JPS586687A - カラ−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】 不発−明は、固体撮像板を用いてカラー画像信号を得る
カラー固体撮像装置に関するものである。

カラー固体撮像装置として電荷転送撮像素子（以下ＣＣ
Ｄという）を１枚、２枚あるいは３枚用いる。それぞれ
単板式、２板式、３板式カラーカメラが考えられている
が、本発明は特（二、ＣＣＤを１枚用いる単板式のカラ
ー固体撮像装置に関する。

従来、ＣＣＤ等の固体撮像素子を用いた単板式固体撮像
装置では、カラーフィルタ・アレイと撮像素子の各撮像
セルを１対１に重ね合わせて各色信号を分離することが
行なわれている。この様な単板固体撮像装置に用いるカ
ラーフィルタ・アレイとしては、ＣＣＤの撮像セル数を
節約する意味から赤、緑および青等の各フィルタエレメ
ントをモザイク状に配列する。例えばペイア紀列とよば
れる様なカラーフィルタを用いるのが一般的である。

この様なモザイク状に配列されたカラーフィルタをフレ
ーム転送型のＣＣＤ　（：組み合わせて単板式カラーカ
メラを作ろうとすると、その構造上、隣接する各セル間
でかなりの信号漏洩があるため、混色が生じ、色分離が
不確実になるという問題が生ずる。

さらにカラーフィルタアレイと固体撮像素子の位置合わ
せ精度が低い場合輝度信号及びカラー信号にシェーディ
ング（画面上に明暗のむらができる現象）が生じ、それ
により画質の低下をまねていた。

従って、本発明はこのような従来の欠点を除去し、フレ
ーム転送型のＣＣＤと組合せたときに混色が簡単に補正
でき、かつカラーフィルタアレイと固体撮像素子の位置
合わせ精度の低い場合にも良好なカラービデオ信号を得
ることのできるカラー固体撮像装置を提供することを目
的とするものである。

本発明（：よれば、この目的を達成するためにカラーモ
ザイクフィルタと固体撮像素子の相互の位置ずれにより
抛生ずるシェーディングを補正する補正信号に基づき補
正を行なうシェーディング補正回路を設けるようにした
。

以下図面に示す実施例に基づき本発明の詳細な説明する
。

第１図は、本発明で用いる４相駆動のαつの原理を説明
・した図である。４相駆動型のαつは第１図（ａ）に示
す様に、φ１．φ２．φ３．φ４より成る各電極を駆動
するとき、ドライバ１１に、直流バイアス電圧１２をそ
れぞれ加えることによりポテンシャルの形状１３を図に
示す様に形成する。すなわちポテンシャル井戸の底の形
状が、電荷の伝送方向に向かって下降階段状にすること
が可能である。

点線で示したポテンシャルの形状１３′は、ポテンシャ
ルの形状１３を与える転送パルス波形の位相を１８０°
変化したときの状態を示す。２相駆動型のα刀および１
相駆動型のα］においても、第１図（ａ）に示す様な下
降階段状のポテンシャルの形状を形成しうる。本発明は
それらのタイプのα刀にも、当然のことながら適用可能
であるが、ここでは４相駆動型のα刀について説明する
ものとする。

以上、説明したポテンシャルの形状は、電荷を転送する
ときに、本質的に必要な形状であるが、電荷を蓄積する
状態Ｃ二おいては、伝送電極に適当な電圧を印加するこ
とにより、ボテ×シャルの形状を第１図（ｂ）の状態す
なわち、（ａ）の１３および１３′の中間の状態（：す
ることが可能である。このときの電荷捕獲の確率分布は
第１図（ｃ）の様になる。

このα刀に、一つの色配列例である第２図に示す様な色
配列のカラーフィルタ１５を図に示す様にそれぞれの感
光素子に対応させて設ける。なお図の様にカラーフィル
タエレメントは垂直方向に１つの電極の半ピッチ分だけ
ずらせて設置しである。

このフィルタ・エレメントの組は水平方向および垂直方
向に繰返し設けられるものとする。

第２図中１６，１７，１８および１９は、それだれ赤Ｒ
１緑Ｇ、青ＢおよびマゼンタＭａの各成分光を通過させ
るカラー・フィルタ・エレメントを示し、２０は不透明
なニレメン）　０ｐａｑｕｅおよびチャンネルストッパ
部分の遮光層を示している。

図の様にこのカラーフィルタはφ１．φ２．φ３および
φ４の電極からなる一つのセルに相異なる２つのカラー
フィルタ・エレメントをそれぞれ対応させることを特徴
としている。

なお第２図ではφ１．φ１′、φ１“はそれぞれ同じ電
極であるが、説明の都合上、異なるセルにある電極には
それぞれダッシュ記号をつけた。

このカラー撮像素子に第１図（ｂ）に示す様なポテンシ
ャルの形状ができていると、第０列２３のφ２電極下の
ポテンシャル井戸（：は、Ｒのカラーフィルタ・エレメ
ント１６を通過した光分に対応して感光素子より得られ
た信号電荷が蓄積されると同時（：、第１図（Ｃ）の電
荷捕獲確率分布より推測される様に、Ｒのカラーフィル
タ・エレメント１６の上下にあるカラーフィルタ・ニレ
メントチあるＧを通過した光分により発生する電荷が蓄
積され、これが混色成分となる。今、各カラーフィルタ
・エレメント１５を通過し、その直下にあるポテンシャ
ル井戸に蓄積される混色成分を含まない電荷量をそれぞ
れ、ｒ、　　ｆ、　　ｂ、　ｍａ、　　０ｐａｑｕｅの
様に小文字で示すと、混色成分のもれ通量の係数をαと
して、この第ｎ列φ２電極下のポテンシャル井戸に蓄積
される電荷量ビは ｒ’　＝　ｒ　＋　２α・ｇ（１） で与えられる。

同様にして第ｎ列、φ４電極下のポテンシャル井戸には ｆ′＝α・ｒ＋ｆ＋α・ｂ（２） 第ｎ列、φ２′電極下のポテンシャル井戸には、ｂ′＝
２α・ｆ　＋　ｂ　　　　　　　　　　　　（３）第ｎ
列、φ１′電極下のポテンシャル井戸には、ｆ′＝α・
ｒ十ｇ十α・ｂ（４） 第ｎ＋１列２４、φ２電極下のポテンシャル井戸には、 ｍａ’　＝　ｍａ　＋　２α・ダ　　　　　　　　　（
５）は、 ｆ′＝α・ｍａ　＋　９　　　　　　　　　　　（６）
第ｎ＋１列、φ２′電極下のポテンシャル井戸には、 ｏｐａｑｕｅ’＝　２（ｔ　−１（力 第ｎ＋１列、φ４′電極下のポテンシャル井戸には、 ｆ′＝α・ｍａ　＋　ｆ　　　　　　　　　　　（８）
がそれぞれ蓄積されることになる。

以上は、蓄積モードにおける各電極下のポテンシャル井
戸に蓄積される電荷量を示したが、電荷蓄積のあと、信
号を読み出すための転送モードに移るとき、各電極に加
える転送パルス電圧を変化させ、ポテンシャルの形状を
第１図（ｂ）より第１図（ａＮ３’の様な下降階段状に
変換させる。このとき第ｎ列、φ２電極下のポテンシャ
ル井戸に蓄積された電荷ビと第ｎ列、φ４電極下のポテ
ンシャル井戸に蓄積された電荷ｆ′は、それぞれ加え合
わされて、φ４電極下に新しく形成された１つのポテン
シャル井戸に蓄積されることになる。また第ｎ＋１列、
φ２電極下の・ポテンシャル井戸に蓄積された電荷ｍａ
’と、第ｎ＋１列、φ４電極下のポテンシャル井戸に蓄
積された電荷ｆ′はそれぞれ加え合わされてφ４電極下
のポテンシャル井戸に蓄積される。

したがって、φ１．φ２．φ３およびφ４電極よりなる
水平ライン２１からは、ビ＋ｆ′、ｍａ′十ｆ’がそれ
ぞれ交互に繰返して読み出されることしなる。また同様
（ニしてφ１′、φ２′、φ３′およびφ４′電極より
なる水平ライン２２からは、ｂ’＋ｙ’、ｏｐａｑｕｅ
’＋ｆ′がそれぞれ交互に繰返して読み出される。

インクレース動作時においては、第１図（ａ）の１３（
二示すポテンシャルの形状になる一様、伝送パルス電圧
を変化させるので、φ３．φ４．φ１′　およびφ２′
電極より成る水平ライン２１′からはｂ’＋ｆ′および
ｏｐａｑｕｅ’＋　９’がそれぞれ交互に、また同様ζ
；してφ３′、φ４′、φ１〃およびφ２〃電極より成
る水平ライン２２′からは、ｒ’＋９’、およびｍａ’
＋ｇ′がそれぞれ交互に読み出されることになる。

この様にして読み出されたカラー撮像素子からの出力信
号よりカラー信号を生ずるための一構成列を示す制御プ
゛ロック図を第３図に示す。

同図において、３５は信号発生器で電極駆動信号φ１〜
φ４を発生する。

３６はスイッチ回路で、信号発生器３５の駆動信号φ１
〜φ４及びそれに直流バイアス電圧３７を加えた駆動信
号を転送モード、蓄積モードに応じてカラー撮像素子２
５に切換えて印加する。スイッチ回路３６はモード信号
Ｍの印加によってその出力を変える。

２６はディレーラインで、−水平走査期間、信号を遅延
させ垂直方向の相関を利用して輝度信号Ｙ、赤信号Ｒ１
青信号Ｂを得ようとするものである。２５は、すでに述
べたモザイク状のカラーフィルタとα℃を組合せたカラ
ー固体撮像素子で第２図に相当する、ものである。カラ
ー撮像素子２５からの出力信号は、加算器２７、ディレ
ーライン２６およびスイッチ回路２８の入力端子ａ、ｄ
（：導びかれている。またディレーライン２６の出力は
、加算器２７およびスイッチ回路２８の入力端子す、ｃ
ｌ：導びかれている。

加算器２７より得られる信号は、第ｎ列では第１式〜第
４式より導びかれ、今ここで各電荷量Ｃ：相当する信号
レベルをそれぞれの大寒序で表わすと、 （Ｒ’＋σ）＋（Ｂ’＋σ）＝（１＋２α）（Ｒ＋２Ｇ
十Ｂ）となり、また第ｎ＋１列では第５式〜第８式より
、 （Ｍａ’十Ｇ’　）　＋　（ｏｐａｑｕｅ’＋σ）＝（
１＋２α）（′Ｍａ＋２ＧＪとなり、ここでＭａ＝Ｒ＋
Ｂであるから、それぞれ輝度信号Ｙとして用いることが
できる。

上の結果をみると、混色の影響はＲ＋２０＋Ｂなる輝度
信号（−係数（１＋２α）がかかつているだけであるか
ら特に問題とはならないことがわかる。また、１クロツ
ク毎に輝度信号が得られるので、水平方向の絵素数とし
て、比較的少な゛い数のＣＣＤで十分解像度を得られる
可能性を示している。

スイッチ回路２８の出力端子ｅとｆは連動して次のＩＨ
期間では、入力端子すとｄに接続される。

したがって図Ｃ二示したｆＨは水平走査周波数を示して
いる。この出力端子ｅを減算器２９のプラス側Ｃ：、出
力端子ｆを減算器２９のマイナス側ζ：゛それぞれ接続
すると、減算器２９の出力として、（Ｒ′＋σ）−（Ｂ
’−σ）＝Ｒ−Ｂおよび（Ｍａ’＋σ）−（ｏｐａｑｕ
ｅ’＋　Ｇ’　）　＝　Ｍａの信号がそれぞれ交互に得
ることができる。スイッチ回路２８は、Ｂ−Ｒ１−Ｍａ
めごとく信号の反転するのを、防ぐ様Ｉ：動作させるわ
けであ３゜このとき、混色成分は上記の様に全て、減算
処理で補正されてしまい、得られる信号は混色成分をま
ったく含まない信号となるっこの減算器２９の出力は加
算器３１、隣接するセル成分の信号まで遅延させる１ピ
ツトデイレイライン３０および減算器３２に接続される
。また１ビツトデイレイライン３０の出力は加算器３１
および減算器３２にそれぞれ接続される。この様にする
と加算器３１の出力に得られる信号は赤Ｒ信号となる。

また減算器３２の出力には、青Ｂ信号が正負交互に得ら
れる。この青Ｂ信号をプロダクト検波器３３Ｃ二て青Ｂ
信号にする。

Ｙ、Ｒ，Ｈの各信号は、ローパス・フィルタ、γ補正回
路、マトリックス回路およびカラーエンコーダ回路等よ
りなるプロセッサ３４に入り、このプロセッサ３４の出
。力としてＮＴＳＣカラ“−信号が得られ、ること（二
なｐｏ 以上の様な構成のカラー固体撮像装置によれば従来、フ
レーム転送型ＣＣＤに、モザイク状のカラーフィルタを
組合せることは混色の問題からむずかしいとされていた
欠点をのぞくことが可能であるＯ なお、以上の説明において、第２図（：示したカラーフ
ィルタ・アレイは、水平方向の境界部にのみ遮光部２０
を有・、しているもの（一ついてのみ述べたが、第１図
に示したセル内における感度分布および各電極じ対応し
た分光感度分布等セ応じて適当な幅の遮光部を設けても
、本発明の原理口全く影響を与えない。

とくに、カラーフィルタ・プレイの製作誤差による歩留
りを考えに入れると、上下方向（：もある程度の遮光部
を設けることが望ましい。

第２図（二示した色配列は、本発明の一実施例であるが
その変形として第２図の色配列を基本単位としてそれを
いかに水平、垂直方向に繰返すかということで種々の色
配列が考えられる。−そのうちのいくつかを第４図（ａ
）〜（Ｉｆ）に示す。

第４図（ａ）は第２図の色配列をそのまま水平方向、お
よび垂直方向に繰返・したものである。第４図（ｂ）。

（ｃＬ　（ｄ）は（ａ）の変形であり、いずれも第３図
に示した信号処理方法を若干変更すること（二よりカラ
ー画像信号を得ることができる。

また、本発明に使用することのできる色の組合・せは１
２以上に示した赤に１緑Ｇ、青Ｂ、マゼンタＭａに限定
されるものではない。・−例として、第４図（ｅ）、　
（ｆ）、　（ｇ）に示す様な補色フィルターを一部に使
用した場合にも、夫々のフィルターの分光透過率を適当
に選択することにより同一の信号処理系により輝度信号
および色信号を得ることが可能である。

これら第４図ｆａ）〜（ｆ）に示したカラーフィルタ・
アレイは、カラーフィルタ作成方法、画像の解像度、モ
アレの発生量等において、それ（れ優劣があるがいずれ
もフレーム転送方式のＣＣＤと組合せカラー固体撮像装
置を実現することが可能である。

ところで、上述ＣＣＤはその電極φ１．φ２．φ３゜φ
４がポリシリコンで作られる例が多かった。この場合、
ポリシリコンの透過率は青の光に対してはかなり悪く、
これがＣＯＤを用いたカラーカメラの感度を底くしてい
た。これを改善する方法として電極の一部または全部を
５ｎ０２の様な透明電極で作る。例えば、第１図のφ２
．φ４電極をＩｎ２Ｏ３の透明電極でおきかえ、青の光
に対する感度の低下を押える。

この場合は、すでに説明した混色の計算式（１）〜（８
）はもう少し複雑（：なるが、各色信号を分離する演算
過程で前と同様混色成分が補正される。

また他の例として、特開昭５５−１１３９４に示された
一相駆動タイブのフレーム転送ＣＣＤに特定色配列のフ
ィルタを設けて行なえば、青の光に対する感度の低下が
防止しつる。例えば−相駆動のＣＣＤの断面構造は第５
図の様になっている。このＣＣＤはＰ型シリコン基型５
０にドナーおよびアクセプタイオン５１．５２がそれぞ
れ図の様に打込まれており、かかるイオンの打ち込みに
より一相駆動で第１図の（ａ）の如き階段状のポテンシ
ャルの形状を得ることができる。かかる基板５０上に５
ｉ０２絶縁層５３およびポリシリコン電極５４が形成さ
れている。

すなわち、このＣＣＤでは１つのセルの半分がポリシリ
コン電極５４でおおわれており、半゛分はポリシリコン
のない部分（以下透明部とよぶ）５５より成っている。

このＣＣＤのくわしい動作については説明を省略するが
、駆動すると第１図（：示した様に、電荷転送状態では
、下降階段状のポテンシャル形状１３．１３’、電荷蓄
積状態では、ポテンシャル形状１４のごとくすることが
できる。この様なＣＣＤでは、ポリシリコン電極部と透
明部では、すでに説明したごとく、分光透過率がかなり
異なるので、第４図（ｂ）に示した色配列例は適用でき
ず、第４図（ａ）および第４図（ｂ）〜（ｆ）の色配列
例の様に、緑Ｇあるいは透明フィルタ部Ｗが水平方向に
並んでいるものを上述のＣＣＤ上ζ二配列する。このと
き、青ＢあるいはシアンＣｙを透明部５５に、緑Ｇある
いは透明フィルタ部Ｗをポリシリコン電極部５４に対応
する様にすれば、青Ｂは透過率の良い透明部に必ず対応
するため、各ポテンシャルからの出力が適当なバランス
を保った上で、全体として高感度のカラー固体撮像装置
を実現できる。

なお、このとき糺、Ｇはポリシリコン電極部（二対窓す
ること（＝なるが、ポリシリコン電極部は緑の光に対し
て比較的高い透過率を有しているので、全体としての感
度向上Ｃ二対する障害とはならない。

なお、以上の説明は、図の如く４相ではなく、１相駆動
のＣＣＤについてのみ成立する。

また、第２図で説明した如く、実際には撮像セルに対し
てカラーフィルタ・エレメントを少しずらしておくため
、緑Ｇにも一部透明部がかかることになるが、この場合
でも混色の計算式（１）〜（８）が複雑になるが、各色
信号を分離する過程で前と同様、混色成分が補正される
。

以上の説明に示した様な感度の相対的に高い領域と、感
度の相対的に低い領域とを有するＣＣＤ素子にカラーフ
ィルタ・アレイを組合せたカラー固体撮像装置において
、固体撮像素子と、カラーフィルタ・アレイとの間に、
相互の位置ずれが生じたときには、以下に述べる様な不
都合が生じてしまい、この結果、カラー固体撮像装置を
製造する際に、良品率の低下を招いてしまう。

以下図面を用いて、不都合の生じる様子について説明を
行なう。第６図はカラーフィルタ・アレイと、ＣＣＤと
が相互に微小角度だけ回転して置かれた場合を示してい
る。第６図（ａ）に示した画面の左端では、Ｒ，Ｂ％Ｍ
ａフィルタ一部（：は、ポリシリコン電極部５４が基準
の面積よりも広い面積で対応している。また、緑フイル
タ−Ｇに対してはこの逆で、透明部５５の占める面積が
大きくなっている。

一方、第６図（ｂ）ｌ”−示した画面右端においては、
Ｒ，Ｂ、　Ｍａの各フィルタ一部には、透明部５５が対
応し、緑フイルタ−〇には、ポリシリコン部５４が対応
している。

この様な位置合わせ誤差のある状態では、大別して二つ
の不都合な事柄が生じて来る。

第一の不都合な事柄は、撮像画面の左右ゼ各色フィルタ
ーを通して検出される出力が異なって来ることである。

前述した様にポリシリコン部５４の透過率は透明部５５
と比較して相対的に低いため、第６図（ａ）に示した画
面左端では、赤Ｒ１青ＢおよびマゼンタＭａの出力は低
下し、緑Ｇの出力は向上する。一方、第６図（ｂ）に示
した画面右端では、赤Ｒ１青ＢおよびマゼンタＭａの出
力は向上し、緑フィルタＧの出力は低下する。

第６図に示した状態のＣＣＤで、画面全体で一様な白色
物体を撮影したとき、第３図に示す回路を通して得られ
る出力を、模式的に第７図に示す。

図中、横軸は画面の左右方向の位置の座標をあられし、
縦軸は、画面中央部における信号出力を基準とした相対
的信号出力をあられしている。

この場合、本来は各信号出力は画面の左右および中央部
で同一の値を示すことが必要であり、この結果、画面全
体が一様な白色画像が得られることが必要である。しか
しながら、第６図に示す様なカラーフィルタ・アレイと
ＣＣＤの間に回転の位置ずれの存在するとき、得られる
信号は第７図示・のどとく、画面の左右で異なり、この
結果、得られる出力画面は左側が明るく、右側が暗くな
ってしまう。また、白色の物体の像が画面中央で正しく
白色として撮像されていても、画面左側においてはＹ信
号の出力と比較してＲ，Ｂ信号が小さいことからその色
は緑色に寄り、一方画面右側ではＹ信号に比較してＲ，
Ｂ信号が大きいことからマゼンタ色に寄ってしまう。

単純な画面内での明暗の差（シェーディング）の場合は
、一定の許容限度内であればこれを容認することが可能
であるが、同一物体を撮像した時に画面左右で再現色が
変化することはカラー固体撮像装置としては容認するこ
とが困難である。

なお、以上の説明に際して、画面上下方向における変化
については無視しているが、第６図に示した状態におい
て画面上の上下位置におけるカラーフィルタ・アレイと
ＣＣＤ素子の相対位置関係はほとんど無視できる程度し
か変化しないため以下のシェーディング補正法に関する
議論にあたっては画面左右位置における差を考えるだけ
で良い。

カラーフィルタ・アレイと、ＣＣＤとの相互位置ずれに
応じて生じて来る第２の不都合な点は、各カラーフィル
タを透過した光が光電変換された後、隣接した上下のポ
テンシャル井戸にもれ込む電荷量が画面内で異なって来
ることである。

第（１）弐〜第（８）式において混色量はすべてαとし
てあられしたが、カラーフィルタ・アレイとＣＣＤ素子
の間に相互に位置ずれのある場合にはこの混色量αはＣ
ＣＤ素子上の横座標χの関数となる。いま、緑フイルタ
−〇を透過しト光から上側のポテンシャル井戸にもれ込
む電荷量を（αｔ１＋βｆ、χ）ｆで、下側のポテンシ
ャル井戸にもれ込む電荷量を（αｆ２＋βｆ２χ）ｙで
あられすものとする。他の混色量に関しても同様にあら
れすとすると、（１）〜（８）式は以下の様になる。

ビー（αｈ＋βｆ２χ）Ｌｌ−ｒ＋（αｆ１＋βｆｈｌ
）ｆ　　　　（９）ｆ′＝（α１．＋βｒ２χ）ｒ＋ｆ
＋（αｂ１＋βｂ１χ）ｂ０１ｂ′＝（αｆ２＋βｆ２
χ）ｙ＋ｂ＋（αｆ１＋βｆｉχ）ｆ／　　　　（Ｉη
ｆ′＝（αｂ２＋βｂ、χ）ｂ＋ｌ−（αｒ１＋βｒ、
χ）ｒ　　　　（Ｌ１ｍａ’　＝　（αｆ、＋βｔｔｔ
Ｚ　）　ｆ　＋ｍａ　＋　（αｆ１＋βｙ＋Ｚ）ｆ　　
　Ｑ′３ｆ’　＝　（αｔｒｙｓ　＋　ＩｍｔＺ　）ｍ
ａ　＋　Ｉ　　　　　　　　　　　　Ｑ４ｏｐａｑｕｅ
’　−（αｆ２＋βｐｚＺ）ｇ＋（αｆ、十βｆ！χ〕
ｇ００ｙ’＝ｙ＋＜αｍｌ＋βｍ１χ）ｍａ　　　　　
　　　　　　　（１これらの電荷量より算出される輝度
信号Ｙ、赤信号Ｒ１青信号Ｂは以下の様になる。

Ｙ＝（１＋αｂ＋＋αｂ２＋（βｂ、＋βｂ、）χ）ｂ
＋２目＋ａｆ１＋αｆ、＋（βｈ＋βｆ、）Ｉ）ｆ＋（
１＋α１．＋αｒ１＋（βｒ１＋βｒ２）χ）ｒ　　　
αη（ＲＢ）ｏｄｄ＝（１−α１．＋αｒ２−（β１．
−β１．）χ）ｒ’　１　”ｂｌ＋”ｂｚ　（βｂ１−
βｂｔ）ｚ）ｂ　　ＱＩＳ（ＲＢ）ｅｖｅｎ”（１＋α
１．−αｒ２＋（βｒ１−βｒｔ）Ｚ）ｒ−（１＋αｂ
１−αｂ２＋（βｂ＋−βｂρχ）ｂｏｌ（Ｒ＋Ｂ）。

ｄｄ＝（１−αｍ、十％ｎｔ　　（βｍ＋＝／ｍｚ）Ｚ
）ｍａ　　ｍ（Ｒ＋Ｂ）ｅｖｅｎ＝（１＋ａｍｔ−”ｍ
ｚ＋（／ｒｙｏ−／ｍｔ）Ｚ）ｍａ　ｆ！Ｔ）Ｒｏｄｄ
＝（１−α１．＋αｒ２−（βｒ１−β１．）χ）ｒ　
　＠Ｒｅｖｅｎ＝（１＋αｒ１＋αｒ２＋（β１．−β
１．）χＩｒ　　　ｅＡＢｏｄｄ　＝　（１−αｂ、十
αｂ２−（βｂ、−βｂ２）χ）ｂ　　　　ＨＢｅｖｅ
ｎ　−（１＋αｂ＋−αｂ２＋（βｂ、−βｂｚ）χ）
ｂ　　　（Ｍ第Ｑ７１式〜（ハ）式であられされる出力
信号を模式的にあられすと第７図又は第８図となる。こ
のとき、各信号出力は画面的左右方向で変化しているだ
けではなく、インターレース走査動作に伴って信号出力
の変化する一種のフリッカ−現象も伴っている。

出力のシェーディング量およびフリッカ−量は各色フィ
ルターの分光透過率、ＣＣＤの透明部、ポリシリコン部
それぞれの分光感度分布、各ポテンシャルの井戸の感度
床がり、カラーフィルタ・アレイの遮光線の幅等々の要
因（二より異なった状態で生じて来る。

このようなシェーディング及びフリッカ−量を補正する
回路が第９図及び第１０図に図示されている。第９図に
図示した例は最も簡単な構成でしかも効果の大きい実施
例である。

第９図においてシェーディング補正回路１００回路２０
２から構成され、第３図のプロセス回路３４の前段に接
続される。シェーディング補正信号発生回路２０２は水
平走査周波数ｆＨで水平走査開始信号に同期してシェー
ディング補正信号ＳＹを発生する。例えば第３図（二図
示した信号処理回路より出力された輝度信号Ｙと、シェ
ーディング補正信号ＳＹとは乗算回路２０１により乗算
されて補正されたＹ信号Ｙとなり、Ｒ信号、Ｂ信号とと
もにプロセス回路３４に入力されＮＴＳＣ信号を作り出
す。

このようなシェーディング補正回路においてシェーディ
ング補正信号発生回路２０２より出力されるシェーディ
ング補正用信号ＳＹは第１０図に図示したように右上り
信号であり、このＳＹ倍信号Ｙ信号を乗算した結果得ら
れるＹ信号は、Ｂ信号及びＲ信号とはゾ等しくなり、そ
の結果、画面の左右でカラーフィルタと撮像素子の位−
ずれによる偽の着色が発生したり、色再現が劣化する問
題が解決される。

第９図の実施例では画面左右における輝度差及び彩度差
は補正されないが、Ｙ、Ｒ，Ｂ信号すべてのシェーディ
ングを補正して画面左右における輝度差及び彩度差を補
正した例が第１１図Ｃ二図示されている。

同図において１００，１０１，１０２は第９図示の実施
例Ｃ二おけるシェーディング補正回路１００と同様の構
成のシェーディング補正回路で第３図のプロセス回路３
４の前段に接続される。

各シェーディング補正回路１００，１０１，１０２は水
平走査Ｃ：同期してシェーディング補正を行ない、この
結果得られるＹ、　Ｒ’、　Ｂ’倍信号プロセス回路３
４を介してＮＴＳＣ信号となる。

シェーディング補正回路１００．１０１．１０２中で用
いられる補正用信号は第１２図示のような形の信号であ
り、この結果Ｙ’、　Ｒ’、　Ｂ’倍信号画面全体にわ
たり均−Ｌ：なる。

なお第９図及び第１１図に図示した′シェーディング補
正回路においてシェーディング補正用信号として各補正
用信号を近似するのこぎり波形を用いでもはゾ同様な効
果を得ることができる。

さらに第８図に図示したような奇数（ｏｄｄ　）及び偶
数（ｅｖｅｎ　）の各フィールドでＲ，Ｂ信号のシェー
ディング量が異なる場合の補正を行なう例が第１３図に
図示されている。同図に・おいてシェーディング補正回
路１００，１０１，１０２はそれぞれ第１１図と同様な
構成であり、Ｒ，Ｂ信号（−関してはそれぞれ奇数フィ
ードを受は持つ。またシェーディング補正回路１０１’
、１０２’は１０１゜１０２と同様Ｃ二構成され、それ
ぞれ偶数フィールドのＲ２ｇ信号のシェーディングを補
正する。Ｒ２Ｂ信号はスイッチング回路１２８により垂
直同期信号ｆｖに同期して補正回路１０１，１０２ある
いは１０１’、１０２’に切替えられる。

このような構成（二おいて信号処理回路からのＹ信号出
力は第９図、第１１図の実施例同様、シェーディング補
正回路１０１により補正された信号Ｙ′となり、プロセ
ス回路３４に入力される。

一方、Ｒ信号は１フイールド毎に切替えられるスイッチ
ング回路１２８（：より二系統に切替えられ、ｏｄｄ　
（奇数）あるいはｅｖｅｎ　（偶数）の各フィールドに
おけるシェーディングを補正する回路１０１あるいは１
０１′を介して補正された信号ｒとなるＯＢ倍信号同様
に、スイッチング回路１２Ｂにより二系統に切替えられ
、補正回路１０２あるいは１０２′を介して補正された
信号Ｗとなる。補イされた信号Ｙ’、　Ｒ’、　　Ｂ’
はプロセス回路３４に入力され、ＮＴＳ　Ｃ信号が作り
出される。

第１３図に示した回路を用いることにより、第８図に示
す様な各フィールドでＲ，Ｂ信号のシェーディング量の
異なる場合においても、完全にシェーディングを補正す
ることが可能となる。

以上説明したようＣ二本発明によれば、カラーモザイク
フィルタと固体撮像素子の相互の位置ずれにより発生す
るシェーディングを補正する補正信号に基づき補正を行
なうシェーディング補正回路を設けるようにしているの
で、固体撮像素子とカラーフィルタ・アレイの位置ずれ
Ｃ：よって生じる輝度信号及び色信号のシェーディング
が補正され、シェーディングによって生じる画面の左右
におけ色再現の劣化及び輝度、彩度の劣化を改善するこ
とができる。本発明を実施することＣ；よりカラーフィ
ルタ・アレイとＣＣＤ素子とを組合せたカラー固体撮像
装置の歩留りを飛躍的に向上させることが可能となりそ
の効果は非常に大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）、１（ｂ）、　（Ｃ）は４相駆動型ＣＣＤ
の構造及びポテンシャ９しの形状を示す説明図、第２図
はカラーフィルタ・エレメントとＣＯＤの対応を示す説
明図、第３図はカラー固体撮像装置の回路構成を示り・
アレイとＣＣＤが相互に微少角度回転し位置ずれして配
置された例を示す説明図、第７図、第８図はそれぞれ第
６図示のようなカラーフィルタ・アレイとＣＣＤア位置
ずれによって生じるシェーディングを示す線図、第９図
はシェーディング補正回路の第一の実施例を示す回路構
成ブロック図、第１０図は第９図におけるシェーディン
グ補正な説明するための線図、第１１図はシェーディン
グ補正回路の第２の実施例を示す回路構成ブロック図、
第１２図は第１１図におけるシェーディング補正を説明
するための線図、第１３図はシェーディング補正回路の
第３の実施例を示すブロック図である。 １１・・・ドライバ　　　　　　１２・・・直流バイア
ス電圧１３　、１３’・・・ポテンシャル形状１６．１
７．１８．１９・・・カラーフィルタ・エレメント２０
・・・不透明なニレメン）　　ＬＳ・・・カラー撮像素
子２６・・・ＩＨデイルイライン　　２７・・・加算器
２８・・・スイッチ回路　　　　２９・・・減算器３０
・・・１ピツトデイレイライン　３１・・・加算器３２
・・・減算器　　　　　　３３・・・検波回路３４・・
・プロセス回路　　　３５・・・信号発生器３６・・・
スイッチ回路　　　３７・・・直流バイアス電圧５０・
・・シリコン基板　　　　５１．５２・・・アクセプタ
イオン５３・・・５ｉ０２絶縁層　　　　５４・・・ポ
リシリコン電極５５・・・透明部 １００．１０１及び１０２・・・シェーディング補正回
路２０１・・・乗算回路　　　　　２０２・・・補正信
号発生回路第１図 ｊｌ！２図 ｎ 第４図（ｄ） 第４図（ｆ） 第４図（ｅ） 第４図（９）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）カラーモザイクフィルタを固体撮像素子の各画素に
   対応して配置させ、固体撮像素子の直接の出力信号と１
   水平走査期間前の出力信号の差ζ二相当する差信号より
   色信号を得る単板式のカラー固体撮像装置において、前
   記カラーモザイクフィルタと固体撮像素子の相互の位置
   ずれ（二より発生するシェーディングを補正する補正信
   号に基づき補正を行なうシェーディング補正回路を設け
   たことを特徴とするカラー固体撮像装置。 ２）前記シェーディング補正回路はシェーディング補正
   信号を発生する補正信号発生回路と、シェーディングを
   ともなった信号と前記補正信号とを乗算する乗算回路と
   から構成されることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   記載のカラー固体撮像装置。 ３）前記補正を輝度及、び色信号（：生じるシェーディ
   ングに関して行なうことを特徴とする特許請求の範囲第
   １項又は第２項記載のカラー固体撮像装置。 ４）前記補正信号がインターレース走査による奇偶各フ
   ィールドにおいて異なることを特徴とする特許請求の範
   囲第３項記載のカラー固体撮像装置。