JPS60263592A - 固体撮像装置 - Google Patents

固体撮像装置

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JPS60263592A
JPS60263592A JP59118152A JP11815284A JPS60263592A JP S60263592 A JPS60263592 A JP S60263592A JP 59118152 A JP59118152 A JP 59118152A JP 11815284 A JP11815284 A JP 11815284A JP S60263592 A JPS60263592 A JP S60263592A
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JP
Japan
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signal
solid
color
delayed
image sensor
Prior art date
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Pending
Application number
JP59118152A
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English (en)
Inventor
Yuji Ide
井手 祐二
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
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Publication of JPS60263592A publication Critical patent/JPS60263592A/ja
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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】 〔発明の技術分野〕 本発明は、一つの固体撮像素子でカラー映像信号を得る
固体撮像装置の改良に関する。
〔発明の技術的背量とその問題点〕
近年、CCD型、M OS型等の固体撮像素子を用いた
撮像装置の開発に力が注がれている。家庭向はカラーテ
レビジョン撮像装置においても、小形化、低価格化を図
るうえで、従来の単管式の装置と対応した、いわゆる単
板式の固体撮像装置が開発されている。
単板式の固体撮像装置においては、一つの撮像素子のみ
からR’、G、Bの各色信号を得るための手法が必要で
ある。従来は、このような色情報を得る手法として、垂
直方向の相関を利用して、隣接する2つの水平走査信号
から各色信号を得るようにした、サンプリング方式や周
波数インターリーブ方式等が利用されていた。
サンプリング方式における色フィルタ配列として代表的
なものは、ベイヤー配列である。このへイヤー配列は、
第5図に示すように、R(赤)とG(緑)の各色フィル
タを、固定撮像素子の各画素に対応させて水平方向に順
次配列してなる列と、GとB(青)の各色フィルタを同
水平方向に順次配列してなる列とを、垂直方向に隣接さ
せて配置したものである。
このベイヤーの配列は、一つの水平走査だけではRとG
1またはBとGの各色信号しか得られない。このため、
カラーテレビジョン信号を得るためには、−回の水平走
査によって得られた信号を1水平走査期間(IH明期間
だけ遅延させた信号と、遅延させない信、号とを用いて
カラー画像信号を得るようにしている。
また、周波数インターリーブ方式は、2つの色信号を同
一の空間周波数で同時に空間変調する方式であり、上記
サンプリング方式と同様、1H遅延させた信号と遅延さ
せない信号とを加減算して各色信号を得るものである。
これらの固体撮像@置にあっては、被写体画像の垂直相
関性を利用する方式であるため、水平方向に延びる輪郭
部分や水平方向に延びる縞模様など垂直方向の相関が少
ない場合には実際の色とは異なった色の信号、すなわち
色偽信号が発生してしまうという問題があった。
以下、周波数インターリーブ方式を例にとり、この色偽
信号の発生メカニズムについて説明する。
第6図は、周波数インターリーブ方式の撮像装置に用い
られるモザイクフィルタの色フィルタ配置の一例を示す
図である。このモザイクフィルタは、W(白)とGの各
色フィルタを水平方向に順次配列した列と、Cy(シア
ン)とYe(黄)の各色フィルタを水平方向に順次配設
した列とを、2列ずつ交互に配置して構成されている。
いま、図中N列における一回の走査で得られる固体撮像
素子の出力信号をSNとし、N+1列で得られる出力信
号をSN+1 とすると、SN。
S N+1はそれぞれ、 =G+−R−1−−8 2 2゜ +i(B + R) sin ωc しく1)で表わす
ことができる。ここにw、 Ye、cy。
G、R,Bは、それぞれ白、黄、シアン、緑、赤、青の
各色信号成分を示し、またωCは空間変調の角周波数を
示す。
そして、次式に示すように、N行とN+1行の変調信号
成分、つまり(1)式および(2)式の右辺筒4頂同士
を減算すると赤成分の信号SRが得られ、また加算する
と青成分の信号SBが得られる。
SR=’ (B十R)”sinωct π −1(B−R)sinωct =−Rsln (ldc t −13)π Ss = −(B−t−R) Sin coc t+”
 (B−R) sin ωCt =−Bs+nωat ・(4) ところで、いま被写体が第7図に示すように、垂直方向
に白Wと黒Bとの境界部L1およびL2を有している場
合を考える。まずLlをN−1列とN列との間に捕えた
場合には、両列で得られる信号は、上記(1)式および
(2]式より、N−1−0 +、L(B+R)S!nωct となる。R成分とB成分のレベル差が略等しいとすると
、これら両信号5N−1,SNの変調信号の加減算によ
って1りられるR信号SRN、S日Nは、SRN =0
−、(B+R)Sinωct=−−Rs1nωat 5BN=0+’(B→−R)Sinωctπ #’Bs1nωat どなり、この場合には、N行には垂直色偽信号の発生量
は少ない。
一方、LlをN列とN+、1列との間で捕えた場合に両
列で得られる信号は、 5N=O 3N+1 = G +−R+ −B 2 + −(B−R) Sin (1)c tとなる。した
がって、この場合には、 SRN+1 =O−7(B−R)sin ωct弁O 3e N+1=O+ −(B−R) S!nωct弁0 となる。ところが、本来N+1行で得られる色信号は、
白でなくてはならないので、R信号成分およびB信号成
分は○まれでいなければならない。
したがって、この場合には、N+1行に緑の色偽信号が
発生する。なお、第4図の境界部L2についても同様に
、マゼンダ色の色偽信号が発生する。
−このように、従来の垂直相関を利用した単板式の固体
@他装置にあるでは、本来的に垂直色偽信号の発生を防
止することができないという問題があった。また、垂直
方向に隣接する2本の水平走査信号を用いて1水平走査
のカラー画像信号を得る方式であるため、垂直解像度を
高くとることができないという問題もあった。
〔発明の目的〕
本発明は、かかる問題に鑑みなされたものであり、その
目的とするところは、垂直色偽信号の発生を防止できる
とともに、垂直解像度の向上化を図ることができ、もっ
て画質良好なカラー画像信号を得ることのできる固体撮
像装置を提供することにある。
〔発明の概要〕
本発明は、固体撮像素子の受光面上に配置されたモザイ
クフィルタを、次のように構成したものである。
すなわち、モザイクフィルタは、固体撮像素子に入射さ
れる一第1の色光を第1の空間周波数で変調するととも
に前記固体撮像素子に入射される第2の色光を上記第1
の空間周波数の1/2の第2の空間周波数で変調するよ
うに各色光の透過位置が決定されている。
そして、2つの空間周波数で変調された変調信号を、遅
延手段で第1の空間周波数で決定される周期で1周期分
だけ遅延させ、この遅延手段で遅延された前記変調信号
と遅延さ、れない前記変調信号とを加算して前記第1の
色光成分の信号を抽出するとともに、前記遅延手段で遅
延された前記変調信号と遅延されない前記変調信号とを
減騨して前記第2の色光成分の信号を抽出するようにし
たことを特徴としている。
〔発明の効果〕
本発明によれば、水平方向の相関を利用する方式である
ため、従来のように垂直色偽信号が発生したり垂直解像
度が低下するようなことがない。
しかも、このように水平方向の相関を利用する方式であ
ると、次のような効果を秦する。
通・常、垂直方向の走査線数は、カラーテレビジョン信
号の送信方式によって決定されるので、固体撮像素子の
垂直方向の画素集積数はこれに左右されるが、水平方向
の画素集積数は、技術的困雌性を解決すれば十分に集積
度を高めることが可能である。したがって、この場合に
は固体撮像素子の水平方向の画素集積度を高めれば高め
る程、水平方向の相関性が向上し、色再現性に優れた画
質・良好なカラー画像信号を得ることができる。
〔発明の実施例) 以下、本発明の詳細を図示の実施例に基づき説明する。
第2図は、本発明の一実施例に係る固体撮像装置の概略
構成を示した図である。 ・ 第2図において、1はCC[)型等の固体撮像素子であ
り、例えば6.6X 8.8酎2の面積の受光面に49
2x 398画素を集積したものとなっている。
撮像素子1は、光電変換部に蓄積された信号電荷をフレ
ーム周期毎に読み出す、いわゆるフレーム蓄積モード型
のものである。この固体撮像素子1の受光面上には、モ
ザイクフィルタが配置されている。モザイクフィルタは
、第1図にその色配列パターンを示すように、固体撮像
素子1の各画素に対応させて、W、CV、Ye、Gの各
色フィルタを水平方向に順次配設してなる列と、G、Y
e。
cy、wの各色フィルタを水平方向に順次配設してなる
列とを2列ずつ交互に配して構成されている。固体撮像
素子1から出力される信号は、低域通過フィルタ(LP
F)2、ドツト補正回路3を介してエンコーダ4に導入
されている。また、固体撮像素子1の出力信号は、LP
F5を介してエンコーダ4に導入されている。さらに固
体撮像素子1の出力信号は、帯域通過フィルタ(BPF
)6、遅延1j7を介して加算器8および減算器9の一
方の入力端に導入されるとともに、BPF6を介して加
算器8および減算器9の他方の入力端に導入されている
。加算器8の出力は、検波回路10を介してエンコーダ
4に導入されている。減算器9の出力は、検波回路11
を介してエンコーダ4に導入されるとともに、前記ドツ
ト補正回路3に導入されている。
次に、このように、構成された本実施例装置の作用につ
いて説明する。
図示しない撮像レンズを介して入射された光学像は、前
述したモザイクフィルタを通して撮像素子1の受光面上
に結像される。撮像素子1は、図示しない駆動パルス発
生回路によって駆動され、各画素の信号を、たとえばイ
ンターライン転送によって出力する。いま、第1図にお
けるN列での走査で得られる撮像素子1からの出力信号
をSNとすると、この信号SNは、第3図中aに示すよ
うにR十B十G、B+G、R十G、G、・・・の色信号
成分を順次含んだ信号となり、同図中すおよびCに示す
ように、B成分の変調周波数はR成分の変調周波数の丁
度2倍となる。つまり、たとえばR成分を変調する空間
周波数が3.58M HZであれば、B成分を変調する
空間周波数はL79M HZとなる。したがってSNは
、 SN =7 (W+Cy十Ye+−+−G)2 、 2
 、i +;R51n m、t +7BSIn ’Tω、1=G
+TR+−TB +7 (Rsin ωt +B sin 7ω、t )
 −(5)で示される。
この信号SNは、輝度信号の通過帯域である3MH2の
LPF2を通過して、高域輝度信号に分離される。LP
F2の出力信号には、i、78M Htで変調された8
倍号成分の漏れ込みがあるので、ドツト補正回路3によ
ってこの漏れ込んだ信号を除去するようにしている。ド
ツト補正回路3には、この補正に供すべく、後述すると
ころの色分離されたB信号が入力されている。ドラ]・
補正回路3で補正された高域輝度信号YHは、エンコー
ダ4に入力される。
また、R機素子1の出力信号SNは、0.5M、l−1
2の通過帯域を有するLPF5を通過して前記(5)式
右辺第1〜第3項の成分からなる低域輝度信号ゝどLと
なり、エンコーダ4に入力される。
さらに、撮像素子1の出力信号SNは、1〜4fvl 
Hzの通過帯域幅を有するBPF6に導入され、信号S
Nに含まれる変調色信号5NO(前記(5)式右辺第4
項の成分)だけが抽出される。抽出された変調色信号5
NC−は、遅延線7によってR成分の変調信号の1周期
に相当する時間(2π/ωC)たけ遅延される。この遅
延された変調色信号SNC’ は、加算器8および減算
器9によって、遅延されない変調色信号SN、Cと加減
算される。
したがって、加算器8の出力には、 SNC+SNC’ =’(Rsinωct+3Sln−ωct)π 2 +Rstn (1)(、t−Bs1n−ωct)=−R
s+nωc t −[6) なる演算によってR成分の信号のみが抽出される。
また、減算器9の出力には、 SN、C−SN、C’ =’ (RSin (1)c j + B SIn −
ωc i )π 2 =L(Rsinωct + Bstn −!ωQ tπ
 2 −Rsin ωc t +[3s+n 7ωCt )な
る演算によって8成分の信号のみが抽出される。
かくして、得られたRおよびB成分の信号は、′検波回
路io、 iiによってそれぞれ検波され、R信号およ
びB信号としてエンコーダ4に入力される。
エンコーダ4は、高域輝度信号YH1低域輝度信号YL
、R信号、B信号を合成して、NTSCカラーテレビジ
ョン信号を生成し、出力する。
以上のように、本実施例によれば、垂直相関性を用いな
いでR信号とB信号とを分離するようにしている。した
がって、前述したように、被写体が垂直相関性の低い画
像であっても、色偽信号は全く発生することがない。し
かも、この場合、垂直方向の各水平走査信号をそれぞれ
独立に利用してカラー画像信号を得るようにしているの
で垂直解像度を従来より向上させることができる。
次に、固体撮像素子の光電変換部に蓄えられる信号電荷
をフィールド周期毎に読み出す、いわゆるフィールド蓄
積モードの固体118911素子を用いた例を説明する
この場合には、第4図に示す配列のモザイクフィルタを
用いるようにする。このモザイクフィルタは、固体撮像
素子の各画素に対応させて、W。
W、Ye、Yeの各色フィルタを水平方向に順次配設し
てなる第1の列と、W、Cy、W、Cyの各色フィルタ
を水平方向に順次配設してなる第2の列と、Ye、Ye
、W、Wの各色フィルタを水平方向に順次配設してなる
第3の列と、cy、w。
Cy、Wの各色フィルタを水平方向に順次配設してなる
第4の列とを垂直方向に順次配して構成されている。
しかして、奇数フィールドを読み出す場合には、第1.
第2の列と、第3.第4の列とをそれぞれ同時に読み出
し、また、偶数フィールドを読み出す場合には、第2.
第3の列と、第4.第1の列とをそれぞれ同時に読み出
すようにしている。いま、N行の走査で得られる撮像素
子の出力信号SNは、 + −RsinωQ j +−13s1117ωctπ
 π ・・・(8) となる。この信号SNの変調成分は、前述した(5)式
の変調成分と略等しいため、この場合にも上記の実施例
と同様に各色信号を抽出することができる。
なお、この場合には、2列の画素列から1本の水平走査
信号を得ているので、垂直相関の少ない画像の場合には
、色偽信号が発生することが考えられる。しかし、この
場合には、異なる水平走査線同士の垂直相関を利用して
いないので、従来の方式に較べ、垂直解像度の良好なカ
ラー映像信号を得ることができる。
なお、本発明は上述した実施例に限定されるものではな
い。たとえば、モザイクフィルタの色配列や装置の構成
などは、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形して
実施することができることは言うまでもない。、
【図面の簡単な説明】
第1図乃至第3図は本発明の第1の実施例に係る固体撮
像装置を説明するための図であり、第1図はモザイクフ
ィルタの色配列を示す模式図、第2図は装置の概略構成
を示すブロック図、第3図は水平走査で得られる信号に
含有する各色成分を示す模式図、第4図は本発明の第2
の実施例に係る固体撮像装置のモザイクフィルタの色配
列を示す模式図、第5図乃至第7図は従来の固体撮像装
置を説明するための図である。 1・・・固体撮像素子、2.5・・・LPF、3・・・
ドツト補正回路、4・・・エンコーダ、6・・・BPF
、7・・・遅延線、8・・・加算器、9・・・減算器、
10.11・・・検波回路。 第1図 第2図 第3図 第4図

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1) 固体撮像素子と、この固体撮像素子の受光面上
    に配置され前記固体撮像素子に入射される第1の色光を
    第1の空間周波数で変調するとともに前記固体撮像素子
    に入射される第2の色光を上記第1の空間周波数の1/
    2の第2の空間周波数で変調するモザイクフィルタと、
    前記2つの空間周波数で変調された変調信号を前記第1
    の空間周波数で決定される周期で1周期分だけ遅延させ
    る遅延手段と、この遅延手段で遅延された前記変調信号
    と遅延されない前記変調信号とを加算して前記第1の色
    光成分の信号を抽出する加算器と、前記遅延手段で遅延
    された前記変調信号と遅延されない前記変調信号とを減
    算して前記第2の色光成分の信号を抽出する減算器とを
    具備してなることを特徴とする固体撮像装置。
  2. (2)前記固体搬像素子は、光電変換部に蓄えられる信
    号電荷をフレーム周期毎に読み出すものであり、前記モ
    ザイクフィルタは、白、シアン、黄、緑の各色フィルタ
    をこの順に水平方向に順次配設してなるものであること
    を特徴とする特許請求の範囲第1項記載の固体撮像装置
  3. (3)前記固体撮像装置は、光電変換部に蓄えられる信
    号電荷をフィールド周期毎に2行ずつ読み出すものであ
    り、前記モザイクフィルタの上記同時に読み出される列
    は、白、白、黄、黄の各色フィルタをこの順に水平方向
    に順次配設してなる列と、白、シアン、白、シアンの各
    色フィルタをこの順に水平方向に順次配設してなる列と
    を垂直方向に隣接させたものであるこ゛とを特徴とする
    特許請求の範囲第1項記載の固体撮像装置。
JP59118152A 1984-06-11 1984-06-11 固体撮像装置 Pending JPS60263592A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013048408A (ja) * 2011-02-21 2013-03-07 Fujifilm Corp カラー撮像素子
JP2013048409A (ja) * 2011-02-28 2013-03-07 Fujifilm Corp カラー撮像装置
JP2013048410A (ja) * 2011-02-28 2013-03-07 Fujifilm Corp カラー撮像装置

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013048408A (ja) * 2011-02-21 2013-03-07 Fujifilm Corp カラー撮像素子
JP2013048409A (ja) * 2011-02-28 2013-03-07 Fujifilm Corp カラー撮像装置
JP2013048410A (ja) * 2011-02-28 2013-03-07 Fujifilm Corp カラー撮像装置

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