JPS6253586A - カラ−固体撮像装置 - Google Patents

カラ−固体撮像装置

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JPS6253586A
JPS6253586A JP60194290A JP19429085A JPS6253586A JP S6253586 A JPS6253586 A JP S6253586A JP 60194290 A JP60194290 A JP 60194290A JP 19429085 A JP19429085 A JP 19429085A JP S6253586 A JPS6253586 A JP S6253586A
Authority
JP
Japan
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signal
color
primary color
line
mixed
Prior art date
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Pending
Application number
JP60194290A
Other languages
English (en)
Inventor
Kazuhiko Ueda
和彦 上田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Victor Company of Japan Ltd
Original Assignee
Victor Company of Japan Ltd
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Publication date
Application filed by Victor Company of Japan Ltd filed Critical Victor Company of Japan Ltd
Priority to JP60194290A priority Critical patent/JPS6253586A/ja
Publication of JPS6253586A publication Critical patent/JPS6253586A/ja
Pending legal-status Critical Current

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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。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明はカラー固体撮像装置に係り、特にフィールド蓄
積を行なう光電変換素子を有するCODテレビジョンカ
メラに適用されるカラー固体撮像装置に関する。
従来の技術 いわゆるCODカメラと称されているテレビジョンカメ
ラにおいて、光電変換素子に蓄積された光電子の読出し
方法として、フィールド蓄積による方法及びフレーム蓄
積による方法の2種がある。
上記フレーム蓄積による方法は、各光電変換素子での光
電荷の蓄積時間は1フレ一ム分であり、速い動ぎの被写
体を搬像する時にいわゆるぼけを生じる問題点があった
一方、上記フィールド蓄積による方法は、蓄積時間が1
フイールドであるので速い動きの被写体に対してもフレ
ーム蓄積による方法の如きぼけを生じることはない。然
るに、フィールド蓄積CODにおいては、垂直方向の隣
接2画素を混合して読出すために補色系の色フィルタを
用いることが多い。
第4図は上記フィールド蓄積を用いた従来の力う7固体
撮像装置の一例のブ[コック系統図を示す。
同図中、R像素子1は色フィルタ1aとして第5図に示
す如く、Nライン、N+2ラインは全光透過(W)フル
イタ、N+1ラインは全光透過(W)フィルタ及び緑(
G)フィルタ、N+3ラインはシアン(Cy)及び黄(
Ye)フィルタを用いており、その赤出力をr、緑出力
をQ、青出力をbとすると、撮像素子1の出力S+  
(Nライン、N」−1ライン、・・・の混合出力)及び
出力S2  (N+2ライン、N+3ライン、・・・の
混合出力)は、S+  =  (4g+3r+3b) 
+4/π(b+r)Sin ω3 t32 −  (4
g+3r+3b)  +4/7C(b−r)Sin (
i)stとなる。撮像素子1の出力は低域フィルタ(L
PF)2にて上記2式の右辺第1項(輝度成分)を分離
されて輝度信号Yとして出力端子3より取出される。一
方、搬像素子1の出力は帯域フィルタ(BPF)4にて
上記2式の右辺第2項(変調色成分)を分離された後、
1H遅延回路(IHDL)8にて1Hff延された帯域
フィルタ4の出力と減算器5a、加算器5bにて加減算
され、低域フィルタ(LPF)6a、6bにより復調さ
れ、端子7.9より夫々赤信号、青信号として取出され
る。
然るに、第4図示の従来装置は、上記2式からもわかる
ように、輝度信号に含まれるr、g、bの比率が固定で
あるため、色温度が設定値からずれて光源に含まれる3
原色成分の比率が変化づると、出力される輝度信号中の
3原色の成分比が変化し、このためにY、R,Bにてホ
ワイトバラ〕/スをとっても色差信号が変化し、色再現
性が損なわれる問題点があり、これを補正するには複2
fIlな回路を必要とする問題点があった。
本出願人は、上記問題点を解決するべく、先に特願昭6
0−100676号(発明の名称[カラー固体撮像装置
」)にて色温度が設定値からずれても色再現性が損なわ
れることのないカラー固体撮@装置を提案した。このも
のは、第6図示の原色のみにて構成される色フィルタ1
0aを用いることにより復調される出力をR,G、Bの
3原色とし、色温度が設定値からずれても色再現性のよ
い画像を得るものである。
発明が解決しようとする問題点 いま、第6図中、N +2ライン及びI’J+3ライン
のM+1画素の出力をSu、同ラインのM画素の出力を
812.Nライン及びN+1ラインのM+1画素の出力
を821.同ラインのM画素の出力を822とすると、
100%白色入射光(色温度TK)が撮像部全面に均等
に入射した場合、各画素の出力は、 となる。
ここで、光源のスペクトラムをL(λ)、光学系(レン
ズ、赤外線カットフィルタ等)の分光特性をE(λ)、
撮像素子の分光特性を1(λ)。
緑フイルタ部の分光特性をFc (λ)、赤フイルタ部
の分光特性をFR(λ)、青フイルタ部の分光特性をF
a  (λ)とすると、各原色成分によるとなり、ホワ
イト、バランスをとると、線出力SG。
赤出力SR,青出力$8は、 となる。
ところで、第6図に示す様な垂直エツジの明確な白黒パ
ターンを搬像した場合、垂直エツジの存在するN+3ラ
イン及びN +4ラインではG及びRの信号が得られ、
夫々、 Sc、=g/20 =1/2 SR= (r−(1/2) g)/r =1− (o/2r) となる。一般に、照明の色温度、レンズの分光特性、赤
外線カットフィルタの分光特性、撮像素子の分光特性等
を考慮に入れると、一般的な照明光(色濃1g 300
0に〜5500k )においては前記■式中縁出力の方
が赤出力、青出力に比して大きく、これを模式図で表わ
すと第7図(A)〜(C)のようになる。
この場合、r=gであれば、5R=1/2となってホワ
イトバランスはくずれないが、上記のように一般にml
 (F>r)であるため、RレベルはGレベルより低く
なってホワイトバランスがくずれ、前記0式の各レベル
がアンバランスとなって擬似色信号を生じ、垂直エツジ
部において着色を生じる問題点があった。これは、無彩
色像搬像時でも単一ラインに水平に並ぶ色フィルタの出
力に色信号変調成分を含むことに起因し、たとえ垂直相
関を検出して補正を行なっても補正できない。
本発明は、垂直エツジの明確な白黒パターンを撮像した
場合でも擬似色信号を生じることはなく、垂直エツジ部
に着色のない良質の画像を得ることができるカラー固体
撮像装置を提供することを目的とする。
問題点を解決するための手段 第1図において、色フィルタ11aは、Nライン及びN
+2ラインに第1の原色(例えば緑(G))のみを透過
するフィルタ部、N+1ラインに第1の原色、第2の原
色(例えば青(B))の全部及び該第1の原色の一部の
第1の混合色を夫々画素別に透過するフィルタ部、N+
3ラインに第3の原色(例えば(R))の全部及び該第
1の原色の一部の第2の混合色、該第1の原色を夫々画
素別に透過するフィルタ部からなる基本単位を垂直方向
及び水平方向に夫々繰返して構成され、サンプルボール
ド回路121.122はCCO映像素子11の出力を隣
接する2画素混合の成分毎にサンプルホールドして上記
第1の原色の信号、上記第1の原色の信号と上記第1の
混合色の信号との第1の混合信号、上記第1の原色の信
号と上記第2の混合色の信号との第2の混合信号を夫々
得る手段、ゲインコントロール回路13.減障器14は
、該第1の混合信号、該第2の混合信号から上記第1の
原色の信号を所定倍した信号を減算するか又は該第1の
混合信号を所定倍した信号、該第2の混合信号を所定倍
した信号から上記第1の原色の信号を減算して上記第2
の原色の信号、上記第3の原色の信号を線順次に得る手
段、カメラプロセス回路17.減算器18.IH遅延回
路19、ラインスイッチ20.マトリクス回路21は上
記第1の原色の信号及び該線順次に得た上記第2の原色
の信号及び上記第3の原色の信号から輝疫信号及び色差
信号を得る手段の各−実施例である。
作用 第2図(A)〜(C)に示す透過率をもつ色フィルタ1
1aを用いることにより水平方向1行分の色信号変調成
分をなくし、垂直エツジの明確な白黒パターンを搬像し
た場合でも垂直エツジ部に着色を生じない画像を得る。
実施例 第1図は本発明装置の一実施例のブロック系統図を示す
。同図において、搬像素子11の前面には設けられた色
フィルタ11aは大略的には第6図に示す構成であるが
、その各フィルタ部の分光特性は第2図(A)〜(C)
に示す如くであり、Rフィルタ部及びBフィルタ部であ
ってもG成分G′を僅かに通過づる特性に設定されてい
る。
この各フィルタ部による夫々の出力の分光特性は第3図
に示す如くであり、Rフィルタ部及びBフィルタ部の分
光特性の積分値(梨地と斜線との和の面積)はGフィル
タ部の分光特性と等しい。
このことは、無彩色像搬像時においてG出力、R出力、
B出力に差を生じないことを意味し、これにより、色信
号変調成分がないので第6図に示す如き垂直エツジ耶に
おいて橘色を生じない。
次に、各フィルタ部の色透過率について考えてみる。第
7図に示す分光特性をbつ各フィルタ部の出力をPc、
PR、PBとすると、 Pc =q PR=r Pa =b となり、水平方向1行分の色信号変調成分の振幅は、 PG−PR−IJ−r Pc−PB−g−b となる。
ここで、上記色信号変調成分をなくすには、g−r =
Δ5R q−b−△Ss だけRフィルタ部及びBフィルタ部の夫々の感度を上げ
なければならないが、本実施例ではこれを、第2図に示
ずように、Rフィルタ部及びBフィルタ部ともにG成分
を少し透過してΔSR,ΔSeに相当する出力レベルを
G成分で補うことにより行なう。これに必要なRフィル
タ部のG成分透過率αR,Bフィルタ部のG成分透過率
αBは、αR−ΔS R/ CJ =1− (r/1 αθ=ΔSB/g +(b/1 となる。
従って、このような色フィルタを用いた各画素の出力は
、 Sn’=2C] S+?’=Q+r+αRg =r+a (1+αR) S21’=Q−1・b十α8g =b+g(1+αB) SZ!’ =2(J となる。
第1図において、上記の如き透過率を有する各フィルタ
部をもつ搬像素子11における光電変換部に蓄積された
各色に対する電荷はCCD内で垂直方向に2画素ずつ混
合され、Aフィールドでは例えばN+3ライン、N+4
ライン、・・・を混合された信号、Bフィールドでは例
えばN+2ライン。
N+3ライン、・・・を混合された信号、つまりSn 
’ =2にJ、SI2’ =r+g(1+αR) 、 
−なる信号、又は、AフィールドではN+5ライン。
N + 6ライン、・・・を混合された信号、Bフィー
ルドではN+4ライン、N+5ライン、・・・を混合さ
れた信号、つまり、822’−2にJ、82+’ =b
+g(1→−αB)、・・・なる信号が取出され、サン
プルボールド回路121,122に供給される。
サンプルホールド回路12+、122には夫々180°
位相の異なるサンプリングパルスi、jが供給されてお
り、例えば、2Q、r+g (1+αR)のラインの信
号はサンプリング信号i、jによって2Q成分及びr+
g(1+αR)成分をホールドされる。2g成分はゲイ
ンコントロール回路13にて(1+αR)/2倍され、
一方、r→−g(1斗αR)成分はそのままとされ、夫
々減算器14の一入力端子及び十入力端子に供給され、
r+g (1+αR)−20(−4+αR)/2=rが
演算される。
この際、g+rに含まれる9成分と2gに含まれるq成
分の1/2とは画像の水平相関性により略等しく、この
ために−F式によってr成分を復調し得る。
減紳器14の出力信号は低域フィルタ15にて“ナンブ
リングパルス周波数成分を除去され、ホワイトバランス
回路16にてホワイトバランスをとられてカメラプロセ
ス回路17に供給される。
上記説明は2g、r+g(1+αR)、・・・のライン
走査時の場合であるが、2C]、b+Q(1+αB)、
・・・のライン走査時も同様の動作により、サンプルホ
ールド回路122からはb+q(1+αB)成分の信号
が取出され、ゲインコントロール回路13からは2qx
 (1+αB)/2なる信号が取出され、減算器14の
出力はb成分とされて低域フィルタ15.ホワイトバラ
ンス回路16を介してカメラプロセス回路17に供給さ
れる。
なお、ゲインコントロール回路13のゲイン切換えは、
ライン切換信号により行なわれる。
カメラプロセス回路17には2g成分、及び線順次のr
成分、b成分が供給され、G信号、及び線順次にR信号
、B信号が取出される。R信号及びG信号は減算器18
に供給されてR−G信号とされ、ラインスイッチ20に
供給される一方、1)l遅延回路19にて1H遅延され
てBG倍信号される。カメラプロセス回路17からB信
号が取出された場合もこれと同様に、B−G信号はその
ままラインスイッチ20に供給される一方、1[」遅延
回路1つにてR−8信号とされる。ラインスイッチ20
において、ライン切換信号によりライン毎に端子イ、ハ
、及び端子口、二に接続され、色差信号R−G、B−G
が同時化されて取出される。
この場合、ラインスイッチ20の入力は色差信号であり
、無彩色像搬像時にはそのレベルが零であるので同時化
によってエラーを生じることはなく、擬似色信号を生じ
ることはない。
同時化されて取出された色差信号をR−G、B−G、及
びG信号はマトリクス回路21に供給され、ここで所定
の動作を以て信号処理されて輝度信号Y、色信号R−Y
、B−Yとされ、夫々端子22Y 、 22R、22a
より取出される。
発明の効果 本発明装置によれば、復調出力がR,G、Bの3原色と
なるため、色温度が設定値からずれても従来装置のよう
に輝度信号の成分比が変化することはなく、色温度変化
に対して正確に色バランスをとり得、従来装置に比して
色再現性のよい画像を得ることができ、又、フィールド
蓄積であるので低残像であり、かつ、動画のぼけが少な
く、更に、R及びBのフィルタ部をG成分を少し透過す
る透過率をもつように構成したため、水平方向1行分の
色信号変調成分をなくし得、これにより、垂直エツジの
明確な白黒パターンを撮像した場合でも垂直エツジ部に
着色を生じることはなく、着色のない輝度信号を得るこ
とができ、良質の画像を得ることができる等の特長を有
する。
【図面の簡単な説明】
第1図及び第2図は夫々本発明装置の一実施例のブロッ
ク系統図及びその色フィルタの透過率を説明するための
図、第3図は該色フィルタの分光特性図、第4図及び第
5図は夫々従来装置の一例のブロック系統図及びその色
フィルタの構成図、第6図は本発明装置及び本出願人が
先に提案した装置の色フィルタの構成図、第7図は本出
願人が先に提案した装置の色フィルタの分光特性図であ
る。 11・・・IIH&素子、11a・・・色フィルタ、1
21゜122“・・・サンプルホールド回路、13・・
・ゲインコントロール回路、14.18・・・減算器、
17・・・カメラプロセス回路、19・・・1日遅延回
路、20・・・ラインスイッチ、21・・・マトリクス
回路、22Y。 22R,22a・・・出力端子。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)映像信号の走査線に対応して設けられフィールド
    蓄積を行なう光学変換素子を持つ撮像素子の出力信号か
    ら色信号を分離して得るカラー固体撮像装置において、
    Nライン及びN+2ラインに第1の原色のみを透過する
    フィルタ部、N+1ラインに第1の原色、第2の原色の
    全部及び該第1の原色の一部の第1の混合色を夫々画素
    別に透過するフィルタ部、N+3ラインに第3の原色の
    全部及び該第1の原色の一部の第2の混合色、該第1の
    原色を夫々画素別に透過するフィルタ部からなる基本単
    位を垂直方向及び水平方向に夫々繰返して構成された色
    フィルタを、上記光学変換素子に対応して配置してなる
    ことを特徴とするカラー固体撮像装置。
  2. (2)映像信号の走査線に対応して設けられフィールド
    蓄積を行なう光学変換素子を持つ撮像素子の出力信号か
    ら色信号を分離して得るカラー固体撮像装置において、
    Nライン及びN+2ラインに第1の原色のみを透過する
    フィルタ部、N+1ラインに第1の原色、第2の原色の
    全部及び該第1の原色の一部の第1の混合色を夫々画素
    別に透過するフィルタ部、N+3ラインに第3の原色の
    全部及び該第1の原色の一部の第2の混合色、該第1の
    原色を夫々画素別に透過するフィルタ部からなる基本単
    位を垂直方向及び水平方向に夫々繰返して構成された、
    上記光学変換素子に対応して配置された色フィルタと、
    上記撮像素子の出力を隣接する2画素混合の成分毎にサ
    ンプルホールドして上記第1の原色の信号、上記第1の
    原色の信号と上記第1の混合色の信号との第1の混合信
    号、上記第1の原色の信号と上記第2の混合色の信号と
    の第2の混合信号を夫々得る回路と、該第1の混合信号
    、該第2の混合信号から上記第1の原色の信号を所定倍
    した信号を減算するか又は該第1の混合信号を所定倍し
    た信号、該第2の混合信号を所定倍した信号から上記第
    1の原色の信号を減算して上記第2の原色の信号、上記
    第3の原色の信号を線順次に得る回路と、上記第1の原
    色の信号及び該線順次に得た上記第2の原色の信号及び
    上記第3の原色の信号から輝度信号及び色差信号を得る
    回路とを有してなることを特徴とするカラー固体撮像装
    置。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02115337A (ja) * 1988-10-24 1990-04-27 Kobe Steel Ltd 精密切削性が優れた感光体基盤用アルミニウム材料
US5280347A (en) * 1990-10-30 1994-01-18 Canon Kabushiki Kaisha Color image sensing device
US5374956A (en) * 1992-05-29 1994-12-20 Eastman Kodak Company Electronic imaging apparatus with dithered color filter array

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