG信号への近似は良いものと考えられる。
このように輝度信号の60係を占める緑色信号のスペク
トルがサンプリング周波数f6の胚の点まで帯域をイア
するため、輝度信号の解像度はサンプリング周波数によ
って決定される帯域限界まで延びている。
トルがサンプリング周波数f6の胚の点まで帯域をイア
するため、輝度信号の解像度はサンプリング周波数によ
って決定される帯域限界まで延びている。
次に、出力信号のうちの色信号の分離手段について説明
する。第nHラインでは、第6図aに示すようにWフィ
ルタとGフィルタの分光特性の差により波長400〜6
00 n mの青色光Bと波長600〜700 n m
の赤色光Rが加pされて変調される。第(n−1−1)
Hラインでは、第6図すに示すようにayフィルタとY
eフィルタの分光特性の差により同様に青色光Bと赤色
光Rが色差として変調される。しかし、Gy、Ye両フ
ィルタの位置関係より赤色光Hの変調された信号につい
て見ると、nHラインと(n+1 )Hラインでは位相
が180異なり逆位相となる。したがって、単管カラー
化方式の一つである単周波数色分離の使用も可能である
が、次の様な問題点が発生する。
する。第nHラインでは、第6図aに示すようにWフィ
ルタとGフィルタの分光特性の差により波長400〜6
00 n mの青色光Bと波長600〜700 n m
の赤色光Rが加pされて変調される。第(n−1−1)
Hラインでは、第6図すに示すようにayフィルタとY
eフィルタの分光特性の差により同様に青色光Bと赤色
光Rが色差として変調される。しかし、Gy、Ye両フ
ィルタの位置関係より赤色光Hの変調された信号につい
て見ると、nHラインと(n+1 )Hラインでは位相
が180異なり逆位相となる。したがって、単管カラー
化方式の一つである単周波数色分離の使用も可能である
が、次の様な問題点が発生する。
W:R+G+B=a
各原色光の信号レベルをV3aとするとYe=R+G−
%a GM =G十B二%a G −G二]/!(a W−4=(R+G+B)−4 =R+B=%a ・・・・川・・・・ (3)Cy−
Ye= (C+B)−(R十G)=B−R−=o
・・・・・・・・・ (4)したがって、各ラインの
色信号の加減算は(W−G) + (Gy−Ye )
= (R十B) +(B−R)=2B =%a ・・・・・・・・・・・・ (5)、°、
B == ’73 a ・・・
・・・・・・・・・ (6)(W−G) −(Cy−Y
e) = (R+B) −(B−R)=2R =213a ・・・・・・・・・・・ (7)、・
、 R== V3a ・・・・
・・・・・・・・ (8)となり、各原色信号がrf丁
現金れる。しかし、nHラインが黒レベル、(n+1)
Hラインが灰色レベル(各原色光がv3aレベル)のと
き各ラインの加減算による色分離では、 nHライン W−G=R+B=O・a+o−a=0
・・・・・・・・・・ (9)(n−4−1)
Hライン Gy−Ye==:B−R=1/3・a−V
3a−○ ・・・・・・・・ ・(10)しだがっ
て各ラインの加減算は (W−G) + (Gy−Ye) =B−R=V3a−
113a =0 ・・・・・・・・・・ (11)(W−G)
−(Cy−Ye) −= R−B=V3a−V32L =O・・・・・・・・・・・・ (12)となり、5式
と7式で示した様な正しい色分離が行なえない。このよ
うに垂直方向の輝度信号が変化する所では色誤差が発生
する。
%a GM =G十B二%a G −G二]/!(a W−4=(R+G+B)−4 =R+B=%a ・・・・川・・・・ (3)Cy−
Ye= (C+B)−(R十G)=B−R−=o
・・・・・・・・・ (4)したがって、各ラインの
色信号の加減算は(W−G) + (Gy−Ye )
= (R十B) +(B−R)=2B =%a ・・・・・・・・・・・・ (5)、°、
B == ’73 a ・・・
・・・・・・・・・ (6)(W−G) −(Cy−Y
e) = (R+B) −(B−R)=2R =213a ・・・・・・・・・・・ (7)、・
、 R== V3a ・・・・
・・・・・・・・ (8)となり、各原色信号がrf丁
現金れる。しかし、nHラインが黒レベル、(n+1)
Hラインが灰色レベル(各原色光がv3aレベル)のと
き各ラインの加減算による色分離では、 nHライン W−G=R+B=O・a+o−a=0
・・・・・・・・・・ (9)(n−4−1)
Hライン Gy−Ye==:B−R=1/3・a−V
3a−○ ・・・・・・・・ ・(10)しだがっ
て各ラインの加減算は (W−G) + (Gy−Ye) =B−R=V3a−
113a =0 ・・・・・・・・・・ (11)(W−G)
−(Cy−Ye) −= R−B=V3a−V32L =O・・・・・・・・・・・・ (12)となり、5式
と7式で示した様な正しい色分離が行なえない。このよ
うに垂直方向の輝度信号が変化する所では色誤差が発生
する。
したがって、木装買においては、各ラインの信号単独で
演初を行ない、輝度信号が変化する所においても上記の
様な木質的な色誤差の発生はない手段を使用する。同時
に、固体撮像素子特有の転送効率の問題があり、この問
題に起因する垂直方向に輝度レベルが変化するエツジ部
の色誤差をも合せて補正する。
演初を行ない、輝度信号が変化する所においても上記の
様な木質的な色誤差の発生はない手段を使用する。同時
に、固体撮像素子特有の転送効率の問題があり、この問
題に起因する垂直方向に輝度レベルが変化するエツジ部
の色誤差をも合せて補正する。
本装置1イ1においては、赤色信号、青色信号として分
周11するのではなく、w−GとGy −Yeを強制的
にホワイトバランスさせた色差信号の形で取り出す。n
Hラインにおいては、変調された色信号は第6図aから
れかるように W−G = (R+C+B) −G 二R+B 笑0 ・・・・・・・・・・(13)
となる。この色信号にYLとして同一ラインのベースバ
ンド信号(W+C)を加減算する。
周11するのではなく、w−GとGy −Yeを強制的
にホワイトバランスさせた色差信号の形で取り出す。n
Hラインにおいては、変調された色信号は第6図aから
れかるように W−G = (R+C+B) −G 二R+B 笑0 ・・・・・・・・・・(13)
となる。この色信号にYLとして同一ラインのベースバ
ンド信号(W+C)を加減算する。
(W−G)−α(W十G)= (R+B)−α(R+
2G+B)=(1−αXR+B)−2αG = (1a) ・(aR+aB) −2αaG=0
・・・・川口・・(14) ここでa□、 a、+ ’Bは各色温度における原色信
号のレベル 。
2G+B)=(1−αXR+B)−2αG = (1a) ・(aR+aB) −2αaG=0
・・・・川口・・(14) ここでa□、 a、+ ’Bは各色温度における原色信
号のレベル 。
このとき、」0式で示しだように、その平均111′l
が零となるような信号レベルαで加/111:Wを行な
い、ポワイトバランヌの合った色差信号とする。
が零となるような信号レベルαで加/111:Wを行な
い、ポワイトバランヌの合った色差信号とする。
同様にして、(n+1)Hラインでは、色信号KYLと
して同一ラインのベーヌバンド信号C’y十Yeを加減
算する。
して同一ラインのベーヌバンド信号C’y十Yeを加減
算する。
(Gy−Ye)−β(Gy + Ye )= (R−B
)−β(R+2G+B) =(1−β)R−(1+β)B−2βG=(1−β)a
R−(1+β)aB−2βa。
)−β(R+2G+B) =(1−β)R−(1+β)B−2βG=(1−β)a
R−(1+β)aB−2βa。
二〇 ・・・・・・・・・・・・(1
5)ここでhB + aに I a9 i”L各色温
度における原色信号のレベルである。
5)ここでhB + aに I a9 i”L各色温
度における原色信号のレベルである。
このとき、」二式で示しだようにその平均値が零となる
ような信号レベルβで加減算を行ない、ホワイトノクラ
ンヌの合った色差信号とする。
ような信号レベルβで加減算を行ない、ホワイトノクラ
ンヌの合った色差信号とする。
以」二の様に、木刀式においては、各ラインごとに単独
に信号処耶を行なうだめ、2ラインの信号をA!j算し
て原色信号を分間1する方式に比較して、本質的な色誤
差はない。
に信号処耶を行なうだめ、2ラインの信号をA!j算し
て原色信号を分間1する方式に比較して、本質的な色誤
差はない。
次に転送効率に起因する垂面方向で輝度の変化するエツ
ジ部の色誤差について説明する。
ジ部の色誤差について説明する。
一般に固体撮像素子は転送効率が1ではないため、転送
されない電荷が一部残ることになる。今転送効率をηと
すると転送されない電荷とは、ε=1−η
・・・・・・・・・・(16)となり、9回の転
送では転送されない電荷ε。は、となる。一般に、1−
η〈〈1であるのでε。ニ第1−η・・・・・・・・・
・(18)と近似して説明を進める。nHラインのW信
号は(n−1)HラインのCy倍信号ε。倍されたもの
と混合され、nHラインのG信号d、(n−1)Hライ
ンのYe信写のε。倍されたものと混合される。
されない電荷が一部残ることになる。今転送効率をηと
すると転送されない電荷とは、ε=1−η
・・・・・・・・・・(16)となり、9回の転
送では転送されない電荷ε。は、となる。一般に、1−
η〈〈1であるのでε。ニ第1−η・・・・・・・・・
・(18)と近似して説明を進める。nHラインのW信
号は(n−1)HラインのCy倍信号ε。倍されたもの
と混合され、nHラインのG信号d、(n−1)Hライ
ンのYe信写のε。倍されたものと混合される。
したがって14式で示したnHラインのホワイトバラン
スの式は f (W十とn Cy)−(G+εn Ye )
1−(1![(W+ε’n Gy) +(G+εnY
e))−(R十B)−α(R,−1−2G −+−B)
+十ε。+ (R−B)−α(2R+2G+B)]=
(1−a> −(aR十aB) −2αa。
スの式は f (W十とn Cy)−(G+εn Ye )
1−(1![(W+ε’n Gy) +(G+εnY
e))−(R十B)−α(R,−1−2G −+−B)
+十ε。+ (R−B)−α(2R+2G+B)]=
(1−a> −(aR十aB) −2αa。
+5.((1−α)aR−(1+α)aB−2α&、
1・・・・・・・・・・(19) となる。1)il崖のJ、、1′]は14式と同一で零
であるが、後゛1′、のε。の項は14式より α二β
にならないと零ではない。しかし、α、βは各ラインで
のホワイトバランスの1j1°であり、α\βであるの
でε。
1・・・・・・・・・・(19) となる。1)il崖のJ、、1′]は14式と同一で零
であるが、後゛1′、のε。の項は14式より α二β
にならないと零ではない。しかし、α、βは各ラインで
のホワイトバランスの1j1°であり、α\βであるの
でε。
二〇でない限り19式は零とならず、色誤差が発生ずる
。
。
同様に、19式で示されたn+1 Hラインのホワイト
バランスの式は [(Cy+εnW) −(Ye+εnG))−β((C
y十とnW)+Ye−+−εnG))=(Fl−B)−
β(R+2G+B) +εn ((R十B)−β(R+2G十B))= (1
−β)aR(1+β)ILB−2βaG+ε。((1−
β) ・(aR十aB)−2βa、)・・・・・・・・
・・・(20) となり、前半の項は15式と同一で零であるが、後半の
ε□の項は15式よりα=βにならないと零ではない。
バランスの式は [(Cy+εnW) −(Ye+εnG))−β((C
y十とnW)+Ye−+−εnG))=(Fl−B)−
β(R+2G+B) +εn ((R十B)−β(R+2G十B))= (1
−β)aR(1+β)ILB−2βaG+ε。((1−
β) ・(aR十aB)−2βa、)・・・・・・・・
・・・(20) となり、前半の項は15式と同一で零であるが、後半の
ε□の項は15式よりα=βにならないと零ではない。
しかし、α、βは各フィンでのホワイトバランスの11
1であり、αNβであるのでε□二〇でない限り20式
は零とならず、色誤差が発生する。
1であり、αNβであるのでε□二〇でない限り20式
は零とならず、色誤差が発生する。
そして、以上述べたような色誤差は複写体に色がなく、
aR+aG、aB が大きく変化する垂直方向に輝度
レベルが変化するエツジ部(以下垂直エツジ部)で11
立つ。
aR+aG、aB が大きく変化する垂直方向に輝度
レベルが変化するエツジ部(以下垂直エツジ部)で11
立つ。
次に、この転送効率に起因するエツジ部(明暗の変化す
る所)の色誤差を補正する補正回路について述べる。
る所)の色誤差を補正する補正回路について述べる。
21式で示したように、転送効率のために、転送されず
にのこる電荷εnを消去する。 この補正回路の構成を
第9図に示す。入力された信υaはjHJUj間遅延さ
れて信す・Cとなる。(今、信号fdないものと考える
) これを転送効率のだめに伝送されずに残る電荷εと
同一のレベルに合わせ、信号dとする。同様に信号Cを
8倍して転送効率に合せ、信号fとする。このとき人力
信号aと信号fを合成し、信号すとすることにより、信
号dを17式で表わしたεnと同一のものとすることが
できる。この信号dを用いて人力信号aを補正すること
により、出力借上eは転送効率が100%のものとして
信号処理を進めることができる。
にのこる電荷εnを消去する。 この補正回路の構成を
第9図に示す。入力された信υaはjHJUj間遅延さ
れて信す・Cとなる。(今、信号fdないものと考える
) これを転送効率のだめに伝送されずに残る電荷εと
同一のレベルに合わせ、信号dとする。同様に信号Cを
8倍して転送効率に合せ、信号fとする。このとき人力
信号aと信号fを合成し、信号すとすることにより、信
号dを17式で表わしたεnと同一のものとすることが
できる。この信号dを用いて人力信号aを補正すること
により、出力借上eは転送効率が100%のものとして
信号処理を進めることができる。
す」二の処理を行なったときの各部分の信号波形を第1
0図に示す。第10図イは転送効率100係の撮像素子
で写した理壮的な出力波形である。
0図に示す。第10図イは転送効率100係の撮像素子
で写した理壮的な出力波形である。
口は一般的な撮像素子の出力波形である。斜線部は転送
効率の影響による電荷の取残し分である。
効率の影響による電荷の取残し分である。
ハは補正信号で、第9図の信号dに相当する。二U口の
信号を袖1Eシたものである。
信号を袖1Eシたものである。
まだ垂直方向の位置により、転送段数が異なり転送効率
が位置によシ変化する場合においても、図9における信
号fとdを可変することによ、lD7+応することがで
きる。
が位置によシ変化する場合においても、図9における信
号fとdを可変することによ、lD7+応することがで
きる。
以」−の様に補正を行なうことによυ、転送効率が10
0チの理想的な撮像素子として使用することが出来る。
0チの理想的な撮像素子として使用することが出来る。
したがって14.15式で示した各ライン自体でホワイ
トバランスをとる方式の利点が発揮され本発明のカラー
化方式は、垂直方向のエツジ部での色誤差もなく、且つ
光利用率も高く、輝度信号の原色、光の割合が、NTS
C信号に近く、総合的なカラー撮像装置の性能として非
常に高いものがt)もれる。
トバランスをとる方式の利点が発揮され本発明のカラー
化方式は、垂直方向のエツジ部での色誤差もなく、且つ
光利用率も高く、輝度信号の原色、光の割合が、NTS
C信号に近く、総合的なカラー撮像装置の性能として非
常に高いものがt)もれる。
ここで信号処理の一例を第11図のブロック図を参照し
て説明する。
て説明する。
固体撮像素子よりの映像信号aは転送効率補正回路11
01に送られる。この転送効率補正回路1101によシ
転送効率を補正し、信号すとする。
01に送られる。この転送効率補正回路1101によシ
転送効率を補正し、信号すとする。
信号すはLPF−Y1102に送られる。LPF−Y1
102は、サンプリング周波数の棒にf無限J/dj
ヲ0 ツローパスフィルりで、これを介すると七で輝度
信シじcf:得る。一方、サンプリング周波数の係に中
1し周波数をもつバンドパヌフイルりBPF1104に
送られた信号すは、色フイルりにより空間変調されだ色
信号のみを通過させ、色信号を公理1したのち、同期検
波回路1105より検波され、LPF−G11oeによ
り色の帯域に周波数制御!It!され、色信号W−G又
は0y−Ye信信号表なる。そして加減算器1107に
送られる。一方、LPF−C1103に送られる被補正
信号すは色の周波数帯域に制限され、ホワイトバランス
補正111の信υ(Yt、)dとなる。この’YL信刃
を利得調整器1108.1109に送り、撮像素子の各
ラインW−G、Gy−Ye信号に適したレベルのYL倍
信号 iとする。この二つのYL倍信号、撮像素−r
より得られる色信9W GT Gy Yeに合せ
て1Hごとに順次切換え、信号jとし加減算器1107
に送り、色信号のホワイトバランスをとり、色差信号に
とする。この色差信号は撮像素子の各ラインに対応して
1HごとにW−G又はGy−Ye となるだめ、これ
を同時化回路1111に送り、色差信号W−C1とCy
−Ye mに分庫代同時化する。同時化回路は1H遅延
回路1112と1H切換1113より構成され、人力信
号にたとえばGy 、 Yeとこれより1H前の信号に
′ たとえばW−Gを相互に切換ることにより、二つの
色差信号W−GlとGy −Ye mを同時に得る。得
られた2つの色差信号l、mと、先に述べた輝度信号c
をエンコーダ1114に送り、複合カラー信号(N’T
SC)として出力する。
102は、サンプリング周波数の棒にf無限J/dj
ヲ0 ツローパスフィルりで、これを介すると七で輝度
信シじcf:得る。一方、サンプリング周波数の係に中
1し周波数をもつバンドパヌフイルりBPF1104に
送られた信号すは、色フイルりにより空間変調されだ色
信号のみを通過させ、色信号を公理1したのち、同期検
波回路1105より検波され、LPF−G11oeによ
り色の帯域に周波数制御!It!され、色信号W−G又
は0y−Ye信信号表なる。そして加減算器1107に
送られる。一方、LPF−C1103に送られる被補正
信号すは色の周波数帯域に制限され、ホワイトバランス
補正111の信υ(Yt、)dとなる。この’YL信刃
を利得調整器1108.1109に送り、撮像素子の各
ラインW−G、Gy−Ye信号に適したレベルのYL倍
信号 iとする。この二つのYL倍信号、撮像素−r
より得られる色信9W GT Gy Yeに合せ
て1Hごとに順次切換え、信号jとし加減算器1107
に送り、色信号のホワイトバランスをとり、色差信号に
とする。この色差信号は撮像素子の各ラインに対応して
1HごとにW−G又はGy−Ye となるだめ、これ
を同時化回路1111に送り、色差信号W−C1とCy
−Ye mに分庫代同時化する。同時化回路は1H遅延
回路1112と1H切換1113より構成され、人力信
号にたとえばGy 、 Yeとこれより1H前の信号に
′ たとえばW−Gを相互に切換ることにより、二つの
色差信号W−GlとGy −Ye mを同時に得る。得
られた2つの色差信号l、mと、先に述べた輝度信号c
をエンコーダ1114に送り、複合カラー信号(N’T
SC)として出力する。
発明の効果
以」二述べた様に、本発明によると、転送効率の補i1
Eと各水平走査ライン単独の信号処理により、色差信号
が合成されるため、垂直方向に輝度が変化するエツジ部
において色誤差が発生しない。
Eと各水平走査ライン単独の信号処理により、色差信号
が合成されるため、垂直方向に輝度が変化するエツジ部
において色誤差が発生しない。
まだ緑色光を全面より透過する色フィルタを用いるだめ
、撮像素子の画素数で定まる解像度の限V^まで解像度
を上げることができ、且つ光学系での光透過率が高く、
感度を向上させることが出来る。合ぜて輝度信すに含ま
れる原色光の割合が赤:緑:青==1:2:1であり、
固体撮像素子のijf感度が低い711を考え合せると
、NTSC信号の輝度信υに含まれる原色光の割合 赤
:緑:青=0.3:0.59:0.11に非常に近く、
リニアマI・リノクス等の特別な信号処理なくして、N
TSGに良い近似の輝度信号2電信号が得られ、良い色
IJ丁現金II能である。合せて本発明で使用する色フ
ィルりは一画素一色であり、色フィルりの製作精度も十
分易裕のあるものとすることが出来る。
、撮像素子の画素数で定まる解像度の限V^まで解像度
を上げることができ、且つ光学系での光透過率が高く、
感度を向上させることが出来る。合ぜて輝度信すに含ま
れる原色光の割合が赤:緑:青==1:2:1であり、
固体撮像素子のijf感度が低い711を考え合せると
、NTSC信号の輝度信υに含まれる原色光の割合 赤
:緑:青=0.3:0.59:0.11に非常に近く、
リニアマI・リノクス等の特別な信号処理なくして、N
TSGに良い近似の輝度信号2電信号が得られ、良い色
IJ丁現金II能である。合せて本発明で使用する色フ
ィルりは一画素一色であり、色フィルりの製作精度も十
分易裕のあるものとすることが出来る。
以−1,の様にして、総合的なカラー撮像装置の性ri
i:とじて、非常に高いものが得られる。
i:とじて、非常に高いものが得られる。
第1図は従来最とも基本的なRCBヌ1−ライブフィル
りとレスポンス特性を示す構成図および特1生図、第2
図は従来のバイヤ一方式の色フィルりを示す構成図、第
3図は従来の改良形である色差順次方式の色フィルりを
示す構成図、第4図は本発明の−・実施例における固体
カラー撮像装置″に用いる色フィルタの構成図、第5図
及び第6図はその色フィルりの分光特性図、第7図a及
びbは同装置におけるヌベクトル分布を示す特性図、第
8図は同装置に用いられる固体撮像素子の転送効率によ
る信号のクロスト−り発生状態を示す構成図、第9図は
同装置に用いられる転送効率補正回路を示す回路図、第
10図は転送効率による影響と補正回路の動作説明を行
なうだめの波形図、第11図は同装置回路構成を示すブ
ロック図である。 401へ404・・・・・・色フィルり、1101・・
・・・・転送効率補正回路、1102,1103.11
06・・・・・L、P、F、 、1104・・・・・・
B、 P、 F、 、1106・・・・・・同期検波
器、1110.1113・・・・1H切換器、110γ
・・・・・・加減算器、1108゜1109・・・・利
得調整器、1111・・・・・同時化回路、1112・
・・・1H遮延回路、1114・・・・・エンコーダ、
1 代即人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか1名第1
図 MS2図 小学ケ向 第3図 水平方向 第4図 永平方向 第5図 第 8 図 第9図 第10図 八 第11図 NTSC出力
りとレスポンス特性を示す構成図および特1生図、第2
図は従来のバイヤ一方式の色フィルりを示す構成図、第
3図は従来の改良形である色差順次方式の色フィルりを
示す構成図、第4図は本発明の−・実施例における固体
カラー撮像装置″に用いる色フィルタの構成図、第5図
及び第6図はその色フィルりの分光特性図、第7図a及
びbは同装置におけるヌベクトル分布を示す特性図、第
8図は同装置に用いられる固体撮像素子の転送効率によ
る信号のクロスト−り発生状態を示す構成図、第9図は
同装置に用いられる転送効率補正回路を示す回路図、第
10図は転送効率による影響と補正回路の動作説明を行
なうだめの波形図、第11図は同装置回路構成を示すブ
ロック図である。 401へ404・・・・・・色フィルり、1101・・
・・・・転送効率補正回路、1102,1103.11
06・・・・・L、P、F、 、1104・・・・・・
B、 P、 F、 、1106・・・・・・同期検波
器、1110.1113・・・・1H切換器、110γ
・・・・・・加減算器、1108゜1109・・・・利
得調整器、1111・・・・・同時化回路、1112・
・・・1H遮延回路、1114・・・・・エンコーダ、
1 代即人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか1名第1
図 MS2図 小学ケ向 第3図 水平方向 第4図 永平方向 第5図 第 8 図 第9図 第10図 八 第11図 NTSC出力
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 (1) モザイク状の色フィルタと、前記色フィルタ
を介して被写体像が結像される固体撮像素子とを有し、
前記撮像素子の撮像出力信号を遅延装置に加え、前記遅
延装置の出力信号のうちの一定量を前記遅延装置の入力
信号と合成するようにしてループをなす遅延回路とし、
前記遅延回路の出力信号のうちの一定量を補正信号とし
て前記遅延回路の入力信号と前記補正信号とを合成して
出力信号とする補正回路を有することを特徴とする固体
カラー撮像装置。 I:2)補正回路として、被補正信号より演算処理を
:行なって色差信号とし、撮像素子の各水平ラインよ
り順次色差信号を得るものとしたことを特徴とする特許
請求の範囲第1項記載の固体カラー撮像装置。 (3)色フィルタとして、第1の色光を透過する第1の
フィルタと第2の色光を透過する第2のフィルタとを水
平走査方向に線図し配列した第1の水平面素列と、第3
の色光を透過する第3のフィルタと第4の色光を透過す
る第4のフィルタとを水平走査方向に繰返し配列した第
2の水平面素列とを、垂直方向に順次繰返して配列する
ことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の固体カラ
ー撮像装置。 (4)第1のフィルタを金色光を透過するフィルタとし
、第2のフィルタを緑色光を透過するフィルタとし、第
3のフィルタを赤色光を遮断するフィルタとし、第4の
フィルタを青色光を遮断するフィルタとすることを特徴
とする特許請求の範囲第3項記載の固体カラー撮像装置
0
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP57177956A JPS5967790A (ja) | 1982-10-08 | 1982-10-08 | 固体カラ−撮像装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP57177956A JPS5967790A (ja) | 1982-10-08 | 1982-10-08 | 固体カラ−撮像装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS5967790A true JPS5967790A (ja) | 1984-04-17 |
Family
ID=16040017
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP57177956A Pending JPS5967790A (ja) | 1982-10-08 | 1982-10-08 | 固体カラ−撮像装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS5967790A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0308252A2 (en) * | 1987-09-18 | 1989-03-22 | Victor Company Of Japan, Limited | Video signal processing circuit of a video camera |
-
1982
- 1982-10-08 JP JP57177956A patent/JPS5967790A/ja active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0308252A2 (en) * | 1987-09-18 | 1989-03-22 | Victor Company Of Japan, Limited | Video signal processing circuit of a video camera |
US4992854A (en) * | 1987-09-18 | 1991-02-12 | Victor Company Of Japan, Ltd. | Video signal processing circuit of a video camera |
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