JP2677550B2 - 固体撮像装置 - Google Patents
固体撮像装置Info
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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
- H04N25/11—Arrangement of colour filter arrays [CFA]; Filter mosaics
- H04N25/13—Arrangement of colour filter arrays [CFA]; Filter mosaics characterised by the spectral characteristics of the filter elements
- H04N25/134—Arrangement of colour filter arrays [CFA]; Filter mosaics characterised by the spectral characteristics of the filter elements based on three different wavelength filter elements
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
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- H01L31/02—Details
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- H01L31/02161—Coatings for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
- H01L31/02162—Coatings for devices characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier for filtering or shielding light, e.g. multicolour filters for photodetectors
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Description
【発明の詳細な説明】
［発明の目的］
（産業上の利用分野）
本発明は、モザイクフィルタを用いて１つの固体撮像
素子でカラー映像信号を得る固体撮像装置の改良に関す
る。 （従来の技術） CCD型,MOS型等の固体撮像素子をフィールド蓄積モー
ドで駆動する固体撮像装置は、隣接する垂直２画素の信
号を各フィールドにおいて同時に読出すものであり、全
画素の電荷をフィールド毎に読出すために、１フィール
ドの残像を生じないという長所がある。 このフィールド蓄積モードの固体撮像素子を１つ用い
てカラー画像を得る単板式固体撮像装置は、固体撮像素
子の受光面に縦ストライプフィルタ若しくはモザイクフ
ィルタを配設して構成される。解像度を重視するカラー
化方式では、水平解像度の点で優れたモザイクフィルタ
を用いるのが望ましい。 しかしながら、従来のモザイクフィルタを用いたこの
種の単板式固体撮像装置では、水平方向に延びる縞模様
のように垂直方向に相関のない画像を撮像した場合に、
色偽信号が発生するという問題があった。 以下、この色偽信号の発生メカニズムについて説明す
る。 第５図は従来の色差順次方式の撮像装置で用いられる
フィールド蓄積モード用モザイクフィルタの色フィルタ
配置の一例を示す図である。 この図において、いまＮラインを１回走査することに
よって得られる固体撮像素子の出力信号をSN,同じくＮ
＋１ラインで得られる出力信号をSN+1とすると、SN,S
N+1は、それぞれ、 で表わすことができる。ここにYe,Mg,Cy,R,G,Bは、それ
ぞれ青，マゼンダ，シアン，赤，緑，青の各色信号成分
を示し、またωは、空間変調角周波数を示す。 このモザイクフィルタの特徴は、（１）式の変調成分
と、（２）式の変調成分がそれぞれ色差信号の形になっ
ているので、これらの信号を直接色信号として用い、カ
ラーテレビジョン信号を作ることができる点である。 すなわち、Ｎラインで得られる色信号をCN,N＋１ライ
ンで得られる色信号をCN+1とすると、これら色信号はそ
れぞれ、 CN＝（Mg＋Cy）−（Ｇ＋Ye）＝（2B−Ｇ） …（３） CN+1＝（Ｇ＋Cy）−（Mg＋Ye）＝Ｇ−2R …（４） となる。 無彩色被写体に撮像した場合には、CNもCN+1も共に零
とならなければならないから、（Mg＋Cy）と（Ｇ＋Y
e）、および（Ｇ＋Cy）と（Mg＋Ye）は、無彩色被写体
撮像時に、それぞれ等しい信号量となるように色フィル
タの分光特性を設定してある。 このような固体撮像装置で第６図中L1で示すような垂
直方向上方から下方へ向かって黒から白へと変化する画
像を撮像する場合を考える。先ず、L1がＮ−１ラインと
Ｎラインとの間にある場合、Ｎ−１ラインとＮラインと
で得られる各色信号は、 CN-1＝０ …（５） CN＝（Mg＋Cy）−（Ｇ＋Ye） …（６） となる。（Mg＋Cy）と（Ｇ＋Ye）の信号量が等しくなる
ように分光特性を選定しているので、（６）式は、 CN＝０ …（５） となり、色信号が０となる。したがって、この場合には
垂直端色偽信号の発生はない。 ところが、L1がＮラインの中央、すなわちＮ′−１ラ
インとＮ′ラインとの間にある場合には、Ｎ−１ライン
とＮラインとで得られる色信号は、 CN-1＝０ …（８） CN＝Cy−Ye …（９） となり、（Mg＋Cy）と（Ｇ＋Ye）の信号量が等しくなる
ように分光特性を選定してあるために、CyとYeの信号量
が等しくなるとは限らず、色信号成分が生じてしまう。
したがって、この場合には垂直端色偽信号が発生する。 同様に、境界部L2が、Ｎ−１ラインの中央、すなわち
Ｎ′ラインとＮ′−１ラインとの間にある場合に、Ｎ−
１ラインとＮラインとで得られる色信号は、 CN-1＝Ｇ−Mg …（10） CN＝０ …（11） となり、ＧとMgの信号量が等しくならないために色信号
成分が生じ、やはり垂直端色偽信号が発生してしまう。 そこで、このような問題点を解決するため、本出願人
は、特願昭60−214504号において、第７図に示すような
モザイクフィルタを用いた固体撮像装置を提唱した。 この装置では、Ｎラインを１回走査することによって
得られる固体撮像素子の出力信号SN,同じくＮ＋１ライ
ンで得られる出力信号をSN+1をそれぞれ、 と表わすことができる。 この装置によれば、Ｒ＝Ｇ＝Ｂのとき１水平走査ライ
ンを構成する２行の画素列のうちの１つの画素列で黒を
受光し、もう１つの画素列で白を受光した場合でも、水
平方向に隣接する垂直２画素の比と水平方向に隣接する
２画素の比が等しいので、垂直端色偽信号の発生を防止
できる。 （発明が解決しようとする問題点） ところが、このようなRGB原色フィルタを用いた場
合、新たに次のような問題が生じた。 すなわち、第８図にはRGB原色フィルタを用いた場合
に、固体撮像素子から得られる信号の相対分光感度特性
を示したものである。この特性図より、R,G,Bの信号量
の比（面積比）は概略 R:G:B＝1:0.9:0.5 …（14） である。輝度信号Ｙはどのラインでも同じで（12）式又
は（13）式よりSN又はSN+1のベースバンド成分だけを用
いると、 となる。ここで（15）式のＹについて（14）式の分光感
度特性を考慮し、さらにＲ＝Ｇ＝Ｂ＝１のとき、Ｙ′＝
１となるＹ′を求めると、 となる。ところが、標準テレビジョン方式の輝度信号は YS＝0.30R＋0.59G＋0.11B …（17） で表わされるため、（16）式の輝度信号ではＧ成分の割
合が少なく、緑が暗くしずんでしまうという問題があっ
た。 このような点に基づき、本発明は垂直端色偽信号の発
生防止機能を損わず、しかも鮮やかな緑を再現すること
ができるフィールド蓄積モードの単板式固体撮像装置を
提供することを目的とする。 ［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） 本発明は、上記問題点を解決するため、フィールド蓄
積モードの固体撮像装置のモザイクフィルタを次のよう
に構成したことを特徴としている。 すなわち、このモザイクフィルタは、水平２画素，垂
直４画素の計８画素の基本ブロックのうち、上部４画素
と下部４画素とがそれぞれG,G,R,Cyの各色フィルタで構
成され、かつ垂直方向に並ぶ４画素のうち上部２画素と
下部２画素とが異なる組み合わせであり、さらにシアン
の色フィルタは、緑成分の分光透過率を青成分の分光透
過率の略1/2に低減させた色フィルタであることを特徴
とする。 （作 用） この構成において、ホワイトバランス時にG,R,Cyの各
信号量が等しくなるように調整されると、白画像受光時
に垂直方向に隣接する２画素の加算出力と、これら２画
素に水平方向に隣接する垂直２画素の加算出力とが等し
くなり、さらにある１画素と、これに水平方向で隣接す
る１画素の出力も等しくなる。このため、１水平走査ラ
インを構成する２列の画素列のうちの１つの画素列で黒
を受光し、他の１つの画素列で白を受光しても垂直端色
偽信号の発生が防止される。なお、モザイクフィルタの
垂直方向に並ぶ４画素のうち上下の２画素の組合せを異
ならせているので、異なる２種の色差信号が得られる。 一方、本発明の構成により得られる輝度信号Ｙは、 （K;比例定数） で示される。ここで、前述のようにシアンの色フィルタ
が緑成分の分光透過率を青成分の分光透過率の略1/2に
低減させた特性、すなわち の分光感度特性を持つと仮定すると、 となる。さらにＲ＝Ｇ＝Ｂ＝１のとき、Ｙ′＝１となる
ようにＫを定めると、（19）式のＹ′は、 となり、前述した標準テレビジョン方式の輝度信号とほ
ぼ等しく、緑の鮮やかさが増すことになる。 （実施例） 以下、本発明の詳細を図示の実施例に基づき説明す
る。 第２図は同実施例に係る固体撮像装置の概略構成を示
した図である。 第２図において、１はCCD型等の固体撮像素子であ
り、光電変換部に蓄積された信号電荷をフィールド周期
毎に読み出すいわゆるフィールド蓄積モードで駆動され
ている。この固体撮像素子１の受光面にはモザイクフィ
ルタが配置されている。 モザイクフィルタは第１図にその色配列パターンを示
すように、固体撮像素子１の各画素に対応させて２列×
４行の計８画素を基本ブロックとして構成されており、
G,Cyの色フィルタを水平方向に順次配置してなる列と、
G,Rの各色フィルタを水平方向に順次配置してなる列
と、G,Cyの各色フィルタを水平方向に順次配置してなる
列と、R,Gの各色フィルタを水平方向に順次配置してな
る列とを、この順に繰り返して配して構成されている。 固体撮像素子１から出力される信号は、γ補正回路２
を通過したのち、低域通過フィルタ（LPF）３を介して
カラーエンコーダ４に導入されるとともに、帯域通過フ
ィルタ（BPF）５に入力される。BPF5の出力は、同期検
波回路６で同期検波され、さらにホワイトバランス回路
８の１方の入力端に導入されている。ホワイトバランス
回路８の出力はLPF10を介して、1H切換回路12の一方の
入力端に導入されている。又、BPF5の出力は同期検波回
路７にも入力され、これを介してホワイトバランス回路
９の一方の入力端に導入されている。ホワイトバランス
回路９の出力はLPF11を介して、1H切換回路12の他方の
入力端に導入されている。さらにLPF3の出力はホワイト
バランス回路８の他の入力端と、ホワイトバランス回路
９の他の入力端にそれぞれ導入されている。1H切換回路
12の２つの出力はカラーエンコーダ４に与えられてい
る。 このように構成された固体撮像装置において、いま、
図示しない撮像レンズを介して入射された光学像は、前
述したモザイクフィルタを通して、固体撮像素子１の受
光面上に結像される。固体撮像素子１は図示しない駆動
パルス発生回路によって駆動され、各画素の信号を、例
えば電荷結合転送によって出力する。いま第１図におけ
るＮラインでの走査で得られる固体撮像素子１からの出
力信号をSNとすると、この信号SNは、で示される。 この信号SNをγ補正回路２に入力し、γ補正をかけた
のち輝度信号の通過帯域である4MHzのLPF3によって輝度
信号Ｙを抽出する。この輝度信号はカラーエンコーダ４
に導入される。また、γ補正回路２から出力されたSNは
BPF5によって変調色成分だけ抽出され、同期検波回路
６、及び同期検波回路７に入力される。同期検波回路６
で検波された信号はホワイトバランス回路８に入力され
る。ホワイトバランス回路８は無彩色被写体を撮像した
時に変調色成分の平均レベルを零にするための回路で、
例えば、Ｎラインで無彩色被写体を撮像した時の2Gと
（Ｒ＋Cy）による変調色成分の平均レベルが零になるよ
うに、輝度信号を注入して補正している。 ホワイトバランス回路８の出力は、1MHzの通過帯域を
有するLPF10により、低域の色差信号CNとして出力され
る。又、同期検波回路７で検波された信号はホワイトバ
ランス回路９に入力され、例えばＮ−１ラインで無彩色
被写体で撮像した時の（Ｇ＋Ｒ）と（Ｇ＋Cy）による変
調色成分の平均レベルが零になるように、輝度信号を注
入して補正している。ホワイトバランス回路９の出力は
1MHzの通過帯域を有するLPF11により、低域の色差信号C
N-1として出力される。LPF10とLPF11から出力される低
域色差信号はそれぞれ、1H切換回路12に導入され、同時
化されてカラーエンコーダ４に入力される。 例えば、1H切換回路12から色信号CNと1H遅延したCN-1
が出力されるとする。 これらの色信号は CN＝2G−（Ｒ＋Cy） …（22） CN-1＝（Ｇ＋Ｒ）−（Ｇ＋Cy）＝Ｒ−Cy …（23） で示される。 第３図は第１の実施例で用いられるR,G,Cyフィルタを
用いた場合に、固体撮像素子から得られる信号の相対分
光感度特性を示したものである。ＲとＧは従来と同様で
あるが、Cyは概略 となる色フィルタを用いている。これは、ＲとＧとCyの
信号量の比をなるべく等しくするためであり、R:G:Cyの
信号量の比が概略 R:G:Cy＝1:0.9:1 …（24） になっているため、ほぼ等しい信号量が得られる。 ここで、前述した第６図に示すような垂直方向に白か
ら黒へと変化する境界部L1およびL2を有する被写体を撮
像する場合について考える。 先ず、L1がＮ−１ラインとＮラインの間にある場合、
Ｎ−１ラインとＮラインとで得られる色信号は、C
N-1は,CNは（22）式，（23）式より、 CN-1＝（Ｇ＋Ｒ）−（Ｇ＋Cy）＝０−０＝０ …（25） CN＝2G−（Ｒ＋Cy） …（26） で示される。 （24）式より、Ｒ≒Ｇ≒Cyであるので、（26）式のCN
は CN≒０ …（27） となり、垂直端色偽信号の発生はない。さらに、L1がラ
イン中央、すなわちＮ′−１ラインとＮ′ラインとの間
にある場合に、Ｎ−１ラインとＮラインで得られる色信
号CN-1,CNは CN-1＝（Ｇ＋Ｒ）−（Ｇ＋Cy）＝０−０＝０ …（28） CN＝2G−（Ｒ＋Cy）＝Ｇ−Ｒ …（29） で示される。 （24）式より、Ｒ≒Ｇであるので（29）式のCNは CN≒０ …（30） となり、この場合も垂直端色偽信号の発生はない。なお
第６図の境界部L2についても同様に垂直端色偽信号の発
生はない。 ここで、輝度信号に含まれるＧ成分の割合について考
える。輝度信号Ｙは（21）式のSNの低域成分として得ら
れ、 （K;定数） となる。ここで、（31）式のＹについて、 と（14）式，（24）式の分光感度特性を考慮すると、となる。さらにＲ＝Ｇ＝Ｂ＝１のとき、Ｙ′＝１となる
ようにＫを求めると、（32）式は、 で示される。 （33）式のＹ′は（17）式で示される標準テレビジョ
ン方式の輝度信号とほぼ等しく、従来、暗くしずんでい
た緑を鮮やかに再現することができる。 このようにして得られた色差信号及び輝度信号はカラ
ーエンコーダ４に入力され、NTSCカラーテレビジョン信
号となり、出力される。 以上のように本実施例によれば、水平２画素，垂直４
画素の計８画素を基本ブロックとするモザイクフィルタ
で、垂直２行を加算して得られる１つの走査線出力信号
レベルが各ラインとも等しくなるように配され、基本ブ
ロックの上部４画素と下部４画素をそれぞれ構成する色
が緑，緑，赤，シアンからなっているため、フィールド
蓄積モードでも各画素の信号量がほぼ等しく、垂直端色
偽信号が発生することがない。 又、輝度信号に含まれる緑の成分が適正であるため、
鮮やかな緑を再現でき従来よりも鮮明な画像信号を得る
ことができる。 なお、本発明は上述した実施例に限定されるものでは
ない。 例えば、Cyに含まれるＧとＢの成分比は垂直端色偽信
号と、緑の色再現性により決定されるものであるから、
Cyに含まれるＧとＢの割合は任意に変化させることがで
きる。さらに、第４図に示す配列のモザイクフィルタな
ど、モザイクフィルタの色配置や、装置の構成などは、
本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施する
ことができる。 ［発明の効果］ 以上のように本発明によれば、垂直端色偽信号の発生
機能を何等損わずに、鮮やかな緑を再現できる固体撮像
装置を提供できる。
素子でカラー映像信号を得る固体撮像装置の改良に関す
る。 （従来の技術） CCD型,MOS型等の固体撮像素子をフィールド蓄積モー
ドで駆動する固体撮像装置は、隣接する垂直２画素の信
号を各フィールドにおいて同時に読出すものであり、全
画素の電荷をフィールド毎に読出すために、１フィール
ドの残像を生じないという長所がある。 このフィールド蓄積モードの固体撮像素子を１つ用い
てカラー画像を得る単板式固体撮像装置は、固体撮像素
子の受光面に縦ストライプフィルタ若しくはモザイクフ
ィルタを配設して構成される。解像度を重視するカラー
化方式では、水平解像度の点で優れたモザイクフィルタ
を用いるのが望ましい。 しかしながら、従来のモザイクフィルタを用いたこの
種の単板式固体撮像装置では、水平方向に延びる縞模様
のように垂直方向に相関のない画像を撮像した場合に、
色偽信号が発生するという問題があった。 以下、この色偽信号の発生メカニズムについて説明す
る。 第５図は従来の色差順次方式の撮像装置で用いられる
フィールド蓄積モード用モザイクフィルタの色フィルタ
配置の一例を示す図である。 この図において、いまＮラインを１回走査することに
よって得られる固体撮像素子の出力信号をSN,同じくＮ
＋１ラインで得られる出力信号をSN+1とすると、SN,S
N+1は、それぞれ、 で表わすことができる。ここにYe,Mg,Cy,R,G,Bは、それ
ぞれ青，マゼンダ，シアン，赤，緑，青の各色信号成分
を示し、またωは、空間変調角周波数を示す。 このモザイクフィルタの特徴は、（１）式の変調成分
と、（２）式の変調成分がそれぞれ色差信号の形になっ
ているので、これらの信号を直接色信号として用い、カ
ラーテレビジョン信号を作ることができる点である。 すなわち、Ｎラインで得られる色信号をCN,N＋１ライ
ンで得られる色信号をCN+1とすると、これら色信号はそ
れぞれ、 CN＝（Mg＋Cy）−（Ｇ＋Ye）＝（2B−Ｇ） …（３） CN+1＝（Ｇ＋Cy）−（Mg＋Ye）＝Ｇ−2R …（４） となる。 無彩色被写体に撮像した場合には、CNもCN+1も共に零
とならなければならないから、（Mg＋Cy）と（Ｇ＋Y
e）、および（Ｇ＋Cy）と（Mg＋Ye）は、無彩色被写体
撮像時に、それぞれ等しい信号量となるように色フィル
タの分光特性を設定してある。 このような固体撮像装置で第６図中L1で示すような垂
直方向上方から下方へ向かって黒から白へと変化する画
像を撮像する場合を考える。先ず、L1がＮ−１ラインと
Ｎラインとの間にある場合、Ｎ−１ラインとＮラインと
で得られる各色信号は、 CN-1＝０ …（５） CN＝（Mg＋Cy）−（Ｇ＋Ye） …（６） となる。（Mg＋Cy）と（Ｇ＋Ye）の信号量が等しくなる
ように分光特性を選定しているので、（６）式は、 CN＝０ …（５） となり、色信号が０となる。したがって、この場合には
垂直端色偽信号の発生はない。 ところが、L1がＮラインの中央、すなわちＮ′−１ラ
インとＮ′ラインとの間にある場合には、Ｎ−１ライン
とＮラインとで得られる色信号は、 CN-1＝０ …（８） CN＝Cy−Ye …（９） となり、（Mg＋Cy）と（Ｇ＋Ye）の信号量が等しくなる
ように分光特性を選定してあるために、CyとYeの信号量
が等しくなるとは限らず、色信号成分が生じてしまう。
したがって、この場合には垂直端色偽信号が発生する。 同様に、境界部L2が、Ｎ−１ラインの中央、すなわち
Ｎ′ラインとＮ′−１ラインとの間にある場合に、Ｎ−
１ラインとＮラインとで得られる色信号は、 CN-1＝Ｇ−Mg …（10） CN＝０ …（11） となり、ＧとMgの信号量が等しくならないために色信号
成分が生じ、やはり垂直端色偽信号が発生してしまう。 そこで、このような問題点を解決するため、本出願人
は、特願昭60−214504号において、第７図に示すような
モザイクフィルタを用いた固体撮像装置を提唱した。 この装置では、Ｎラインを１回走査することによって
得られる固体撮像素子の出力信号SN,同じくＮ＋１ライ
ンで得られる出力信号をSN+1をそれぞれ、 と表わすことができる。 この装置によれば、Ｒ＝Ｇ＝Ｂのとき１水平走査ライ
ンを構成する２行の画素列のうちの１つの画素列で黒を
受光し、もう１つの画素列で白を受光した場合でも、水
平方向に隣接する垂直２画素の比と水平方向に隣接する
２画素の比が等しいので、垂直端色偽信号の発生を防止
できる。 （発明が解決しようとする問題点） ところが、このようなRGB原色フィルタを用いた場
合、新たに次のような問題が生じた。 すなわち、第８図にはRGB原色フィルタを用いた場合
に、固体撮像素子から得られる信号の相対分光感度特性
を示したものである。この特性図より、R,G,Bの信号量
の比（面積比）は概略 R:G:B＝1:0.9:0.5 …（14） である。輝度信号Ｙはどのラインでも同じで（12）式又
は（13）式よりSN又はSN+1のベースバンド成分だけを用
いると、 となる。ここで（15）式のＹについて（14）式の分光感
度特性を考慮し、さらにＲ＝Ｇ＝Ｂ＝１のとき、Ｙ′＝
１となるＹ′を求めると、 となる。ところが、標準テレビジョン方式の輝度信号は YS＝0.30R＋0.59G＋0.11B …（17） で表わされるため、（16）式の輝度信号ではＧ成分の割
合が少なく、緑が暗くしずんでしまうという問題があっ
た。 このような点に基づき、本発明は垂直端色偽信号の発
生防止機能を損わず、しかも鮮やかな緑を再現すること
ができるフィールド蓄積モードの単板式固体撮像装置を
提供することを目的とする。 ［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） 本発明は、上記問題点を解決するため、フィールド蓄
積モードの固体撮像装置のモザイクフィルタを次のよう
に構成したことを特徴としている。 すなわち、このモザイクフィルタは、水平２画素，垂
直４画素の計８画素の基本ブロックのうち、上部４画素
と下部４画素とがそれぞれG,G,R,Cyの各色フィルタで構
成され、かつ垂直方向に並ぶ４画素のうち上部２画素と
下部２画素とが異なる組み合わせであり、さらにシアン
の色フィルタは、緑成分の分光透過率を青成分の分光透
過率の略1/2に低減させた色フィルタであることを特徴
とする。 （作 用） この構成において、ホワイトバランス時にG,R,Cyの各
信号量が等しくなるように調整されると、白画像受光時
に垂直方向に隣接する２画素の加算出力と、これら２画
素に水平方向に隣接する垂直２画素の加算出力とが等し
くなり、さらにある１画素と、これに水平方向で隣接す
る１画素の出力も等しくなる。このため、１水平走査ラ
インを構成する２列の画素列のうちの１つの画素列で黒
を受光し、他の１つの画素列で白を受光しても垂直端色
偽信号の発生が防止される。なお、モザイクフィルタの
垂直方向に並ぶ４画素のうち上下の２画素の組合せを異
ならせているので、異なる２種の色差信号が得られる。 一方、本発明の構成により得られる輝度信号Ｙは、 （K;比例定数） で示される。ここで、前述のようにシアンの色フィルタ
が緑成分の分光透過率を青成分の分光透過率の略1/2に
低減させた特性、すなわち の分光感度特性を持つと仮定すると、 となる。さらにＲ＝Ｇ＝Ｂ＝１のとき、Ｙ′＝１となる
ようにＫを定めると、（19）式のＹ′は、 となり、前述した標準テレビジョン方式の輝度信号とほ
ぼ等しく、緑の鮮やかさが増すことになる。 （実施例） 以下、本発明の詳細を図示の実施例に基づき説明す
る。 第２図は同実施例に係る固体撮像装置の概略構成を示
した図である。 第２図において、１はCCD型等の固体撮像素子であ
り、光電変換部に蓄積された信号電荷をフィールド周期
毎に読み出すいわゆるフィールド蓄積モードで駆動され
ている。この固体撮像素子１の受光面にはモザイクフィ
ルタが配置されている。 モザイクフィルタは第１図にその色配列パターンを示
すように、固体撮像素子１の各画素に対応させて２列×
４行の計８画素を基本ブロックとして構成されており、
G,Cyの色フィルタを水平方向に順次配置してなる列と、
G,Rの各色フィルタを水平方向に順次配置してなる列
と、G,Cyの各色フィルタを水平方向に順次配置してなる
列と、R,Gの各色フィルタを水平方向に順次配置してな
る列とを、この順に繰り返して配して構成されている。 固体撮像素子１から出力される信号は、γ補正回路２
を通過したのち、低域通過フィルタ（LPF）３を介して
カラーエンコーダ４に導入されるとともに、帯域通過フ
ィルタ（BPF）５に入力される。BPF5の出力は、同期検
波回路６で同期検波され、さらにホワイトバランス回路
８の１方の入力端に導入されている。ホワイトバランス
回路８の出力はLPF10を介して、1H切換回路12の一方の
入力端に導入されている。又、BPF5の出力は同期検波回
路７にも入力され、これを介してホワイトバランス回路
９の一方の入力端に導入されている。ホワイトバランス
回路９の出力はLPF11を介して、1H切換回路12の他方の
入力端に導入されている。さらにLPF3の出力はホワイト
バランス回路８の他の入力端と、ホワイトバランス回路
９の他の入力端にそれぞれ導入されている。1H切換回路
12の２つの出力はカラーエンコーダ４に与えられてい
る。 このように構成された固体撮像装置において、いま、
図示しない撮像レンズを介して入射された光学像は、前
述したモザイクフィルタを通して、固体撮像素子１の受
光面上に結像される。固体撮像素子１は図示しない駆動
パルス発生回路によって駆動され、各画素の信号を、例
えば電荷結合転送によって出力する。いま第１図におけ
るＮラインでの走査で得られる固体撮像素子１からの出
力信号をSNとすると、この信号SNは、で示される。 この信号SNをγ補正回路２に入力し、γ補正をかけた
のち輝度信号の通過帯域である4MHzのLPF3によって輝度
信号Ｙを抽出する。この輝度信号はカラーエンコーダ４
に導入される。また、γ補正回路２から出力されたSNは
BPF5によって変調色成分だけ抽出され、同期検波回路
６、及び同期検波回路７に入力される。同期検波回路６
で検波された信号はホワイトバランス回路８に入力され
る。ホワイトバランス回路８は無彩色被写体を撮像した
時に変調色成分の平均レベルを零にするための回路で、
例えば、Ｎラインで無彩色被写体を撮像した時の2Gと
（Ｒ＋Cy）による変調色成分の平均レベルが零になるよ
うに、輝度信号を注入して補正している。 ホワイトバランス回路８の出力は、1MHzの通過帯域を
有するLPF10により、低域の色差信号CNとして出力され
る。又、同期検波回路７で検波された信号はホワイトバ
ランス回路９に入力され、例えばＮ−１ラインで無彩色
被写体で撮像した時の（Ｇ＋Ｒ）と（Ｇ＋Cy）による変
調色成分の平均レベルが零になるように、輝度信号を注
入して補正している。ホワイトバランス回路９の出力は
1MHzの通過帯域を有するLPF11により、低域の色差信号C
N-1として出力される。LPF10とLPF11から出力される低
域色差信号はそれぞれ、1H切換回路12に導入され、同時
化されてカラーエンコーダ４に入力される。 例えば、1H切換回路12から色信号CNと1H遅延したCN-1
が出力されるとする。 これらの色信号は CN＝2G−（Ｒ＋Cy） …（22） CN-1＝（Ｇ＋Ｒ）−（Ｇ＋Cy）＝Ｒ−Cy …（23） で示される。 第３図は第１の実施例で用いられるR,G,Cyフィルタを
用いた場合に、固体撮像素子から得られる信号の相対分
光感度特性を示したものである。ＲとＧは従来と同様で
あるが、Cyは概略 となる色フィルタを用いている。これは、ＲとＧとCyの
信号量の比をなるべく等しくするためであり、R:G:Cyの
信号量の比が概略 R:G:Cy＝1:0.9:1 …（24） になっているため、ほぼ等しい信号量が得られる。 ここで、前述した第６図に示すような垂直方向に白か
ら黒へと変化する境界部L1およびL2を有する被写体を撮
像する場合について考える。 先ず、L1がＮ−１ラインとＮラインの間にある場合、
Ｎ−１ラインとＮラインとで得られる色信号は、C
N-1は,CNは（22）式，（23）式より、 CN-1＝（Ｇ＋Ｒ）−（Ｇ＋Cy）＝０−０＝０ …（25） CN＝2G−（Ｒ＋Cy） …（26） で示される。 （24）式より、Ｒ≒Ｇ≒Cyであるので、（26）式のCN
は CN≒０ …（27） となり、垂直端色偽信号の発生はない。さらに、L1がラ
イン中央、すなわちＮ′−１ラインとＮ′ラインとの間
にある場合に、Ｎ−１ラインとＮラインで得られる色信
号CN-1,CNは CN-1＝（Ｇ＋Ｒ）−（Ｇ＋Cy）＝０−０＝０ …（28） CN＝2G−（Ｒ＋Cy）＝Ｇ−Ｒ …（29） で示される。 （24）式より、Ｒ≒Ｇであるので（29）式のCNは CN≒０ …（30） となり、この場合も垂直端色偽信号の発生はない。なお
第６図の境界部L2についても同様に垂直端色偽信号の発
生はない。 ここで、輝度信号に含まれるＧ成分の割合について考
える。輝度信号Ｙは（21）式のSNの低域成分として得ら
れ、 （K;定数） となる。ここで、（31）式のＹについて、 と（14）式，（24）式の分光感度特性を考慮すると、となる。さらにＲ＝Ｇ＝Ｂ＝１のとき、Ｙ′＝１となる
ようにＫを求めると、（32）式は、 で示される。 （33）式のＹ′は（17）式で示される標準テレビジョ
ン方式の輝度信号とほぼ等しく、従来、暗くしずんでい
た緑を鮮やかに再現することができる。 このようにして得られた色差信号及び輝度信号はカラ
ーエンコーダ４に入力され、NTSCカラーテレビジョン信
号となり、出力される。 以上のように本実施例によれば、水平２画素，垂直４
画素の計８画素を基本ブロックとするモザイクフィルタ
で、垂直２行を加算して得られる１つの走査線出力信号
レベルが各ラインとも等しくなるように配され、基本ブ
ロックの上部４画素と下部４画素をそれぞれ構成する色
が緑，緑，赤，シアンからなっているため、フィールド
蓄積モードでも各画素の信号量がほぼ等しく、垂直端色
偽信号が発生することがない。 又、輝度信号に含まれる緑の成分が適正であるため、
鮮やかな緑を再現でき従来よりも鮮明な画像信号を得る
ことができる。 なお、本発明は上述した実施例に限定されるものでは
ない。 例えば、Cyに含まれるＧとＢの成分比は垂直端色偽信
号と、緑の色再現性により決定されるものであるから、
Cyに含まれるＧとＢの割合は任意に変化させることがで
きる。さらに、第４図に示す配列のモザイクフィルタな
ど、モザイクフィルタの色配置や、装置の構成などは、
本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施する
ことができる。 ［発明の効果］ 以上のように本発明によれば、垂直端色偽信号の発生
機能を何等損わずに、鮮やかな緑を再現できる固体撮像
装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
第１図〜第３図は本発明の一実施例に係る固体撮像装置
を説明するための図であり、第１図はモザイクフィルタ
の色配列を示す模式図、第２図は同装置の概略構成を示
すブロック図、第３図は固体撮像素子から得られるCy,
G,R信号の相対分光感度特性図、第４図は本発明の他の
実施例に係る固体撮像装置のモザイクフィルタの色配列
を示す模式図、第５図〜第８図は従来の固体撮像装置を
説明するための図である。 １……固体撮像素子、２……γ補正回路、3,10,11……
低域通過フィルタ、４……カラーエンコーダ、５……帯
域通過フィルタ、6,7……同期検波回路、8,9……ホワイ
トバランス回路、12……1H切換回路。
を説明するための図であり、第１図はモザイクフィルタ
の色配列を示す模式図、第２図は同装置の概略構成を示
すブロック図、第３図は固体撮像素子から得られるCy,
G,R信号の相対分光感度特性図、第４図は本発明の他の
実施例に係る固体撮像装置のモザイクフィルタの色配列
を示す模式図、第５図〜第８図は従来の固体撮像装置を
説明するための図である。 １……固体撮像素子、２……γ補正回路、3,10,11……
低域通過フィルタ、４……カラーエンコーダ、５……帯
域通過フィルタ、6,7……同期検波回路、8,9……ホワイ
トバランス回路、12……1H切換回路。
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 １．垂直方向に隣接する２行の画素列信号を加算して１
つの水平走査信号として出力するフィールド蓄積モード
の固体撮像素子と、この固体撮像素子の受光面上に配置
され水平２画素，垂直４画素の計８画素を基本ブロック
とするモザイクフィルタとを備えた固体撮像装置におい
て、 前記モザイクフィルタは、前記基本ブロックの上部４画
素と下部４画素とがそれぞれ緑，赤，シアンの各色フィ
ルタで構成され、かつ垂直方向に並ぶ４画素のうち上部
２画素と下部２画素とは異なる組合せであり、さらにシ
アンの色フィルタは、緑成分の分光透過率を青成分の分
光透過率の略1/2に低減させた色フィルタであることを
特徴とする固体撮像装置。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61033353A JP2677550B2 (ja) | 1986-02-18 | 1986-02-18 | 固体撮像装置 |
| US07/012,490 US4710804A (en) | 1986-02-18 | 1987-02-09 | Color filter arrays for use in a single chip color television pickup system using the field integration mode |
| DE8787301286T DE3780039T2 (de) | 1986-02-18 | 1987-02-13 | Farbfilternetz fuer ein monochip-farbfernseh-empfangssystem, das die feldintegrationsmethode verwendet. |
| EP87301286A EP0233768B1 (en) | 1986-02-18 | 1987-02-13 | Color filter arrays for use in a single chip color television pickup system using the field integration mode |
| KR1019870001346A KR900004033B1 (ko) | 1986-02-18 | 1987-02-18 | 컬러텔레비젼 픽업장치 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61033353A JP2677550B2 (ja) | 1986-02-18 | 1986-02-18 | 固体撮像装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62190993A JPS62190993A (ja) | 1987-08-21 |
| JP2677550B2 true JP2677550B2 (ja) | 1997-11-17 |
Family
ID=12384214
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61033353A Expired - Lifetime JP2677550B2 (ja) | 1986-02-18 | 1986-02-18 | 固体撮像装置 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4710804A (ja) |
| EP (1) | EP0233768B1 (ja) |
| JP (1) | JP2677550B2 (ja) |
| KR (1) | KR900004033B1 (ja) |
| DE (1) | DE3780039T2 (ja) |
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| JPS62277880A (ja) * | 1986-05-26 | 1987-12-02 | Sony Corp | 固体撮像装置 |
| US4916528A (en) * | 1987-12-28 | 1990-04-10 | Victor Company Of Japan, Ltd. | Color stripe filter in color image pickup apparatus |
| JPH04175092A (ja) * | 1990-11-08 | 1992-06-23 | Sony Corp | 固体撮像装置 |
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| KR100723477B1 (ko) * | 2004-11-13 | 2007-05-31 | 삼성전자주식회사 | 색성분간 포화 조도의 격차를 줄이는 컬러 필터를 가지는촬영 소자 |
| BR112012029513A2 (pt) * | 2011-03-09 | 2016-12-06 | Fujifilm Corp | elemento de imageamento de cor. |
Family Cites Families (10)
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| NL7900897A (nl) * | 1978-02-15 | 1979-08-17 | Hitachi Ltd | Vaste-stof beeldopneeminrichting. |
| JPS57203387A (en) * | 1981-06-10 | 1982-12-13 | Toshiba Corp | Color television image pickup device |
| US4500914A (en) * | 1981-08-01 | 1985-02-19 | Sharp Kabushiki Kaisha | Color imaging array and color imaging device |
| JPS59103487A (ja) * | 1982-12-03 | 1984-06-14 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 固体カラ−撮像装置 |
| JPH0628450B2 (ja) * | 1983-01-28 | 1994-04-13 | 松下電器産業株式会社 | 固体撮像装置 |
| JPS6030722U (ja) * | 1983-08-03 | 1985-03-01 | 株式会社吉野工業所 | 化粧品容器 |
| JPS6055781A (ja) * | 1983-09-07 | 1985-04-01 | Nec Corp | 固体撮像素子 |
| JPS60125090A (ja) * | 1983-12-12 | 1985-07-04 | Sony Corp | カラ−固体撮像装置 |
| US4630105A (en) * | 1984-07-31 | 1986-12-16 | Rca Corporation | Symmetric color encoding shift pattern for a solid-state imager camera and decoding scheme therefor |
-
1986
- 1986-02-18 JP JP61033353A patent/JP2677550B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1987
- 1987-02-09 US US07/012,490 patent/US4710804A/en not_active Expired - Lifetime
- 1987-02-13 DE DE8787301286T patent/DE3780039T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1987-02-13 EP EP87301286A patent/EP0233768B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1987-02-18 KR KR1019870001346A patent/KR900004033B1/ko not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR870008473A (ko) | 1987-09-26 |
| EP0233768A2 (en) | 1987-08-26 |
| JPS62190993A (ja) | 1987-08-21 |
| EP0233768B1 (en) | 1992-07-01 |
| KR900004033B1 (ko) | 1990-06-09 |
| DE3780039T2 (de) | 1993-01-14 |
| DE3780039D1 (de) | 1992-08-06 |
| US4710804A (en) | 1987-12-01 |
| EP0233768A3 (en) | 1989-05-03 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |