JPS6022888A - 固体撮像装置 - Google Patents
固体撮像装置Info
- Publication number
- JPS6022888A JPS6022888A JP58130361A JP13036183A JPS6022888A JP S6022888 A JPS6022888 A JP S6022888A JP 58130361 A JP58130361 A JP 58130361A JP 13036183 A JP13036183 A JP 13036183A JP S6022888 A JPS6022888 A JP S6022888A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- signal
- pixel
- pixels
- filter
- circuit
- Prior art date
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- Pending
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N23/00—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
- H04N23/80—Camera processing pipelines; Components thereof
- H04N23/84—Camera processing pipelines; Components thereof for processing colour signals
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Multimedia (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
- Color Television Image Signal Generators (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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明は、半導体基板上に複数個の画素が2次元的に配
列さね、該画素で生じた信号電荷な転送することによっ
て画像信号を得ることができるようにした固体撮像装置
に関する。
列さね、該画素で生じた信号電荷な転送することによっ
て画像信号を得ることができるようにした固体撮像装置
に関する。
テレビジョンなどにおける撮像装はとしては、従来、撮
像素子としてビジコツなどの撮像管が使用されてぎたが
、近年、半導体技術を利用し、画素、走査部などを半導
体基板上に形成して画像信号を得ることができるように
した固体撮像素子を用いた固体撮像装置が実用化され、
小型、軽舟で消費電力が少なく、しかも、偏向歪みが少
ないことなどから、広く用いられるようになってきた。
像素子としてビジコツなどの撮像管が使用されてぎたが
、近年、半導体技術を利用し、画素、走査部などを半導
体基板上に形成して画像信号を得ることができるように
した固体撮像素子を用いた固体撮像装置が実用化され、
小型、軽舟で消費電力が少なく、しかも、偏向歪みが少
ないことなどから、広く用いられるようになってきた。
第1図はかかる従来の固体撮像装置の一例を示す構成図
であって、1は画素、2Is 22+ 23゜24は垂
直信号線、3は結合部、4は転送部、5は入力部、6は
出力増幅回路、7A、7B、7C。
であって、1は画素、2Is 22+ 23゜24は垂
直信号線、3は結合部、4は転送部、5は入力部、6は
出力増幅回路、7A、7B、7C。
7D、7Eは垂直走査線、8は垂直走査回路である。
p1図において、各画素1が水平方向、垂直方向に揃え
て配置されており、各画素1に(ま、夫々所定の色フィ
ルタ(図示せず)が設けられ、この色フィルタを通して
受光される光景に応じた信号電荷が発生される。ここで
、説明の便宜上、画素1は水平方向に4個、垂直方向に
5個配列されているものとし、各画素を区別するときに
は、図示の符号A、、A2.・・・・・・・・・、E4
を用いて画素A I 。
て配置されており、各画素1に(ま、夫々所定の色フィ
ルタ(図示せず)が設けられ、この色フィルタを通して
受光される光景に応じた信号電荷が発生される。ここで
、説明の便宜上、画素1は水平方向に4個、垂直方向に
5個配列されているものとし、各画素を区別するときに
は、図示の符号A、、A2.・・・・・・・・・、E4
を用いて画素A I 。
画素A2.・・・・・・・・・1画素E4と表現する。
また、水平方向に配列された4個の画素をまとめて画素
群とし、画素A I、 A 2. A 3. A4をま
とめて画素群A、以下、同様に、夫々水平方向の4個の
画素を士とめて画素群B1画素群C1画素群り2画素群
Eとする。
群とし、画素A I、 A 2. A 3. A4をま
とめて画素群A、以下、同様に、夫々水平方向の4個の
画素を士とめて画素群B1画素群C1画素群り2画素群
Eとする。
垂直信号線21e 22.23e 24は、夫々に接続
さねた画素1から読出された信号電圧を垂直方向に転送
し、結合部3を介して転送部5に供給する信号線であり
、結合部3は垂直信号線2□、2□。
さねた画素1から読出された信号電圧を垂直方向に転送
し、結合部3を介して転送部5に供給する信号線であり
、結合部3は垂直信号線2□、2□。
23+24の信号電荷を転送部5に効率よく転送するた
めのものである。
めのものである。
転送部4は、2つの画素群からの信号電荷を同時に水平
方向に転送する、いわゆる、ダブル転送3相CCI)
(Charge Coupled Device )で
あり、3つの記憶セル毎に異なる画素群の2つの画素の
信号電荷を蓄積する。入力部5は転送部4と結合部3と
にバイアス電荷を供給する。
方向に転送する、いわゆる、ダブル転送3相CCI)
(Charge Coupled Device )で
あり、3つの記憶セル毎に異なる画素群の2つの画素の
信号電荷を蓄積する。入力部5は転送部4と結合部3と
にバイアス電荷を供給する。
垂直走査回路8は垂直走査g7A、7B、7C。
7D、7Eを介して画素群A、B、C,D、Eに順次読
出し信号を供給する。かかる読出し信号は画素群中の全
ての画素に同時に供給され、したがって、読出し信号が
供給された画素群では、全ての画素1.から同時に信号
電圧が読み出され、対応する垂直信号線2□m 22*
23e 24に転送される。
出し信号を供給する。かかる読出し信号は画素群中の全
ての画素に同時に供給され、したがって、読出し信号が
供給された画素群では、全ての画素1.から同時に信号
電圧が読み出され、対応する垂直信号線2□m 22*
23e 24に転送される。
次に、この固体撮像装置の動作について説明する。
まず、最初の水平帰線期間の前半において、垂直走査回
路8は垂直走査線7AGC読出し信号を出力し、この読
出し信号が画素群へに供給される。
路8は垂直走査線7AGC読出し信号を出力し、この読
出し信号が画素群へに供給される。
このために、画素A、、A2.A3.A4に生じた信号
電圧a1p a2* a3e a4は同時に読出され、
対応する垂直信号線2□、2□、23,2.に転送され
る。これらの信号電圧8□e a2e a3e a4は
垂直信号線2is 22e 23e 24な垂直方向に
転送され、結合部3を介して転送部4に供給される。
電圧a1p a2* a3e a4は同時に読出され、
対応する垂直信号線2□、2□、23,2.に転送され
る。これらの信号電圧8□e a2e a3e a4は
垂直信号線2is 22e 23e 24な垂直方向に
転送され、結合部3を介して転送部4に供給される。
転送部4では、結合部3の出力線と直接結合した3つお
きの記憶セル、すなわち、相に夫々信号電圧al+ a
2+ a3t a4が記憶される。したがって、転送部
4の出力端子側(すなわち、出力増幅回路6 (I′!
ll )から3つ目の相に画素A1からの信号岱、荷a
、が、さらに3つ目の相に画素A2からの41−i号電
荷a2が、さらに3つ目の相に画素A3からの信号電荷
a、が、さらに3つ目の相に画素、A、からの信号電荷
a4が記憶される。これら゛の信′;′¥牝、荷a1+
a2* ”!+ a4は、記憶後直ちに1相分水平方
向にシフトされる。したがって、結合部3σ)出力層!
に直接結合した転送部4の相は、信81打荷が8己1.
復され、ていなし)。
きの記憶セル、すなわち、相に夫々信号電圧al+ a
2+ a3t a4が記憶される。したがって、転送部
4の出力端子側(すなわち、出力増幅回路6 (I′!
ll )から3つ目の相に画素A1からの信号岱、荷a
、が、さらに3つ目の相に画素A2からの41−i号電
荷a2が、さらに3つ目の相に画素A3からの信号電荷
a、が、さらに3つ目の相に画素、A、からの信号電荷
a4が記憶される。これら゛の信′;′¥牝、荷a1+
a2* ”!+ a4は、記憶後直ちに1相分水平方
向にシフトされる。したがって、結合部3σ)出力層!
に直接結合した転送部4の相は、信81打荷が8己1.
復され、ていなし)。
次に、同じ水平n線刻間の後半では、垂直走査回路は次
の垂直走査線7Bkm読み出し信号を出力する。この結
果、画素B1* ” 2’e B3t B4に生じた信
号電荷b1.b2.b3.b4は同時に読み出され、夫
々対応する垂直信号i!92□、2□、 23.24を
垂自方向に転送され、結合部3を介して転送部4に供給
される。
の垂直走査線7Bkm読み出し信号を出力する。この結
果、画素B1* ” 2’e B3t B4に生じた信
号電荷b1.b2.b3.b4は同時に読み出され、夫
々対応する垂直信号i!92□、2□、 23.24を
垂自方向に転送され、結合部3を介して転送部4に供給
される。
転送部4では、結合部3の出力線に直接結合した3つお
きの相に夫々信号電荷b□eb2*b3*b4が記憶さ
れ、図示するように、出力端子側から、l相あけて2つ
の相に信号電荷a□、b1の順で記憶され、さらに、l
相あけて2つの相に信号電荷a2.b2の順で、同様に
して信号電荷a3゜b8.a4.b4の順で各信号電荷
が記憶される。
きの相に夫々信号電荷b□eb2*b3*b4が記憶さ
れ、図示するように、出力端子側から、l相あけて2つ
の相に信号電荷a□、b1の順で記憶され、さらに、l
相あけて2つの相に信号電荷a2.b2の順で、同様に
して信号電荷a3゜b8.a4.b4の順で各信号電荷
が記憶される。
この結果、転送部4には、阿り合う2つの画素群の信号
電荷が記憶されたことになる。
電荷が記憶されたことになる。
次の水平走査期間では、転送部4と入力部5とが駆動さ
れ、転送部4に記憶された信号電荷は同時に水平方向に
転送され、転送部4からは信号電荷aIs b1# a
2e b2y ””””・e a4e b4の順−で出
力されて1水平走査期間分の出力信号が得られ、出力増
幅回路6で増幅される。
れ、転送部4に記憶された信号電荷は同時に水平方向に
転送され、転送部4からは信号電荷aIs b1# a
2e b2y ””””・e a4e b4の順−で出
力されて1水平走査期間分の出力信号が得られ、出力増
幅回路6で増幅される。
次の水平帰線期間では、同様にして、画素群C9Dの信
号電荷が転送部4に記憶され、水平走査期間で水平方向
に転送されて出力信号が得られる。
号電荷が転送部4に記憶され、水平走査期間で水平方向
に転送されて出力信号が得られる。
以下、同様にして、水平帰線期間毎に2つの画素11Y
の信号電荷が転送部4に一記憶さね、次の水平走査期間
に水平方向に転送されて出力信号が得られる。
の信号電荷が転送部4に一記憶さね、次の水平走査期間
に水平方向に転送されて出力信号が得られる。
こσ)ように、りつの画素群の信号電荷を同時に読み出
すが、また、フィールド残像を失くし、色再現性を忠実
に行なうために、あるフィールドで、画素群AとBを2
画素群CとDを、・・・・・・、夫々同時に読み出すも
のとすると、次のフィールドでは、画素群BとCを9画
素群りとEを、・・・・・・、夫々同時に読み出すよう
にして、2つのフィールド間で同時に読み出す2つの画
素群の絹み合わせを1画素群づらし、擬似インターレー
スを行なうようにしている。
すが、また、フィールド残像を失くし、色再現性を忠実
に行なうために、あるフィールドで、画素群AとBを2
画素群CとDを、・・・・・・、夫々同時に読み出すも
のとすると、次のフィールドでは、画素群BとCを9画
素群りとEを、・・・・・・、夫々同時に読み出すよう
にして、2つのフィールド間で同時に読み出す2つの画
素群の絹み合わせを1画素群づらし、擬似インターレー
スを行なうようにしている。
第2図は竿1図の画素1の一例を示す構成図であって、
2は垂直信号線、7は垂直走査線、9は垂直スイッチ、
10はフォトダイオードである。
2は垂直信号線、7は垂直走査線、9は垂直スイッチ、
10はフォトダイオードである。
〒2図において、垂直信号線2.垂直走査線7は夫々ホ
1図の垂iI!信号綜21,2□+ 23e 24e垂
直走査腺7A、7B、7C,7D、7Eを代表して示す
ものであり、また、垂直スイッチ9はMO8型トランジ
スタからなる。
1図の垂iI!信号綜21,2□+ 23e 24e垂
直走査腺7A、7B、7C,7D、7Eを代表して示す
ものであり、また、垂直スイッチ9はMO8型トランジ
スタからなる。
フォトダイオード10には受光量に応じた信号電荷が生
じ、垂直走査線7に垂直走査回路8(第1図)から読出
し信号が送られてくると垂直スイッチ9が導通し、フォ
トダイオード10に:生じた信号電荷は、垂直スイッチ
9分通って垂直信号線2に転送される。
じ、垂直走査線7に垂直走査回路8(第1図)から読出
し信号が送られてくると垂直スイッチ9が導通し、フォ
トダイオード10に:生じた信号電荷は、垂直スイッチ
9分通って垂直信号線2に転送される。
ところで、かかる従来の固体撮像装置においては、第1
図に示すように、転送部4では信号電荷al* blm
82m・・・・・・・・・ea4tb4は等間隔に記
憶されてはいないが、転送部4のシフト動作Gこより、
第3図に示すように、時間的に等間隔に出力される。し
たがって、転送部4から出力されるこれら信号電荷は、
あたかも、水平方向の間隔が等しく配列された画素A□
e B 1* A 2t B 2+ A 3? B 3
9A4.B4で生じたもののようになっている。しかし
、これらの画素の配列は、実際には、第4回に示すよう
に、画素A1とB11画素A2とB2p2tA3とB3
を画素A4とB4が夫々水平方向に同一位置となるよ
うに配列されている。
図に示すように、転送部4では信号電荷al* blm
82m・・・・・・・・・ea4tb4は等間隔に記
憶されてはいないが、転送部4のシフト動作Gこより、
第3図に示すように、時間的に等間隔に出力される。し
たがって、転送部4から出力されるこれら信号電荷は、
あたかも、水平方向の間隔が等しく配列された画素A□
e B 1* A 2t B 2+ A 3? B 3
9A4.B4で生じたもののようになっている。しかし
、これらの画素の配列は、実際には、第4回に示すよう
に、画素A1とB11画素A2とB2p2tA3とB3
を画素A4とB4が夫々水平方向に同一位置となるよ
うに配列されている。
−力、かかる従来の固体撮像装荷を備えたビデオカメラ
でもってカラー画像信号を得る場合、転送部4の出力信
号から輝度信号や色差信号を形成ずろが、このために、
各画素に夫々色フィルタを設C−)て転送部4の出力信
号に夫々の色フィルタに9、z]応じた信号成分(以下
、画素成分という)を含まセ、信号処理回路で夫々の画
素成分を分離して灯度信丹や色差信号ご形成することが
できるようにしている。
でもってカラー画像信号を得る場合、転送部4の出力信
号から輝度信号や色差信号を形成ずろが、このために、
各画素に夫々色フィルタを設C−)て転送部4の出力信
号に夫々の色フィルタに9、z]応じた信号成分(以下
、画素成分という)を含まセ、信号処理回路で夫々の画
素成分を分離して灯度信丹や色差信号ご形成することが
できるようにしている。
酊5図は色フィルタの配列の一例を示すものであって、
Wは白、CYはシアン、Gは緑、Y6は黄の各色フィル
タを表わしている。かかる色フィルタを第4図の各画素
に対応づけると、画素A1にはWフィルタが、画素B1
にはCYフィルタが、画素A 2にはGフィルタが、ま
た、画素B2にはY0フィルタが夫々対応しており、画
素群Aの隣り合う2つの画素と、これら画素に対して垂
直方向に配列された画素群Bの2つの画素の合計4つの
画素毎【こ、筺5図の色フィルタの配列が対応している
、これは、他の画素群についても同様であって、隣り合
う2つの画素群について、上記のような配列関係にある
4つの画素毎に、第5図の色フィルタの配列がなされて
いる。
Wは白、CYはシアン、Gは緑、Y6は黄の各色フィル
タを表わしている。かかる色フィルタを第4図の各画素
に対応づけると、画素A1にはWフィルタが、画素B1
にはCYフィルタが、画素A 2にはGフィルタが、ま
た、画素B2にはY0フィルタが夫々対応しており、画
素群Aの隣り合う2つの画素と、これら画素に対して垂
直方向に配列された画素群Bの2つの画素の合計4つの
画素毎【こ、筺5図の色フィルタの配列が対応している
、これは、他の画素群についても同様であって、隣り合
う2つの画素群について、上記のような配列関係にある
4つの画素毎に、第5図の色フィルタの配列がなされて
いる。
そこで、Wフィルタが配置された画素で生じた信号電荷
をw、Cアフィルタが配置された画素で生じた信号電荷
をc 、Gフィルタが配置された画素で生じた信号電荷
をgo y、フィルタが配置された画素で生じた信号電
荷をy6とし、また、赤フィルタをJ $フィルタをB
として几フィルタによる信号電荷をr、Bフィルタによ
る信号電荷をbとすると、 W=R+G+B CY=G+B Y 二几十G となり、また、画素にフォトダイオードを用いる。
をw、Cアフィルタが配置された画素で生じた信号電荷
をc 、Gフィルタが配置された画素で生じた信号電荷
をgo y、フィルタが配置された画素で生じた信号電
荷をy6とし、また、赤フィルタをJ $フィルタをB
として几フィルタによる信号電荷をr、Bフィルタによ
る信号電荷をbとすると、 W=R+G+B CY=G+B Y 二几十G となり、また、画素にフォトダイオードを用いる。
と、r : g : b = 1 : 1 : 1/3
となり、したがって、Wフィルタ、CYフィルタ、Gフ
ィルタ。
となり、したがって、Wフィルタ、CYフィルタ、Gフ
ィルタ。
Y、フィルタが配置された4つの画素からの信号電圧を
加えると、 w 十c y + g + Y s =(r+g+1/
3b)+(g+1/3b)十g+(r+g)=2(r+
2g+1/3b) −−−−−−(t)となり、これを
NTSC方式カラーテレビジョン信号の輝度信号Y(=
0.3r+0.59g+0.11b)と比較すると、近
似的に輝度信号とみなすことができる。
加えると、 w 十c y + g + Y s =(r+g+1/
3b)+(g+1/3b)十g+(r+g)=2(r+
2g+1/3b) −−−−−−(t)となり、これを
NTSC方式カラーテレビジョン信号の輝度信号Y(=
0.3r+0.59g+0.11b)と比較すると、近
似的に輝度信号とみなすことができる。
そこで、第4図に示すように配列された画素と第5図に
示すように配列された色フィルタとが、先に説明したよ
うな位置関係にあるとすると、第3図において、 であるから、信号電荷a1.b1.a2.b2に対応(
7た画素成分から輝度信号が形成される。すなわち、5
1りする4つの信号電荷に対応した画素成分からF度信
C・が形成されることになる。
示すように配列された色フィルタとが、先に説明したよ
うな位置関係にあるとすると、第3図において、 であるから、信号電荷a1.b1.a2.b2に対応(
7た画素成分から輝度信号が形成される。すなわち、5
1りする4つの信号電荷に対応した画素成分からF度信
C・が形成されることになる。
ところが、先にも連べたように、画素の配列(7a、
4 M )とかかる画素から得られた信号電荷の転送部
4(第1図)による配列(第3図)とは異なるものであ
るから、かかる信号電荷の配列を画素の配列と同じよう
にしなければ輝度信号を得ることができない。このため
に、第6図°に示すように、信号電荷a1* a2e
a3p ”4と信号電荷bltb2+b3*b4とを振
り分け(矢印11)、さらに、信号電荷ais a2e
a3e a4を信号電荷b1.b2゜b3.b4と時
間的に一致するように遅延しく矢印12)、第4図に示
す画素の配置に各信号電荷の時間関係が対応するように
夫々の信号電荷に対応した画素成分を処理しなければな
らない。
4 M )とかかる画素から得られた信号電荷の転送部
4(第1図)による配列(第3図)とは異なるものであ
るから、かかる信号電荷の配列を画素の配列と同じよう
にしなければ輝度信号を得ることができない。このため
に、第6図°に示すように、信号電荷a1* a2e
a3p ”4と信号電荷bltb2+b3*b4とを振
り分け(矢印11)、さらに、信号電荷ais a2e
a3e a4を信号電荷b1.b2゜b3.b4と時
間的に一致するように遅延しく矢印12)、第4図に示
す画素の配置に各信号電荷の時間関係が対応するように
夫々の信号電荷に対応した画素成分を処理しなければな
らない。
第7図は第1図の固体撮像装置を用い、上記のように、
信号電荷に対応する画素成分の振り分け、遅延処理を行
なうようにしたビデオカメラの一例な示すブロック図で
あって、13は光学レンズ、14は第1図に示す固体撮
像装置、15は前置増幅回路、16は振り分は回路、1
7□、17□は遅延回路、18はマトリックス回路、1
9は遅延回路、201,20□、203は低域フィルタ
、21は信号処理回路、22は出力端子である。
信号電荷に対応する画素成分の振り分け、遅延処理を行
なうようにしたビデオカメラの一例な示すブロック図で
あって、13は光学レンズ、14は第1図に示す固体撮
像装置、15は前置増幅回路、16は振り分は回路、1
7□、17□は遅延回路、18はマトリックス回路、1
9は遅延回路、201,20□、203は低域フィルタ
、21は信号処理回路、22は出力端子である。
第7図において、被写体(図示せず)の像は光学レンズ
13によって固ゝ体撮像装置14上に結像される。固体
撮像装置14の各画素には、第5図に示すよう℃、色フ
ィルタが配列されており、固体撮像装置14の転送部4
(第1図)により、固体投像装置14から、信号電荷が
第3図のように配列されたことによる出力信号が得られ
る。この出力信号は、各信号電荷に対応した画素成分が
、信号電荷の配列(第3図)と同じように配列されてな
り、名イご′¥′f電荷に対応した画素成分も上記(2
)式でジ!わされることになり、得られた出力信号は前
17’f増唱回路15で増幅されて振り分は回路16に
供給される。
13によって固ゝ体撮像装置14上に結像される。固体
撮像装置14の各画素には、第5図に示すよう℃、色フ
ィルタが配列されており、固体撮像装置14の転送部4
(第1図)により、固体投像装置14から、信号電荷が
第3図のように配列されたことによる出力信号が得られ
る。この出力信号は、各信号電荷に対応した画素成分が
、信号電荷の配列(第3図)と同じように配列されてな
り、名イご′¥′f電荷に対応した画素成分も上記(2
)式でジ!わされることになり、得られた出力信号は前
17’f増唱回路15で増幅されて振り分は回路16に
供給される。
振り分は回路16は、第6図の矢印11に示す信号看イ
荷a5e a2t a3+ a4に対応した画素成分と
信号電荷b1+ b2p b3+ b4に対応した画素
成分とを振り合けるような処理をなし、信号電荷a1゜
83に対応した画素成分Wからなる白信号W、同4′1
″!しこ、信号電荷a2.a4に対応した画素成分gの
メ7、信仔G、信号電荷b1+b3に対した画素成分C
のシアン信号CY、信号電荷b2pb4に対応した画素
成分y、の黄信号Y0を夫々出力する。
荷a5e a2t a3+ a4に対応した画素成分と
信号電荷b1+ b2p b3+ b4に対応した画素
成分とを振り合けるような処理をなし、信号電荷a1゜
83に対応した画素成分Wからなる白信号W、同4′1
″!しこ、信号電荷a2.a4に対応した画素成分gの
メ7、信仔G、信号電荷b1+b3に対した画素成分C
のシアン信号CY、信号電荷b2pb4に対応した画素
成分y、の黄信号Y0を夫々出力する。
白信号W、緑信号Gは夫々、遅延回路17□。
172により、第6図の矢印12に示す遅延処理がなさ
れ、シアン信号CY、黄信号Y、とともにマトリックス
回路18に供給される。マトリックス回路18は上記(
1)式の処理をなして輝度信号Yを発生し、また、 w−c=r W−1,=1/3b の処理をなして赤信号R2青信号Bを発生する。
れ、シアン信号CY、黄信号Y、とともにマトリックス
回路18に供給される。マトリックス回路18は上記(
1)式の処理をなして輝度信号Yを発生し、また、 w−c=r W−1,=1/3b の処理をなして赤信号R2青信号Bを発生する。
赤信号几と青信号Bとは夫々低域フィルタ20、。
202を通して信号処理回路21に供給され、また、輝
度信号Yは、遅延回路19で遅延されて赤信号几、′1
#信号Bと位相の合わされ、低域フィルタ203企通し
て信号処理回路21に供給される。
度信号Yは、遅延回路19で遅延されて赤信号几、′1
#信号Bと位相の合わされ、低域フィルタ203企通し
て信号処理回路21に供給される。
信号処理回路21は直流再生回路、γ補正回路。
帰線信号挿入回路、白クリツプ回路、黒クリツプ回路、
エンコーダ回路、同期信号挿入回路、出力バッファ回路
などからなり、赤信号R2青信号B。
エンコーダ回路、同期信号挿入回路、出力バッファ回路
などからなり、赤信号R2青信号B。
輝度信号Yを処理して出力端子22に、たとえば、NT
SC方式のカラー映像信号を出力する。
SC方式のカラー映像信号を出力する。
第8図Get第7図の振り分は回路16の一部を示を回
路図であって、23は信号源、24はMO8型トランジ
スタ、25は入力端子、26はコンデンリ、27は出力
端子である。
路図であって、23は信号源、24はMO8型トランジ
スタ、25は入力端子、26はコンデンリ、27は出力
端子である。
第9図は第8図の各部の信号2示す波形図であつr、i
8図に対応する信号には同一符号をつけている。
8図に対応する信号には同一符号をつけている。
第8図、第9図において、信号源23は振り分り回路1
6(m7図)の入力側をまとめたものであって、この信
号源23からMOS)ランジスタ24に、第3図のよう
に信号電荷a 1. I) is a 2゜b2.・・
・・・・・・・が配列されたことによる信号aが供給さ
れる。この信号aは画素1(第1図)に生じた信q電荷
による画素成分28と入力部5(第1図)によるバイア
ス電荷による成分29とからなる。
6(m7図)の入力側をまとめたものであって、この信
号源23からMOS)ランジスタ24に、第3図のよう
に信号電荷a 1. I) is a 2゜b2.・・
・・・・・・・が配列されたことによる信号aが供給さ
れる。この信号aは画素1(第1図)に生じた信q電荷
による画素成分28と入力部5(第1図)によるバイア
ス電荷による成分29とからなる。
一方、入力端子25には振り分はパルスbが供給され、
この振り分はパルスbによってMOS)ランジスタ24
がオンする。このM OS )ランジスタ24がオンと
なるタイミングは、信号aの画素成分28に一致し、こ
のために、画素成分28のみがMOS)ランジスタ24
を通過してコンデンサ26でホールドされ、出力端子2
7には連続した出力信号が得られる。
この振り分はパルスbによってMOS)ランジスタ24
がオンする。このM OS )ランジスタ24がオンと
なるタイミングは、信号aの画素成分28に一致し、こ
のために、画素成分28のみがMOS)ランジスタ24
を通過してコンデンサ26でホールドされ、出力端子2
7には連続した出力信号が得られる。
ところで、いま、第1図に示す固体撮像装置の画素群当
りの画素数を約390とすると、この撮像素子から得ら
れる出力信号、すなわち、第8図の信号aの画素成分の
周波@(これは、第3図の信号電荷の周波数に等しい)
は14.3 MHzとなる。これに対して、第6図の掘
り分は回路16は、この信号aを4相、すなわち、第8
図に示す構成の回路を4つ設けて白信号W、緑信号g、
シアン信号C、黄信号y、に振り分けるものであるかア ら、入力端子25 (第8図)に供給される振り分はパ
ルスbの繰り返し周波数は3.6 M Hzであり、し
かも、互いに90度の位相差を有する同一の繰り返し周
波数の振り分はパルスbが必要となる。
りの画素数を約390とすると、この撮像素子から得ら
れる出力信号、すなわち、第8図の信号aの画素成分の
周波@(これは、第3図の信号電荷の周波数に等しい)
は14.3 MHzとなる。これに対して、第6図の掘
り分は回路16は、この信号aを4相、すなわち、第8
図に示す構成の回路を4つ設けて白信号W、緑信号g、
シアン信号C、黄信号y、に振り分けるものであるかア ら、入力端子25 (第8図)に供給される振り分はパ
ルスbの繰り返し周波数は3.6 M Hzであり、し
かも、互いに90度の位相差を有する同一の繰り返し周
波数の振り分はパルスbが必要となる。
このようにして、m1図に示す固体撮像装置を用いたビ
デオカメラからは、所望のカラー映像信号が得られるが
、かかるカラー映像信号を得るために、固体撮像装置の
出力信号の画素成分の振り分け、遅延を必要とすること
から、次のような欠点がある。
デオカメラからは、所望のカラー映像信号が得られるが
、かかるカラー映像信号を得るために、固体撮像装置の
出力信号の画素成分の振り分け、遅延を必要とすること
から、次のような欠点がある。
まず、画素成分の振り分けに際して不所望な雑音成分c
以下、振り分は雑音成分という)が混入する。
以下、振り分は雑音成分という)が混入する。
この混入する振り分は雑音成分の1つは、振り分は回路
16において、第8図で説明したように、前置増幅回路
15(第7図)の出力信号をサンプリングする際に、周
波数の折り返しによって生ずるiit: J’+成分で
(以下、折り返し雑音成分という)ある。
16において、第8図で説明したように、前置増幅回路
15(第7図)の出力信号をサンプリングする際に、周
波数の折り返しによって生ずるiit: J’+成分で
(以下、折り返し雑音成分という)ある。
先に述ぺたようGこ、第8図の入力端子25に供給ざわ
る417り分はパルスbの秤り返し周波数な3.6M1
1zとすると、前置増幅回路15の出力信号(ずl、「
わち、第8図の信号源23からの信号a)蚤」、3.
G M II Zでサンプリングされたことになる。゛
そこで、出力増幅回路6(第1図)の出力信号が、)i
、 F増幅回路15で増幅されて据り分は回路16に供
給されるまでに、周波数が3.6 M Hzおよびその
周辺の周波数やそれらの高調波である雑音成分が混入す
ると、振り分は回路16のサンプリング動作により、こ
れらの雑音成分もサンプリングされて低い周波数へ折り
返えされ、折り返し雑音成分となる。この折り返し雑音
成分が生じないようにするために11 、振り分は回路
16の前段に低域フィルタを設けて折り返し雑音成分の
もととなる上記雑音成分を除けばよいのであるが、振り
分は回路16の出力信号でもって広帯域の輝度信号Yを
形成することから、振り分は回路16&こ供給される信
号は充分に広い周波数帯域でなければならず、振り分は
回路16の前段に上記の雑音成分を除く低域フィルタを
設けることはできない、画素成分の撮り分けに際して混
入する第2の振り分は雑音成分は、第8図において、M
OS)ランジスタ24の熱雑音の影響によってコンデン
サ26に生じる雑音成分であり、いま、kをボルツマン
定19.Tを絶対温度、CBコンデンサ26の静電容量
とすると、この雑音成分の大きさは、出力端子27にお
ける電圧の2乗平均値で表わすと、k T / Cであ
って、このために、この雑音成分をk ’I? / C
雑音と称している。
る417り分はパルスbの秤り返し周波数な3.6M1
1zとすると、前置増幅回路15の出力信号(ずl、「
わち、第8図の信号源23からの信号a)蚤」、3.
G M II Zでサンプリングされたことになる。゛
そこで、出力増幅回路6(第1図)の出力信号が、)i
、 F増幅回路15で増幅されて据り分は回路16に供
給されるまでに、周波数が3.6 M Hzおよびその
周辺の周波数やそれらの高調波である雑音成分が混入す
ると、振り分は回路16のサンプリング動作により、こ
れらの雑音成分もサンプリングされて低い周波数へ折り
返えされ、折り返し雑音成分となる。この折り返し雑音
成分が生じないようにするために11 、振り分は回路
16の前段に低域フィルタを設けて折り返し雑音成分の
もととなる上記雑音成分を除けばよいのであるが、振り
分は回路16の出力信号でもって広帯域の輝度信号Yを
形成することから、振り分は回路16&こ供給される信
号は充分に広い周波数帯域でなければならず、振り分は
回路16の前段に上記の雑音成分を除く低域フィルタを
設けることはできない、画素成分の撮り分けに際して混
入する第2の振り分は雑音成分は、第8図において、M
OS)ランジスタ24の熱雑音の影響によってコンデン
サ26に生じる雑音成分であり、いま、kをボルツマン
定19.Tを絶対温度、CBコンデンサ26の静電容量
とすると、この雑音成分の大きさは、出力端子27にお
ける電圧の2乗平均値で表わすと、k T / Cであ
って、このために、この雑音成分をk ’I? / C
雑音と称している。
このkq、+ / Cp、((、音は、コンデンサ26
の静電客用(二を大きくすることによって小さくするこ
とができ、色信号に対しては、たとえば、NTSC方式
では0.5MfTzと帯域を狭くすることができるため
に、Cを充分太きくしてkT/C雑音を充分抑圧するこ
とができるが、輝度信号に対しては、たとえば、NTS
C方式では約4 M Hzと帯域を広くしなければなら
ないから、Cをあまり大きく“4ることかできない。し
たがって、輝度信号には、このk ’I’ / Ctr
rt;音が多く混入することになる。
の静電客用(二を大きくすることによって小さくするこ
とができ、色信号に対しては、たとえば、NTSC方式
では0.5MfTzと帯域を狭くすることができるため
に、Cを充分太きくしてkT/C雑音を充分抑圧するこ
とができるが、輝度信号に対しては、たとえば、NTS
C方式では約4 M Hzと帯域を広くしなければなら
ないから、Cをあまり大きく“4ることかできない。し
たがって、輝度信号には、このk ’I’ / Ctr
rt;音が多く混入することになる。
さらに、画素成分の振り分けに際して混入する第3のl
K311分は雑音成分は、第8図の入力端子25にイJ
I=給される振り分はパルスbのノイズ・ジッターによ
って発生する雑音成分である。振り分はパルスbのノイ
ズ−ジッター斧は、振り分はパルス発生器の回路槽成に
よって異なるが、画素成分を振り合わられる信号aは周
波数帯域が14.3かる高周波信号aをサンプリングす
る振り分はパルスbにもノイズ噛ジッターが生じないよ
うにすることは非常に困難である。このノイズ・ジッタ
ーは、信号aのサンプリングのタイミングに誤差が生じ
、この結果、出力端子27の出力信号に雑音成分が生ず
るのである。
K311分は雑音成分は、第8図の入力端子25にイJ
I=給される振り分はパルスbのノイズ・ジッターによ
って発生する雑音成分である。振り分はパルスbのノイ
ズ−ジッター斧は、振り分はパルス発生器の回路槽成に
よって異なるが、画素成分を振り合わられる信号aは周
波数帯域が14.3かる高周波信号aをサンプリングす
る振り分はパルスbにもノイズ噛ジッターが生じないよ
うにすることは非常に困難である。このノイズ・ジッタ
ーは、信号aのサンプリングのタイミングに誤差が生じ
、この結果、出力端子27の出力信号に雑音成分が生ず
るのである。
以上のように、算7図において、振り分は回路16によ
って出力端子22に得られるカラー映像信号に雑音成分
が混入するものであるが、特に、振り分は回路16中で
生ずるki’/C舵音や振り分はパルスのノイズ令ジッ
ターによる雑音成分は、前置増幅回路15によって振り
分は回路16に入力される信号を充分に増幅することに
より、ある程度まで抑圧することができる。
って出力端子22に得られるカラー映像信号に雑音成分
が混入するものであるが、特に、振り分は回路16中で
生ずるki’/C舵音や振り分はパルスのノイズ令ジッ
ターによる雑音成分は、前置増幅回路15によって振り
分は回路16に入力される信号を充分に増幅することに
より、ある程度まで抑圧することができる。
ところで、この前置増幅回路15は、画素成分を振り分
ける前の広帯域の信号を増幅するために、広帯域特性を
有し、かつ、折り返し雑音成分の発生を防止する必要性
から充分に低雑音の増幅回路でなければならないが、現
実的には、上記の雑音成分を全て完全に抑圧することが
できる程度に、高利得、広帯域、低雑音特性をもたせる
ことは不可能である。したがって、出力端子22に得ら
れるカラー映像信号には、不所望な雑音成分が混入し、
とりわけ、輝度信号のS/Nは著しく劣化することにな
る。
ける前の広帯域の信号を増幅するために、広帯域特性を
有し、かつ、折り返し雑音成分の発生を防止する必要性
から充分に低雑音の増幅回路でなければならないが、現
実的には、上記の雑音成分を全て完全に抑圧することが
できる程度に、高利得、広帯域、低雑音特性をもたせる
ことは不可能である。したがって、出力端子22に得ら
れるカラー映像信号には、不所望な雑音成分が混入し、
とりわけ、輝度信号のS/Nは著しく劣化することにな
る。
一方、ビデオカメラの感度は、主として、輝度信号のS
/Nvこよって決まるものであり、したがって、第1図
に示した固体撮像装置を用いた従来のビデオカメラは、
感度の低下をまぬがれなかった。また、固体操作素子自
体の感度がさらに向上したとしても、輝度信号の低いS
/Nによって、ビデオカメラの感度の向上は左程期待で
きない。
/Nvこよって決まるものであり、したがって、第1図
に示した固体撮像装置を用いた従来のビデオカメラは、
感度の低下をまぬがれなかった。また、固体操作素子自
体の感度がさらに向上したとしても、輝度信号の低いS
/Nによって、ビデオカメラの感度の向上は左程期待で
きない。
次に、箪1図の固体撮像装置を用いると、第7図(にお
いて、遅延回路17..172が必要である。このため
に、ビデオカメラは、遅延回路17、。
いて、遅延回路17..172が必要である。このため
に、ビデオカメラは、遅延回路17、。
17□のためのスペースが必要となり、重母、消費電力
、コストなども増加し、ビデオカメラの小型化、軽n化
、低消費電力化、低コストに支障をきたすことになる。
、コストなども増加し、ビデオカメラの小型化、軽n化
、低消費電力化、低コストに支障をきたすことになる。
また、遅延回路171.17□は利得の6dB低下や遅
延歪みなども生じさせ、このことからも得られるカラー
映像信号にS/Nの劣化を生じさせることになる。
延歪みなども生じさせ、このことからも得られるカラー
映像信号にS/Nの劣化を生じさせることになる。
以上のように、従来の固定撮像装置は得られた出力信号
から輝度信号を形成するための処理手段が必要とするた
めに、これを用いたビデオカメラに、感度の低下やスペ
ース、重用、消費電力、コスト、信号歪みなどの点で問
題を惹き起し、前it増幅回路の設計を困難にするなど
の欠点を有していた。
から輝度信号を形成するための処理手段が必要とするた
めに、これを用いたビデオカメラに、感度の低下やスペ
ース、重用、消費電力、コスト、信号歪みなどの点で問
題を惹き起し、前it増幅回路の設計を困難にするなど
の欠点を有していた。
本発明の目的は、上記従来技術の欠点な除き、直接輝度
信号とすることができる出力信号を発生し、輝度信号を
形成するための回路手段を除去することができるように
した固体撮像装置を提供するにある。
信号とすることができる出力信号を発生し、輝度信号を
形成するための回路手段を除去することができるように
した固体撮像装置を提供するにある。
この目的を達成するために、本発明は、垂直方向に配置
された画素群のうち、1つおきの画素群が他の1つおき
の画素群に対して水平方向にづれるように、各画素を配
列し、隣り合う2つの画素群の水平方向の配列と、該各
画素で生じた信号電荷の転送部での配列とが互いに対応
するようにするとともに、該信号電荷の該転送部での配
列によって輝度情報が形成されるように、各画素毎に所
定の色フィルタを配置した点に特徴がある。
された画素群のうち、1つおきの画素群が他の1つおき
の画素群に対して水平方向にづれるように、各画素を配
列し、隣り合う2つの画素群の水平方向の配列と、該各
画素で生じた信号電荷の転送部での配列とが互いに対応
するようにするとともに、該信号電荷の該転送部での配
列によって輝度情報が形成されるように、各画素毎に所
定の色フィルタを配置した点に特徴がある。
すなわち、第10図に示すように、画素A工。
A2.A3゜A4からなる画素群へに対し、画素I3.
,82,133.B4からなる画素群Bを水平方向し二
すら1−5各画素に所定の色フィルタを配置する。
,82,133.B4からなる画素群Bを水平方向し二
すら1−5各画素に所定の色フィルタを配置する。
かかる色フィルタとしては、たとえば、第11図に示す
ように配置されたものを用い、WフィルタG−を画素A
1に、()フィルタは画素A2に、CYフィルタはpT
ql七B 、に、Y、フィルタは画素B2に配置される
ようGこして、以下、同様に、隣り合う2つの画素群の
夫々2つづつの画素毎に第11図のように色フィルタを
配置する。
ように配置されたものを用い、WフィルタG−を画素A
1に、()フィルタは画素A2に、CYフィルタはpT
ql七B 、に、Y、フィルタは画素B2に配置される
ようGこして、以下、同様に、隣り合う2つの画素群の
夫々2つづつの画素毎に第11図のように色フィルタを
配置する。
このように、各画素および各色フィルタご配置すルコと
により、転送部に記憶される隣り合う2つの画素群A、
Bからの信号電荷の配列は、これら画素群A、Hにおけ
る各画素の水平方向の配列と対応することになるし、ま
た、転送部の連続する4つの相の信号電荷は夫々w、g
、c、、y。
により、転送部に記憶される隣り合う2つの画素群A、
Bからの信号電荷の配列は、これら画素群A、Hにおけ
る各画素の水平方向の配列と対応することになるし、ま
た、転送部の連続する4つの相の信号電荷は夫々w、g
、c、、y。
であるから、これらに対応する画素成分の和は、先の式
(1)から、近似的に輝度信号となる。
(1)から、近似的に輝度信号となる。
以下、本発明の実施例を図面について説明する。
第12図は本発明による固体撮像装置の一実施例を示す
構成図であって、第1図に対応した部分には同一符号を
つけている。
構成図であって、第1図に対応した部分には同一符号を
つけている。
第12図において、画素A I、 A 2. A B、
A 4からなる画素群A1画素C1+ C2t C3
e C4からなる画素群C1画素E1m E2t EB
e B4からなる画素群Eに対し、画素群A、C間の画
素B1.B2゜B3.B、からなる画素群Bおよび画素
群C,B間の画素D1 e D2* B8 p B4か
らなる画素群DGま、水平方向にずれて配置し、このず
れ量は、水平方向に隣り合う2つの画素の中心点間の距
離の1/2に設定する。
A 4からなる画素群A1画素C1+ C2t C3
e C4からなる画素群C1画素E1m E2t EB
e B4からなる画素群Eに対し、画素群A、C間の画
素B1.B2゜B3.B、からなる画素群Bおよび画素
群C,B間の画素D1 e D2* B8 p B4か
らなる画素群DGま、水平方向にずれて配置し、このず
れ量は、水平方向に隣り合う2つの画素の中心点間の距
離の1/2に設定する。
画素1は第2図と同様の構成をなして同様の動作をなし
、また、結合部3.転送部4.入力部5゜TTiHiへ
走査回路8の動作も、第1図に示した従来の固体捏像装
置と同様である。したがって、転送部4には、2つの隣
り合う画素群からの信号電荷が、氾1図に示した固体撮
像装置と同様の配列で記憶され、また、水平方向に転送
される。
、また、結合部3.転送部4.入力部5゜TTiHiへ
走査回路8の動作も、第1図に示した従来の固体捏像装
置と同様である。したがって、転送部4には、2つの隣
り合う画素群からの信号電荷が、氾1図に示した固体撮
像装置と同様の配列で記憶され、また、水平方向に転送
される。
しかし、この実施例は、1つおきの画素群は他の1つお
きの画素群に対して上記のように水平方向[づれている
ために、隣り合う2つの画素群の各画素の水平方向の配
列に対応して、これらの画素からの信号電荷が転送部4
に配列される。
きの画素群に対して上記のように水平方向[づれている
ために、隣り合う2つの画素群の各画素の水平方向の配
列に対応して、これらの画素からの信号電荷が転送部4
に配列される。
すなわち、第12図において、いま、画素群Aの画素A
、、A2.A3.A4からの信号電荷alea2.a3
.a4と画素群Bの画素B1+ B2e BBe13
、からの信号電荷b1.b2.b3.b4とが転送部4
に記憶されたとすると、転送部4には、出力端子側から
信号電荷aly bly ”2e bly ”N。
、、A2.A3.A4からの信号電荷alea2.a3
.a4と画素群Bの画素B1+ B2e BBe13
、からの信号電荷b1.b2.b3.b4とが転送部4
に記憶されたとすると、転送部4には、出力端子側から
信号電荷aly bly ”2e bly ”N。
bBe C4e B4 の順で記憶され、この順で水平
方向に転送される。一方、画素群A、Bの各画素1は、
水平方向の配列が画素A1. B1. A2. B2゜
bBe B31 A4p B4の順になっており、これ
ら画素の水平方向の配列に対応してこれら画素からの信
号電荷が転送部4で配列されている。
方向に転送される。一方、画素群A、Bの各画素1は、
水平方向の配列が画素A1. B1. A2. B2゜
bBe B31 A4p B4の順になっており、これ
ら画素の水平方向の配列に対応してこれら画素からの信
号電荷が転送部4で配列されている。
したがって、いま、画素A1にWフィルタを、画素A2
にGフィルタを、画素B1に01フイルタを、画素B2
にY、フィルタを夫々配置し、第11図に示すように、
画素群Aの2つの隣り合う画素とこれらの画素に隣り合
う画素群Bの2つの画素との4つの画素毎に、番11図
に示すように色フィルタを配置し、また同様に、隣り合
う2つの画素群の上記の配列関係にある4つの画素毎に
、第11図に示するように色フィルタを配置すると、転
送部4には、信号電荷がW、c t gt y、eW、
C,、・・・・・・、の順で配列され、しかも、これら
信号電荷の配列は画素1の水平方向の配置に対応してい
る。
にGフィルタを、画素B1に01フイルタを、画素B2
にY、フィルタを夫々配置し、第11図に示すように、
画素群Aの2つの隣り合う画素とこれらの画素に隣り合
う画素群Bの2つの画素との4つの画素毎に、番11図
に示すように色フィルタを配置し、また同様に、隣り合
う2つの画素群の上記の配列関係にある4つの画素毎に
、第11図に示するように色フィルタを配置すると、転
送部4には、信号電荷がW、c t gt y、eW、
C,、・・・・・・、の順で配列され、しかも、これら
信号電荷の配列は画素1の水平方向の配置に対応してい
る。
そこで、転送部4から得られる出力信号もW。
Cア、g、y、、w、cア、・・・・・・の順で配列さ
れた画素成分からなり、この配列はこれらの画素成分を
生じた画素1の水平方向の配列に対応している。
れた画素成分からなり、この配列はこれらの画素成分を
生じた画素1の水平方向の配列に対応している。
一方、輝度信号は、画素成分Wによる白信号W。
画素成分Cyによるシアン信号CY1画素成分gによる
緑信号G1画素成分y、による黄信号Y2O和によって
得られる。そこで、転送部4の出力信号信号から夫々の
画素成分を振り合けて白信号W、シアン信号CY、緑信
号q、黄信号Y6を形成すると、これら信号の位相関係
は、夫りの画素成分の位相関係が画素1の水平方向の配
列関係に対応している。したがって、上記の形成された
白信号W、シアン信号CY、緑信号G、負信号Y6をそ
のまま加算することにより、輝度信号Yが得らfするこ
とになる。
緑信号G1画素成分y、による黄信号Y2O和によって
得られる。そこで、転送部4の出力信号信号から夫々の
画素成分を振り合けて白信号W、シアン信号CY、緑信
号q、黄信号Y6を形成すると、これら信号の位相関係
は、夫りの画素成分の位相関係が画素1の水平方向の配
列関係に対応している。したがって、上記の形成された
白信号W、シアン信号CY、緑信号G、負信号Y6をそ
のまま加算することにより、輝度信号Yが得らfするこ
とになる。
すなわち、転送部4からの出力信号は、白信号W、シア
ン信号CY、緑信号q、黄信号Y@が画(モ1の配列関
係に対応した位相関係で加算されているものであり、画
素成分の振り分けなどの処理をr(1,?!S+、とけ
ず、直J9 輝度信号として用いることができるもので
あイ)。
ン信号CY、緑信号q、黄信号Y@が画(モ1の配列関
係に対応した位相関係で加算されているものであり、画
素成分の振り分けなどの処理をr(1,?!S+、とけ
ず、直J9 輝度信号として用いることができるもので
あイ)。
rn、 13図はgrt 12図の固体撮像装置を用い
たビデオカメラの一具体例を示すブロック図であって、
30は算12図に示す固体撮像装置であり、第7図に対
応する部分には同一符号をつけて説明を一部省略する。
たビデオカメラの一具体例を示すブロック図であって、
30は算12図に示す固体撮像装置であり、第7図に対
応する部分には同一符号をつけて説明を一部省略する。
第13図において、固体撮像装置30には、第11図に
示したように色フィルタが配置されている。
示したように色フィルタが配置されている。
固体撮像装置30の出力信号は、前置増幅回路15で増
幅され、振り分は回路16に供給されるとともに、輝度
信号として、遅延回路19.低域フィルタ203を介し
、信号処理回路21に供給される。
幅され、振り分は回路16に供給されるとともに、輝度
信号として、遅延回路19.低域フィルタ203を介し
、信号処理回路21に供給される。
振り分は回路16は、第7図と同様に、供給された信号
から画素成分we go C,、y@を分離して白信号
W、緑信号G、シアン信号CY、黄信号Y、を出力し、
これらの信号はマトリックス回路18に供給されて赤信
号R1青信号Bが形成される。これら赤信号R,[信号
Bは夫々低域フィルタ20..202を介して信号処理
回路21に供給され、出力端子22にカラー映像信号が
得られる。
から画素成分we go C,、y@を分離して白信号
W、緑信号G、シアン信号CY、黄信号Y、を出力し、
これらの信号はマトリックス回路18に供給されて赤信
号R1青信号Bが形成される。これら赤信号R,[信号
Bは夫々低域フィルタ20..202を介して信号処理
回路21に供給され、出力端子22にカラー映像信号が
得られる。
かかるビデオカメラでは、作度信号を形成するた−りの
画一(が成分の振り分は処理を必要とせず、このために
、輝度信号に振り分は雑音成分が混入することがlr<
で高いS/Nが得られ、ビデオカメラσ)感r”t’が
向上する。また、画素成分の位相台ゎセもノ1ろ要がな
いから、このための遅延回路を設ける必要がない。この
結果、ビデオカメラは小型化。
画一(が成分の振り分は処理を必要とせず、このために
、輝度信号に振り分は雑音成分が混入することがlr<
で高いS/Nが得られ、ビデオカメラσ)感r”t’が
向上する。また、画素成分の位相台ゎセもノ1ろ要がな
いから、このための遅延回路を設ける必要がない。この
結果、ビデオカメラは小型化。
ijj +・1化、小消費電力化、低コスト化が可能と
なり、さらに、6dT3のゲイン低下や歪みなどが回避
される。
なり、さらに、6dT3のゲイン低下や歪みなどが回避
される。
振り分は回路16は赤信号R1青信号Bを形成するため
に設(Jられたものであり、この場合、マトリックス回
路18がら出力される夫々の色信号に振り分は外音成分
が混入するが、これら色信号GJ充分に帯域を狭くして
もよいのであるから、低域フィルタ20..202によ
って振り分は雑音を充分に除くことができ、色信号の8
/Nが向上する。また、マトリックス回路18の構成も
簡略化され、この点からも、ビデオカメラの低コスト化
が促進される。
に設(Jられたものであり、この場合、マトリックス回
路18がら出力される夫々の色信号に振り分は外音成分
が混入するが、これら色信号GJ充分に帯域を狭くして
もよいのであるから、低域フィルタ20..202によ
って振り分は雑音を充分に除くことができ、色信号の8
/Nが向上する。また、マトリックス回路18の構成も
簡略化され、この点からも、ビデオカメラの低コスト化
が促進される。
また、振り分は雑音成分の除去が容易であることから、
前置増幅回路15の高利得、低雑音性に対する条件を緩
和することができ、その設計が容易になる。
前置増幅回路15の高利得、低雑音性に対する条件を緩
和することができ、その設計が容易になる。
第14図は色フィルタの配置の他の具体例を示す配置図
である。かかる配置の色フィルタを第12図の固体撮像
装置に適用した場合には、画素群Aでは、画素A□、A
2.・・・・・・・・・、の順でWフィルタ、Gフィル
タ、・・・・・・と配置し、画素群Bでは、画素B1
* B 2 、・・・・・・・・・ の順にCYフィル
タ、Y@フィルタ、・・・・・・と配置する。次の画素
群Cでは、画素C1−Cz−・・・・・・・・・ のl
riにGフィルタ、Wフィルタ、・・・・・・と配置−
し、画素群りでは、画素J〕1゜D2.・・・・・・・
・・の順にY、フィルタ、CYフィルタ。
である。かかる配置の色フィルタを第12図の固体撮像
装置に適用した場合には、画素群Aでは、画素A□、A
2.・・・・・・・・・、の順でWフィルタ、Gフィル
タ、・・・・・・と配置し、画素群Bでは、画素B1
* B 2 、・・・・・・・・・ の順にCYフィル
タ、Y@フィルタ、・・・・・・と配置する。次の画素
群Cでは、画素C1−Cz−・・・・・・・・・ のl
riにGフィルタ、Wフィルタ、・・・・・・と配置−
し、画素群りでは、画素J〕1゜D2.・・・・・・・
・・の順にY、フィルタ、CYフィルタ。
・・・・・・と配置する。このように、4つの画素群2
単位とし、そのうちの隣り合う2つの画素群と他の隣り
合う2つの画素群とで色フィルタの配列を異ならせる。
単位とし、そのうちの隣り合う2つの画素群と他の隣り
合う2つの画素群とで色フィルタの配列を異ならせる。
第13図に示したビデオカメラにおいても、第14図に
示すように、各色フィルタを配置することができる。た
だし、振り分は回路16としては、1水平走査期間毎に
供給される信号の画素成分W。
示すように、各色フィルタを配置することができる。た
だし、振り分は回路16としては、1水平走査期間毎に
供給される信号の画素成分W。
gt C,、yeの順序が異なるから、第8図に示す各
画素成分を振り分けるMOS)ランジスク24も、この
1;口序に応じて動作させなければならないことはいう
までもない。
画素成分を振り分けるMOS)ランジスク24も、この
1;口序に応じて動作させなければならないことはいう
までもない。
2J′1.15図、笛16図1.第17図は夫々色フィ
ルタの配置のさらに他の具体例を示す配曹図である。
ルタの配置のさらに他の具体例を示す配曹図である。
2■15図の場合には、輝度信号Yは、w+y、+c、
=(r十g+1/3b)+(r十g)+(g+1/3b
)= 2 r + 3 g + 2/3 bとなり、赤
信号几、宵信号Bは夫々 w−c=r w−y、=1/3b となる。
=(r十g+1/3b)+(r十g)+(g+1/3b
)= 2 r + 3 g + 2/3 bとなり、赤
信号几、宵信号Bは夫々 w−c=r w−y、=1/3b となる。
単16図の場合には、輝度信号Yは、
r+g+cy=r十g+(g+1/3b)=r+2g+
1/3bとなり、赤信号R2!信号Bは夫々、 r = 「 Cア −g = 1/3 b となる。
1/3bとなり、赤信号R2!信号Bは夫々、 r = 「 Cア −g = 1/3 b となる。
第17図の場合には、輝度信号Yは、
Y e”+ g+ Cy =(’ 十g ) 十g+(
g+1 /3 b ) =r 千3 g+ 1/3 b
となり、赤信号R,9信号Bは夫々、 y、−g=r Cy g ” 1/3 b 、となる。
g+1 /3 b ) =r 千3 g+ 1/3 b
となり、赤信号R,9信号Bは夫々、 y、−g=r Cy g ” 1/3 b 、となる。
第18図は第12図の固体撮像装置を用いたビデオカメ
ラの他の具体例を示すブロック図であって、30′は第
15図、第16図あるいは第17図に示した配置の色フ
ィルタを設けた第12図の固体撮像装置であり、第13
図に対応する部分には同一符号をつけている。
ラの他の具体例を示すブロック図であって、30′は第
15図、第16図あるいは第17図に示した配置の色フ
ィルタを設けた第12図の固体撮像装置であり、第13
図に対応する部分には同一符号をつけている。
この具体例は、振り分は回路16が第15図。
第16図、第17図のいずれかの色フィルタの配置に応
じた3種類の画素成分を振り分ける点、および、振り分
は回路16からの3つの出力信号がら赤信号几、青信号
Bを形成するように、マトリックス回路18が構成され
ている点を除いて、第13図に示した具体例と構成、動
作および効果は同じである。
じた3種類の画素成分を振り分ける点、および、振り分
は回路16からの3つの出力信号がら赤信号几、青信号
Bを形成するように、マトリックス回路18が構成され
ている点を除いて、第13図に示した具体例と構成、動
作および効果は同じである。
第19図はW、12図の固体撮像装置を用いたビデオカ
メラのざらに他の具体例を示すブロック図であって、1
9は遅延回路、20は低域フィルタ、30′は第12図
に示した固体撮像装置であり、第13図に対応した部分
には同一符号をつけている。
メラのざらに他の具体例を示すブロック図であって、1
9は遅延回路、20は低域フィルタ、30′は第12図
に示した固体撮像装置であり、第13図に対応した部分
には同一符号をつけている。
この具体例は、白黒映像信号を発生するためのビデオカ
メラであり、固体撮像装置30#には色フイ、ルタが設
けられていない。この具体例においても、固体tli’
f像装僅30“の出力信号は、画素成分の振り分けなど
の処理を行なうことrr < 、直接白黒1、!:、像
信号とすることができる。
メラであり、固体撮像装置30#には色フイ、ルタが設
けられていない。この具体例においても、固体tli’
f像装僅30“の出力信号は、画素成分の振り分けなど
の処理を行なうことrr < 、直接白黒1、!:、像
信号とすることができる。
なお、第19図においで、遅延回路19は必ず1〜イ)
必要でLJ f、r <、また、(7号処理回路21で
は、Tンコーダ回路が必要でないことはいうまでもない
。
必要でLJ f、r <、また、(7号処理回路21で
は、Tンコーダ回路が必要でないことはいうまでもない
。
肖120[ン目ま本発明による固体撮像装置の他の実施
例を示ず(1゛ヤ成であって、31 31□、313゜
夏1 314 は垂1rTCcDであり、第12図に対応する
部分には同一符号をつけて一部説明を省略する。
例を示ず(1゛ヤ成であって、31 31□、313゜
夏1 314 は垂1rTCcDであり、第12図に対応する
部分には同一符号をつけて一部説明を省略する。
第20図において、垂直C0D31□、312゜31□
314は、たとえば、転送部4と同様に、ダブル転送3
相CCDであって、垂直CCD31゜は画素A1.B□
、C,、Dl、El に生じた信号電荷を垂直方向に転
送部4へ転送し、同様に、垂直CCD31.は画素A
2. B 2. Cgo D2p E2 に生じた信号
電荷を、垂直CCD313は画素A 3 。
314は、たとえば、転送部4と同様に、ダブル転送3
相CCDであって、垂直CCD31゜は画素A1.B□
、C,、Dl、El に生じた信号電荷を垂直方向に転
送部4へ転送し、同様に、垂直CCD31.は画素A
2. B 2. Cgo D2p E2 に生じた信号
電荷を、垂直CCD313は画素A 3 。
B3.C3,D8.E、に生じた信号電荷を、垂直CC
D 31 、は画素A4e B4e C4e D4e
E4 に生じた信号電荷を転送する。
D 31 、は画素A4e B4e C4e D4e
E4 に生じた信号電荷を転送する。
また、画素群A、e、Eに対し1画素群B、Dが、第1
2図に示した実施例と同様に、水平方向にづれている。
2図に示した実施例と同様に、水平方向にづれている。
次に、この実施例を動作を説明する。
雑石帰線期間において、画素1の全ての信号電荷を対応
する垂直CCD31□、31□F 313p ”14に
転送する。次に、水平帰腺期間に垂直CCI)311゜
312.31..314をH1fiJJシ、その期間の
前半で画素人□、A、、A1.A4の画素群へからの信
号電荷を@直方向に転送して転送部4に記憶し、次のf
4半で、同様に、画素群Bからの信号電荷を転送1’r
IX4に;;己1ハする。
する垂直CCD31□、31□F 313p ”14に
転送する。次に、水平帰腺期間に垂直CCI)311゜
312.31..314をH1fiJJシ、その期間の
前半で画素人□、A、、A1.A4の画素群へからの信
号電荷を@直方向に転送して転送部4に記憶し、次のf
4半で、同様に、画素群Bからの信号電荷を転送1’r
IX4に;;己1ハする。
転送y1(4における画素群A、Bからの信号電荷の配
列は、第12図に示した実施例の場合と同様であり、し
たがって、画素群A、Bの各画素の水平方向の配列と一
致している。以下、同様に、各水平帰線期間毎に2つの
画素群からの信号電荷が垂直CCD31□、31□e
”3v 314 から供給さJ]、また、垂直帰線期間
毎に、全ての画素1から74応する垂直CCI) 31
□、31□、313,31゜にイコ号電荷が転送される
。
列は、第12図に示した実施例の場合と同様であり、し
たがって、画素群A、Bの各画素の水平方向の配列と一
致している。以下、同様に、各水平帰線期間毎に2つの
画素群からの信号電荷が垂直CCD31□、31□e
”3v 314 から供給さJ]、また、垂直帰線期間
毎に、全ての画素1から74応する垂直CCI) 31
□、31□、313,31゜にイコ号電荷が転送される
。
そこで、各画素1に設けられる色フィルタを、笛11図
、箪13図、第14図ないし第17図に示すように配置
することにより、転送部4から出力さね、出力増幅回路
6で増幅された信号は、第12図の実施例と同様に、直
接輝度信号として用いることができる。したがって、こ
の実施例も、第13図、第18図、第19図に示す構成
のビデオカメラにおける固体撮像装置30.30’、3
ゲとして用いることができる。
、箪13図、第14図ないし第17図に示すように配置
することにより、転送部4から出力さね、出力増幅回路
6で増幅された信号は、第12図の実施例と同様に、直
接輝度信号として用いることができる。したがって、こ
の実施例も、第13図、第18図、第19図に示す構成
のビデオカメラにおける固体撮像装置30.30’、3
ゲとして用いることができる。
以上、本発明の実施例について説明したが、色フィルタ
の種類やそれらの配置関係は、これまで述べたものに限
られるものではなく、直接輝度信号が得られ、かつ、色
信号が形成可能であれば、色フィルタの種類やそれらの
配置関係は任意に選ぶことができる。
の種類やそれらの配置関係は、これまで述べたものに限
られるものではなく、直接輝度信号が得られ、かつ、色
信号が形成可能であれば、色フィルタの種類やそれらの
配置関係は任意に選ぶことができる。
なお、転送部4.垂直CC1) 31゜、 312.3
1.。
1.。
314 などの駆動手段は、煩雑さを避けるために省略
したが、公知゛の手段を用いることができることはいう
までもない。
したが、公知゛の手段を用いることができることはいう
までもない。
以上説明したように、本発明によれば、隣り合う2つの
画素群の各画素の水平方向の配列関係と、該画素に生じ
た信号電荷の転送部における配列関係とを対応させるこ
とができて、該転送部から得られる出力信号の各画素成
分の配列関係な修正する必要がなく、前記画素に対して
所定の配列関係で色フィルタを配置することにより、前
記出力信号を直接輝度信号として用いることができるも
のであって、輝度信号の8/Nを向上せしめてビデオカ
メラの感度を著しく高め、かつ、該ビデオカメラの小型
化、軽量化、低消費電力化、低コストを実現可能とし、
上記従来技術の欠点を除いて優れた機能の固体撮像装置
を提供することができる。
画素群の各画素の水平方向の配列関係と、該画素に生じ
た信号電荷の転送部における配列関係とを対応させるこ
とができて、該転送部から得られる出力信号の各画素成
分の配列関係な修正する必要がなく、前記画素に対して
所定の配列関係で色フィルタを配置することにより、前
記出力信号を直接輝度信号として用いることができるも
のであって、輝度信号の8/Nを向上せしめてビデオカ
メラの感度を著しく高め、かつ、該ビデオカメラの小型
化、軽量化、低消費電力化、低コストを実現可能とし、
上記従来技術の欠点を除いて優れた機能の固体撮像装置
を提供することができる。
第1図は従来の固体撮像装置の一例を示す構成図、第2
図は第1図の画素の一例?示す構成図、第3図は第1図
の転送部における各画素からの信号電荷の配信を示す説
明図、第4図は第1図の隣り合う画素群における各画素
の空間的配列関係を示す説明図、河5図は8I!1図の
各画素に設けられた色フィルタの配置関係の一例を示す
説明図、第6図は筆1図の転送部に記憶された信号電荷
の配列関係を各画素の空間的配列関係に対応づけるため
の処理を示す説明図、第7図は第1図の固体撮像装置を
用いた従来のビデオカメラの一例を示すブロック図、第
8図は第7図の振り分は回路の一部を示す回路図、gf
、9図は第8図の各部の信号を示す波形図、j7T l
Q図は本発明による固体撮像装置の原理図、第11図
は本発明による固体撮像装置の色フィルタの配置関係の
一具体例を示す説明図、第12図は本発明による固体撮
像装置の一実施例を示す構成図、第13図は第12図の
固体撮像装置を用いたビデオカメラの一興体例を示すブ
ロック図、第14図〜第17図は夫々色フィルタの配置
関係の他の具体例を示す説明図、第18図および第19
図は夫々算12図の固体撮像装置を用いたビデオカメラ
の他の具体例を示すブロック図、第20図は本発明によ
る固体撮像装置の他の実施何分示す構成図である。 1・・・・・・画素、21u 21e 23s 24・
・・・・・垂直信号線、3・・・・・・結合部、4・・
・・・・転送部、5・・・・・・入方部、6・・−・−
41力増+111路、7A、 7B、 7C,7D、
7B・・・・・・垂直走査線、8・・・・・・垂直走査
回路、31□、312””x*314・・・・・・垂直
CCD。 笥/!!! Wi2fl!J 第3図 節4図 第511 第evJ 2 第7v!J 廿 1 第9図 V、tO図 第11図 第12図 ρ sI3図 第15図 第17図 第18図 (2′ fi、19図 )/ 第20図
図は第1図の画素の一例?示す構成図、第3図は第1図
の転送部における各画素からの信号電荷の配信を示す説
明図、第4図は第1図の隣り合う画素群における各画素
の空間的配列関係を示す説明図、河5図は8I!1図の
各画素に設けられた色フィルタの配置関係の一例を示す
説明図、第6図は筆1図の転送部に記憶された信号電荷
の配列関係を各画素の空間的配列関係に対応づけるため
の処理を示す説明図、第7図は第1図の固体撮像装置を
用いた従来のビデオカメラの一例を示すブロック図、第
8図は第7図の振り分は回路の一部を示す回路図、gf
、9図は第8図の各部の信号を示す波形図、j7T l
Q図は本発明による固体撮像装置の原理図、第11図
は本発明による固体撮像装置の色フィルタの配置関係の
一具体例を示す説明図、第12図は本発明による固体撮
像装置の一実施例を示す構成図、第13図は第12図の
固体撮像装置を用いたビデオカメラの一興体例を示すブ
ロック図、第14図〜第17図は夫々色フィルタの配置
関係の他の具体例を示す説明図、第18図および第19
図は夫々算12図の固体撮像装置を用いたビデオカメラ
の他の具体例を示すブロック図、第20図は本発明によ
る固体撮像装置の他の実施何分示す構成図である。 1・・・・・・画素、21u 21e 23s 24・
・・・・・垂直信号線、3・・・・・・結合部、4・・
・・・・転送部、5・・・・・・入方部、6・・−・−
41力増+111路、7A、 7B、 7C,7D、
7B・・・・・・垂直走査線、8・・・・・・垂直走査
回路、31□、312””x*314・・・・・・垂直
CCD。 笥/!!! Wi2fl!J 第3図 節4図 第511 第evJ 2 第7v!J 廿 1 第9図 V、tO図 第11図 第12図 ρ sI3図 第15図 第17図 第18図 (2′ fi、19図 )/ 第20図
Claims (1)
- 半導体基板上に、水平方向に配列された複数個の画素か
らなる画素群を垂直方向に複数個配置し、該画素で発生
した信号電荷を該画素群毎に1喧次垂直方向に転送し、
さらに、2つの該画素群毎に該信号電荷をJIIi′を
次水平方向に転送して出力信号を得イ1よう(・−[7
た固体撮像装置において、前記画素群σ〉うちの1つお
きの画素群を、他の1つおきの画素群に対し、水平方向
に前記画素の中心点間の距離の1/2だけずらして配宿
し、前記画素の夫々に所定の色フィルタを配置すること
により、前記出力信号を輝度信号とすることができるよ
うに構成したこと?特徴とする固体撮像装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP58130361A JPS6022888A (ja) | 1983-07-19 | 1983-07-19 | 固体撮像装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP58130361A JPS6022888A (ja) | 1983-07-19 | 1983-07-19 | 固体撮像装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6022888A true JPS6022888A (ja) | 1985-02-05 |
Family
ID=15032534
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP58130361A Pending JPS6022888A (ja) | 1983-07-19 | 1983-07-19 | 固体撮像装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS6022888A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH07179158A (ja) * | 1991-02-19 | 1995-07-18 | Mercedes Benz Ag | 自動車の塑性変形可能な膝衝突体 |
-
1983
- 1983-07-19 JP JP58130361A patent/JPS6022888A/ja active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH07179158A (ja) * | 1991-02-19 | 1995-07-18 | Mercedes Benz Ag | 自動車の塑性変形可能な膝衝突体 |
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