JPS60264186A - Solid-state image pickup device - Google Patents

Solid-state image pickup device

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JPS60264186A
JPS60264186A JP59121168A JP12116884A JPS60264186A JP S60264186 A JPS60264186 A JP S60264186A JP 59121168 A JP59121168 A JP 59121168A JP 12116884 A JP12116884 A JP 12116884A JP S60264186 A JPS60264186 A JP S60264186A
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JP
Japan
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solid
horizontal
state image
image sensor
signal
Prior art date
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Application number
JP59121168A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Shoji Nishikawa
彰治 西川
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication of JPS60264186A publication Critical patent/JPS60264186A/en
Pending legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144Devices controlled by radiation
    • H01L27/146Imager structures
    • H01L27/14601Structural or functional details thereof
    • H01L27/14603Special geometry or disposition of pixel-elements, address-lines or gate-electrodes
    • H01L27/14605Structural or functional details relating to the position of the pixel elements, e.g. smaller pixel elements in the center of the imager compared to pixel elements at the periphery

Abstract

PURPOSE:To reduce the cost, to attain ease of manufacturing and to improve the resolution by arranging CCDs of delta arrangement to the image forming plane of the object to blue, red and two green signals, arranging the two CCDs to the green object images while shifting by a specific interval and moving all the CCDs at each field. CONSTITUTION:The light obtained from the object is resolved into the object image having the blue, red and two green spectral characteristics at the resolving optical system 22 through a lens 21 and formed into the object image to the BCCD27, RCCD28, GCCD29 and GCCD30 through each optical low pass filter. The photodetecting section of the GCCD I 28 and the GCCDII30 is arranged while being shifted by 2d picture elements in the horizontal direction, an output of the GCCDII30 is delayed at a delay circuit 37 by a time corresponding to the interval 2d for shifted picture elements and a green signal synthesized at a synthesizing circuit 38 is obtained. Thus, the signal is equivalent to a signal obtained with a CCD having a horizontal pitch of 2d and a vertical pitch of 2h.

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 高品位テレビジョンシステムにおけるカラーテレビジョ
ンカメラに用いられる固体撮像装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of Industrial Application The present invention relates to a solid-state imaging device used in a color television camera in a high-definition television system.

従来例の構成とその問題点 近年、標準テレビジョンシステム(NTSC。Conventional configuration and its problems In recent years, the Standard Television System (NTSC).

PAL、51!:CAM等)に代る高解像な高品位テレ
ビジョンシステムとして例えばテレビジョン学会技術報
告VOL7 Fa44 P37〜42には4倍の帯域圧
縮をして伝送する高品位テレビジロンンステムが提案さ
れている。
PAL, 51! For example, a high-definition television system that compresses the bandwidth four times and transmits data is proposed in the Technical Report of the Television Society of Japan, Vol. .

以下に従来の高品位テレビジョンシステムのカメラ部に
ついて説明する。
The camera section of a conventional high-definition television system will be described below.

第1図に従来の高品位テレビジョンシステムのカメラ部
の構成図であり、’ t 2+ 31rlそれぞれ赤(
R)用、緑((1)用、青(B)男撮像賃、4[R,G
、Bめ映像信号より輝度信号(Y)と、色差信号(CW
)と(cN)を得るマトリクス回路、5に前記輝度信号
を周期t1/4 で周波数SW H2のクロックでAD
変換するAD変換器、6げ1フイ健ルド毎に水平方向に
オフセットの関係になるようにサンプリングするフィー
ルドオフセットサンプリング、7は静止画に必要な帯域
を通す静止画フィルタ、8は動画に必要な帯域を通す動
画フィルタ、9けフレームメモリ1.1oはカメラのパ
ーン、チルトの動きに対するベクトルを検出する動きベ
クトル検出、11げ動きベクトル検出信号によって読み
出し時間を制御されるフレームメモリ2,12[フレー
ム間の動き部分を検出する動画検出、13は静止画モー
ドと動画モードを動画検出信号で切り換えるスイッチ、
14はフィールド内で水平走査毎にオフセット関係にな
るようサンプリングするサブサンプリングでろるる 以上のように構成された高品位テレビジョンシステムの
カメラ部について、以下その動作を説明する。
Figure 1 is a diagram showing the configuration of the camera section of a conventional high-definition television system.
R), green ((1), blue (B) male imaging fee, 4[R,G
, a luminance signal (Y) and a color difference signal (CW) from the B video signal.
) and (cN), AD the luminance signal to 5 with a clock of frequency SW H2 at period t1/4
AD converter for conversion, field offset sampling for sampling so that it has an offset relationship in the horizontal direction every field, 7 is a still image filter that passes the band necessary for still images, 8 is necessary for moving images A video filter that passes the band, a 9-digit frame memory 1.1 o is a motion vector detector that detects vectors for pan and tilt movements of the camera, and a frame memory 2 and 12 [frames] whose readout time is controlled by a motion vector detection signal. 13 is a switch that switches between still image mode and video mode using a video detection signal;
14 is sub-sampling for sampling in an offset relationship for each horizontal scan within a field.The operation of the camera section of the high-definition television system configured as described above will be described below.

まず、前記R,G、B用撮像管より得られる信号をマト
リクス4で合成し、輝度信号(Y)と色差信号(CW)
と(C’N)を得る。次に輝度信号(Y)をAD変換器
において、クロック周波数SW HzでAD変換する。
First, the signals obtained from the R, G, and B image pickup tubes are synthesized in matrix 4, and a luminance signal (Y) and a color difference signal (CW) are synthesized.
and (C'N) are obtained. Next, the luminance signal (Y) is subjected to AD conversion at a clock frequency SW Hz in an AD converter.

このAD変換器のタイミングは第2図に示す空間サンプ
リング点a、b。
The timing of this AD converter is at the spatial sampling points a and b shown in FIG.

c、d、eに一致する。第2図において○vi4 n+
1番目のフィールド、口[4n42番目のフィールド、
・i 4 n + 3番目のフィールド、■に40+4
番目のフィールドのサンプリング点を表す。即ち空間間
隙dが周期1174周波数5WHzに対応し、水平、垂
直にサンプリング点が正方に配列されている。次に前記
フィールドオフセットサンプリング6によって、第2図
に示す空間サンプリング点a、b、c、elをサンプリ
ングする〇即ち空間間隙2dに相当する周期t1/2 
周波数SW/2H2でサンプリングしかつ奇数水平走査
と偶数水平走査とのサンプリング点の位相関係を180
°Cにし、いわゆる奇数フィールドと偶数フィールドの
サンプリング点の関係をオフセットの関係にする。
Matches c, d, and e. In Figure 2, ○vi4 n+
1st field, mouth [4n42nd field,
・i 4 n + 3rd field, 40 + 4 in ■
Represents the sampling point of the th field. That is, the spatial gap d corresponds to a period of 1174 and a frequency of 5 Hz, and sampling points are arranged horizontally and vertically in a square. Next, by the field offset sampling 6, the spatial sampling points a, b, c, and el shown in FIG. 2 are sampled.
Sampling is performed at a frequency of SW/2H2, and the phase relationship of sampling points between odd horizontal scans and even horizontal scans is set to 180
°C, and the relationship between the sampling points of the odd and even fields is set to an offset relationship.

次に前記フィールドオフセットサンプリング6出力の映
像信号を前記静止画フィルタ了、動画フィルタ8によっ
て、それぞれ第3図、第4図に示す斜線部分のみ通過す
る2次元ローパスフィルタで帯域制限する。一方前記フ
イールドオフセットサンプリング6の出力を前記フレー
ムメモリI(9)で1フレーム期間遅らせた1フレーム
前の信号と前記フィールドオフセットサンプリング6の
出力即ち現信号とを前記動きベクトル検出1oで比較し
、カメラ部のパー7、チルトの動きに対するベクトルを
計算する。
Next, the video signal output from the field offset sampling 6 is band-limited by the still image filter and the moving image filter 8, which are two-dimensional low-pass filters that pass only the shaded areas shown in FIGS. 3 and 4, respectively. On the other hand, the motion vector detection 1o compares the output of the field offset sampling 6 with the signal of one frame before, which is obtained by delaying the output of the field offset sampling 6 by one frame period in the frame memory I(9), and the output of the field offset sampling 6, that is, the current signal. Part 7, calculate the vector for the tilt movement.

次に前記フィールドオフセットサンブリング6の出力を
前記フレームメモリI(11)に記憶し、1フレーム後
に読み出すときに、前記動きベクトル検出10で計算さ
れたベクトル量だけ移動σせる。即ち、前記フレームメ
モリI(11)の出力と前記フィールドオフセットサン
プリング6の出力とはカメラ部のパーン、チルトによる
動きに対して全く同一タイミングの信号が得られるよう
に前記フレームメモリII(11)の読み出し時間を制
御して得た出力と前記フィールドオフセット出力を前記
動画検出12で比較して、カメラ部のノよ一ン、チルト
以外の動き例えばズーム等の動き、あるいは画面内の部
分的な動いた部分を検出する。
Next, the output of the field offset sampling 6 is stored in the frame memory I (11), and when read out one frame later, it is moved by the amount of the vector calculated by the motion vector detection 10. In other words, the output of the frame memory I (11) and the output of the field offset sampling 6 are synchronized with the output of the frame memory II (11) so that signals having exactly the same timing with respect to panning and tilting movements of the camera section are obtained. The video detection 12 compares the output obtained by controlling the readout time and the field offset output, and detects movements other than tilt and tilt of the camera unit, such as zooming, or partial movements within the screen. Detect the part.

次に前記動画検出12によって検出された信号により、
前記静止画フィルタ7と動画フィルタ80′出力を前記
スイ・ソチ13で切y實れて、前記サブサンプリング1
4に入力し、4n+1番目のフィールドでにサンプリン
グ点&、4n4−2番目のフィールドでげサンプリング
点す、4n+3番目のフィールドでσ゛サンプリング点
C,4n+4番目フィールドではサンプリング点dをサ
ンプリングする。このサンプリングの周期[11で周波
数はS W / 4H,、zとなる。
Next, based on the signal detected by the video detection 12,
The outputs of the still image filter 7 and the video filter 80' were cut off in Switzerland 13, and the subsampling 1
4, in the 4n+1st field, sample the sampling point &, in the 4n4-2nd field, sample the sampling point C, in the 4n+3rd field, sample the sampling point C, and in the 4n+4th field, sample the sampling point d. At this sampling period [11], the frequency becomes S W / 4H,,z.

したがって、4フイールドで一画面を構成し、静止画(
カメラ部のバーン、チルトも含む)の部分に対して、受
信側でフレームメモリを用いて、2次元的に4フイール
ドを合成してサンプリング点&、b、c、dの信号を内
挿してサンプリング点eの信号を得ることによってく第
3図fの斜線に示す空間周波数領域をもつ映像信号がモ
ニター上に再現できる。動画の部分についてにフィール
ド間の相関がないため、例えば4n+1番目のフィール
ドの時、そのフィールド内のサンプリング点aを用いて
サンプリング点すと6の信号を内挿し、第4図に示す空
間周波数領域をもつ映像信号がモニター上に再現できる
Therefore, one screen consists of four fields, and a still image (
(including burn and tilt of the camera section), the receiving side uses frame memory to two-dimensionally synthesize 4 fields and interpolate the signals at sampling points &, b, c, and d for sampling. By obtaining the signal at point e, a video signal having the spatial frequency region indicated by diagonal lines in FIG. 3f can be reproduced on the monitor. Since there is no correlation between fields in the video part, for example, in the case of the 4n+1st field, the signal at sampling point 6 is interpolated using sampling point a in that field, and the spatial frequency domain shown in Fig. 4 is obtained. A video signal with a

以上の結果サブサンプル周波数S會/+Hzで受信側に
伝送しているにもかかわらず、静止画でに水平周波数S
 W / 2 Hzの帯域の映像信号が伝送できるのは
フィールド間のサンプリング位置がオフセット関係にあ
り、フィールド間の相関がめるため折返し妨害を除去で
きるからである。又、動画に関しては、フィールド間の
相関がないため水平周波数SW/2Hzの帯域の映像信
号を伝送すると折返し妨害が生じるので映像信号の帯域
としてSW / 4Hz におさえる必要がある。した
がって画面内の動く部分に対して、前記動画フィルタ8
、静止した部分に対して静止画フィルタ7の映像信号を
前記サブサンプリング14でサンプリングすることによ
って折返しの少ない画像を得ることができる。
As a result of the above, even though the sub-sampling frequency S/+Hz is being transmitted to the receiving side, the horizontal frequency S
The reason why a video signal in the W/2 Hz band can be transmitted is because the sampling positions between fields are in an offset relationship, and since the correlation between fields can be detected, aliasing interference can be removed. Regarding moving images, since there is no correlation between fields, aliasing interference will occur if a video signal in the horizontal frequency band SW/2 Hz is transmitted, so it is necessary to keep the video signal band to SW/4 Hz. Therefore, the video filter 8
By sampling the video signal of the still image filter 7 in the subsampling 14 for a still part, an image with less aliasing can be obtained.

前記AD変換器におけるサンプリング周波数SWげ高品
位システムにおいて、約θ4MHz であり、サンプリ
ング点としては有効画面内で水平約1500点、垂直約
1000点必要であるため、前記R,G、B撮像管の代
りにR,G、B用固体撮像素子を使用すれば、画素数と
して水平的1500、垂直約1000の固体撮像素子が
必要で、前記マトリクス以降の処理は撮像管と同様の処
理で同一の映像信号を得ることができる。例えば2/3
吋サイズの固体撮像素子で製品に実現できるのに水平画
素400.垂直画素500程度であり、水平画素150
0.垂直1000の固体撮像素子で諸性能を満足するこ
とは現状の技術でに不可能である。また1吋サイズ以上
のもので製造すれば非常に高価なものとなる。したがっ
て固体撮像素子をもちいて高品位テレビジョンシステム
のカメラ部を構成しようとすれば、2/3吋サイズの固
体撮像素子では不可能であり、非常に高価な1吋サイズ
以上の固体撮像素子を用いなければならないという問題
点を有していた。
In a high quality system where the sampling frequency SW in the AD converter is approximately 4 MHz, approximately 1500 sampling points horizontally and approximately 1000 vertically are required within the effective screen. If a solid-state image sensor for R, G, and B is used instead, a solid-state image sensor with a pixel count of 1,500 horizontally and approximately 1,000 vertically is required, and the processing after the matrix is similar to that of an image pickup tube, resulting in the same image. I can get a signal. For example 2/3
Although it can be realized in a product with a solid-state image sensor of 1.5 inch size, it only requires 400 horizontal pixels. Approximately 500 vertical pixels and 150 horizontal pixels
0. It is impossible with the current technology to satisfy various performances with a vertical 1000 solid-state image sensor. Moreover, if it is manufactured in a size larger than 1 inch, it will be very expensive. Therefore, if you try to use a solid-state image sensor to configure the camera section of a high-definition television system, it will be impossible to use a 2/3-inch solid-state image sensor, and you will have to use a very expensive 1-inch or larger solid-state image sensor. The problem was that it had to be used.

発明の目的 本発明に上記従来例の問題点を解消するもので、非常に
安価な、製品に製造できる固体撮像素子を用いた高品位
テレビジョンシステムの固体撮像装置を提供することを
目的とする。
OBJECTS OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a solid-state imaging device for a high-definition television system using a solid-state imaging device that can be manufactured into a product at a very low cost and that solves the problems of the conventional example. .

発明の構成 本発明け、水平方向に所定のピッチで配列された複数の
受光部の水平行を、垂直方向に偶数番目の前記水平行の
各々の受光部が奇数番目の前記水平行の各々の受光部の
中間に位置するよう垂直方向に複数行配列した第1.第
2.第3.第40固体操像素子を有し、同一の分光特性
を一有する第1゜第2の被写体像の結像面に前記第1.
第2の固体撮像素子を配置し、異なる分光特性を有する
第3゜第4の被写体像の結像面に前記第3.第4の固体
撮像素子を配置し、前記第1および第2の被写体像に対
する前記第1.第2の固体撮像素子受光部の位置関係が
、前記第1と第2の固体撮像素子の受光部間で水平方向
に前記固体撮像素子の水平画素間隔の2分の1にずれる
よう前記第1.第2の固体撮像素子を配置し、前記第1
.第2.第3゜第4の被写体像とそれぞれ前記第1.第
2.第3゜第4の固体撮像素子との相対位置関係を、4
n+1(nH整数)フィールドに対して、4n+2フイ
ールドでに水平方向に水平画素間隔の4分の1゜垂直方
向に垂直画素間隔の2分の1,4n+3フイールドでは
水平方向に水平画素間隔の2分の1.4n+4フイール
ドでは水平方向に水平画素間隔の4分の3.垂直方向に
垂直画素間隔の2分の1ずらすよう構成した固体撮像装
置であり、同一の分光特性を有する被写体像を画素ずら
しされたニ枚の固体撮像素子で撮像すことによシ、1フ
レ一ム間の動き検出ができかつ4フイールドでそ゛れぞ
れ被写体像と固体撮像素子の位置関係をかえることによ
り、解像度の高い映像信号を得ることができる一 実施例の説明 第5図は本発明の実施例における固体撮像装置の構成図
、第6図は水平方向に46(d[第2図のdと同じ長さ
)のピッチで受光部(PD)あ;配列され、垂直方向に
は2h (hは第2図のdと同じ長さ)のピッチで奇数
と偶数行ではそれぞれの受光部が中間にくるよう配列さ
れた(この配列を一般的にデルタ配列と呼ぶ)固体撮像
素子(ここで1ccDイメージセンサ−を用いる、以後
QCDと略す。)の構成図、第7図は同一分光特性を有
する被写体像に対する二枚のCODの相互配置図で、A
nk 、 Bnk ij n水平行のに垂直列のCCC
D1.GOCDIの受光部を示す。第8図はCCDの一
つの受光部の4フイールドにおけるそれぞれの位置を示
す配置図である。
Structure of the Invention According to the present invention, the horizontal rows of a plurality of light receiving sections arranged at a predetermined pitch in the horizontal direction are arranged so that the light receiving sections of each of the even-numbered horizontal rows are aligned vertically with the light-receiving sections of each of the even-numbered horizontal rows arranged at a predetermined pitch in the horizontal direction. The first. Second. Third. A 40th solid-state image element is provided on the imaging plane of the first and second object images having the same spectral characteristics.
A second solid-state image sensor is disposed on the imaging plane of the third and fourth object images having different spectral characteristics. A fourth solid-state image sensor is arranged, and the first and second image sensors are arranged to correspond to the first and second subject images. The positional relationship between the light receiving sections of the second solid-state image sensor is such that the light receiving sections of the first and second solid-state image sensors are shifted horizontally by half the horizontal pixel interval of the solid-state image sensor. .. A second solid-state image sensor is arranged, and the first solid-state image sensor is arranged.
.. Second. 3rd and 4th subject images, respectively. Second. 3. The relative positional relationship with the fourth solid-state image sensor is set to 4.
For n+1 (nH integer) fields, 1/4 of the horizontal pixel interval in the 4n+2 field, 1/2 of the vertical pixel interval in the vertical direction, and 2/2 of the horizontal pixel interval in the 4n+3 field In the 1.4n+4 field, three quarters of the horizontal pixel interval in the horizontal direction. This is a solid-state imaging device configured to shift one half of the vertical pixel interval in the vertical direction, and by capturing an object image with the same spectral characteristics using two solid-state imaging devices whose pixels are shifted, one frame can be captured. Figure 5 is an explanation of an embodiment that can detect motion between frames and obtain a high-resolution video signal by changing the positional relationship between the subject image and the solid-state image sensor in each of four fields. FIG. 6 is a block diagram of a solid-state imaging device according to an embodiment of the invention. Photodetectors (PDs) are arranged horizontally at a pitch of 46 (same length as d in FIG. 2), and vertically. Solid-state image sensors (this arrangement is generally called a delta arrangement) are arranged with a pitch of 2h (h is the same length as d in Figure 2) so that the light receiving parts of the odd and even rows are located in the middle. Here, a 1 ccD image sensor is used (hereinafter abbreviated as QCD). Figure 7 is a diagram showing the mutual arrangement of two CODs for a subject image having the same spectral characteristics.
nk, Bnk ij n CCC in vertical row in horizontal row
D1. The light receiving section of GOCDI is shown. FIG. 8 is a layout diagram showing the respective positions of one light receiving section of the CCD in four fields.

第5図において21にレンズ、22に被写体像を青、赤
と二つの緑の被写体像に分解する分解光学系、23.2
4[第9図の斜線で示す通過域をもつ光学ローパスフィ
ルタ、25,26げ第10図の斜線で示す通過域をもつ
光学ローパスフィルタ、27,28,29,30σ青、
赤と二つの緑の被写体像の結像面に配置されたCOD、
31゜32.33.34は第7図に示すとと(CODの
受光部をそれぞれのフィールドで移動させるための振動
子、35.36げBC,CD27およびRCCD2Bよ
り得られる信号をそれぞれ内挿して2倍のサン19フフ
周波数にする内挿回路、3了にGCCDI29とGCC
D13oの水平方向の画素ずれ量2dを時間に換算して
補正する遅延回路、38はGCCD l 29とCCC
D130を時間補正した信号とを合成する合成回路、3
9げ内挿回路35と36の青信号と赤信号と合成回路3
8の緑信号とを演算し、輝度信号(Y)と二つの色差信
号(CW)、(ON)を得るマトリクス、40゜41は
被写体像に対して振動子で移動させたフィールド毎のG
CDの水平方向の移動距離を時間に換算して補正するタ
イミング補正回路、42.43にそれぞれ輝度信号と緑
信号とをムD変換するAD変換器であり、以下7は静止
画フィルタ、8は動画フィルタ、Qidフレームメモリ
 )、10U動キベクトル検出、11riフレームメモ
リー1.12は動画検出、13にスイッチ、14げサブ
サンプリングであり従来例第1図と同じ構成のものであ
る。
In FIG. 5, 21 is a lens, 22 is a decomposition optical system that separates the subject image into blue, red, and two green subject images, and 23.2
4 [Optical low-pass filter with a pass band indicated by diagonal lines in FIG. 9, 25, 26, optical low-pass filter with a pass band indicated by diagonally lines in FIG.
COD placed on the imaging plane of red and two green subject images,
31, 32, 33, and 34 are shown in Fig. 7. Interpolation circuit to double the Sun 19 Fufu frequency, GCCDI 29 and GCC at the end
A delay circuit that corrects the horizontal pixel shift amount 2d of D13o by converting it into time, 38 is GCCD l 29 and CCC
A synthesis circuit for synthesizing D130 with a time-corrected signal, 3
Blue and red signals of interpolation circuits 35 and 36 and synthesis circuit 3
A matrix that calculates the green signal of 8 and obtains a luminance signal (Y) and two color difference signals (CW) and (ON).
42 and 43 are a timing correction circuit that converts and corrects the horizontal movement distance of a CD into time, an AD converter that converts a luminance signal and a green signal, respectively, 7 is a still image filter, and 8 is a still image filter. The configuration is the same as that of the conventional example shown in FIG. 1, with a moving image filter, Qid frame memory (Qid frame memory), 10U motion quivector detection, and 11ri frame memory 1.12 is moving image detection, switch 13, and subsampling 14.

以上のように構成された本実施例の固体撮像装置につい
て以下その動作を説明する。
The operation of the solid-state imaging device of this embodiment configured as described above will be described below.

まず、被写体より得られる光がレンズ21を通して分解
光学系22で青、赤と二つの緑の分光特性をもつ被写体
像に分解されそれぞれの光学ローパスフィルタを通して
BCCD27.RCCD28、GCiCD29.CCC
D30に被写体像として結像される。BCCD27.R
CCD2Bにげ第9図の斜線で示す空間周波数領域に制
限された被写体像が結像され、それぞれBCCD2了と
RCCD28より読み出される。B(iCD27より読
み出される信号にそれぞれの受光部でサンプリングされ
て出力され第11図に示合ごと(n−1行目a(A)t
n行目1d(B)、n+1行目は(C)となり、受光部
配列の水平行毎のオフセ・ノド関係に対応して出力され
る。また時間t+U:CODの水平画素間、[4dに対
応するものである。
First, light obtained from an object passes through a lens 21 and is separated into object images having blue, red, and two green spectral characteristics by a decomposition optical system 22, and then passes through each optical low-pass filter to a BCCD 27. RCCD28, GCiCD29. C.C.C.
An image of the subject is formed on D30. BCCD27. R
A subject image limited to the spatial frequency region indicated by diagonal lines in FIG. 9 is formed on the CCD 2B and read out from the BCCD 2 and the RCCD 28, respectively. B (The signal read out from the iCD 27 is sampled by each light receiving part and outputted, and the signals are shown in FIG.
The n-th line is 1d (B) and the (n+1)-th line is (C), which are output in accordance with the offset-node relationship for each horizontal row of the light receiving section array. Also, time t+U: corresponds to [4d] between horizontal pixels of COD.

次に内挿回路36によって、第11図に示すごとく同一
フィールドのn−1行目とn+1行目の信号を用いて、
同一フィールドのn行目に内挿して第11図(D)の繰
り返し周期が半分即ちt1/2の出力を得る。R’C0
D28出力においても、BCCD28出力と同様にして
内挿回路36により繰り返し周期t1/2の信号を得る
Next, as shown in FIG. 11, the interpolation circuit 36 uses the n-1st row and n+1st row signals of the same field to
By interpolating to the nth row of the same field, the output shown in FIG. 11(D) whose repetition period is half, that is, t1/2, is obtained. R'C0
For the D28 output as well, a signal with a repetition period t1/2 is obtained by the interpolation circuit 36 in the same way as for the BCCD28 output.

次に、緑の分光特性をもつ被写体像の空間周波帯域は光
学ローパスフィルタ25.26によってそれぞれ第10
図の斜線部分に制限されて、CCCD129と(rcc
D…3oに結像される。ここでCCCD129とGOC
D130O受光部に第7図に示すごとく受光部が水平方
向に2d画素ずらされて配列されているので、画素すら
しの距離2dに相当する時間t1/2だけGOcD13
0の出力を遅延回路37で遅延させて合成回路38で合
成された緑信号を得る。これを第11図(K)〜(H)
に示す。11図(IC)、(F)に示す任意のn行目0
GCCD I29出方、!:G(CiD129出力から
、第11図CF)をt1/2遅延させて得られる第11
図((、)と第11図(K)とから合成出力として第1
1図(H)が得られる。したカッチ、G(icD129
とGCCD130よfi合成して得られる信号は水平方
向に2dのピッチで、垂直方向に2hのピッチのCOD
を一枚で得られるものと等価なものとなる。
Next, the spatial frequency band of the subject image having green spectral characteristics is filtered by optical low-pass filters 25 and 26, respectively.
CCCD129 and (rcc
D... Imaged on 3o. Here CCCD129 and GOC
As shown in FIG. 7, the light receiving parts of the D130O light receiving part are arranged horizontally shifted by 2d pixels, so the GOcD13
The output of 0 is delayed by a delay circuit 37 and a combined green signal is obtained by a combining circuit 38. This is shown in Figure 11 (K) to (H).
Shown below. Any nth line 0 shown in Figures 11 (IC) and (F)
How to get GCCD I29! :G (from CiD129 output, CF in Figure 11) is delayed by t1/2.
From Figure ((,) and Figure 11(K), the first
Figure 1 (H) is obtained. Kutch, G (icD129
The signal obtained by combining GCCD130 and GCCD130 is a COD signal with a pitch of 2d in the horizontal direction and a pitch of 2h in the vertical direction.
It is equivalent to what you can get with one piece.

次に、内挿回路35,36.合成回路38より得られる
水平方向にt1/2の間隔でサンプリングされた青、赤
、緑の信号をマトリクス39で演算し、輝度信号(Y)
と二つの色差信号(CW)。
Next, interpolation circuits 35, 36 . The blue, red, and green signals sampled at intervals of t1/2 in the horizontal direction obtained from the synthesis circuit 38 are calculated by the matrix 39, and a luminance signal (Y) is generated.
and two color difference signals (CW).

(ON )を得る。この輝度信号(Y)ld振動子23
.24,25,26KJ: って、各ccDが第8図に
示すととぐ被写体像との相互位置関係がフィールドごと
に移動するのでタイミング補正回路4oによって、4n
+1フイールドに対して4n+2フイールドでに水平方
向の移動量dに相当する時間t1/4s 4 n + 
3フイールドでに水平方向の移動量2dに相当する時間
t1/2,4n+4フィールドでに水平方向の移動量3
dに相当する時間3t1/4だけ補正し、被写体像の位
置関係と輝度信号との時間関係を合せる。タイミング補
正回路40出力よりAD変換器42.静止画フィルタ7
、動画フィルタ8.スイッチ13.サブサンプリング1
4を通して従来例第1図と同様にして、等価な映像信号
が得られる。
(ON) is obtained. This luminance signal (Y) ld oscillator 23
.. 24, 25, 26 KJ: Since the mutual positional relationship between each ccD and the subject image shown in FIG. 8 moves for each field, the timing correction circuit 4o
Time t1/4s corresponding to horizontal movement amount d in 4n+2 fields for +1 field 4 n +
Time t1/2 corresponding to horizontal movement amount 2d in 3 fields, horizontal movement amount 3 in 4n+4 fields
The time 3t1/4 corresponding to d is corrected to match the positional relationship of the subject image and the time relationship with the luminance signal. The timing correction circuit 40 outputs the AD converter 42. Still image filter 7
, video filter 8. Switch 13. Subsampling 1
4, an equivalent video signal can be obtained in the same manner as in the conventional example shown in FIG.

次に動く被写体に関しては合成回路38より得られる合
成された緑信号より得る。これは緑信号が静止画に対し
て2フィールド即ち1フレームの繰シ返しで同一信号が
得られるため1フレームのフレームメモリーで動く被写
体の部分が検出できるからである。BCCD27.RC
CD28より得られる信号は静止画に対して4フィール
ド即ち2フレームの繰シ返しで同一信号となるため、1
フレームのフレームメモリーでは検出できない。
The next moving object is obtained from the combined green signal obtained from the combining circuit 38. This is because the same green signal can be obtained for a still image by repeating two fields, that is, one frame, so that a moving object part can be detected in one frame memory. BCCD27. R.C.
The signal obtained from CD28 becomes the same signal for a still image by repeating 4 fields, that is, 2 frames, so 1
It cannot be detected in the frame memory of the frame.

したがって、合成回路38出力をタイミング補正回路4
1によって、輝度信号(Y)に用いたタイミング補正回
路40と同様にして、緑信号の時間関係のタイミングを
合せ、以下ムD変換器43゜フレームメモリー199動
きベクトル検出1°0゜フレームメモリー111.動画
検出12によって、従来例第1図の構成と同様にして動
く被写体の部分を検出することができる。以上のように
して動画検出12よシ検出された動く被写体の部分に対
する信号全周いて、動画部分に対しては動画フィルタ8
.静止画部分に対しては静止画フィルタ7の出力をスイ
ッチ13を通してサブサンプリング14に導くことによ
って、従来例に1図の構成のカメラより得られる映像信
号と同等の信号を得ることができる。
Therefore, the output of the synthesis circuit 38 is transferred to the timing correction circuit 4.
1, the time-related timing of the green signal is adjusted in the same manner as the timing correction circuit 40 used for the luminance signal (Y), and the following steps are performed: D converter 43 ° frame memory 199 motion vector detection 1 ° 0 ° frame memory 111 .. By the moving image detection 12, it is possible to detect a moving subject part in the same manner as the conventional configuration shown in FIG. As described above, the video detection unit 12 receives the signal for the detected moving subject part, and the video filter 8 receives the signal for the video part.
.. For the still image portion, by guiding the output of the still image filter 7 to the subsampling 14 through the switch 13, a signal equivalent to the video signal obtained from the conventional camera having the configuration shown in FIG. 1 can be obtained.

ここで、光学ローパスフィルタ23,24(!:L。Here, the optical low-pass filters 23, 24 (!:L.

て第9図の斜線部分の帯域に制限しているのハCODよ
り得られる信号出力が、水平画素間隔4d即ち空間周波
数1/4dでサンプリングされ、かつ垂直方向にライン
間オフセットに配置されているので、折り返し信号を除
去できる被写体像の空間周波数は1フィールド単位でt
li 1/ 4 dでめるためである。
The signal output obtained from the COD is sampled at a horizontal pixel interval of 4d, that is, at a spatial frequency of 1/4d, and is arranged vertically at an offset between lines. Therefore, the spatial frequency of the subject image at which the aliasing signal can be removed is t per field.
This is because li 1/4 d can be used.

したがって動画部分に対して、青および赤信号の折り返
し雑音がでない。また、視感度的に輝度信号の解像度に
寄与する緑の分光特性を有する被写体像に第10図の斜
線部分の帯域を有する光学ローバ、スフィルタを使用す
るのに動画像に対して空間周波数1/4d以上では折り
返し雑音が生じるがほとんど無視でき、静止画に対して
折り返し雑音を生じない空間周波数1/2dまでに制限
し。
Therefore, there is no aliasing noise of blue and red signals in the moving image portion. In addition, when using an optical lobe filter having the band shown in the shaded area in Fig. 10 for an object image having green spectral characteristics that contributes to the resolution of the luminance signal in terms of visibility, it is necessary to use a spatial frequency of 1 for moving images. Although aliasing noise occurs above /4d, it is almost negligible, and the spatial frequency is limited to 1/2d, which does not cause aliasing noise for still images.

解像度の高い輝度信号を得るためである。This is to obtain a luminance signal with high resolution.

以上のように本実施例によれば、デルタ配列されたCO
Dを青、赤および同一の二つの緑に対する被写体像の結
像面に配置し、かつ緑の被写体像に対する二つのcan
をお互に水平方向に水平画素間隔の2分1ずらして配置
し全てのQCDを各々のフィールドで、第8図の配置に
なるよう移動させるよう構成することにより通常の固体
撮像装置に対して水平方向に4倍、垂直方向に2倍の解
像度をもつ固体撮像装置が得られ、さらに動画検出にお
いても1フレームのフレームメモリーによる検出できる
As described above, according to this embodiment, the delta-arranged CO
D is placed on the imaging plane of the subject images for blue, red, and the same two green, and two cans for the green subject image are placed.
For a normal solid-state imaging device, by arranging the QCDs from each other in the horizontal direction so as to shift them by half the horizontal pixel interval, and moving all the QCDs in each field so that they are arranged as shown in Fig. 8. A solid-state imaging device with four times the resolution in the horizontal direction and twice the resolution in the vertical direction can be obtained, and furthermore, it is possible to detect moving images using one frame memory.

なお、実施例において振動子31.32,33゜34を
用いてCODを移動させたが、canを固定して被写体
像を移動させてもよい。また、固体撮像素子としてCC
Dイメージセンサ−を用いたが、垂直ブランキング期間
内に全受光部からそれぞれの転送段へ読み出す固体撮像
素子であれば他の方式のものでよい。さらに、タイミン
グ補正回路35.39および遅延回路37げそれぞれの
フィールドあるいは画素ずらしにおける水平方向のずれ
量に相当する時間だけそれぞれのCODの読み出しパル
スのタイミングを補正することによって省略することが
できる。また、光学ローパスフィルタ23,24Jd第
10図の斜線部の帯域のものでも動画部の高周波におけ
る影響を無視すれば゛使用できうることはいうまでもな
い。また緑の分光特性の代りに輝度信号の分光特性を有
する被写体像を用いても同様の構成によって実現しうろ
こともいうまでもない。
In the embodiment, the COD was moved using the transducers 31, 32, 33.degree. 34, but it is also possible to fix the can and move the subject image. In addition, CC as a solid-state image sensor
Although a D image sensor is used, any other type of solid-state image sensor may be used as long as it is a solid-state image sensor that reads data from all light receiving sections to each transfer stage within the vertical blanking period. Further, the timing correction circuits 35, 39 and delay circuits 37 can be omitted by correcting the timing of the readout pulse of each COD by a time corresponding to the amount of horizontal shift in each field or pixel shift. It goes without saying that the optical low-pass filters 23, 24Jd having the band of the shaded area in FIG. 10 can also be used if the influence of high frequencies in the moving image section is ignored. It goes without saying that a similar configuration may also be used to use a subject image having the spectral characteristics of a luminance signal instead of the spectral characteristics of green.

発明の効果 本発明はデルタ配列でれたCCDを青、赤および同一の
二つの緑に対する被写体像の結像面に配置し、かつ緑の
被写体像に対する二つのCODをお互に水平方向に水平
画素間隔の2分の1ずらして配置し、全てのCODを各
々のフィールドで第8図の配置になるよう移動させるよ
う構成することによって、同等のCODを用いた固体撮
像装置に対して静止画では水平方向に4倍、垂直方向に
2倍の解像度が得られ、また動画検出においても1フレ
ームのフレームメモリーによる検出ができ、さらに1フ
イールド毎に全受光部から信号を読み出すためインター
ライン型CCDによって起こるフレーム残像(1フイー
ルドで奇数めるいは偶数ラインの受光部からの信号しか
読みださないためにおこる残像)がない固体撮像装置が
得られる5
Effects of the Invention The present invention arranges CCDs in a delta arrangement on the imaging planes of subject images for blue, red, and the same two greens, and aligns the two CODs for the green subject images horizontally with respect to each other. By shifting the pixel spacing by half and configuring all CODs to be moved in each field to the arrangement shown in Figure 8, it is possible to create a still image compared to a solid-state imaging device using equivalent CODs. The resolution is four times higher in the horizontal direction and twice the resolution in the vertical direction.Moreover, video detection can be performed using one frame memory, and an interline CCD is used to read out signals from all light receiving sections for each field. It is possible to obtain a solid-state imaging device that does not have frame afterimages (an afterimage that occurs because only signals from the odd or even line light receiving sections are read in one field) caused by

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は従来の高品位テレビジョンシステムのカメラ部
の構成図、第2図に第一図における各部のサンプリング
位置を示すサンプリング配置図、第3図、第4図は二次
元の光学ローパスフィルタの特性図、第5図は本発明の
実施例における固体撮像装置の構成図、第6図は実施例
に用いるデルタ配列されたCCDイメージセンサ−の構
成図、第7図は緑の分光特性を有する被写体像に対する
二枚のCCD間の受光部の相対配置図、第8図にCCD
のそれぞれのフィールドにおける受光部の移動図、第9
図、第10図に光学ローパスフィルタの特性図、第11
図は実施例第6図における各部の波形図である。 22・・・・・・分解光学系、27,28,29,30
、・・・・・COD、31,32,33.34・・・・
・・振動子、35.36・・・・・・内挿回路、38・
・・・・・合成回路、40.41・・・・・・タイミン
グ補正回路。 代理人の氏名 弁理士 −中 尾 敏 男 ほか1名第
2図 第354 第7図 第8図 第9図 ih< * ? MiI 511に 第1O図 21悟り■彼狡 第11図
Figure 1 is a configuration diagram of the camera section of a conventional high-definition television system, Figure 2 is a sampling arrangement diagram showing the sampling positions of each part in Figure 1, and Figures 3 and 4 are two-dimensional optical low-pass filters. FIG. 5 is a block diagram of a solid-state imaging device according to an embodiment of the present invention, FIG. 6 is a block diagram of a delta array CCD image sensor used in the embodiment, and FIG. 7 is a diagram showing green spectral characteristics. Figure 8 shows the relative arrangement of the light receiving section between the two CCDs for the subject image.
Movement diagram of the light receiving part in each field, No. 9
Figure 10 shows the characteristics of the optical low-pass filter, and Figure 11 shows the characteristics of the optical low-pass filter.
The figure is a waveform diagram of each part in FIG. 6 of the embodiment. 22...Resolving optical system, 27, 28, 29, 30
,...COD, 31, 32, 33.34...
... Vibrator, 35.36 ... Interpolation circuit, 38.
... Synthesis circuit, 40.41 ... Timing correction circuit. Name of agent: Patent attorney - Toshio Nakao and one other person Figure 2 Figure 354 Figure 7 Figure 8 Figure 9 ih < * ? MiI 511 1O Figure 21 Enlightenment ■ His cunning Figure 11

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 水平方向に所定のピッチで配列された複数の受光部の水
平行を、垂直方向に偶数番目の前記水平行の各々の受光
部が奇数番目の前記水平行の各々の受光部の中間に位置
するよう垂直方向に複数行配列した第1.第2.第3.
第4の固体撮像素子を有し、同一の分光特性を有する第
1.第2の被写体像の結像面に前記第1.第2の固体撮
像素子を配置し、異なる分光特性を有する第3.第4の
被写体像の結像面に前記第3.第4の固体撮像素子を配
置し、前記第1および第2の被写体像に対する前記第1
.第2の固体撮像素子受光部の位置関係が、前記第1と
第2の固体撮像素子の受光部間で水平方向に前記固体撮
像素子の水平画素間隔の2分の1にずれるよう前記第1
.第2の固体撮像素子を配置し、前記第1.第2.第3
.第4の被写体像とそれぞれ前記第1.第2.第3.第
4の固体撮像素子との相対位置関係を、4n+1(na
整数)フィールドに対して、4n+2フイールドでは水
平方向に水平画素間隔の4分の1゜垂直方向に垂直画素
間隔の2分の1.4n+3フイールドでは水平方向に水
平画素間隔の2分の1.4n+4フイールドでは水平方
向に水平画素間隔の4分の3.垂直方向に垂直画素間隔
の2分の1ずらしてなることを特徴とする固体撮像装置
The horizontal rows of the plurality of light receiving sections arranged at a predetermined pitch in the horizontal direction are such that each of the light receiving sections of the even numbered horizontal rows is located between the light receiving sections of each of the odd numbered horizontal rows in the vertical direction. The first row is arranged vertically in multiple rows. Second. Third.
The first one has a fourth solid-state image sensor and has the same spectral characteristics. The first image on the imaging plane of the second subject image. A third solid-state image sensor is disposed with a second solid-state image sensor and has different spectral characteristics. The third image on the imaging plane of the fourth subject image. A fourth solid-state image sensor is arranged, and the first
.. The positional relationship between the light receiving sections of the second solid-state image sensor is such that the light receiving sections of the first and second solid-state image sensors are shifted horizontally by half the horizontal pixel interval of the solid-state image sensor.
.. A second solid-state image sensor is arranged, and the first solid-state image sensor is arranged. Second. Third
.. the fourth subject image and the first image, respectively. Second. Third. The relative positional relationship with the fourth solid-state image sensor is 4n+1(na
For 4n+2 fields, 1/4 of the horizontal pixel spacing in the horizontal direction, 1/2 of the vertical pixel spacing in the vertical direction, and 1/2 of the horizontal pixel spacing in the vertical direction for n+3 fields, 1/4 of the horizontal pixel spacing in the horizontal direction In the field, 3/4 of the horizontal pixel interval in the horizontal direction. A solid-state imaging device characterized in that the vertical pixel spacing is shifted by one-half in the vertical direction.
JP59121168A 1984-06-12 1984-06-12 Solid-state image pickup device Pending JPS60264186A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0625859A1 (en) * 1993-05-19 1994-11-23 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Solid state video camera

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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