JPS6259956B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はBBD、MOSなどの固体撮像素子を１
個用いてカラー画像を得る固体撮像装置に関する
ものである。

現在、CCD、BBD、MOSなどの半導体素子を
撮像素子として使用して固体カラーカメラ装置を
構成している。

この固体カラーカメラ装置には、撮像素子を３
個使つた３板式、２個の２板式、また１個だけの
単板式がある。これら３方式の中で３板式、２板
式の撮像素子の水平絵素数がそれぞれ現在のとこ
ろ約250、約320個前後で実用できる水平解像度が
得られる。しかし単板式で同程度の水平解像度得
ようとすると水平絵素数が約500前後必要とな
る。このように画素数の多い固体撮像素子を用い
た固体カラーカメラ装置では半導体の結晶を一定
の面積にわたつて均一に形成することが困難であ
り、局部的に結晶欠陥が生じ、この結晶欠陥があ
る部分で熱的な原因によつて電荷が発生しやすく
なるので、暗電流がこの部分で他の部分に比べて
異常に大きくなる。このため撮像出力信号には暗
電流が異常に大きいところではノイズを発生す
る。このノイズは白レベルを起えるレベルとなる
のでテレビ受像機の画面上では白キズとなつて目
につきやすいものとなる。

このような結晶欠陥に起因するノイズを除去す
る従来の方法を次に説明する。

第１図はCCDの固体撮像素子を用いた単板式
固体カラーカメラ装置であるが、ここでは輝度信
号の発生についてだけ述べる。上述のノイズを除
去するには、第１図に示すようにCCD１の水平
出力転送部から得た撮像出力が供給されるサンプ
リング回路２を制御すればよい。即ち、CCD１
より得られる撮像出力SAを第２図Ａで示すよう
な台形波状の出力とすれば、上述の結晶欠陥の部
分からは白レベルLWよりも大きなレベルの出力
が生じる。たとえば、雑音SNは第２図Ａにおい
て点線で示したようになる。

従つてこの白レベルLWを越える期間を記憶回
路３に前もつて記憶させておき、第２図Ｃに示す
ような記憶回路３の出力信号でサンプリング信号
SPゲート回路４を制御する。第２図Ｃに示すよ
うな記憶回路３の出力信号SCでゲート回路４を
OFFさせれば、第２図Ｂに示すようにサンプリ
ング信号SPの対応する信号SP１が欠除するため
（従つて最終サンプリング信号は同図Ｄに示す信
号SP′となる）、この信号欠除時点ではサンプリ
ング動作が行なわれず、サンプリングホールド出
力SHは第２図Ｅで示すようになる。

このような雑音除去操作を行なうと、雑音を前
置絵素信号で置換することができ画質の劣化がな
くきれいな輝度信号を得ることができる。

なおカラー信号の処理は、色ストライプフイル
ターの構造により色処理方式が異なるので、ここ
では説明を省く。

以上説明したCCDにおいては、前述の水平絵
素数が約500絵素程度であるため、CCDの水平出
力転送部のシフトレジスタは高速動作（約10M
Hz）が必要となるが、CCDはこの高速動作が可
能であり水平出力転送部は１回路である。しか
し、水平絵素数が約500程度のMOS、BBDなどの
固体撮像素子を用いた単板式固体カラーカメラ装
置では水平出力転送部にMOS・FETのスイツチ
ング回路などを用いるため、前記CCDのように
一つの水平出力転送部では高速のスイツチング動
作が無理なため、水平出力転送部を２相にして行
なつている。即ち、水平出力転送部を２回路持ち
交互に撮像信号を転送して、MOS・FETのスイ
ツチング速度を下げている。

しかしこのような２回路の水平出力転送部をも
つ固体撮像素子を用いた固体カラーカメラ装置で
は、２個の水平出力転送部からの撮像出力をそれ
ぞれのサンプリング回路に供給して、上述した従
来の方法と同様にしてサンプリングを制御し、雑
音除去をしても２つのサンプリングホールド出力
をそのまま加算して輝度信号とすることはできな
い。なぜなら、第３図Ａ，Ｂに示すように２個の
水平出力転送部からの撮像出力SA１，SA２は位
相が180゜異なつた信号であり、これらをサンプ
リング回路を介して、第３図Ｃ，Ｄに示すように
サンプリングホールド出力SH１，SH２を加算す
れば、第３図Ｅに示すように誤つた輝度信号
Y′を発生してしまう。ここで正規の輝度信号Ｙ
は第３図Ｆに示すようになる。

本発明は上記した従来の欠点を除去したもの
で、２個の水平出力転送部をもつ固体撮像素子を
用いた固体カラーカメラ装置の雑音除去回路を提
供するものである。

以下図面を用いて本発明の実施例とともに説明
する。なお本発明はMOSまたはBBDの固体撮像
素子を用いて単板式固体カラーカメラ装置を構成
した場合に特に有効であつて、第４図はその具体
的実施例を示す。

同図において、５は被写体であり、この像は光
学系６およびストライプ・フイルター７を介して
固体撮像素子８に投影される。ここでストライ
プ・フイルター７と固体撮像素子８の構成は第５
図に示すように、ｎラインでは１画素ごとにＲ、
Cyが交互に配列され、また（ｎ＋１）ラインで
は１画素ごとにＧ、Cyが交互に配列されてい
る。なおこのような構成を選定すれば、水平走査
方向に配列形成される絵素数を増やすことなく、
解像度の向上を図ると共に、色信号成分を有効に
分離することができる。

９，１２はそれぞれ固体撮像素子８の出力をク
ランプするクランプ回路、１０，１３はそれぞ
れ、サンプリングホールド回路、１１，１４はそ
れぞれサンプリングホールド回路１０，１３の出
力のレベルを一定に固定するためのレベル固定回
路、１５はレベル固定された２つの信号を加算す
る加算回路である。１６は上述した回路９〜１５
で構成された雑音除去回路である。１７は色信
号、輝度信号が加えられ、NTSC信号を出力する
混合回路、１８はサンプリングホールド回路１
０，１３の出力の差をとる減算回路、１９，２０
は色信号を分離し、所定の色信号を得るための
1H遅延回路およびスイツチ回路である。２１，
２２はそれぞれ色信号を変調するための変調回路
である。２３は回路１８〜２２で構成される色信
号処理回路である。２４は固体撮像素子８におけ
るノイズ発生位置を記憶させたROM、２５はク
ロツク信号を発生する同期発生器、２６はゲート
回路である。

次にこの実施例の動作について説明する。固体
撮像素子８から出力された信号SA１，SA２は雑
音除去回路１６に加えられ、雑音が除去された輝
度信号を得る。この輝度信号は混合回路１７に供
給される。また雑音除去回路１６におけるサンプ
リング回路１０，１３からの出力信号は色信号処
理回路２３を介して色信号として混合回路７に供
給される。したがつて混合回路７の出力端子から
はNTSC方式におけるカラー映像信号が得られ
る。

次に第６図に示す波形図を用いて、雑音除去回
路１６の動作を詳細に説明する。固体撮像素子８
からの出力は、第６図Ａに示すような一方の撮像
出力SA１と同図A′に示すような他方の撮像出力
SA２となる。これらの撮像出力SA１とSA２は
ノイズSN１，SN２を含んで位相が180゜異なつ
ている。

先ず、撮像出力SA１の雑音除去について述べ
る。

固体撮像素子８の撮像出力SA１はクランプ回
路９に供給され、水平帰線期間内で最適な電位に
クランプされ、キンプリング回路１０に供給され
る。この撮像出力SA１は上述のノイズSN１を含
んでいるので、このノイズSN１が撮像した画像
に白キズとして現われる。このためノイズSN１
が発生する期間にサンプリング回路１０のサンプ
リング信号を禁止しなければならない。このサン
プリング信号を制御するためにROM２４に固体
撮像素子８のノイズの発生位置を前もつて記憶さ
せておく。このROM２４の読み出しは、固体撮
像素子８を駆動している同期発生器２５のクロツ
クで行なう。このROM２４の出力をゲート回路
２６に供給し、このゲート回路２６でサンプリン
グ信号とゲートをとるとノイズ発生期間に対応し
てサンプリング信号が欠除された第６図Ｂに示す
ようなサンプリング信号SP１が得られるので、
このサンプリング信号SP１をサンプリングホー
ルド回路１０に供給すれば、ノイズ発生期間では
サンプリング動作が行なわれず、１絵素前のホー
ルド出力がそのまま出力として得られる。したが
つて、サンプリングホールド回路１０の出力には
第６図Ｃに示すホールド出力SH１が得られる。
このホールド出力SH１はレベル固定回路１１に
供給される。このレベル固定回路１１においてホ
ールド出力SH１は同期発生器２５から供給され
る第６図Ｄに示すデユーテイレシオ１：１のデイ
スチヤージ信号BP１で駆動され、第６図Ｅに示
すようなパルス振幅変調信号SA１′となる。この
信号SA１′は一定の電位Voに固定され、加算回
路１５に供給される。

一、固体撮像素子８の撮像出力SA２は前述の
説明と同様にして、クランプ回路１２を介してサ
ンプリングホールド回路１３でゲート回路２６よ
り供給される第６図B′に示すサンプリング信号
SP２でサンプリングする。ノイズ発生期間では
サンプリング動作が行なわれず、１絵素前のホー
ルド出力がそのまま出力として得られる。したが
つて、サンプリングホールド回路１３の出力には
第６図C′に示すホールド出力SH２が得られる。
このホールド出力SH２はレベル固定回路１４で
前記デイスチヤージ信号DP１と180゜位相の異な
つた第６図D′に示すデイスチヤージ信号PD２で
駆動され、第６図E′に示すようなパルス振幅変
調信号SA２′となる。この信号SA２′は一定の電
位Voに固定され、加算回路１５に供給され前記
信号SA１′と加算されて第６図Ｆに示すような輝
度信号Ｙを発生する。

以上説明したように固体撮像素子の２個の撮像
出力にノイズが発生する期間ではサンプリング動
作を行なわず前置絵素信号で代用することにより
雑音（白キズ）の発生を防止し、サンプリングホ
ールド出力をレベル固定回路で交互にスイツチし
て、一定レベルに固定し、加算して、水平方向の
絵素数の多い輝度信号を発生することができる。

上述の説明では雑音除去回路１６を介しての輝
度信号の処理についてだけであるが、色信号処理
回路２３に関しては次に述べる。

第５図に示すストライプ・フイルター７と固体
撮像素子８との構成からも明らかなように、固体
撮像素子８の撮像出力SA１は（ｎ）ラインでは
Ｒ信号であり、次の（ｎ＋１）ラインではＧ信号
である。

一方撮像出力SA２は（ｎ）、（ｎ＋１）ライン
ともにCy信号である。これらの撮像出力SA１，
SA２は前記サンプリング・ホールド回路１０，
１３で雑音が除去された信号である。これらの雑
音除去されたホールド出力は減算回路１８に供給
され、減算されてＲ−Cy（ｎライン）、Ｇ−Cy
（ｎ＋１ライン）と1Hごとに交互に現われる。こ
れらのＲ−CyとＧ−Cy信号を1H遅延回路１９と
スイツチ回路２０の一方に供給する。1H遅延回
路１９で1H遅延した出力信号をスイツチ回路２
０の他方に供給して、1Hごとに極性の異なつた
ラインゲート信号でスイツチング動作を行ないス
イツチ回路２０の出力にはＲ−Cy、Ｇ−Cyの同
時信号を発生する。このＲ−Cy、Ｇ−Cy信号を
それぞれ変調回路２１，２２で変調して混合回路
１７に供給し、前記輝度信号Ｙと混合してNTSC
信号を得る。

以上のようにして、単板式固体カラーカメラ装
置を構成し、雑音が除去されたカラー画像を撮像
することができる。

上記実施例より明らかなように本発明によれ
ば、予め固体撮像素子の雑音発生位置を記憶部に
記憶させておき、この記憶部の出力により、サン
プリング信号を制御し、２つの水平出力転送部の
撮像出力から雑音を除去し、２つのサンプリング
回路の出力をそれぞれ逆位相のデイスチヤージ信
号によつてパルス振幅変調し、一定パルス幅で一
定レベルに固定して、２つのビデオ信号を交互に
スイツチして加算することにより、雑音を除去し
た輝度信号を誤つて重畳させることなく加算し、
良質の輝度信号を得ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は一般の固体撮像装置の構成図、第２図
および第３図はその動作波形図、第３図は動作説
明用の波形図、第４図は本発明の一実施例による
固体撮像装置の構成図、第５図はストライプフイ
ルターと固体撮像素子との関係図、第６図は信号
波形図である。 ８……固体撮像素子、１０，１３……サンプリ
ング・ホールド回路、１１，１４……レベル固定
回路、１５……加算回路、２４……ROM、２６
……ゲート回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ ２つの水平出力部からの出力信号を合成して
   輝度信号を作成する固体撮像装置であつて、固体
   撮像素子の欠陥による雑音発生位置を記憶する記
   憶部と、前記第１の水平出力部の出力信号から第
   １のビデオ信号を作成する手段と、前記第２の水
   平出力部の出力信号から第２のビデオ信号を作成
   する手段と、前記第１のビデオ信号と第２のビデ
   オ信号とを加算してビデオ信号を作成する手段と
   を備え、前記第１のビデオ信号を作成する手段
   は、前記記憶部の出力信号で駆動する第１のサン
   プルホールド回路と、この第１のサンプルホール
   ド回路の出力信号を同期発生器から供給される第
   １のデイスチヤージ信号によつてパルス振幅変調
   し、一定パルス幅で一定レベルに設定する第１の
   レベル固定回路とを有し、前記第２のビデオ信号
   を作成する手段は、前記記憶部の出力信号で駆動
   する第２のサンプルホールド回路と、この第２の
   サンプルホールド回路の出力信号を前記第１のデ
   イスチヤージ信号と逆位相の第２のデイスチヤー
   ジ信号によつてパルス振幅変調し前記一定パルス
   幅で一定レベルに設定する第２のレベル固定回路
   とを有することを特徴とする固体撮像装置。