JPS61248693A - 固体カラ−撮像装置 - 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】 〔発明の利用分野〕 本発明は、入射光を２分割するための光学系と、２個の
２次元面体撮像素子、並びに色分解のためのストライプ
フィルタからなる高解像度のカラー映像信号を得る固体
撮像装置に関する。

〔発明の背景〕

近年、撮像装置の走査線を増し、水平、垂直方向とも飛
躍的に解像度を向上させる試みが為され注目を浴びてい
る。固体撮像素子を用いた撮像装置において上述のよう
に解像度の向−Ｌを図るには画素数を現状の数倍に増や
さなければならず、現在の技術では大幅なコストアップ
につながり現実性に欠ける。この問題を解決するための
ひとつの方法として第１図に示すような２枚の固体撮像
素子の受光素子を第２図のようにずらして配置する空間
画素ずらし方法が考案されており、と・れは既に公知で
ある（特開昭４９−７８５３３）。第１図において、被
写体１は結像光学系２を通り、ハーフミラ−３で２分割
された後、固体撮像素子７，８」二に結像する。第２図
に示すように各々の固体撮像素子の受光素子９，１０は
互いに他の固体撮像素子の画素を補間する位置となるよ
うに配置される。

この結策、撮像装置の解像度は水平、垂直方向とも実質
的に２倍となる。一方カラー映像信号を得るためには少
なくとも３色の色フィルタが必要であり、解像度よくカ
ラー映像信号を得るためには色分解フィルタの空間周波
数を高く取ることが必要となる。それには色分解フィル
タを空間的に第４図に示したような空間最密充填に配置
し、受光面上の相隣接する３個の受光素子に異なる３色
のフィルタを配置すればよい。このような空間最密充填
のフィルタ装置に関しては特開昭５８−３１６８８など
に詳しい。高解像度にカラー映像信号を得るために２個
の固体撮像素子を用いた場合は撮像素子上に設ける色フ
ィルタと画素配置について新しい工夫が必要となる。

〔発明の目的〕

本発明の目的は２個の固体撮像素子と空間画素ずらしに
好適なストライプフィルタを用いて、色モアレを少なく
高解像度に撮像可能な固体カラー撮像装置を提供するこ
とにある。

〔発明の概要〕

解像度よく撮像するのに適する空間周波数の高い色分解
フィルタは色分解のための３色をデルタ状に相隣接する
３個の受光素子に配したものである。

このデルタ状に配置された色分解フィルタを実現するた
めには各々の固体撮像素子上にストライプ状のフィルタ
を配置すればよく、ストライプフィルタの配置方法と画
素ずらしのピッチを工夫することが必要となり本発明の
主旨もこの点にある。

゛　〔発明の実施例〕 以下、本発明を実施例を用いて詳細に説明する。

第３図に本発明の２枚のストライプフィルタを示す。こ
のストライプフィルタは可視光全域を透過する透明部１
１　（ホワイト：Ｗ）、青と緑の色光を透過するシアン
部１２　（Ｃ３’）　、赤と緑の色光を透過するイエロ
一部１３　（Ｙｅ）、の補色からなり、第３図Ａに示す
左端がＷで始まりＣＶ　ｔＹｅと続＜Ｗ−Ｃｙ−Ｙｅの
繰り返しを有するストライプフィルタと、第３図Ｂに示
す左端がＹｅで始まりｗ、ｃｙと続（Ｙｅ−Ｗ−Ｃｙの
繰り返しを有する２種類のストライプフィルタからなる
。

この２枚のストライプフィルタを第１図の固体撮像素子
７．８−にに配置し、第５図に示すように、一方の固体
撮像素子を他方に対し画素間距離の１７２だけ水平、垂
直方向にずらして配置することで第４図に示す空間最密
充填配置された色フィルりが実現できる。すなわち繰り
返し周期のずれた２枚のストライプフィルタを用い２個
の固体撮像素子を１／２ピツチだけ水平、垂直方向にず
らすことによりデルタ配置の色フイルタ構成を実現でき
る。なお、第３図Ａ、Ｈのストライプフィルタは何色を
繰り返しの始めの色とするかは自由であり、一方のフィ
ルタの色の繰り返しの周期を他方に対し１／３ピツチず
らしてあればよい。全く同じ位相のストライプフィルタ
を２枚用いた場合には、水平方向に１／２ピツチの画素
ずらしを行っても第４図に示したフィルタは得られない
が、第７図に示すように垂直方向に１７２．水平方向に
画素ピッチの３７２倍の距離だけ固体撮像素子８を固体
撮像素子７とずらせて配置すればデルタ配置フィルタが
実現できる。また２／３ピツチずれたストライプフィル
タを固体撮像素子８上に配置する場合は、垂直方向に１
／２．水平方向に５／２倍の距離の画素ずらしを行えば
よい。垂直方向の画素ずらしは、上記いずれの場合も画
素ピッチの１／２であるが、１／２ピツチの奇数倍に選
んでも勿論よい。しかし色フィルタが縦方向ストライプ
であるためいずれの場合も１／２ピツチの場合と同等と
なり画素数の有効利用を考えると１／２ピツチが最適で
ある。

以上のように本発明によれば、色分解の３色の繰り返し
周期の同じ２枚のストライプフィルタを用いて画素ずら
し法により撮像する際に、ストライプフィルタの位相差
に応じて水平方向の画素ずらし距離を画像ピッチの１／
２の奇数倍の中から選択することで空間周波数の高い色
フィルタを実現できる。ここに示した例では、Ｗ−Ｃｙ
−Ｙｅの順に色が繰り返すストライプフィルタのみ説明
したが、他の順序においても同様な手法により最密充填
配置の色フィルタを実現できる。また、Ｗ。

Ｃｙ、Ｙｅのストライプフィルタを色分解に必要な他の
３色（例えばＲ，Ｇ、Ｂ）に置き替えても最密充填配置
の色フィルタが得られることは明らかである。

次に信号の読み出し方法について説明する。第６図は、
第５図の色フィルタ配置をもつ２個の固体撮像素子から
映像信号を読み出すための水平走査パルスの１例である
。固体撮像素子８を固体撮像素子７と水平方向に画素ピ
ッチの１／２だけずらして配置するため、固体撮像素子
８の水平走査パルスＢ−１ｎを固体撮像素子７の水平走
査パルスＡ−１ｎより１／２周期の期間だけ遅らせる。

このような駆動パルスを固体撮像素子に与えることで空
間的な画素の位置に対応した時系列映像信号を得る。

また、インタレース走査は以下に説明する方法により行
う。偶数フィールド（奇数フィールド）の映像信号は第
９図に示すように固体撮像素子７゜８の同一の走査線の
信号から得る。この時に用いる垂直方向の走査パルスは
第１１図に示したものを固体撮像素子に与える。一方、
奇数フィールド（偶数フィールド）においては、第１２
図に示すように固体撮像素子７の垂直走査パルス１６よ
り１水平走査期間だけ固体撮像素子８の垂直走査パルス
１７を遅延することで、第１０図に示すよう、に前フィ
ールドとは異なる走査線の組み合わせにより映像信号を
得る。このようにフィールド毎に映像信号を得る走査線
の組み合わせを交替することでインタレース走査を実現
する。

第１３図は映像信号の処理回路の実施例である。

固体撮像素子７，８からの映像信号はプリアンプ１８に
より増幅された後サンプリングゲート２０に入力される
。１９はサンプリングパルスをゲートに供給するパルス
発生器である。ゲート２０によりＷ、Ｇｙ、Ｙｅに分解
した信号を減算回路２１に入力しＲ（Ｗ−Ｃｙ）、Ｂ　
（Ｗ−Ｙｅ）の信号を得る。輝度信号はプリアンプ出力
とＲ，Ｂの信号の演算により得る。

第１４図は映像信号処理回路の別の実施例である。プリ
アンプ１８′の出力信号を帯域ｒ波器２４に通し、その
後、検波器２５によってＷ。

Ｃｙ、Ｙｅの３色に分解する。輝度信号は先の実施例と
同様にしてプリアンプ出力とＲ，Ｂの信号より得る。

また、第７図に示す同位相のフィルタを用いる場合は、
先に述べたように、固体撮像素子７，８を画素ピッチの
３７２倍だけ水平方向にずらして配置するので信号を読
み出すための水平走査パルスの発生方法を１／２画素ず
らしの場合と変える必要がある。すなわち第７図のよう
番こ固体撮像素子８の水平走査パルス１５を固体撮像素
子７の水平走査パルス１４より１／２周期遅らせるので
はなく、第８図に示したように固体撮像素子８の水平走
査パルスを３／２周期だけ遅らせて発生する。

このことにより隣接する画素から順次信号が読み出され
、空間的な画素の位置に対応する時系列信号が得られる
。このときインタレース走査は前述の実施例と同じ方式
で行い、また信号処理回路も全く同じでよい。同様に画
素ピッチの５７２倍の画素ずらしにより第４図のフィル
タを得る場合は。

固体撮像素子８の走査パルスを５／２周期だけ遅らせて
発生すればよく、インタレース走査、信号処理回路も全
く同じでよい。

〔発明の効果〕

以上、説明したように本発明によれば、低コストの３色
ストライプフィルタを配した固体撮像素子を２枚用いる
だけで色モアレの少ない高解像度固体カラーカメラを実
現できるのでその効果は大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は空間画素ずらしを実現する固体撮像装置の構成
図、第２図は受光素子の配置を示す平面図、第３図は補
色ストライプフィルタを示す平面図、第４図は空間最密
充填された色フィルタを示す平面図、第５図、第７図は
固体撮像素子のずらし方を示す概念図、第６図、第８図
は信号読み出しのための水平駆動パルスを示す図、第９
図、第１０図はインターレース走査方法を示す図、第１
１図、第１２図はインタレース走査を行うための垂直走
査駆動パルスを示す図、第１３図、第１４図は固体撮像
素子の信号処理回路の実施例を示す図である。 １・・・被写体像、２・・・結像レンズ、３・・・ハー
フミラ−１４−・・ミラー、５，６・・・ストライプフ
ィルり、７．８・・・固体撮像素子、９，１０・・・受
光素子。 １１・・・ホワイトストライプフィルタ、１２・・・シ
アンストライプフィルタ、１３・・・イエローストライ
プフィルタ、１４・・・固体撮像素子７の水平走査駆動
パルス、１５・・・固体撮像素子８の水平走査駆動　　
　。 パルス、１６・・・固体撮像素子７の垂直走査駆動パル
ス、１７・・・固体撮像素子８の垂直走査駆動パルス、
１８，１８’・・・プリアンプ、１９・・・ゲート信号
発生回路、２０・・・サンプリングゲート、２１・・・
減算回路、２２・・・加算回路、２３・・・減算回路、
第　１　口 第　２　ロ 第　５　図 Ｙ乙　ロ 茅　７　口 ￥１８　図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 異なる色光成分を透過する３種類のストライプフィルタ
   を受光面に配した固体撮像素子を２個と、入射光を２分
   割する光学系とを有する固体カラー撮像装置において、
   一方の固体撮像素子を他方に対し画素間距離の１／２の
   奇数倍だけずらすことにより相隣接する３個の受光素子
   に色分解に必要な３種類の色フィルタが配置されるよう
   になされていることを特徴とする固体カラー撮像装置。