JPH03261296A - 固体撮像装置 - Google Patents

固体撮像装置

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JPH03261296A
JPH03261296A JP2060203A JP6020390A JPH03261296A JP H03261296 A JPH03261296 A JP H03261296A JP 2060203 A JP2060203 A JP 2060203A JP 6020390 A JP6020390 A JP 6020390A JP H03261296 A JPH03261296 A JP H03261296A
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JP
Japan
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Pending
Application number
JP2060203A
Other languages
English (en)
Inventor
Shinichi Tashiro
信一 田代
Seiji Ishikawa
石川 清次
Kenro Sone
賢朗 曽根
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)

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、高感度撮像可能な固体撮像装置に関する。
従来の技術 近年の家庭用カメラ一体型VTRの普及にともない、カ
メラ一体型VTRの高感度化が激化している。カメラ一
体型VTRの高感度化のため固体撮像素子自体のS/N
の向上が図られている。
また、フィールドメモリを利用して、複数フィールドに
わたる露光を行い高感度化が図られている。
また、カラーカメラとしてカラー画像を撮像するために
、たとえば公開特許公報昭59−137909にも示さ
れるように、固体撮像素子を用い、この固体撮像素子の
絵素に対応して、色分解フィルタを装着し、色信号を検
出するのが一般的である。この感度向上には、前述の従
来例(特開昭59−137909)にもあるように、色
分解フィルタの構成を工夫して感度向上を図ったり、そ
の透過光量の損失を軽減したりする方法がなされている
が、まだまだ不十分な状況にある。
発明が解決しようとする課題 現在のカメラ一体型VTRにおいては、最低被写体照度
数1x程度のものが市販されているが、まだまだ不十分
であり現在の固体撮像素子、たとえばインターライン転
送方式固体撮像素子の出力S 、、/ N特性を飛躍的
に向上させるには限度がある。
また、フィールドメモリを利用した場合にも、部品点数
・コストがかかり、出力映像の不自然さを考えるとその
フィールド数にも限度がある。
本発明は従来の上記課題に留意し、カラーフィルタ構成
に工夫を加えるとともに固体撮像素子出力信号を2ライ
ン分出力信号を合成することでS/N特性を向上させ高
感度化を図る固体撮像装置を提供しようとするものであ
る。
課題を解決するための手段 本発明の上記目的を達成するために、シアン(Cy)、
イエロー(Ye)、マゼンタ(Mg)およびグリーン(
G)の4種のフィルタ要素を2列2行に配列した単位配
列を、列方向に4単位配列してなる2列8行のフィルタ
要素をベースに形成されるフィルタアレイと、この各フ
ィルタ要素ごとに対応して対向配置された光電変換素子
も、フィルタ同様に2列2行を光電変換単位配列とし、
列方向に4単位配列してなる2列8行の光電変換素子を
ベースに形成される光電変換アレイと、この光電変換単
位に蓄積された電荷を転送する転送装置と、前記4単位
配列のうち1光電変換車位のみ他の光電変換単位出力と
行方向に相対的な時間ずれを付与する遅延装置と、この
遅延装置の出力信号と1光電変換車位だけ前走査もしく
は後走査の出力信号を混合する合成装置を具備し、遅延
装置の相対的な時間ずれを奇数行に設定し、光電変換単
位ごとに走査され、出力信号を得るものである。またこ
の出力信号のうち色差信号のみ前記遅延装置を通し、輝
度信号はそのまま合成装置に入力する別の手段を有する
ものである。
作用 上記構成の本発明の固体撮像装置は、色分解フィルタア
レイにCy、Ye、Mg、Gの4種を単位配列とし、こ
の単位配列を同様の単位で構成された光電変換素子で対
向配置した光電変換アレイにより、蓄積された電荷をこ
の単位でフィールド走査することにより、等価的には4
画素混合となる。そのため輝度信号が2 (2R+3G
+2B)となり通常の2倍の値が得られ、色差信号とし
ては、4フイールド走査のうち1走査分だけ行方向に奇
数行ずらした信号を混合することによりフィールド走査
の偶数行の読み出しと奇数行の読み出しにより2 (Y
e−Cy)と2 (Mg−G)の色差信号を得ることが
できる。
すなわちこの構成により、2画素混合によるフィールド
蓄積カラー化方式に比べ、等価的に4画素混合のため、
S/Nが1/′f丁になり高感度特性を有する固体撮像
装置を実現できる。
実施例 以下、本発明の一実施例について、図面を参照しなから
CCD出力信号全部を特別な処理する場合と色差信号作
成用CCD出力信号のみを特別な処理する場合について
説明する。
第3図は実施例で使用したインターライントランスファ
ーCCDで、各光電変換部上に配置されたカラーフィル
タの配列は、2列4行の配列の第1列がシアン(Cy)
、グリーン(G)、シアン(Cy)、マゼンタ(Mg)
の順で、第2列がイエロー(Ye)、マゼンタ(Mg)
、イエロー(Ye)、グリーン(G)の順であり、各色
フィルタは、光電変換素子に1:1に対応する。
以下、CCD出力信号全部を特別な処理する場合の動作
について、第1図の固体撮像装置の一構成例を用いて説
明する。
第1図に示すように固体撮像素子1(以後、CCDと略
す。)は、CCD駆動用ドライバ2によって駆動され、
CCD駆動用タイミング発生回路3により走査信号が前
記CCD駆動用ドライバー2に送られる。1水平走査期
間遅延装置4(以後、IH遅延線と略す。)を介して、
IH前のCCDIの出力信号が合成装置7に入力され、
一方、一画素ずらし切り替え装置5により一画素ずらし
装置6を介して、IH前のCCDIの出力信号が合成装
置7に入力される。8は相関二重サンプリング装置(以
後、CDSと略す。)を示している。
つぎに上記構成要素の互いの関連動作を説明する。まず
第3図のように配置された、カラーフィルタアレイとそ
れに対向配置されている光電変換素子からなる光電変換
アレイおよびフィルタアレイ11は、光が照射されると
その光の大きさに応じた電荷を蓄積する。この蓄積され
た電荷をフィールド走査で読み出すのであるが、第3図
の水平転送部13の配置されている方向である水平方向
にフィールド読み出し走査が行われる。まず1フイール
ドの各単位走査が第3図のラインaついて行われ、各カ
ラーフィルタ要素ごとに配置された光電変換素子の電荷
量は垂直方向の画素ごと(点線で囲まれた単位配列ごと
)で読み込まれ垂直転送部12を介して、水平方向の走
査にしたがって水平転送部13に送られる。このライン
aの走査が終ると、つきの各単位のラインb以降の走査
が行われる。このようにしてCCDIの出力信号が電荷
検出部14より出力される。
つぎに第1図でCCDIより出力された信号は、IHH
延線4と一画素ずらし切り替え装置5の両方に入力され
る。つぎに、前述の単位配列の走査における行方向の走
査ラインの4ライン中3ラインは一画素ずらし切り替え
装置5は上側と接続し、CCD出力信号は1ライン前の
信号と合成装置7で合成される。
そして、4ライン中残りの1ラインは一画素ずらし切り
替え装置5が下側と接続し、CCD出力信号は一画素ず
らし装置6を通り一画素分の遅延を与えられた後、1ラ
イン前の信号と合成装置7で合成される。
この後、CD58によりノイズを低減した後通常の信号
処理し、テレビジョン信号を得る。
つぎに、色差信号作成用CCD出力信号のみを特別な処
理する動作について、第2図の固体撮像装置の一構成例
を用いて説明する。
第2図に示すようにCCDIはCCD駆動用ドライバ2
により駆動され、CCD駆動用タイミング発生回路3に
より、走査信号がCCD駆動用ドライバ2に送られる、
IHH延装置4を介して、CCDIの色信号は第1図の
実施例と同様に第1の合成装置7に送られる。一画素ず
らし切り替え装置5と一画素ずらし装置6にも色信号は
入力され、第1の合成装置7で合成される。8はCDS
を示している。
すなわち第2図でCODより出力された信号は、CD5
8でノイズを低減した後、輝度信号についてはCDS出
力信号をIH遅遅延線l上第2の合成装置9に入力し1
ライン前の信号と第2の合成装置9で合成して、通常通
り処理する。
色信号については、まずCDS出力信号は水平走査の1
ライン分遅延するIHH延線4と一画素ずらし切り替え
装置5の両方に入力される。
つぎに、第1図の実施例と同様に4ライン中3ラインは
一画素ずらし切り替え装置5は上側と接続し、CDS出
力信号は1ライン前の信号と第1の合成装置7で合成さ
れる。
そして、4ライン中残りの1ラインは一画素ずらし切り
替え装置5が下側と接続し、CDS出力信号は一画素ず
らし装置6を通り一画素分の遅延を与えられた後、1ラ
イン前の信号と合成装置7で合成され、色信号処理回路
に入力される。
このように、それぞれ得られた輝度信号・色信号を合成
してテレビジョン信号を得る。
上記第1図および第2図の2通りの実施例により得られ
た信号を信号処理すると、どちらの方法でも同じように
、2ラインの合成から 輝度信号Y = 2 Y e + 2 G + 2 M
 g + 2 Cy=2 (2R+3G+2B) が得られ、また色信号についてもたとえば奇数行ライン
の走査をCI、偶数行を02とすると色差信号CI =
2Ye+G+Mg −(2Cy+G+Mg> =2  (Ye−Cy) C2=Ye+Cy+2Mg −(Ye+Cy+2G) =2  (Mg−G) となり、輝度信号は通常動作 (Y=2R+3G+2B)の2倍の輝度信号が得られる
ので、S/NがfΣ倍の低雑音化が達成でき、また色差
信号を得ることができる。
水平方向のずらす段数について上記実施例においてはそ
れぞれ前後に一段ずつであったが奇数行であれば何段で
も構わない。
また、信号処理位置について上記実施例においてはCD
Sの前後での動作について説明したが色差信号作成前な
らどこでも構わない。
また、固体撮像素子についても上記実施例においてはイ
ンターラインCCDを使用したが、とくに限定する必要
はなく、蓄積部を有するCCDでも、さらにMOS型な
ど何でも良い。なお、フィルタアレイの配置は、走査ラ
インの前後の合成から色差信号を得ているので、単位配
列の1列目と2列目のフィルタ要素が、第1走査ライン
と第3走査ラインのように1つ置きのラインで入れ変っ
ていても、色差信号としては実施例と同様に得られる。
また一画素ずらし装置6を4ライン走査のうち1ライン
走査だけ通したが、4ライン走査のうち3ライン走査を
通して処理しても同様な色差信号が得られることはフィ
ルタアレイ11の構成から明らかである。
発明の効果 以上の説明より明らかなように本発明の固体撮像装置に
よれば、2画素混合によるフィールド蓄積カラー化方式
に比べ、等価的に4画素混合のため、S/Nがf倍とな
り低雑音特性を有する固体撮像装置を実現できる。
したがって、その実用的効果はきわめて大である。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明第1の実施例における固体撮像装置の構
成ブロック図、第2図は本発明の第2の実施例における
固体撮像装置の構成ブロック図、第3図は同実施例の固
体撮像素子の構成を示すブロック図である。 1・・・・・・固体撮像素子、4・旧・・IH遅延線、
5・・・・・・一画素ずらし切り替え装置、6・旧・・
1画素ずらし装置、7・・・・・・第1の合成装置、1
1・・・・・・光電変換アレイおよびフィルタアレイ。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)シアン(Cy)、イエロー(Ye)、マゼンタ(
    Mg)およびグリーン(G)の4種のフィルタ要素を2
    列2行に配列した単位配列を、列方向に4単位配列され
    てなる2行8列のフィルタ要素を基本に形成されるフィ
    ルタアレイと、前記フィルタ要素の個々に対向配置され
    た光電変換素子の2列2行を単位配列とし、前記光電変
    換素子の前記単位配列を列方向に4単位配列してなる2
    列8行の光電変換素子を基本にして形成される光電変換
    アレイと、 前記光電変換素子の単位配列に蓄積された電荷を転送す
    る転送装置と、 前記光電変換子の単位配列の出力信号に前記光電変換素
    子の4単位配列のうち1単位配列のみ他の光電変換要素
    出力と行方向に相対的な時間ずれを付与する遅延装置と
    、 前記遅延装置の出力信号と前記光電変換素子の前記単位
    配列だけ前走査もしくは後走査の出力信号を混合する合
    成装置を具備し、 前記遅延装置の相対的な時間ずれが奇数件であり、前記
    光電変換アレイが前記光電変換素子の前記単位配列を単
    位で走査され、前記転送装置で転送される手段を有する
    固体撮像装置。
  2. (2)シアン(Cy)、イエロー(Ye)、マゼンタ(
    Mg)およびグリーン(G)の4種のフィルタ要素を2
    列2行に配列した単位配列を、列方向に4単位配列され
    てなる2行8列のフィルタ要素を基本に形成されるフィ
    ルタアレイと、前記フィルタ要素の個々に対向配置され
    た光電変換素子の2列2行を単位配列とし、前記光電変
    換素子の前記単位配列を列方向に4単位配列してなる2
    行8列の光電変換素子を基本に形成される光電変換アレ
    イと、 前記光電変換素子の単位配列に蓄積された電荷を転送す
    る転送装置と、前記光電変換素子の単位配列の出力信号
    の色差信号出力信号のみ前記光電変換素子の4単位配列
    のうち1単位配列のみ他の光電変換要素出力と行方向に
    相対的に時間ずれを付与する遅延装置と、 前記遅延装置の出力信号と前記光電変換素子の前記単位
    配列だけ前走査もしくは後走査の出力信号を混合する合
    成装置とを具備し、 前記遅延装置の相対的な時間ずれが奇数行であり、前記
    光電変換アレイが前記光電変換素子の前記単位配列を単
    位で走査され、前記転送装置で転送される手段を有する
    固体撮像装置。
  3. (3)フィルタアレイの第1の単位配列の第1列がイエ
    ロー(Ye)、マゼンタ(Mg)、第2列がシアン(C
    y)、グリーン(G)の順で配列され、 第2の単位配列の第1列がイエロー(Ye)、グリーン
    (G)、第2列がシアン(Cy)、マゼンタ(Mg)、 第3の単位配列の第1列がイエロー(Ye)、マゼンタ
    (Mg)、第2列がシアン(Cy)、グリーン(G)、 第4の単位配列の第1列がイエロー(Ye)、グリーン
    (G)、第2列がシアン(Cy)、マゼンタ(Mg)で
    ある請求項1または請求項2記載の固体撮像装置。
  4. (4)フィルタアレイの第1の単位配列の第1列がイエ
    ロー(Ye)、マゼンタ(Mg)、第2列がシアン(C
    y)、グリーン(G)の順で配列され、 第2の単位配列の第1列がシアン(Cy)、マゼンタ(
    Mg)、第2列がイエロー(Ye)、グリーン(G)、 第3の単位配列の第1列がイエロー(Ye)、マゼンタ
    (Mg)、第2列がシアン(Cy)、グリーン(G)、 第4列の単位配列の第1列がシアン(Cy)、マゼンタ
    (Mg)、第2列がイエロー(Ye)、グリーン(G)
    である請求項1または請求項2記載の固体撮像装置。
  5. (5)請求項1または請求項2記載の遅延装置が第1と
    第2の光電変換単位配列要素出力の合成および、第3と
    第4の光電変換単位配列要素出力の合成に際して、前記
    遅延装置の遅延がいずれか3つの光電変換単位要素出力
    に行方向に奇数列分の時間のずれを付与する固体撮像装
    置。
JP2060203A 1990-03-12 1990-03-12 固体撮像装置 Pending JPH03261296A (ja)

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