JPS61101185A

JPS61101185A - 固体カラ−カメラ

Info

Publication number: JPS61101185A
Application number: JP59222008A
Authority: JP
Inventors: Toshiro Kinugasa; 敏郎衣笠; Takuya Imaide; 宅哉今出
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1984-10-24
Filing date: 1984-10-24
Publication date: 1986-05-20

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】〔発明の利用分野〕本発明は、固体カラーカメラに係り、特に擬似信号の視
覚的な教養に関する。

〔発明の背景〕

固体撮像素子を用いたカラービデオカメラは、量産性が
良い、小型軽竜、低消費電力であるなど優れた性能を有
し、家庭用ビデオカメラの主流になりつつある。しかし
ながら、一般に知られているように、固体撮像素子には
垂直スミアと呼ばれる擬似信号が発生し、画質劣化の要
因となっている。特に、感度の面で有利な補色系の色フ
ィルタを用いた固体カラーカメラでは、色信号を得るた
めの演−＜１（により、原理的に垂直スミアに色が着き
易く、視覚的な画質劣化が問題となる。

上記した問題点を以下に説明する。第５図（ａ）〜（Ｃ
）は補色系の色フィルタとしてＷ（ｆ５明）。

Ｙｅ（黄色ジ、Ｏｙ（シアン）、Ｇ（緑）を用いた固体
撮像素子の出力信号からそれぞれ輝度信号Ｙ９色信号Ｒ
（赤）、及びＢ（青）を作るマトリクス部を示す。同図
において、１〜４は増悶器、５〜９は加算器、１０．１
１は減算器である。また、Ｗ＋ｙｇ＋ｃｙ＋ｙはそれぞ
れｗ、Ｙｅ、Ｃｙ、Ｇの色フィルタに対応した正規の信
号であり、Δは垂直スミア成分である。

Ｗ＋　　Ｆ＋　ｃ’！　＋　！Ｉ倍信号感度比をとする
と、輝度信号Ｙはｙ　＝４（Ｗ＋、）モ）（ｙｅ＋Δ）十＋（ｃｙ＋Δ）
”−（ｇ＋Ｑ）＝杏・υ＋ｙｅ＋去ａｙ　十ｋｇ　＋　
（Ａ：十±十去＋÷）へ　　　、、、、（２）の演算に
より、モアレ最小の信号を得る。このようにしてモアレ
を最小にできることは、たとえば、１９８４年テレビジ
ョン学会全国大会４−９志賀他「高解像度ＭＯ３形単板
カラーカメラのモアレ検討」に示されている。

一方、色信号Ｒ，ＢはＲ＝　（ｗ＋へ）＋（ｙｇ＋Δ）−（Ｃｙ＋Δ）−（ダ
＋Δ）＝　Ｉｌｌ　＋　ｙ４−　Ｃｙ−ダ　　　　　　
　　　　・・・・（３）Ｂ＝（Ｌｌ＋＋へ）−（ｙｇ＋
Δ）＋（ａｙ＋Δ）−（１＋Δ）＝ｗ−ｙｇ＋ｃｙ　−
４・・・・（４）の演算により得る。ここで注目すべき
ことは、（２）〜（４）式で明らかなように、輝度信号
Ｙには垂直スミア成分が含まれるが色信号Ｒ，Ｂには含
まれない。したがって、上記Ｙ、Ｒ，Ｅ石号がら作る色
差信号（Ｒ−ｙ）、　　（Ｂ−Ｙ）に垂直スミア成分に
基づく誤差が生じて、モニタ画面上で垂直スミア部に色
がつき、画質劣化をひき起こす。

一方、原色フィルタ（緑、赤、青）を用いた固体撮像素
子の場合は、となり、固体撮像素子出力の三原色の信号には等量のス
ミア成分が含まれる。ところで、一般に固体撮像素子の
光電変換効率がｒ＋　ｇ＋　　ｂで異なるため、色再現
性の面からＩＲ’＝αＲ≠ｌｘｒ十αδ （信号量αｒ＝βｂ＝γダと補正したＲ′、　　］３．　　Ｇ′を゛基準とする必
要がある。

ところが（６）式から明らかなように、Ｒ，Ｂ’。

Ｇ′信号に含まれる垂直スミア量はそれぞれ異なり、補
色フィルタの場合と同様にモニタ画面上で垂直スミア部
に色がつく、一般に、垂直スミアが生じるＮｕ写体には太陽光の反射
等、白色光が多い。白色光を撮像したにも係らず、モニ
タ画面上で垂直スミア邪に色がつくと違和感があり、画
質劣化の要因となる。

このような垂直スミアに対する検討の例として昭和５６
ＩｊＥ、２月２７日発表、テレビジョン技術報告、ＴＥ
ＢＳ６９−１、ＫＤ５５３、増田他「ＭＯ８単形板カラ
ーカメラ」がある。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、上記した従来技術の欠点をなくし１モ
ニタ画面上で垂直スミア邪に色がつかない固体カラーカ
メラを提、供することにある。

〔発明の概要〕

上記目的を達成するために本発明では固体撮像素子の出
力偏量に注目し、色フィルタに対応する正規の信号と同
時に読み出される垂直スミア成分を・それぞれの信号感
度に比例した量にするものである。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の原理を図を参照して説明するっなお、補
色フィルタの場合については説明を簡単にするため、Ｗ
、Ｙｅ、Ｃ！ｙ、Ｇの色フィルタを用いた場合について
述べる。

第２１ｆｆｌ　（α）　〜Ｃ’）はＷ、Ｙｅ、○ｙ、Ｇ
に対応する絵素の感度を等しくした時の輝度信号、及び
色信号分外るマ）　ＩＪクス部を示す。同図において１
２〜２０は増幅器、２１〜２５は加算器、２６．２７は
減算器である。従来例との比較のため　（１）式をもと
にすると、垂直スミア成分は一定とじてし　ダ’＋　　
　−ｋａｂｃ　グ＋Δ という関径が成立するようにＷ＋　ｙｅ＋　Ｃｙ＋　ダ
′の感度を揃える。ここではＡは定数である。このＲと
Ｒ′、　ＢとＢ′は垂直スミア成分以外、それぞれ等し
いことが判る。次に（８）式の垂直スミア成分について
見る。ここであらためて輝度１言号。

色１ｄ号の正規の信号をそれぞれＹ′、ｉ、Ｂ’、垂直
スミア成分をムＹ；ΔＲ；ΔＢ′とすると、（Ｉ　１　
　１　　　１　　１＋　Ｙ　＝、　Ｗ＋　Ｔ３”　＋　、　Ｏｙ＋τＩとな
る。ここで、信号量をＳＯで表わすことにすると、（１
）式よりｓｃｗ）＝ａｘ、　ｓ（ｙす＝ｂｘ、　ｓ　（ａｙ）＝
ｃｘ、　５（９）＝”Ｘは定数　　　　　　　・・・・
（Ｉａと表わせるから、となり、正規の信号量に対する垂直スミア椴のとなる。

０４式から判るように正規の信号量に対する垂直スミア
量の比は輝度信号、色信号で等しい。このことは、正規
の輝度信号Ｙ′９色信号Ｒ’、Ｅ’で得られる白色の色
再現と同じ色再現が垂直スミア成分へＹ′、ΔＲ′、Δ
Ｂで得られることを示している。

一方、原色フィルタの場合には（５）式において、Ｒ−
＋＝　Ｒ、Ｂ　−＋、　Ｂ、　（）　−７Ｇとすれば良
く、この時（６）式はＧ＝Ｇ＝ｙ＋δ となる。すなわち、基準となるｒ、ｂ、！Ｉ倍信号等し
い垂直スミア成分が含まれ、正規の信号と同じ白色の色
再現が垂直スミア成分で得られる０以上の説明では垂直スミア成分量は一定とし、正規の信
号量を変化させたが、逆に正規の信号量を一定とし＼垂
直スミア成分量を変化させても、また、正規の信号量と
垂直スミア成分量を同時に変化させても同様の結果とな
るのは明らかである。

以下に具体的実施例について説明するが、説明を簡単に
するため、補色フィルタの場合に限って述べることにす
る。

第１図は固体撮像素子の光電変換部である絵素の開口率
を変化させた一実施例である。同図（ｂ）は比較のため
従来の絵素の開口を示し、（ａ）は色フィルタＷ、Ｙｅ
、Ｏｙ、Ｇに対応した絵素の開口率を変化させた例であ
る。同図において２８゜２９は各絵素を示す。

ここで、全体の開口率は従来の（６）から（α）で一定
とし、ｇｗＪｙｅＪａｙ＋ｇＧ＝Ｓ゛＋ｖ＋Ｓｙｅ＋Ｓｃｙ＋
５ｏ＝４Ｓ　　６ｓ）とする０但し、Ｓｗ　、　Ｓｙｅ
、　Ｓｏｙ、　ＳＯは色フィルタ？７　、　Ｙｅ、ＣＹ
、Ｇに対する従来の絵素の開口面積（Ｓに等しい）、”
’Ｗ　、　　ｓＹｅ、　ＳＣ！ｙ　、　ＳＧは本実辿例
の開り面噴である。この時、（１）式の感度比を適用し
て、し６Ｙ　＝　４．／　（；＋’、＋ＦＭ　）。ｘ　Ｓａ
ｙ　　’・°・０→ｔｓ６　＝　４／　（Ｍ＋Ｔ＋、＋
７　）　ｄ−ｘ　Ｓ。

とすればよい。これは（７）式においてＡ＝　　　、１
１　　　　　　　　　　、、、、（４）“ｈｃｄ　（Ｔ
Ｌ＋Ｔ＋Ｔ＋７）とした場合に他ならない。本実施例においては、（イ）
式を（８）式に代入して、輝度信号Ｙ′はＩｉ　　　　
ｉ　　　　　１　　　　１　　　　１１１１Ｙ＝−；（
１）＋−７；’Ｊｅ−１．−Ｏｙ＋、ｙ　＋（、−＋７
＋−ｙ＋、）へ　　？）となり、従来の輝度信号（２）
式と比較すれば判るように、垂直スミア成分に対する信
号対雑音比（ス比）は従来と同じである。

第３図は絵素の開口面積はＷ、Ｙｅ、Ｃ！ｙ、Ｇで同一
とし、集光部を設けることにより実施的な開口比をＶ７
．Ｙｅ、Ｏｙ、Ｇで変化させた一実施例である。但し、
説明を簡単にするためＮ、Ｇの２絵素につき示しである
。同図において３０はＮ形基板、３１はＰ形つヱル、　
５２　、３５はＮ膨拡散層。

ろ４，５５はそれぞれシアンと黄色の色フィルタ。

５６はレンズである。光電変換はＮ膨拡散層３２゜５５
で行なわれるので、色フィルタＷに対応するＮ膨拡散層
３２に入射する光量より、色フィルタＧに対応するＮ膨
拡散層６３に入射する光量をレンズ３６により多くする
ことにより、開口率をＷ。

Ｙｅ、Ｇｙ、Ｇで変化させた第１図の実施例と同様の効
果を得ることができる。

以上の実施例では、正規の信号ｗ＋　ｙ’　＋”／　＋
１と同時に読み出される垂直スミア成分量をそれぞれ等
しくして、正規の信号をＷ′＋　３”　＋　ＣＪ’　：
ｉと変化させている。これとは逆に、正規の信号Ｗ＋　
ｙｇ、ｃｙ　＋　！１は変えず、それぞれの信号と同時
に読み出される垂直スミア成分量を変えても同様な結果
が得られることは明らかである。

第４図は、正規の信号ｗ＋　ｙｇｒ　ｃ３’　ｒ　ダと
同時に読み出される垂直スミア成分量（それぞｆｌｂｗ
。

Δｙｅ、ΔＣｙ、Δ７とする）に差異を持たせた一実施
例である。同図において、３７．５８はＮ形拡政層。

５９、４０は垂直ゲー）、４１．４２はアルミ信号線。

４３は遮光用アルミ、４４．４ｓ＋’ｔそれぞれシアン
と波色の色フィルタである。ここでは、説明を簡単にす
るため、色フィルタＷ、Ｇに対応する光゛Ｍ変換部、お
よび信号転送部のみ示すにとどめる。信号１〃、Ｊはそ
れぞれ拡散層５２．５５に蓄積され一垂直ゲー）　３９
　、４０を介して拡散層３７．３８に読み出される。こ
の拡散層３７　、５８は拡散層３２゜易と同様に光電変
換を行なう構造となっているため、拡散層３７．５８に
光が入射して垂直スミアが発生する。このため、従来よ
り遮光用アルミ４３によって拡散層３７．３８に入射す
る光量を抑圧しているのであるが、遮光用アルミ４ろと
拡散層３２．５３のすきまから、乱反射等による光のも
れ込みがあり、垂直スミアを完全に抑圧することはでき
ない、そこで第４図の実施例に示すように、色フィルタ
４４．４５で遮光用アルミ４３と拡散層３３のすきまを
覆うようにすれば、信号ｙの転送用拡散層３８は信号１
の光電変換用拡散層３５と同じ感度を有する。信号ｙｇ
、Ｑｙ　の転送用拡散層についても同様にＹｅｌＣＹの
色フィルタで覆えば、信号量として、ｕｒ　：　ｙｔ：　（ｊｙ　：　、！７＝ΔＷ　ΔｙＣ
：ΔＣｙ：Δｇ　　　　（転）の関係？得ることができ
、０６式の関係を満たす。

〔発明の効果〕

以上述べたように本発明によれば、モニタ画面上で色つ
きのない垂直スミアとすることができ、撮像画に違和感
の少ない固体カラーカメラを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例による撮像素子の各絵素を従
来例と比較して示す説明図、第２図は本発明の詳細な説
明する輝度、色マトリクスのブロック図、第３図及び第
４図は本発明の他の実施例を示す説明図、第５図は従来
の輝度、色マトリクスのブロック図である。ｗ、ｙｅ、Ｏｙ＋！！・・・従来の正規の信号、Ｕノ＋
　’／ｌ’　＋　Ｃｙ’　＋　！Ｉ’・・・本発明の正
規の信号、△、δ・・・垂直スミア成分、Ｙ・・・輝度信号、Ｒ，Ｂ・・・色舊号。

Claims

【特許請求の範囲】１、光電変換素子と、該光電変換素子に複数種の光学フ
ィルタを具備した固体カラーカメラにおいて、上記光学
フィルタの種類に対応した光電変換素子に蓄積した信号
電荷と同時に読み出される垂直スミア電荷量と、上記光
学フィルタの種類に対応した光電変換素子の感度とを比
例させたことを特徴とする固体カラーカメラ。２、上記垂直スミア電荷量と光学フィルタの種類に対応
した光電変換素子の感度を比例させる手段として、該光
電変換素子の開口率を光学フィルタの種類別に変えるこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の固体カラー
カメラ。