JPS6058786A - Ｃｃｄエリアイメ−ジセンサ及びカラ−画像処理方法 - Google Patents

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】 本発明はカラー画像処理装置に関するものであって、更
に詳細には、固体エリアイメージセンサ及びカラー画像
処理方法に関するものである。

情景の画像を表すビデオ信号を発生する為に産業界特に
通信技術分野において固体エリアイメージセンサが益々
使用されるようになっている。典型的な固体エリアイメ
ージセンサは、行及び列の形に配列された光電要素のア
レイを有しており、該アレイは電荷転送技術を使用して
アクセスされて光電要素によって発生される電荷を出力
装置へ転送させる。電荷結合装置（ＣＣＩ））技術を使
用するこの様な固体センサの１つとしてＦａｊｒｃｈｊ
ｌ、ｄ　ＣＣＤ２２２エリアイメージセンサがあり、そ
れは４４８行と３８０列とを有しており、各ビデオフレ
ームに対してライン当たり３８０サンプルで４８８ライ
ンのビデオを供給する。金属−酸化物一半導体（ＭＯＳ
）技術を使用したその他の固体エリアイメージセンサも
市販されている。

Ｆａｊｒｃｈｉｌｄ　ＣＣＤ　２２２は４８８行と３８
０列の光電素子を有するものではあるが、光電素子の形
状及び間隔は、センサ而が多少矩形形状であリセンサの
水平方向長さがその垂直方向長さよりも多少大きいもの
となっている。更に詳細には、各ＣＣＤ　２２２画素乃
至はピクセル（即ち、１個の光電素子によって画像処理
される情景の面積）の中心間間隔は、水７− 平方向が約３０ミクロンであり、垂直方向が約１８ミク
ロンである。従って、各光電素子の縦横比、即ち高さ乃
至は垂直方向寸法と長さ乃至は水平方向寸法との比、は
約３：５である。ＭＯＳエリアイメージセンサにおいて
も同様な矩形縦横比が通常採用されている。

固体エリアイメージセンサは黒白（モノクロ）及びカラ
ー画像処理の両方に使用されている。モノクロ画像処理
は比較的簡単である。何故ならば、ビデオ情報は情景の
サンプル点における強度値を示すだけで良いからである
。然し乍ら、カラー画像処理は、成る基本色に関して少
なくとも３つの異なったタイプのビデオ情報を取り扱う
。

３色情報を発生させる１方法としては、米国特許第３，
９７５，７６０号に開示される如く、情景の３つの像を
発生させ、これらの像を３つの異なった色フィルタを介
して３つの異なったセンサアレイ−にに合焦させること
である。然し乍ら、カラービデオ情報を得る為に更に望
ましい方法は、単一のエリア（面）イメージセンサアレ
イを使用すること８− であり、何故ならば、各色に対してカラーフィルタや異
なったセンサアレイを使用することはコスト及び複雑性
を著しく高めることとなるからである。従って、固体カ
ラーエリアイメージセンサを製造する最近の多くの努力
はこの目的に向けてなされている。カラー画像処理用に
単一センサアレイを使用する典型的な手法は、米国特許
第３，９７１゜０６５号（Ｂａｙｅｒ）、第３，９８２
，２７４号（Ｃｈａｉ）、第４，００１，８７８号（Ｗ
ｅｉｍｅｒ）、第４，０１６，５９７号（Ｄｊｌ、］、
ｏｎ　ｅｔ　ａｌ、）、第４，０４２，９５６号（Ｙａ
ｍａｎａｋａ）、第４，０４７，２０３号（Ｄｉｌｌ。

ｎ）、第４．１．５３，９１２号（Ｇｏｌ、ｄ）、第４
，２４５，２４１号及び第４．２４６，６０１号（Ｓａ
ｔｏ　ｅｆ；　ａｌ、、）、第４，２８１，３３８号（
Ｔａｋａｈａｓｈｉ　ｅｔ　ａｌ、）、第４，２９３，
８７１号（Ｍａｃｏｖｓｋｉ）等に開示されている。

上掲した特許は全て種々の形態の色応答性又は色感受性
光電要素を使用して、カラー画像を再構成することの可
能な色に関連したビデオ信号を発生させている。光電要
素は上に乗せるフィルタ又はその他の公知の製造技術に
よって色に対して応答性をつけられており、従って各光
電要素はそれ９− に入射される特定の色の光の明るさの強度に強度上（電
荷レベル）関連したビデオ信号サンプル（電荷パケット
）を発生する。

通常の技術を使用して色応答性光電要素を得ることが可
能であるが、特定の色パターン及びこれらのパターンか
らカラービデオ信号を発生させるアプローチは著しく異
なる。Ｂａｙｅｒの米国特許第３゜９７１．０６５号に
開示されている１アプローチにおいては、固体エリアイ
メージセンサの上に配設させてフィルタモザイクを使用
して、１つおきのアレイ位置を輝度を検知するのに利用
される緑感受性要素で占有させて色応答性光電要素を行
及び列に配列させたアレイを形成している。赤感受性パ
クロミナンス”要素は１つおきの行において輝度検知用
要素と交互に配置され、一方青感受性クロミナンス要素
は残りの交互の行において輝度要素と交互に配置されて
いる。従って、行の対からの輝度及びクロミナンス信号
は緑を支配的なものとして赤、青、緑のカラー情報を提
供する。

Ｄｊ　］　Ｉｏｎの米国特許第４，０４７，２０３号に
おいても、１０− 色感受性光電要素の水平行及び垂直列からなるアレイの
１つおきの位置は緑感受性の輝度要素が設けられている
。然し乍ら、各行のクロミナンス要素は行に沿って赤と
青とが交互し、４つの連続する要素、即ちその２つが輝
度要素で他の２つが異なるクロミナンス要素である４つ
の要素のパターンが各行の長さに沿って繰り返され、行
毎に１個の完全な要素分変位されている。恐らく、アレ
イの連続するラインからの出力信号はＢａｙｅｒ特許に
開示される如く処理されて、緑を支配的なものとして、
赤、青、緑の色信号を発生する。

Ｔａｋａｈａｓｈｊの米国特許第４，２８１，３３８号
及び２件の５ａｔｏ　ｅｔ　ａｌ、の米国特許第１１，
２４５，２４１号及び第４，２４６．６０１号は全て（
株）日立が所有しているが、これらの特許においては、
ビデオの水平ラインを表す光電要素の行は同時に２つが
読み出されて処理される。各ラインにおいて２つづつの
４つの相互に隣接する光電要素からの信号を使用して、
背景画像をカラーで再現するのに必要な赤、青、緑の色
情報を発生させる。これらの特許は種々の組合せの種々
の色感受性の光電要素を開示している。Ｍａｃｏｖｓｋ
ｉの米国特許第４，２９３，８７１号においても、一度
にビデオの２つのラインを読み取ると共に処理を行なう
が、色感受性光電要素のパターンが異なる。

色感受性光電要素のアレイの一層効率的な構成において
は、カラー画像を再生するのに必要な３色情報を発生す
るのに３つの光電要素のみが必要である様に光電要素を
配設するものである。更に、光電要素を成るカラー陰極
線管（ＣＲＴ）ディスプレイ装置における色ドツトにお
ける様に形状構成すると共に配設させることも可能であ
り、この場合、３つの異なった色感受性要素の中心は正
三角形の略頂点位置に位置される。

−に連した効率的な構成とする為の従来の試みは多々失
策に終った。第１に、従来の試みの多くは４個の光電要
素を使用して３つの必要な色情報信号を発生させている
。正三角形の頂点に中心を位置させた３個の光電要素を
使用するものは、全ての３つの光電要素上に等しく入射
する画像の部分の色構成を忠実に表す信号を発生するも
のではない。更に、色情報を発生する為に使用される光
電要素の各グループにおける各要素の色応答性は、典型
的には、信号処理が複雑化されるか及び／又は最適結果
より著しく劣るものを発生するものである。

本発明は、以−にの点に鑑みなされたものであって、」
−述した如き従来技術の欠点を解消し、新規な固体エリ
アイメージセンサ及びカラー画像情報発生方法であって
該情報をセンサアレイの互いに隣接する３個の光電要素
からの信号を結合させることによって発生させる方法を
提供することを目的とする。

発明の別の目的とするところは、任意の互いに隣接する
３個の光電要素は実質的に等距離であり且つ任意の互い
に隣接する３個の光電要素の色応答特性は全て異なる様
に配列させた光電要素からなるアレイを有する新規なカ
ラー画像処理装置を提供することである。

発明の更に別の目的とするところは、背景乃至１３− 情景（シーン）のカラー画像の水平ラインを表すカラー
ビデオ情報を形成する新規なカラー画像処理装置及び方
法であって、ビデオ情報の各水平ラインに対するカラー
情報は一度に３個が処理される光電要素出力信号のグル
ープから形成され、光電要素の交互のグループは１つの
水平な行からの２つの光電要素と隣接する水平な行から
の１つの光電要素とを有しており且つ交互のグループの
中間の光電要素のグループは１つの水平な行からの１つ
の光電要素と隣接する水平な行からの２つの光電要素と
を有することを特徴とするカラー画像処理装置及び方法
を提供することである。

本発明の更に別の目的とするところは、最小数の光電要
素からなる単一アレイを使用して所定の解像度のカラー
ビデオ情報を形成する新規のカラー画像処理装置及び方
法を提供することである。

本発明の更に別の目的とするところは、単一アレイの光
電要素を使用してカラービデオ情報を形成する新規なカ
ラー画像処理装置及び方法を提供するものであって、前
記光電要素は千鳥状に配列されていて信号は２つの水平
行が一度に処理され、ビデオの１ラインに対する輝度信
号は３つの互いに隣接する光電要素、即ち」つの水平行
における２つと隣接する水平行における１つ又はその逆
、の連続するグループからの信号を結合することによっ
て発生されるカラー画像処理装置及び方法を提供するこ
とである。

本発明の更に別の目的とするところは、各光電要素が６
個の互いに隣接する光電要素によって取り囲まれその６
個の光電要素は全て取り囲まれている光電要素とは異な
ったカラ一応答特性を有するものである様に行及び千鳥
状列に配列させた３つのタイプのカラ一応答特性を有す
る光電要素を具備した新規なエリアカラーイメージセン
サを提供することである。

本発明に基づく固体エリアイメージセンサは、千鳥状に
配列させた（即ち、水平行及び千鳥状垂直列、又は垂直
列及び千鳥状水平行）複数個の同様の形状をしており、
カラ一応答性の光電要素を有している。従って、任意の
３個の互いに隣接する光電要素は異なったカラ一応答特
性を有しており、それらの中心は略正三角形の頂点に位
置している。更に、１つのカラ一応答特性を有する任意
の１つの光電要素は６個の隣接する光電要素によって取
り囲まれており、センサアレイの最端部を除いて、それ
ら６個の光電要素は全てそれらが取り囲んでいる１個の
光電要素とは異なったカラ一応答特性を有している。従
って、これらの光電要素はセンサの表面上に略六角形の
アレイ形状に形成されている。

光電要素出力信号は一度に２つの行が処理され、輝度信
号及びクロミナンス信号は各水平スキャンにおいて３個
の互いに隣接した光電要素、即ち第１行から１個及び第
２行から２個又はその逆、の信号から発生される。従っ
て、ビデオの各ラインは、センサの行の各対を横断して
の異なったカラ一応答特性の光電要素の連続する三組か
らの複合信号を有している。各光電要素は１つを越えた
複合信号に貢献するものであり、即ち各光電要素はビデ
オ信号が発生される際に１つを越えた三組において使用
される。

以下、添付の図面を参考に本発明の具体的実施の態様に
付いて詳細に説明する。

第１図乃至第３図は、大略、カラー画像処理を行なう為
の従来の固体エリアイメージセンサ（面画像検知）シス
テムを例示している。これらの各回は、カラ一応答性光
電素子を水平行１乃至ｎ及び垂直列１乃至ｍに配列させ
て構成したエリアセンサ１０の一部を図示している。通
常、光電要素はシリコン基板に形成された個別的で分離
された光電箇所乃至ホトサイト（ρｈｏｔｏｓｉｔｅ）
である。これらのホトサイトは透明なホトゲー１〜（不
図示）を介して画像ホトンを受け取り、入射光（画像）
強度及び積分期間（即ち、ホトゲートによって制御され
る電荷蓄積期間）の直線的関数として各ホトサイト内に
電荷が蓄積される。

第１−図乃至第３図には示されていないが、ＣＣＤエリ
アイメージセンサにおいては、光電要素の各垂直列は、
複数個の直列接続されたシフトレジスタ段からなる垂直
移送シフトレジスタに接続され１７− ている。垂直移送レジスタはクロック動作されて一連の
光電要素出力信号で通常電荷バケツｌ−と呼ばれる信号
を、これも又直列接続されたＣＣＤシフトレジスタ段で
構成されている１つ又はそれ以」二の水平移送シフトレ
ジスタへ給送する。従って、光電要素の行からの電荷パ
ケットに対応するビデオ情報の水平ラインは制御された
方法でイメージセンサ１０から読み出される。

一方、これらの光電要素をＭＯ３技術を使用して交差す
る水平及び垂直センスラインによって各光電要素の読取
を選択的に制御して個別的にアクセスすることが可能で
ある。

光電要素は公知の技術によってカラ一応答性乃至はカラ
ー感受性のものとされる。例えば、フィルタ“モザイク
″を光電要素の上に載置して個々の光電要素上に入射す
る光をフィルタし、所望の色、即ち所望の周波数範囲、
の光のみを通過させる。一方、ホトサイトを周波数感受
性に構成し、異なった波長、従って異なった色の光に異
なった応答をする様にさせることが可能である。

ＣＣＤエリアイメージセンサを使用してカラービデオ信
号を生成する場合、コス］・と、複雑性と、信号品質、
即ち画像のカラー成分を反映するビデオ信号の精度との
間の損益分岐を考慮せねばならない。

理想的には、テレビ受像機として使用されているタイプ
の陰極線管（ＣＲＴ）カラー″映像″管、即ち所謂カラ
ーブラウン管−］−にカラー画像を再生する為には、ビ
デオ信号成分として正確な輝度及びクロミナンス情報を
有するものでなければならない。輝度情報とは、Ｊ、（
本釣には、′ｒ■ビデオ回路へ供給されるカラーＴＶビ
デオ信号の内で明るさの情報を与える部分である。クロ
ミナンス情報は画像のカラーバランス情報を伝達するも
のである。

固体エリアイメージセンサから許容可能なカラービデオ
信号を得る為の種々の手法を大略第１図乃至第３図に示
しである。第１図は１ｌａｙｃｒの米国特許第３．９７
］、０６５号に詳細に記載されている手法を示している
。光電要素は水平行及び垂直列に配列されており、１つ
おきごとの光電要素は画像輝度（Ｌ）に感受性を有する
ものである。この点に関し、奇数番の行における全ての
奇数番の光電要素（］−］、　１−３．　］−５，３−
１，３−３，３−５，５−１，５−３゜ｅｔｃ、）及び
偶数番の行内の全ての偶数番の光電要素（２−２，２−
４，４−２，４−４，ｅｔｃ、）は輝度に感受性を有し
ている。輝度感受性要素間の光電要素は成るカラー（即
ち、赤Ｒ及び青Ｂ）に感受性を有しており、クロミナン
スを発生させる手段を提供している。この様な構成によ
れば、斜線を付けた輝度応答性光電要素は″市松模様″
パターンを形成し、全体的なセンサアレイにおいて支配
的であることが理解される。

Ｂａｙｅｒのシステムにおいては、光電要素の個別的な
行はライン毎に読み取られ、各ラインから輝度及びクロ
ミナンス情報が抽出されてビデオ信号を形成する。ライ
ン全体に渡ってのビデオ情報を得るためには、各ライン
からは」つのタイプのクロミナンス情報のみしか得られ
ないので、２つのラインからのクロミナンス情報を使用
せねばならない。

Ｉ）ｉｌｌｏｎの米国特許第４，０４７，２０３号に開
示されている手法は＋３ａｙｅｒのものに類似しており
、輝度応答性要素（１、）が市松模様のパターンでセン
サアレイの表面の大部分を占有する。然し乍ら、Ｄｊｌ
］ｏｎの構成では、クロミナンスに関連した要素を輝度
に関連した要素と同じライン内に配列させて、２個の輝
度に関連した要素と異なったカラータイプ、即ち赤Ｒと
青Ｂ、の２個のクロミナンスに関連した要素からなる四
組１２を形成している。従って、任意のラインに沿って
の各４つの要素からなる連続的なグループは輝度及びク
ロミナンス情報を与える。

（株）１１立が所有している米国特許第１１．２／１６
，６０１号及びその他の特許では多少異なった手法によ
って固体エリアイメージセンサを使用してカラービデオ
信号を形成させている。」１掲した他の特許と同様に、
この場合においても、センサアレイはカラ一応答性光電
要素を水平行及び垂直列に配列させると共に適宜の読取
手段を設けて構成されている。日立の特許の画像処理装
置は一度に２つの２１− 行からの４つの光電要素出力信号を使用して輝度及びク
ロミナンスの問題を解決している。更に、黄色（Ｙｅ）
、シアン（Ｃｙ）、緑（Ｇ）及び白乃至は余色（Ｗ）の
様な透過フィルタを使用してカラー感受性を生成させて
いる。

日立のセンサの表面は、各々が異なったカラ一応答性乃
至は感受性を持った４個の互いに隣接した光電要素から
なるグループ１４で配列されている。第３図から理解さ
れる如く、これらのグループはセンサの行毎及び列毎に
繰り返されており、行から行又は列から列へ移動すると
、要素の色応答性の順序は予測可能な方法で変化してい
る。

２ライン読取と４個の要素とを同時的に使用してクロミ
ナンス及び輝度の値を得ることにより所望の水平分解能
を達成しているが、クロミナンス及び輝度の値を得る為
には原理的には３個の要素が必要であるに過ぎないのに
４個の要素が使用されている。

第４図に示した本発明の好適実施例によれば、固体エリ
アイメージセンサの光電要素は水平行と２２− 垂直列とに配列されているが、１つおきの水平行におけ
るソＧ電要素は列幅の半分だけオフセラ１−されており
、″千鳥状列″配列を形成している。その結果前られる
構成においては、各光電要素はそれと隣接する６個の他
の光電要素によって取り囲まれており、中央の取り囲ま
れている］個の光電要素と取り囲んでいる６個の光電要
素とで大略六角形アレイを形成している。取り囲んでい
る光電要素の各々は中央の光電要素とカラー感受性が異
なっている。このパターンは、端部を除いて、画像セン
サの全表面に渡って繰り返されている。

光電要素の行は一度に２つの行（即ち、対で）が読み取
られ、３個の相互に隣接する要素、即ち１つのラインに
おける２つの要素と他のラインにおける１つの要素、か
らの信号を使用して輝度及びクロミナンス信号を生成さ
せる。任意の３個の互いに隣接する光電要素のカラー感
受性は異なっており、この３色パターンが本イメージセ
ンサの全表面に渡って繰り返されている。

次に、第４図に関し説明すると、ｍＸｎの光電要素が水
平行及び垂直列に配列されており、１つおきの行におけ
る光電要素は隣接する行内の光電要素に関して１個の光
電要素の少なくとも一部（例えば、光電要素の半分）列
が食い違い状態、即ち千鳥状に配列されている。以後の
記載から理解される如く、本発明の光電要素は実質的に
六角形アレイ構造を与えており、任意の２つの隣接する
行内の任意の３個の互いに隣接する光電要素の夫々の中
心は略正二角形の頂点に位置している。

フィルタ要素を載置するか又はその他の適宜の手段によ
って各光電要素はカラ一応答性が具備されている。各行
全体に渡って３つの異なったカラ一応答特性のシーケン
スが繰り返されており、同じ行内の同じカラ一応答特性
の光電要素はその間に異なったカラ一応答特性の２個の
光電要素を有しており、且つ隣接する行内の同じカラ一
応答特性の光電要素は、］個の完全な光電要素及び別の
光電要素の少なくとも一部の水平方向寸法だけ水平方向
に互いに変位されている。即ち、同じカラ一応答特性の
光電要素によって画定される領域同士は異なったカラ一
応答特性の光電要素の少なくとも一部だけ互いに離隔さ
れているという点において、同じカラ一応答特性の光電
要素同士は互いに隣接することがない様に配列されてい
る。

第４図に示した実施例においては、３つの異なったカラ
一応答特性の光電要素の繰り返しパターンはシアン（Ｃ
ｙ）、黄色（Ｙｅ）、白（Ｗ）である。このことは、Ｃ
ｙ光電要素はシアン光に応答し青光波長と緑光波長の入
射光の強度の和に関連した信号を発生し、目っＹｅ光電
要素は黄色光に応答し緑波長と赤波長の入射光の強度の
和に関連した信号を発生することを意味する。Ｗ光電要
素は広範囲のスペクトルの白色光に応答する（例えば、
クリアフィルタ要素によって透過）。

更に第４図に関し説明すると、本発明のエリアイメージ
センサの六角形アレイ構造は、大略、２４で示した７個
の光電要素のグループとして見ることが可能である。こ
の場合、白応答性光電要素２６はそれに隣接して６個の
光電要素によって取り囲まれている。白応答性要素２６
に隣接する各２５− 光電要素は中央の白応答性要素と異なったカラ一応答特
性を有している。更に、６個の周りの光電要素は、同じ
カラー感受性の２つの光電要素が互いに隣接することが
無い様に配設されている。

２４で大略示した光電要素のアレイは実質的に六角形で
ある。何故ならば、６個の互いに隣接する周りの光電要
素の夫々の中心間を結ぶ線は六角形の形状を形成するか
らである（第５図参照）。

然し乍ら、第４図においては図示した光電要素は正方形
ではないので、第４図における７個の光電要素２４のグ
ループは正確な正六角形を形成するものではない。例え
ば、第５図に示した如く、アレイによって形成される六
角形形状２８においては、２つの水平な側部（上部及び
下部）は他の残りの４つの側部よりも多少長くなってい
る。然し乍ら、上述した如く、このアレイは実質的に六
角形である。

更に、第４図に関し説明すると、同じカラ一応答特性の
光電要素が２つ互いに隣接するものではないことが理解
される。各ライン上において３個　９６− の異なったカラ一応答特性の光電要素の繰り返しシーケ
ンスが各引き続くラインにおいて繰り返されているが、
このシーケンスは少なくとも光電要素１．５個分シフ１
−されている。従って、２つの連続するライン内におけ
る任意の３個の互いに隣接する光電要素は全てカラ一応
答特性が異なっており、第４図中３０で示した如く、一
体となって画像の３つの異なったカラー特性の任意の所
望の結合を与えることが可能である。

各光電要素は、その水平長さがその垂直長さよりも長い
矩形領域として示しである。当業者等にとって明らかな
如く、これは従来の固体エリアイメージセンサにおける
光電要素によって画像処理される全体的な領域の典型的
な形状であるが、光電要素の活性部分、即ちホトサイ１
〜、はこの全体的な領域よりも小さいものとすることが
可能であり、特にＣＣＤ技術を使用した場合に然りであ
る。

第６図に示した如く、例えば、ＣＯＤエリアイメージセ
ンサにおいて、各光電要素はホトサイ１〜２０と垂直移
送シフ１〜レジスタ２２を形成すべく配設した垂直列内
の関連したＣＣＤ記憶要素とを有している。各ホトサイ
ト及び関連するＣＣＤ記憶要素が第４図に示した矩形光
電要素を形成する。Ｆａｉｒｃｈｊ、１ｄ　ＣＣＤ　２
２２の様な典型的なＣＣＤ　エリアイメージセンサにお
いては、ホトサイト２ｏは約１２ミクロン幅で１８ミク
ロン高さである。垂直移送シフトレジスタ２２は約１８
ミクロン幅の不透明なアルミニウム″シールド″′で被
覆されている。従って、各光電要素ＰＥは約１８ミクロ
ン高さで３０ミクロン長さであり、その各々は３：５の
縦横比を有している。

従って、ＣＣＤ技術を使用して本発明に基づいてエリア
イメージセンサを製造する為には、六角形アレイ構造に
密接に近似させる為に寧ろ複雑な構成を形成することが
必要となるかも知れない。従って、例えば、第７図に示
した如く、ＣＣＤ垂直移送レジスタ２２を蛇行形状とさ
せ、隣接する行内のホトサイト２０間にオフセットを生
じさせ、前述した如き食い違い乃至千鳥状列配列を形成
することが可能である。第７図中２８で示した如く、第
４図及び第５図に関連して説明した近似的な六角形アレ
イ構造をこの様にして形成することが可能である。その
他の構成も可能であり、例えば、垂直移送シフ１−レジ
スタをイメージセンサの表面上に傾斜状態で配設するか
、又は光電要素を行毎に水平方向にずらせて食い違い列
構造を与えることも可能である。一方、　ＣＣＤセンサ
内において行を食い違い乃至千鳥状とさせることによっ
て六角形アレイ近似を得ることが可能であり、その場合
には、１一つおきの列内の光電要素は隣接する列内の光
電要素に関してその要素の少なくとも一部の長さ行が食
い違い状態で配列されている。

勿論、ＭＯ５技術では第４図の構成をもっと容易に形成
することが可能である。何故ならば、センサの表面」二
で不透明であることを要求される唯一の要素である垂直
センスラインは比較的幅狭だからである。例えば、第８
Ａ図を参照すると、六角形アレイ構造を近似するＭＯＳ
エリアイメージセンサは複数個の光電要素４０を有して
いる。

各光電要素は、透明な水平行アドレスゲートと一２９＝ 不透明な垂直センスライン（第８八図中には示していな
い）とによって個別的にアドレス可能である。第８Ｂ図
から理解される如く、垂直センスライン４２は光電要素
上方を延在しており、第４図に関し前述した如く、光電
要素の千鳥状列を画定している。これらの垂直センスラ
インは不透明であるが、これらは導体であることが必要
とされるに過ぎないので、ＣＯＤの垂直移動レジスタと
異なり、極めて幅狭とすることが可能である。従って、
各光電要素の領域は殆ど失われることはない。即ち、光
電要素の領域と比較して無駄な領域は極めて小さい。

所望の六角形アレイ構造２８を構成する為に、ＭＯ３構
成において千鳥状行等の他の配列を使用することも可能
である。更に、ＭＯ３技術を使用してエリアイメージセ
ンサを製造すること自体は従来公知であり、従ってその
詳細な説明は割愛する。

第４．５，７．８図に図示した構造の重要性は、第９図
を参照することによって更に詳細に理解することが可能
である。第９図には、光電要素の３９０− つのライン乃至行の部分が示されている。第１の行は光
電要素Ｉ、１（即ち、行１２列１）乃至１．ｍを有して
おり、第２の行は光電要素２，１乃至２９ｍを有してお
り、以下同じである。光電要素信２３．１士、３個の互
いに隣接する要素、即ち１つのライン乃至行から１個の
要素と隣接するラインから２つの要素、のグループにお
いて一度に２つの行が処理される。

図示例においては、エリアイメージセンアは、ビデオの
フレー１１を構成する２−）の連続するフィールドでフ
ィールド毎にあ５み取られる。本願出願人の出願に係る
］−９，８３年６月２１日に出願した米国特許出願［電
荷結合装置イメージセンサ及び非同期読取方法（Ｃｈａ
ｒｇｅ−Ｃｏｕｐ］ｃｄ　Ｄｅｖｊｃｅ　ＴｍａｇｅＳ
ｅｎｓｏｒ　Ａｎｄ　Ｍｅｔｈｏｄ　ｆｏｒ　Ａｓｙｎ
ｃｈｒｏｎｏｕｓ　Ｒｅａｄｏｕｔ）Ｊ、発明者Ｔｏｍ
　Ｃｈａｎ、に記載されている様な特別の技術製適宜使
用することによって全フレー１１読取を行なうことが可
能である。

第１及び第２の行内の３個の互いに隣接する光電要素（
１，、ｉ）、（１−，２）、（２，１）の第］のグルー
プは、第］フィール１くのフィールドＡの第１複合画素
（ピクセル）を形成する。第１複合画素は、第１の行か
らの２つの要素と第２の行からの１つの要素とを有して
いる。フィールドＡの次の複合画素は次の異なったグル
ープの３個の互いに隣接する光電要素（１，２）、（２
，１）。

（２，２）から形成されている。この第２のグループは
第１の行からの１個の光電要素と第２の行からの２個の
光電要素とを有している。第２複合画素を形成する３個
の光電要素の１つのみが第１複合画素を形成する３個の
光電要素と異なっており、従って、光電要素の各々は最
終的なビデオ信号の各ラインにおける複数個の複合画素
に貢献している。実際、第１列及び最終列における画素
を除いて、各光電要素は３つの連続する複合画素に対し
て貢献している。

上述した如き行の対、１及び２．３及び４．５及び６、
等（即ち、奇数行と低偶数行の対）における３個の互い
に隣接する光重要素によって形成される複合画素からの
信号を処理することによって形成される。フィールドＢ
は、同様な方法で、」二連した如き行の対、２と３．４
と５．６と７、等における３個の互いに隣接した光電要
素によって形成される複合画素を使用して形成される。

第７図に示した如く、フィールドＢの第１複合画素は互
いに隣接する要素（２，］−）、（３，］、）。

（３，２）によって形成され、次の複合画素は要素（２
，Ｉ）、（２，２）、（３，２）を有している。

各複合画素を形成する３個の光電要素からの信号が処理
されて以下の如き輝度及びクロミナンス情報を形成する
。

Ｌ＝Ｃｙ＋Ｙｅ＋０．６６ａＷ Ｒ＝リーＣｙ Ｇ　”　Ｃｙ　＋　Ｙｅ　−ｕ ｎ　＝　ＩＪ　−Ｙｅ 尚、ｌ、は輝度、Ｒは赤、Ｇは緑、Ｂは青、ａは１に近
い調節可能な量である。

全ての各複合画素はシアン（Ｃｙ）と黄色（Ｙｅ）と白
（Ｗ）の画像情報を与えており、従って輝度（Ｔ、）情
報及びクロミナンス（ＲＧＢ）情報−３３＝ の両方が全ての各複合画素から得られる。ライン当たり
の複合画素数は実際にはライン当たりの光電要素数より
も大きいことが理解される。例えば、第７図において、
連続する複合画素の中心が水平ラインに沿って光電要素
の半分のみ離隔されているに過ぎないということが理解
される。従って、水平方向の輝度解像度は本発明技術に
よって略２倍に改善されている。

更に、第８図に示した如＜　ＭＯ５技術を使用した場合
には、従来の日立のＭＯＳデバイスにおいて必要とされ
ていた様に垂直センスラインを対構成とする必要はない
。従って、公知のＭＯ５技術を使用して第４図及び第５
図の六角形アレイ構造（例えば、第８Ｂ図に示した如く
）を構成することにより、垂直センスラインの為に必要
とされる不透明な金属スペースを減少させ、且つＣＣＤ
垂直移送レジスタの為に必要とされる最小幾何学的金属
スペースが排除される。従って、製造行程が簡単化され
る。

以上、本発明の具体的実施の態様に付いて詳細３４− に説明したが１本発明はこれら具体例にのみ限定される
べきものでは無く、本発明の技術的範囲を逸脱すること
無しに種々の変形が可能であることは勿論である。

【図面の簡単な説明】

第１図はカラー画像処理用の従来の固体エリアイメージ
センサの表面を示した機能的概略図、第２図はカラー画
像処理用の別の従来の固体エリアイメージセンサの表面
を示した機能的概略図、第３図はカラー画像処理用の更
に別の従来の固体エリアイメージセンサの表面を示した
機能的概略図。 第４図は本発明に基づくカラー画像処理用の固体エリア
イメージセンサの表面を示した機能的概略図、第５図は
光電要素からなる１個の六角形グループを示した第４図
の固体エリアイメージセンサの一部の機能的概略図、第
６図は公知の固体エリアイメージセンサの個別的な光電
要素の詳細図、第７図はＣＣＤ技術を使用して本発明に
基づいて構成された固体エリアイメージセンサの１例を
示した概略図、第８Ａ図及び第８Ｂ図はＭＯ５技術を使
用して本発明に基づき構成された固体エリアイメージセ
ンサの１例を示した各概略図、第９図は第４図の固体エ
リアイメージセンサの光電要素を如何に使用してカラー
ビデオ信号を発生させるかを示した機能的概略図、であ
る。 （符号の説明） ＰＥ：　光電要素 ２０：　ホトサイト ２２：　シフトレジスタ ２６：　白応答性光電要素 特許出願人　フェアチアイルド　カメラアンド　インス
トルメント コーポレーション 一〜町！嶋暢→ζ　−〜町！鴫暢− ２セ　−′ｃ′Ｉ噂腎噂墳→よ ＦＩＧ４ ＦＩＧ、　６ ＦＩＧ、８Ａ ］ｈ剛打′

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　エリアイメージセンサにおいて、同様の形状をし
   たカラ一応答性光電要素からなるアレイを設けてあり、
   前記光電要素を水平乃至は垂直の行に配列させて、前記
   アレイの端部を除いて、成る１つのカラ一応答特性を持
   った任意の１個の光電要素がそれと異なったカラ一応答
   特性を持った６個の互いに隣接する光電要素によって取
   り囲まれていることを特徴とするセンサ。 ２、特許請求の範囲第１項において、複数個の前記光電
   要素からの結合された信号に応答してカラービデオ情報
   を生成する手段を有することを特徴とするセンサ。 ３、特許請求の範囲第２項において、前記生成する手段
   が、前記光電要素の行を一度に２つの行づつスキャンす
   る手段と、３個の互いに隣接す１− る光電要素からの信号に応答して前記カラービデオ情報
   を形成する手段とを有することを特徴とするセンサ。 ４、特許請求の範囲第２項又は第３項において、前記光
   電要素のアレイが３つの異なったカラ一応答特性の光電
   要素を有することを特徴とするセンサ。 ５、特許請求の範囲第４項において、前記３つの異なっ
   たカラ一応答特性は白、黄色、シアンであることを特徴
   とするセンサ。 ６、特許請求の範囲第２項乃至第５項の内の何れか１項
   において、前記生成する手段が、前記光電要素の行を一
   度に２つの行づつスキャンする手段と、３個の互いに隣
   接する光電要素からの信号に応答して前記カラービデオ
   情報を形成する手段とを有することを特徴とするセンサ
   。 ７、特許請求の範囲第１項乃至第６項の内の何れか１項
   において、前記３つの互いに隣接する光電要素のカラ一
   応答特性は白（Ｗ）と黄色（Ｙｅ）とシアン（Ｃｙ）で
   あり、且つ輝度（Ｌ）と赤（Ｒ）と緑（Ｇ）と青（Ｂ）
   のビデオ信号が、Ｌ　＝　Ｃｙ　＋　Ｙｅ　＋　０．６
   ６ａＷ　（ａは１近傍で調節可能）Ｒ＝　ｆｉｌ　−ｃ
   ｙ Ｇ　＝　ｃｙ　＋　Ｙｅ　−１ｔ１ ｎ　＝　ｗ　−Ｙｅ によって計算されることを特徴とするセンサ。 ８、特許請求の範囲第１項乃至第７項の内の何れか１項
   において、前記光電要素によって発生される信号をスＩ
   〜アすると共に出力信号としてストアされた光電要素信
   号を前記複数個の行の各々へ供給するシフ１〜レジスタ
   手段を有することを特徴とするセンサ。 ９、特許請求の範囲第８項において、一度に２つの隣接
   する行において前記ストアされている光電要素信号を同
   時的に処理する手段を有することを特徴とするセンサ。 １０、特許請求の範囲第１項乃至第９項の内の何れか１
   項において、任意の３個の互いに隣接する光電要素の２
   つの中心は他の１つから略等距離にあることを特徴とす
   るセンサ。 ３− １１、特許請求の範囲第１項乃至第９項の内の何れか１
   項において、各光電要素は矩形形状であって垂直高さと
   水平長さとの比が約３＝５であり、任意の３個の互いに
   隣接する光電要素の２つの中心は他の１つの光電要素か
   ら略等距離にあることを特徴とするセンサ。 １２、特許請求の範囲第１項乃至第９項の内の何れか１
   項において、各光電要素は矩形形状であって垂直高さと
   水平長さとの比が約３：５であり、任意の３個の互いに
   隣接する光電要素の２つの中心は水平に対して９０’以
   内の角度で他の１つの光電要素から略等距離にあり、且
   つ前記２つの互いに隣接する光電要素の中心間の距離は
   前記側の１つの光電要素の中心への距離よりも大きいこ
   とを特徴とするセンサ。 １３、特許請求の範囲第１項乃至第１２項の内の何れか
   １項において、前記光電要素の２つの隣接する行内の任
   意の３個の互いに隣接する光電要素が前記光電要素の与
   えられた形状において可及的に正三角形を形作る様に配
   設されていることを特４− 徴とするセンサ。 １４、カラ一応答性光電要素のアレイからカラービデオ
   情報を形成する方法において、交互の行における光電要
   素が行方向における１個の光電要素の寸法の一部だけ変
   位される様に前記光電要素のアレイを水平乃至は垂直な
   行に配列させ、２つの連続する行内に位置されている異
   なったカラ一応答特性の３個の互いに隣接するカラ一応
   答性の光電要素からなる第１の組から輝度及びクロミナ
   ンス情報を発生させ、尚前記３個の光電要素の１つは前
   記２つの連続する行の一方に存在しており目つ他の２つ
   の光電要素は前記２つの連続する行の他方に存在してお
   り、前記２つの連続する行内に位置されている異なった
   カラ一応答特性の３個の互いに隣接するカラ一応答性の
   光電要素からなる第２の組から輝度及びクロミナンス情
   報を発生させ、尚前記３個の光電要素の２つは前記２つ
   の連続する行の前記一方に存在しており且つ他の１つの
   光電要素は前記２つの連続する行の前記他方に存在して
   おり、前記第２組の光電要素における前記３個の光電要
   素の２つは前記第１の組における前記３個の光電要素の
   ２つと同じであることを特徴とする方法。 １５、特許請求の範囲第１４項において、前記３つの異
   なったカラ一応答性は、白（Ｗ）と黄色（Ｙｅ）とシア
   ン（Ｃｙ）とであり、輝度（Ｌ）及びクロミナンス（Ｒ
   Ｇ　Ｂ　）情報が、Ｌ　＝　Ｃｙ　＋　Ｙｅ　＋　０．
   ６６ａＷＲ＝　Ｗ　−ｃｙ Ｇ　＝Ｃｙ　＋　’Ｉｅ　−ｕ Ｂ　：ｕ　−Ｙｅ によって形成されるものであり、Ｒが赤、Ｇが緑、Ｂが
   青で、ａが１に近い調節可能な量であることを特徴とす
   る方法。