JPH02266564A - 固体撮像装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明はＣＯＤ素子やＭＯＳ素子を用いたカラー用の固
体撮像装置に関する。

［従来の技術］ 第５図はＭＯＳ式の従来例のカラー撮像素子及びその出
力処理回路の構成ブロック図を示す。１０は感光領域で
あり、多数の光電変換素子１０Ｃが二次元平面状に配置
されている。光電変換素子１０Ｃはの上面には、２画素
×２画素を１組として、Ｗ（素通し）　、Ｃｙ　（シア
ン）　、Ｙｅ　（イエロー）１．Ｇ（グリーン）の４色
のマイクロ・フィルタは貼り付けられている。図示しな
いクロック回路からの制御クロックにより、公知の駆動
回路（図示せず）が垂直シフト・レジスタ１２及び水平
シフト・レジスタ１４を駆動し、テレビ信号の走査タイ
ミングに合わせてスイッチ１６．１８を制御して、光電
変換素子１０Ｃの信号を信号出力線２０゜２２に読み出
す。信号出力線２０には、フィルタＷ、　Ｙｅの信号が
交互に出力され、信号出力！！ｊ２２には、フィルタＧ
、Ｃｙの信号が交互に読み出される。

信号出力線２０．２２の信号は、加算回路２４で加算さ
れる。即ち、垂直方向に並ぶ２画素の信号から高帯域輝
度信号を形成する。他方、サンプリング回路２６はＷ、
　Ｃｙ、　Ｙｅ倍信号サンプリングし、マトリクス回路
２８はＲ＝ｗ−ｃｙＳＢ＝Ｗ−Ｙｅの減算処理によりＲ
信号及びＢ信号を形成する。

プロセス回路３０は上記の如く形成された輝度信号及び
Ｒ，Ｂ信号にガンマ補正、アパーチャー補正などの公知
の映像信号処理を施し、エンコーダ回路３２がＮＴＳＣ
方式テレビジョン信号に変換する。

［発明が解決しようとする課題］ しかし、上記従来例では、色フィルタの各色毎に入射光
量に対する飽和レベルが異なるので、充電変換素子のダ
イナミック・レンジを有効に利用していないという問題
がある。即ち、Ｗ（素通しフィルタ）を透過して光電変
換素子に入射する光量を１とすると、Ｃｙ、　Ｙｅの場
合は概略でその２／３、Ｇの場合は概略でその１／３し
か入射しておらず、ＧよりもＣｙ、　Ｙｅ、　Ｃｙ、　
ＹｅよりもＷが先に飽和してしまう。

飽和してしまうと、線形性が失われ、映像信号として利
用できないので、Ｗの光電変換素子が飽和しない範囲で
入射光量を調節することになる。

その場合、Ｃｙ、Ｙｅ、Ｇの光電変換素子は飽和レベル
に達することがなく、ダイナミック・レンジを有効に利
用できず、Ｓ／Ｎ比も良好な結果を得られないという問
題点がある。

そこで本発明はこのような問題点を解決する撮像装置を
提示することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 本発明に係る固体撮像装置は、マイクロ・カラー・フィ
ルタを用いる固体撮像装置であって、縦２画素、横２画
素を１単位とし、単辺比３／４なるシアン色及びイエロ
ー色のカラー・フィルタを、それらの重なる面積が最小
になるように配置したことを特徴とする。

［作用〕 上記手段により、各画素の飽和度がほぼ一定になり、光
電変換素子のダイナミック・レンジをフルに活用できる
ようになる。

［実施例］ 以下、図面を参照して本発明の詳細な説明する。

第１図は本発明の一実施例におけるの構成ブロック図を
示し、第２図はその色フィルタ配列を示す。従来例では
、１つの光電変換素子に１つの色を割り当てていたが、
本実施例では、第２図に示すように、１つの光電変換素
子（即ち、画素）の受光面を縦横で２分割（合計、４つ
）に区分し、Ｗ、　Ｃｙ、　Ｙｅ、　Ｇがそれぞれ１／
４ずつ割り当てられている画素（第２図のＰ　ＩＩ＋　
　Ｐ　ｘｉ）と、ｃｙ又はＹｅを３／４、Ｇを１／４割
り当てた画素（第２図のＰ　ｒｅ、　　Ｐ　＊＋）とを
設ける。前者の画素は輝度信号生成に利用し、後者の画
素を色信号生成用に用いる。

例えば、画素ｐＨの信号出力をｉ、画素ＰＳＩの信号出
力をｊ、画゛素ｐ＋ｘの信号出力をｋとしたとき、ｉ、
ｊ、には下記の如く表される。

ｉ　＝Ｗ＋Ｃｙ＋Ｙｅ＋　Ｇ ＝　　（Ｒ＋Ｇ＋Ｂ）＋（Ｇ＋Ｂ）＋（Ｒ＋Ｇ）＋Ｇ＝
２（Ｒ÷２Ｇ＋Ｂ）　　　　　　　　　　　　（１）ｊ
＝３ｃｙ＋Ｇ ＝　３　（Ｇ＋Ｂ）　＋Ｇ ＝　４Ｇ＋３Ｂ　　　　　　　　　　　　　　　（２）
ｋ＝３Ｙｅ＋Ｇ ＝　３（Ｒ＋Ｇ）＋Ｇ ＝　３Ｒ＋４Ｇ　　　　　　　　　　　　　　　（３）
式（１）、　（２）、　（３）から、Ｒ信号及びＢ信号
は次式で表される。

Ｒ＝　（１／３）　（３ｉ−２ｊ−ｋ）　　　　　　　
　　　　　　（４）Ｂ　＝　（１／３）　（３ｉ−ｊ−
２ｋ）　　　　　　　　　　　　　（５）なお、第２図
に図示していない部分の色フィルタ配列は、第２図の４
つの画素の色フィルタ配列を基本とし、それを、それぞ
れ水平方向及び垂直方向にシフトさせたものになる。

第１図を説明する。４０は感光領域であり、４０Ｃは光
電変換素子である。光電変換素子４０Ｃの受光面には、
第２図に示すような配列の色フィルタが貼り付けられて
いる。４２は垂直シフト・レジスタ、４４は水平シフト
・レジスタであり、各光電変換素子４０Ｃの信号は、従
来例と同様に、信号出力線４６．４８に読み出される。

スイッチ５０は信号出力線４６．４８からの信号をシリ
アル化し、Ａ／Ｄ変換器５２は画素毎にディジタル化す
る。そのディジタル・データはメモリ制御回路５４を介
してメモリ５６に書き込まれる。メモリ制御回路５４は
メモリ５６の画像データに対し、後述する補間演算及び
公知のマトリクス演算を施し、輝度信号Ｙ１色差信号Ｒ
−Ｙ、Ｂ−Ｙの形式で出力する。これらはＤ／Ａ変換器
５８でアナログ化され、エンコーダ６０によりＮ丁ＳＣ
信号に変換される。

画素配置を示す第３図を参照して、メモリ制御回路５４
における補間演算を説明する。第３図で、斜線を施した
画素ＣＰ＋＋、　　Ｐａｔ、　　Ｐａｔなど）は、先に
説明した輝度信号生成用のフィルタ配列の画素である。

ここで、画素Ｐｓ！に着目すると、Ｐ　ｓｍ＝　（１／
４）（Ｐ　ｓ＋　＋　Ｐ　ｓｓ＋　Ｐ　２２＋　Ｐ　ｔ
Ｊにより補間データを形成する。同様にＰ。２　Ｐ７゜
などについても、周辺の４画素から補間演算する。

これにより各水平ラインの輝度信号を形成する。

他方、色信号については、式（４）、　（５）からＲ信
号及びＢ信号を形成でき、上述の輝度信号を減算するこ
とにより、色差信号を形成する。

次に、第２図のフィルタ配置を実現する方法を説明する
。第４図に示すように、縦横で２画素ずつの４画素を基
本単位とし、その左下側に、−辺の長さ比が３／４の正
方形のＹｅフィルタを配置し、右上側に一辺の長さ比が
３／４の正方形のＣｙフィルタを配置する。Ｙｅフィル
タとＣｙフィルタが中央部分で重なり、第２図のＧの部
分になる。ＹｅフィルタもＣｙフィルタも無い部分が、
第２図のＷ（素通し）の部分になる。この構成では、各
色のフィルタの大きさが過小にならず、製造プロセス上
有利になる。

上記説明ではＭＯＳデバイスを例にとったが、本発明は
ＣＣＤ型などの他の撮像素子にも適用できる。また信号
処理回路部分も、ディジタル方式だけでなく、ＩＩ（遅
延線を組み合わせたアナログ方式によっても実現できる
ことはいうまでもない。

［発明の効果］ 以上の説明から容易に理解できるように、本発明によれ
ば、各画素の飽和先走が泪等しくなり、ダイナミック・
レンジを有効に利用できる。また、製造上も、複雑にな
ることなく、簡易・安価に製造できるという効果がある
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の概略構成ブロック図、第２
図は本発明の一実施例の色フイルタ配列図、第３図は補
間演算の説明図、第４図は第２図の色フィルタ配列を実
現する方法の説明図、第５図は従来例の構成ブロック図
である。 ４０：感光領域　４０Ｃ：光電変換素子　４２：垂直シ
フト・レジスタ　４４：水平シフト・レジスタ　４６．
４８：信号読出し線　５０：スイッチ　５４；メモリ制
御回路　５６：メモリ　６０：エンコーダ 第１図 第 図 第 図 第４ 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. マイクロ・カラー・フィルタを用いる固体撮像装置であ
   って、縦２画素、横２画素を１単位とし、単辺比３／４
   なるシアン色及びイエロー色のカラー・フィルタを、そ
   れらの重なる面積が最小になるように配置したことを特
   徴とする固体撮像装置。