JPH0636598B2 - カラ−固体撮像装置 - Google Patents

カラ−固体撮像装置

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JPH0636598B2
JPH0636598B2 JP60247052A JP24705285A JPH0636598B2 JP H0636598 B2 JPH0636598 B2 JP H0636598B2 JP 60247052 A JP60247052 A JP 60247052A JP 24705285 A JP24705285 A JP 24705285A JP H0636598 B2 JPH0636598 B2 JP H0636598B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明はにせ色信号を軽減するようにしたカラー固体撮
像装置に関する。
〔発明の背景〕
従来の固体撮像装置の一例として、昭和56年12月16日発
表のテレビジョン学会技術報告第5巻No.29第31〜36
頁、梶野他4名「ナローチャネルCCD 単板カラーカメ
ラ」がある。
この例では固体撮像素子で赤(R),緑(G),シアン(C
y)信号が得られる。この固体撮像装置はCy−Gの演算
から青(B)信号を得た後、R,G,Bの3色にγ補正を
行ない、R−G,B−Gの色差信号の形としたうえでエ
ンコーダに入力し、R+G+Cyで得られる輝度(Y)信号
とで信号処理を行ないNTSC信号を出力するものである。
この例では、R,G信号を固体撮像素子から直接得てい
るので色S/Nのよい映像が得られる。
さて、感度の観点から考えると固体撮像素子でR,Gと
いつた原色フィルタを用いるよりもCy,黄色(Ye)など
の補色フィルタを用いるのが好適である。これは、原色
フィルタが、光の三原色(R,G,B)のいずれか一色
を透過するのに対し補色フィルタが二色を同時に透過す
るからであり、光電変換される光量が増加し、分光感度
が改善される。
補色フィルタを用いた固体撮像装置としては第4図,第
5図で示される装置が考えられる。第4図は、補色フィ
ルタを用いた固体撮像素子の絵素配列を示すもので絵素
は透明(W),G,Cy,Yeから成る。又第5図は固体撮
像装置のシステム構成図を示したものである。第5図に
おいては14は第4図の絵素配列をもつ固体撮像素子を示
し、15はプリアンプ、16はマトリクス回路17はプロセス
・エンコーダ回路であり、18はNTSC出力端子を示す。
この補色フィルタを用いた固体撮像装置の動作について
次に説明する。
補色フィルタを用いた固体撮像素子14から出力される
W,Ye,Cy,G信号は、プリアンプ15でそれぞれ振幅さ
れた後、マトリクス回路16で、y信号,r信号,b信
号,g信号に演算される。(ここでは、信号処理をした
ことを表すために小文字を使う)なお、y,r,b,g
信号は、次式の演算で得ている。
y=W+Ye+Cy+G (1) r=W+Ye−Cy−G (2) b=W−Ye+Cy−G (3) g= (4) このようにして得られたy,r,b,g信号は、先の例
とまったく同様の信号処理をプロセス・エンコーダ回路
17で受けた後NTSC出力端子18よりNTSC信号として出力さ
れる。
ところで、細い絵柄の被写体を第5図の補色フィルタを
用いた固体撮像装置で撮像すると、その映像はギラギラ
とし、モアレが生ずる。
モアレは信号のサンプリングにより高周波の信号が低周
波し折り返ることで生ずるもので、特に固体撮像装置で
顕著な現像である。以下、第6図を用いてこのモアレを
簡単に説明する。同図でαは信号、βはサンプリングポ
イント、γはサンプリング後の信号を示す。また(a)は
直流信号をサンプリングした場合を示し、(b)はサンプ
リング周波数とまったく同じ周波数の高周波信号をサン
プリングした場合を示す。(a)と(b)では入力時には直
流信号,高周波信号と周波数が異なるのが、サンプリン
グ後の出力信号は同等のものとなってしまうことが判
る。なお、高周波信号の低周波信号への折り返しは、サ
ンプリング週数の1/2の周波数を軸として生ずる。
よってサンプリング周波数をあげ、高周波信号の低周波
信号への折り返し周波数をあげることでモレアが軽減す
ることがわかる。
しかしながら、サンプリング周波数をあげることは、固
体撮像素子の絵素数の増加,回路の高速動作を必要とす
るものであり、映像画面垂直方向のサンプリング周波数
については、テレビジョン受信機のインタレース走査に
よって強制的に決定されているので、サンプリング周波
数をあげる方法は非常に困難である。
〔発明の目的〕
本発明の目的は縁信号に含まれるにせ色信号(色モア
レ)を軽減し、高画質の再生画像を得るカラー固体撮像
装置を提供することにある。
〔発明の概要〕
本発明の要点は、数種類の補色フィルタから得られる補
色信号の演算により緑色信号を得ることで等価的にサン
プリング周波数をあげ、モアレの生ずる空間周波数をよ
り高周波にし、緑信号に含まれる色モアレを軽減するこ
とである。
〔発明の実施例〕
以下、本発明の一実施例を第1図,第2図を用いて説明
する。第1図は本実施例のカラー固体撮像素子の絵素配
列を示し、第2図は本実施例のカラー固体撮像装置のブ
ロック図を示す。第2図において、1は第1図で示した
絵素配列をもつカラー固体撮像素子(センサ)を示し、
2はプリアンプ、3はマトリクス回路、4はプロセスエ
ンコーダ回路、5はNTSC信号出力端子である。
センサ1で光電変換され得られるW,Ye,Cy,G信号
は、プリアンプ2で増巾され、マトリクス回路3に入力
される。マトリクス回路では、 y=G+Ye+Cy+W =2(R+2G+B) (5) γ=W−Cy+Ye−G =2R (6) g=3G+Ye+Cy−W =4G (7) b=Cy−G+W−Ye =2B (8) と(5)〜(8)式に示す演算を行ない、輝度(y)信号,赤
(r)信号,緑(g)信号,青(b)信号を得る。次にプロセ
スエンコーダ回路4において、先の従来例同様r,g,b信
号は色差信号に合成された後y信号とともにNTSC信号に
変換され、NTSC信号出力端子5より出力される。ところ
で、Y信号は Y=0.3r+0.59g+0.11b (9) で通常表される。(1)式ではb信号が過剰となるが、固
体撮像素子では青感度で低く(1)式で代用が可能であ
る。
g信号を得るのに、(3)式の演算を用いたときの利点を
以下説明する。第1図の右脇に垂直方向に光量が増減す
る信号を示している。この信号の周期はちょうど絵素2
つ分となっているがこの入射光に対しGの絵素のみでg
信号を作ると、g信号は+Δとなり、低周波に折り返り
にせ色信号となる。このような高周波信号は映像信号に
再生できないので除去すればよい。本実施例では、G,
Ye,Cy,Wの4絵素よりg信号を作るので、各壊疽で生
じた+Δあるいは−Δは互いに打消しあってg信号は0
となり、にせ色信号は発生しない。一方水平方向のにせ
色信号については従来と同等である。本実施例によれば
マトリクス回路においてg=3G+Y6+Cy-Wとすることで緑
信号に含まれる色モアレを軽減することができる。
ところで、本実施例を2行同時読みだしのMOS形カラー
固体撮像装置に適用することで、フリッカをも抑圧する
ことができる。第3図で2行同時読みだしのMOS形カラ
ー固体撮像装置の信号読みだし法についてまず説明す
る。第3図は固体撮像素子の一部を示したもので、6は
水平シフトレジスタ、7は垂直シフトレジスタ8a〜8cは
垂直MOSトランジスタスイッチ、9a〜9cは水平MOSトラン
ジスタスイッチ、10a 〜10c は光電変換素子、11abはイ
ンタレース切替スイッチであり、12a は垂直MOSトラン
ジスタのゲート線aと光電変換素子10a の間の結合容量
1a,13aは垂直MOSトランジスタのゲート線bと光電
変換素子10a の間の結合容量C2aを表す。12b,13b,12c,1
3cも同様に各光電変換素子とゲート線との間の結合容量
を示す。また2はプリアンプ回路を示す。本固体撮像素
子は、1つの垂直ゲート線に1フィールドに1回垂直シ
フトレジスタ7よりパルスを印加しある行を選択する。
次に水平シフトレジスタ6で列を順次選択し光源変換素
子に貯えられた信号電荷を外部に取りだすものである。
インタレース切替スイッチ11abは、テレビジョン受信機
のインタレース走査にあわせ、固体撮像素子内でも擬似
インタレース走査を行なうためのもので、Aフィールド
では、垂直ゲート線bは垂直ゲート線aとペアになる。
次のBフィールドでは、インタレース切替スイッチを切
換えて垂直ゲート線bは垂直ゲート線cとペアになる。
この繰り返しによる擬似インタレース走査により垂直方
向の絵素数と同数のTV本の限界解像度が得られる。
この2行同時読みだしのMOS形カラー固体撮像装置で生
ずるフリッカの原因は、光電変換素子と垂直ゲート線と
の間の結合容量にある。以下、フリッカ現象とその抑圧
法について説明する。
光電変換素子と垂直ゲート線との間の結合容量のうち、
フリッカに関与するのは、13a,13b,13cという、光電変
換素子と、その光電変換素子とは関係のない垂直ゲート
線間の結合容量である。
垂直ゲート線a,bがペアとなっている時、結合容量13b
には、Q=C13b・Vhの電荷が貯えられる。但し、Vhは、
垂直シフトレジスタのハイレベルと、光電変換素子が信
号電荷を読みだした後の電位との差である。一方、垂直
ゲート線b,c がペアとなった時には、垂直ゲート線Cの
電位が、信号電荷を読みだした後、ハイレベルからロー
レベルに下がるため、結合容量13b では、逆に電荷Qの
減少が生ずる。このように光電変換素子から読みだす電
荷はフィールド毎に2Q異なるので、テレビジョン装置
の画面ではフリッカとして現われる。このフリッカは、
上記説明の理由で生ずるので次の特徴をもつ。
(1) 同一行の光電変換素子には、同位相のフリッカを
もつ。
(2) 隣接する行の光電変換素子には、同量,逆位相の
フリッカをもつ。
よって隣接する行の光電変換素子の信号電荷を同じ素子
数ずつ加算することでフリッカが抑圧される。これがフ
リッカ抑圧の条件である。
本実施例では、Y信号,r信号,g信号,b信号共に上
記条件を満たしており、フリッカは抑圧される。
以上説明してきたように、本実施例によれば緑信号に含
まれる色モアレを軽減するとともに2行同時読みだしの
MOS形カラー固体カメラにおいてフリッカを抑圧する効
果がある。
〔発明の効果〕
本発明によれば、回路規模は従来のままで緑信号に含ま
れる色モアレを軽減することができるので、カラー固体
撮像装置において、コストはそのままで、映像信号の高
画質化が図れる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の一実施例における固体撮像素子の絵
素配列を示す説明図、第2図は、本発明の一実施例によ
るカラー固体撮像装置を示すブロック図、第3図はMOS
形カラー固体撮像素子の一部を示す構造図、第4図は固
体撮像素子の絵素配列を示す説明図、第5図は固体撮像
装置のシステム構成図、第6図は、サンブリングによる
入出力信号の変化を示す波形図である。 1……カラー固体撮像素子 3……マトリクス回路 5……NTSC信号出力端子
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭59−171159(JP,A) 特開 昭59−194590(JP,A) 特開 昭59−11088(JP,A) 特開 昭57−203388(JP,A)

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】透明、黄色、シアン、緑の信号を出力する
    光電変換部と; 該光電変換部の出力から輝度信号を生成するY信号生成
    回路と; 色差信号を生成のために該光電変換部の出力から赤信
    号、青信号および緑信号をそれぞれ生成する赤信号、青
    信号および緑信号生成回路とからなり; 上記光電変換部が、透明、黄色、シアン、緑の色光を光
    電変換する光電変換素子である画素からなる画素配列を
    有し、該画素配列の一水平行には透明と緑の画素が交互
    に配列され、該一水平行に隣接する一水平行には黄色と
    シアンの画素が交互に配列され、 上記緑信号生成回路が、上記光電変換部から出力される
    黄色信号とシアン信号の加算手段と、該加算手段の出力
    信号からの透明信号を減算する減算手段と、該減算手段
    の出力信号と上記光電変換部から出力される緑信号との
    加算手段により構成されたことを特徴とするカラー固体
    撮像装置。
  2. 【請求項2】前記光電変換部を、前記画素配列中の画素
    を水平および垂直に順次走査する走査回路と;前記画素
    の信号電荷を外部へ出力する信号線と;前記画素に蓄積
    した信号を該信号線に読みだすために画素毎に設けられ
    該走査回路によってオン、オフされるスイッチ素子から
    なる回路とすることを特徴とする特許請求の範囲第1項
    記載の固体撮像装置。
JP60247052A 1985-11-06 1985-11-06 カラ−固体撮像装置 Expired - Lifetime JPH0636598B2 (ja)

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JPS5911088A (ja) * 1982-07-12 1984-01-20 Toshiba Corp カラ−テレビジヨン撮像装置
JPS59171159A (ja) * 1983-03-18 1984-09-27 Hitachi Ltd 固体カラ−撮像装置
JPS59194590A (ja) * 1983-04-19 1984-11-05 Sanyo Electric Co Ltd 固体撮像装置

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