JP2916299B2 - 固体撮像装置 - Google Patents
固体撮像装置Info
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- Color Television Image Signal Generators (AREA)
Description
チップを備えてカラー画像を撮像する固体撮像装置に係
わり、特に撮像素子内部で画像信号の2次元的な加算処
理を加える固体撮像装置に関する。
行った固体撮像装置として、本発明者らが提案した特開
平1-309679号及び特願平2-181605号があるが、これらの
提案では複数枚の撮像素子チップの互いの画素位置につ
いては何ら述べられていない。また、画素位置を互いに
半ピッチずらす空間画素ずらし法があるが、この方法で
は解像度は高くなるものの、駆動周波数が高く感度は比
較的低かった。
ラー方式固体撮像装置における画素配置例を示す。G用
の撮像素子チップに対して、R及びB用の撮像素子チッ
プは水平方向における画素(受光素子)の配置が半画素
ピッチだけずらしてある。これにより、白黒の被写体を
撮像した場合には、G用の撮像素子チップより発生する
偽信号と、R及びB用の撮像素子チップで発生する偽信
号とが互いに打ち消し合い、輝度信号中の偽信号が低減
する。従って、単板の撮像素子チップにより撮像した場
合に再現できる周波数(ナイキスト周波数)以上の周波
数でも、この方式によれば再現可能となる。
加算方式の固体撮像装置(特願平2-181605号)における
サンプリングパターンの例を示す。図中○印は第1フィ
ールドのサンプリング点で、●印,△印,◆印はそれぞ
れ第2,第3,第4フィールドのサンプリング点であ
る。以上のサンプリング点と等しくなるようにG用の撮
像素子チップを配置し、R,B用の撮像素子チップで
は、○印を第3フィールドのサンプリング点とし、●
印,△印,◆印はそれぞれ第4,第1,第2フィールド
のサンプリング点となるように配置すれば、各色の撮像
素子より発生する偽信号は輝度信号中では互いに打ち消
しあって低減する。
し法に比較して水平方向画素数が等価的に半分になるの
で、単板のナイキスト周波数以上の帯域を再現すること
はできない。また、G用とR,B用の撮像素子チップを
互いに半画素ピッチずらした場合には、前述の偽信号を
打ち消す効果も少なくなるため、輝度信号中の偽信号も
増加する。
画素ずらし法を用いると、解像度は高くなるものの、駆
動周波数が高くなり、かつ感度は比較的低くなるという
問題があった。また、特願平2-181605号のように4画素
の加算処理を行う方式では、感度は向上するものの、限
界解像度は空間画素ずらし法よりも劣る。さらに、この
4画素加算方式でG用とR,B用の撮像素子チップを互
いに半画素ピッチずらした場合には、輝度信号中の偽信
号が増加するという問題があった。
ので、その目的とするところは、画素信号の2次元的な
加算処理により感度を高く保ちながら、空間画素ずらし
法に近い解像度を得、かつ偽信号の低減をもはかり得る
固体撮像装置を提供することにある。
決するために次のような構成を採用している。
子を2次元的に配置した固体撮像素子チップを少なくと
も3枚備えた固体撮像装置において、少なくとも3枚の
固体撮像素子チップを、画素の配置が互いに等しい少な
くとも1組の撮像素子チップと、これらの撮像素子チッ
プに対して水平方向の画素の配置が半ピッチ異なる少な
くとも1つの撮像素子チップとから構成し、各々の撮像
素子チップで、素子内部で画素信号の2次元的な加算処
理を行い、該加算の組み合わせをフィールド毎に異なら
せることにより複数フィールドで1フレームを構成し、
かつ画素の配置が互いに等しい撮像素子チップで加算の
組み合わせを互いに異ならせるようにしたものである。
子を2次元的に配置した固体撮像素子チップを、R,
G,Bに対応させて3枚備えた固体撮像装置において、
各々の撮像素子チップで、素子内部で隣接する4画素信
号の加算処理を行い、該加算の組み合わせをフィールド
毎に異ならせることにより4フィールドで1フレームを
構成し、R,Bの撮像素子チップの画素の配置を互いに
等しく、かつ加算の組み合わせを互いに異ならせ、Gの
撮像素子チップの水平方向の画素の配置をR,Bの撮像
素子チップに対して半画素ピッチ異ならせるようにした
ものである。
的に加算処理する複数枚の撮像素子チップを備え、それ
ぞれフィールド毎に加算の組み合わせを異なるようにし
た固体撮像装置において、互いに加算の組み合わせが異
なる撮像素子チップと、互いに画素配置が半ピッチ異な
る撮像素子チップとを設けることにより、駆動周波数を
低くして高い空間解像度を得ることが可能となる。ま
た、G用の撮像素子チップとR,B用の撮像素子チップ
の画素ピッチをずらすことに加えて、R,B用の撮像素
子チップにおける加算の組み合わせを異ならせることに
より、偽信号の低減をはかることも可能となる。
説明する。
像装置の概略構成を示すブロック図である。図中10は
入力光を集光する集光レンズ、20は入力光をR,G,
Bの3色に分離する3色プリズム、31,41,51は
R,G,Bに対応する撮像素子チップ、32,42,5
2はドライバ、33,43,53は低ノイズ化回路、3
4,44,54はプロセス回路、45はGコントワ回
路、60はカラーエンコーダ、70は同期パルス発生回
路、80はタイミングパルス発生回路、90は2次元加
算処理と1次元加算処理との切り替えのための切り替え
スイッチを示している。この装置における基本的な構成
は従来装置と同様であるが、本実施例では後述するよう
にR,G,Bの画素配置及び加算の組み合わせが異なっ
ている。
素配置及びサンプリングパターンの例を示す模式図であ
る。Gの画素に対し、R,Bの画素は半画素ピッチずれ
て配置されている。なお、図2は例えば第1フィールド
のサンプリングパターンであるが、各フィールドにおい
てR,Bの加算の組み合わせは1画素ピッチずれてい
る。
1の具体的構成を示す図である。それぞれの撮像素子チ
ップは、画素に相当する受光素子1、垂直CCDレジス
タ2(21 〜2N )、水平CCDレジスタ3、最終電極
4、検出ダイオード5、リセットゲート6、リセットド
レイン7及び増幅器8等から構成される。垂直CCDレ
ジスタ2は4相(φV1,φV2,φV3,φV3)で駆動さ
れ、水平CCDレジスタ3は2相(φH1,φH2)で駆動
される場合について示している。このような構成におい
て、前記した図9に示すように4画素を加算し、4フィ
ールドで1画面を構成するものとなっている。
3の水平CCDレジスタ3側と図4〜図7の紙面の上側
と一致させている。即ち、図4〜図7の紙面の上側の画
素信号から先に読出すことになる。
パターンの例を図4〜図7に示す。図中○で囲んだR,
G,Bは、それぞれR用,B用,G用の撮像素子チップ
におけるサンプリング点を示す。G′は遅延線を用いた
コントワ回路(垂直輪郭補正用回路)45内での垂直方
向加算により補間された補間点を示す。
プの画素とR,B用の撮像素子チップの画素が水平方向
に1/2画素ピッチずれており、またR,B用の撮像素
子チップの4画素加算の組み合わせが異なっている(1
画素ピッチずれている)。従って図4の第1フィールド
では、3枚の固体撮像素子チップの加算画素を合成した
パターンは、水平方向に見ると1/2画素ピッチ毎に
G,B,G′,Rが存在することになる。図5〜図7の
第2〜第4フィールドにおいても同様である。そして、
それぞれの加算画素は、前記した図9に示すように第1
〜第4フィールドでサンプリング位置が異なるものとな
っている。
するために遅延線をG用映像信号(G信号)のみに設け
ることが多いが、この場合にもG信号は補間されると共
にR,B信号は互いに補間し合い、さらにG,G′と補
間し合うことにより、輝度信号中ではこれらの偽信号が
打ち消し合って低減する。また、G,G′とR,Bが互
いに補間しあっていることで、単板によるナイキスト周
波数以上の帯域を再現することが可能となる。
素信号の1次元的な加算処理(垂直方向の2画素加算)
のみを行う動作若しくは加算処理を行わない動作と、2
次元的な加算処理(水平及び垂直方向の4画素加算)を
行う動作とを切り替えて使用することにより、次のよう
な効果を得ることができる。即ち、解像度以上に高い感
度が要求される時は、4画素加算処理を行うことにより
高感度と空間画素ずらし法に近い解像度を得ることがで
き、感度以上に高い解像度が要求される時は非加算モー
ドとして空間画素ずらし法と同等の解像度を得ることが
できる。なお、加算モードと非加算モードとを切り替え
る撮像素子チップは、固体撮像素子チップのうち全部で
あってもよいし、一部であってもよい。
なくしながら、画素加算により感度を向上させることが
可能となり、さらに非加算モードと切り替えてしようす
る場合には、空間画素ずらし法と同じ解像度を得ること
ができる。また、従来のカラーカメラとほぼ同じ信号処
理回路を用いることで補間処理がなされるため、簡易に
かつ安価に高感度カメラを実現することができる。
るものではない。実施例では、3板カラー方式について
述べたが、G用の撮像素子チップを2枚用いた4板カラ
ー方式にも適用することができる。この場合、前述した
G′を補間により求めるのではなく直接求めることがで
き、より高い解像度を実現することが可能となる。さら
に、2次元的な加算処理とは4画素加算に限るものでは
なく、8画素加算であってもよい。
素信号の1次元的な加算処理のみを行う動作若しくは加
算処理を行わない動作に固定して使用してもよい。この
場合は、被写体の色解像度情報に応じた最適な撮像が可
能となる。その他、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。
子内部で画素信号を2次元的に加算処理し、フィールド
毎に加算の組み合わせを異なるようにした少なくとも3
つの撮像素子チップを用い、少なくとも2つの撮像素子
チップにおいて画素配置を同じとして画素加算の組み合
わせを異ならせ、他の撮像素子チップにおいてこれらと
は画素配置を半ピッチ異なるせることにより、感度を高
く保ちながら、空間画素ずらし法に近い解像度を得、か
つ偽信号の低減をもはかり得る固体撮像装置を実現する
ことができる。
概略構成図、
ンを示す模式図、
図、
ング点を示す模式図、
ング点を示す模式図、
ング点を示す模式図、
ング点を示す模式図、
示す図、
グパターンの例を示す図。
レジスタ、 3…水平CCDレジスタ、 4…最終電極、 5…検出ダイオード、 6…リセットゲ
ート、 7…リセットドレイン、 8…増幅器、 10…集光レンズ、 20…3色プリ
ズム、 31,41,51…撮像素子チップ、 32,42,5
2…ドライバ、 33,43,53…低ノイズ化回路、 34,44,5
4…プロセス回路、 45…コントワ回路、 60…カラーエ
ンコーダ、 70…同期パルス発生回路、 80…タイミン
グパルス発生回路、 90…切り替えスイッチ。
Claims (4)
- 【請求項1】複数の受光素子を2次元的に配置した固体
撮像素子チップを少なくとも3枚備えた固体撮像装置に
おいて、 前記固体撮像素子チップは、画素の配置が互いに等しい
少なくとも1組の撮像素子チップと、これらの撮像素子
チップに対して水平方向の画素の配置が半ピッチ異なる
少なくとも1つの撮像素子チップとからなり、 各々の撮像素子チップは、素子内部で画素信号の2次元
的な加算処理を行い、該加算の組み合わせをフィールド
毎に異ならせることにより複数フィールドで1フレーム
を構成し、 かつ画素の配置が互いに等しい撮像素子チップは加算の
組み合わせを互いに異ならせたものであることを特徴と
する固体撮像装置。 - 【請求項2】複数の受光素子を2次元的に配置した固体
撮像素子チップを、R,G,Bに対応させて3枚備えた
固体撮像装置において、 各々の撮像素子チップは、素子内部で隣接する4画素信
号の加算処理を行い、該加算の組み合わせをフィールド
毎に異ならせることにより4フィールドで1フレームを
構成し、 R,Bの撮像素子チップは画素の配置が互いに等しく、
かつ加算の組み合わせが互いに異なるもので、Gの撮像
素子チップはR,Bの撮像素子チップに対して水平方向
の画素の配置が半画素ピッチ異なるものであることを特
徴とする固体撮像装置。 - 【請求項3】前記固体撮像素子チップのうち全部又は一
部は、画素信号の1次元的な加算処理のみを行う動作若
しくは加算処理を行わない動作と、前記2次元的な加算
処理を行う動作とを切り替えて使用されることを特徴と
する請求項1又は2に記載の固体撮像装置。 - 【請求項4】前記固体撮像素子チップのうち一部は、画
素信号の1次元的な加算処理のみを行う動作若しくは加
算処理を行わない動作に固定して使用されることを特徴
とする請求項1又は2に記載の固体撮像装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3181326A JP2916299B2 (ja) | 1991-07-22 | 1991-07-22 | 固体撮像装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3181326A JP2916299B2 (ja) | 1991-07-22 | 1991-07-22 | 固体撮像装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0530517A JPH0530517A (ja) | 1993-02-05 |
JP2916299B2 true JP2916299B2 (ja) | 1999-07-05 |
Family
ID=16098737
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP3181326A Expired - Lifetime JP2916299B2 (ja) | 1991-07-22 | 1991-07-22 | 固体撮像装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2916299B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH08307774A (ja) * | 1995-05-12 | 1996-11-22 | Nec Corp | カラーカメラ |
US20080037906A1 (en) * | 2004-10-13 | 2008-02-14 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Image Pickup Device |
JP4517896B2 (ja) * | 2005-03-08 | 2010-08-04 | カシオ計算機株式会社 | 撮像装置及びその画素補間方法 |
JP2006270298A (ja) * | 2005-03-23 | 2006-10-05 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 固体撮像装置 |
JP4600315B2 (ja) * | 2006-03-01 | 2010-12-15 | ソニー株式会社 | カメラ装置の制御方法及びこれを用いたカメラ装置 |
-
1991
- 1991-07-22 JP JP3181326A patent/JP2916299B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0530517A (ja) | 1993-02-05 |
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