JPS6046183A - 固体撮像装置 - Google Patents
固体撮像装置Info
- Publication number
- JPS6046183A JPS6046183A JP59142324A JP14232484A JPS6046183A JP S6046183 A JPS6046183 A JP S6046183A JP 59142324 A JP59142324 A JP 59142324A JP 14232484 A JP14232484 A JP 14232484A JP S6046183 A JPS6046183 A JP S6046183A
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- Japan
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- signal
- signals
- carrier
- components
- solid
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-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N23/00—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
- H04N23/10—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof for generating image signals from different wavelengths
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Multimedia (AREA)
- Signal Processing (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〕
本発明はカラー固体撮像装置に関するものである。
固体撮像素子、例えばフォトダイオードアレイとＸ−Ｙ
アドレス用ＭＯ８）ランジスタスイッチからなるＭＯ８
型撮像素子では第１図に示すようにある特定の位置関係
にある絵素どうしを内部結線し、別々の出力線に読み出
すことが容易に実現できる。第１図装置には例えば第２
図の色フィルタを撮像素子の絵素に対応して配置する。
アドレス用ＭＯ８）ランジスタスイッチからなるＭＯ８
型撮像素子では第１図に示すようにある特定の位置関係
にある絵素どうしを内部結線し、別々の出力線に読み出
すことが容易に実現できる。第１図装置には例えば第２
図の色フィルタを撮像素子の絵素に対応して配置する。
ここでＷは輝度信号に対応したフィルタであり、全ての
色の光成分を通過させる性質を持つ。実際には透明であ
ればよ（、Ｗ−Ｒ十〇＋Ｂで表わせる。
色の光成分を通過させる性質を持つ。実際には透明であ
ればよ（、Ｗ−Ｒ十〇＋Ｂで表わせる。
Ｃｙはシアン色（Ｇ＋Ｂ ）、Ｙｅは黄色（Ｇ＋Ｒ）を
意味する。カラーカメラを構成する際は、３原色Ｒ，Ｇ
、Ｂを異なった割合で含む３つ信号が得られればよく、
フィルターの組み合わせは前記した一例にとどまること
なく多数存在することは明らかであろう。
意味する。カラーカメラを構成する際は、３原色Ｒ，Ｇ
、Ｂを異なった割合で含む３つ信号が得られればよく、
フィルターの組み合わせは前記した一例にとどまること
なく多数存在することは明らかであろう。
第１図の撮像素子と第２図の色フィルターを組み合わせ
た場合を例として、以下、本発明の詳細な説明する。第
１図の撮像素子は水平走査を行う水平シフトレジスタ１
１、垂直走査を行う垂直シフトレジスタ１２、水平読み
出しスイッチ】３、各画素を成すフォトダイオード１４
、垂直読み出しスイッチ１５、および水平ラインのイン
ターレースを行わせるためのスイッチ１６からなってい
る。この撮像素子では２本の水平ラインｎ、ｆｉ＋１を
同時に走査し、縦横２画素からなる４画素を単位として
、同一位置関係にある画素の信号を同じ信号線にまとめ
て取り出している。尚、第１図の装置では各４画素のう
ちの左上と右下の素子（第２図でＷ）を同一の出力ライ
ン１７に接続し、その他の二つは別々の出力ライン１８
．１９に接続されている。この撮像素子によれば、同時
に走査する二水平ラインの組み合わせを各フィールドご
とにスイッチ１６で切り換えることによりインタレース
を行うことができる。第２図のフィルタを配置した場合
には、Ｗは出力線１７から、Ｃｙは出力線１８から、Ｙ
ｅは出力線１９からそれぞれ独立に取り出せる。
た場合を例として、以下、本発明の詳細な説明する。第
１図の撮像素子は水平走査を行う水平シフトレジスタ１
１、垂直走査を行う垂直シフトレジスタ１２、水平読み
出しスイッチ】３、各画素を成すフォトダイオード１４
、垂直読み出しスイッチ１５、および水平ラインのイン
ターレースを行わせるためのスイッチ１６からなってい
る。この撮像素子では２本の水平ラインｎ、ｆｉ＋１を
同時に走査し、縦横２画素からなる４画素を単位として
、同一位置関係にある画素の信号を同じ信号線にまとめ
て取り出している。尚、第１図の装置では各４画素のう
ちの左上と右下の素子（第２図でＷ）を同一の出力ライ
ン１７に接続し、その他の二つは別々の出力ライン１８
．１９に接続されている。この撮像素子によれば、同時
に走査する二水平ラインの組み合わせを各フィールドご
とにスイッチ１６で切り換えることによりインタレース
を行うことができる。第２図のフィルタを配置した場合
には、Ｗは出力線１７から、Ｃｙは出力線１８から、Ｙ
ｅは出力線１９からそれぞれ独立に取り出せる。
第１図の素子に第２図のフィルタを配置した撮像装置３
１からの出力は、従来例えば第３図の信号処理回路によ
って処理されている。
１からの出力は、従来例えば第３図の信号処理回路によ
って処理されている。
即ち、撮像素子３１から出力された各信号はプリアンプ
群３２をそれぞれ通ったのち、低域Ｐ波器３３，３４．
３５を介して演算回路３６，３７゜３８に与えられ、次
の演算をすることによりＲ２Ｂ信号が分離される。
群３２をそれぞれ通ったのち、低域Ｐ波器３３，３４．
３５を介して演算回路３６，３７゜３８に与えられ、次
の演算をすることによりＲ２Ｂ信号が分離される。
Ｒ−ｗ−ｃｙ ・・・・・・・・・・・・・・・・・
（１）Ｂ＝Ｗ−Ｙｅ ・・・・・・・・・・・・・・・
・・・ （２）Ｙ−Ｗ＋Ｃｙ＋Ｙ６ ・・・・・・・・
・・・・・・・・・・ （３）こうして得られたＷ、Ｒ
，Ｂの各信号はプロセス回路３９，４０．４１を通して
Ｎ Ｔ Ｓ Ｃ工／コーダ４２に送り込まれ、複合信号
となる。通常色信号Ｒ，Ｂは狭帯域（５００ＫＨｚ ）
で良いことが知られている。
（１）Ｂ＝Ｗ−Ｙｅ ・・・・・・・・・・・・・・・
・・・ （２）Ｙ−Ｗ＋Ｃｙ＋Ｙ６ ・・・・・・・・
・・・・・・・・・・ （３）こうして得られたＷ、Ｒ
，Ｂの各信号はプロセス回路３９，４０．４１を通して
Ｎ Ｔ Ｓ Ｃ工／コーダ４２に送り込まれ、複合信号
となる。通常色信号Ｒ，Ｂは狭帯域（５００ＫＨｚ ）
で良いことが知られている。
然るに撮像素子３１のｃｙ比出力Ｙｅ出力の周波数スペ
クトラムを考えるさ、第４図に示すようにｃｙ、Ｙｅの
ベースバンド成分４３と、Ｃｙ。
クトラムを考えるさ、第４図に示すようにｃｙ、Ｙｅの
ベースバンド成分４３と、Ｃｙ。
Ｙｅ倍信号読み出し周期で変調されたキャリア成分４４
とからなっており、前記第３図の信号処理は、ベースバ
ンド成分のみを利用し、キャリア成分は利用してはいな
い。
とからなっており、前記第３図の信号処理は、ベースバ
ンド成分のみを利用し、キャリア成分は利用してはいな
い。
本発明の目的はこのベースバンド成分とキャリア成分の
両方の信号を利用して色信号を構成し、色信号の信号対
雑音比を改善することにある。
両方の信号を利用して色信号を構成し、色信号の信号対
雑音比を改善することにある。
第５図は第３図の装置を用いた場合の本発明の１実施例
を示す。出力信号Ｃｙ、Ｙｅはベースバンド成分を得る
低域Ｐ波器３４．３５とキャリアを得る帯域Ｐ波器５１
．５２にそれぞれ導かれる。
を示す。出力信号Ｃｙ、Ｙｅはベースバンド成分を得る
低域Ｐ波器３４．３５とキャリアを得る帯域Ｐ波器５１
．５２にそれぞれ導かれる。
キャリア成分は前記したようにキャリア周波数ｆｏ±５
００ＫＨｚの帯域があれば良い。このキャリア成分は信
号分がＡＭ変調されている形で得られるため、検波器（
エンベロープ検波または同期検波）５３．５４によって
Ｃｙ、Ｙｅ倍信号得られる。これらの信号を低域戸波器
３４．３５から得られたＧｙ、Ｙｅ倍信号それぞれ加算
器５５゜５６で加算する。一般に信号対雑音比（Ｓ ／
Ｎ ）が同じでかつ信号に相関がある三信号を加算する
と信号対雑音比は３ｄＢ向上する。両者のＳ／Ｎが異な
る場合には、Ｓ／Ｎが最良となる混合比が存在する。以
下これについて述べる。
００ＫＨｚの帯域があれば良い。このキャリア成分は信
号分がＡＭ変調されている形で得られるため、検波器（
エンベロープ検波または同期検波）５３．５４によって
Ｃｙ、Ｙｅ倍信号得られる。これらの信号を低域戸波器
３４．３５から得られたＧｙ、Ｙｅ倍信号それぞれ加算
器５５゜５６で加算する。一般に信号対雑音比（Ｓ ／
Ｎ ）が同じでかつ信号に相関がある三信号を加算する
と信号対雑音比は３ｄＢ向上する。両者のＳ／Ｎが異な
る場合には、Ｓ／Ｎが最良となる混合比が存在する。以
下これについて述べる。
金工つの信号振幅を１に規格化した時の雑音をそれぞれ
ａ、ｂとする（すなわちＳ／Ｎは１ ２０１０ｇ ＋ ２”Ｏｇｂとなる）。二つの信号をｋ
：１で加算すると加算後の信号振幅はに＋１、雑音振幅
は〜（ａｋ）”＋ｂ”となる。よってＳ／Ｎは ２ 上式をｋについて解くとに−（−）のときＳ／Ｎが最大
値をとることがわかる。この時のＳ／Ｎ改善度はａ （
ｂとすると となる。すなわち信号を（！２）２：１で混合すればる
。
ａ、ｂとする（すなわちＳ／Ｎは１ ２０１０ｇ ＋ ２”Ｏｇｂとなる）。二つの信号をｋ
：１で加算すると加算後の信号振幅はに＋１、雑音振幅
は〜（ａｋ）”＋ｂ”となる。よってＳ／Ｎは ２ 上式をｋについて解くとに−（−）のときＳ／Ｎが最大
値をとることがわかる。この時のＳ／Ｎ改善度はａ （
ｂとすると となる。すなわち信号を（！２）２：１で混合すればる
。
すなわちａ＝ｂ（ｋ＝１）のときは前述したようにＳ／
Ｎは３ｄＢ向上し、Ｓ／Ｈの差が３ｄＢある場合（ａ−
１，ｂ−１，４１，に−２）は、Ｓ／Ｎが１．８ ｄ
Ｂはど向上する。
Ｎは３ｄＢ向上し、Ｓ／Ｈの差が３ｄＢある場合（ａ−
１，ｂ−１，４１，に−２）は、Ｓ／Ｎが１．８ ｄ
Ｂはど向上する。
これらのことから、二つの信号を加算して信号対雑音比
を向上させるためには、２信号のＳ／Ｎの差を小さくす
る必要があることが判る。ＭＯ８型撮像素子を使用した
カメラでは、雑音のスペクトラムは第６図に（ａ）で示
す如く、高周波になると雑音レベルが増大し、これは一
般に三角雑音と称されている。このためベースバンド成
分からの雑音よりもキャリアから検出した信号の雑音の
方が多くなっている。しかし一般に知られているパーシ
バルコインを使用すると特性（ｂ）のように共振周波数
で雑音を減少させることができる。この共振周波数をキ
ャリア周波数に合わせればキャリア信号の雑音を大幅に
減少できる。よってパーシバルコイルを各プリアンプの
前段に挿入することによりベースバンドのＳ／Ｎとキャ
リア信号のＳ／Ｎを近づけることができる。パーシバル
コインヲ用いることによりベースバンド信号のＳ、／Ｎ
とキャリアからの検出信号のＳ／Ｎをほぼ同等とするこ
とができるため、二つの信号を加算することにより、Ｓ
／Ｎを約３ｄＢ近く向上できる。また第７図に示すよう
にＷ信号を２つの信号線から分けて取り出す素子構造に
すれば、キャリアはＷｌとＣｙ、Ｗ２とＹｅを加算した
信号からそれぞれＲ９Ｂの信号として取り出すこともで
きる。この様子を第８図に示す。尚、キャリアのとり方
以外は第５図と同様にすればよい。
を向上させるためには、２信号のＳ／Ｎの差を小さくす
る必要があることが判る。ＭＯ８型撮像素子を使用した
カメラでは、雑音のスペクトラムは第６図に（ａ）で示
す如く、高周波になると雑音レベルが増大し、これは一
般に三角雑音と称されている。このためベースバンド成
分からの雑音よりもキャリアから検出した信号の雑音の
方が多くなっている。しかし一般に知られているパーシ
バルコインを使用すると特性（ｂ）のように共振周波数
で雑音を減少させることができる。この共振周波数をキ
ャリア周波数に合わせればキャリア信号の雑音を大幅に
減少できる。よってパーシバルコイルを各プリアンプの
前段に挿入することによりベースバンドのＳ／Ｎとキャ
リア信号のＳ／Ｎを近づけることができる。パーシバル
コインヲ用いることによりベースバンド信号のＳ、／Ｎ
とキャリアからの検出信号のＳ／Ｎをほぼ同等とするこ
とができるため、二つの信号を加算することにより、Ｓ
／Ｎを約３ｄＢ近く向上できる。また第７図に示すよう
にＷ信号を２つの信号線から分けて取り出す素子構造に
すれば、キャリアはＷｌとＣｙ、Ｗ２とＹｅを加算した
信号からそれぞれＲ９Ｂの信号として取り出すこともで
きる。この様子を第８図に示す。尚、キャリアのとり方
以外は第５図と同様にすればよい。
次に他の実施例について説明する。フィルタ配置と信号
の取り出し方を第９図に示す。フィルタは水平方向２画
素毎に上下が反転している。また画素信号は色毎に別々
の信号線に出力される。第１０図は信号処理回路であり
、ベースバンドからのＷ、Ｃｙ、Ｇ、Ｙｅの全信号を加
算器１０１で加算して輝度信号Ｙを得ている。ベースバ
ンドのＲ信号とＢ信号を得るには次の演算を行う。
の取り出し方を第９図に示す。フィルタは水平方向２画
素毎に上下が反転している。また画素信号は色毎に別々
の信号線に出力される。第１０図は信号処理回路であり
、ベースバンドからのＷ、Ｃｙ、Ｇ、Ｙｅの全信号を加
算器１０１で加算して輝度信号Ｙを得ている。ベースバ
ンドのＲ信号とＢ信号を得るには次の演算を行う。
Ｒ＝（Ｗ−Ｃｙ）＋（Ｙｅ−Ｇ） −−−−−−−−−
・ （４）Ｂ−（Ｗ−Ｙｅ）＋（Ｃｙ−Ｇ） −−・−
・・−・・・ （５）この演算は演算器１０２〜１０６
で行う。ベースバンド成分のみを利用する場合、Ｙ出力
は約３ＭＨｚの低域ｐ波器１２０を、 またＲ、Ｂは５
００ＫＨｚの低域Ｆ波器１０８，１０９を通してＹ、Ｒ
。
・ （４）Ｂ−（Ｗ−Ｙｅ）＋（Ｃｙ−Ｇ） −−・−
・・−・・・ （５）この演算は演算器１０２〜１０６
で行う。ベースバンド成分のみを利用する場合、Ｙ出力
は約３ＭＨｚの低域ｐ波器１２０を、 またＲ、Ｂは５
００ＫＨｚの低域Ｆ波器１０８，１０９を通してＹ、Ｒ
。
Ｂ信号を得る。一方キヤリアカは加算演算器１０６には
Ｂのキャリアが、減算演算器１０７の出力にはＲのキャ
リアが得られる。この出力信号は、それぞれ帯域戸波器
１１０，１１１に入力され、Ｒ９Ｂ信号のキャリア成分
を検出し、検波器１１２゜１１３で検波したのち、加算
器１１４，１１５でおのおの同色同志加算する。上記の
動作を第１１図の波形図でさらに説明すると、加算器１
０２゜１０４の出力は第１１図の（ａ） 、 （ｅ）の
ように表わさ分とＲのキャリアからなる。また減算器１
０３゜１０５の出力波形は第１１図（ｂｌ 、 （ｄ）
に対応する。
Ｂのキャリアが、減算演算器１０７の出力にはＲのキャ
リアが得られる。この出力信号は、それぞれ帯域戸波器
１１０，１１１に入力され、Ｒ９Ｂ信号のキャリア成分
を検出し、検波器１１２゜１１３で検波したのち、加算
器１１４，１１５でおのおの同色同志加算する。上記の
動作を第１１図の波形図でさらに説明すると、加算器１
０２゜１０４の出力は第１１図の（ａ） 、 （ｅ）の
ように表わさ分とＲのキャリアからなる。また減算器１
０３゜１０５の出力波形は第１１図（ｂｌ 、 （ｄ）
に対応する。
キャリア成分とからなり、（ｄ）は百Ｒのベースバンド
成分とＧのキャリア成分とからなる。これらの出力を加
算器１０６と減算器１０７で演算すると、加算器１０６
の出力は（ｆ）に示すように凡のベースバンド成分とＢ
のキャリア成分からなり、減算器１０７の出力は（ｅｌ
に示すようにＢのベースバンド成分とＲのキャリア成分
とから成る。
成分とＧのキャリア成分とからなる。これらの出力を加
算器１０６と減算器１０７で演算すると、加算器１０６
の出力は（ｆ）に示すように凡のベースバンド成分とＢ
のキャリア成分からなり、減算器１０７の出力は（ｅｌ
に示すようにＢのベースバンド成分とＲのキャリア成分
とから成る。
以上説明した二つの実施例のように信号をベースバンド
からとキャリアからの両方から得、それらを互に加算す
ることにより信号対雑音比を増加せしめることができる
ことが理解できよう。
からとキャリアからの両方から得、それらを互に加算す
ることにより信号対雑音比を増加せしめることができる
ことが理解できよう。
また前記二つの火施例以外にも素子の結線方法およびフ
ィルタの配置を適当に選べば各種の組み合わせが実現で
き、そのどの組み合わせにおいても本発明の主旨、すな
わちベースバンド成分とキャリア成分から得た信号を加
算することにより信号対雑音比を向上させる手段は応用
できることは明らかである。
ィルタの配置を適当に選べば各種の組み合わせが実現で
き、そのどの組み合わせにおいても本発明の主旨、すな
わちベースバンド成分とキャリア成分から得た信号を加
算することにより信号対雑音比を向上させる手段は応用
できることは明らかである。
本発明を用いることにより固体カメラのＳ／Ｎ比を改善
でき低照度の撮像条件においても良好な画質が得られ効
果は大きい。
でき低照度の撮像条件においても良好な画質が得られ効
果は大きい。
尚、本発明は上述したＭＯＳ型の固体カメラのみならず
、他の撮像デバイスを用いたカメラにも適用できること
は明らかである。
、他の撮像デバイスを用いたカメラにも適用できること
は明らかである。
第１図は本発明に適用される固体撮像素子の１例を示す
図、第２図は上記固体撮像素子と共に用いられる色フィ
ルタの１例を示す示、第３図は上記固体撮像素子からの
出力信号を処理する従来の信号処理回路の構成図、第４
図は固体撮像素子の出力信号の周波数スペクトラムを示
す図、第５図は本発明による信号処理回路の１例を示す
回路構成図、第６図に信号中に含まれる雑音の周波数特
性についての説明図、第７図と第８図は本発明の他の実
施例におけるフィルタ配列図および信号説明図、第９図
と第１０図は本発明の更に他の実施例におけるフィルタ
配列図と信号処理回路の構成図、第１１図は上記実施例
回路の信号説明図である。 第５図において、３１は固体撮像素子、３３゜３４．３
５は低域ヂ波器、５１，５２は帯域ｐ波器、５３．５４
は検波器を示す。 第 ３ 図 ｎ二ヤギ黛 Ｌ 特開昭ＧＯ−４１３１８３（５） 第 ７ 図 °膳′ 二゛ ５５．工 刀δ 図 冗９ 図 ％ ｔｏ 図 第 １１ 図 第１頁の続き ＠発明者 佐原 利払 国分寺市競・ 央研究所内 ４８２−
図、第２図は上記固体撮像素子と共に用いられる色フィ
ルタの１例を示す示、第３図は上記固体撮像素子からの
出力信号を処理する従来の信号処理回路の構成図、第４
図は固体撮像素子の出力信号の周波数スペクトラムを示
す図、第５図は本発明による信号処理回路の１例を示す
回路構成図、第６図に信号中に含まれる雑音の周波数特
性についての説明図、第７図と第８図は本発明の他の実
施例におけるフィルタ配列図および信号説明図、第９図
と第１０図は本発明の更に他の実施例におけるフィルタ
配列図と信号処理回路の構成図、第１１図は上記実施例
回路の信号説明図である。 第５図において、３１は固体撮像素子、３３゜３４．３
５は低域ヂ波器、５１，５２は帯域ｐ波器、５３．５４
は検波器を示す。 第 ３ 図 ｎ二ヤギ黛 Ｌ 特開昭ＧＯ−４１３１８３（５） 第 ７ 図 °膳′ 二゛ ５５．工 刀δ 図 冗９ 図 ％ ｔｏ 図 第 １１ 図 第１頁の続き ＠発明者 佐原 利払 国分寺市競・ 央研究所内 ４８２−
Claims (1)
- 規則的に配列された複数種のフィルタ素子からなる色フ
ィルタと、上記色フィルタを介して撮像し、入力光に応
じた映像信号を出力する光電変換素子と、上記光電変換
素子の出力信号から各フィルタに対応した色成分毎にベ
ースバンド信号とキャリア信号をそれぞれ分離して取り
出すための低域Ｐ波器および帯域Ｆ波器と、上記雨戸波
器の出力を加算した信号から所定の複合信号を作り出す
信号処理回路とを備えたことを特徴とする固体撮像装置
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59142324A JPS6046183A (ja) | 1984-07-11 | 1984-07-11 | 固体撮像装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59142324A JPS6046183A (ja) | 1984-07-11 | 1984-07-11 | 固体撮像装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6046183A true JPS6046183A (ja) | 1985-03-12 |
| JPH0137077B2 JPH0137077B2 (ja) | 1989-08-03 |
Family
ID=15312695
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59142324A Granted JPS6046183A (ja) | 1984-07-11 | 1984-07-11 | 固体撮像装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6046183A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6213192A (ja) * | 1985-07-10 | 1987-01-21 | Canon Inc | 撮像装置 |
-
1984
- 1984-07-11 JP JP59142324A patent/JPS6046183A/ja active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6213192A (ja) * | 1985-07-10 | 1987-01-21 | Canon Inc | 撮像装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0137077B2 (ja) | 1989-08-03 |
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