JPS60250794A - 単板カラ−固体撮像装置 - Google Patents

単板カラ−固体撮像装置

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JPS60250794A
JPS60250794A JP59106997A JP10699784A JPS60250794A JP S60250794 A JPS60250794 A JP S60250794A JP 59106997 A JP59106997 A JP 59106997A JP 10699784 A JP10699784 A JP 10699784A JP S60250794 A JPS60250794 A JP S60250794A
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signals
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Shoichi Tanaka
正一 田中
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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】 技術分野 本発明は単板カラー固体撮像装置に関し、特に各画素行
が4種類の色画素配列を持つ単板カラー固体撮像装置の
信号処理技術に関する。
背景技術 単板カラー固体撮像装置はTVカメラまノこは電子カメ
ラの分野で撮像管または光学カメラと競争している。単
板カラー固体撮像装置において、各画素行か黄画素Ye
と緑画素Gとシアン画素cyと白画素Wを備える色画素
配列方式(4色配列方′式と略称される。)は公知であ
る。上記の4色配列方式において、第N画素行の色画素
は第N→1画素行の色画素に対して、水平方向に2画素
ピッチたけンフトシて配置される。そして上記の隣接す
る・2画素行の信号l水平走査期間に独立に出力し、そ
して出力された2画素行の信号電圧を加算して輝度信号
Yを作り、赤信号Rと青信号Bも垂直相関を利用して、
R−(Y e十W) −(G + ’Cy)、B = 
(W−Cy) −(Y e+ G )の演算を実施して
作られる。
3、発明の詳細な説明 技術分野 本発明は単板カラー固体撮像装置に関し、特に各画素行
が4種類の色画素配列を持つ単板カラー固体撮像装置の
信号処理技術に関する。
背景技術 単板カラー固体操像装置はTVカメラまたは電子カメラ
の分野で撮像管または光学カメラと競争している。単板
カラー固体撮像装置において、各画素行が黄画素Yeと
緑画素Gとシアン画素Cyと白画素Wを、備える色画素
配列方式(4色配列方式と略称される。)は−公知であ
る。上記の4色配列方式において、第N画素行の色画素
は第N + 1画素行の色画素に対して、水平方向に2
画素ピッチだけシフトして配置される。そして上記の隣
接する2画素行の信号l水平走査期間に独立に出力し、
そして、出力された2画素行の信号電圧を加算して輝度
信号Yを作り、赤信号Rと青信号Bも垂直相関を利用し
て、R−(Y e十W) −(G −4−Cy)、B 
= (W−Cy)−(Ye+G)の演算を実施して作ら
れる。
特出59−69836は本出願人によって出願された本
発明の先行出願である。
発明の開示 上記に説明された従来の4色配列方式において、補色フ
ィルタを使用するので感度は良好であり、そして上記の
加算信号電圧は輝度信号であるので水平輝度解像度が改
善される。しかし隣接する2画素行の出力信号によって
1表示行のカラー信号(Y、R,B)を合成するので、
垂直解像度は当然悪くなる。特に輝度または色が垂直方
向にや激に変化する場合、着色する欠点があった。本発
明の第1の目的は4色配列方式を持つ単板カラー固体撮
像装置において、垂直解像度を改善する事である。
さらに単板カラー固体撮像装置は上記の競争−1−1で
きる限り高い解像度と忠実なカラー画像の再現性か要求
される。この要求は特に拡大されたスチルブリットを作
る電子カメラにおいて重要である。
本発明の第2の目的は4色配列を持つ単板カラー固体撮
像装置において、鮮明な色彩を持つTVまたはスヂル画
像を作る事である。本発明の特徴と効果か以下に説明さ
れる。
上記の目的を達成するために、本明細書は3個の独立発
明を開示する。各独立発明は深い相互関係を持ち、−緒
に実施する事によって相乗効果を発生する。各独立発明
の特徴と効果が以下にに説明される。
独立発明l クレーL、 1 上記に説明されたように画素数の増加以外の方法による
単板カラー固体撮像装置の色解像度の改善は重要である
。本発明は上記の4色配列形固体撮像装置において、1
画素行の画素から発生する信号(1行信号と略称される
。)によって少なくとも赤信号Rと青信号Bの低域成分
を作る事を特徴とする。このようにすれば色信号(赤信
号Rと青信号B)の垂直解像度を大巾に改善できる。ま
た色信号R,Bまたは輝度信号Yが垂直方向に急変化し
ても着色現象は発生しない。l実施例において、1行信
号を構成するcy倍信号G信号が青信号とYe倍信号ら
分離され、そしてYe信号十W信号がらG信号とCy倍
信号減算される。そして上記の減算信号の低域成分が赤
信号Rになる。同様にW信号→−cy倍信号らG信号子
Ye信号が分離され、減算される。そ1.てこの減算信
号の低域成分が青信号Bになる。
従属発明1 クレーム2 クレーム1の好ましい1実施例において、各画素行の出
力信号の1画素ピッチ時間遅延した信号(遅延信号と略
称される。)が作られる。そして上記の遅延信号と、遅
延しない上記の信号である非遅延信号の差を検出する事
によって、赤信号Rと青信号Bを交互に発生できる。し
たかって上記の赤信号Rと青信号Bをサンプリング回路
によって分離すれば広い帯域の赤信号Rと青信号Bが得
られる。ただし上記の赤信号R(または青信号B)は2
画素ピッチ毎に符号が反転しているので、整流する必要
がある。また時間軸を一致するために輝度信号Yは1/
2画素ピッヂ時間遅延する事が好ましい。この実施例に
よればクレーム1に開示される実施例に比べて2倍の帯
域(=水平解像度)を持つ色信号R,Bを作る事が可能
になる。
従属発明2 クレーム3 クレーム1または2の好ましいl実施例において、赤信
号Rと青信号Bの高域成分は隣接する2画素行の画素か
ら発生する信号から作られる。そしてクレームlまたは
2の方法で作られた赤信号Rと青信号Bの低域成分と混
合される。このようにすれば非常に広い帯域を持つ赤信
号Rと青信号Bをつくる事ができる。
従属発明3 クレーム4 クレームl 、2.3の好ましいl実施例において、低
照度時に赤信号Rと青信号Bの低域成分は隣接する2画
素行の色画素から発生する信号(2行信号と略称される
。)によって作られる。このようにすれば低照度時の色
信号R,BのS/N比を改善できる。
従属発明4 クレーム5 クレームlの1実施例において、特に電子カメラにおい
て、画素行に対応する表示行の間に補間表示行が配置さ
れる。そして上記の対応表示行の色信号R,Hの低域成
分は1行信号によって作られ、そして上記の補間表示行
の色信号R,Bは2行信号によって作られる。このよう
にすれば対応表示行と補間表示行の低域成分が異なるの
で、垂直解像度は改善される。
独立発明2 クレーム6 クレーム2において、遅延信号と非遅延信号を減算する
事によって広い帯域を持つ色信号R1Bを作る事が開示
される。この技術は2行信号から色信号R,Bを作る従
来の色信号処理技術にも応用できる。即ち、隣接する2
画素行の出力信号をそれぞれ1画素ピッチ時間遅延して
2行分のの遅延信号を作り、そして上記の2行分の遅延
信゛号と2行分の非遅延信号によって、色信号R9Bを
作る。
このようにすれば各画素ピッチ時間毎に赤信号Rと青信
号Bを両方とも発生できるので、広い帯域を持つ色信号
R,Bを作る事かできる。この方法。
で作られた色信号R,Bの高域成分ははクレーム3の色
信号R,Bの高域成分として使用できる。
クレーム2の方法で作られた色信号R,Bとこの方法で
作られた色信号R,Bを加算して作られた広い帯域の色
信号R9Hの高域成分をクレーム3に利用しても良い。
独立発明3 クレーム7 独立発明1.2によって高い垂直、水平解像度を持つ色
信号R,Bを作る事が開示された。しかし輝度信号Yの
垂直、水平解像度も同様に改善されなければ、鮮明なカ
ラー画像の再現は出来ない。
本発明は1画素行の色画素から発生する信号(1行信号
)の低域成分と、隣接する2画素行の信号(2行信号)
の高域成分によって1.輝度信号Yを作る事を特徴とす
る。このようにすれば輝度信号Yの垂直解像度を改善で
きる。
従属発明l クレーム8 クレーム7の好ましいl実施例において、低照度時に輝
度信号Yの低域成分は2行信号の和によって作られる。
このようにすれば低照度時にS/N比を改善できる。
従属発明2 クレーム9 クレーム7の好ましいl実施例において、画素行の2倍
の表示行が表示される。そして画素行に対応する表示行
の輝度信号Yの低域成分は1行信号によって作られ、そ
して上記の対応表示行の間に配置される補間表示行の輝
度信号Yは2行信号の和によって作られる。このように
すれば対応表示行と補間表示行の低域成分は異なるので
垂直解像度は改善される。上記の各クレームの実施によ
って、鮮明な色彩と高い解像度を持つ画像を再現できる
。特にクレーム3、クレーム6において、画素ピッヂ時
間毎に赤信号Rと青信号Bをそれぞれ発生できる。その
結果、クレーム7の方法によって、または2行信号の和
によって作られた輝度信号Yと上記の色信号R,Bによ
って広い帯域の緑信号Gを作ることができる。そして−
上記のR,B。
G信号から忠実な画像を再現できる。本発明の他の特徴
と効果が以下の実施例によって説明される。
発明を実施するだめの最良の形態 図1は本発明の1実施例を表す色画素配列図である。各
画素行は黄画素Yeと緑画素Gとンアン画素Cyと白画
素Wを上記の順番で備える。そして隣接する2画素行の
画素配置は水平方向に2画素ピッチだけシフトしている
。図1かられかるように、各画素行にお、いて、隣接す
る2画素から出力される信号の差信号は赤信号Rと青信
号Bを交互に発生する。ただしその符号は周期的に変化
する。
たとえばN画素行において、−R,B、R,−B信号を
発生する事ができ、これらの色信号(1行信号から作ら
れるので、水平色信号または水平赤信号または水平青信
号と略称される。)の重心はM+0.5.M+1.5.
M+2.5.M+1.5列の位置である。同様に隣接す
る2画素行の画素から出力される信号の加減算によって
、赤信号Rと青信号Bが交互に出力できる。たとえばN
+0゜5画素行の行重心位置に−B 、−R、B 、R
信号を発生する事ができ、これらの色信号(2行信号か
ら作られるので、垂直色信号または垂直赤信号または垂
直青信号と略称される。)の列重心位置は上記の水平色
信号と同じである。したがって、図1において、1行信
号(1画素行の色画素から発生する信号)から広い帯域
を持つ色信号R,Bを作れる事が理解される。たとえば
1画素行が384画素を備えるNTSC単板カラー固体
撮像装置において、上記の水平色信号R,Bはそれぞれ
約18 M 14 Zの帯域を持つ。そして上記の色信
号R,Bは輪郭の着色または垂直解像度の低下を防止す
る。
さらに1画素行または隣接する2画素行の水平色信号と
、」二記の垂直色信号を加算する事によって、色信号R
,Bの帯域を2倍にできる事が理解される。もちろんこ
の場合も出力される色信号R,Hの符号は周期的に変化
するので、それを修正する必要がある。たとえば1画素
行が384画素を備える上記の実施例において、色信号
R,Bはそれぞれ3.6MHzの帯域を持つ事ができる
。この事実はスチルプリントなどの応用において、鮮明
な色彩を再現できる事を意味する。l実施例において、
1画素行の水平色信号R,Bの低域成分と、!または隣
接する2画素行の水平色信号R,Bと垂直色信号R,H
の和信号の高域成分を加算して、色信号R,Bを作る。
このようにすれば、隣接する2画素行の信号を使用する
事による垂直解像度の低下は最小になる。1表示行の色
信号R,Bの少なくとも低域成分が1行信号によって作
られる実施例において、上記の表示行の間に配置される
補間表示行は垂直色信号を持つ事が可能である。
または他の実施例において、N表示行の色信号R1Bを
N画素行の水平色信号とN+0.5画素行に重心を持つ
垂直色信号によって作り、そして補間表示行であるN+
05表示行の色信号R,BをN+1画素行の水平色信号
とN+05画素行に重心を持つ垂直色信号によって作る
ことも可能である。このようにすれば隣接する2表示行
の色信号R,Bが同じである従来の補間表示方法に比べ
て、垂直解像度が改善される。図1において、鮮明な画
像を再現するためには、色信号R,Bだけでなく輝度信
号Yの垂直解像度も改善する必要がある。図2は独立発
明3に開示される4色配列形単板カラー固体撮像装置の
輝度信号処理回路を表す。1画素行の各画素から発生す
る信号(1行信号)の低域成分によって、1表示行の輝
度信号Yの低域成分を作り、隣接する2画素行の画素か
ら発生ずる信号(2行(m号)の和によってその高域成
分を作れば、垂直解像度の低下を最小にして、水平解像
度を改善できる。すなわち図2において、奇(偶)数番
目の画素行の信号(奇数信号と略称される。)Slと偶
(奇)数番目の画素行の信号(偶数信号と略称される。
)S2は加算回路lで加算され、垂直輝度信号Yvにな
る。切り替え回路2はS2とYvを条件によって切り替
える。たとえば低照度時に2はYvを低域フィルタ4に
送る。その結果輝度信号Yの低域成分は低照度時に良い
S/N比を持つ。補間表示行の輝度信号Yを作る時に、
2はYvを選択する。それ以外の期間に2は入力線40
の信号を低域フィルタ4に送る。Yvは帯域フィルタ3
で帯域制限される。l実施例において、3は0.5MH
zから3.5MHzの帯域を持ち、そして4は0.5M
Hz以下の帯域を持つ。もちろん切り替え回路2の省略
は可能である。
この場合同体撮像装置の1出力線が4に接続され、上記
の出力線はフィールド期間毎に奇数信号S1、と偶数信
号S2を交互に4に出力する。図3は独立発明lを表ず
l実施例ブロック回路図である。
奇数信号Slと偶数信号S2はサンプリング回路(色分
離回路)5に入力される。ただしS2はスイッチ17を
介し5て5に入力される。サンプリング回路5は奇数信
号S1と偶数信号S2からG信号とYe倍信号cy倍信
号青信号を分離する。スイッチ17は高照度時に偶数信
号S2を遮断する。ただル し補間表示行を表示する時は債照度時にも拘わらず、S
2は色分離回路5に入力される。サンプリング回路5は
出力線6.7.8.9にそれぞれG信号、Ye倍信号c
y倍信号青信号を出力する。インバーター10.11.
12はそれぞれ色信号の符号を反転する。そして上記の
出力線の信号は加算回路13.1’4で加算される。1
3は低域フィルタ15を介して赤信号Rの鴫域成分RL
を出力する。
加算回路14は低域フィルタ16を介して青信号Bの低
域成分BLを出力する。図3の回路によれば低照度時ま
たは補間表示行を表示する時に垂直色信号R,Bを出力
し、そしてそれ以外の期間に水平色信号R,Bを出力す
る事ができる。もちろんすべての期間に水平色信号R,
Bを出力する事も可能である。その結果特にS/N比の
低下を最小にして、色信号R,Hの垂直解像度を改善で
きる。TVカメラに応用される図21図31図4の信号
処理回路において、奇数信号S1と偶数信号S2はフィ
ールド期間毎に位置を交替する事が好ましい。即ち入力
線20と40はSlと82をフィールド期間毎に交互に
人力される。図4はクレーム2と独立発明2を説明する
I実施例ブロック回路図である。奇数信号Slは1画素
ピッチ時間遅延回路18に入力され、偶数信号S2はス
イッチI7を介して1画素ピッチ遅延回路19に人力さ
れる。そして上記の1画素ピッチ遅延信号S2’はイン
バーター10によって符号を反転されて加算回路13.
14に入力される。非遅延信q S l 。
S2はそれぞれインバーター11.12によって符号を
反転されて、加算回路13または14に入力される。加
算回路13は隣接する2画素行の水平色信号R,Bを出
力し、そして加算回路14は垂直色信号R,Hを出力す
る。上記の垂直色信号R,Bと水平色信号R,Hのうち
赤信号Rはサンプリング回路24.25によって加算回
路26に人力される。そして青信号Bはサンプリング回
路28.29によって加算回路30に人力する。26か
ら出力する赤信号口は整流回路27で整流された後で帯
域フィルタ15で帯域制限される。同様に30から出力
する青信号Bは整流回路31で整流されたあとて帯域フ
ィルタ16で帯域制限される。整流回路は全波整流回路
である事が好ましいが、負の符号を持つ色信号部分を反
転して加算してもよい。スイッチ17が導通するときに
加算回路13は隣接する2行の水平色信号R,Hの和を
出力する。即ち加算回路13から出力される色信号は加
算回路14から出力される垂直色信号と異なる色の垂直
色信号である。したがって、25と29は1画素ピッチ
時間毎に交互にオン、オフする。同様に24と28は1
画素ピッチ時間毎にオン、オフ覆る。さらに24.25
は交互にオン、オフし、28.29も交互にオン、オフ
する。この場合整流回路27.31からは広い帯域を持
つ色信号が出力される。たとえば1画素行が384画素
を持つ上記の実施例において、27.31から出力され
る色信号R,Bはそれぞれ3.6MHzの帯域を持つ。
帯域フィルタ15、I6は1実施例において、0.5M
Hzから3.6 M Hzの帯域を持つ。スイッチ17
は重要な機能を持たないので省略できる。そして信号線
20.21の遅延信号と非遅延信号は減算回路38で減
算された後で、サンプリング回路32.35に入力する
。32は赤信号Rをサンプリングし、整流回路33に送
る。
サンプリング回路35は青信号Bをサンプリングし、整
流回路36におくる。整流回路33.36から出力さ尤
た色信号R,Bはそれぞれ低域フィルタ34.37によ
って帯域制限される。l実施例において、LPF34,
37は0.5MH7の帯域を持つ。したか−)で15.
34の信号を加算して良い水平、垂直解像度を持つ赤信
号Rを作れ、同様に16.37から出力される青信号B
の加算によって、良い水平、垂直解像度を持つ青信号B
を作れる。もちろん34.37から出力される色信号R
,Bだけで色信号を構成しても良い。1画素行が768
画素を持つNTSC単板カラー固体撮像装置において、
34.37は3.6MHzの帯域を持つ事ができる。低
照度時にまたは補間表示行を表ボする時に、34.37
の色信号を利用せずに、27.31の出力信号を低域フ
ィルタによって帯域制限して、利用してもよい。
【図面の簡単な説明】
図1はこうちの4色配列形色画素配列図である。 図2は図1の隣接する2画素行から出力される信号から
輝度信号Yを作る信号処理回路である。図3と図4は図
Iの1画素行または隣接する2画素行から出力される信
号から色信号R,Bを作る信号処理回路図である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 (1)1行列状に配置された複数の色画素を備え、そし
    て各画素行はそれぞれ黄画素Ycと、緑画素G(または
    白画素W)と、シアン画素cyと、白画素W(または緑
    画素G)を上記の順番に配置される単板カラー固体撮像
    装置において、 1表示行の赤信号Rの少なくとも低域成分は1画素行の
    色画素から発生する青信号とYe信号と−G信号と−C
    y信号の和によって作られ、そして1表示行の青信号B
    の少なくとも低域成分は1画素行の色画素から発生する
    青信号とcy倍信号−G信号と−Ye信号の和よって作
    られる事を特徴。 とする単板カラー固体撮像装置。 (2)、 1画素行の色画素から発生する信号を1画素
    ピッチ時間だけ遅延した遅延信号と上記の遅延を実施し
    ない非遅延信号の差を検出する事によって、」−記の赤
    信号Rと青信号Bを交互に発生する事を特徴とする第1
    項記載の単板カラー固体撮像装置。 (3)、 1表示行の赤信号Rと青信号Bの高域成分は
    隣接する2画素行の色画素から発生する信号から作られ
    る事を特徴とする第1項記載の単板カラー固体撮像装置
    。 (4)、低照度時に、■表示行の赤信号Rと青信号Bの
    低域成分は隣接する2画素行の色画素から発生する信号
    によって作られる事を特徴とする第1項記載の単板カラ
    ー固体撮像装置。 4(5)1画素行の2倍の表示行を
    表示し、そして画素行に対応する表示行の赤信号Rと青
    信号Bの少なくとも低域成分は1画素行の色画素から発
    生する信号によって作られ、そして上記の表示行の間に
    配置される補間表示行の赤信号Rと青信号Bは隣接する
    2画素行の色画素から発生する信号を含む事を特徴とす
    る第1項記載の単板カラー固体撮像装置。 (6)1行列状に配置された複数の色画素を備え、各画
    素行はそれぞれ黄画素Yeと、緑画素G(または白画素
    W)と、シアン画素cyと、白画素W(または緑画素G
    )を上記の順番に配置され、そして赤信号Rと青信号B
    は隣接する2画素行の色画素から発生する信号から合成
    される単板カラー固体撮像装置において、 赤信号Rと青信号Bは隣接する2画素行の信号をそれぞ
    れ1画素ピッチ時間だけ遅延した遅延信号と−1−記の
    遅延を実施しない非遅延信号によって作られる事を特徴
    とする単板カラー固体撮像装置。 (7)1行列状に配置された複数の色画素を備、え、各
    画素行はそれぞれ黄画素Yeと、緑画素G(または白画
    素W)と、シアン画素cyと、白画素W(または緑画素
    G)を上記の順番に配置される単板カラー固体撮像装置
    において、 輝度信号Yの低域成分は1画素行の色画素から発生する
    信号の低域成分であり、そして輝度信号Yの高域成分は
    隣接する2画素行の色画素から発生する信号和の高域成
    分である事を特徴とする単板カラー固体撮像装置。 (8)、低照度時に輝度信号Yの低域成分は隣接する2
    画素行の色画素から発生する信号和によって作られる事
    を特徴とする第7項記載の単板カラー固体撮像装置。 (9)、画素行の2倍の表示行を表示し、そして画素行
    に対応する表示行の輝度信号Yの低域成分は1画素行の
    色画素から発生する信号の低域成分であり、そして上記
    の表示行の間に配置される補間表示行の輝度信号Yは隣
    接する2画素行の色画素から発生する信号の和信号であ
    る事を特徴とする第7項記載の単板カラー固体撮像装置
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