JPS6351436B2 - - Google Patents

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JPS6351436B2
JPS6351436B2 JP55110223A JP11022380A JPS6351436B2 JP S6351436 B2 JPS6351436 B2 JP S6351436B2 JP 55110223 A JP55110223 A JP 55110223A JP 11022380 A JP11022380 A JP 11022380A JP S6351436 B2 JPS6351436 B2 JP S6351436B2
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JP
Japan
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signal
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color
bias voltage
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JP55110223A
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Michio Masuda
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Hitachi Ltd
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    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N23/00Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
    • H04N23/80Camera processing pipelines; Components thereof
    • H04N23/84Camera processing pipelines; Components thereof for processing colour signals
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    • H04N23/80Camera processing pipelines; Components thereof
    • H04N23/84Camera processing pipelines; Components thereof for processing colour signals
    • H04N23/88Camera processing pipelines; Components thereof for processing colour signals for colour balance, e.g. white-balance circuits or colour temperature control
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/10Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof for transforming different wavelengths into image signals
    • H04N25/11Arrangement of colour filter arrays [CFA]; Filter mosaics
    • H04N25/13Arrangement of colour filter arrays [CFA]; Filter mosaics characterised by the spectral characteristics of the filter elements
    • H04N25/133Arrangement 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

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  • Multimedia (AREA)
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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Color Television Image Signal Generators (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はカラービデオカメラの撮像素子に関す
るものである。
撮像管やMOS、CCDを使つた固体撮像素子を
使つたカラービデオカメラは家庭用VTRの普及
に伴い、応用が広がつているが、低価格を第一義
とするため撮像管は単管、固体撮像素子は単板を
使つたものが主流となつている。単管あるいは単
板は一つの撮像素子でカラーの撮像を行なうた
め、撮像面に多色の色フイルタを交互に配置して
カラー信号を得る。色フイルタの構成は赤、緑、
青を用いてカラー信号を得る原色信号方式や、透
明、黄色、シアン、緑など緑をベースにしたフイ
ルタを用いてカラー信号を得る補色信号方式、そ
の他いろいろな方式が採用されている。ここで各
色を構成している色フイルタの光透過率が色ごと
に異なり、撮像素子の分光感度特性が平坦(フラ
ツト)でないため、フイルタに入射する入射光量
に対する撮像素子の感度が各色フイルタに対応す
る撮像素子ごとに異なる。このように各色フイル
タに対応する撮像素子の相対感度が異なるため、
各撮像素子の飽和する飽和光量が色ごとに異な
る。
このように各光電変換素子の飽和特性が異なつ
た場合、原色方式では3原色である赤(R)、緑
(G)、青(B)を直接取り出しているため問題は
ないが、補色方式の場合には演算や復調によつて
原色信号を得ているため飽和光量以上で色度信号
のアンバランスがおこりホワイトバランスがいち
じるしくくずれた信号を生じる。緑色をベースに
した補色フイルタ構成ではいわゆるハイライトグ
リーンという現象がおこり高照度の白色が緑色に
着色してしまう。
いま透明、黄色、シアン、緑色をモザイク状に
配置した補色フイルタを用いた撮像素子を例にハ
イライトグリーンについて説明する。第1図は横
軸に入射光量、縦軸に出力信号レベルをとつた場
合の各フイルタの光電変換特性を示す。第1図に
おいて、透明フイルタ、黄色フイルタ、シアンフ
イルタ、緑色フイルタに対応する撮像素子からの
出力信号を飽和光量以下と以上に分け、飽和光量
以下の光量L1における出力信号をW1,Ye1
Cy1,G1、飽和光量以上の光量L2における出力信
号をW2,Ye2,Cy2,G2とする。各色信号は原色
信号の赤r、緑g、青bに分解すると、 W =r+g+b Ye=r+g Cy=g+b G =g となるため飽和光量以下における輝度信号Y1
赤信号R1、青信号B1は、 Y1=W+Ye+Cy+G=2(r+2g+b) R1=W+Ye−Cy−G=2r B1=W−Ye+Cy−G=2b となる。ここで輝度信号Y1は一般にY1=0.3r+
0.59g+0.11bで構成されるが、普通撮像素子にお
ける青信号の感度が低いため近似的にY12(r
+2g+b)で代用することができ、3原色のも
とになるY1,R1,B1を取り出すことができる。
しかし、R1とB1は差信号から得ているため、飽
和光量以上では各色フイルタによる感度の違いに
よる飽和光量点の違いにより上記の式のバランス
がくずれてしまう。たとえば、第1図の光量点
L2では各色の出力信号W2,Ye2,Cy2,G2がすべ
て同一レベルであるため、輝度信号Y2、赤信号
R2、青信号B2は、 Y2=W2+Ye2+Cy2+G2=4W2 R2=W2+Ye2−Cy2−G2=0 B2=W2−Ye2+Cy2−G2=0 となり、R2,B2は出力信号がなくなつてしまう。
このため、3原色の1つである緑色の信号G2
計算すると、 G2=Y2−R2−B2=4W2 であり、緑色の信号だけが生じハイライトグリー
ンの現象となり画質をいちじるしくそこなう。ハ
イライトグリーンの対策は補色方式では必ず必要
となるが、従来入射光量が飽和光量点に達したこ
とを検出し、色副搬送波を遮断してホワイトバラ
ンスを保つ手段などがとられているが、回路が複
雑な上、異和感を与える欠点があつた。
本発明の目的は、上記した従来の欠点をなく
し、飽和信号点におけるホワイトバランスのくず
れを簡単な構成で不自然感なく対策する手段を提
供するにある。
単管あるいは単板の撮像素子を用いたカラーカ
メラの飽和信号点でのホワイトバランスのくずれ
を防ぐには各フイルタに対応する撮像素子(光電
変換素子)の飽和光量点を同一にすれば良い。し
かし同一撮像面上に配置された光電変換素子に
別々の光量を与えることはできない。そこでたと
えばMOS形固体撮像素子ではフオトダイオード
に与えるバイアス電圧、撮像管ではターゲツト電
圧を変えることにより撮像素子の飽和光量点が変
化することに着目する。各フイルタに対応した光
電変換素子ごとにバイアス電圧あるいはターゲツ
ト電圧を変えて飽和光量点をおのおのそろえるこ
とによりホワイトバランスのくずれは対策するこ
とが可能である。第2図はMOS形固体撮像素子
の光電変換特性で、g,h,iはおのおのフオト
ダイオードのバイアス電圧を変えた場合の光電変
換特性の変化を示したものである。
以下、本発明を光電変換素子として固体撮像素
子を用いたカラーテレビカメラについて詳細に説
明する。
第3図は本発明の一実施例を示すブロツク図で
ある。11は透明、黄色、シアン、緑色の色フイ
ルタをモザイク状に配置した固体撮像素子、W,
Ye,Cy,Gはそれぞれの色フイルタに対応する
光電変換素子からの出力信号、16,17,1
8,19は各光電変換素子のバイアス電源、20
は各色光電変換素子の出力信号を増幅するプリア
ンプ、21,22,23は輝度信号、赤信号、青
信号を合成するマトリツクス回路、Y,R,Bは
輝度信号、赤信号、青信号である。ここで各色フ
イルタに対応する光電変換特性は第1図に示す特
性を有するが、第2図に示すように飽和信号レベ
ルはバイアス電圧に依存することに着目し、各色
信号のバイアス電圧を相対的に変え、飽和光量点
が各色とも等しくなるようにバイアス電圧を設定
する。つまり第4図に示すように透明フイルタに
対応する光電変換素子にかけるバイアス電圧を基
準に黄色、シアン、緑色の光電変換素子のバイア
ス電圧を変えると各光電変換素子の光電変換特性
W,Ye,Cy,Gは飽和光量点Lですべて飽和特
性をもたせることができる。このようにバイアス
電源16,17,18,19の電圧を設定するこ
とにより、各色信号の出力レベルW,Ye,Cy,
Gはあらゆる光量で一定の比となりマトリツクス
21,22,23の出力信号Y,R,Bは常に次
の式が成立つ。
Y=W+Ye+Cy+G=2(r+2g+b) R=W+Ye−Cy−G=2r B=W−Ye+Cy−G=2b そこで、どの光量でもホワイトバランスを保つこ
とが可能となり、ハイライトグリーンなどの現象
は完全に対策することができる。
以上、上記実施例では各色の光電変換素子の飽
和光量点を完全に一致させることを説明したが、
一般に飽和光量点に近い高照度ではいわゆるホワ
イトクリツプというリミツタをかけるため、必ず
しも完全にバランスがとれている必要はなく、か
なりの誤差が許される。そこで、たとえば透明と
黄色、シアンと緑色を同一バイアス電圧にして両
者の間にバイアス差をつける程度でもかなりの効
果がある。
また前記実施例では固体撮像素子について説明
したが、撮像管におけるターゲツト電圧をかえて
も同様な効果を期待できる。
以上本発明によれば、従来、複雑な回路を要
し、かつ性能的に十分とはいえないハイライトグ
リーン対策力に安価でかつ高性能に実施できるこ
とになり、すぐれた効果を得る。
【図面の簡単な説明】
第1図は補色方式撮像素子の光電変換特性を説
明する特性図、第2図は固体撮像素子の光電変換
特性のバイアス依存を説明する特性図、第3図は
本発明の一実施例を説明する回路図、第4図は本
発明による固体撮像素子の光電変換特性を説明す
る特性図である。 11…補色センサ、W…透明フイルタ信号W、
Ye…黄色フイルタ信号Ye、Cy…シアンフイルタ
信号Cy、G…緑フイルタ信号G、16…透明フ
イルタ信号バイアス、17…黄色フイルタ信号バ
イアス、18…シアンフイルタ信号バイアス、1
9…緑フイルタ信号バイアス、20…プリアン
プ、21…輝度信号マトリツクス、22…赤色信
号マトリツクス、23…青色信号マトリツクス、
Y…輝度信号、R…赤色信号、B…青色信号。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 緑色をベースとした補色フイルタ群と、上記
    補色フイルタ群の各々の補色フイルタに対応し、
    各々の補色フイルタを通過した被写体の光の像が
    結像され、光信号を電気信号に変換する光電変換
    素子を有する光電変換素子群と、上記光電変換素
    子群が発生する電気信号を演算して、カラー信号
    を発生する信号処理手段と、各光電変換素子群の
    それぞれに直流バイアス電圧を供給する複数の直
    流バイアス電圧供給手段とを備え、上記光電変換
    素子群の各々の光電変換素子が、それらの光電変
    換素子に供給される直流バイアス電圧の値に依存
    した飽和信号特性を有する撮像装置において、上
    記複数の直流バイアス電圧供給手段のそれぞれの
    電圧値は、各々の光電変換素子の出力信号が飽和
    する飽和光量点を、ほぼ同一の入射光量において
    生じさせる値に定められていることを特徴とする
    撮像装置。
JP11022380A 1980-08-13 1980-08-13 Image pickup device Granted JPS5735492A (en)

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