JP3239029B2 - 固体撮像装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、映像信号の処理過程で
デジタル信号処理が用いられるカラー撮像に対応した固
体撮像装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＣＣＤ固体撮像素子を用いるテレビカメ
ラ等の撮像装置においては、所定のテレビジョン方式に
従う同期信号に基づいて固体撮像素子の各走査タイミン
グが設定され、その方式に対応したフォーマットを有す
る映像信号が取り出される。例えば、ＮＴＳＣ方式の場
合、垂直走査期間が１／６０秒に設定され、さらに水平
走査期間が垂直走査期間の２／５２５に設定され、映像
情報が１水平走査期間単位で連続する映像信号が出力さ
れる。

【０００３】図５は、フレームトランスファ型のＣＣＤ
固体撮像素子を用いた撮像装置の構成を示すブロック図
である。固体撮像素子１は、被写体からの映像を受けて
情報電荷を発生する撮像部１ａ、情報電荷を一時的に蓄
積する蓄積部１ｂ、情報電荷を水平方向に転送して出力
する水平転送部１ｃ及び情報電荷量を電圧値に変換して
出力する出力部１ｄよりなる。駆動クロック発生回路２
は、フレーム転送クロック発生部２ａ、垂直転送クロッ
ク発生部２ｂ及び水平転送クロック発生部２ｃよりな
り、それぞれタイミング制御回路３からのタイミング信
号に応答して動作する。フレーム転送クロック発生部２
ａは、垂直走査のタイミングに同期してフレーム転送ク
ロックφFを発生し、固体撮像素子１の撮像部１ａに供
給して撮像部１ａの情報電荷を１画面毎に垂直走査の帰
線期間内で蓄積部１ｂヘ転送する。垂直転送クロック発
生部２ｂは、水平走査のタイミングに同期して垂直転送
クロックφVを発生し、固体撮像素子１の蓄積部１ｂに
供給して蓄積部１ｂの情報電荷を１行毎に水平走査の帰
線期間内で水平転送部１ｃへ転送する。水平転送クロッ
ク発生部２ｃは、水平走査のタイミングに同期して水平
転送クロックφHを発生し、水平転送部１ｃに供給して
蓄積部１ｂから転送された１行分の情報電荷を水平走査
期間内で出力部１ｄへ転送出力する。タイミング制御回
路３は、基準クロックＣＫに基づいて垂直走査周期及び
水平走査周期のタイミング信号を生成し、駆動クロック
発生回路２の各部に供給する。これにより、撮像部１ａ
に発生した情報電荷は、垂直走査期間の始まりのタイミ
ングで１画面単位で蓄積部１ｂへ転送されて蓄積され
る。そして、この蓄積部１ｂから水平走査期間の始まり
のタイミングで１行単位で水平転送部１ｃへ転送され、
水平転送部１ｃから１ビットずつ出力部１ｄへ転送され
る。

【０００４】リセットクロック発生回路４は、水平転送
クロック発生部２ｃの動作に同期してリセットクロック
φRを発生し、固体撮像素子１の出力部１ｄに供給す
る。出力部１ｄには、フローティングディフュージョン
と称される他の領域から電気的に独立する拡散領域が設
けられ、この拡散領域に蓄積される情報電荷がリセット
クロックφRに応答して電荷排出用のドレインに排出さ
れる。即ち、出力部１ｄは、水平転送部１ｃから転送さ
れる情報電荷を拡散領域に蓄積し、この拡散領域の電位
の変動から電圧値を得ているため、水平転送部１ｃの情
報電荷が出力部１ｄへ１ビットずつ転送される度にリセ
ットクロックφRに応答して情報電荷を排出するよう構
成される。これにより、水平転送部１ｃから転送出力さ
れる情報電荷が１ビット毎に電圧値に変換され、リセッ
トレベルと情報電荷量に対応した信号レベルとを繰り返
す映像信号Ｙ1(t)が出力される。

【０００５】サンプルリング回路５は、映像信号Ｙ1(t)
を取り込んでサンプリングクロックφSに従うタイミン
グでサンプリングし、映像信号Ｙ2(t)として出力する。
サンプリングクロック発生回路６は、リセットクロック
発生回路４と同様に、水平転送クロック発生部２ｃの動
作に同期してサンプリングクロックφSを発生し、サン
プリング回路５に供給する。このサンプリングクロック
φSは、固体撮像素子１の出力部１ｄから情報電荷量に
対応した電圧値が出力される期間に位相が合わせられて
おり、出力部１ｄから出力される映像信号Ｙ1(t)の内、
信号レベルのみを取り出し、映像信号Ｙ2(t)を生成す
る。

【０００６】このようにして出力される映像信号Ｙ2(t)
は、この後、自動利得制御、ガンマ補正等の信号処理を
経てモニタ画面上に再生、あるいは、所定の記録媒体に
記録される。以上のような固体撮像装置において、カラ
ー撮像を行う場合には、固体撮像素子１の撮像部１ａに
カラーフィルタを装着して各受光画素を所定の色成分に
対応付けることにより、各受光画素からそれぞれの色成
分に対応する情報を得られるようにしている。カラーフ
ィルタが装着された固体撮像素子から得られる映像信号
は、各水平ライン毎にカラーフィルタの色成分の配列順
序に従う順序で各色成分を表す情報が繰り返される。例
えば、固体撮像素子１に４つの色成分ａ、ｂ、ｃ及びｄ
からなるモザイク型のカラーフィルタを装着した場合、
映像信号Ｙ2(t)は、図６に示すように、各水平走査期間
（１Ｈ）内で水平転送クロックφHに一致した周期で色
成分ａ及びｂまたはｃ及びｄを交互に繰り返すことにな
る。このような複数の色成分を含む映像信号Ｙ2(t)に対
しては、色成分の分離、色バランスの調整、色差マトリ
クス演算等の処理がさらに必要となり、信号処理はより
複雑になる。

【０００７】ところで、映像信号Ｙ2(t)の信号処理の過
程においては、ノイズ対策や、信号処理の条件設定が容
易になることから、サンプリング等のアナログ信号処理
によらなければならない部分を除いて、デジタル信号処
理が採用される傾向にある。映像信号Ｙ2(t)に対してデ
ジタル信号処理が施される場合には、最低限のアナログ
信号処理の後段にＡ／Ｄ変換回路を設け、サンプリング
回路のサンプリング動作に同期して映像信号Ｙ2(t)に対
応した映像データを生成するように構成される。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】サンプリングの定理に
よれば、ある信号を一定のサンプリング周波数（ｆHT）
でサンプリングすると、図７に示すように、その信号の
周波数スペクトルに一致するサンプリングノイズがサン
プリング周波数（ｆHT）の両側の帯域に生じる。そこ
で、被サンプリング信号とサンプリングノイズとが重な
り合う所謂折り返しノイズの発生を防止するように、サ
ンプリング周波数（ｆHT）を被サンプリング信号の周波
数帯域の２倍以上の周波数に設定するようにしている。
このため、複数の周波数成分を含む映像信号Ｙ2(t)をデ
ジタルデータに変換する場合、Ａ／Ｄ変換回路のサンプ
リング周波数は、少なくとも、映像信号Ｙ2(t)に含まれ
る最も高い周波数成分の２倍の周波数が必要である。通
常は、所定のサンプリング周波数（ｆHT）の１／２のカ
ットオフ周波数を有するローパスフィルタをＡ／Ｄ変換
回路の入力側に接続し、サンプリング周波数（ｆHT）の
１／２を越える周波数成分が入力されないようにしてい
る。

【０００９】しかしながら、図６に示すように、水平転
送クロックφHに従う周期で２つの色成分が交互に連続
する映像信号Ｙ2(t)では、各色成分が水平転送クロック
φHの２倍の周期で表れることから、映像信号Ｙ2(t)の
色成分は、水平転送クロックφHの周波数の１／２の周
波数成分を有している。従って、Ａ／Ｄ変換回路のサン
プリング周波数（ｆHT）が水平転送クロックφHの周波
数と同一のとき、Ａ／Ｄ変換回路の入力側にカットオフ
周波数がサンプリング周波数（ｆHT）の１／２のローパ
スフィルタを接続すると、映像信号Ｙ2(t)の色成分はロ
ーパスフィルタを通過できない。従って、Ａ／Ｄ変換回
路の入力側にローパスフィルタを接続することができ
ず、Ａ／Ｄ変換回路でのサンプリングノイズが映像信号
Ｙ2(t)に重畳してＳ／Ｎ比の劣化を招いている。

【００１０】また、固体撮像素子１の出力からＡ／Ｄ変
換回路の入力までの間には、サンプリング回路や自動利
得制御回路等が接続されることから、Ａ／Ｄ変換回路の
入力段階では映像信号Ｙ2(t)の波形が劣化するため、映
像信号Ｙ2(t)から信号レベルの安定した期間を選び出し
てサンプリングする必要が生じる。ところが、映像信号
Ｙ2(t)の波形は、固体撮像素子１の駆動タイミング、サ
ンプリング回路５のサンプリングのタイミング及びＡ／
Ｄ変換回路のサンプリングのタイミングの相対的な関係
で変化するため、Ａ／Ｄ変換回路のサンプリングのタイ
ミングを最適化するには微細な調整を要する。そして、
それぞれのタイミングの調整範囲が極めて短い期間であ
るため、電源電圧の変動や温度変化の影響を受けやす
く、安定した動作を保証することは困難である。

【００１１】そこで本発明は、カラーフィルタが装着さ
れた固体撮像素子から得られる映像信号をデジタルデー
タに変換する際に、サンプリングノイズが重畳しないよ
うにすると共に、各部の動作を安定させることを目的と
する。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、上述の課題を
解決するために成されたもので、その特徴とするところ
は、受光した光に応答して情報電荷を発生する複数の受
光画素が行方向及び列方向に配置され、各行で奇数列に
対して第１の色成分が与えられて偶数列に対して第２の
色成分が与えられる固体撮像素子と、水平走査期間毎
に、水平走査期間の前半の第１の期間で上記固体撮像素
子の奇数列の受光画素から情報電荷を読み出し、水平走
査期間の後半の第２の期間で偶数列の受光画素から情報
電荷を読み出す駆動回路と、上記固体撮像素子の出力を
上記情報電荷の読み出し周期に一致するタイミングでサ
ンプリングして映像信号を得るサンプリング回路と、こ
のサンプリング回路から得られる映像信号の高周波成分
を除去するローパスフィルタと、このローパスフィルタ
を介して得られる上記映像信号をデジタル変換して映像
データを生成するＡ／Ｄ変換回路と、を備えたことにあ
る。

【００１３】

【作用】本発明によれば、各行で奇数列と偶数列とに第
１の色成分と第２の色成分とがそれぞれ対応付けられた
複数の受光画素から、奇数列の受光画素と偶数列の受光
画素とでそれぞれ異なるタイミングで情報電荷を読み出
すようにしたことで、同一の色成分を表す情報電荷が１
／２行単位で連続して出力されるようになる。従って、
映像信号では、同一の色成分が水平走査周期の１／２の
期間毎に連続するようになり、色成分の有する周波数が
水平転送クロックの１／２以下になるため、映像信号か
ら水平転送クロックの周波数の１／２以上の周波数成分
を除去しても色成分を表す情報が残される。

【００１４】

【実施例】図１は、本発明の固体撮像装置の構成を示す
ブロック図である。ＣＣＤ固体撮像素子１１は、４つの
色成分からなるモザイク型のカラーフィルタが装着さ
れ、行列配置された複数の受光画素が、奇数行では奇数
列と偶数列とに第１及び第２の色成分が対応付けられ、
偶数行では、奇数列と偶数列とに第３及び第４の色成分
が対応付けられる。また、この固体撮像素子１１は、複
数の受光画素の各列に対応する複数の垂直シフトレジス
タと、この垂直シフトレジスタの各出力を各ビットに受
ける水平シフトレジスタとを有し、各受光画素に発生す
る情報電荷を垂直シフトレジスタに取り込んだ後に垂直
シフトレジスタを介して１行単位で出力する。駆動クロ
ック発生回路１２は、各受光画素の情報電荷を垂直シフ
トレジスタへ転送するフレーム転送クロックφF、垂直
シフトレジスタ内の情報電荷を水平シフトレジスタへ転
送する垂直転送クロックφV及び水平シフトレジスタ内
の情報電荷を順次転送出力する水平転送クロックφHを
発生し、固体撮像素子１１に供給する。タイミング制御
回路１３は、第１の基準クロックＣＫ１に基づいて、垂
直走査周期及び水平走査周期のタイミング信号を作成
し、駆動クロック発生回路１２に供給する。これによ
り、各受光画素に発生した情報電荷は、垂直走査期間の
始まりのタイミングで１画面単位で垂直シフトレジスタ
へ転送され、垂直シフトレジスタから水平走査期間の始
まりのタイミングで１行単位で水平シフトレジスタへ転
送されると共に、水平シフトレジスタから水平走査期間
の間に１ビット毎に転送出力される。また、水平シフト
レジスタの出力側には、水平シフトレジスタから出力さ
れる情報電荷を１ビット単位で蓄積する容量が設けら
れ、この容量の電位の変動が映像信号Ｙ1(t)として取り
出される。この映像信号Ｙ1(t)は、１ビット分の情報電
荷の蓄積と排出とを繰り返す容量の電位に基づくもので
あるため、情報電荷が容量から排出されたときの基準レ
ベルと蓄積される情報電荷量に対応した信号レベルとを
水平転送クロックφHと同一の周期で繰り返す。

【００１５】ここで、固体撮像素子１１では、奇数列の
垂直シフトレジスタと偶数列の垂直シフトレジスタとで
水平シフトレジスタへの情報電荷の転送タイミングが水
平走査期間の１／２の期間ずれて設定される。即ち、水
平走査期間の前半で奇数列の垂直シフトレジスタから水
平シフトレジスタへ情報電荷を転送して水平シフトレジ
スタから転送出力した後に、水平走査期間の後半で偶数
列の垂直シフトレジスタから水平シフトレジスタへ情報
電荷を転送して水平シフトレジスタから転送出力するよ
うに構成される。これにより、固体撮像素子１１から出
力される映像信号Ｙ1(t)は、１水平走査期間内の前半と
後半とで第１及び第２の色成分、あるいは、第３及び第
４の色成分をそれぞれ表すことになる。

【００１６】アナログ信号処理回路１４は、固体撮像素
子１１から出力される映像信号Ｙ1(t)を取り込み、サン
プリング、自動利得制御等の処理を施し、映像信号Ｙ2
(t)として出力する。サンプリング処理は、基準レベル
と信号レベルとを繰り返す映像信号Ｙ1(t)の信号レベル
の期間に対して位相が合わせられたサンプリングクロッ
クに応答して映像信号Ｙ1(t)をサンプリングすることに
より、映像信号Ｙ1(t)の信号レベルのみを取り出す。自
動利得制御処理は、サンプリング処理によって取り出さ
れた映像信号Ｙ1(t)の信号レベルに対して、所定期間毎
の平均値に基づいて可変設定される利得を与えることに
より、１画面毎の平均レベルを所定の範囲内に収める。
ローパスフィルタ１５は、アナログ信号処理回路１４か
ら出力される映像信号Ｙ2(t)の高周波成分を取り除き、
映像信号Ｙ3(t)として出力する。このローパスフィルタ
１５は、カットオフ周波数が水平転送クロックφHの周
波数の１／２、即ち、後述するＡ／Ｄ変換回路１６のサ
ンプリング周波数の１／２に設定されており、映像信号
Ｙ2(t)に含まれるＡ／Ｄ変換回路１６のサンプリング周
波数の１／２以上の周波数成分が除去される。

【００１７】ところで、通常のローパスフィルタ１５
は、カットオフ周波数を境にして周波数特性を急激に変
化させるように構成することはできない。従って、Ａ／
Ｄ変換回路１６のサンプリング周波数の１／２に近い周
波数成分を確実にＡ／Ｄ変換回路１６に取り込むように
するためには、ローパスフィルタ１５のカットオフ周波
数をＡ／Ｄ変換回路１６のサンプリング周波数の１／２
以上にする必要がある。この場合、サンプリング時に多
少の折り返しノイズは発生するが、実用上は問題のない
レベルである。

【００１８】Ａ／Ｄ変換回路１６は、第２の基準クロッ
クＣＫ２に基づいて映像信号Ｙ3(t)を水平転送クロック
φHと同一の周期でサンプリングし、各サンプリング値
をデジタルデータに変換して映像データＹＤ1(n)を生成
する。このＡ／Ｄ変化回路１６のサンプリング動作にお
いては、ローパスフィルタ１５を通して入力される映像
信号Ｙ3(t)にサンプリング周波数の１／２以上の周波数
成分が含まれていないことから、サンプリングノイズが
混入することはない。そして、デジタル信号処理回路１
７は、映像データＹＤ1(n)に対し、色バランス調整、色
差マトリクス演算、平衡変調等の等の処理を施し、映像
データＹＤ2(n)として出力する。色バランス調整処理
は、各色成分毎の平均レベルが所定の比になるように各
色成分に対する利得を可変設定し、固体撮像素子１１が
撮す被写体の色と再生画面側で表示される色とが視覚上
で同じになるようにする。色差マトリクス演算処理は、
各色成分を所定の割合で合成して輝度データを生成する
と共に、赤色成分及び青色成分を表す映像データからそ
れぞれ輝度データを差し引いて２つの色差データを生成
する。そして、平衡変調処理は、位相がπ／２ずれた色
副搬送波に対応するデータを２つの色差データにそれぞ
れ乗じて平衡変調処理した後、互いに加算して搬送色デ
ータを生成し、さらに色差マトリクス回路から得られる
輝度データを加算して所定のテレビジョンフォーマット
に対応した映像データＹＤ2(n)を出力する。

【００１９】この映像データＹＤ2(n)は、この後、Ｄ／
Ａ変換回路によってアナログ値に変換され、さらにロー
パスフィルタを介して記録媒体や表示モニタ等に送られ
る。このように、Ｄ／Ａ変換回路１６の直前にローパス
フィルタ１５を接続できるようにしたことで、高周波成
分がＤ／Ａ変換回路１６に取り込まれなくなり、Ｄ／Ａ
変換回路１６のサンプリングのタイミングの設定が容易
になり、微調整は必要なくなる。

【００２０】図２は、本発明の固体撮像素子の構成を示
す平面図で、図３は、この固体撮像素子を駆動する各ク
ロックのタイミング図である。この図においては、図面
簡略化のため、撮像部の受光画素を６行×８列で示して
いる。撮像部２１は、互いに平行に配置される複数の垂
直シフトレジスタからなり、これらの垂直シフトレジス
タがそれぞれ複数のビットに分割されることにより、行
列配置された複数の受光画素が構成される。この撮像部
２１には、４つの色成分ａ、ｂ、ｃ及びｄからなるモザ
イク型のカラーフィルタが装着される。これにより、奇
数行の受光画素は、奇数列が第１の色成分ａに対応付け
られて偶数列が第２の色成分ｂに対応付けられ、偶数行
の受光画素は、奇数列が第３の色成分ｃに対応付けられ
て偶数列が第４の色成分ｄに対応付けられる。この撮像
部２１の各垂直シフトレジスタには、垂直走査タイミン
グに同期したフレーム転送クロックφFが印加され、各
受光画素に発生する情報電荷が蓄積部２２へ転送され
る。蓄積部２２は、撮像部２１の垂直シフトレジスタに
連続する複数の垂直シフトレジスタからなり、これらの
垂直シフトレジスタが撮像部２１の受光画素に対応する
ように分割され、撮像部２１から転送される情報電荷を
取り込んで一時的に蓄積する。蓄積部２２の垂直シフト
レジスタには、垂直転送クロックφVが印加され、撮像
部２１の垂直シフトレジスタから転送される情報電荷を
取り込んで蓄積すると共に、蓄積した情報電荷を水平走
査タイミングに同期して１行単位で垂直方向に転送す
る。これらの垂直シフトレジスタの出力側は、偶数列で
奇数列よりも１ビット多く形成されており、偶数列の最
終ビットが垂直転送クロックφVの１／２の周期の補助
転送クロックφTで駆動される。これにより、蓄積部２
２から水平転送部２３への情報電荷の転送タイミングを
奇数列の垂直シフトレジスタと偶数列の垂直シフトレジ
スタとで水平走査期間の１／２の期間ずらしている。水
平転送部２３は、１列の水平シフトレジスタからなり、
この水平シフトレジスタが蓄積部２２の垂直シフトレジ
スタの２列毎に対応して複数のビットに分割され、蓄積
部２２の各垂直シフトレジスタから転送される情報電荷
を各ビットに取り込む。水平転送部２３の水平シフトレ
ジスタには、水平走査タイミングに同期した水平転送ク
ロックφHが印加され、蓄積部２２から水平転送部２３
に転送された情報電荷を１／２行毎に水平方向に順次転
送出力する。出力部２４は、水平転送部２３の水平シフ
トレジスタから出力される情報電荷を受ける容量、この
容量の電位の変化を取り出す出力アンプ及び容量に蓄積
された情報電荷を排出するリセットトランジスタより構
成される。この出力部２４には、水平転送クロックφH
に同期したリセットクロックφRが印加され、水平転送
部２３から出力されてビット単位で容量に蓄積される情
報電荷が順次排出されるようになる。これにより、水平
転送部２３から転送される情報電荷が１ビット単位で電
圧値に変換され、情報電荷量に対応した映像信号Ｙ1(t)
が出力される。

【００２１】垂直転送クロックφVは、例えば、４相の
クロックφV1〜φV4からなり、水平同期信号ＨＤに同期
した垂直走査の始まりのタイミングで蓄積部２２の情報
電荷を１行分垂直方向へ転送する。このとき、奇数列の
垂直シフトレジスタでは、最終ビットの情報電荷が水平
転送部２３の水平シフトレジスタへ転送されるが、奇数
列よりも１ビット多い偶数列の垂直シフトレジスタで
は、同一行の情報電荷が垂直シフトレジスタの最終ビッ
トに保持される。この垂直シフトレジスタの最終ビット
を駆動する補助転送クロックφTについては、例えば、
４相のクロッククロックφT1〜φT4からなり、垂直転送
クロックφVと合わせて水平走査の始まりで情報電荷を
垂直シフトレジスタの最終ビットに取り込んだ後、水平
走査期間の１／２の期間が経過したときに垂直シフトレ
ジスタの最終ビットから水平転送部の水平シフトレジス
タへ情報電荷を転送する。そして、水平転送クロックφ
Hは、例えば、２相のクロックφH1、φH2からなり、蓄
積部２２の垂直シフトレジスタから水平転送部２３の水
平シフトレジスタへ情報電荷が転送される毎に水平走査
の１／２の期間で１／２行分の情報電荷を出力部２４へ
転送する。このようにして転送出力される情報電荷は、
各水平走査期間毎に水平走査期間の１／２の期間で同じ
色成分が連続することになる。例えば、奇数番目の水平
走査期間では、水平走査期間の前半で第１の色成分ａを
表す情報電荷が連続し、後半で第２の色成分ｂを表す情
報電荷が連続して出力され、偶数番目の水平走査期間で
は、水平走査期間の前半で第３の色成分ｃを表す情報電
荷が連続し、後半で第４の色成分ｄを表す情報電荷が連
続して出力されるようになる。従って、出力部２４から
出力される映像信号Ｙ1(t)は、各水平走査期間におい
て、水平走査期間の１／２の期間毎に単一の色成分を表
すことになり、色成分が高周波成分で表されることはな
い。

【００２２】尚、蓄積部２２の情報電荷を奇数列と偶数
列とに分けて出力するための構成は、垂直シフトレジス
タのビット数を偶数列で１ビット多く形成する他に、水
平転送部の電位制御による方法や垂直シフトレジスタの
出力側に転送制御電極を設ける方法等が考えられる。例
えば、奇数列と偶数列とで配列順序が入れ替わる一対の
転送制御電極を垂直シフトレジスタの出力側に設け、こ
の転送制御電極によって垂直シフトレジスタ内の情報電
荷を奇数列と偶数列とで振り分けるように構成すればよ
い。

【００２３】図４は、固体撮像素子に装着されるモザイ
ク型のカラーフィルタの構成例を示す平面図である。カ
ラーフィルタは、第１〜第４の色成分ａ、ｂ、ｃ及びｄ
に対応する第１〜第４のエレメントＥ１〜Ｅ４によって
構成されており、奇数列には第１及び第２のエレメント
Ｅ１、Ｅ２が交互に配置され、偶数列には第３及び第４
のエレメントＥ３、Ｅ４が交互に配置される。第１のエ
レメントＥ１はＣｙ（シアン）とＹｅ（イエロー）とが
２：１の割合で配置され、第２のエレメントＥ２はＧ
（グリーン）とＹｅとが２：１の割合で配置される。そ
して、第３のエレメントＥ３はＧとＣｙとが２：１の割
合で配置され、第４のエレメントＥ４はＹｅとＣｙとが
２：１の割合で配置される。従って、第１〜第４の色成
分ａ、ｂ、ｃ及びｄは、 ａ＝２Ｃｙ＋Ｙｅ ｂ＝２Ｇ＋Ｙｅ ｃ＝２Ｇ＋Ｃｙ ｄ＝２Ｙｅ＋Ｃｙ と表される。そこで、第１の色成分ａと第２の色成分ｂ
とを合成すると、 ａ＋ｂ＝（２Ｃｙ＋Ｙｅ）＋（２Ｇ＋Ｙｅ） ＝２Ｒ＋６Ｇ＋２Ｂ となる。同様に、第３の色成分ｃと第４の色成分ｄとを
合成すると、 ｃ＋ｄ＝（２Ｇ＋Ｃｙ）＋（２Ｙｅ＋Ｃｙ） ＝２Ｒ＋６Ｇ＋２Ｂ＝ａ＋ｂ となる。これらの式は、Ｒ、Ｇ及びＢの各成分がそれぞ
れ１：３：１の割合で合成されたものであり、輝度信号
を表している。尚、この輝度信号については、本来の輝
度信号には一致しないが、規格に従う割合に近い割合で
各成分が合成されているため、実用上は問題ない。

【００２４】また、第１の色成分ａと第２の色成分ｂと
の差をとると、 ｜ａ−ｂ｜＝（２Ｃｙ＋Ｙｅ）−（２Ｇ＋Ｙｅ） ＝２Ｃｙ−２Ｇ＝２Ｂ となり、青色成分Ｂを得ることができる。同様にして、
第３の色成分ｃと第４の色成分ｄとの差をとると、 ｜ｃ−ｄ｜＝（２Ｙｅ＋Ｃｙ）−（２Ｇ＋Ｃｙ） ＝２Ｙｅ−２Ｇ＝２Ｒ となり、赤色成分Ｒを得ることができる。

【００２５】このように、第１〜第４のエレメントＥ１
〜Ｅ４については、各エレメントを２：１に分割し、そ
れぞれの分割領域をＣｙ、Ｙｅ及びＧに対応させれるこ
とで、第１〜第４の色成分ａ、ｂ、ｃ及びｄを実現する
ことができる。尚、第１〜第４の色成分ａ、ｂ、ｃ及び
ｄに関しては、図４に示す構成に限られるものではな
く、 ａ＋ｂ＝ｃ＋ｄ ｜ａ−ｂ｜＝Ｃ１ ｜ｃ−ｄ｜＝Ｃ２ （Ｃ１及びＣ２は、三原色の１つの成分あるいは２つの
成分の差を示す。）に適合するようにして三原色（レッ
ド：Ｒ、グリーン：Ｇ、ブルー：Ｂ）及びその補色（イ
エロー：Ｙｅ、マゼンタ：Ｍｇ、シアン：Ｃｙ）の内の
２つ乃至３つの成分を所定の割合で組み合わせるように
すればよい。

【００２６】尚、このようなカラーフィルタは、第１〜
第４のエレメントＥ１〜Ｅ４が受光画素に一対一で対応
しておればよく、固体撮像素子の方式は、フレームトラ
ンスファ、インターライン、フレームインターラインの
何れでもよい。

【００２７】

【発明の効果】本発明によれば、固体撮像素子から同一
の色成分を水平走査期間の１／２の期間で連続して出力
させるようにしたことで、映像信号の色成分が高周波成
分を含まないようになる。このため、映像信号をデジタ
ル変換するＡ／Ｄ変換回路の入力側に、サンプリングノ
イズ除去のためのローパスフィルタを接続できるように
なり、映像信号に重畳されるノイズの低減が図れる。

【００２８】そして、Ａ／Ｄ変換回路に入力される映像
信号に高周波成分が含まれていないため、Ａ／Ｄ変換回
路のサンプルリングのタイミングの設定が容易になり、
微調整が不要になる。従って、信号処理回路の動作が安
定し、固体撮像素子の出力を受ける信号処理回路をＡ／
Ｄ変換回路と共に同一基板上に集積化することが可能に
なる。また、駆動周波数によって固体撮像素子の周波数
特性が変化しにくくなるため、固体撮像素子の動作試験
を簡略化することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の固体撮像装置の構成を示すブロック図
である。

【図２】本発明の固体撮像装置に用いる固体撮像素子の
構成を示す平面図である。

【図３】図２の固体撮像素子を駆動するクロックのタイ
ミング図である。

【図４】図２の固体撮像素子に装着するカラーフィルタ
の構成例を示す平面図である。

【図５】従来の固体撮像装置の構成を示すブロック図で
ある。

【図６】従来の固体撮像素子の動作を説明するタイミン
グ図である。

【図７】サンプリングノイズの分布を表す周波数スペク
トル図である。

【符号の説明】

１、１１ 固体撮像素子 １ａ、２１ 撮像部 １ｂ、２２ 蓄積部 １ｃ、２３ 水平転送部 １ｄ、２４ 出力部 ２、１２ 駆動クロック発生回路 ２ａ フレーム転送クロック発生部 ２ｂ 垂直転送クロック発生部 ２ｃ 水平転送クロック発生部 ３、１３ タイミング制御回路 ４ リセットクロック発生回路 ５ サンプリング回路 ６ サンプリングクロック発生回路 １４ アナログ信号処理回路 １５ ローパスフィルタ １６ Ａ／Ｄ変換回路 １７ デジタル信号処理回路

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 受光した光に応答して情報電荷を発生す
   る複数の受光画素が行方向及び列方向に配置され、各行
   で奇数列に対して第１の色成分が与えられて偶数列に対
   して第２の色成分が与えられる固体撮像素子と、水平走
   査期間毎に、水平走査期間の前半の第１の期間で上記固
   体撮像素子の奇数列の受光画素から情報電荷を読み出
   し、水平走査期間の後半の第２の期間で偶数列の受光画
   素から情報電荷を読み出す駆動回路と、上記固体撮像素
   子の出力を上記情報電荷の読み出し周期に一致するタイ
   ミングで上記第１の期間及び上記第２の期間に連続して
   サンプリングして映像信号を得るサンプリング回路と、
   このサンプリング回路から得られる映像信号の高周波成
   分を除去するローパスフィルタと、このローパスフィル
   タを介して得られる上記映像信号をデジタル変換して映
   像データを生成するＡ／Ｄ変換回路と、を備えたことを
   特徴とする固体撮像装置。
2. 【請求項２】 上記ローパスフィルタのカットオフ周波
   数を上記Ａ／Ｄ変換回路のサンプリング周波数の１／２
   の周波数とすることを特徴とする請求項１記載の固体撮
   像装置。
3. 【請求項３】 上記固体撮像素子の各受光画素に対応付
   けられる第１及び第２の色成分は、互いの差で特定の基
   本色成分を示し、互いの和で輝度成分を示すことを特徴
   とする請求項１記載の固体撮像装置。