JP2617293B2 - 撮像装置 - Google Patents

撮像装置

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JP2617293B2
JP2617293B2 JP60242697A JP24269785A JP2617293B2 JP 2617293 B2 JP2617293 B2 JP 2617293B2 JP 60242697 A JP60242697 A JP 60242697A JP 24269785 A JP24269785 A JP 24269785A JP 2617293 B2 JP2617293 B2 JP 2617293B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明はIL−CCD、X−Yアドレス型MOS、あるいは
非破壊読出し可能な撮像素子(以下SITという)等に適
用可能な撮像装置に関するものである。
〔従来の技術〕
従来の固体カメラ等の撮像装置においては、CCDでイ
ンタレースに各水平ラインの信号を読出し、この信号を
1水平ラインまたは2水平ライン遅延させて、画像の垂
直相関性を利用することにより、輝度信号、色信号を得
る場合が多い。また、MOS型では、前記の遅延線を設け
ることなく、各水平ラインを同時に読出して輝度信号、
色信号を得ていた。
〔発明が解決しようとする問題点〕
上記のような従来の撮像装置において、IL−CCDやMOS
型センサーでは、インタレース読出しの場合、垂直相関
距離が遠くなるので、モアレや偽信号が多くなつたり、
また、1H遅延線を多用するので、周辺回路の規模が大き
くなり、そのためコスト高になる等の問題点があつた。
また、IL−CCDでフレーム残像を少くするために、フ
イールド蓄積モードにする場合には、撮像方式を変調方
式としているために、色再現性が悪くなつたり、2水平
ラインを加算して読出すために垂直解像度が悪くなつた
り、また、色差信号が線順次にしか得られないために、
色差信号の同時化に際して色差信号の低域成分と輝度信
号の低域成分が異なることによる偽信号が発生する等の
問題点があつた。
この発明は上述の従来の問題点を解決することを目的
とし、水平、垂直解像度が高く偽信号の少ない撮像装置
を提供することを目的としている。
〔問題点を解決するための手段〕
本願発明によれば、複数の画素からなる固体撮像素子
と、 該固体撮像素子の画素上に第1の色分解フィルタを市
松状に配置し、第2の色分解フィルタ、第3の色分解フ
ィルタをそれぞれ前記第1の色分解フィルタの間に2画
素毎に線順次に配置した色フィルタと、 前記固体撮像素子の複数の水平ラインを同時に読出す
と共に、色差信号を形成するための色信号を上記複数の
水平ラインの内の1つの水平ラインから形成し、前記色
差信号を形成するための低域の輝度信号も前記所定の1
つの水平ラインから形成し、高域の輝度信号は複数の水
平ラインから形成する信号処理手段と、 を有することを特徴とする。
〔作用〕
この発明においては、複数の水平ライン同時読出しを
行うと共に1つの水平ライン信号により低域輝度信号を
形成し、複数の水平ライン信号により高域輝度信号を形
成している。
〔実施例〕
この発明はCCD,MOSまたはSIT等に利用可能であるが、
MOSの各水平ラインの同時読出しは一般に公知である。
また、CCDにおいてもフイールド蓄積モードで加算せず
に、2水平ラインを2つの水平読出しシフトレジスタで
転送すれば可能である。
この発明の実施例では、以下SITを用いて、静止画撮
像に応用する場合について説明する。
第1図はこの発明の一実施例の色分解フイルタの配置
と、フイールド毎の信号の読出し方法を説明するための
色分解フイルタであり、図において、n1,n2,…は各水平
ラインを示し、また奇数フイールド01,02,…は奇数フイ
ールドでの各水平走査ラインを示しており、例えば水平
走査ライン01では水平ラインn1とn2が同時に処理されて
輝度信号と色信号が得られることを示している。同様に
偶数フイールドe1,e2…も偶数フイールドでの各水平ラ
インを意味している。又、ここでは水平走査ラインはテ
レビジョンの1水平走査線を意味しており、水平ライン
はマトリクス状に配置された画素の水平方向の一行を意
味している。
この実施例での色フイルタは全色透過フイルタ(W)
が市松状に配置され、また赤透過フイルタ(R)と青透
過フイルタ(B)が2画素毎の線順次配置になつてい
る。即ち1水平ライン毎にRフイルタとBフイルタが交
互に配置されている。
上述の各水平ラインの同時処理と色フイルタ配置によ
り、輝度信号は2水平ラインのW信号より形成され、ま
た色差信号は各水平ラインの色信号とW信号より形成さ
れる。以下これを詳述する。
第2図はSITの構造例の概略図で、図において、R,B,W
は各画素と画素上の色フイルタを意味しており、V・SR
は垂直のシフトレジスタ、H・SRは水平のレジスタ、φ
V・RS,φH・RSはそれぞれ垂直と各ビツト毎の電荷リ
フレツシユパルスを示している。
この実施例の信号配線方法では2水平ラインを同時に
読み出すと共に出力S2からはR・Bの色信号が1画素毎
に交互に、S1からはWの信号が1画素ずつ連続して読出
される。
第3図は第2図のSITを利用した信号処理回路の1例
を示すブロック図、第4図はSITから読出される信号と
サンプルホールド回路40,70のサンプルタイミングを示
す波形図である。
第3図において、10はSIT、20はクロックジエネレー
タ、30はシステムコントローラ、40,70はサンプルホー
ルド回路(S/H)、50,80はローパスフイルタ(LPF)、6
0はバンドパスフイルタ(BPF)、90はホワイトバランス
回路、100はプロセス回路、110,120,140は加算器、130
はFM変調器、150はアンプ、160はヘッド、170は記録媒
体を駆動させるモータである。
上記のように構成された装置において、隣接2水平ラ
インを同時に読み出すといまSIT10の出力線S1からは2
水平ラインのW信号が交互にかつ点順次に読出され、ま
た、出力線S2からは1水平走査ライン毎にR,Bの点順次
信号とB,Rの点順次信号が交互に読出される。輝度信号
は上述のSIT出力S1から形成される。まず高域輝度信号
はSIT出力S1をそのまま利用するので高解像の帯域が確
保される。即ち、S1からのW信号の繰返し周波数は、例
えばSIT10の水平画素数が510画素であれば、その読出し
周波数は約9.5MHZとなり、従つてそれをナイキスト周波
数とすれば約4.7MHZが輝度帯域となる。その場合、BPF6
0の帯域は約1MHZ〜4.7MHZのバンドパス特性となる。
次に、輝度用の低域成分と色差用の低域成分及び色信
号はサンプルホールド回路40,70によりSIT出力のS1,S2
から分離される。第1図及び第4図を参照して説明する
と、奇数フイールドの01水平走査ラインでは水平ライン
n1に対応するW信号をサンプルホールド回路40により第
4図のようなタイミングでサンプルホールドして低域輝
度信号YLとしてプロセス回路に導びく。
一方色信号については01の水平走査ラインではn1の水
平ラインだけから形成する。
これが本発明の主要な特徴の1つである。
即ち、低域輝度信号YLを抽出する為の水平ラインと同
じ水平ラインの色信号Rを第4図示のようなタイミング
でサンプルホールドし、その水平走査ラインの色信号と
している。
この低域輝度信号YLと色信号とは夫々プロセス回路に
入力され色差信号が形成される。同様に02の水平走査ラ
インの色差信号を形成する際にはn3の水平ラインから低
域輝度信号YL及び色信号を抽出することによりB−Y信
号を形成する。
又、次のフイールド(偶数フイールド)では例えば水
平走査ラインe1の色差信号は水平ラインn2の低域輝度信
号YL及び色信号Bから形成され、e2の色差信号は水平ラ
インn4の低域輝度信号YL及び色信号Rから形成される。
この為互いにインターレースした関係にある2つのフ
イールド信号は相関距離が近く低域輝度信号YL及び色成
分についての垂直解像度は充分に保たれる。
一方、高域輝度信号YHについては2水平ラインを使つ
て形成しているので水平方向の解像度は極めて高くな
る。
さて第3図に戻ると、上記のようにして得られた低域
輝度信号と、色信号は次段のLPF50,80で約1MHZ程度に帯
域制限される。色信号はさらに次段のホワイトバランス
回路90で線順次に制御されるコントロール電圧(不図
示)でホワイトバランス動作が行われる。このホワイト
バランスされたR,Bの線順次色信号と前記低域輝度信号Y
Lはプロセス回路100でγ処理がなされ、低域輝度信号
YL′と線順次色差信号R′−YL′(B′−YL′)が出力
される。そして低域輝度信号YL′は高域輝度信号YHと加
算器110で加算されて擬似輝度信号Yとなる。このY信
号は加算器120で同期信号と加算され、FM変調器130に入
力される。また、線順次色差信号もFM変調器130に入力
され、これらの信号は互いに異なるキヤリアでFM変調さ
れて加算器140で加算され、アンプ150、ヘツド160を経
て記録媒体171に記録される。
以上第1図の色分解フイルタを中心に第1の実施例を
述べたが、その特徴は2水平ラインから高域輝度信号を
得るので、高解像度が得られる事、又垂直相関距離が短
かいのでモアレ等の発生も少ない。
また低域輝度信号は1つの水平ラインより形成するの
で垂直解像度も良い。さらに色差信号は1つの水平ライ
ンで形成するので偽信号の発生は非常に少ない利点があ
る。また、色分解フイルタがSV応用に都合が良い。即ち
奇、偶数フイールドともに低域輝度信号を形成する水平
ラインから色差線順次信号を発生させる事が可能であ
る。
またSIT等の非破壊読出し可能なセンサーを利用すれ
ばシヤツターを使つた1回の撮影(露光)で前述の実施
例の様に奇数、偶数フイールドと同じ信号を複数回読出
して、処理する事により、上記のような効果に加えてフ
レーム画像が得られるという利点がある。
次に第5図(a)はこの発明の第2の実施例の色分解
フイルタ配置図である。
第5図(a)では第1図示のR,G,Bフイルターの代わ
りにYe,W,CYフイルターを夫々使つたものでW信号からY
e信号を減算することによつてB信号が得られ、またW
信号からCY信号を減算することによつてR信号を得る。
その時の信号処理回路ブロツク図は減算器190aを第3図
の信号処理回路フロツク図に付加した第6図のような回
路構成となる。即ち、SIT10の出力線S1からのW信号に
よつて高域輝度信号YH、低域輝度信号YLを得る点は第4
図の場合と同じであるが、R,Bの色信号はYe,CYの線順次
色信号をS1からのW信号から減算して得ている。
この第2実施例の場合には第1実施例の構成に比べ補
色フイルターを導入しているので透過率が向上し感度が
高くなる。しかも補色を用いることによりMTF(Modulat
ion Transfer Function)が垂直方向に向上しモアレが
発生しにくくなる効果がある。
次に第5図(b)は本発明の第3実施例で第1図示の
RフイルターとBフイルターの代わりにGフイルターを
使い、第1図示のGフイルターの代わりにCY又はYeフイ
ターを使う。そしてCYフイルターとYeフイルターは水平
ライン毎に交互に配置されている。Ye信号からG信号を
減算することによつてR信号が得られ、又、CY信号から
G信号を減算することによつてB信号を得る。その時の
信号処理回路ブロツク図は第7図に示すようになり、上
述の減算処理は減算器190bでなされ、高域輝度信号YH
加算器180で2水平ラインからの信号の加算により形成
し、また低域輝度信号YLはS1の出力であるYe,CYの点順
次信号の低域成分で近似させる。
第8図は第4実施例を示す図でSITの信号出力線の配
線方法を第2図の実施例と違つたものにした場合の例を
示す。この方法はSIT出力S1からは2水平ラインのW信
号が得られるが、色信号は奇数フイールドでは偶数水平
ラインに対応する水平スイツチ(181,185・・・)をオ
フに保持するようにしている。これによりSIT出力S2か
らは1水平走査ライン毎にRとBの色信号が線順次に出
力されるので第3図の色分離のサンプルホールド回路70
を省略することが可能となる。
第9図は第8図のSITの水平駆動シフトレジスタの駆
動パルスのタイミングを示したものである。図において
S1(W/W)はWnの駆動パルスで、φRS1はS1(W/W)のビ
ツトリフレツシユパルスである。これに対してS2(R/
B)はon,enの駆動パルスでS1(W/W)の1/2の繰返しパル
スとなり、水平2画素毎にスイツチされることがわか
る。また、そのときのビツトリフレツシユパルスは同じ
く1/2の繰返しパルスφRS2となる。前述のように奇数フ
イールド時には、onの線に上述の駆動パルスが印加さ
れ、enの線はオフになる電圧が印加される。また、偶数
フイールド時には逆の駆動条件になる。
次に、第10図はこの発明の第5実施例を示すSITの構
成概略図であり、図中、W信号関係は上述の実施例と同
じで、色信号出力線の配線をかえたものである。即ち、
色信号の奇数フイールド用の出力線と偶数フイールドの
出力線を夫々S2,S3の如く別々にし、同時に読み出され
る2水平ラインの信号の内R信号とB信号とを、例えば
S2からRを、S3からBを出力するように分離したもので
ある。第11図はそのときの信号処理回路ブロツク図で、
SIT出力のS2,S3のフイールド毎に切換すれば色信号R,B
が各フイールド毎に線順次に得られる。このように本実
施例によれば第3図示のサンプルホールド回路70が不要
となる。
次に、この発明をビデオカメラへ用いた場合について
述べると、ビデオカメラに用いた場合、色差信号として
R−YとB−Yの同時信号が必要である。上述の実施例
においても信号処理方式を一部変更すればその適用は容
易であるが、第12図に示すようなビデオカメラに好適な
色フイルタを用いて、以下に説明する。
第12図はこのビデオカメラに用いた場合の第6実施例
の色分解フイルタの配置図であり、第13図は第12図の信
号処理回路ブロツク図である。
第12図の色分解フイルタではWが市松状に配置され、
色フイルタR,Bは垂直方向一画素毎の線順次配置となつ
ており、図から明らかなように、奇数、偶数フイールド
の複数水平ラインの同時読出しにおけるどの水平走査ラ
インにも、2つの色信号が存在するので、各水平ライン
で得られる色信号R(B)と輝度用信号Wから色差信号
を形成することができる。
第13図は本実施例の信号処理回路の構成例を示す図
で、本実施例でのSIT10の内部配線及び駆動方法は第2
図の実施例と同じであり、SIT出力S1からは常にW信号
が、またSIT出力S2からはR,B点順次信号が交互に得られ
る。色差信号を各水平ラインから形成するために、色信
号及び低域輝度信号分離のためにサンプルホールド回路
40b,70bとLPF50b,80b,ホワイトバランス回路90b及びプ
ロセス回路100bが第4図実施例に対して追加される。サ
ンプルホールド回路40b,70bの駆動タイミングは40a,70a
と180゜位相がずれている。又、サンプルホールド回路4
0aと70aとは180゜位相がずれており、サンプルホールド
回路40aと40bもやはり180゜位相がずれている。
又、第3図示構成と違い本実施例では2水平ラインを
同時読み出しすることにより得られる水平走査ラインの
信号のうち、両水平ラインから夫々異なる色信号を形成
するようにし又、夫々の色信号についてホワイトバラン
ス制御をするようにしている。
本実施例では更に同じ水平ラインと色信号及び対応す
る低域輝度信号から色差信号を形成しているので偽信号
が少ない。
また、第7実施例としてSITに第10図のものを利用す
ればR,Bは独立にSITから出力されるので、その場合は第
13図における色分離のためのサンプルホールド回路70a,
70bはいらない。
〔発明の効果〕
本願発明によれば、複数の画素からなる固体撮像素子
と、 該固体撮像素子の画素上に第1の色分解フィルタを市
松状に配置し、第2の色分解フィルタ、第3の色分解フ
ィルタをそれぞれ前記第1の色分解フィルタの間に2画
素毎に線順次に配置した色フィルタと、 前記固体撮像素子の複数の水平ラインを同時に読出す
と共に、色差信号を形成する為の色信号を上記複数の水
平ラインの内の1つの水平ラインから形成し、前記色差
信号を形成する為の低域の輝度信号も前記所定の1つの
水平ラインから形成し、高域の輝度信号は複数の水平ラ
インから形成する信号処理手段と、 を有するようにしているので、モアレ等の発生も少な
く、高解像度が得られ、また、色差信号における偽信号
の発生は非常に少いという利点がある。
さらに、また奇数、偶数フイールド共に低域輝度信号
を形成する水平ラインから色差線順次信号を発生させる
ことが可能な為に、色分解フイルタをSVに応用するのに
都合がよいという利点がある。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例の色分解フイルタの説明
図、第2図はSITの駆動概略図、第3図は第2図の信号
処理ブロツク図、第4図は第2図のSITの出力信号とサ
ンプルタイミングを示す波形図、第5図はこの発明の第
2の実施例の色分解フイルタ図、第6図,第7図は第5
図の実施例における要部の信号処理回路ブロツク図、第
8図は第2の実施例であるSITの駆動概略図、第9図は
第8図のパルスの波形図、第10図は第3の実施例におけ
るSITの駆動概略図、第11図は第10図の信号処理回路ブ
ロツク図、第12図は第4の実施例の色分解フイルタの配
置図、第13図は第12図の信号処理回路ブロツク図であ
る。 図において、10はSIT、20はクロツクジエネレータ、30
はシステムコントローラ、40,40a,40b,70,70a,70bはサ
ンプルホールド回路、50,50a,50b,80,80a,80bはローパ
スフイルタ(LPF)、60はバンドパスフイルタ(BPF)、
90,90a,90b,はホワイトバランス回路、100はプロセス回
路、110,120,140,180は加算器、130はFM変調器、150は
アンプ、160はヘツド、170はモータ、190a,190bは減算
器である。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】複数の画素からなる固体撮像素子と、 該固体撮像素子の画素上に第1の色分解フィルタを市松
    状に配置し、第2の色分解フィルタ、第3の色分解フィ
    ルタをそれぞれ前記第1の色分解フィルタの間に2画素
    毎に線順次に配置した色フィルタと、 前記固体撮像素子の複数の水平ラインを同時に読出すと
    共に、色差信号を形成する為の色信号を上記複数の水平
    ラインの内の1つの水平ラインから形成し、前記色差信
    号を形成する為の低域の輝度信号も前記所定の1つの水
    平ラインから形成し、高域の輝度信号は複数の水平ライ
    ンから形成する信号処理手段と を有することを特徴とする撮像装置。
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