JPH02288576A - 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 本発明は高彩度被写体を撮像した時の解像度劣化を防止
する構成の、単一撮像素子を用いた固体撮像装置に関す
るものである。

従来の技術 近年、単一の撮像素子を用いた固体撮像装置においても
ＨＤＴＶや、ＨＤＴＶ等に代表される様に、放送方式の
進展によって、より高画質や情報量の増加を求められて
いる。従来、単一映像素子を用いた単一撮像装置におい
ては、輝度信号情報と色信号情報とを周波数多重する構
成のものが用いられており、高画質化に対しては撮像素
子における受光素子数の増加により対応している。

以下図面を参照しながら、従来の固体撮像装置について
説明する。

第３図、第４図は従来の固体撮像装置における撮像素子
の模式図および信号処理回路の構成を示すものである。

第３図において、■は固体撮像素子、２１はホトダイオ
ード、２２〜２５はホトダイオード上に設けた色フィル
タであり、２２は緑色光透過フィルタ（Ｇ）、２３はマ
ゼンタ色光透過フィルタ（Ｍａ）、２４は黄色光透過フ
ィルタ（Ｙｅ）　、２５はシアン色光透過フィルタ（Ｃ
ｙ）である。第２図におけるホトダイオードと色フィル
タの組み合わせについて説明すると次の様になっている
。

ホトダイオードの水平列に対して、奇数列ではＧおよび
Ｍａフィルタの繰り返しになっており、その繰り返し位
相が垂直方向でそれぞれ反転している。偶数列ではＹｅ
およびＧＶフィルタの繰り返しになっており、その繰り
返し位相は垂直方向でも一定となっている。ホトダイオ
ードに蓄積された電荷の読み出しは、垂直方向の２水平
列を同時に一水平走査期間に読みだす構成になっており
、図に示す様に奇数フィールドでは、ｎ（Ｈ）、ｎ＋１
（Ｈ）で表す水平列を読み出し、偶数フィールドでは、
ｎ　’（Ｈ）、ｎ＋１’（Ｈ）で表す様に奇数フィール
ド時に対してｌ水平列ずらして組み合わせて読み出しを
行なっている。

上述の固体撮像素子から出力される信号は、色フィルタ
により空間変調を受けた後に光電変換され、色フィルタ
のくり返し周期を中心周波数とする変調色信号成分が変
調を受けずに光電変換された低域の輝度信号成分と周波
数多重された形で出力されており、式で示すと次の様に
表すことができる。

第１の水平走査期間ｎ（Ｈ）ラインでは、ｎ（Ｈ）＝（
Ｇ十Ｍａ＋Ｙｅ＋Ｃｙ） 十（（Ｇ　＋　Ｙｅ）−（Ｍａ＋Ｃｙ）ｌｓｉｎ　ｗｔ
第２の水平走査期間ｎ＋ＨＨ）ラインでは、ｎ＋　１（
Ｈ）＝（Ｇ＋Ｍａ＋Ｙｅ＋Ｃｙ）＋ｌ（Ｍａ＋Ｙｅ）　
　（Ｇ＋Ｃｙ）ｆｓｉｎ　ｗｔ但し、ｗｔ＝フィルタの
繰り返し周波数となり、水平ライン毎に２つの色差信号
が順次に出力されることになる。

以上説明した固体撮像素子を使用した固体撮像装置の例
について、第４図を用いて説明する。

第４図において、１は固体撮像素子、２はローパスフィ
ルタ（以下２ＰＦと略）、３はＡＧＣおよびガンマ補正
回路、４は水平アパーチャ補償回路、６は垂直アパーチ
ャ補償回路、１７は加算回路、８，９はサンプリング回
路、１０．１１は利得制御回路、１２は減算回路、１３
はＡＧＣおよびガンマ補正回路、１４は同時化回路であ
る。

以上の様に構成された従来の固体撮像装置について、以
下その動作について説明する。まず固体撮像素子より出
力された信号から、色フィルタのくり返し周波数を極周
波数とするローパスフィルタ（以下２ＰＦと略）により
変調色信号成分を除去−して輝度信号をえる。輝度信号
は、ＡＧＣおよびガンマ補正回路により所定の処理を施
こされた後に、水平および垂直方向の輸８Ｍ正を行う為
に水平アパーチャ補償回路および垂直アパーチャ補償回
路によりそれぞれ輪郭補正信号を作り、加算回路により
輝度信号と加算して出力端子より輪郭補正された輝度信
号（Ｙ）を送出している。

一方、色信号は、サンプリング回路８および９により、
それぞれサンプリング周波数が色フィルタのくり返し周
波数と等しく、位相が１８０度異なる２つのサンプリン
グパルスによりそれぞれ１画素毎の信号に分離された後
に信号振幅を制御して白バランス補正を行う為利得制御
回路１０．１１により信号振幅を調整し、減算回路によ
り２信号の差を取る事により色差信号を得ている。又、
この色差信号は前述の様に固体撮像素子１から出力され
る信号に多重される変調色信号成分が水平走査ライン毎
に異なっているので、２つの色差信号をライン順次で得
ている。こうして形成した色差信号は、ＡＧＣおよびガ
ンマ補正回路によって輝度信号と同様の処理を施こした
後に１水平期間遅延回路を含む同時化回路によりライン
順次の色差信号を２つの同時化した色差信号に変換し、
それぞれ出力端子より色信号の情報として送出している
。

発明が解決しようとする課題 しかしながら、上記の様な構成では、単一の撮像素子を
使用してから一画像を得る為に、撮像素子のホトダイオ
ードに色フィルタを重ねることにより輝度信号と色信号
とを周波数多量すること、及び色信号の情報を得る為に
ライン順次の色差信号を出力する色フイルタ構成を用い
る事等により、赤および青の単一色光の複写体を撮像し
た時には、輝度信号情報も無彩色複写体を撮像した時に
比較して減少し、特に水平および垂直方向での解像度が
劣化するという課題を有していた。

本発明は上記課題に鑑み、高彩度被写体撮像時に、高彩
度部分を検出し、この検出信号に応じて輝度信号の水平
および垂直アパーチャ補正回路の補正信号量を制御する
ことにより、高彩度被写体撮像時の解像度低下を補正す
るようにした固体撮像装置を提供することを目的とする
ものである。

課題を解決するための手段 上記課題を解決するために本発明の固体撮像装置は、輝
度信号の水平および垂直アパーチャ補償回路の出力にそ
れぞれ補償信号の振幅制御用の利得ＩＩ？御回路を段け
ると共に、同時化された２つの色差信号から高彩度信号
を検出する高彩度検出回路と、この検出信号に基づいて
前述の２つの利得制御回路の制御信号を発生する制御信
号発生回路という構成を備えたものである。

作用 本発明は上記した構成により、水平および垂直アパーチ
ャ補償回路より出力される補償信号がそれぞれの利得制
御回路によって制御され、高彩度信号検出回路により検
出しルリ御信号発生により制御信号に変換された信号に
よりそれぞれアパーチャ補正信号レベルが撮像された色
信号の彩度に応じて調整されることにより、高彩度被写
体撮像時においても、無彩色被写体撮像時と同様に輝度
信号情報の減少に伴う解像度の低下を補正することがで
きる。

実施例 以下、本発明の一実施例の固体撮像装置について、図面
を参照しながら説明する。

第１図は本発明の第１図の実施例における固体撮像装置
におけるブロック図を示すものである。

第１図において、１は固体撮像素子、２はＬＰＦ、３は
ＡＧＣおよびガンマ補正回路、４は水平アパーチャ補償
回路、５は利得制御回路、６は垂直アパーチャ補償回路
、７は利得制御回路、８．９はサンプリング回路、１０
．１１は利得制御回路１２は減算回路、１３はＡＧＣお
よびガンマ補正回路、１４は同時化回路、１５は高彩度
信号検出回路、１６は制御信号発生回路、１７は加算回
路、１８は同期信号発生回路、１９は駆動パルス発生回
路、２０は駆動回路である。なお、第４図の従来例と同
一の番号については、同一の動作および構成を示すもの
である。

以上の様に構成された固体撮像素子について、その動作
を説明する。ＬＰＦによって固体撮像素子の出力信号か
ら変調色信号成分を除去した低域の輝度信号は、輪郭補
正を行う為に設けた、水平アパーチャ補償回路および垂
直アパーチャ補償回路によって、それぞれ水平および垂
直方向の輪郭補正信号を作り、この補正信号をそれぞれ
の利得制御回路により各々、レベル制御した後に前述の
輝度信号と加算回路により加算して輪郭補正された輝度
信号を得ている。一方、色信号の処理も同時化により２
つの色差信号を得ることは従来と同様であるので説明を
省略する。同時化回路により得られた２つの色差信号を
入力信号とする高彩度検出回路では、色差信号における
高彩度部の信号を検出し、制御信号発生回路へ送られる
。制御信号発生回路では、水平アパーチャ補償回路およ
び垂直アパーチャ補償回路の各々の出力側に設けた利得
制御回路の無彩色被写体時の直流制御電圧と前述の高彩
度検出信号とを重畳して制御信号として前記利得制御回
路の出力レベルを制御している。

以上のように本実施例によれば、色差信号における高彩
度部の信号を検出する高彩度検出回路と、この検出した
信号と無彩色信号に対応した直流設定電位とを重畳して
制御信号とする制御信号発生回路と、この制御信号に基
づいて、水平アパーチャ補償回路の補正信号レベルを制
御する利得制御回路と、同様に垂直アパーチャ補償回路
の補正信号レベルを制御する利得制御回路とを設けるこ
とにより、高彩度色信号部における水平および垂直アパ
ーチャ補正量を増加させ、固体撮像素子の色フィルタに
起因して発生する高彩度信号時における解像度特性の劣
化を除去することができる。　第２図は本発明の実施例
における高彩度検出回路と制御信号発生回路の構成例を
示す回路図である。トランジスタＴＲＩ　、、ＴＲ２は
差動増幅器であり、端子３１から入力される色差信号を
増幅し、コレクタ負荷側に設けたトランジスタＴＲ３、
ＴＲ４により負方向の信号がクリップされ、端子３１よ
り入力した色差信号の一方向の彩度だけを検出する構成
となっている。トランジスタＴＲｓ　＊　Ｔ　Ｒ６およ
びコンデンサＣ２、Ｃ３でそれぞれ構成するのは制御信
号発生回路であり、無彩色信号時の水平および垂直アパ
ーチャ補償回路における利得制御回路の制御電圧Ｖ＾　
およびＶａを基準電位として、前述のクリップ回路から
の出力信号を水平ブランキング期間をパルス巾とするク
ランプパルス３４によってそれぞれ基準電位にクランプ
することにより前記利得制御回路の制御信号を発生させ
ている。

発明の効果 以上のように本発明は、色差信号の高彩度部を検出する
高彩度信号検出回路と、この検出信号と直流設定電位と
を重畳して制御信号とする制御信号発生回路と、この制
御信号発生回路、出力信号を水平アパーチャ補償回路お
よび垂直アパーチャ補償回路の出力側に各々設けた利得
制御回路の制御信号とする構成で、高彩度信号時におけ
る輝度信号の水平および垂直輪郭補正信号量を増加させ
ることにより、高彩度信号時の輝度信号情報の減少に伴
って生じる解像度特性の劣化を除去し、高彩度信号時で
も高品位の画質を得ることができるといったすぐれた効
果を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における固体撮像装置のブロ
ック図、第２図は本発明の実施例における高彩度検出回
路および制御信号発生回路の回路図、第３図は固体撮像
素子と色フィルタとの関係を示す模式図、第４図は従来
の固体撮像装置におけるブロック図である。 １５・・・・・・高彩度信号検出回路、１６・・・・・
・制御信号発生回路、４・・・・・・水平アパーチャ補
償回路、５・・・・・・利得制御回路、６・・・・・・
垂直アパーチャ補償回路、７・・・・・・利得制御回路
。 代理人の氏名　弁理士　粟野重孝　ほか１名第 ｊ 図 第 図 Ｉ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）二次元に配された受光素子の水平方向に２画素の
   繰り返し周期を有し、且つ垂直方向に等価的に２ライン
   の繰り返し周期を有する色フィルタを受光素子上に配列
   した固体撮像素子と、該撮像素子よりの出力信号中の色
   フィルタ水平繰り返し周期に相当する周波数を極周波数
   として低域の輝度信号を得るローパスフィルターと、該
   ローパスフィルターからの輝度信号に水平および垂直方
   向の輪郭補正を行う水平アパーチャ補償回路および垂直
   アパーチャ補償回路と、該水平および垂直アパーチャ補
   償回路から出力される補償信号の振幅を制御する第１お
   よび第２の利得制御回路と、該第１および第２の利得制
   御回路からの出力信号と前記ローパスフィルターからの
   出力輝度信号を加算する加算回路と、前記撮像素子から
   の出力信号をそれぞれ位相が１８０度異なるサンプリン
   グパルスにより１画素毎にサンプリングする第１、第２
   のサンプリング回路と、該サンプリングされた第１、第
   ２の出力信号の振幅を制御する第２、第３の利得制御回
   路と、該２信号を減算することによりライン順次の色差
   信号を得る減算回路と、該色差信号の振幅を安定化させ
   るＡＧＣ回路と、ＡＧＣ回路より出力されるライン順次
   色差信号を同時化して、２つの色差信号を得る同時化回
   路と、該同時化された２つの色差信号の高彩度部分を検
   出する高彩度検出回路と、該検出された高彩度信号より
   前記第１、第２の利得制御回路への制御信号を作る制御
   信号発生回路とを備え、高彩度信号時に彩度レベルに応
   じて水平および垂直アパーチャ補償信号の振幅を制御す
   るように構成したことを特徴とする固体撮像装置。
2. （２）制御信号発生回路は、色差信号の平均値レベルを
   基準にして正又は負方向をクリップした信号と、水平お
   よび水平アパーチャ補償レベルの直流設定電位とをクラ
   ンプ回路を用いて重畳し、該設定電位を基準にして高彩
   度信号時に、水平および垂直アパーチャ補償量を増加さ
   せるように構成したことを特徴とする特許請求の範囲第
   １項記載の固体撮像装置。