JPH07105950B2 - 固体撮像装置 - Google Patents
固体撮像装置Info
- Publication number
- JPH07105950B2 JPH07105950B2 JP59174601A JP17460184A JPH07105950B2 JP H07105950 B2 JPH07105950 B2 JP H07105950B2 JP 59174601 A JP59174601 A JP 59174601A JP 17460184 A JP17460184 A JP 17460184A JP H07105950 B2 JPH07105950 B2 JP H07105950B2
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- JP
- Japan
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- filter
- color
- horizontal
- signal
- solid
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Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、２水平ラインを同時に読み出す構成の固体撮
像素子を使用したカラー用の固体撮像装置に関するもの
である。
像素子を使用したカラー用の固体撮像装置に関するもの
である。
従来例の構成とその問題点 近年、テレビカメラやビデオカメラ等の撮像装置に固体
撮像素子が使用される様になつてきた。固体撮像素子の
受光面に実質的に密着したカラーフイルタを設置して、
単板式のカラー固体撮像装置を構成する時、従来、後述
のカラーフイルタを使用していた。
撮像素子が使用される様になつてきた。固体撮像素子の
受光面に実質的に密着したカラーフイルタを設置して、
単板式のカラー固体撮像装置を構成する時、従来、後述
のカラーフイルタを使用していた。
最も基本的な従来の単板式カラー撮像装置では、第１図
に示すカラーフイルタを使用していた。すなわち、２次
元に配されたフオトダイオード（１）に対し、緑フイル
タ（２）と赤フイルタ（３）と青フイルタ（４）とを水
平方向に順次配列したストライプフイルタにより空間変
調し、フオトダイオード（１）で光電変換された信号
を、サンプリング等により分離して、RGBのカラー信号
を得るものである。この方法では、水平方向に３画素に
対し、ストライプフイルタの配列周期が１周期であるた
め、フオトダイオードのサンプリング周波数の1/3の周
波数に、ストライプフイルタにより空間変調された変調
色信号が来るため、したがつて、水平画素数に対する信
号帯域（ナイキスト限界）まで、輝度信号の帯域を利用
できない欠点がある。
に示すカラーフイルタを使用していた。すなわち、２次
元に配されたフオトダイオード（１）に対し、緑フイル
タ（２）と赤フイルタ（３）と青フイルタ（４）とを水
平方向に順次配列したストライプフイルタにより空間変
調し、フオトダイオード（１）で光電変換された信号
を、サンプリング等により分離して、RGBのカラー信号
を得るものである。この方法では、水平方向に３画素に
対し、ストライプフイルタの配列周期が１周期であるた
め、フオトダイオードのサンプリング周波数の1/3の周
波数に、ストライプフイルタにより空間変調された変調
色信号が来るため、したがつて、水平画素数に対する信
号帯域（ナイキスト限界）まで、輝度信号の帯域を利用
できない欠点がある。
第２図は別のカラーフイルタを示し、２次元に配列され
たフオトダイオード（５）に対し、緑フイルタ（６）を
千鳥状に配し、nHラインの残りの画素に赤フイルタ
（７）を配し、（ｎ＋１）Ｈラインの残りの画素に青フ
イルタ（８）を配した水平フイルタ列を順次垂直方向に
配した構成のモザイクフイルタを、前記フオトダイオー
ド（５）上に実質的に密着して設置するものである（ベ
イヤー配列）。この方法では、輝度信号成分に重要な緑
信号成分は、緑フイルタ（６）が千鳥状に配置され、垂
直相関を利用して補間して行くため、垂直方向の解像度
に劣化をきたすものである。また、各ライン毎の信号成
分が異なるため、LPFを通しただけで、簡易的に輝度信
号を取り出すと、水平ライン毎にレベルが変動し、ライ
ン濃淡を生じる。
たフオトダイオード（５）に対し、緑フイルタ（６）を
千鳥状に配し、nHラインの残りの画素に赤フイルタ
（７）を配し、（ｎ＋１）Ｈラインの残りの画素に青フ
イルタ（８）を配した水平フイルタ列を順次垂直方向に
配した構成のモザイクフイルタを、前記フオトダイオー
ド（５）上に実質的に密着して設置するものである（ベ
イヤー配列）。この方法では、輝度信号成分に重要な緑
信号成分は、緑フイルタ（６）が千鳥状に配置され、垂
直相関を利用して補間して行くため、垂直方向の解像度
に劣化をきたすものである。また、各ライン毎の信号成
分が異なるため、LPFを通しただけで、簡易的に輝度信
号を取り出すと、水平ライン毎にレベルが変動し、ライ
ン濃淡を生じる。
第３図はさらに別のカラーフイルタを示し、各フオトダ
イオード（９）に対し、nHラインでは、最初のフオトダ
イオード（９）に対しては、2/3の面積には赤フイルタ
（10）を、また残りの1/3の面積には緑フイルタ（11）
を、次のフオトダイオード（９）に対しては、同様に、
2/3の青フイルタ（12）と、1/3の緑フイルタ（11）とを
順次配列したものである。また、（ｎ＋１）Ｈラインで
は、2/3の面積分を青フイルタ（12）と緑フイルタ（1
3）とで、残りの1/3の面積分を赤フイルタ（14）とした
構成のモザイクフイルタを、前記フオトダイオード
（９）上に実質的に密着して設置するものである。この
方法での各水平ラインの輝度信号成分は となり一致するため、相関等は使用しなくても、LPFを
通しただけで簡単に輝度信号を得ることができる。しか
しながら上記の様に、輝度信号が となり、NTSCの輝度信号スペクトラムと異なつたものと
なる。また、この従来例では、画素を1/3と2/3とに分割
して異なるフイルタを設置しているため、画素との位置
精度が高く必要であると共に、フイルタ製作も困難であ
る。
イオード（９）に対し、nHラインでは、最初のフオトダ
イオード（９）に対しては、2/3の面積には赤フイルタ
（10）を、また残りの1/3の面積には緑フイルタ（11）
を、次のフオトダイオード（９）に対しては、同様に、
2/3の青フイルタ（12）と、1/3の緑フイルタ（11）とを
順次配列したものである。また、（ｎ＋１）Ｈラインで
は、2/3の面積分を青フイルタ（12）と緑フイルタ（1
3）とで、残りの1/3の面積分を赤フイルタ（14）とした
構成のモザイクフイルタを、前記フオトダイオード
（９）上に実質的に密着して設置するものである。この
方法での各水平ラインの輝度信号成分は となり一致するため、相関等は使用しなくても、LPFを
通しただけで簡単に輝度信号を得ることができる。しか
しながら上記の様に、輝度信号が となり、NTSCの輝度信号スペクトラムと異なつたものと
なる。また、この従来例では、画素を1/3と2/3とに分割
して異なるフイルタを設置しているため、画素との位置
精度が高く必要であると共に、フイルタ製作も困難であ
る。
また上記各従来例は、nH,（ｎ＋１）Ｈの各水平走査は
各水平ライン毎に独自に行なう固体撮像素子で使用され
るものであり、これを使用した固体撮像カメラでは、現
状のTV走査方式上、2:1のインターレース走査を行なう
ため、フオトダイオードの蓄積時間が1/30秒となり、フ
レーム残像を生じる欠点も有していた。
各水平ライン毎に独自に行なう固体撮像素子で使用され
るものであり、これを使用した固体撮像カメラでは、現
状のTV走査方式上、2:1のインターレース走査を行なう
ため、フオトダイオードの蓄積時間が1/30秒となり、フ
レーム残像を生じる欠点も有していた。
これらの欠点を解消するため、特願昭57-212908号にお
いては、第４図に示す色フイルタを使用している。すな
わち、フオトダイオード（15）に対し、第１水平列で
は、緑フイルタ（16）と赤フイルタ（17）とを、第２水
平列では、緑フイルタ（16）とシアンフイルタ（18）と
を、それぞれ順次配列し、第１の水平走査時nHに垂直２
画素の信号電荷を加算して、同時に読み出す。第２の水
平走査時（ｎ＋１）Ｈには、第１の水平列とフイルタ配
列を反転させた第３の水平列（G,R,G,R…）と、第２の
水平列と同じ配列の第４の水平列（G,CY,G,CY…）とを
同時に読み出すものである。第５図に出力信号を模式的
に示す。nH水平走査においては、第１の水平列と第２の
水平列の各画素の信号は垂直方向で加算されて読み出さ
れるため（Ｒ＋Ｇ）と（Ｇ＋CY）との信号が順次読み出
され、（ｎ＋１）Ｈ水平走査においては、2Gと（Ｒ＋C
Y）との信号が順次読み出される。また次のフイールド
は、第５図に示す様に、１水平列ずらせてｎ′H,（ｎ＋
１）′Ｈと走査して行き、第５図に示す信号となる。す
なわち、nH水平走査時の信号は、加算されたDC成分と、
減算された変調成分となり SnH＝Ｋ（Ｒ＋2G＋CY）＋K1（Ｒ−CY）sinωｔ で表わされ、（ｎ＋１）Ｈ水平走査時は Ｓ（ｎ＋１）Ｈ＝Ｋ（Ｒ＋2G＋CY）＋K1｛2G−（Ｒ＋C
Y）｝sinωｔ で表わされる。したがつて、LPFを通すと、DC成分が輝
度信号として Ｙ＝Ｋ（Ｒ＋2G＋CY）＝Ｋ（2R＋5G＋Ｂ） が得られ、BPFを通すと、変調成分が変調色信号として CnH＝K1（Ｒ−CY）sinωｔ Ｃ（ｎ＋１）Ｈ＝K1｛2G−（Ｒ＋CY）｝sinωｔ の変調色信号が得られる。この信号を検波すると、Ｒ−
CYと2G−（Ｒ＋CY）との２つの色差信号が1Hごとに順次
取り出される。
いては、第４図に示す色フイルタを使用している。すな
わち、フオトダイオード（15）に対し、第１水平列で
は、緑フイルタ（16）と赤フイルタ（17）とを、第２水
平列では、緑フイルタ（16）とシアンフイルタ（18）と
を、それぞれ順次配列し、第１の水平走査時nHに垂直２
画素の信号電荷を加算して、同時に読み出す。第２の水
平走査時（ｎ＋１）Ｈには、第１の水平列とフイルタ配
列を反転させた第３の水平列（G,R,G,R…）と、第２の
水平列と同じ配列の第４の水平列（G,CY,G,CY…）とを
同時に読み出すものである。第５図に出力信号を模式的
に示す。nH水平走査においては、第１の水平列と第２の
水平列の各画素の信号は垂直方向で加算されて読み出さ
れるため（Ｒ＋Ｇ）と（Ｇ＋CY）との信号が順次読み出
され、（ｎ＋１）Ｈ水平走査においては、2Gと（Ｒ＋C
Y）との信号が順次読み出される。また次のフイールド
は、第５図に示す様に、１水平列ずらせてｎ′H,（ｎ＋
１）′Ｈと走査して行き、第５図に示す信号となる。す
なわち、nH水平走査時の信号は、加算されたDC成分と、
減算された変調成分となり SnH＝Ｋ（Ｒ＋2G＋CY）＋K1（Ｒ−CY）sinωｔ で表わされ、（ｎ＋１）Ｈ水平走査時は Ｓ（ｎ＋１）Ｈ＝Ｋ（Ｒ＋2G＋CY）＋K1｛2G−（Ｒ＋C
Y）｝sinωｔ で表わされる。したがつて、LPFを通すと、DC成分が輝
度信号として Ｙ＝Ｋ（Ｒ＋2G＋CY）＝Ｋ（2R＋5G＋Ｂ） が得られ、BPFを通すと、変調成分が変調色信号として CnH＝K1（Ｒ−CY）sinωｔ Ｃ（ｎ＋１）Ｈ＝K1｛2G−（Ｒ＋CY）｝sinωｔ の変調色信号が得られる。この信号を検波すると、Ｒ−
CYと2G−（Ｒ＋CY）との２つの色差信号が1Hごとに順次
取り出される。
この様な色差順次方式においては、輝度信号、残像等の
問題が解決しているが、色差信号のカラーバランス、す
なわち、白撮像時にＲ−CYと2G−（Ｒ＋CY）とが零に近
づかない。特にＲ−CYは大きくずれる。したがって、白
撮像時に、空間変調された変調色信号成分が大きく出る
ことは、輝度信号に色信号の側帯波が混入し、モワレを
発生すると共に、垂直相関のない所では、相関誤差を発
生することになるまた、NTSC信号に変換する時の変調軸
が90°にならず、軸が広がつた部分での色再現誤差を発
生しやすい。すなわち、この方式では、３種の色フイル
タが互いに関連しているため、カラーバランス、変調
軸、輝度信号成分等すべてを満足させるのは困難であつ
た。
問題が解決しているが、色差信号のカラーバランス、す
なわち、白撮像時にＲ−CYと2G−（Ｒ＋CY）とが零に近
づかない。特にＲ−CYは大きくずれる。したがって、白
撮像時に、空間変調された変調色信号成分が大きく出る
ことは、輝度信号に色信号の側帯波が混入し、モワレを
発生すると共に、垂直相関のない所では、相関誤差を発
生することになるまた、NTSC信号に変換する時の変調軸
が90°にならず、軸が広がつた部分での色再現誤差を発
生しやすい。すなわち、この方式では、３種の色フイル
タが互いに関連しているため、カラーバランス、変調
軸、輝度信号成分等すべてを満足させるのは困難であつ
た。
発明の目的 本発明は上記従来の欠点を解消するもので、カラーフイ
ルタの３種のフイルタ素子のうち、１種類のフイルタ素
子に、特定の分光特性（色特性）を有しないニユートラ
ルデンジテイフイルタ（以下「Ndフイルタ」と記す）を
使用することにより、他の２種類のフイルタ素子の分光
特性を自由に選び、かつ、白色光撮像時のカラーバラン
ス（変調色差信号を零に近づける）を取りやすくして、
垂直エツジ誤差を減少させ、色再現誤差が少なく、フレ
ーム残像の発生しないカラー固体撮像装置を提供するこ
とを目的とする。
ルタの３種のフイルタ素子のうち、１種類のフイルタ素
子に、特定の分光特性（色特性）を有しないニユートラ
ルデンジテイフイルタ（以下「Ndフイルタ」と記す）を
使用することにより、他の２種類のフイルタ素子の分光
特性を自由に選び、かつ、白色光撮像時のカラーバラン
ス（変調色差信号を零に近づける）を取りやすくして、
垂直エツジ誤差を減少させ、色再現誤差が少なく、フレ
ーム残像の発生しないカラー固体撮像装置を提供するこ
とを目的とする。
発明の構成 上記目的を達成するため、本発明の固体撮像装置は、複
数のフオトダイオードが２次元に配置されかつこれらフ
オトダイオードの２水平ラインを同時に水平走査して垂
直方向の各２フオトダイオード間で蓄積されていた信号
電荷を加算する構成の固体撮像素子と、３種類の分光特
性の異なる第１〜第３のフイルタ素子を実質的に前記各
フオトダイオード上に密着して設置しかつ前記第１のフ
イルタ素子としてニユートラルデンジテイフイルタを用
いたカラーフイルタとを備え、前記カラーフイルター
は、第１の水平走査分の２水平ラインでは、第１及び第
２のフイルタ素子ならびに第３及び第１のフイルタ素子
を各水平ラインに順次配列し、かつ第１のフイルタ素子
が垂直方向に隣接しないようにし、第２の水平走査分の
２水平ラインでは、第１及び第２のフイルタ素子ならび
に第１及び第３のフイルタ素子を各水平ラインに順次配
列し、かつ第１のフイルタ素子が垂直方向に隣接するよ
うに構成し、白撮像時に空間変調成分をほぼ零にする空
間変調フイルタを設置したものである。
数のフオトダイオードが２次元に配置されかつこれらフ
オトダイオードの２水平ラインを同時に水平走査して垂
直方向の各２フオトダイオード間で蓄積されていた信号
電荷を加算する構成の固体撮像素子と、３種類の分光特
性の異なる第１〜第３のフイルタ素子を実質的に前記各
フオトダイオード上に密着して設置しかつ前記第１のフ
イルタ素子としてニユートラルデンジテイフイルタを用
いたカラーフイルタとを備え、前記カラーフイルター
は、第１の水平走査分の２水平ラインでは、第１及び第
２のフイルタ素子ならびに第３及び第１のフイルタ素子
を各水平ラインに順次配列し、かつ第１のフイルタ素子
が垂直方向に隣接しないようにし、第２の水平走査分の
２水平ラインでは、第１及び第２のフイルタ素子ならび
に第１及び第３のフイルタ素子を各水平ラインに順次配
列し、かつ第１のフイルタ素子が垂直方向に隣接するよ
うに構成し、白撮像時に空間変調成分をほぼ零にする空
間変調フイルタを設置したものである。
実施例の説明 以下、本発明の一実施例について、図面に基づいて説明
する。
する。
第６図は本発明の一実施例における固体撮像装置に用い
る固体撮像素子の構成図で、（19a）（19b）（19c）…
はNP接合で作られたフオトダイオード、（20a）（20b）
（20c）…はフオトダイオード（19a）（19b）（19c）…
の蓄積電荷を読み出す読み出しゲート、（21a）（21b）
（21c）…は垂直転送CCD（22）と読み出しゲート（20
a）（20b）（20c）…とを動作させるためのポリシリコ
ン電極で、２相CCDを構成している。（23）は垂直転送C
CD（22）からの信号電荷を直並列変換して高速で読み出
すための水平転送CCD、（24）は転送されてきた信号電
荷を電圧に変換するためのフローテイングデイフユージ
ヨンアンプ（以下「FDA」と記す）、（25）は出力端子
である。
る固体撮像素子の構成図で、（19a）（19b）（19c）…
はNP接合で作られたフオトダイオード、（20a）（20b）
（20c）…はフオトダイオード（19a）（19b）（19c）…
の蓄積電荷を読み出す読み出しゲート、（21a）（21b）
（21c）…は垂直転送CCD（22）と読み出しゲート（20
a）（20b）（20c）…とを動作させるためのポリシリコ
ン電極で、２相CCDを構成している。（23）は垂直転送C
CD（22）からの信号電荷を直並列変換して高速で読み出
すための水平転送CCD、（24）は転送されてきた信号電
荷を電圧に変換するためのフローテイングデイフユージ
ヨンアンプ（以下「FDA」と記す）、（25）は出力端子
である。
まず、この固体撮像素子の動作について説明する。垂直
転送CCD（22）の２相電極であるポリシリコン電極（21
a）（21b）（21c）…には、第７図に示すφV1，φV2の
パルスが印加される。まず第１フイールドを考えると、
φV1の中の読み出しパルスVCH1がポリシリコン電極（21
a）（21c）…に印加されると、読み出しゲート（20a）
（20c）…がオンになり、読み出しゲート（20a）から
は、フオトダイオード（19a）（19b）に蓄積されていた
信号電荷が同時に垂直転送CCD（22）の電位ウエルに読
み出される。この状態を第８図に示す。読み出しパルス
VCH1が印加されると、実線で示す電位分布が一点鎖線で
示す電位分布になり、PD部に蓄積されていた信号電荷
（斜線で示す分）は垂直転送CCD（22）に読み出され、
ゲート部で決まる電位に、フオトダイオードはリセツト
されることになる。次に、第７図に示す垂直転送パルス
（ａ）（ｂ）により、第６図では上方向に転送され、水
平転送CCD（23）に読み込まれる。垂直転送パルス
（ａ）（ｂ）による電位Evを第８図に破線で示す。同様
に、読み出しゲート（20c）では、フオトダイオード（1
9c）（19d）に蓄積されていた信号電荷が同時に垂直転
送CCD（22）の次の次の電位ウエルに読み出され、順次
垂直方向に転送される。水平転送CCD（23）には、第９
図に示す駆動パルスを印加する。このパルスはHBL期間
中はφH1がハイ、φH2がローの状態になつているので、
φH1により生じた電位ウエルに、垂直転送CCD（22）か
らの信号電荷を読み込み、その後水平転送パルス（ｃ）
（ｄ）により、高速で転送し、FDA（24）で電圧に変換
され、出力端子（25）から取り出すものである。次に、
第２フイールドになると、読み出しパルスVCH2が読み出
しゲート（20b）（20d）…に印加されるため、このフイ
ールドでは、前フイールドに対し、１水平ラインずれて
信号電荷が読み出され、インターレースされた信号が得
られることになる。これを出力信号で示すと第10図の様
になる。すなわち、第１フイールドの第１水平走査期間
では、フオトダイオード（19a）と（19b）との２水平ラ
イン間で垂直方向２フオトダイオードの信号電荷が加算
混合され、次のフイールドの第１水平走査期間では、フ
オトダイオード（19b）と（19c）との２水平ライン間で
垂直方向２フオトダイオードの信号電荷が加算混合され
て取り出されるものである。
転送CCD（22）の２相電極であるポリシリコン電極（21
a）（21b）（21c）…には、第７図に示すφV1，φV2の
パルスが印加される。まず第１フイールドを考えると、
φV1の中の読み出しパルスVCH1がポリシリコン電極（21
a）（21c）…に印加されると、読み出しゲート（20a）
（20c）…がオンになり、読み出しゲート（20a）から
は、フオトダイオード（19a）（19b）に蓄積されていた
信号電荷が同時に垂直転送CCD（22）の電位ウエルに読
み出される。この状態を第８図に示す。読み出しパルス
VCH1が印加されると、実線で示す電位分布が一点鎖線で
示す電位分布になり、PD部に蓄積されていた信号電荷
（斜線で示す分）は垂直転送CCD（22）に読み出され、
ゲート部で決まる電位に、フオトダイオードはリセツト
されることになる。次に、第７図に示す垂直転送パルス
（ａ）（ｂ）により、第６図では上方向に転送され、水
平転送CCD（23）に読み込まれる。垂直転送パルス
（ａ）（ｂ）による電位Evを第８図に破線で示す。同様
に、読み出しゲート（20c）では、フオトダイオード（1
9c）（19d）に蓄積されていた信号電荷が同時に垂直転
送CCD（22）の次の次の電位ウエルに読み出され、順次
垂直方向に転送される。水平転送CCD（23）には、第９
図に示す駆動パルスを印加する。このパルスはHBL期間
中はφH1がハイ、φH2がローの状態になつているので、
φH1により生じた電位ウエルに、垂直転送CCD（22）か
らの信号電荷を読み込み、その後水平転送パルス（ｃ）
（ｄ）により、高速で転送し、FDA（24）で電圧に変換
され、出力端子（25）から取り出すものである。次に、
第２フイールドになると、読み出しパルスVCH2が読み出
しゲート（20b）（20d）…に印加されるため、このフイ
ールドでは、前フイールドに対し、１水平ラインずれて
信号電荷が読み出され、インターレースされた信号が得
られることになる。これを出力信号で示すと第10図の様
になる。すなわち、第１フイールドの第１水平走査期間
では、フオトダイオード（19a）と（19b）との２水平ラ
イン間で垂直方向２フオトダイオードの信号電荷が加算
混合され、次のフイールドの第１水平走査期間では、フ
オトダイオード（19b）と（19c）との２水平ライン間で
垂直方向２フオトダイオードの信号電荷が加算混合され
て取り出されるものである。
この様な固体撮像素子に、第１図に示すカラーフイルタ
を各フオトダイオードに対応させて、実質上密着して設
置する。第11図の破線は前述の固体撮像素子のフオトダ
イオード（19a）（19b）（19c）…の位置を示したもの
である。（26）はNdフイルタ、（27）は黄フイルタ、
（28）はシアンフイルタである。第１水平ラインは、黄
色フイルタ（27）とNdフイルタ（26）とを順次配列し、
第２水平ラインは、Ndフイルタ（26）とシアンフイルタ
（28）とを順次配列し、Ndフイルタ（26）を垂直方向で
隣接しない様に配列したものであり、この２水平ライン
を、第１フイールドではnH水平走査期間に同時に読み出
すものである。第３水平ラインと第４水平ラインとは、
前記第１及び第２水平ラインと同種のフイルタ素子を使
用するが、Ndフイルタ（26）を垂直方向で隣接する様に
配列を変えたものであり、第１フイールドでは（ｎ＋
１）Ｈ水平走査期間に同時に読み出すものである。ま
た、第２フイールドでは、第11図に示した様に、第１フ
イールドと異なる組合わせの２水平ライン（前フイール
ドに対し１水平ラインずれた２水平ラインの組合せ）を
同時に読み出すものである。この第11図のフイルタを設
置した固体撮像素子からの出力信号を第12図に示す。す
なわち、第１フイールドのnH水平走査期間には、WN＋YE
の信号とWN＋CYの信号とが順次取り出されることにな
り、（ｎ＋１）Ｈ水平走査期間には、2WNの信号とYE＋C
Yの信号がそれぞれ順次取り出されるものであり、これ
からも明確な様に、各水平走査ごとに異なる２種の信号
が順次取り出され、次フイールドでも前フイールドと同
じ異なる２種の信号が順次取り出されることになる。
を各フオトダイオードに対応させて、実質上密着して設
置する。第11図の破線は前述の固体撮像素子のフオトダ
イオード（19a）（19b）（19c）…の位置を示したもの
である。（26）はNdフイルタ、（27）は黄フイルタ、
（28）はシアンフイルタである。第１水平ラインは、黄
色フイルタ（27）とNdフイルタ（26）とを順次配列し、
第２水平ラインは、Ndフイルタ（26）とシアンフイルタ
（28）とを順次配列し、Ndフイルタ（26）を垂直方向で
隣接しない様に配列したものであり、この２水平ライン
を、第１フイールドではnH水平走査期間に同時に読み出
すものである。第３水平ラインと第４水平ラインとは、
前記第１及び第２水平ラインと同種のフイルタ素子を使
用するが、Ndフイルタ（26）を垂直方向で隣接する様に
配列を変えたものであり、第１フイールドでは（ｎ＋
１）Ｈ水平走査期間に同時に読み出すものである。ま
た、第２フイールドでは、第11図に示した様に、第１フ
イールドと異なる組合わせの２水平ライン（前フイール
ドに対し１水平ラインずれた２水平ラインの組合せ）を
同時に読み出すものである。この第11図のフイルタを設
置した固体撮像素子からの出力信号を第12図に示す。す
なわち、第１フイールドのnH水平走査期間には、WN＋YE
の信号とWN＋CYの信号とが順次取り出されることにな
り、（ｎ＋１）Ｈ水平走査期間には、2WNの信号とYE＋C
Yの信号がそれぞれ順次取り出されるものであり、これ
からも明確な様に、各水平走査ごとに異なる２種の信号
が順次取り出され、次フイールドでも前フイールドと同
じ異なる２種の信号が順次取り出されることになる。
第13図に前記の固体撮像素子を使用したカラー撮像装置
の信号処理系の回路ブロツク図を示す。（29）は前記の
カラーフイルタを設置した固体撮像素子、（30）は前記
固体撮像素子（29）の駆動回路、（31）は固体撮像素子
（29）および信号処理回路の各種クロツク信号を作る同
期信号発生器、（32）はプリアンプ、（33）は輝度信号
用のローパスフイルタ、（34）は遅延時間補正用の遅延
線、（35）は前記カラーフイルタで空間変調された変調
色信号を取り出すバンドパスフイルタ、（36）は検波回
路、（37）は1H遅延線、（38）はスイツチング回路、
（39）はエンコーダー、（40）はNTSC信号の出力端子で
ある。
の信号処理系の回路ブロツク図を示す。（29）は前記の
カラーフイルタを設置した固体撮像素子、（30）は前記
固体撮像素子（29）の駆動回路、（31）は固体撮像素子
（29）および信号処理回路の各種クロツク信号を作る同
期信号発生器、（32）はプリアンプ、（33）は輝度信号
用のローパスフイルタ、（34）は遅延時間補正用の遅延
線、（35）は前記カラーフイルタで空間変調された変調
色信号を取り出すバンドパスフイルタ、（36）は検波回
路、（37）は1H遅延線、（38）はスイツチング回路、
（39）はエンコーダー、（40）はNTSC信号の出力端子で
ある。
次に動作を説明する。カラーフイルタを設置した固体撮
像素子（29）は、同期信号発生器（31）から作られる駆
動パルスにより、駆動回路（30）で駆動される。固体撮
像素子（29）から取り出す信号は、第12図に示した信号
であるため、プリアンプ（32）で増幅され、ローパスフ
イルタ（33）を通すと、 の輝度信号が得られる。また、バンドパスフイルタ（3
5）を通すと、 CnH＝（YE−CY）sinωｔ ＝（Ｒ−Ｂ）sinωｔ Ｃ（ｎ＋１）Ｈ＝｛2WN−（YE＋CY）｝sinωｔ ＝｛（2K−１）（Ｒ＋Ｂ）−２（１−Ｋ）Ｇ｝sin
ωｔ ＝｛K3（Ｒ＋Ｂ）−K4Ｇ｝sinωｔ の変調色信号が得られる。この時、白色光が例えばＲ＝
Ｇ＝Ｂとし、 のNdフイルタを使用すれば、前記２つの変調色信号は同
時に零となることがわかる。この信号は、検波回路（3
6）で検波され、Ｒ−ＢとK3（Ｒ＋Ｂ）−K4Ｇとの２つ
の色差信号が1Hごとに順次取り出される。1H遅延線（3
7）は1H期間の遅延線であり、1H期間遅延した信号と遅
延しない信号とをスイツチング回路（38）に通し、1H期
間ごとに切換えて、順次色信号を同時化する。同時化さ
れた２つの色差信号Ｒ−Ｂ、（Ｒ＋Ｂ）−Ｇ（係数は省
略）は、エンコーダー（39）に導く。一方、ローパスフ
イルタ（33）で取り出された輝度信号は、遅延線（34）
で前記色差信号と遅れ時間を合わせて、エンコーダー
（39）に導く。この時、２つの色差信号の変調軸の角度
を、第14図に破線で示した変調軸とすれば、R,G,Bで示
したNTSCのベクトルとほぼ一致する。また同図に示した
様に、２軸の角度はほぼ90°であるため、全色において
色再現誤差が少なく、最も理想的な色差信号を得ている
ことになる。したがつて、エンコーダー（39）からは、
輝度信号、色信号ともほぼNTSCの基準に近いカラー信号
が得られ、出力端子（10）より取り出されるものであ
る。
像素子（29）は、同期信号発生器（31）から作られる駆
動パルスにより、駆動回路（30）で駆動される。固体撮
像素子（29）から取り出す信号は、第12図に示した信号
であるため、プリアンプ（32）で増幅され、ローパスフ
イルタ（33）を通すと、 の輝度信号が得られる。また、バンドパスフイルタ（3
5）を通すと、 CnH＝（YE−CY）sinωｔ ＝（Ｒ−Ｂ）sinωｔ Ｃ（ｎ＋１）Ｈ＝｛2WN−（YE＋CY）｝sinωｔ ＝｛（2K−１）（Ｒ＋Ｂ）−２（１−Ｋ）Ｇ｝sin
ωｔ ＝｛K3（Ｒ＋Ｂ）−K4Ｇ｝sinωｔ の変調色信号が得られる。この時、白色光が例えばＲ＝
Ｇ＝Ｂとし、 のNdフイルタを使用すれば、前記２つの変調色信号は同
時に零となることがわかる。この信号は、検波回路（3
6）で検波され、Ｒ−ＢとK3（Ｒ＋Ｂ）−K4Ｇとの２つ
の色差信号が1Hごとに順次取り出される。1H遅延線（3
7）は1H期間の遅延線であり、1H期間遅延した信号と遅
延しない信号とをスイツチング回路（38）に通し、1H期
間ごとに切換えて、順次色信号を同時化する。同時化さ
れた２つの色差信号Ｒ−Ｂ、（Ｒ＋Ｂ）−Ｇ（係数は省
略）は、エンコーダー（39）に導く。一方、ローパスフ
イルタ（33）で取り出された輝度信号は、遅延線（34）
で前記色差信号と遅れ時間を合わせて、エンコーダー
（39）に導く。この時、２つの色差信号の変調軸の角度
を、第14図に破線で示した変調軸とすれば、R,G,Bで示
したNTSCのベクトルとほぼ一致する。また同図に示した
様に、２軸の角度はほぼ90°であるため、全色において
色再現誤差が少なく、最も理想的な色差信号を得ている
ことになる。したがつて、エンコーダー（39）からは、
輝度信号、色信号ともほぼNTSCの基準に近いカラー信号
が得られ、出力端子（10）より取り出されるものであ
る。
この様に、本実施例によれば、２水平ラインを１水平走
査期間に同時に加算混合して読み出す固体撮像素子（2
9）に、第１水平走査時に読み出す第１の水平ラインに
黄フイルタ（27）とNdフイルタ（26）とを順次配列し、
第２の水平ラインにNdフイルタ（26）とシアンフイルタ
（28）とを順次配列し、かつ第１及び第２の水平ライン
のNdフイルタ（26）が垂直方向に隣接しない様にし、次
の水平走査時に読み出す第３の水平ライン及び第４の水
平ラインでは、前記第１及び第２の水平ラインと同じ組
合わせであるが、片方のラインの配列順を変えて、Ndフ
イルタ（26）が垂直方向で、隣接する様にしたカラーフ
イルタを設置することにより、フレーム残像のない高画
質のカラー信号を得ることができるのは勿論のこと、２
つの色差信号がほぼホワイトバランスが取れているた
め、輝度信号の垂直エツジ部に生じる垂直エツジ色誤差
もほとんど発生せず、またこの２つの色差信号のエンコ
ーダー（39）での変調軸はほぼ90°であるため、全色に
おいて色再現誤差も少ない。
査期間に同時に加算混合して読み出す固体撮像素子（2
9）に、第１水平走査時に読み出す第１の水平ラインに
黄フイルタ（27）とNdフイルタ（26）とを順次配列し、
第２の水平ラインにNdフイルタ（26）とシアンフイルタ
（28）とを順次配列し、かつ第１及び第２の水平ライン
のNdフイルタ（26）が垂直方向に隣接しない様にし、次
の水平走査時に読み出す第３の水平ライン及び第４の水
平ラインでは、前記第１及び第２の水平ラインと同じ組
合わせであるが、片方のラインの配列順を変えて、Ndフ
イルタ（26）が垂直方向で、隣接する様にしたカラーフ
イルタを設置することにより、フレーム残像のない高画
質のカラー信号を得ることができるのは勿論のこと、２
つの色差信号がほぼホワイトバランスが取れているた
め、輝度信号の垂直エツジ部に生じる垂直エツジ色誤差
もほとんど発生せず、またこの２つの色差信号のエンコ
ーダー（39）での変調軸はほぼ90°であるため、全色に
おいて色再現誤差も少ない。
なお、上記実施例では、固体撮像素子（29）にはIL−CC
Dを改良（動作的に）して使用したが、他の固体撮像素
子を同様に改良して使用することも可能である。
Dを改良（動作的に）して使用したが、他の固体撮像素
子を同様に改良して使用することも可能である。
また、上記実施例では、第２及び第３のフイルタ素子に
は、黄フイルタ（27）とシアンフイルタ（28）とを使用
したが、この２つのフイルタは、エンコーダー（39）の
変調軸等、信号処理系を変更すれば、他の分光特性のフ
イルタを使用してもよいことは勿論である。
は、黄フイルタ（27）とシアンフイルタ（28）とを使用
したが、この２つのフイルタは、エンコーダー（39）の
変調軸等、信号処理系を変更すれば、他の分光特性のフ
イルタを使用してもよいことは勿論である。
発明の効果 以上説明したように、本発明によれば、２水平ラインを
同時に水平走査し、垂直方向の各フォトダイオードの信
号電荷を共通読み出しゲートから読み出すことにより、
読出しと同時に加算する構成の固体撮像素子と、この固
体撮像素子のフォトダイオード上に３種の色フイルタを
設置し、その内一つの色フイルタをNdフイルタとし、Nd
フイルタと他のフイルタ素子との２つの組み合わせで、
各々水平ラインに順次配列し、第１の２水平ラインと第
２の２水平ラインとでは、その内の１水平ラインのフイ
ルタ配列を反転した構成のカラーフイルタとを組み合わ
せ、白撮像時に色フイルタによる空間変調成分を零に近
づけるようにしたので、白撮像時には、色フイルタによ
る空間変調成分がほとんど零であるため、モワレの発生
がほとんどない輝度信号成分が得られると共に、色撮像
時には、Ｒ−ＢとＲ＋Ｂ信号が一水平走査毎に発生する
ためS/Nの良い色信号が得られ、かつ、垂直方向の解像
度を低下させることなく、フレーム残像度がなく、垂直
色誤差が少なく、色再現誤差も少ない良質のカラー画像
を得ることができる。
同時に水平走査し、垂直方向の各フォトダイオードの信
号電荷を共通読み出しゲートから読み出すことにより、
読出しと同時に加算する構成の固体撮像素子と、この固
体撮像素子のフォトダイオード上に３種の色フイルタを
設置し、その内一つの色フイルタをNdフイルタとし、Nd
フイルタと他のフイルタ素子との２つの組み合わせで、
各々水平ラインに順次配列し、第１の２水平ラインと第
２の２水平ラインとでは、その内の１水平ラインのフイ
ルタ配列を反転した構成のカラーフイルタとを組み合わ
せ、白撮像時に色フイルタによる空間変調成分を零に近
づけるようにしたので、白撮像時には、色フイルタによ
る空間変調成分がほとんど零であるため、モワレの発生
がほとんどない輝度信号成分が得られると共に、色撮像
時には、Ｒ−ＢとＲ＋Ｂ信号が一水平走査毎に発生する
ためS/Nの良い色信号が得られ、かつ、垂直方向の解像
度を低下させることなく、フレーム残像度がなく、垂直
色誤差が少なく、色再現誤差も少ない良質のカラー画像
を得ることができる。
第１図〜第４図はそれぞれ従来の固体撮像装置に使用し
ているカラーフイルタの構成図、第５図は第４図に示す
カラーフイルタを用いた固体撮像素子の出力信号の模式
波形図、第６図は本発明の一実施例における固体撮像装
置に用いた固体撮像素子の構成図、第７図は駆動パルス
波形図、第８図は信号電荷読み出し時の電位の説明図、
第９図は水平転送CCDの駆動信号の波形図、第10図は出
力信号の波形図、第11図は本発明の一実施例における固
体撮像装置に用いたカラーフイルタの構成図、第12図は
固体撮像素子からの出力信号の模式波形図、第13図は本
発明の一実施例における固体撮像装置の信号処理系の回
路ブロツク図、第14図は色差信号の変調軸とカラー成分
のベクトルとの説明図である。 （19a）（19b）（19c）……フオトダイオード、（26）
……Ndフイルタ、（27）……黄フイルタ、（28）……シ
アンフイルタ、（29）……固体撮像素子
ているカラーフイルタの構成図、第５図は第４図に示す
カラーフイルタを用いた固体撮像素子の出力信号の模式
波形図、第６図は本発明の一実施例における固体撮像装
置に用いた固体撮像素子の構成図、第７図は駆動パルス
波形図、第８図は信号電荷読み出し時の電位の説明図、
第９図は水平転送CCDの駆動信号の波形図、第10図は出
力信号の波形図、第11図は本発明の一実施例における固
体撮像装置に用いたカラーフイルタの構成図、第12図は
固体撮像素子からの出力信号の模式波形図、第13図は本
発明の一実施例における固体撮像装置の信号処理系の回
路ブロツク図、第14図は色差信号の変調軸とカラー成分
のベクトルとの説明図である。 （19a）（19b）（19c）……フオトダイオード、（26）
……Ndフイルタ、（27）……黄フイルタ、（28）……シ
アンフイルタ、（29）……固体撮像素子
Claims (1)
- 【請求項１】複数のフオトダイオードが２次元に配置さ
れかつこれらフオトダイオードの２水平ラインを同時に
水平走査して垂直方向の各２フオトダイオード間で蓄積
されていた信号電荷を加算する構成の固体撮像素子と、
３種類の分光特性の異なる第１〜第３のフイルタ素子を
実質的に前記各フオトダイオード上に密着して設置しか
つ前記第１のフイルタ素子としてニュートラルデンシテ
イフイルタを用いたカラーフイルタとを備え、前記カラ
ーフイルタは、第１の水平走査分の２水平ラインでは、
第１及び第２のフイルタ素子ならびに第３及び第１のフ
イルタ素子を各水平ラインに順次配列し、かつ、第１の
フイルタ素子が垂直方向に隣接しないようにし、第２の
水平走査分の２水平ラインでは、第１及び第２のフイル
タ素子ならびに第１及び第３のフイルタ素子を各水平ラ
インに順次配列し、かつ第１のフイルタ素子が垂直方向
に隣接するように構成し、第２、第３のフイルタ素子を
透過した光量の和と第１のフイルタ素子を透過した光量
の２倍の量が白撮影時にほぼ等しくなる様に前記第１の
フイルタ素子の透過率を設定することにより、白撮影時
における前記カラーフイルタによる空間変調成分をほぼ
零にすることを特徴とする固体撮像装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59174601A JPH07105950B2 (ja) | 1984-08-22 | 1984-08-22 | 固体撮像装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59174601A JPH07105950B2 (ja) | 1984-08-22 | 1984-08-22 | 固体撮像装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6152091A JPS6152091A (ja) | 1986-03-14 |
| JPH07105950B2 true JPH07105950B2 (ja) | 1995-11-13 |
Family
ID=15981425
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59174601A Expired - Lifetime JPH07105950B2 (ja) | 1984-08-22 | 1984-08-22 | 固体撮像装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07105950B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7124957B2 (en) * | 2004-11-24 | 2006-10-24 | Optoelectronics Co., Ltd. | Apparatus for reading a color symbol |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57109489A (en) * | 1980-12-26 | 1982-07-07 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Color solid image pickup device |
-
1984
- 1984-08-22 JP JP59174601A patent/JPH07105950B2/ja not_active Expired - Lifetime
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| テレビジョン学会誌３７〔１０〕（昭５８−１０）Ｐ．８３３〜８３９ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6152091A (ja) | 1986-03-14 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |