JPS59108492A - カラ−固体撮像装置 - Google Patents
カラ−固体撮像装置Info
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- JPS59108492A JPS59108492A JP57219405A JP21940582A JPS59108492A JP S59108492 A JPS59108492 A JP S59108492A JP 57219405 A JP57219405 A JP 57219405A JP 21940582 A JP21940582 A JP 21940582A JP S59108492 A JPS59108492 A JP S59108492A
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- JP
- Japan
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- signal
- color
- vertical
- horizontal
- signals
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-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
- H04N25/10—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof for transforming different wavelengths into image signals
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Multimedia (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Color Television Image Signal Generators (AREA)
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。
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
本発明は色フィルタと固体撮像素子を用いたカラー固体
撮像装置に関するものである。
撮像装置に関するものである。
従来例の構成とその問題点
周知のように、固体撮像素子としては、電荷転送素子の
C0D(チャージヵプルドデバイス)型もしくはBBD
(パケットブリゲートデバイス)型と、X−Yアドレス
素子のMOS型のものがあるが、このうちMO8型固体
撮像素子は、垂直と水平のシフトレジスタによりMO8
型トランジス3ベージ タを順次スイッチングさせて信号を読み出しているため
、特に水平走査によるスイッチングパルスによるスパイ
クノイズが発生し、しかも画素数が増加する程、信号に
対してこのスパイクノイズが増加して画質のSN比を制
限させている。
C0D(チャージヵプルドデバイス)型もしくはBBD
(パケットブリゲートデバイス)型と、X−Yアドレス
素子のMOS型のものがあるが、このうちMO8型固体
撮像素子は、垂直と水平のシフトレジスタによりMO8
型トランジス3ベージ タを順次スイッチングさせて信号を読み出しているため
、特に水平走査によるスイッチングパルスによるスパイ
クノイズが発生し、しかも画素数が増加する程、信号に
対してこのスパイクノイズが増加して画質のSN比を制
限させている。
しかしながら、X−Yアドレス型の固体撮像素子は、画
素からの信号電荷をアドレスして読み出すため、隣接す
る垂直方向での信号電荷のクロストークはなく、第1図
に示すようなモザイク状色フィルタを使用し、垂直相関
を利用してカラー信号を得るカラ一方式には適している
。なお、第1図において点線で示す部分は受光部のフォ
トダイオードであり、実線は色フィルタ素子を示してい
る。
素からの信号電荷をアドレスして読み出すため、隣接す
る垂直方向での信号電荷のクロストークはなく、第1図
に示すようなモザイク状色フィルタを使用し、垂直相関
を利用してカラー信号を得るカラ一方式には適している
。なお、第1図において点線で示す部分は受光部のフォ
トダイオードであり、実線は色フィルタ素子を示してい
る。
また、CCDには内部構造により、受光部の信号電荷を
フレーム毎に蓄積部に高速で転送し、この蓄積部から水
平転送段を通して順次読み出すフレームトランスファ方
式と、フォトダイオードの信号電荷を縦ライン毎に独立
した垂直転送ラインに読み出し、水平走査期間毎にこの
信号電荷を水平転送段に転送し、この水平転送段から順
次直列信号として取り出すインターライン方式とがある
が、前者のフレームトランスファ方式の場合は、チャン
ネルストッパーが縦方向にしか存在しないため、隣接す
る垂直方向では信号電荷のクロストークを生じ、垂直相
関を利用してカラー信号を分離するカラ一方式は不可能
であり、第2図に示すようなR,G、Hのストライブ色
フィルタを使用して、クロストークがあっても混色が生
じないカラ一方式とする必要がある。しかし、この方式
では、色フィルタの繰り返しが3個毎になるため、輝度
信号の帯域が広く取れない欠点がある。
フレーム毎に蓄積部に高速で転送し、この蓄積部から水
平転送段を通して順次読み出すフレームトランスファ方
式と、フォトダイオードの信号電荷を縦ライン毎に独立
した垂直転送ラインに読み出し、水平走査期間毎にこの
信号電荷を水平転送段に転送し、この水平転送段から順
次直列信号として取り出すインターライン方式とがある
が、前者のフレームトランスファ方式の場合は、チャン
ネルストッパーが縦方向にしか存在しないため、隣接す
る垂直方向では信号電荷のクロストークを生じ、垂直相
関を利用してカラー信号を分離するカラ一方式は不可能
であり、第2図に示すようなR,G、Hのストライブ色
フィルタを使用して、クロストークがあっても混色が生
じないカラ一方式とする必要がある。しかし、この方式
では、色フィルタの繰り返しが3個毎になるため、輝度
信号の帯域が広く取れない欠点がある。
また、インターライン方式の場合は、受光部であるフォ
トダイオードは各々分離して存在するため、第1図のモ
ザイク状色フィルタを使用することも可能ではあるが、
垂直転送段の転送効率が1oo%でないため、取り残し
成分による混色が生じていた。
トダイオードは各々分離して存在するため、第1図のモ
ザイク状色フィルタを使用することも可能ではあるが、
垂直転送段の転送効率が1oo%でないため、取り残し
成分による混色が生じていた。
以上のような問題点を解決し、固体撮像素子の垂直転送
段における非転送効率の画質に対する影5ページ 響をなくし、かつ水平方向の色フィルタの繰り返しによ
る水平解像度の低下を招かず光利用率の高いカラー固体
撮像装置が考えられている。
段における非転送効率の画質に対する影5ページ 響をなくし、かつ水平方向の色フィルタの繰り返しによ
る水平解像度の低下を招かず光利用率の高いカラー固体
撮像装置が考えられている。
以下、このカラー固体撮像装置についてその概略を述べ
る。
る。
第3図は前記カラー固体撮像装置の構成要素の一つであ
る呼び水転送型固体撮像素子の構造を示すものであり、
図において、1は固体撮像素子、2、(2a、2b、2
c・・・・・・)は受光部であるフォトダイオードであ
る。通常、このフォトダイオード2はPN接合により形
成されており、このフォトダイオード2の中心は隣接す
る垂直方向に対してインターリーブするように千鳥状に
配置されている。
る呼び水転送型固体撮像素子の構造を示すものであり、
図において、1は固体撮像素子、2、(2a、2b、2
c・・・・・・)は受光部であるフォトダイオードであ
る。通常、このフォトダイオード2はPN接合により形
成されており、このフォトダイオード2の中心は隣接す
る垂直方向に対してインターリーブするように千鳥状に
配置されている。
3 、 (3a 、3b 、3c・・・・・・)は垂直
信号線であり、フォトダイオード2とこの垂直信号線3
との接続関係は、第3図に示すように1水平ラインのフ
ォトダイオードごとに交互の垂直信号線3に接続されて
いる。すなわち、第3図の第1の水平ラインのフォトダ
イオード2aは垂直信号線3とに、第2の水平ラインの
フォトダイオード2bは垂直信号線3bに、というよう
に、各々垂直スイッチング用のMOS−FET4 、(
4a 、 4b 、4c・・・・・・)を介して接続さ
れている。
信号線であり、フォトダイオード2とこの垂直信号線3
との接続関係は、第3図に示すように1水平ラインのフ
ォトダイオードごとに交互の垂直信号線3に接続されて
いる。すなわち、第3図の第1の水平ラインのフォトダ
イオード2aは垂直信号線3とに、第2の水平ラインの
フォトダイオード2bは垂直信号線3bに、というよう
に、各々垂直スイッチング用のMOS−FET4 、(
4a 、 4b 、4c・・・・・・)を介して接続さ
れている。
6は垂直シフトレジスタであり、この垂直シフトレジス
タは垂直走査パルスφsP とクロ・ツクパルスφV1
+φv2の入力端子を有し、垂直シフトレジスタ6の各
段ごとの出力端は垂直アドレス線6゜6a 、eb 、
60−・・・・・)を介してMOS−FET4の1水平
ラインのゲートに共通に接続されている。
タは垂直走査パルスφsP とクロ・ツクパルスφV1
+φv2の入力端子を有し、垂直シフトレジスタ6の各
段ごとの出力端は垂直アドレス線6゜6a 、eb 、
60−・・・・・)を介してMOS−FET4の1水平
ラインのゲートに共通に接続されている。
また、垂直信号線3の一端は転送用MO8−FET7
、(7a 、7b 、70・−−−−−,7a’、7b
’。
、(7a 、7b 、70・−−−−−,7a’、7b
’。
7c/・・・・・)のソースに接続されている。このM
OS−FET7のゲートは各々共通に接続され、転送パ
ルス入力線φTG となる。転送用MO8−FET7
のドレイン部には、それぞれ他端を共通にして転送パル
ス入力線φTCを形成する転送用容量素子8 、(8a
、 sb 、Bc−・−−−−、8a’、 sb’、
8c’・・−・・・)が接続されている。ここで、転
送用容量素子7ノージ 8の容量は垂直信号線3の容量よりも充分に小さい。
OS−FET7のゲートは各々共通に接続され、転送パ
ルス入力線φTG となる。転送用MO8−FET7
のドレイン部には、それぞれ他端を共通にして転送パル
ス入力線φTCを形成する転送用容量素子8 、(8a
、 sb 、Bc−・−−−−、8a’、 sb’、
8c’・・−・・・)が接続されている。ここで、転
送用容量素子7ノージ 8の容量は垂直信号線3の容量よりも充分に小さい。
転送用容量素子8に隣接して転送ゲート9.(9a。
9b 、9cm−−−,9a’、9b’、9c’−−−
−−−)が設けられ、それらのゲートを共i!j! 接
続して転送用ゲート入力線φTB が形成される。こ
の転送用ゲート9に隣接して電荷結合型水平シフトレジ
スタ(以後水平CODと略称する)1o、(1oa。
−−−)が設けられ、それらのゲートを共i!j! 接
続して転送用ゲート入力線φTB が形成される。こ
の転送用ゲート9に隣接して電荷結合型水平シフトレジ
スタ(以後水平CODと略称する)1o、(1oa。
10a勺が配置され、その水平方向の一端は信号出力部
11 、 (11a 、 1 l b’)へ接続されて
いる。
11 、 (11a 、 1 l b’)へ接続されて
いる。
呼び水転送型固体撮像素子の詳細については特願昭54
−135590号に述べられているので、ここでは簡単
な説明にとどめる。
−135590号に述べられているので、ここでは簡単
な説明にとどめる。
1垂直期間の間に被写体からの入射光によりフォトダイ
オード2には信−弓電荷が蓄積される。垂直シフトレジ
スタ5から発生した垂直走査パルスを垂直スイッチ用M
O8−FET4のゲートに加えて、フォトダイオード2
に蓄積された信号電荷を垂直信号線3上に移す。次にφ
TGtφTCに電圧を印加して垂直信号線上3に移され
た信号電荷を転送用容量素子8に転送する。転送用容量
素子8に転送された信号電荷は転送用ゲート9に電圧を
印加することにより水平〇CD10へ転送する。
オード2には信−弓電荷が蓄積される。垂直シフトレジ
スタ5から発生した垂直走査パルスを垂直スイッチ用M
O8−FET4のゲートに加えて、フォトダイオード2
に蓄積された信号電荷を垂直信号線3上に移す。次にφ
TGtφTCに電圧を印加して垂直信号線上3に移され
た信号電荷を転送用容量素子8に転送する。転送用容量
素子8に転送された信号電荷は転送用ゲート9に電圧を
印加することにより水平〇CD10へ転送する。
そして、水平〇CD10へ転送された信号電荷は適当な
転送りロックにより、1水平走査期間中に信号出力部1
1へ転送され読み出される。この水平転送のクロック周
波数はフォトダイオード2が1つの水平ラインに配列さ
れている数により決凍り、384個の場合は約7.2
計となる。
転送りロックにより、1水平走査期間中に信号出力部1
1へ転送され読み出される。この水平転送のクロック周
波数はフォトダイオード2が1つの水平ラインに配列さ
れている数により決凍り、384個の場合は約7.2
計となる。
本装置の構成要素の一つである固体撮像素子は上記のよ
うな動作原理に基づくものであるが、更に1水平走査期
間に同時に複数の水平ラインの信号を読み出すことを特
徴とする。
うな動作原理に基づくものであるが、更に1水平走査期
間に同時に複数の水平ラインの信号を読み出すことを特
徴とする。
すなわち、第1フイールドの第nH目の水平走査におい
ては第3図に示すaとbの2つの水平ラインの信号を、
第1フイールドの第(n+1 )H目の水平走査におい
ては、Cとdの2つの水平ラインの信号を読み出し、第
2フイールドの第nH目の水平走査においてはbとCの
2つの水平ライ9 、<−ジ ンの信号を、第2フイールドの第(n −)−I H)
目の水平走査においてはdと次に続く水平ライン(図示
せず)の信号を同時に読み出す。
ては第3図に示すaとbの2つの水平ラインの信号を、
第1フイールドの第(n+1 )H目の水平走査におい
ては、Cとdの2つの水平ラインの信号を読み出し、第
2フイールドの第nH目の水平走査においてはbとCの
2つの水平ライ9 、<−ジ ンの信号を、第2フイールドの第(n −)−I H)
目の水平走査においてはdと次に続く水平ライン(図示
せず)の信号を同時に読み出す。
第4図は本装置の構成要素の一つである色フィルタを示
す図である。
す図である。
第4図において、点線で示す四角形は第3図に示したフ
ォトダイオード2.(2a、2b、2(!・・・・・・
)を模式的に示しており、このフォトダイオード2に対
応させて、シアンCyフィルタ12、黄Ye フィル
タ13、マゼンタ間フィルタ14を順次繰り返して配置
i’f している。
ォトダイオード2.(2a、2b、2(!・・・・・・
)を模式的に示しており、このフォトダイオード2に対
応させて、シアンCyフィルタ12、黄Ye フィル
タ13、マゼンタ間フィルタ14を順次繰り返して配置
i’f している。
このようなフォトダイオード2と色フィルタとの配列構
成にすると、第nH目の水平走査では、水平〇CD11
aの出力端子からはフォトダイオード(2a、2a’、
2a“・・・・・・)の出力信号、すなわちCy、M、
Yeフィルタにより空間変調された信号が得られ、水平
CCD11 a’ の出力端子からはフォトダイオード
(2b 、 2b’、 2b”・・・・・・)の出力信
号、すなわちYe 、Cy 、M フィルタにより空間
変調された信号が得られる。
成にすると、第nH目の水平走査では、水平〇CD11
aの出力端子からはフォトダイオード(2a、2a’、
2a“・・・・・・)の出力信号、すなわちCy、M、
Yeフィルタにより空間変調された信号が得られ、水平
CCD11 a’ の出力端子からはフォトダイオード
(2b 、 2b’、 2b”・・・・・・)の出力信
号、すなわちYe 、Cy 、M フィルタにより空間
変調された信号が得られる。
10 l、、、;
第4図に示したフォトダイオードと色フィルタの構成を
第3図の固体撮像素子に応用して固体撮像素子を動作さ
せる場合、第3図に示した水平ラインa、bのフォトダ
イオードの信号電荷は、呼び水転送段を介して水平CC
D10a 、10a’に同時に転送されるが、2つの水
平CODの動作に位相差を持たせて動作させる。すなわ
ち、水平CODの出力信号は点順次に出力端子に現われ
るが、水平〇CD10a’ の出力信号群は前記水平C
CD 10 aの出力信号群と1800の位相を持たせ
て得られるように水平CODへ印加する転送パルスの位
相を異ならせて水平CODを動作させた場合の水平〇C
D10a 、 10a’の出力信号の相対的な位相と
分光特性を第5図に示す。
第3図の固体撮像素子に応用して固体撮像素子を動作さ
せる場合、第3図に示した水平ラインa、bのフォトダ
イオードの信号電荷は、呼び水転送段を介して水平CC
D10a 、10a’に同時に転送されるが、2つの水
平CODの動作に位相差を持たせて動作させる。すなわ
ち、水平CODの出力信号は点順次に出力端子に現われ
るが、水平〇CD10a’ の出力信号群は前記水平C
CD 10 aの出力信号群と1800の位相を持たせ
て得られるように水平CODへ印加する転送パルスの位
相を異ならせて水平CODを動作させた場合の水平〇C
D10a 、 10a’の出力信号の相対的な位相と
分光特性を第5図に示す。
第6図においてAは水平CCD 10 aすなわちフォ
トダイオード2a、2a’、2a’・・・・・・の出力
信号、Bは水平CCD1obすなわちフォトダイオード
2b 、 2b’、 2 b“・・印・の出力信号をそ
れぞれ模式的に示したものである。
トダイオード2a、2a’、2a’・・・・・・の出力
信号、Bは水平CCD1obすなわちフォトダイオード
2b 、 2b’、 2 b“・・印・の出力信号をそ
れぞれ模式的に示したものである。
第6図において信号と信号の時間間かくは1/f11
・・−ジ (f:水平転送りロックl、(d波数)であり、前述の
方法により、A、Hの各信号相互には180°の位相差
が存在する。捷た赤信号をR1緑信号をG1青信号をB
とすれば、 Cy=(G+B )、M=(R+B )、Ye=(R+
G)であるため各フォトダイオードからの出力信号の分
光特性は第6図A、Bのようになる。
・・−ジ (f:水平転送りロックl、(d波数)であり、前述の
方法により、A、Hの各信号相互には180°の位相差
が存在する。捷た赤信号をR1緑信号をG1青信号をB
とすれば、 Cy=(G+B )、M=(R+B )、Ye=(R+
G)であるため各フォトダイオードからの出力信号の分
光特性は第6図A、Bのようになる。
第6図A、Bは第6図A、Bに示した信号列のスペクト
ル分布を示す図である。周波数fは水平転送りロック周
波数であり、変調色信号によるカラーキャリアは%fの
周波数近傍に発生する。またこのときのカラーキャリア
の位相は、第7図A。
ル分布を示す図である。周波数fは水平転送りロック周
波数であり、変調色信号によるカラーキャリアは%fの
周波数近傍に発生する。またこのときのカラーキャリア
の位相は、第7図A。
Bに示すように180°異なっている。
したがって、水平CCD 10 a 、 10 a’の
出力信号を加算すれば、前記3Afの周波数近傍に存在
するカラーキャリアは相殺される。さらに加算すること
により第8図に示すような信号、すなわち、水平方向の
フォトダイオードの数が等測的に2倍となるため、実質
的に水平方向のサンプリング周波数が2倍となった事に
等しくなる。第8図に示した信号列のスペクトル分布を
第9図に示す。
出力信号を加算すれば、前記3Afの周波数近傍に存在
するカラーキャリアは相殺される。さらに加算すること
により第8図に示すような信号、すなわち、水平方向の
フォトダイオードの数が等測的に2倍となるため、実質
的に水平方向のサンプリング周波数が2倍となった事に
等しくなる。第8図に示した信号列のスペクトル分布を
第9図に示す。
第8図及び第9図から明らかなように、水平CCD10
a 、 10a’ の出力信号を加算すれば、水平転
送りロック周波数の!Af近傍のカラーキャリアが相殺
され水平転送りロック周波数fの%の近傍に変調色信号
のカラーキャリアが発生するため、実際の輝度信号の帯
域は前記カラーキャリアのために%f″!r、でに制限
される。しかしながら、この%fという値は従来の輝度
信号帯域%fの2倍に相当するため、水平解像度は大幅
に改善される。
a 、 10a’ の出力信号を加算すれば、水平転
送りロック周波数の!Af近傍のカラーキャリアが相殺
され水平転送りロック周波数fの%の近傍に変調色信号
のカラーキャリアが発生するため、実際の輝度信号の帯
域は前記カラーキャリアのために%f″!r、でに制限
される。しかしながら、この%fという値は従来の輝度
信号帯域%fの2倍に相当するため、水平解像度は大幅
に改善される。
以上の説明は第4図における第nH目すなわち、a、b
の水平ラインについて説明を行なったが第(n+1)H
目すなわちc、dの水平ラインについても全く同様であ
る。さらに第2フイールドの第nH目すなわちす、cの
水平ラインについても全く同様である。
の水平ラインについて説明を行なったが第(n+1)H
目すなわちc、dの水平ラインについても全く同様であ
る。さらに第2フイールドの第nH目すなわちす、cの
水平ラインについても全く同様である。
次にカラー固体撮像装置の電気信号処理回路を第1o図
に示して説明する。第10図において、16は固体撮像
素子であり、前述のような構造と13/、−ジ し色フィルタを接着したものである。16は同期信号発
生器であり、原発1辰周波数は3.1514の4倍の周
波数を使用したものが便利である。この同期信号発生器
16からパルスφSPIφv1.φV21φTGtφT
CIφTB等の固体撮像素子15の駆動信号を駆動回路
17で作り、固体撮像素子16に供給する。固体撮像素
子16の2つの出力信号は、加算器18に供給されて加
算され、その加算器の出力信号は極周波数%fのローパ
スフィルタ19に供給され、不要な高域成分を除去した
後、エンコーダ20に供給されろ。
に示して説明する。第10図において、16は固体撮像
素子であり、前述のような構造と13/、−ジ し色フィルタを接着したものである。16は同期信号発
生器であり、原発1辰周波数は3.1514の4倍の周
波数を使用したものが便利である。この同期信号発生器
16からパルスφSPIφv1.φV21φTGtφT
CIφTB等の固体撮像素子15の駆動信号を駆動回路
17で作り、固体撮像素子16に供給する。固体撮像素
子16の2つの出力信号は、加算器18に供給されて加
算され、その加算器の出力信号は極周波数%fのローパ
スフィルタ19に供給され、不要な高域成分を除去した
後、エンコーダ20に供給されろ。
一方、色信号については、加算器18の出力信号を中心
周波数%fのバンドパスフィルタ21に供給し、カラー
キャリア信号を取り出す。前記得られたカラーキャリア
信号を同期検波器22.23により90’位相の異なっ
た同期検波用基準信号により同期検波しローパスフィル
タ24.25により、不要外高域成分を除去した後、エ
ンコーダ2oに供給しカラーテレビジジン信号を得る。
周波数%fのバンドパスフィルタ21に供給し、カラー
キャリア信号を取り出す。前記得られたカラーキャリア
信号を同期検波器22.23により90’位相の異なっ
た同期検波用基準信号により同期検波しローパスフィル
タ24.25により、不要外高域成分を除去した後、エ
ンコーダ2oに供給しカラーテレビジジン信号を得る。
ここで同期検波器22.23に供給する基準信号の41
周波数は水平転送りロック周波数fの%倍の周波数であ
り、水平転送りロックと同期関係にある。
り、水平転送りロックと同期関係にある。
26は同期信号発生器から得られた同期検波用基準信号
を90°移相させ、同期検波器22.23に供給する基
準信号に900の位相差を持たせるための移相器である
。
を90°移相させ、同期検波器22.23に供給する基
準信号に900の位相差を持たせるための移相器である
。
第10図に示したバンドパスフィルタの出力信号をSa
とすれば、第9図より明らかなようにに1〈1.に2〈
1 ω=2π・丁fとなる。
とすれば、第9図より明らかなようにに1〈1.に2〈
1 ω=2π・丁fとなる。
この信号をcos2π・−fl及び5in2π・−ft
の基準3 3 倍号で同期検波し高域成分を除去すれば、ローパーパス
フィルタ26の出力信号としてに2・’N(Ye−M)
の色差信号が得られる。この2つの色差信号を色副搬送
波で変調し、前記、輝度信号を加算すれば標準の複合カ
ラーテレビジョン信号を得る事ができる。
の基準3 3 倍号で同期検波し高域成分を除去すれば、ローパーパス
フィルタ26の出力信号としてに2・’N(Ye−M)
の色差信号が得られる。この2つの色差信号を色副搬送
波で変調し、前記、輝度信号を加算すれば標準の複合カ
ラーテレビジョン信号を得る事ができる。
151・−ジ
このカラー分離方式においては、KfVC発生するカラ
ーキャリア信号を垂償相閏(同時に読み出された2ライ
ン分の信号を加算すること)により相殺している。
ーキャリア信号を垂償相閏(同時に読み出された2ライ
ン分の信号を加算すること)により相殺している。
したがって垂直相関が無い被写体を撮像した場合には輝
度信号に何らかの妨害が発生する事が考えられる。
度信号に何らかの妨害が発生する事が考えられる。
次に垂直相関がない被写体を撮像した場合の輝度信号に
ついて説明する。
ついて説明する。
第11図は、垂直相関のない被写体の部分を撮像した場
合の被写体像と撮像素子のフォトダイオードと色フィル
タの組み合一1jを示す模式図である。
合の被写体像と撮像素子のフォトダイオードと色フィル
タの組み合一1jを示す模式図である。
n(H)の水平走査ラインを構成するaラインとbライ
ンの間、n+2(H) の水平ラインを構成するeラ
インと量ラインの間で被写体像が垂直方向に変化してい
る。即ちaラインの−に方は赤色の被写体像、bライン
からeラインの間は白色の被写体像、fライン以下は黒
色の被写体像である。このような被写体像を撮像したと
きのn (H) 、 n +2(H)の水平走査におけ
る加算器18の出力信号の模式図を第2図A、Hに各々
対応して示す。第12図Aから明らかなように6画素毎
に1画素の信号出力が得られないため、等制約に3Af
の周波数成分のキャリアが発生する。このキャリアは輝
度信号帯域内であるため著るしく画質を劣化させる。即
ちテレビ画面上において垂直相関のない部分n(H)の
走査線には%fの妨害信号が発生するため、第13図に
示すように点状の妨害となる。具体的には2.4M分の
妨害信号となる。次に垂直相関がない場合でも無彩色の
場合には前記の妨害は発生しない。第12図に示したよ
うに被写体像が白から黒に変化した場合には第13図B
から明らかなように2画素毎に1画素の信号出力が得ら
れないが、この場合にはfの周波数成分のキャリアが発
生するが、この周波数成分は輝度信号帯域外となる(ロ
ーパスフィルタ19により%f以上の周波数成分は除去
している)ために画質劣化は招かない。
ンの間、n+2(H) の水平ラインを構成するeラ
インと量ラインの間で被写体像が垂直方向に変化してい
る。即ちaラインの−に方は赤色の被写体像、bライン
からeラインの間は白色の被写体像、fライン以下は黒
色の被写体像である。このような被写体像を撮像したと
きのn (H) 、 n +2(H)の水平走査におけ
る加算器18の出力信号の模式図を第2図A、Hに各々
対応して示す。第12図Aから明らかなように6画素毎
に1画素の信号出力が得られないため、等制約に3Af
の周波数成分のキャリアが発生する。このキャリアは輝
度信号帯域内であるため著るしく画質を劣化させる。即
ちテレビ画面上において垂直相関のない部分n(H)の
走査線には%fの妨害信号が発生するため、第13図に
示すように点状の妨害となる。具体的には2.4M分の
妨害信号となる。次に垂直相関がない場合でも無彩色の
場合には前記の妨害は発生しない。第12図に示したよ
うに被写体像が白から黒に変化した場合には第13図B
から明らかなように2画素毎に1画素の信号出力が得ら
れないが、この場合にはfの周波数成分のキャリアが発
生するが、この周波数成分は輝度信号帯域外となる(ロ
ーパスフィルタ19により%f以上の周波数成分は除去
している)ために画質劣化は招かない。
以上、説明したように垂直方向に色信号相関がない場合
には輝度信号帯域内に妨害信号が発生し、17ノ・−−
ジ 画質劣化を招く。
には輝度信号帯域内に妨害信号が発生し、17ノ・−−
ジ 画質劣化を招く。
前記の妨害信号の発生を防止するには、撮像素子の前面
に複屈折水晶板を設置し撮像素子に入射する被写体像に
含まれる垂直方向の周波数成分を垂直画素数の一以下に
抑制する事により可能となるが、垂直解像度が本来の解
像度の7以下となり極めてボケだ画像とがるため、複屈
折水晶板の設置は絶対に避けねばならない。
に複屈折水晶板を設置し撮像素子に入射する被写体像に
含まれる垂直方向の周波数成分を垂直画素数の一以下に
抑制する事により可能となるが、垂直解像度が本来の解
像度の7以下となり極めてボケだ画像とがるため、複屈
折水晶板の設置は絶対に避けねばならない。
発明の目的
本発明は固体撮像素子の垂直方向の複数のラインの信号
を同時に読み出し、前記読み出された複数ラインの信号
を加算する事により輝度信号を得るカラー固体撮像装置
において、被写体像の垂直相関が少ない場合に発生する
輝度信号帯域内に発生する妨害信号を垂直方向の解像度
を劣化させることなく除去し、良好な画質を得る事を目
的とする。
を同時に読み出し、前記読み出された複数ラインの信号
を加算する事により輝度信号を得るカラー固体撮像装置
において、被写体像の垂直相関が少ない場合に発生する
輝度信号帯域内に発生する妨害信号を垂直方向の解像度
を劣化させることなく除去し、良好な画質を得る事を目
的とする。
発明の構成
本発明においては、同時に読み出された複数ラインごと
の色信号の波形の差イ、シ〈は輝度信号の18、 − レベル差を検出し、前記、差信号が所定のレベル以上存
在する場合にのみ、輝度信号帯域内の妨害信号となる周
波数成分を除去し、良好なテレビジジン映像信号を得る
ようにする。
の色信号の波形の差イ、シ〈は輝度信号の18、 − レベル差を検出し、前記、差信号が所定のレベル以上存
在する場合にのみ、輝度信号帯域内の妨害信号となる周
波数成分を除去し、良好なテレビジジン映像信号を得る
ようにする。
実施例の説明
以下本発明によるカラー固体撮像装置において被写体像
に垂直相関が無い場合に輝度信号帯域内に発生する妨害
信号を除去する第1の実施例を第14図を用いて説明す
る。
に垂直相関が無い場合に輝度信号帯域内に発生する妨害
信号を除去する第1の実施例を第14図を用いて説明す
る。
第14図において、番号16〜26は第10図において
説明したものと同一であるため説明は省略する。27.
28は中心用波数3Afのバンドパスフィルタであり、
29.30は同期検波器、31は減算器32は両波整流
回路、33はコンパレータ、34はトラップ回路であり
極周波数はhf。
説明したものと同一であるため説明は省略する。27.
28は中心用波数3Afのバンドパスフィルタであり、
29.30は同期検波器、31は減算器32は両波整流
回路、33はコンパレータ、34はトラップ回路であり
極周波数はhf。
36はスイッチである。固体撮像素子16から同時に読
み出された2ラインの出力信号は中心周波数%fのバン
ドパスフィルタ27.28に各々供給され、カラーキャ
リア信号が分離される。前記分離されたカラーキャリア
信号を同期検波器29゜19ヘーシ゛ 30へ供給し、同期検波用基準信号により同期検波する
。同期検波された信号は減算器31により減算され、両
波整流回路により両波整流する。ここで、同期検波器の
と減1り器の間に帯域制限用のローパスフィルタを挿入
する必要があるが図面では省略している。!iた、同期
検波器29,30に供給する基準信号の周波数は%fで
あり水平転送りロックと同期関係にあり2つの基準信号
は同一信号である。両波整流器32により両波整流され
た色差信号の減算信号は、コンパレータ33に供給され
、任意の基準電位と電圧比較され、色差信号の減算信号
が基準電位より高い時にコンパレータ33の出力端子か
ら制御信号として出力される。
み出された2ラインの出力信号は中心周波数%fのバン
ドパスフィルタ27.28に各々供給され、カラーキャ
リア信号が分離される。前記分離されたカラーキャリア
信号を同期検波器29゜19ヘーシ゛ 30へ供給し、同期検波用基準信号により同期検波する
。同期検波された信号は減算器31により減算され、両
波整流回路により両波整流する。ここで、同期検波器の
と減1り器の間に帯域制限用のローパスフィルタを挿入
する必要があるが図面では省略している。!iた、同期
検波器29,30に供給する基準信号の周波数は%fで
あり水平転送りロックと同期関係にあり2つの基準信号
は同一信号である。両波整流器32により両波整流され
た色差信号の減算信号は、コンパレータ33に供給され
、任意の基準電位と電圧比較され、色差信号の減算信号
が基準電位より高い時にコンパレータ33の出力端子か
ら制御信号として出力される。
トラップ回路34は制御信号により制御されるスイッチ
回路を介して輝度信号系路に接続される。
回路を介して輝度信号系路に接続される。
即ち制御信号が出力された場合に輝度信号系路に極周波
数3AIのトラップが接続され輝度信号帯域内の妨害信
号となる周波数成分は除去される。
数3AIのトラップが接続され輝度信号帯域内の妨害信
号となる周波数成分は除去される。
次に第11図に示した如く、垂直相関がない場合の被写
体像を撮像した場合の動作について述べる。第11図n
(H)の水平ラインを走査した場合のa、bの各ライン
からの出力信号から得られたカラーキャリアを5in2
π・%・f、tなる基準信号で同期検波すれば各色差信
号Sa、Sbはそれぞれ、Sb−に1(Cy−1−)=
に1(O)二〇 のレベルの色差信号が得られる。前
記得られた色差信号を各々減算し両波整流しコンパレー
タを通すことにより制御信号が得られる。ここでコンノ
くレータの基準電圧を任意に変化させる事により垂直相
関が少ない時から多い時のいずれのレベル以上から補正
を行うかを任意に決定できる。
体像を撮像した場合の動作について述べる。第11図n
(H)の水平ラインを走査した場合のa、bの各ライン
からの出力信号から得られたカラーキャリアを5in2
π・%・f、tなる基準信号で同期検波すれば各色差信
号Sa、Sbはそれぞれ、Sb−に1(Cy−1−)=
に1(O)二〇 のレベルの色差信号が得られる。前
記得られた色差信号を各々減算し両波整流しコンパレー
タを通すことにより制御信号が得られる。ここでコンノ
くレータの基準電圧を任意に変化させる事により垂直相
関が少ない時から多い時のいずれのレベル以上から補正
を行うかを任意に決定できる。
以上の説明においては、第11図n(H)の水平ライン
において、被写体像が赤から白へ変化する場合について
述べたが、青から白へ被写体像が変化する場合には、第
11図n(H)の水平ラインのa、bの各ラインからの
出力信号から得られたカラーキャリアを5in2π・%
・f−tなる基準信号で同期検波すれば各色差信号Sa
、Sb はそれぞれ、21 ’\−ゾ M+Ye S a=に1(Cy −−p −)−”K、(−; )
=HK1M+Ye S b=に2(Cy−−5−m−) =に1(0)=0
のレベルの色差信号が得られるが、このレベルは前述の
被写体に比べて−のレベルしか得られない。
において、被写体像が赤から白へ変化する場合について
述べたが、青から白へ被写体像が変化する場合には、第
11図n(H)の水平ラインのa、bの各ラインからの
出力信号から得られたカラーキャリアを5in2π・%
・f−tなる基準信号で同期検波すれば各色差信号Sa
、Sb はそれぞれ、21 ’\−ゾ M+Ye S a=に1(Cy −−p −)−”K、(−; )
=HK1M+Ye S b=に2(Cy−−5−m−) =に1(0)=0
のレベルの色差信号が得られるが、このレベルは前述の
被写体に比べて−のレベルしか得られない。
Lり75Zって、コンパレータのスレ・ンシュホールド
の設定いかんによっては制御信号として出力信号が得ら
れない可能性も存在する。
の設定いかんによっては制御信号として出力信号が得ら
れない可能性も存在する。
ところが、第11図n(H)の水平ラインを走査した場
合のa、bの各ラインからの出力信号から得られた低域
成分をSaL、SbL とすれば、5aL=2R 8bI−=2R+2G+2B のレベルの信号が得られ、1だ、前述の如く被写体像が
青から白へ変化する場合にはa、bの各ラインからの出
力信号の低域成分SaL、SbL は5aL=2B SbL=2R+2G+2B のレベルの信号が得られる。
合のa、bの各ラインからの出力信号から得られた低域
成分をSaL、SbL とすれば、5aL=2R 8bI−=2R+2G+2B のレベルの信号が得られ、1だ、前述の如く被写体像が
青から白へ変化する場合にはa、bの各ラインからの出
力信号の低域成分SaL、SbL は5aL=2B SbL=2R+2G+2B のレベルの信号が得られる。
したがって、2つのラインの出力信号の低域信22 /
・ 7 号の減算を行々い、両波整流し、コンノくレータを通す
ことにより、制御信号を得る事ができる。前記の具体例
を本発明の第2の実施例として第16図に示す。第16
図において、36.37はローパスフィルタであり16
〜36は第1の実施例と同様である。本実施例2におい
ては前述の如く同時に読み出される2ラインの信号の低
域成分を減算して得られた信号を両波整流し、その信号
をコンパレータ33に供給し、任意の基準電圧と比較し
、基準電圧より高い時に制御信号を得て、スイッチ36
を閉じて、輝度信号系路中に極周波数%fのトラップ回
路を接続し、輝度信号帯域中に含まれる妨害信号成分を
除去するものである。
・ 7 号の減算を行々い、両波整流し、コンノくレータを通す
ことにより、制御信号を得る事ができる。前記の具体例
を本発明の第2の実施例として第16図に示す。第16
図において、36.37はローパスフィルタであり16
〜36は第1の実施例と同様である。本実施例2におい
ては前述の如く同時に読み出される2ラインの信号の低
域成分を減算して得られた信号を両波整流し、その信号
をコンパレータ33に供給し、任意の基準電圧と比較し
、基準電圧より高い時に制御信号を得て、スイッチ36
を閉じて、輝度信号系路中に極周波数%fのトラップ回
路を接続し、輝度信号帯域中に含まれる妨害信号成分を
除去するものである。
第1の実施例では同時に読み出される2つの信号ライン
の各々の色差信号の差を検出し制御信号を得、第2の実
施例では2つの信号ラインの各々の輝度信号の差を検出
して制御信号を得る方法を示した。
の各々の色差信号の差を検出し制御信号を得、第2の実
施例では2つの信号ラインの各々の輝度信号の差を検出
して制御信号を得る方法を示した。
第1の実施例においては、2つの色差信号のレベル差が
小さい場合には効果が薄い場合が存在し、23′・−ジ 第2の実施例においては、色差信号のレベル差は大きい
にもかかわらず輝度信号のレベル差は少なく効果が薄い
場合が存在する。
小さい場合には効果が薄い場合が存在し、23′・−ジ 第2の実施例においては、色差信号のレベル差は大きい
にもかかわらず輝度信号のレベル差は少なく効果が薄い
場合が存在する。
次に本発明による第3の実施例を説明する。
第16図に本発明に」:る第3の実施例のブロック図を
示す。番号16〜37は第1の実施例(第14図)第2
の実施例(第15図)で説明したものと同様である。3
8は論理和回路であり、コンパレータ33a、33bの
出力信号の論理和信号を得て制御信号としている。各部
の詳細な説明は実施例1.実施例2と同様であるので省
略する。
示す。番号16〜37は第1の実施例(第14図)第2
の実施例(第15図)で説明したものと同様である。3
8は論理和回路であり、コンパレータ33a、33bの
出力信号の論理和信号を得て制御信号としている。各部
の詳細な説明は実施例1.実施例2と同様であるので省
略する。
実施例1において31は説明の便宜上減算回路としたが
、固体撮像素子出力信号のカラーキャリアは2つのライ
ンにおいて180°異なっているため実際には加算器と
する。更に本発明はCy 、Me 。
、固体撮像素子出力信号のカラーキャリアは2つのライ
ンにおいて180°異なっているため実際には加算器と
する。更に本発明はCy 、Me 。
Mフィルタについて説明したが他の色フィルタの組み合
せでも適応できる1jvは言うまでもない。
せでも適応できる1jvは言うまでもない。
発明の効果
以上、説明したように本発明によれば、固体撮像素子の
垂直方向の複数のラインの信号を同時に読み出し、その
信号を加算する事により輝度信号を得るカラー固体撮像
装置において、被写体像の垂直相関が少ない場合に発生
する輝度信号帯域内に発生する妨害信号を除去する事が
できるので良好なカラーテレビジョン信号を得る事がで
きる。
垂直方向の複数のラインの信号を同時に読み出し、その
信号を加算する事により輝度信号を得るカラー固体撮像
装置において、被写体像の垂直相関が少ない場合に発生
する輝度信号帯域内に発生する妨害信号を除去する事が
できるので良好なカラーテレビジョン信号を得る事がで
きる。
更に複屈折水晶板等を用いて被写体像の垂直方向の周波
数成分を垂直画素数の7以下に抑制しないため、垂直解
像度の劣化を招く事はない。
数成分を垂直画素数の7以下に抑制しないため、垂直解
像度の劣化を招く事はない。
第1図、第2図はそれぞれ従来のカラー固体撮像装置に
おける色フィルタを説明するための正面図、第3面ハ複
数の水平ラインの信号を同時に読み出す構成の固体撮像
素子の回路図、第4図は同装置に用いる色フィルタとフ
ォトダイオードの関係を示す正面図、第6図A、Bは第
4図中のa、bのラインの水平走査により得られた出力
信号を示す模式図、第6図A、Bは第6図の各信号のス
ペクトル図、第7図A、Bは第6図の各信号のカラーキ
ャリアの位相を示すスペクトル図、第8図は第5図の各
信号を加算した信号を示す模式図、第251・−ジ 9図は第8図の信号のスペクトル図、第10図は同装置
の全体の電気回路、第11図は垂直相関のない被写体と
色フィルタの関係を示す正面図、第12図は第11図の
被写体を撮像した時の加算器出力波形の模式図、第13
図は第11図の被写体を撮像したときのテレビモニター
上の画像を示す正面図、第14図は本発明による第1の
実施例におけるカラー固体撮像装置を示すブロック図、
第15図、第16図は本発明の第2.第3の実施例にお
けるカラー固体撮像装置を示すブロック図である。 1.15・・・・・・固体撮像素子、2・・・・・・フ
ォトダイオード、12,13,14・・・・・・フィル
タ、18・・・・・・加算器、19 、24 、25
、36 、37・・・・・・ローハスフィルタ、20・
・印・エンコータ、21 、27゜28・・・・・・バ
ンドパスフィルタ、22,23,29゜30・・・・・
・同期検波器、26・・・・・・移相器、31・・・・
・・減算器、32・・・・・・両波整流N”i’t 、
33・・・・・・コンパレータ、34・・・・・・トラ
ップ回路、36・・・・・・スイッチ、38・・・・・
・論理和回路。 第10 第 2 図 ■ 引ヤ塑鉛 羽Q筺りb
リ−581− 筺翳hΔF貴 撃)bツ←全
おける色フィルタを説明するための正面図、第3面ハ複
数の水平ラインの信号を同時に読み出す構成の固体撮像
素子の回路図、第4図は同装置に用いる色フィルタとフ
ォトダイオードの関係を示す正面図、第6図A、Bは第
4図中のa、bのラインの水平走査により得られた出力
信号を示す模式図、第6図A、Bは第6図の各信号のス
ペクトル図、第7図A、Bは第6図の各信号のカラーキ
ャリアの位相を示すスペクトル図、第8図は第5図の各
信号を加算した信号を示す模式図、第251・−ジ 9図は第8図の信号のスペクトル図、第10図は同装置
の全体の電気回路、第11図は垂直相関のない被写体と
色フィルタの関係を示す正面図、第12図は第11図の
被写体を撮像した時の加算器出力波形の模式図、第13
図は第11図の被写体を撮像したときのテレビモニター
上の画像を示す正面図、第14図は本発明による第1の
実施例におけるカラー固体撮像装置を示すブロック図、
第15図、第16図は本発明の第2.第3の実施例にお
けるカラー固体撮像装置を示すブロック図である。 1.15・・・・・・固体撮像素子、2・・・・・・フ
ォトダイオード、12,13,14・・・・・・フィル
タ、18・・・・・・加算器、19 、24 、25
、36 、37・・・・・・ローハスフィルタ、20・
・印・エンコータ、21 、27゜28・・・・・・バ
ンドパスフィルタ、22,23,29゜30・・・・・
・同期検波器、26・・・・・・移相器、31・・・・
・・減算器、32・・・・・・両波整流N”i’t 、
33・・・・・・コンパレータ、34・・・・・・トラ
ップ回路、36・・・・・・スイッチ、38・・・・・
・論理和回路。 第10 第 2 図 ■ 引ヤ塑鉛 羽Q筺りb
リ−581− 筺翳hΔF貴 撃)bツ←全
Claims (1)
- (1) 第1の分光特性を有する第1の色フィルタ素
子と第2の分光特性を有する第2の色フィルタ素子と第
3の分光特性を有する第3の色フィルタ素子とを水平方
向に順次配列しかつ前記各色フィルタ素子により空間変
調した色成分が水平ライン毎に1800反転するように
配列した色フィルタと、この色フィルタ素子に対応した
受光部より得られる信号が各垂直信号線においては同一
色信号が得られかつ隣接する水平ラインの受光素子の信
号を同時に複数信号ラインで読み出すようにした固体撮
像素子とを有し、前記同時に読み出された信号を加算す
ることにより輝度信号を得るようにし、前記複数信号ラ
インの出力信号により垂直相関の大小を検出し、垂直相
関が所定の大きさよりも小さい場合に輝度信号系の帯域
を狭くするようにしたことを特徴とするカラー固体撮像
装置。 2 ′ (勢 複数信号ラインの出力信号の低域成分もしくは色
差信号成分を比較して垂直相関の大小を検出するように
したことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載のカラ
ー固体撮像装置。 (′4 複数信号ラインの出力信号の低域成分を比較し
て得た信号および色差信号成分を比較して得た信号の論
理和信号により輝度信号系の帯域を狭くするようにした
ことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載のカラー固
体撮像装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57219405A JPS59108492A (ja) | 1982-12-14 | 1982-12-14 | カラ−固体撮像装置 |
| DE8383112592T DE3381818D1 (de) | 1982-12-14 | 1983-12-14 | Festkoerper-farbabbildungsanordnung. |
| EP83112592A EP0113462B1 (en) | 1982-12-14 | 1983-12-14 | Solid state color imaging apparatus |
| US07/015,509 US4887252A (en) | 1982-12-14 | 1987-02-17 | Solid-state color television camera with color and luminance signal correction |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57219405A JPS59108492A (ja) | 1982-12-14 | 1982-12-14 | カラ−固体撮像装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59108492A true JPS59108492A (ja) | 1984-06-22 |
Family
ID=16734888
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57219405A Pending JPS59108492A (ja) | 1982-12-14 | 1982-12-14 | カラ−固体撮像装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59108492A (ja) |
-
1982
- 1982-12-14 JP JP57219405A patent/JPS59108492A/ja active Pending
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