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

Ccdエリアイメ−ジセンサ及びカラ−画像処理方法

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JPS6058786A
JPS6058786A JP59166616A JP16661684A JPS6058786A JP S6058786 A JPS6058786 A JP S6058786A JP 59166616 A JP59166616 A JP 59166616A JP 16661684 A JP16661684 A JP 16661684A JP S6058786 A JPS6058786 A JP S6058786A
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photoelectric
color
rows
photoelectric elements
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Application number
JP59166616A
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ラドルフ エイチ.デイツク
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Fairchild Semiconductor Corp
Original Assignee
Fairchild Camera and Instrument Corp
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/10Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof for transforming different wavelengths into image signals
    • H04N25/11Arrangement of colour filter arrays [CFA]; Filter mosaics
    • H04N25/13Arrangement of colour filter arrays [CFA]; Filter mosaics characterised by the spectral characteristics of the filter elements
    • H04N25/135Arrangement of colour filter arrays [CFA]; Filter mosaics characterised by the spectral characteristics of the filter elements based on four or more different wavelength filter elements

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • 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。

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。
JP59166616A 1983-08-11 1984-08-10 Ccdエリアイメ−ジセンサ及びカラ−画像処理方法 Pending JPS6058786A (ja)

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