JPS63253787A - カラ−固体撮像装置 - Google Patents

カラ−固体撮像装置

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JPS63253787A
JPS63253787A JP62208684A JP20868487A JPS63253787A JP S63253787 A JPS63253787 A JP S63253787A JP 62208684 A JP62208684 A JP 62208684A JP 20868487 A JP20868487 A JP 20868487A JP S63253787 A JPS63253787 A JP S63253787A
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signal
color
color difference
white balance
signals
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Yasumi Miyagawa
宮川 八州美
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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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X−Yダイオードマトリックスや電荷結合素子
(CCD)の如き固体撮像板を使用したカラー固体撮像
装置に関するものである。
この種のカラー固体撮像装置として、単一の撮像板を用
い、水平走査方向に沿ってR,B、Gの光透過フィルタ
ストライプを繰返し配列したカラーストライブフィルタ
を重畳し、水平走査によって得られるR、B、Gの順次
信号から各色成分信号を分離し、カラー信号を発生する
カラーテレビジョンカメラが知られている。この所謂単
板式カラーカメラは3つの撮像板を用いてR,B、Gの
信号を個々に取出すカラー固体撮像装置に比ベレジスト
レーションの問題もなく、小型カラーテレビジョンカメ
ラとして有用である。しかしながらこのような単撮像板
式カラーカメラで解像度の向上を図るためには、水平方
向の画素数を増加せざるを得ず、このために集積度を上
げるか撮像面積を増さねばならない。しかしこの高集積
化には製造技術上の多くの問題があるためにできるだけ
小面積。
少素子数の撮像板で可能なカラー化の方式が望まれる。
このためにより小面積、少素子数で実効的に解像度の向
上が可能な方式の一例として特願昭50−128752
号が提案されている。
その内容の概略を第1図、第2図で説明する。
第1図はモザイク状カラーフィルタと撮像板のフォトダ
イオードの配列を示しこのフィルタと固体撮像板とは対
応しており、この中で1は赤Rフィルタ、2は緑Gフィ
ルタ、3は輝度特性又は全光透過Yフィルタであり、4
はフォトダイオードである。赤Rフィルタ、緑Gフィル
タ、金色透過Yフィルタにそれぞれ対応したフォトダイ
オードからの出力信号をそれぞれR,G、Yとすれば水
平ライン毎にR,Y、R,Y・・・・・・の列とG。
Y、G、Y・・・・・・の列の点順次信号が交互に得ら
れる。
この信号を図示すると第2図のようになる。同図におい
て(a)はR,Y、R,Y・・・・・・の列を示し、(
ロ)はG、Y、G、Y・・・・・・の列を示す。
これらの(a)および(b)の波形を低域成分と変調成
分で表現すると、各々以下のようになる。
次にこれらの信号から色信号成分としての色差信号(R
−Y)、(G−Y)を得て標準カラーテレビジョン信号
に変換するブロックダイヤグラムを第3図に示す。
同図において5は第1図で示したモザイク状カラーフィ
ルタを配した固体撮像板であり、その出力信号の一方を
サンプリング回路6で輝度信号成分の部分のみをサンプ
リングし、ローパスフィルタ7を介して高周波成分を除
去し輝度信号(この例ではY)とする。
また、撮像板5より得られた信号のうちもう一方は水平
サンプリング周波数の1/2の周波数を中心とするバン
ドパスフィルタ8を介してモザイク状色フィルタで変調
された高周波成分のみを分離しく (R−Y ) si
nwtと(G−Y)sinwt) 、同期検波回路9で
同期検波することにより水平ライン毎に色差信号(R−
Y)と(G−Y)を得、これをローパスフィルタ10を
介して高調波を除去した後スイッチ回路12に供給し、
同時に1水平期間遅延線11により遅延された信号をス
イッチ回路12に加え、ここで線順次色差信号を連続し
た二つの色差信号に直し、更に一方の色差信号を増幅器
13により増幅もしくは減衰し2つの色差信号を適当な
比率に調整した後カラーエンコーダー14に供給し標準
カラーテレビジョン信号を得る。なお、15はパルス発
生器であり、この出力信号を固体撮像板に加えて駆動さ
せると共に、これと同期関係にあるパルスをサンプリン
グ回路6及び同期検波回路9及びスイッチ回路12にも
供給している。このようにすれば、輝度信号の帯域中は
色光に無関係に常に水平サンプリング周波数の1/4と
なる。
次に、実際に色差信号を得るための色分解光学系の説明
を以下に述べる。
第4図に一般的なX−Yダイオードマトリックス方式の
撮像板の分光感度特性を示す。撮像板は波長400nm
から1200nmの広範囲にわたって感度を有している
。この分光特性とカラーテレビジ目ンカメラの照明とし
て最も一般的に用いられている第5図に示した色温度3
200°にのエネルギーの分光特性を乗算しその結果の
最大値を100%として正規化した撮像板の分光感度特
性を第6図に示す。この時点における分光感度は波長4
00nmから1l100nまで存在するが、カラーテレ
ビジョンカメラに必要な分光感度は400nsから70
On胃までであるため第7図c、dに示す2枚の赤外線
除去フィルタを重ねて使用することにより700n−以
上の波長のエネルギーを除去する。このようにして得ら
れた撮像板の分光感度特性を第8図に示す。この第8図
の分光感度特性に第9図に示した赤透過フィルタe、緑
透過フィルタfの分光特性を各々乗算することにより第
10図に示す分光特性を有する赤信号g、緑信号hを得
、金色透過部から得られる信号iを輝度信号として用い
る。そして赤信号gと輝度信号iの差を色差信号(R−
Y) 、緑信号りと輝度信号iの差を色差信号(G−Y
)とする。
この従来例の場合のホワイトバランスのとり方に関して
は、たとえば3200″にの白黒被写体を撮像した時に
赤信号gと緑信号りの差をな(すには、第9図に示した
色フィルタe、fの透過率を変化させればよい。また赤
信号及び緑信号と輝度信号との間にレベル差が生じない
ように、第1図に示す金色透過フィルタ3はその光の透
過幅を狭くし、輝度信号の量を第10図に示すように赤
信号g:緑信号h:輝度信号j=1:1:1となるよう
にしている。
つまり、従来はホワイトバランスをとるために各フィル
タの透過率や開口率の値をその形状にて設定していた。
しかしながら、このようにある色温度に対してホワイト
バランスがとれるように設定しても、実際にカラーテレ
ビジョンカメラを使用する場合に照明の色温度を320
0’ Kの一定に保つことは難しい。例えば太陽光の下
で撮像する場合には、照明の色温度は2000’ Kか
ら10000″に程度まで刻々と変化する。従って第1
0図に示した3200°Kを標準状態として設計したテ
レビジョンカメラで5000°にの照明下の無彩色の被
写体像を撮像すれば、第5図に示すように3200°に
と5000°にとは光源の分光特性が変化し、被写体の
R,G、Bの比率が大幅にずれ、その結果ホワイトバラ
ンスがくずれ青みがかったカラー画像となる問題があっ
た。
従って本発明は、色温度の変化に極めて容易に対応出来
る信号処理機能を有する色差順次方式のカラー固体撮像
装置を提供するものである。
以下、更にこの色温度の変化に対する色差順次方式のカ
ラー固体撮像装置のホワイトバランスのとり方について
具体的に色温度が3200°Kから5000°Kに変化
した場合について、3つの実施例について説明する。
まず、従来例と同一のフィルタ構成の実施例について述
べる。
第10図は、第1図の如き撮像板と色フィルタの組み合
わせにより、1水平走査線毎に異なった色差信号を得る
色差順次方式の固体撮像装置を用いて、色温度3200
″にの照明で照らされた無彩色の被写体を撮像した場合
に、各撮像素子の出力信号の大きさが等しい状態、即ち
ホワイトバランスが合っている状態を示したものである
。このとき各撮像素子の出力信号の比率はh:j:gミ
1:1:1であり、輝度信号jを構成する三原色の比率
は赤:緑:青=0.3 : 0.6 、0.1 (各々
赤、緑、青に相当する波長700〜600.600〜5
00および500〜400の輝度信号の面積比)となっ
ている。
この状態から照明の色温度を5000″Kに変えて無彩
色の被写体を撮像した場合の撮像特性を第11図に示す
。色温度が高(なるため第10図の場合に比べて短波長
側の色信号成分が多くなり、各撮像素子の撮像特性は第
11図に、1.mのようになる。
このとき各撮像素子の出力信号の比率は、k:1 :m
=o、7 : 1 : 1.2となり輝度信号mを構成
する三原色の比率は赤:緑:青=0.2 : 0.5;
0.3となっている。(面積比) −古色差信号は輝度信号Yの大きさに比べて相対的に赤
信号が小さくなり、緑色信号が大きくなるため、320
0’ Kでホワイトバランスが合っていた状態からバラ
ンスがずれて、撮像板5のn(H)とn+1 (H)の
水平走査線の出力信号から得られる色差信号(R−Y)
および(G−Y)は、各々(0,7R−Y)(=0)と
(1,2O−Y)(=O)となり、白黒被写体であるに
もかかわらず色差信号が現われてしまう。
なおここで、ホワイトバランスをとるということは、無
彩色の被写体を撮像した時の色差信号を零とすることで
あり、つまり、前記の色差信号においてホワイトバラン
スがとれている状態では次の関係が満たされている。
3200″にでホワイトバランスがとれている時は、n
 (H)の水平走査線の出力信号から得られる色差信号
(R−Y)は、 (R−Y)=R−(0,3R+0.6G+0.1 B)
(’、’Y=0.3+0.6G+0.1B)=0.7R
−0,6G−0,1B =O(’−’R: G : B=1 : 1 : 1)
即ち、(R−Y)信号は零である。
また、同様にして、n+1 (H)の水平走査線の出力
信号から得られる色差信号(G−Y)は、(G−Y)=
G−(0,3R+0.6G+0.1B)=0.4G−0
,3R−0,1B =0 即ち、(G−Y)信号も零である。
ところが、このままで色温度が5000″Kに変化する
と、各々の水平走査線より得られる色差信号(R−Y)
および(G−Y)は、各々(0,7R−Y) (=0)
と(1,2G−Y) (=0)七なってしまう。そこで
、本発明者は、この色差信号に含まれるたとえば輝度信
号Yを用いて、各水平走査線からの色差信号毎に以下の
ようにしてホワイトバランスを電気的にとり得ることを
見い出した。
つまり、(0,7R−Y)、(1,2G−Y)というよ
うにホワイトバランスの崩れた色差信号のホワイトバラ
ンスの補正は次式に示すようにY信号をホワイトバラン
スの崩れた色差信号に演算することにより行なうことが
できる。
n (H)の水平走査線からの色差信号に関しては、(
0,7R−Y)±△(Y)として以下のホワイトバラン
スの補正を行なう。
△を0.3とし、(0,7R−Y)から0.3Yを減算
すれば (0,7R−Y)−(0,3Y) =0.7 (R−Y) =0.7 (R−0,2R−0,5G−0,3B)=0
.56R−0,35G−0,21B=O(’、−R:G
:B=1 : 1 : 1)となり(R−Y)信号は零
となる。
(但しY=0.2R+0.5G+0.3B、色温度50
00’ Kで) 同様にn+1 (H)の水平走査線が3の色差信号に関
しては、(1,2G−Y)±△(Y)として以下のホワ
イトバランスの補正を行なう。
△を0.2とし、(1,2G−Y)に0.2Yを加算す
れば (1,2G−Y)+ (0,2Y) =1.2 (G−Y) =1.2 (G−0,2R−0,5G−0,3B)=0
.6G−0,24R−0,36B となり(G−Y)信号は零となる。
(但しY=0.2R+0.5G=0.3B、色温度50
00°にで) 即ち、ホワイトバランスを補正するには、各水平走査線
が3の各々の色差信号に対して、色差信号(R−Y)の
方では輝度信号Yの量を元の70%に減衰させ、もう一
方の色差信号(G−Y)の輝度信号の量を元の120%
に増幅すれば各色差信号(R−Y)、(G−Y)は零と
なりホワイトバランスは補正されたことになる。
また、これらホワイトバランスの補正された色差信号を
用いて色差信号の同時化を行ない、電気回路の簡易化を
図ると共に被写体像の垂直エツジ部に発生する色誤差信
号を防止することがはじめて可能となる。
次にこの第1の実施例のカラー固体撮像装置のブロック
図を第12図に示し、その各部の波形を第13図に示す
。
第12図に於いて番号5〜14で示す構成要素は第3図
で説明したものと全(同一であるのでその説明は省略す
る。16はゲート回路、17゜18は増幅器、19.2
0は加算器、21は増幅器17.18の制御回路である
。ゲート回路16はローパスフィルタ7の出力信号をパ
ルス発生回路15から供給されるゲートパルスの極性に
より増幅器17もしくは18へ弁別している。前記ゲー
ト回路16には1水平周期毎に極性が反転するゲートパ
ルスが供給されている。ここでは、奇数番目の水平走査
では正方向のパルスであり、偶数番目の水平走査では負
方向のパルスである。ゲート回路16は正方向のパルス
が供給された時は入力信号を増幅器17へ供給し、負方
向のパルスが供給された時は入力信号を増幅器18へ供
給する。前記増幅器17.18は入力信号に対して出力
信号の極性及び増幅度が任意に設定できる型式のもので
ある。制御回路21は前記増幅器17゜18の極性及び
増幅度を独立に設定する制御回路である。加算器19.
20はローパスフィルタ10の出力信号と前記増幅器1
7.18の出力信号を加算するものである。1水平期間
遅延線11゜スイッチ回路12は色差信号を同時化する
ものである。
次に動作について説明する。
いま、画面の右半分が白で、左半分が黒の無彩色の被写
体像を色温度5000’ Kの光源で照明し、第12図
に示すカラー固体撮像装置で撮像したときの各部の信号
波形を模式的に第13図に示す。前記被写体を撮像した
時の輝度・信号用ローパスフィルタ7の出力信号は第1
3図aに示す形となる。ここでn (H)は奇数番目の
水平走査線を示し、n+1 (H)は偶数番目の水平走
査線を示している。n(H)の水平走査線からは(R−
Y)の色差信号が得られ、n+1 (H)の水平走査線
からは(G−Y)の色差信号が得られる。
前述のように、第12図に示したカラー固体撮像装置は
色温度3200°にの光源で照明した時にホワイトバラ
ンスが合っているとすれば、色温度5000°にの光源
で照明された被写体像を撮像した場合にはホワイトバラ
ンスが崩れている。
従って色差信号用ローパスフィルタ10の出力信号はn
 (H)、n+1 (H)の水平走査線においてそれぞ
れ(0,7R−Y)と(1,2G−Y)となる。これを
模式的に示すと第13図すのようになる。第13図すに
おいてn (H)では色差信号が負方向に、n+1 (
H)では色差信号が正方向に各々現れる。一方ゲート回
路16により1水平走査線毎に交互に増幅器17.18
に弁別された輝度信号はそれぞれ第13図c、dに示し
たようになる。これらの輝度信号は増幅器17.18で
振幅及び極性がそれぞれ調整されて第13図e。
fに示す波形(これが補正信号である)となる。
前記増幅器17.18の出力信号はそれぞれ加算器19
,20に供給され、第13図すに示す色差信号と加算さ
れる。その結果第13図gに示すように色差信号が零と
なり、ホワイトバランスが補正される。前記ホワイトバ
ランスの補正された色差信号を1水平走査期間遅延線1
1及びスイッチ回路12に供給し、スイッチ回路12に
より切り換えることにより色差信号の同時化をおこなっ
ている。
本実施例によれば、色差信号を構成する輝度信号成分の
大きさを調整することにより、ホワイトバランスを補正
している、そのため照明の色温度が変化しても簡単にホ
ワイトバランスを合わせることができる。
本発明では、輝度信号成分をゲート回路16により1水
平走査線毎に増幅器17及び18に交互に弁別した後、
信号量を所定の大きさに調整すると共に信号の極性を調
整して補正信号を得て、ホワイトバランスの崩れた色差
信号に加算しホワイトバランスの調整を行なっている。
そのため、ホワイトバランスの崩れた色差信号を同時化
し、補正信号を、輝度信号を1水平走査期間遅延線を用
いて遅延した信号と遅延しない輝度信号とにより得て、
前記ホワイトバランスの崩れた色差信号に対して加算も
しくは減算することによりホワイトバランスを調整する
方法(図示せず)に比べて1水平走査期間遅延線が不必
要であり回路の簡易化が図れる。また前記のホワイトバ
ランスの補正方法ではn+1 (H)の水平走査により
得た色差信号のホワイトバランスの補正にn(H)とn
+1 (H)の輝度信号成分を用いるため、特に被写体
像の垂直エツジ部ではホワイトバランスが完全に補正さ
れずその結果、被写体像の垂直エツジ部に色誤差信号が
発生する。本発明ではホワイトバランスの補正された色
差信号を同時化しているため、被写体像の垂直エツジ部
に色誤差信号が発生することはない。
本実施例ではサンプリングにより分離された輝度信号Y
を用いてホワイトバランスを補正したが、第2図a、b
に示す出力信号からY信号成分でなくR,G成分をサン
プリングにより分離し補正信号として用いてもよい。
次に、本発明の第2の実施例を第14図〜第16図を用
いて説明する。前述の実施例と異なる点は、カラーフィ
ルタとして第14図に示すようなモザイクフィルタ23
,24.25を用いている点、および第16図に示すよ
うに輝度信号をサンプリング回路6およびローパスフィ
ルタ7を介してではなく、撮像板5の出力を直接ローパ
スフィルタ26を通して得ている点であり、構成自体は
第1の実施例と同じである。
第14図において、22は第1図に示した固体撮像板の
フォトダイオードを示し、モザイク状色フィルタ23,
24.25がこのフォトダイオードと一定の関係になる
ように重ねである。このモザイク状色フィルタの使用色
フィルタの一例を示すと23は赤透過フィルタ、24は
緑透過フィルタ、25は輝度特性フィルタ又は全光透過
フィルタであり、水平ラインに沿って受光素子2個に対
して3種類の色フイルタ1組の割合で配置されている例
えば第1の水平ラインでは輝度、緑、赤・・・・・・の
順に繰返して配置され、次の水平ラインには輝度、赤、
緑の順に繰返して配置され、これが垂直方向に交互に繰
返して設けられている。色フィルタの巾は垂直方向では
受光素子間隔と等しく或は2:1インターレースの場合
には受光素子間隔の2倍にされており、水平方向では例
えば一対の受光素子の両方にまたがるある水平ラインの
色フィルタの巾は次の水平ラインの同色フィルタと受光
素子の総合感度にほぼ等しく、かつ二つの受光素子に各
々はぼ等分されるように決めて配置される。また白黒被
写体に対して各フィルタを介した受光素子の感度は各々
はぼ等しくすることが望ましく、このために各色フィル
タの透過率を変化させたり或は光通過中を変えたりして
その目的を達することができる。
第15図は第14図の固体撮像板で被写体像を撮像した
ときの出力波形の模式図である。第15図においてTの
期間は1個の受光素子より得る出力信号期間であり、実
際にはパルス状に生ずるが説明を簡単にするためにこの
ようにしている。第15図aはある奇数番目n (H)
水平ラインの出力信号波形であり、bは次の水平ライン
n+1(H)の出力信号である。このうち26は輝度特
性又は全光透過フィルタ部に相当する信号成分Yであり
27は緑フィルタG、28は赤フィルタ2部に相当する
信号成分を示している。
いま、受光素子1個から得られる信号を1として第15
図aに示した信号を低域成分と変調色信号成分で表わす
と となり、15図すに示した信号を低域成分と変調色信号
成分で表すと と表すことができる。
、 前記の式から明らかなように低域成分はいずれの水
平ラインにおいても全く同じであり、変調色信号成分に
ついては水平ライン毎に交互に(R−Y)信号と(G−
Y)信号が生ずることになる。
この場合には前述の実施例のように輝度信号部分Yのみ
をサンプリングして輝度信号を取出さなくても、水平ラ
イン毎に振巾が変動するいわゆるライン濃淡現象が生じ
ないので、輝度信号は第16図に示すように、サンプリ
ング周波数のτ以下を通過するローパスフィルタ26を
介するのみで取出すことができ高解像の輝度信号を得る
ことができる。
以下、動作について説明する。
撮像板出力信号はローパスフィルタ26に供給され不必
要な高域成分を除去した後、輝度信号として使用するた
めカラーエンコーダ14に供給される。一方、撮像板出
力信号に含まれる変調色信号はバンドパスフィルタ8に
より分離した後、同期検波器9に供給し同期検波する。
前記、同期検波器出力信号はその信号に含まれる不必要
な高域成分をローパスフィルター0により除去し色差信
号((R−Y)と(G−Y))となる。さらに撮像板出
力信号は第1の実施例と同様にサンプリング回路6によ
り、第15図に示したT期間の画素信号を1画素おきに
サンプリングし、その高域成分をローパスフィルタ7に
より除去した後、ゲート回路16に供給され1水平走査
周期毎に増幅器17及び18に弁別される。増幅器17
及び18は制御回路21から供給される制御信号により
信号の大きさ及び信号の極性が任意に調整される。
前記信号の大きさ及び信号の極性が調整された各信号は
加算器19.20に供給されホワイトバランスの崩れた
色差信号と加算されホワイトバランスの補正を行なう。
前記増幅器17及び18の出力信号がホワイトバランス
の補正信号である。前記ホワイトバランスの補正された
色差信号を1水平走査期間遅延線11及びスイッチ回路
12に供給し、スイッチ回路12により切り換えること
により色差信号の同時化をおこなっている。
ここで、撮像板出力信号を1画素おきにサンプリングし
て得た信号(<−2−Y +’G ’)および(”Y 
+’R) ’)により各水平走査線毎にホワイドパラン
スを補正する方法について詳細に説明する。
第15図は有彩色の被写体像を撮像した時の撮像素子出
力信号波形である。
いま、色温度が3200” Kの照明を用いて無彩色の
被写体像を照明し、第15図に示した固体撮像板で撮像
したときにホワイトバランスが合っている状態から、照
明の色温度を5000’ Kに変えれば当然ながらホワ
イトバランスは崩れてしまう。
ホワイトバランスが合っている状態において各水平走査
線毎に得られる色差信号(R−Y)と(G−Y)は次に
ように表すことができる。
(R−Y)=R−(0,3R+0.6G+0.1B)=
0.7R−0,6G−0,1B =O(’−’R: G: B=1 : 1 : 1)但
し、Y= (0,3R十0.6G+0.1 B)同様に
、 (G−Y)=G−(0,3R+0.6G+0.1 B)
=0.4G−0,3R−0,1B ;O 但し、Y= (0,3R十0.6G+O,’l B)従
って、(R−Y)及び(G−Y)の2つの色差信号は零
となり色信号は現れない。
次に照明の色温度が5000’ Kに変化してホワイト
バランスが崩れ、色差信号が各々(0,7R−Y)、(
1,2G−Y)になったとすれば、前記ホワイトバラン
スが崩れた状態の色差信号は次のように表すことができ
る。
(0,7R−Y) =0.7R−(0,2R+0.5G+0.3B)=0.
5R−0,5G−0,3B (信号の絶対値は−0,3となる。) (1,2G−Y) =1.2G−(0,2R+0.5G+0.3B)=0.
7G−0,2R−0,3B (信号の絶対値は−0,2となる。) 但し、Y= (0,2R+0.5G+0.38)従って
、(R−Y)及び(G−Y)の2つの色差信号は零とな
らずに各水平走査線より得られる色信号成分のうちn 
(H)の水平走査線がら得られる(R−Y)信号には負
方向の信号が、n+1(H)の水平走査線から得られる
(G−Y)信号には正方向の信号が現れ、無彩色の被写
体を撮像しているにもかかわらず色信号が現れることに
なる。
このホワイトバランスの崩れた色差信号のホワイトバラ
ンスを合わせるには(0,7R−Y)および(1,2G
−Y)の色差信号に撮像素子出力信号を各水平走査線か
らの信号に対して加算もしくは減算し、色差信号を零に
すればよい。
そのため、第15図、第16図で示したように撮像素子
出力信号のうち1画素おきの信号をサンプリング分離し
て得た信号の振幅及び極性を各水平走査線毎に任意に調
整し、前記ホワイトバランスの崩れた色差信号に加えれ
ばホワイトバランスを合わせることができる。
次にこの第15図に示した26 (Y)と27(G) 
、26 (Y)と28 (R)の信号をサンプリング分
離して前記ホワイトバランスの崩れた色差信号に加えて
ホワイトバランスを合わせる場合について説明する。ホ
ワイトバランスを合わせるには次式に示すようにホワイ
トバランスの崩れた色差信号に前記サンプリング分離し
て得た信号((呈Y十上G)および(−iy+上R〉を
胆)て演算する。
n (H)の水平走査線からの色差信号<R−Y)に関
しては、 0.7 (R−Y) = (0,7R−Y)  ±△(TY +TG )= 
(0,7R−Y)±△(0,13R+0.55G+0.
2B) ここでホワイトバランスを合わせるには前記△を0.3
4として前記(0,7R−Y、)に加算すればホワイト
バランスを合わせることができる。
(オ亀以下を、自) 0.7  (R−Y) = (0,7R−Y) +0.34 (0,13R十0
.55G+0.2B) =  (0,7R−Y)+  (0,044R+0.1
87G+0.068B) =  (0,544R−0,312G−0,232B)
(信号の絶対値は零となる。) 同様にn+1 (H)の水平走査線からの色差信号(G
−Y)に関しては、 1.2 (G−Y) = (1,2G−Y)±Δ(TY+丁R)=1.2 (
G−Y)±△(0,35R+0.33G+0.2B) ここでホワイトバランスを合わせるには前記△を0.2
27として前記(1,2G−Y)から減算すればホワイ
トバランスを合わせることができる。
(ネ駄以下糸后) 1.2  (G−Y) =  (1,2G−Y)−0,227(0,35R+0
.33G+0.2B) =  (0,625G−0,279R−0,346B)
(信号の絶対値は零となる。) 但し、Y= (0,2R+0.5G+0.3B)従って
、(R−Y)及び(G−Y)の2つの色差信号は零とな
り完全にホワイトバランスの合った色差信号を得ること
ができる。
なお、上記のようにしてホワイトバランスを調整した場
合、色差信号を構成する三原色の比率は補正信号の量に
より変化することは、前式から明らかである。
例えば(R−Y)信号では (0,7R−0,6G−0,1B) ・・・・・・3200°K (0,544R−0,312G−0,232B)・・・
・・・5000°K (G−Y)信号では (0,4G−0,3R−0,1B) ・・・・・・3200’  K (0,625G−〇、279R−0.346B)・・・
・・・5000″ K と変化する、これはカラーテレビジョンカメラにおける
色再現性が変化することを意味するが、色再現性につい
ては周知のように色差信号をマトリックスすることによ
り改善することが可能であり、多少の変化に対しては許
容される。
しかしながら、カラーテレビジョンカメラにおいてはホ
ワイトバランスは最重要なものである。
特に無彩色の被写体を撮像しているときに色信号が現れ
る現象に対して人間の検知限は極めて高いためホワイト
バランスは色再現性などに対して更に重要な項目である
。
本実施例によれば、撮像素子出力信号のうち1画素おき
の信号をサンプリング分離して信号量を所定の大きさに
調整し、信号の極性を調整した後、ホワイトバランスの
崩れた色差信号に加算することによりホワイトバランス
を調整している、そのため照明の色温度が変化しても簡
単にホワイドパランスを合わせることができる。また補
正信号をゲート回路16により1水平走査線毎に交互に
弁別した後、信号量を所定の大きさに調整しホワイトバ
ランスの補正を行なっている。そのため、ホワイトバラ
ンスの崩れた色差信号を同時化し、補正信号を、輝度信
号を1水平走査期間遅延線を用いて遅延した信号と遅延
しない輝度信号とにより得て、前記ホワイトバランスの
崩れた色差信号に対しても加算もしくは減算することに
よりホワイトバランスを補正する方法(図示せず)に比
べて1水平走査期間遅延線が不必要であり回路の簡易化
が図れる。また前記のホワイトバランスの補正方法では
n+1 (H)の水平走査により得た色差信号のホワイ
トバランスの補正にn (H)とn+1 (H)の輝度
信号成分を用いるため、特に被写体像の垂直エツジ部で
はホワイトバランスが完全に補正されずその結果、被写
体像の垂直エツジ部に色誤差信号が発生する。本発明で
はホワイトバランスの補正された色差信号を同時化して
いるため、被写体像の垂直エツジ部に色誤差信号が発生
することはない。
以上、第1及び第2の実施例では撮像素子出力信号のう
ち1画素おきの信号をサンプリング分離してその信号量
を所定の大きさに調整したのち、撮像素子出力信号に加
算もしくは減算することによりホワイトバランスを調整
し、前記ホワイトバランスの補正された色差信号を1水
平走査期間遅延線11及びスイッチ回路12に供給し、
スイッチ回路12により切り換えることにより色差信号
の同時化をおこなっている。本発明では一つの水平走査
により得られた撮像板出力信号から色差信号及びホワイ
トバランスの補正信号を得て、ホワイトバランスの補正
を行なった後、色差信号の同時化を行なっている。その
ためカラー固体撮像装置の回路構成の簡易化が図れ、か
つ被写体像の垂直エツジ部に色誤差信号が発生すること
はない。
次に本発明の第3の実施例を説明する。
第3の実施例は第16図に示した第2の実施例よりも更
に回路構成を簡単にするために、第16図に示したカラ
ー固体撮像装置の構成要素からサンプリング回路6.ロ
ーパスフィルタ7を省略し、ゲート回路16の入力信号
として、ローパスフィルタ26の出力信号を用いたもの
である。
まず、ホワイトバランス補正について説明する。
色温度が32000″にの照明を用いて無彩色の被写体
像を照明し、第14図に示した固体撮像板で撮像したと
きにホワイトバランスが合っている状態での各色差信号
は前述のように (R−Y)=R−(0,3R+0.6G+0.1B)=
0.7R−0,6G−0,1B =0 同様に、 (G−Y)=G−(0,3R+0.6G+0.1 B)
=0.4G−0,3R−0,1B =O 但し、Y=(0,3R+0.6G+0.1B)となる。
従って、(R−Y)及び(G−Y)の2つの色差信号は
零となり色信号成分は現れない。
次に照明の色温度が5000″Kに変化してホワイトバ
ランスが崩れ、色差信号が各々(0,7R−Y)、(1
,2G−Y)になったとすれば、前記ホワイトバランス
が崩れた状態の色差信号は次のように表すことができる
。
(0,7R−Y) =0.7R−(0,2R+0.5G+0.3B)=0.
5R−0,5G−0,3B (信号の絶対値は−0,3となる。) (1,2G−Y) =1.2G−(0,2R+0.5G+0.3B)=0.
7G−0,2R−0,3B (信号の絶対値は+0.2となる。) 但し、Y= (0,2R+0.5G+0.3B)従って
、(R−Y)及び(G−Y)の2つの色差信号は零とな
らずに色信号成分のうち(R−Y)信号には負方向の信
号が、(G−Y)信号には正方向の信号が現れ、無彩色
の被写体を撮像しているにもかかわらず色信号が現れる
ことになる。
前記ホワイトバランスの崩れた色差信号のホワイトバラ
ンスを合わせるには(0,7R−Y)。
(1,2O−Y)の色差信号に撮像素子出力信号を加算
もしくは減算し、色差信号を零にすればよい。
そのため、撮像素子出力信号から高域成分を除幅及び極
性を任意に調整し、前記ホワイトバランスの崩れた色差
信号に加えればホワイトバランスを合わせることができ
る。
ホワイトバランスを合わせるには次式に示すようにホワ
イトバランスの崩れた色差信号に前記サンプリング分離
して得た信号を演算する。
0.7 (R−Y) = (0,7R−Y)±△(0,8R,+G+0.2B
) この△を0.15として前=己(0,7R−Y)に加算
すれば以下のようにホワイトバランスを合わせることが
できる。
0.7  (R−Y) =  (0,7R−Y)+0.15  (0,8R+G
+0.2B) =  (0,7R−Y)+  (0,12R+0.15
GO,03B) =  (0,62R−0,35G−0,27B)=0 
(“、’R:に:  B=1  :  1  :  1
)同様に 1.2 (G−Y) =(1゜2G−Y)±△(0,8R+c+0.2B) この△を0.1として前記(1,2G−Y)から減算す
れば以下のようにホワイトバランスを合わせることがで
きる。
(執以1合泊) 1.2  (G−Y) =  (1,2G−Y)  −0,1(0,8R+G+
0.2B) =  (0,6G−0,28R−0,32B)=0 (
“、’G:R:B=1:1:1)但し、Y= (0,2
R+0.5G+0.3B)従って、(R−Y)及び(G
−Y)の2つの色差信号は零となり完全にホワイトバラ
ンスの合った色差信号を得ることができる。
なお、上記のようにしてホワイトバランスを調整した場
合、色差信号を構成する三原色(R,G。
B、)の比率は補正信号の量により変化することは、前
式から明らかである。
例えば(R−Y)信号では (0,7R−0,6G−0,1B) ・シ       ・・・・・・3200°K(0,6
2R−0,35G−0,27B)・・・・・・5000
’ K (G−Y)信号では (0,4G−0,3R−0,1B) ・・・・・・3200° K (0,6G−0,28G−0,32B)・・・・・・5
000° K と変化するが、ホワイトバランスは完全に補正されてい
る。
前記ホワイトバランスの補正された色差信号を1水平走
査期間遅延線11及びスイッチ回路12に供給し、スイ
ッチ回路12により切り換えることにより色差信号の同
時化をおこなっている。本発明では一つの水平走査によ
り得られた撮像板出力信号から色差信号及びホワイトバ
ランスの補正信号を得て、ホワイトバランスの補正を行
なった後、色差信号の同時化を行なっている。そのため
カラー固体撮像装置の回路構成の容易化が図れ、かつ被
写体像のエツジ部に色誤差信号が発生することはない。
以上説明したように、本発明によれば1水平走査毎に異
なる色差信号を読み出す色差順次方式のカラー固体撮像
装置において、完全にホワイトバランスを補正した色差
信号を用いて色差信号の同時化を行ない、前記同時化さ
れた信号により色信号を作成するため、無彩色の被写体
の垂直方向のエツジ部に色誤差信号が発生することはな
(、カラー固体撮像装置の構成も簡単となる。さらに、
簡単な構成で容易に広範囲な色温度の照明下のホワイト
バランスの調整ができるのでカラー固体撮像装置を広範
囲な色温度の照明で使用することが可能となる、
【図面の簡単な説明】
第1図は撮像板とモザイク状色フィルタを組み合わせた
色差順次方式の概念図、第2図は同撮像板の出力信号波
形図、第3図はカラー固体撮像装置のブロック図、第4
図は固体撮像板の分光感度特性図、第5図は各色温度の
分光分布特性図、第6図は固体撮像板に3200″にの
色温度特性を乗算した分光感度特性図、第7図は赤外除
去フィルタの分光特性図、第8図は第6図の分光感度特
性に第7図の分光感度特性を乗算した分光感度特性図、
第9図は赤、緑フィルタの分光特性図、第10図は第8
図の分光特性に第9図のフィルタの分光特性を乗算した
各受光素子の分光特性図、第11図は色温度5000″
Kにおける各受光素子の分光特性図、第12図は本発明
の一実施例によるカラー固体撮像装置のブロック図、第
13図はその要部の出力信号波形図、第14図は本発明
の他の実施例に用いる色フィルタと撮像板上のフォトダ
イオードの位置関係図、第15図は撮像板の出力信号波
形図、第16図はさらに他の実施例のブロック図である
。 5・・・・・・撮像板、14・・・・・・カラーエンコ
ーダ、19.20・・・・・・加算器。 代理人の氏名 弁理士 中尾敏男 ほか1名/−7’< 第 2 図 η↑lひθ 第4図 5更畏 (n)n) 第 5 図 ス畏 (nM) 第6図 シ夏 長 (nm) 第 7 図 1 長 01Jnλ 第8図 沢畏(71m) e  −m−赤フィルター 第 9 図                    
 J −−一未表フイルター1長(7+M) し−−− 遣3rノ1εイア1号 j −−−’i¥崖信号 沢 畏 (ylWL) 深長(n叩 第13図 手続補正書 昭和62年9 月180 2発明の名称 カラー固体撮像装置 3補正をする者 事件との関係      特  許  出   願  
人住 所  大阪府門真市大字門真1006番地名 称
 (582)松下電器産業株式会社代表者    谷 
 井  昭  雄 4代理人 〒571 住 所  大阪府門真市大字門真1006番地松下電器
産業株式会社内 明    細    書 l、発明の名称 カラー固体撮像装置 2、特許請求の範囲 実質的に第10色光に感応する第1の感光素子と実質的
に第2の色光に感応する第2の感光素子とを水平ライン
に沿って順次配列した第1の感光素子列と、実質的に第
3の色光に感応する第3の感光素子と実質的に第4の色
光に感応する第4の感光素子または前記第2の感光素子
とを水平ラインに沿って順次配列した第2の感光素子列
と、これら第1の感光素子列と第2の感光素子列とが垂
直方向に交互に配置された撮像素子と、この撮像素子を
水平走査する水平走査手段と、この水平走査手段により
前記第2の感光素子列を水平走査しこの走査出力からホ
ワイトバランスのとれた第2の色差信号を得る第2の色
差信号出力手段と、前記水平走査手段により前記第1の
感光素子列を水平走査しこの走査出力からホワイトバラ
ンスのとれた第1の色差信号を得る第1の色差信号出力
手段と、この第1の色差信号出力手段からの出力を1水
平走査期閏(IH)遅らせる遅延手段とを有し、前記第
1の色差信号出力手段からの出力と前記第2の色差信号
出力手段からの出力を同時化し、且つ前記ホワイトバラ
ンスは前記各々の走査出力の信号の一部を用いて色温度
変化に対応して電気的に調整する調整手段を有すること
を特徴とするカラー固体撮像装置。 3、発明の詳細な説明 産業上の利用分野 本発明はX−Yダイオードマトリックスや電荷結合素子
(COD)の如き固体撮像板を使用したカラー固体撮像
装置に関するものである。 従来の技術 この種のカラー固体撮像装置として、単一の撮像板を用
い、水平走査方向に沿ってR、B 、Gの光透過フィル
タストライブを繰返し配列したカラーストライプフィル
タを重畳し、水平走査によって得られるR −B 、G
の順次信号から各色成分信号を゛ 分離し、カラー信号
を発生するカラーテレビジョンカメラが知られている。 この所謂単板式カラーカメラは3つの撮像板を用いてR
,B、Gの信号を個々に取出すカラー固体撮像装置に比
ベレジストレーションの問題もなく、小型カラーテレビ
ジョンカメラとして有用である。しかしながらこのよう
な単撮像板式カラーカメラでは3絵素で1画素が構成さ
れる。従って解像度の向上を図るためには、水平方向の
絵素数を増加せざるを得す、このために集積度を上げる
か撮像面積を増さねばならない。しかしこの高集積化に
は製造技術上の多くの問題があるためにできるだけ小面
積、少素子数の撮像板で高解像度の可能なカラー化の方
式が望まれる。 このためにより小面積、少素子数で実効的に解像度の向
上が可能なカラー化方式の一例として2絵素で1画素を
構成することが、特願昭50−128752号が提案さ
れている。 その内容の概略を第6図、第7図で説明する。 第6図はモザイク状カラーフィルタと撮像板のフォトダ
イオードの配列を示しこのフィルタと固体撮像板とは対
応しており、この中で1は赤Rフィルタ、2は緑Gフィ
ルタ、3は輝度特性又は全光透過Yフィルタであり、4
はフォトダイオードである。赤Rフィルタl、緑Gフィ
ルタ2、全色透過Yフィルタ3にそれぞれ対応したフォ
トダイオード4からの出力信号をそれぞれR,G、  
Yとすれば水平ライン毎にR,Y、  R,Y・・・・
・・の列とG、  Y、  G、  Y・・・・・・の
列の点順次信号が交互に得られる。 この信号を図示すると第7図のようになる。同図におい
て(a)はR,Y、  R,Y・・・−・・の列を示し
、(b)はc、  y、  c、  y・・・・・・の
列を示す。 これらの(a)および(b)の波形を低域成分と変調成
分で表現すると、各々以下のようになる。 次にこれらの信号から色信号成分としての色差信号(R
−Y)、  (G−Y)を得て標準カラーテレビジョン
信号に変換するブロックダイヤグラムを第8図に示す。 同図において5は第6図で示したモザイク状カラーフィ
ルタを配した固体撮像板であり、その出力信号の一方を
サンプリング回路6で輝度信号成分の部分のみをサンプ
リングし、ローパスフィルタ7を介して高周波成分を除
去し輝度信号(この例ではY)とする。 また、撮像板5より得られた信号のうちもう一方は水平
サンプリング周波数の172の周波数を中心とするバン
ドパスフィルタ8を介してモザイク状色フィルタで変調
された高周波成分のみを分離しく (R−Y) 5in
tとCG−Y) 5int)、同期検波回路9で同期検
波することにより水平ライン毎に色差信号(R−Y)と
(C;−Y)を得、これをローパスフィルタ10を介し
て高調波を除去した後スイッチ回路12に供給し、同時
に1水平期間遅延線11により遅延された信号をスイッ
チ回路12に加え、ここで線順次色差信号を連続した二
つの色差信号に直し、更に一方の色差信号を増幅器13
により増幅もしくは減衰し2つの色差信号を適当な比率
に調整した後カラーエンコーダー14に供給し標準カラ
ーテレビジョン信号を得る。 なお、15はパルス発生器であり、この出力信号を固体
撮像板に加えて駆動させると共に、これと同期関係にあ
るパルスをサンプリング回路6及び同期検波回路9及び
スイッチ回路12にも供給している。このようにすれば
、輝度信号の帯域中は色光に無関係に常に水平サンプリ
ング周波数のl/4となる。 次に、実際に色差信号を得るための色分解光学系の説明
を以下に述べる。 第9図に一般的なX−Yダイオードマトリックス方式の
撮像板の分光感度特性を示す。撮像板は波長400 n
mから1200nmの広範囲にわたって感度を有してい
る。この分光特性とカラーテレビジョンカメラの照明と
して最も一般的に用いられている第10図に示した色温
度3200°にのエネルギーの分光特性を乗算しその結
果の最大値を100%として正規化した撮像板の分光感
度特性を第11図に示す。この時点における分光感度は
波長400nmから1l100nまで存在するが、カラ
ーテレビジョンカメラに必要な分光感度は400nmか
ら700ruwまでであるため第12図c、  dに示
す特性を有する2枚の赤外線除去フィルタを重ねて使用
することにより700 ru++以上の波長のエネルギ
ーを除去する。このようにして得られた撮像板の分光感
度特性を第13図に示す。この第13図の分光感度特性
に第14図に示した青透過フィルタe、緑透過フィルタ
fの分光特性を各々乗算することにより第 10図に示
す分光特性を有する赤信号g、緑信号りを得、金色透過
部から得られる信号iを輝度信号として用いる。そして
赤信号gと輝度信号iの差を色差信号(R−Y)、緑信
号りと輝度信号1の差を色差信号(G−Y)とする。 さてここで、この従来例の場合のホワイトバランス(無
彩色の被写体を映した時に色の疑似信号がでないように
調整する)のとり方に関しては、たとえば3200°に
の無彩色の白黒被写体を撮像した時に赤信号gと緑信号
りの差をなくすには、第14図に示した色フィルタe、
  fの透過率を変化させればよい。また赤信号及び緑
信号と輝度信号との間にレベル差が生じないように、第
6図に示す金色透過フィルタ3はその光の透過幅を狭く
し、輝度信号の量を第15図に示すように赤信号g:緑
信号h:輝度信号J=i:  1:  1となるように
している。 つまり、従来はホワイトバランスをとるために各フィル
タの透過率や開口率の値をその形状にて物理的に設定し
ていた。 発明が解決しようとする問題点 しかしながら、このようにある色温度に対してホワイト
バランスがとれるように物理的に設定しても、実際にカ
ラーテレビジョンカメラを使用する場合に照明の色温度
を3200°にの一定に保つことは難しい。例えば太陽
光の下で撮像する場合には、照明の色温度は2000”
 Kから10000°に程度まで刻々と変化する。従っ
て第15図に示した3200’ Kを標準状態として設
計したテレビジョンカメラで5000’ Kの照明下で
無彩色の被写体像を撮像すれば、第10図に示すように
3200’ Kと5000’ Kで光源の分光特性が変
化し、被写体のR,G、  Bの比率が大幅にずれ、そ
の結果ホワイトバランスがくずれ青みがかったカラー画
像となる問題があった。 また、更に従来のR,C,Bの3色フィルタを用いた比
較的低い解像度のホワイトバランスの調整に関しては電
気的手段により調整されている。 しかし、本方式の高解像度の色差順次方式のフィルタの
カラー個体撮像装置は、以下で詳述するように、その特
性上これとは大きく異なる特有の構成を有するものであ
り、従って、それをそのまま流用することは不可能であ
り、かえってカラー画像の致命的な欠陥にもなりかねな
い。 つまり、本発明を以て初めて、色温度が変化してもその
ホワイトバランスを極めて容易に調整することができ、
加えて高解像度の色差順次方式のカラーフィルタの固体
撮像装置を実用にならしめることが可能となる。本発明
は、これを目的とした全く新規なカラー化信号方式を有
するカラー固体撮像装置を提供するものである。 問題点を解決するための手段 本発明は、実質的に第1の色光に感応する第1の感光素
子と実質的に第20色光に感応する第2の感光素子とを
水平ラインに沿って順次配列した第1の感光素子列と、
実質的に第30色光に感応する第3の感光素子と実質的
に第4の色光に感応する第4の感光素子または前記第2
の感光素子とを水平ラインに沿って順次配列した第2の
感光素子列と、これら第1の感光素子列と第2の感光素
子列とが垂直方向に交互に配置された撮像素子と、この
撮像素子を水平走査する水平走査手段と、この水平走査
手段により前記第2の感光素子列を水平走査しこの走査
出力からホワイトバランスのとれた第2の色差信号を得
る第2の色差信号出力手段と、前記水平走査手段により
前記第1の感光素子列を水平走査しこの走査出力からホ
ワイトバランスのとれた第1の色差信号を得る第1の色
差信号出力手段と、この第1の色差信号出力手段からの
出力を1水平走査pH閏(IH)遅らせる遅延手段とを
有し、前記第1の色差信号出力手段からの出力と前記第
2の色差信号出力手段からの出力を同時化し、且つ前記
ホワイトバランスは前記各々の走査出力の信号の一部を
用いて色温度変化に対応して電気的に調整する調整手段
を有することを特徴とするカラー固体撮像装置である。 作用 第1の感光素子列と第2の感光素子列を水平走査するこ
とにより各々異なる2種類の信号が得られる。 この2種類の信号を各々調整手段と第1の色差信号出力
手段あるいは第2の色差信号出力手段とによりホワイト
バランスのとれた2種類の色差信号が得られる。 また、第1の色差信号出力手段からの出力を遅延手段を
介することにより第2の色差信号出力手段からの信号と
同時化し、カラー信号が得られる。 実施例 以下、特に色温度の変化に容易に対応し、ホワイトバラ
ンスの調整の極めて容易な色差順次方式のカラーフフィ
ルタを用いたカラー固体撮像装置について説明する。 まず、従来例と同一のフィルタ構成の実施例について述
べる。 第15図は、第6図の如き撮像板と色フィルタの組み合
わせにより、1水平走査線毎に異なった色差信号を得る
色差順次方式の固体撮像装置を用いて、色温度3200
°にの照明で照らされた無彩色の被写体を撮像した場合
に、各撮像素子の出力信号の大きさが等しい状態、即ち
ホワイトバランスが合っている状態を示したものである
。このとき各撮像素子の出力色信号の比率はh: j:
 g=1:  1:  1であり、輝度信号jを構成す
る三原色の比率は赤:緑:青=0.3: 0.6: 0
.1 (各々赤、緑、青に相当する波長700〜600
,600〜500および500〜400の輝度信号の面
積比)となっている。 この状態から照明の色温度を5000°Kに変えて無彩
色の被写体を撮像した場合の撮像特性を第16図に示す
。色温度が高くなるため第15図の場合に比べて短波長
側の色信号成分が多くなり、各撮像素子の撮像特性は第
16図に、l、mのようになる。 このとき各撮像素子の出力色信号の比率は、k: l:
 m=0.7: 1: 1.2となり輝度信号mを構成
する三原色の比率は赤:緑:青=0.2: 0゜5: 
0.3となっている。(これも同様にこの色温度での分
光特性の面積比から算出) −古色差信号は輝度信号Yの大きざに比べて相対的に赤
信号が小さくなり、緑色信号が大きくなるため、320
0@にでホワイトバランスが合っていた状態からバラン
スがずれて、撮像板5のn(H)とn+1 (H)の水
平走査線の出力信号から得られる色差信号(R−Y)お
よび(G−Y)は、各々(0,7R−Y)(≠0)と(
1,2O−Y)(≠0)となり、白黒被写体であるにも
かかわらず色差信号が現われてしまう。 なおここで、ホワイトバランスをとるということは、無
彩色の被写体を撮像した時、色信号R2G、  Bの比
がl: 1:  1となること(等価的には色差信号を
零とするこ)、つまり前記の色差信号においてホワイト
バランスがとれている状態では次の関係が満たされてい
る。 3200°にでホワイトバランスがとれている時は、n
 (H)の水平走査線の出力信号から得られる色差信号
(R−Y)は、 (R−Y)=R−(o、aR+0.6c+o−IB)=
0.7R−0,6G−0,1B となる。 (この色温度では、Y=0.3R+0.6G+0.1B
である。) また、同様にして、n+1(H)の水平走査線の出力信
号から得られる色差信号(G−Y)は、(G−Y)=G
−(0,3R+0.6G+0.1B)=0.4G−0,
3R−0,1B ここでこれらの2種類の色信号が共に零である時、上記
2式より 0.7R−0,6G=0.4G−0−3R+”+ R=
 G 従って、R=G=B  即ち R: G: B=1:l
: 1となり、これらの色差信号が共に零の時、ホワイ
トバランスがとれていることになる。 ところが、このままで色温度が5000” Kに変化す
ると、各々の水平走査線より得られる色差信号(R−Y
)および(G−Y)は、各々(0,7R−Y)(≠0)
と(1,2G−Y)(≠0)となってホワイトバランス
が崩れてしまう。 そこで、本発明者は、この色差信号に含まれるたとえば
輝度信号Yを用いて、各水平走査線からの色差信号毎に
以下のようにしてホワイトバランスを電気的にとり得る
ことを見い出した。 つまり、 (0,7R−Y)、  (1,2G−Y)と
いうようにホワイトバランスの崩れた色差信号のホワイ
トバランスの補正は次式に示すようにY信号をホワイト
バランスの崩れた色差信号に演算することにより行なう
ことができる。 例えば、n (H)の水平走査線からの色差信号に関し
ては、 (0,?R−Y)±Δ(Y)として以下のホワ
イトバランスの補正を行なう。 △を0.3とし、 (0,7R−Y)から0.3Yを減
算すれば (0,7R−Y)−(0,3Y) =0.7 (R−Y) =o、7(R−0,2R−0,5G−0,3B)=0.
56R−0,35G−0,21B=O(R: G: B
=1:  1: 1で)となり(R−Y)信号は零とな
る。 (但し、色温度5000” Kで Y=0.2R+o、
5G+0.3B) 同様にH+1 (H)の水平走査線がからの色差信号に
間しては、(1,2O−Y)±Δ(Y)として以下のホ
ワイトバランスの補正を行なう。 Δを0.2とし、゛(1,2G−Y)に0.2Yを加算
すれば (1,2O−Y)+ (0−2Y) = 1.2 (G−Y) =1−2 (G−0,2R−0,5G−0,3B)=0
.6G−0,24R−0,36B となり(G−Y)信°号もまた零となる。 即ち、ホワイトバランスを補正するには、各水平走査線
からの各々の色差信号に対して、色差信号(R−Y)の
方では輝度信号Yの蛍を元の70%に減衰させ、もう一
方の色差信号(G−Y)の輝度信号の量を元の120%
に増幅すれば、無彩色の被写体を映した時に、各色差信
号(R−Y)。 (G−Y)は零となりホワイトバランスは補正されてい
ることになる。 また、これらの色差信号のうち出力の早いもの1水平期
閏(IH)遅らせ同時化を行ってカラー信号をえる。こ
こで注意すべきことは、高解像度を目的として色差順次
方式のカラーフィルタをもちいており、そのためら各走
査線の色差信号のホワイトバランス補正は同一の走査線
から出力される信号の一部を用いて電気的に行うとゆう
ことである。 これがなされず、従来のように単にある走査線からの信
号の一部で補正をおこなっていれば、無彩色の白黒の水
平ストライブ等を映したときに被写体像の垂直エツジ部
に疑似的な色誤差信号が発生するとゆう致命的な問題と
なる。 次にこの第1の実施例のカラー固体撮像装置のブロック
図を第1図に示し、その各部の波形を第2図に示す。 第1図に於いて番号5〜14で示す構成要素は第8図で
説明したものと全く同一であるのでその説明は省略する
。16はゲート回路、17.18は増幅器、19.20
は加算器、21は増幅器17.18の制御回路である。 ゲート回路16はローパスフィルタフの出力信号をパル
ス発生回路15から供給されるゲートパルスの極性によ
り増幅器17もしくは18へ弁別している。前記ゲート
回路16には1水平周期毎に極性が反転するゲートパル
スが供給されている。ここでは、奇数番目の水平走査で
は正方向のパルスであり、偶数番目の水平走査では負方
向のパルスである。ゲート回路16は正方向のパルスが
供給された時は人力信号を増幅器17へ供給し、負方向
のパルスが供給された時は人力信号を増幅器18へ供給
する。前記増幅器17.18は人力信号に対して出力信
号の極性及び増幅度が任意に設定できる型式のものであ
る。制御回路21は前記増幅器17.18の極性及び増
幅度を独立に設定する制御回路である。 加算器19.20はローパスフィルタ 10の出力信号
と前記増幅器17.18の出力信号を加算するものであ
る。l水平期間遅延線11.スイッチ回路12は色差信
号を同時化するものである。 次に動作について説明する。 いま、画面の右半分が白で、左半分が黒の無彩色の被写
体像を色温度5000°にの光源で照明し、第1図に示
すカラー固体撮像装置で撮像したときの各部の信号波形
を模式的に第2図に示す。 前記被写体を撮像した時の輝度信号用ローパスフィルタ
フの出力信号は第2図aに示す形となる。 ここでn (H)は奇数番目の水平走査線を示し、n+
1 (H)は偶数番目の水平走査線を示している。n 
(H)の水平走査線からは(R−Y)の色差信号が得ら
れ、n+1 (H)の水平走査線からは(G−Y)の色
差信号が得られる。 前述のように、第1図に示したカラー固体撮像装置は色
温度3200°■(の光源で照明した時にホワイトバラ
ンスが調整されて合っているとすれば、色温度5000
°にの光源で照明された被写体像を撮像した場合にはホ
ワイトバランスが崩れる。従って色差信号用ローパスフ
ィルタ10の出力信号はn (H)、n+1 (H)の
水平走査線においてそれぞれ(0,7R−Y)と(1,
2O−Y)となる。これを模式的に示すと第2図すのよ
うになる。第2図すにおいてn (H)では色差信号が
負方向に、n+t(H)では色差信号が正方向に各々現
れる。一方ゲート回路16により1水平走査線毎に交互
に増幅器17.18に弁別された輝度信号はそれぞれ第
2図c、  dに示したようになる。これらの輝度信号
は増幅器17.18で振幅及び極性がそれぞれ調整され
て第2図e、  fに示す波形(これが補正信号である
)となる。前記増幅器17.18の出力信号はそれぞれ
加算器19゜20に供給され、第2図すに示す色差信号
と加算される。その結果第2図gに示すように色差信号
が零となり、ホワイトバランスが補正される。前記ホワ
イトバランスの補正された色差信号を1水平走査期間遅
延線11及びスイッチ回路12に供給し、スイッチ回路
12により切り換えることにより色差信号の同時化をお
こなっている。 この実施例によれば、色差信号を構成する輝度信号成分
の大きさを各水平走査ライン毎に調整することにより、
ホワイトバランスを補正している、そのため照明の色温
度が変化しても簡単にホワイトバランスを合わせること
ができる。 また、輝度信号成分をゲート回路16により1水平走査
線毎に増幅器17及び18に交互に弁別した後、信号量
を所定の大きさに調整すると共に信号の極性を調整して
補正信号を得て、ホワイトバランスの崩れた色差信号に
加算しホワイトバランスの調整を行なっている。 そのため、ホワイトバランスの崩れた色差信号を同時化
し、補正信号を、輝度信号を1水平走査期閏遅延線を用
いて遅延した信号と遅延しない輝度信号とにより得て、
前記ホワイトバランスの崩れた色差信号に対して加算も
しくは減算することによりホワイトバランスを調整する
方法(図示せず)に比べて1水平走査期間遅延線が不必
要であり回路の簡易化が図れる。また、この前記のホワ
イトバランスの補正方法ではn+1(H)の水平走査に
より得た色差信号のホワイトバランスの補正にn (H
)とn+1 (H)の輝度信号成分を用いるため、特に
被写体像の垂直エツジ部ではホワイトバランスが完全に
補正されずその結果、被写体像の垂直エツジ部に色誤差
信号が発生する。本発明ではホワイトバランスの補正さ
れた色差信号を同時化しているため、被写体像の垂直エ
ツジ部に色誤差信号が発生することはない。 本実施例ではサンプリングにより分離された輝度信号Y
を用いてホワイトバランスを補正したが、第7図a、 
 bに示す出力信号からY信号成分でなくR,G成分を
サンプリングにより分離し補正信号として用いてもよい
。 次に、本発明の第2の実施例を第3図〜第 16図を用
いて説明する。前述の実施例と異なる点は、カラーフィ
ルタとして第3図に示すようなモザイクフィルタ23,
24.25を用いている点、および第16図に示すよう
に輝度信号をサンプリング回路6およびローパスフィル
タ7を介してではなく、撮像板5の出力を直接ローパス
フィルタ26を通して得ている点であり、構成自体は第
1の実施例と同じである。 第3図において、22は第1図に示した固体撮像板のフ
ォトダイオードを示し、モザイク状色フィルタ23,2
4.25がこのフォトダイオードと一定の関係になるよ
うに重ねである。このモザイク状色フィルタの使用色フ
ィルタの一例を示すと23は青透過フィルタ、24は緑
透過フィルタ、25は輝度特性フィルタ又は全光透過フ
ィルタであり、水平ラインに沿って受光素子2個に対し
て3種類の色フィルタ1.IIの割合で配置されている
例えば第1の水平ラインでは輝度、緑、赤・・・・・・
の順に繰返して配置され、次の水平ラインには輝度。 赤、緑の順に繰返して配置され、これが垂直方向に交互
に繰返して設けられている。色フィルタの巾は垂直方向
では受光素子間隔と等しく或は2:1インターレースの
場合には受光素子間隔の2倍にされており、水平方向で
は例えば一対の受光素子の両方にまたがるある水平ライ
ンの色フィルタの巾は次の水平ラインの同色フィルタと
受光素子の総合感度にほぼ等しく、かつ二つの受光素子
に各々はぼ等分されるように決めて配置される。また白
黒被写体に対して各フィルタを介した受光素子の感度は
各々はぼ等しくすることが望ましく、このために各色フ
ィルタの透過率を変化させたり或は光通過巾を変えたり
してその目的を達することができる。 第4図は第3図の固体撮像板で被写体像を撮像したとき
の出力波形の模式図である。第4図においてTの期間は
1個の受光素子より得る出力信号期間であり、実際には
パルス状に生ずるが説明を簡単にするためにこのように
している。第4図aはある奇数番目n (H)水平ライ
ンの出力信号波形であり、bは次の水平ラインn+t(
H)の出力信号である。このうち26は輝度特性又は全
光透過フィルタ部に相当する信号成分Yであり27は緑
フィルタG、28は赤フィルタ8部に相当する信号成分
を示している。 いま、受光素子1個から得られる信号を1として第4図
aに示した信号を低域成分と変調色信号成分で表わすと となり、15図すに示した信号を低域成分と変調色信号
成分で表すと と表すことができる。 前記の式から明らかなように低域成分はいずれの水平ラ
インにおいても全く同じであり、変調色信号成分につい
ては水平ライン毎に交互に(R−Y)信号と(G−Y)
信号が生ずることになる。 この場合には前述の実施例のように輝度信号部分Yのみ
をサンプリングして輝度信号を取出ざなくでも、水平ラ
イン毎に振巾が変動するいわゆるライン濃淡現象が生じ
ないので、輝度信号は第16図に示すように、サンプリ
ング周波数の一以下を通過するローパスフィルタ26を
介するのみで取出すことができ高解像の輝度信号を得る
ことかできる。 以下、動作について説明する。 撮像板出力信号はローパスフィルタ26に供給され不必
要な高域成分を除去した後、輝度信号として使用するた
めカラーエンコーダ14に供給される。一方、撮像板出
力信号に含まれる変調色信号はバンドパスフィルタ8に
より分離した後、同期検波器9に供給し同期検波する。 前記、同期検波器出力信号はその信号に含まれる不必要
な高域成分をローパスフィルタ10により除去し色差信
号((R−Y)と(G−Y) )となる。ざらに撮像板
出力信号は第1の実施例と同様にサンプリング回路6に
より、第4図に示したT期間の画素信号を1画素おきに
サンプリングし、その高域成分をローパスフィルタフに
より除去した後、ゲート回路16に供給され1水平走査
周期毎に増幅器17及び18に弁別される。増幅器17
及び18はl制御回路21から供給される制御信号によ
り信号の大きさ及び信号の極性が任意に調整される。前
記信号の大きさ及び信号の極性が調整された各信号は加
算器19.20に供給されホワイトバランスの崩れた色
差信号と加算されホワイトバランスの補正を行なう。前
記増幅器17及び1日の出力信号がホワイトバランスの
補正信号である。前記ホワイトバランスの補正された色
差信号を1水平走査期閏遅延線11及びスイッチ回路1
2に供給し、スイッチ回路12により切り換えることに
より色差信号の同時化をおこなっている。 ここで、撮像板出力信号を1画素おきにサンプドパラン
スを補正する方法について詳細に説明する。 第4図は有彩色の被写体像を撮像した時の撮像素子出力
信号波形である。 いま、色温度が3200°にの照明を用いて無彩色の被
写体像を照明し、第4図に示した固体撮像板で撮像した
ときにホワイトバランスを調整した状態から、照明の色
温度を5000” Kに変えれば当然ながらホワイトバ
ランスは崩れてしまう。 ホワイトバランスが合っている状態において各水平走査
線毎に得られる色差信号(R−Y)と(G−Y)は次に
ように表すことができる。 (R−Y)=R−(0,3R+0.6G+0.1B)=
0.7R−0,6G−0,1B =O(R: G: B=1:  1: 1で)但し、色
温度3200’ KでY= (0,3R+0.6G+0
.1 B) 同様に、 CG−Y> =G−(0,3R+0.6G+0.1B)
=0.4G−0,3R−0,1B =O 従って、(R−Y)及び(G−Y)の2つの色差信号が
共に零のときは、ホワイトバランスがとれており無彩色
の被写体の場合、疑似の色信号は現れない。 次に照明の色温度が5000°Kに変化してホワイトバ
ランスが崩れ、色差信号が各々(0,7R−Y)、  
(1,2O−Y)になったとすれば、前記ホワイトバラ
ンスが崩れた状態の色差信号は次のように表すことがで
きる。 (0,7R−Y) =0.7R−(0,2R+0.5C;+0.3B)=0
.5R−0,5G−0,3B (信号の絶対値は−0,3となる。) (1,2O−Y) = 1.2G−(0,2R+0.5C;+0.3B)=
0.7G−0,2R−0,3B (信号の絶対値は−0,2となる。) 但し、色温度5000” KでY= (0,2R+0.
5G+0.3B) 従って、 (R−Y)及び(G−Y)の2つの色差信号
は零とならずに各水平走査線より得られる色信号成分の
うちn (H)の水平走査線から得られる(R−Y)信
号には負方向の信号が、n+1(H)の水平走査線から
得られる(G−Y)信号には正方向の信号が現れ、無彩
色の被写体を撮像しているにもかかわらず色信号が現れ
ることになる。 このホワイトバランスの崩れた色差信号のホワイトバラ
ンスを合わせるには(0,7R−Y)および(1,2O
−Y)の色差信号に撮像素子出力信号を各水平走査線か
らの信号に対して加算もしくは減算し、色差信号を零に
すればよい。 そのため、第4図、第16図で示したように撮像素子出
力信号のうち1画素おきの信号をサンプリング分離して
得た信号の振幅及び極性を各水平走査線毎に任意に調整
し、前記ホワイトバランスの崩れた色差信号に加えれば
ホワイトバランスを合わせることができる。 次にこの第4図に示した26 (Y)と27(G)、2
6 (Y)と28 (R)の信号をサンプリング分離し
て前記ホワイトバランスの崩れた色差信号に加えてホワ
イトバランスを合わせる場合について説明する。ホワイ
トバランスを合わせるには次式に示すようにホワイトバ
ランスの崩れた色差信号に前記サンプリング分離して得
た信号演算する。 n (H)の水平走査線からの色差信号(R−Y)に間
しては、 0.7 (R−Y) = (0,7R−Y)±Δ(0,13R+0.55G+
0.2B) ここでホワイトバランスを合わせるには前記Δを0.3
4として前記(0,7R−Y)に加算すればホワイトバ
ランスを合わせることができる。 0.7 (R−Y) = (0,7R−Y)+0.34 (0,13R+0.
55G+0.2B) = (0,7R−Y)+ (0,044R+0.187
G+0.068B) = (0,544R−0,312G −〇、232B) (信号の絶対値は零となる。) 同様に1+1(H)の水平走査線からの色差信号(C;
−Y)に関しては、 1.2 (G−Y) = 1.2 (G−Y)±Δ(0,35R+0−33G
+0.2B) ここでホワイトバランスを合わせるには前記Δを0.2
27として前記(1,2O−Y)から減算すればホワイ
トバランスを合わせることができろ。 1.2 (C;−Y) = (1,2C;−Y)−0,227(0,35R+0
.33C;+0.2B) = (0,625G−0,279R−0,346B)(
信号の絶対値は零となる。) 但し、 Y=  (0,2R+0.5G+0.3B)従
って、 (R−Y)及び(G −Y)の2つの色差信号
は零となり完全にホワイトバランスの合った色差信号を
得ることができる。 なお、上記のようにしてホワイトバランスを調整した場
合、色差信号を構成する三原色の比率は補正信号の量に
より変化することは、前式から明らかである。 例えば(R−Y)信号では (0,7R−0,6G−0,1B) ・・・・・・3200°K (0,544R−0,312G−0,232B)・・・
・・・5000” K CG−Y>信号では (0,4G−0,3R−0,1B) ・・・・・・3200” K (0,625G−0,279R−0,346B)・・・
・・・5000’ K と変化する、これはカラーテレビジョンカメラにおける
色再現性が変化することを意味するが、色再現性につい
ては周知のように色差信号をマトリックスすることによ
り改善することが可能であり、多少の変化に対しては許
容される。 しかしながら、カラーテレビジョンカメラにおいてはホ
ワイトバランスは最重要なものである。 特に無彩色の被写体を撮像しているときに色信号が現れ
る現象に対して人間の検知限は極めて高いためホワイト
バランスは色再現性などに、対して更に重要な項目であ
る。 本実施例によれば、撮像素子出力信号のうち1画素おき
の信号をサンプリング分離して信号量を所定の大きさに
調整し、信号の極性を調整した後、ホワイトバランスの
崩れた色差信号に加算することによりホワイトバランス
を調整している、そのため照明の色温度が変化しても簡
単にホワイトバランスを合わせることができる。また補
正信号をゲート回路16により1水平走査線毎に交互に
弁別した後、信号量を所定の大きさに調整しホワイトバ
ランスの補正を行なっている。そのため、ホワイトバラ
ンスの崩れた色差信号を同時化し、補正信号を、輝度信
号をl水平走査期間遅延線を用いて遅延した信号と遅延
しない輝度信号とにより得て、前記ホワイトバランスの
崩れた色差信号に対しても加算もしくは減算することに
よりホワイトバランスを補正する方法(図示せず)に比
べてl水平走査期間遅延線が不必要であり回路の簡易化
が図れる。また前記のホワイトバランスの補正方法では
n+1(H)の水平走査により得た色差信号のホワイト
バランスの補正にn (H)とn+1 (H)の輝度信
号成分を用いるため、特に被写体像の垂直エツジ部では
ホワイトバランスが完全に補正されずその結果、被写体
像の垂直エツジ部に色誤差信号が発生する。本発明では
ホワイトバランスの補正された色差信号を同時化してい
るため、被写体像の垂直エツジ部に色誤差信号が発生す
ることはない。 以上、第1及び第2の実施例では撮像素子出力信号のう
ち1画素おきの信号をサンプリング分離してその信号量
を所定の大きさに調整したのち、撮像素子出力信号に加
算もしくは減算することによりホワイトバランスを調整
し、前記ホワイトバランスの補正された色差信号を1水
平走査期間遅延線11及びスイッチ回路12に供給し、
スイッチ回路12により切り換えることにより色差信号
の同時化をおこなっている。本発明では一つの水平走査
により得られた撮像板出力信号から色差信号及びホワイ
トバランスの補正信号を得て、ホワイトバランスの補正
を行なった後、−色差信号の同時化を行なっている。そ
のためカラー固体撮像装置の回路構成の簡易化が図れ、
かつ被写体像の垂直エツジ部に色誤差信号が発生するこ
とはない。 次に本発明の第3の実施例を説明する。 第3の実施例は第16図に示した第2の実施例よりも更
に回路構成を簡単にするために、第16図に示したカラ
ー固体撮像装置の構成要素からサンプリング回路6.ロ
ーパスフィルタ7を省略し、ゲート回路16の人力信号
として、ローパスフィルタ26の出力信号を用いたもの
である。 まず、ホワイトバランス補正について説明する。 色温度が32000°I(の照明を用いて無彩色の被写
体像を照明し、第3図に示した固体撮像板で撮像したと
きにホワイトバランスが合っている状態での各色差信号
は前述のように (R−Y)=R−(0,3R+0.6G+0.1B)=
0.7R−0,6G−0,1B 二〇 同様に、 (C;−Y)=G−(0,3R+0.6G+0.1B)
=0.4G−0,3R−0,1B =0 但し、 Y=  (0,3R+0.6G+0.1 B)
従って、(R−Y)及び(G−Y)の2つの色差信号は
零となり色信号成分は現れない。 次に照明の色温度が5000°Kに変化してホワイトバ
ランスが崩れ、色差信号が各々(0,7R−Y)、(1
,2G−Y)になったとすれば、前記ホワイトバランス
が崩れた状態の色差信号は次のように表すことができる
。 (0,7R−Y) =0.7R−(0,2R+0.5G+0.3B)=0.
5R−0,5G−0,3B (信号の絶対値は−0,3となる。) (1,2O−Y) =1−2G−(0,2R+0.5G+0.3B)=0.
7G−0,2R−0,3B (信号の絶対値は+0.2となる。) 但し、 Y=  (0,2R+0.5G+0.3B)従
って、(R−Y)及び(G−Y)の2つの色差信号は零
とならずに色信号成分のうち(R−Y)信号には負方向
の信号が、 (G−Y)信号には正方向の信号が現れ、
無彩色の被写体を撮像しているにもかかわらず色信号が
現れることになる。 前記ホワイトバランスの崩れた色差信号のホワイトバラ
ンスを合わせるには(0,7R−Y)、(1,2G−Y
)の色差信号に撮像素子出力信号を加算もしくは減算し
、色差信号を零にすればよい。 そのため、撮像素子出力信号から高域成分を除去した信
号−(Y+R+G)を得、前記信号の振幅及び極性を任
意に調整し、前記ホワイトバランスの崩れた色差信号に
加えればホワイトバランスを合わせることができる。 ホワイトバランスを合わせるには次式に示すようにホワ
イトバランスの崩れた色差信号に前記サンプリング分離
して得た信号を演算する。 0.7 (R−Y) = (0,7R−Y)±Δ(0,8R+G+o、2B) このΔを0.15として前記(0,7R−Y)に加算す
れば以下のようにホワイトバランスを合わせることがで
きる。 0.7  (R−Y) = (0,7R−Y)+0.15 (0,8R+G+0
.2B) = (0,7R−Y)+  (0,12R+0.15C
;+0.03B) = (0,62R−0,35G−0,27B)=0  
(R:  G:  B=1:  1:  1)同様に 1.2 CG−Y) = (,1,20−Y>±△(0,8R+G+0.2B
) この△を0.1として前記(1,2G−Y)から減算す
れば以下のようにホワイトバランスを合わせることがで
きる。 1−2 (G−Y) = (1,2G−Y)−0,1(0,8R+G+0.2
B) = (0,6G−0,28R−0,32B)=0  (
G:  R:  B=1:  1:  1)但し、 Y
=  (0,2R+o、5C;+o−3B)従って、 
(R−Y)及び(C;−Y)の2つの色差信号は零とな
り完全にホワイトバランスの合った色差信号を得ること
ができる。 なお、上記のようにしてホワイトバランスを調整した場
合、色差信号を構成する三原色(R,G。 B)の比率は補正信号の量により変化することは、前式
から明らかである。 例えば(R−Y)信号では (0−7R−0,6G−0,1B) ・・・・・・3200’ K (0,62R−0,35G−0,27B)・・・・・・
5000’ K (G−Y)信号では (0,4G−0,3R−0,1B) ・・・・−3200’ K (0,6G−0,28G−0,32B)・・・・・・5
000” K と変化する、これはカラーテレビジョンカメラにおける
色再現性が変化することを意味するが、色再現性につい
ては周知のように色差信号をマトリックスすることによ
り改善することが可能であり、多少の変化に対しては許
容される。 しかしながら、カラーテレビジョンカメラにおいてはホ
ワイトバランスは最重要なものである。 特に無彩色の被写体を撮像しているときに色信号が現れ
る現象に対して人間の検知限は極めて高いためホワイト
バランスは色再現性などに対して更に重要な項目である
。 本実施例によれば、撮像素子出力信号のうち1画素おき
の信号をサンプリング分離して信号量を所定の大きさに
調整し、信号の極性を調整した後、ホワイトバランスの
崩れた色差信号に加算することによりホワイトバランス
を調整している、そのため照明の色温度が変化しても簡
単にホワイトバランスを合わせることができる。また補
正信号をゲート回路16によりl水平走査線毎に交互に
弁別した後、信号量を所定の大きさに調整しホワイトバ
ランスの補正を行なっている。そのため、ホワイトバラ
ンスの崩れた色差信号を同時化し、補正信号を、輝度信
号を1水平走査期間遅延線を用いて遅延した信号と遅延
しない輝度信号とにより得て、前記ホワイトバランスの
崩れた色差信号に対しても加算もしくは減算することに
よりホワイトバランスを補正する方法(図示せず)に比
べて1水平走査期閏遅延線が不必要であり回路の簡易化
が図れる。また前記のホワイトバランスの補正方法では
n+1 (H)の水平走査により得た色差信号のホワイ
トバランスの補正にn (H)とn+1(H)の輝度信
号成分を用いるため、特に被写体像の垂直エツジ部では
ホワイトバランスが完全に補正されずその結果、被写体
像の垂直エツジ部に色誤差信号が発生する。本発明では
ホワイトバランスの補正された色差信号を同時化してい
るため、被写体像の垂直エツジ部に色誤差信号が発生す
ることはない。 以上、第1及び第2の実施例では撮像素子出力信号のう
ち1画素おきの信号をサンプリング分離してその信号量
を所定の大きさに調整したのち、撮像素子出力信号に加
算もしくは減算することによりホワイトバランスを調整
し、前記ホワイトバランスの補正された色差信号を1水
平走査期間遅延線11及びスイッチ回路12に供給し、
スイッチ回路12により切り換えることにより色差信号
の同時化をおこなっている。本発明では一つの水平走査
により得られた撮像板出力信号から色差信号及びホワイ
トバランスの補正信号を得て、ホワイトバランスの補正
を行なった後、色差信号の同時化を行なっている。その
ためカラー固体撮像装置の回路構成の簡易化が図れ、か
つ被写体像の垂直エツジ部に色誤差信号が発生すること
はない。 次に本発明の第3の実施例を説明する。 第3の実施例は第16図に示した第2の実施例よりも更
に回路構成を簡単にするために、第16図に示したカラ
ー固体撮像装置の構成要素からサンプリング回路6.ロ
ーパスフィルタ7を省略し、ゲート回路16の入力信号
として、ローパスフィルタ26の出力信号を用いたもの
である。 このときのホワイトバランス補正について以下で説明す
る。 色温度が3200°にの照明を用いて無彩色の被写体像
を照明し、第3図に示した固体撮像板で撮像したときに
ホワイトバランスを調整すると、各色差信号は前述のよ
うに (R−Y)=R−(0,3R+0.6G+0.1B)=
0.7R−0,6G−0,1B =0   (R:  G:  B: =1:  1: 
 1で) ′同様に、 (G−Y)=G−(0,3R+0.6G+0.1B)=
0.4C;−0,3R−0,1B =0 但し、色温度3200” Kで Y= (0−3R+0.6C;+0.1B)となる。 従って、(R−Y)及び(G−Y)の2つの色差信号は
零となり、無彩色の被写体を映したときには疑似色信号
成分は現れずホワイトバランスはとれている。。 次に照明の色温度が5000°Kに変化してホワイトバ
ランスが崩れ、色差信号が各々(0,7R−Y)、(1
,2C;−Y)になったとすれば、前記ホワイトバラン
スが崩れた状態の色差信号は次のように表すことができ
る。 (0,7R−Y) =0.7R−(0−2R+0.5G+0.3B)=0.
5R−0,5G−0−3B (信号の絶対値は−0,3となる。) (1,2O−Y) = 1.2G−(0,2R+0.5G+0.3B)=0
.7G−0,2R−0,3B (信号の絶対値は+0.2となる。) 但し、色温度5000°にで Y= (0,2R+0.5G+0.3B)従って、 (
R−Y)及び(G−Y)の2つの色差信号は零とならず
に色信号成分のうち(R−Y)信号には負方向の信号が
、 (G−Y)信号には正方向の信号が現れ、無彩色の
被写体を撮像しているにもかかわらず色信号が現れるこ
とになる。 前記ホワイトバランスの崩れた色差信号のホワイトバラ
ンスを合わせるには(0,7R−Y)、  (1,2G
−Y)の色差信号に撮像素子出力信号を加算もしくは減
算し、色差信号を零にすればよい。 そのため、撮像素子出力信号から高域成分を除去した信
号−(Y+R+G)を得、前記信号の振幅及び極性を任
意に調整し、前記ホワイトバランスの崩れた色差信号に
加えればホワイトバランスを合わせることができる。 つまり、ホワイトバランスを合わせるには次式に示すよ
うにホワイトバランスの崩れた色差信号に前記サンプリ
ング分離して得た信号を演算する。 0−7 (R−Y) = (0,7R−Y)±Δ(0,8R+G+0.2B) このΔを0.15として前記(0,7R−Y)に加算す
れば以下のようにホワイトバランスを合わせることがで
きる。 0.7 (R−Y) =  (0,7R−Y)+0.15  (0,8R+G
+0−2B) =  (0,7R−Y)+  (0,12R+0.15
G+0.03B) =  (0,62R−0,35G−0,27B)=Q 
(R: G: B=1:  1: 1で)同様に 1.2 (C;−Y) = (1,2G−Y)±Δ(0,8R+G+0.2B) このΔを0.1として前記(1,2G−Y)から減算す
れば以下のようにホワイトバランスを合わせることがで
きる。 1.2 (G−Y) = (1,2O−Y)−0,1(0,8R+G+0.2
B) = (0,6G−0,28R−0,32B)=Q   
(c: R: B=1:  1:  1で)但し、色温
度5000” Kで Y= (0,2R+0.5C;+0.3B)従って、 
(R−Y)及び(G−Y)の2つの色差信号は零となり
完全にホワイトバランスの合った色差信号を得ることが
できる。 なお、上記のようにしてホワイトバランスを調整した場
合、色差信号を構成する三原色(R,C。 B)の比率は補正信号の量により変化することは、前式
から明らかである。 例えば(R−Y)信号では (0,7R−0,6G−0,1B) ・・・・・・3200°K (0,62R−0,35G−0,27B)・−・・・・
5000’ K (G−Y)信号では (0,4G−0,3R−0,1B) ・・・・・・3200’ K (0,6G−0,28G−0,32B)・・・・−50
00’に と変化するが、ホワイトバランスは完全に補正されてい
る。 前記ホワイトバランスの補正された色差信号を1水平走
査期閏遅延線11及びスイッチ回路12に供給し、スイ
ッチ@路12により切り換えることにより色差信号の同
時化をおこなっている。本発明では一つの水平走査によ
り得られた撮像板出力信号から色差信号及びホワイトバ
ランスの補正信号を得て、ホワイトバランスの補正を行
なった後、色差信号の同時化を行なっている。そのため
カラー固体撮像装置の回路構成の容易化が図れ、かつ被
写体像のエツジ部に色誤差信号が発生することはない。 発明の効果 以上第1から第3の実施例で説明したように、本発明に
よれば高解像度のために1水平走査毎に異なる色差信号
を読み出す色差順次方式のカラー固体撮像装置において
、奇数偶数の各水平走査ライン毎に出力される色差信号
毎に電気的にホワイトバランスを補正する。ついで1水
平期間(IH)時化を行ない、色信号を得る。 従って、例えば白黒のストライブライン等の無彩色の被
写体を映した場合でも、その白黒部の境界エツジ部に色
誤差信号が発生することはない。 また、カラー固体撮像装置の回路構成そのものも簡単と
なる。 さらに、簡単な構成で容易に広範囲な色温度の照明下の
ホワイトバランスの調整ができるのでカラー固体撮像装
置を広範囲な色温度の照明で使用することが可能となる
。 以上、本発明のホワイトバランス補正方法を特長とする
色差順次方式のファイルタもつカラー個体撮像装置に於
て、はじめて室内あるいは野外等の撮影条件を選ばない
実用的でかつ単板高解像度で安価なのカラ〒個体撮像装
置を可能にするものであり、工業上の価値ははかりしれ
ないものである。 4、図面の簡単な説明 第1図は本発明の一実施例によるカラー固体撮像装置の
ブロック図、第2図はその要部の出力信号波形図、第3
図は本発明の他の実施例に用いる色フィルタと撮像板上
のフォトダイオードの位置間係図、第4図は撮像板の出
力信号波形図、第5図はさらに他の実施例のブロック図
、第6図は撮像板とモザイク状色フィルタを組み合わせ
た色差順次方式の概念図、第7図は同撮像板の出力信号
波形図、第8図はカラー固体撮像装置のブロック図、第
9図は固体撮像板の分光感度特性図、第1θ図は各色温
度の分光分布特性図、第11図は固体撮像板に3200
°にの色温度特性を乗算した分光感度特性図、第12図
は赤外除去フィルタの分光特性図、第13図は第11図
の分光感度特性に第12図の分光感度特性を乗算した分
光感度特性図、第14図は赤、緑フィルタの分光特性図
、第15図は第13図の分光特性に第14図のフィルタ
の分光特性を乗算した各受光素子の分光特性図、第16
図は色温度5000°Kにおける各受光素子の分光特性
図である。 5・・・・・・撮像板、11・・・・・・IH遅延線、
14・・・・・・カラーエンコーダ、15−・・・・・
・パルス発生回路、16・・・・・・ゲート回路、17
.18・・・・・・増幅器、19.20・・・・・・加
算器。 代理人の氏名 弁理士 中尾敏男 ばか1名Co   
q$ 城 4J                      本
−城 一!’)36− 第11図 第12図 り文   −&   (nm) 第13図 j屹   長  (nm) 一辷    −&  (nm)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 実質的に第1の色光に感応する第1の感光素子と実質的
    に第2の色光に感応する第2の感応素子を水平ラインに
    沿って順次配列した第1の感光素子列と、実質的に第3
    の色光に感応する第3の感光素子と実質的に第4の色光
    に感応する第4の感光素子を水平ラインに沿って順次配
    列した第2の感光素子列とを垂直方向に交互に配置し、
    第1の水平走査により前記第1の感光素子列を走査し、
    前記第1の感光素子列から得られた出力信号からホワイ
    トバランスのとれた第1の色差信号を得、続く第2の水
    平走査により前記第2の感光素子列を走査し、前記第2
    の感光素子列から得られた出力信号からホワイトバラン
    スのとれた第2の色差信号を得、前記線順次に得られた
    ホワイトバランスのとれた第1の色差信号と前記第2の
    色差信号の2種類の信号を同時化し、この同時化された
    色差信号を用いて色信号を得ることを特徴とするカラー
    固体撮像装置。
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5541057A (en) * 1978-09-18 1980-03-22 Matsushita Electric Ind Co Ltd Color solidstate pick up unit
JPS6338920A (ja) * 1986-08-04 1988-02-19 Ricoh Co Ltd Mimアクテイブマトリツクス液晶表示素子

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5541057A (en) * 1978-09-18 1980-03-22 Matsushita Electric Ind Co Ltd Color solidstate pick up unit
JPS6338920A (ja) * 1986-08-04 1988-02-19 Ricoh Co Ltd Mimアクテイブマトリツクス液晶表示素子

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