JPH0537941A

JPH0537941A - カラー固体撮像装置

Info

Publication number: JPH0537941A
Application number: JP3210280A
Authority: JP
Inventors: Ikuo Akiyama; 郁男秋山
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1991-07-26
Filing date: 1991-07-26
Publication date: 1993-02-12
Anticipated expiration: 2014-10-25
Also published as: JP2967619B2

Abstract

(57)【要約】【目的】プリズムに固着された固体撮像素子の固着位
置を変更することなく、アウトオブグリーン方式及び全
チャネル補償方式の両方の輪郭補償回路に対応可能なカ
ラー固体撮像装置を提供することを目的とする。【構成】固体撮像素子の駆動回路６及びスイッチ２１
により、緑色光に対応した固体撮像素子の垂直ブランキ
ング期間内における垂直電荷転送に一水平走査周期（１
Ｈ）分の休止期間を適宜設定できる。【効果】カメラヘッドだけで運用するような簡易的な
応用においてはカメラヘッドに内蔵可能なアウトオブグ
リーン方式の輪郭補償回路を選択し、高画質が要求され
る本格的な応用においては、カメラコントロールユニッ
ト等に内蔵された全チャネル補償方式のディジタル輪郭
補償回路を選択することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、色分解光学系（プリズ
ム）を用いて入射光を青色光、緑色光及び赤色光に色分
解し、これらの光を夫々対応する固体撮像素子により電
気信号に変換する３板式カラー固体撮像装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】３板式カラー固体撮像装置の輪郭補償回
路として、従来よりアウトオブグリーン方式が知られて
いる。図３はこのアウトオブグリーン方式による従来の
輪郭補償回路を示すブロック図である。

【０００３】レンズ１にて集光された入射光は、色分解
光学系（プリズム）２にて光の３原色である青色光
（Ｂ）、緑色光（Ｇ）及び赤色光（Ｒ）に分光される。
色分解光学系（プリズム）２の夫々の出力ポートには固
体撮像素子３，４，５が空間的に位置合わせをしてレジ
ストレーションが調整されて固着されており、これらの
固体撮像素子３，４，５で光から電気への光電変換が行
なわれる。これらの固体撮像素子３，４，５は駆動回路
５１から水平転送パルス信号及び垂直転送パルス信号が
与えられて駆動される。固体撮像素子３，４，５で光電
変換されたＢ（青），Ｇ（緑），Ｒ（赤）の各映像信号
は、夫々映像信号処理回路７，８，９に入力され、ここ
で相関二重サンプリング回路等による雑音除去、ゲイン
調整、シェーディング補正、フレア補正、リニアマトリ
ックス補正及びガンマ処理等が施された後、輪郭補償回
路５２に入力される。

【０００４】輪郭補償回路５２では、先ず、映像信号処
理回路８からＧ（緑）映像信号が、遅延回路（以下、１
Ｈ遅延回路という）１１に入力されると同時に、信号混
合回路１２と垂直輪郭発生回路１３にも与えられる。こ
の１Ｈ遅延回路１１は入力信号を一水平走査周期に等し
い時間遅延させて出力する回路である。この１Ｈ遅延回
路１１からの遅延信号（以下、１Ｈ遅延信号という）
は、更に別の１Ｈ遅延回路１４に入力されると同時に、
信号混合回路１２と垂直輪郭発生回路１３にも与えられ
る。

【０００５】信号混合回路１２では、１Ｈ遅延回路１４
からの遅延信号（以下、２Ｈ遅延信号という）と１Ｈ遅
延信号及び映像信号処理回路８からの遅延されていない
信号（以下、０Ｈ信号という）を適切な比率（通常は
１：２：１）で混合した後、これを基に水平輪郭発生回
路１５にて水平方向の輪郭補償信号を発生する。一方、
垂直輪郭発生回路１３では、１Ｈ遅延信号から０Ｈ信号
及び２Ｈ遅延信号の夫々の半分を減算することによって
２次微分特性の垂直方向の輪郭補償信号を生成する。次
いで、輪郭信号混合回路１６では、垂直輪郭発生回路１
３及び水平輪郭発生回路１５で生成された垂直方向及び
水平方向の輪郭補償信号を適切な比率で混合した後、輪
郭補償信号処理回路１７でノイズスライス、レベルディ
ペンダント制御及びゲイン調整等を施す。輪郭補償信号
処理回路１７からの輪郭補償信号は、信号混合回路１
８，１９，２０によって、Ｂ（青）、Ｇ（緑）、Ｒ
（赤）の各映像信号に混合される。

【０００６】このような一連の処理によって、輪郭補償
回路５２からは、輪郭が強調されたＢ’（青）、Ｇ’
（緑）、Ｒ’（赤）の各映像信号が出力される。

【０００７】ところで、アウトオブグリーン方式におい
ては、輪郭補償回路５２に入力されるＢ（青）、Ｇ
（緑）、Ｒ（赤）の各映像信号のうち、Ｇ（緑）映像信
号だけが１Ｈ遅延回路１１によって一水平走査周期（１
Ｈ）だけ遅延されるために、何らかの手段により他の映
像信号との同時化を図る必要がある。このため、一般的
なカラー固体撮像装置においては、図４に示すように、
緑色光（Ｇ）に対応した固体撮像素子４を青色光（Ｂ）
及び赤色光（Ｒ）に対応した固体撮像素子３，５に比し
て時間的に一水平走査周期（１Ｈ）進んだ位置に固着す
る。即ち、図４において、レンズ１によって固体撮像素
子３，４，５上には左右倒立像が結像されるため、緑色
光（Ｇ）に対応した固体撮像素子４は他の固体撮像素子
３，５に比して一水平走査分上方に固着される。ここ
で、一水平走査分とは、インターレース走査の固体撮像
素子にあっては垂直方向の２画素分に相当する。例え
ば、垂直方向画素ピッチが 7.6μｍの固体撮像素子を用
いる場合には、15.2μｍ上方に固着すればよい。

【０００８】よって、図４に示すように、青色光（Ｂ）
及び赤色光（Ｒ）に対応した固体撮像素子３，５によっ
て読み出される先頭のラインが−１Ｈラインであるとす
ると、緑色光（Ｇ）に対応した固体撮像素子４によって
読み出される先頭のラインは０Ｈラインとなる。

【０００９】次に、図５に示すタイミングチャート図を
使用してアウトオブグリーン方式の輪郭補償回路の動作
について説明する。この図５において、符号５３は青色
光（Ｂ）及び赤色光（Ｒ）に対応した固体撮像素子３，
５に与えられる垂直転送パルス信号、符号５４は固体撮
像素子３，５からの出力信号、符号５５は緑色光（Ｇ）
に対応した固体撮像素子４に与えられる垂直転送パルス
信号、符号５６は固体撮像素子４からの出力信号、符号
５７は１Ｈ遅延回路１１によって１Ｈ遅延されたＧ
（緑）映像信号である。

【００１０】垂直ブランキング期間内の時間ｔ₁₁におい
て、フォトダイオードに蓄積されていた信号電荷が垂直
シフトレジスタに読み出され、垂直方向への３回の空転
送の後に固体撮像素子外部に出力されるものとする。そ
うすると、青色光（Ｂ）及び赤色光（Ｒ）に対応した固
体撮像素子３，５からは、信号５４として、−１Ｈライ
ン目で先頭のラインの信号ＢＲ_-1が出力され、次いでＢ
Ｒ₀ 、ＢＲ₁ 、ＢＲ₂の順で順次出力される。

【００１１】一方、緑色光（Ｇ）に対応した固体撮像素
子４に与えられる垂直転送パルス信号５５は、青色光
（Ｂ）及び赤色光（Ｒ）に対応した固体撮像素子３，５
に与えられる垂直転送パルス信号５３と同一であるた
め、固体撮像素子４からも、信号５６として、−１Ｈラ
イン目で先頭のラインの信号Ｇ₀ が出力され、次いでＧ
₁、Ｇ₂ 、Ｇ₃ の順で順次出力される。

【００１２】よって、固体撮像素子４からの出力信号５
６は、固体撮像素子３，５からの出力信号に比して、時
間的に一水平走査周期（１Ｈ）分早く出力される。換言
すれば、１Ｈ遅延回路１１によって１Ｈ遅延されたＧ
（緑）映像信号５７は他の映像信号と同時化が図られて
いることになる。従って、この図５に示すように、Ｇ
（緑）映像信号５７のＧ₀ 、Ｇ₁ 、Ｇ₂ から抽出された
輪郭補償信号を固体撮像素子３，５からの出力信号５４
のＢＲ₁ に混合するアウトオブグリーン方式の輪郭補償
が可能になる。

【００１３】また、ハイビジョン等の高品質画像が要求
される分野の輪郭補償回路には、アウトオブグリーン方
式でなく、全チャネル補償方式が一般的に用いられてい
る。図６は、この全チャネル補償方式のディジタル輪郭
補償回路の一例を示すブロック図である。

【００１４】ディジタル輪郭補償回路５８の入力端子５
９，６０，６１にはカラー固体撮像装置の映像信号処理
回路（図示せず）からＢ（青）、Ｇ（緑）、Ｒ（赤）の
各映像信号が入力される。ここで、Ｂ、Ｇ、Ｒの各映像
信号は同時化されている必要がある。Ｂ、Ｇ、Ｒの各映
像信号はＡ／Ｄ変換器６２，６３，６４によってディジ
タル信号に変換された後、夫々に対応したディジタル１
Ｈ遅延回路６５，６６，６７に与えられ、ここで一水平
走査周期（１Ｈ）分遅延される。

【００１５】一方、Ａ／Ｄ変換器６２，６３，６４から
のＢ、Ｇ、Ｒの各信号は輪郭補償信号を生成する前段階
として、ディジタル信号混合回路６８にも与えられ、こ
こでＢ、Ｇ、Ｒの各映像信号を適切な比率で混合して輪
郭補償信号抽出用信号にするか、又は振幅が一番大きい
映像信号を輪郭補償信号抽出用信号にするか等の選択が
行なわれる。

【００１６】ディジタル信号混合回路６８からの出力信
号はディジタル１Ｈ遅延回路６９に入力されると同時
に、ディジタル信号混合回路７０とディジタル垂直輪郭
発生回路７１にも与えられる。更に、ディジタル１Ｈ遅
延回路６９からの出力信号は別のディジタル１Ｈ遅延回
路７２に与えられる。ディジタル信号混合回路７０で
は、ディジタル１Ｈ遅延回路７２からの２Ｈ遅延信号と
ディジタル１Ｈ遅延回路６９からの１Ｈ遅延信号及びデ
ィジタル信号混合回路６８からの遅延されていない信号
（０Ｈ信号）を適切な比率（通常は１：２：１）で混合
した後、これを基にディジタル水平輪郭発生回路７３に
て水平方向の輪郭補償信号を生成する。

【００１７】一方、ディジタル垂直輪郭発生回路７１で
は１Ｈ遅延信号から０Ｈ信号と２Ｈ遅延信号との夫々半
分を減算することによって、２次微分特性の垂直方向の
輪郭補償信号を生成する。次いで、ディジタル輪郭信号
混合回路７４では、ディジタル垂直輪郭発生回路７１及
びディジタル水平輪郭発生回路７３で生成された垂直方
向及び水平方向の輪郭補償信号を適切な比率で混合した
後、ディジタル輪郭補償信号処理回路７５でノイズスラ
イス、レベルディペンダント制御及びゲイン調整等を施
す。ディジタル輪郭補償信号処理回路７５からの輪郭補
償信号は、ディジタル信号混合回路７６，７７，７８に
よって、Ｂ（青）、Ｇ（緑）、Ｒ（赤）の各映像信号に
混合される。このような一連の処理によって、輪郭が強
調されたＢ’（青）、Ｇ’（緑）、Ｒ’（赤）の各映像
信号は、Ｄ／Ａ変換器７９，８０，８１によってアナロ
グ信号に変換された後に外部に出力される。

【００１８】この全チャネル補償方式のディジタル輪郭
補償回路は、回路規模が大きくなるものの、ディジタル
１Ｈ遅延回路を用いているために、遅延精度や遅延時間
の温度安定性が極めて優れていること及び輪郭補償信号
抽出用信号を撮像シーンに応じてＢ（青）、Ｇ（緑）、
Ｒ（赤）の各映像信号中から適宜選択できる等の多くの
利点があるため、高品質画像生成に欠かせない手段とな
っている。

【００１９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たアウトオブグリーン方式の輪郭補償回路を具備したカ
ラー固体撮像装置は、１Ｈ遅延回路に用いているガラス
遅延線の広帯域化が難しく、且つガラス遅延線の遅延精
度及び遅延時間の温度安定性が悪く、しかもスプリアス
が大きいことから、ハイビジョン等の高品質画像が要求
される分野には応用できないという欠点を有している。

【００２０】一方、全チャネル補償方式の輪郭補償回路
においては、入力信号として、Ｂ（青）、Ｇ（緑）、Ｒ
（赤）の各映像信号が同時化されていることが必要であ
るため、従来のアウトオブグリーン方式に対応するため
に緑色光（Ｇ）に対応した固体撮像素子を他の固体撮像
素子に比べて時間的に一水平走査周期（１Ｈ）進んだ位
置に固着したカラー固体撮像装置では、固体撮像素子の
固着位置を変更しない限り対応できないという問題点が
ある。

【００２１】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
のであって、固体撮像素子の固着位置を変更することな
く、アウトオブグリーン方式及び全チャネル補償方式の
両方の輪郭補償回路に対応可能なカラー固体撮像装置を
提供することを目的とする。

【００２２】

【課題を解決するための手段】本発明に係るカラー固体
撮像装置は、青色光、緑色光及び赤色光に夫々対応する
３つの出力ポートが設けられた色分解光学系と、前記３
つの出力ポートに夫々装着された固体撮像素子とを備
え、緑色光に対応した前記固体撮像素子が赤色光及び青
色光に対応した前記固体撮像素子に比して一水平走査周
期分進んだ位置に固着されたカラー固体撮像装置におい
て、緑色光に対応した前記固体撮像素子の垂直ブランキ
ング期間内における垂直電荷転送パルス信号に一水平走
査周期分の休止期間を設定することができる休止期間設
定手段を有することを特徴とする。

【００２３】

【作用】本発明においては、緑色光に対応した固体撮像
素子の垂直ブランキング期間内における垂直電荷転送パ
ルス信号に一水平走査周期（１Ｈ）分の休止期間を適宜
設定できる休止期間設定手段が設けられている。従っ
て、この休止期間設定手段により一水平走査周期（１
Ｈ）分の休止期間を設定することにより、固体撮像素子
の固着位置を変更することなく全チャネル補償方式の輪
郭補償回路に対応可能となる。また、前記休止手段によ
り一水平期間分の休止期間を設定しないことにより、例
えばこのカラー固体撮像装置内にアウトオブグリーン方
式の輪郭補償手段が設けられている場合は、このアウト
オブグリーン方式の輪郭補償手段により輪郭補償が施さ
れた信号が出力される。

【００２４】

【実施例】次に、本発明の実施例について添付の図面を
参照して説明する。

【００２５】図１は本発明の実施例に係るカラー固体撮
像装置を示すブロック図である。

【００２６】本実施例が図３に示すアウトオブグリーン
方式の輪郭補償回路と異なる点は青色光（Ｂ）及び赤色
光（Ｒ）に対応した固体撮像素子３，５と緑色光（Ｇ）
に対応した固体撮像素子４とに夫々異なる垂直転送パル
ス信号を供給する駆動回路６を具備した点と、輪郭補償
回路１０内に１Ｈ遅延回路１１での遅延を無効にするた
めのスイッチ２１を設けた点にあり、その他の構成は従
来と略同様であるので、図１において図３と同一物には
同一符号を付してその詳しい説明は省略する。

【００２７】図２は本実施例の動作を示すタイミングチ
ャート図である。符号２２は青色光（Ｂ）及び赤色光
（Ｒ）に対応した固体撮像素子３，５に与えられる垂直
転送パルス信号、符号２３は固体撮像素子３，５からの
出力信号、符号２４はアウトオブグリーン方式の輪郭補
償回路を選択したときに緑色光（Ｇ）に対応した固体撮
像素子４に与えられる垂直転送パルス信号、符号２５は
垂直転送パルス信号２４を与えたときに固体撮像素子４
から出力される出力信号、符号２６は出力信号２５を１
Ｈ遅延回路１１によって１Ｈ遅延されたＧ（緑）映像信
号、符号２７は全チャネル補償方式の輪郭補償回路を選
択したときに緑色光（Ｇ）に対応した固体撮像素子４に
与えられる垂直転送パルス信号、符号２８は垂直転送パ
ルス信号２７を与えたときに固体撮像素子４から出力さ
れる出力信号である。

【００２８】先ず、垂直ブランキング期間内の時間ｔ₁
において、フォトダイオードに蓄積されていた信号電荷
が垂直シフトレジスタに読み出され、垂直方向への３回
の空転送の後に固体撮像素子外部に出力されるものとす
る。そうすると、青色光（Ｂ）及び赤色光（Ｒ）に対応
した固体撮像素子３，５からは、信号２３として、−１
Ｈライン目で先頭のラインの信号ＢＲ_-1が出力され、次
いでＢＲ₀ 、ＢＲ₁ 、ＢＲ₂ の順で順次出力される。

【００２９】一方、アウトオブグリーン方式の輪郭補償
回路を選択したときに緑色光（Ｇ）に対応した固体撮像
素子４に与えられる垂直転送パルス信号２４は、青色光
（Ｂ）及び赤色光（Ｒ）に対応した固体撮像素子３，５
に与えられる垂直転送パルス信号２２と同一であるた
め、固体撮像素子４からも、信号２５として、−１Ｈラ
イン目で先頭のラインの信号Ｇ₀ が出力され、次いでＧ
₁ 、Ｇ₂ 、Ｇ₃ の順で順次出力される。

【００３０】よって、この場合は、固体撮像素子４から
の出力信号２５は、固体撮像素子３，５からの出力信号
２３に比べて、時間的に一水平走査周期（１Ｈ）分早く
出力される。換言すれば、１Ｈ遅延回路１１によって１
Ｈ遅延されたＧ（緑）映像信号２６は他の映像信号との
同時化が図られている。従って、図２に示すように、Ｇ
（緑）映像信号２６のＧ₀ 、Ｇ₁ 、Ｇ₂ から抽出された
輪郭補償信号を固体撮像素子３，５からの出力信号２３
のＢＲ₁ に混合するアウトオブグリーン方式の輪郭補償
が可能となる。

【００３１】次いで、全チャネル補償方式の輪郭回路を
選択したときに緑色光（Ｇ）に対応した固体撮像素子４
に与えられる垂直転送パルス信号２７には、時間ｔ₂ に
おいて、図２に符号２９で示すように、一水平走査周期
（１Ｈ）分の休止期間が設定される。このため、固体撮
像素子４からは０Ｈライン目で先頭のラインの信号Ｇ₀
が出力され、次いでＧ₁ ，Ｇ₂ の順で順次出力される。
よって、この場合、固体撮像素子４からの出力信号２８
は、固体撮像素子３，５からの出力信号２３との同時化
が図られたことになる。従って、スイッチ２１を１Ｈ遅
延回路１１で遅延を無効にするモードに選択し、且つ、
輪郭補償信号処理回路１７からの輪郭補償信号を０とす
ることにより、輪郭補償回路１０の後段のカメラコント
ロールユニット等に実装されたディジタル輪郭補償回路
等によって全チャネル補償方式の輪郭補償が可能とな
る。

【００３２】本実施例においては、上述の如く、緑色光
に対応した固体撮像素子の垂直ブランキング期間内にお
ける垂直電荷転送に一水平走査周期（１Ｈ）分の休止期
間を設定しないモードを選択することにより、アウトオ
ブグリーン方式の輪郭補償が可能になる。また、一水平
走査周期（１Ｈ）分の休止期間を設定するモードを選択
することにより、固体撮像素子の固着位置を変更するこ
となく、全チャネル補償方式の輪郭補償が可能になる。
これらのモードの切り替えは、例えば１つのスイッチに
より行なうことができる。従って、カメラヘッドだけで
運用するような簡易的な応用においては、回路規模が小
さく且つ低消費電力であるためにカメラヘッドに内蔵可
能なアウトオブグリーン方式の輪郭補償回路を選択し、
高画質が要求される本格的な応用においては、カメラコ
ントロールユニット等に内蔵された全チャネル補償方式
のディジタル輪郭補償回路を選択するという使用方法が
可能であると共に、その切り替えが容易である。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したように本発明においては、
緑色光に対応した固体撮像装置の垂直ブランキング期間
内における垂直転送に一水平走査周期（１Ｈ）分の休止
期間を適宜設定できる休止期間設定手段が設けられてい
るから、用途に応じて、アウトオブグリーン方式による
輪郭補償又は全チャネル補償方式による輪郭補償を選択
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係るカラー固体撮像装置を示
すブロック図である。

【図２】同じくその動作を示すタイミングチャート図で
ある。

【図３】アウトオブグリーン方式による従来の輪郭補償
回路を示すブロック図である。

【図４】色分解光学系への固体撮像素子の固着方法を説
明するための模式図である。

【図５】アウトオブグリーン方式の輪郭補償回路の動作
を示すタイミングチャート図である。

【図６】全チャネル補償方式のディジタル輪郭補償回路
の一例を示すブロック図である。

【符号の説明】

１；レンズ２；プリズム３，４，５；固体撮像素子６，５１；駆動回路７，８，９；映像処理回路１０，５２，５８；輪郭補償回路１１，１４；１Ｈ遅延回路１２；信号混合回路１３；垂直輪郭発生回路１５；水平輪郭発生回路１６；輪郭信号混合回路１７；輪郭補償信号処理回路１８，１９，２０；信号混合回路６２，６３，６４；Ａ／Ｄ変換器６５，６６，６７，６９，７２；ディジタル１Ｈ遅延回
路６８，７０，７６，７７，７８；ディジタル信号混合回
路７１；ディジタル垂直輪郭発生回路７３；ディジタル水平輪郭発生回路７４；ディジタル輪郭信号混合回路７５；ディジタル輪郭補償信号処理回路７９，８０，８１；Ｄ／Ａ変換器

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】青色光、緑色光及び赤色光に夫々対応す
る３つの出力ポートが設けられた色分解光学系と、前記
３つの出力ポートに夫々装着された固体撮像素子とを備
え、緑色光に対応した前記固体撮像素子が赤色光及び青
色光に対応した前記固体撮像素子に比して一水平走査周
期分進んだ位置に固着されたカラー固体撮像装置におい
て、緑色光に対応した前記固体撮像素子の垂直ブランキ
ング期間内における垂直電荷転送パルス信号に一水平走
査周期分の休止期間を設定することができる休止期間設
定手段を有することを特徴とするカラー固体撮像装置。
【請求項２】アウトオブグリーン方式の輪郭補償手段
が設けられており、前記休止期間設定手段により一水平
走査周期分の休止期間が設定された場合はこの輪郭補償
手段の出力が無効となり、前記休止期間が設定されてい
ない場合はこの輪郭補償手段の出力が有効になることを
特徴とする請求項１に記載のカラー固体撮像装置。