JPS63278365A - 画像入力装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は固体撮像素子を用いた画像入力装置に関し、特
にカラー撮像における色分離を容易にしてなる画像入力
装置に関する。

〔従来の技術〕

半導体固体撮像素子を用いた画像入力装置は、小型化、
低消費電力化、長寿命化及び低価額化が図れることから
、急速に普及してきている。かかる画像入力装置の半導
体固体撮像素子は、周知のように、１０（ｍａ＋）角位
の半導体基板上に２０万個以上の多数の画素を並べて構
成したものであり、これら画素に入射する光に応じて光
電荷を発生させ、その光電荷を各画素に一時蓄えておき
、ついで固体走査方式によって読み出してゆくようにし
たものである。このような半導体撮像素子から光電荷を
読み出す固体走査方式は、半導体基板上に独立して多数
並べた画素に対して回路的に走査パルスを加えて画素に
蓄積された光電荷をつぎつぎに読み出すようにしたもの
であり、Ｘ−Ｙアドレス方式と、電荷転送方式とがある
。以後、電荷転送方式の画像入力装置について説明して
ゆくことにする。

ところで、かかる画像入力装置は、半導体基板上に行列
状に複数個設けられた光電変換部と、前記光電変換部に
蓄積された信号電荷を取り出し転送する複数の第１の転
送手段と、前記第１の転送手段からの信号電荷をシリア
ル信号として取り出す第２の転送手段とから構成されて
いる。しかして、カラー画像人力装置は、半導体基板上
に行列状に複数個設けられた光電変換部の入射面に、例
えば緑（Ｇｒｅｅｎ（以下、「Ｇ」と称す〕）。

赤（Ｒｅｄ（以下、「Ｒ」と称す〕）、青（Ｂｌｕｅ（
以下、「Ｂ」と称す〕）のカラーフィルタを一定の関係
をもたせて配設してなるものである。

このカラーフィルタの配列は、従来、ストライブ状とな
っているものと、ベイヤ配列になっているものとが一般
的である。

このように構成された画像入力装置によれば、第１の転
送手段に転送パルスを与えて光電変換部に蓄積された信
号電荷を取り出して第２の転送手段に転送し、第２の転
送手段に制御パルスを与えて前記信号電荷をシリアル信
号として取り出し、これを画像信号として用いる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところで、上記固体撮像素子を有するカラー画像入力装
置は、前記第２の転送手段から取り出した信号から色信
号に分離するために、サンプルホールド回路等を用い、
それぞれの色信号をサンプルすることにより分離してい
た。

しかしながら、サンプルホールド回路等を用いての色信
号の分離には、非常に複雑なサンプリングパルスが必要
となり、特に画素数が増加してくると、第２の転送手段
に印加する制御パルスの周波数が非常に高くなってくる
のでサンプリングが困難になるという問題があった。

本発明の目的は、色信号の分離を容易にしてなる画像入
力装置を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的と達成した本発明に係る画像入力装置は、入射
する光信号に応じた信号電荷に変換する複数の光電変換
部と、該光電変換部に蓄積された信号電荷を取り出して
転送する複数の第１の転送手段と、前記第１の転送手段
から転送されてくる信号電荷を取り込みシリアル信号と
して出力する第２の転送手段とを半導体基板に設けて構
成した固体撮像素子を有する画像入力装置において、前
記第２の転送手段を少なくとも二つ設け、一方の第２の
転送手段に接続される第１の転送手段と、他方の第２の
転送手段に接続される第１の転送手段とは互に一つおき
に交互となるようにし、かつ走査したときに一方の第２
の転送手段からは第１の色信号のみが、他方の第２の転
送手段からは第２の色信号と第３の色信号とが一水平走
査期間毎に交互に出力されるように前記光電変換部の光
入射面にカラーフィルタを配設してなる固体撮像素子を
備えたことを特徴とするものである。

〔作用］ このように構成された本発明によれば、一方の第２の転
送手段からは常に第１の色信号が、他方の第２の転送手
段からは一水平走査期間毎に交互に第２の色信号と第３
の色信号が出力されるようにカラーフィルタが配設され
ているので、色信号を分離するのが非常に容易になる。

これにより、色信号を分離するための制御信号が簡単な
ものでよく、この制御信号を形成するための特肘な回路
が不要になり、部品点数の低減化、コストの低減化が図
れることになる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図乃至第５図は本発明の詳細な説明するために示す
図である。

第１図は本発明に係る画像入力装置の要部の実０施例を
示す構成図である。

第１図において、本実施例における固体撮像素子１０は
、半導体基板１１上に行列状に複数個設けられ入射する
光信号に応じた信号電荷に変換する光電変換部１２と、
該光電変換部１２に蓄積された信号電荷を取り出して転
送するため、半導体基板１１上に図示縦方向にストライ
ブ状に複数設けられた第１の転送手段としての垂直レジ
スタ１３と、前記複数の垂直レジスタ１３のうち奇数番
目の垂直レジスタ１３Ｋからの信号電荷を取り込みシリ
アル信号として出力するため、半導体基板１１上に図示
横方向に設けられた第２の転送手段としての水平レジス
タ１４にと、前記複数の垂直レジスタ１３のうち偶数番
目の垂直レジスタ１３６からの信号電荷を取り込みシリ
アル信号として出力するため半導体基板１１上に前記水
平レジスタ１４．と平行して設けられた第２の転送手段
としての水平レジスタ１４Ｇとを有し、かつ前記奇数番
目垂直レジスタ１３ｘにより蓄積電荷を取り出される光
電変換部１２の光入射面には垂直方向に全てＧカラーフ
ィルタを設け、また前記偶数番目の垂直レジスタ１３Ｇ
により蓄積電荷を取り出される光電変換部１２の光入射
面には垂直方向にＲカラーフィルタ２絵素と、Ｂカラー
フィルタ２絵素とを交互に、しかも水平方向に同一色の
カラーフィルタが位置するように設けることにより、走
査をしたときに、水平レジスタ１４にがらＧ信号のみが
、水平レジスタ１４．から−水平期間毎に交互にＲ信号
とＢ信号が、出力されるようにし、かつ前記両水平レジ
スタ１４ｘ　、　　１４Ｇからの信号電荷を増幅する増
幅器１５に、１５Ｇを半導体基板１１に設けて、構成さ
れている。前記増幅器１５に、１５Ｇからの出力信号Ｓ
工、Ｓｓについては、第２図に示す説明図のように、奇
数フィールド・偶数フィールドに関係なく、出力信号Ｓ
９にはＧ信号が、出力信号ＳＧにはＲ信号とＢ信号とが
交互に、含まれることになる。

前記増幅器１５に、１５Ｇに接続され上記出力信号ＳＫ
、Ｓ、を取り込んだ信号処理回路２０は、その取り込ん
だ信号を処理して輝度信号（Ｙｗ　）。

Ｇ信号、Ｒ信号、Ｂ信号に分離する回路である。

第３図は上記信号処理回路２０の具体的回路例を示すブ
ロック図である。

第３図において、信号処理回路２０は次のように構成さ
れている。すなわち、固体撮像素子１゜の第１出力は第
１直流再生回路２０１に接続されており、該第１の直流
再生回路２０１は与えられるクランプパルスＣＰ、によ
り該素子１０からの出力信号ＳＫのリセット後のフィー
ドスルー期間の一部をクランプして直流再生するように
なっている。該第１の直流再生回路２０１の出力は第１
のゲート回路２０２に接続されており、第１のゲート回
路２０２は、該直流再生回路２０１からの出力信号のう
ち抜き取りパルスＣＰ　＋により指定された期間のＧ信
号を抜き取るようになっている。

該ゲート回路２０２の出力は、増幅回路２０３を介して
ローパスフィルタ２０４に接続されており、抜き取った
Ｇ信号を増幅してローパスフィルタ２０４に与えるよう
になっている。該ローパスフィルタ２０４に与えられた
信号は帯域制限された後、増幅回路２０５を介して出力
されるようにしである。

該固体撮像素子１０の第２出力は、第２直流再生回路２
０６に接続されており、第２直流再生回路２０６は与え
られるクランプパルスＣＰ、により該素子１０からの出
力信号ＳＧのリセット後のフィードスルー期間の一部を
クランプして直流再生するようになっている。該第１の
直流再生回路２０６の出力は第２のゲート回路２０７に
接続されており、該第２のゲート回路２０７は、該直流
再生回路２０６からの出力信号のうち抜き取りパルスＧ
Ｐ、により指定された期間のＲ／Ｂ信号を抜き取るよう
になっている。該第２のゲート回路２０７の出力は第３
のゲート回路２０８に接続されており、この第３のゲー
ト回路２０８は、該第２のゲート回路２０７からのＲ／
Ｂ信号を、切り換えパルスＣＰ−ｂに基づいて一水千期
間ごとに切り換えるものである。この第３のゲート回路
２０日の出力には、増幅回路２０９→ロ一パスフイルタ
２１０→増幅回路２１１からなるＲ信号帯域制限系と、
増幅回路２１２→ロ一パスフイルタ２１３→増幅回路２
１４からなるＢ信号帯域制限系とが接続されている。第
１のゲート回路２０２の出力は増幅回路２１５に接続さ
れており、該回路２１５は、第１のゲート回路２０２か
らのＧ信号を増幅して加算回路２１６に供給されるよう
になっている。第２のゲート回路２０７の出力は可変利
得増幅回路２１７に接続されており、該増幅回路２１７
は第２のゲート回路２０７からの出力信号増幅回路２１
５からの指示により可変増幅して加算回路２１６に供給
される°ようになっている。加算回路２１６は、その加
算出力信号を帯域制限用ローパスフィルタ２１８を介し
て増幅回路２１９に与えられるようになっている。この
増幅回路２１９の出力が輝度信号として出力される。ま
た、符号２２０はタイミング制御回路であり、タイミン
グ制御回路２２０は、クランプパルスＣＰ、。

ＣＰｔ　と、抜き取りパルスＣＰ、、ＧＰ２と、切り換
えパルスＧ　Ｐ　ｒｂとを出力するようになっている。

上述のように構成された実施例の作用も説明する。

第４図は直流再生回路２０１，２０６及びゲート回路２
０２．２０７の動作を説明するために示すタイムチャー
トであり、第５図は第３のゲート回路２０８の動作を説
明するために示すタイムチャートである。

まず、第４図を参照しながら実施例を説明すると、固体
撮像素子１ｏの出力信号ｓＫは、〔（２ｎ−１）（ただ
し、ｎ＝１．２，３．・・・）〕の奇数フィールドも、
〔２ｎ（ただし、ｎ＝１．２゜３、・・・）〕の偶数フ
ィールドも第４図（ａ）に示すようにＧ信号となってい
る。そこで、第４［ｆｆ１（ｄ）で示すようなりランプ
パルスｃｐ、（第４図ｔ！〜Ｌ、）を直流再生回路２０
１に加えて、出力信号Ｓイのリセット後のスルー期間（
第４図ｔ　ｌ””　ｔ　ａ）の一部をクランプし直流再
生する。次に、第１のゲート回路２０２に抜き取りパル
スＣＰ＋（第４図Ｌ４〜１．）を与えてＧ信号のみを抜
き取る。

抜き取られたＧ信号は、増幅回路２０３．ローパスフィ
ルタ２０４．増幅回路２０５を通って帯域制限及び増幅
されてＧ信号として出力される。

固体撮像素子１０の出力信号ＳＧは、（２ｎ−１）の奇
数フィールドにおいても、２ｎの偶数フィールドにおい
ても、−水子期間が変更となる都度第２図に示すように
Ｒ信号とＢ信号とが交互に繰り返す信号として出力され
、かつ−水平期間内ではＲ信号又はＢ信号の連続となっ
ている。そこで、第４図（ｅ）に示すようなりランプパ
ルスＣＰ。

（第４図ｔ、〜１１）を直流再生回路２０１に加えて、
出力信号Ｓ、のりセット後のスルー期間（第４図ｔｓ−
ｔｓ）の一部をクランプし直流再生する。次に、第２の
ゲート回路２０７に抜き取りパルスＧＰｚ　　（第４図
ｔ８〜ｔ１３）与えてＲ信号又はＢ信号を抜き取る。抜
き取られたＲ信号又はＢ信号は第５図（Ｃ）に示すよう
に一水平期間Ｔに内でＲ信号又はＢ信号が続いているの
で、第３のゲート回路２０日に切り換えパルスＣＰ−を
与えて、Ｒ信号ならば増幅回路２０９に、Ｂ信号ならば
増幅回路２１２に、それぞれ供給されるように切り換え
る。その後、Ｒ信号は、増幅回路２０９・ローパスフィ
ルタ２１０・増幅回路２１１を通って増幅され帯域制限
されて第５１１ｉ４（ｅ）に示すようにＲ信号として出
力される。一方、Ｂ信号は、増幅回路２１２・ローパス
フィルタ２１３・増幅回路２１４を通して増幅され帯域
制限されて、第５図（ｆ）に示すようにＢ信号として出
力されることになる。

また、第１のゲート回路２０２から出力されるＧ信号は
、第５図（ｂ）の如（であり、これは増幅回路２１５で
増幅されて加算回路２１６に供給される。第２のゲート
回路２０７から出力されるＲ／Ｂ信号は、第５図（Ｃ）
からも理解できるように一水平期間Ｔ、毎にＲ信号とＢ
信号が交互になっているので、これを増幅回路２０２か
らの増幅指令に基づいて可変利得増幅回路２１７で増幅
し、加算回路２１６に供給される。上記可変利得増幅回
路２１７は、輝度信号の三原色の刺激値を表わす第（１
）式を基に増幅する。

Ｅ　ｙ＝　０．３０Ｅ　＊　＋　０．５９Ｅ　ｃ　＋　
０．１１Ｅ　ｍ・・・・・・（１）ただし、Ｅｙ；輝度
信号値 Ｅ、；Ｒ信号値 ＥｃｉＧ信号値 Ｅ、；Ｂ−信号値 このように増幅されて加算器２１６で加算された値は、
ローパスフィルタ２１８・増幅回路２１９で帯域制限で
増幅されて輝度信号Ｙ＠とじて出力されることになる。

尚、本実施例では抜き取りパルスｃｐ、、ｃｐ２には、
水平レジスタ１４の転送パルスφＨ３゜φＨ，を用いる
ことができる。また、Ｒ信号及びＢ信号は線順次となっ
ているので、第５図（ａ）に示すＨＤの如く水平走査周
波数で形成した切り換えパルス（第５図（ｄ）参照）を
第３ゲート回路２０８に加えて切り換えることにより、
Ｒ信号とＢ信号とに分離する。このことは、Ｒ信号とＢ
信号の抜き取りパルスを共通にできることになり、複雑
なパルスを形成する必要がないことを意味する。

第６図は色信号の分離系の別な構成例を示すブロック図
である。

この分離系が、前記第３図に水子分離系と異なるところ
は、第２のゲート回路２０７の出力信号を直ちに切り換
えるのではなく、出力信号を増幅回路２３０及びローパ
スフィルタ２３１を通した後、第３ゲート２３２により
その出力信号を増幅器２３３又は２３４に振り分けるよ
うにした点にある。

このように構成であっても上述同様の作用効果を奏する
。また本実施例によれば、第３図のものよりローパスフ
ィルタ及び増幅回路が不要になるという利点がある。

尚、本実施例では色信号をゲート回路で抜き取っている
が、これに限らずサンプルホールドにより分離するもの
であってもよい。また、本実施例によれば、Ｒ−Ｙ、Ｂ
−Ｙの色差信号が線順次で得られるため、例えばスチル
カメラ等に用いることができる。さらに、本実施例では
、カラーフィルタをＧＲＢで説明したが、これに限らず
補色系のものであってもよい。

加えて、本実施例例によれば、Ｃ，Ｒ，Ｂの水平方向の
サンプル数が全画素の半分になるため、Ｇ−Ｒ−Ｇ−Ｂ
や、Ｇ−Ｒ−Ｂの縦ストライプと比較しても色の解像度
が高（、色信号のサンプルによる偽信号の抑圧などによ
る輝度信号帯域の制限が小さいため、おおきな解像度の
低下は生じない。

〔発明の効果〕

以上述べたように本発明によれば、色分離のための制御
信号が簡単になり、かつ回路構成も容品に実現できると
共に部品点数の大幅な低下ができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す構成図、第２図は同実施
例の動作を説明するために示す説明図、第３図は同実施
例の信号処理回路の構成例を示すブロック図、第４図及
び第５図は同実施例の動作を説明するために示すタイム
チャート、第６図は他の実施例を示すブロック図である
。 １０・・・固体撮像素子、１１・・・半導体基板、１２
・・・光電変換部、１３・・・垂直レジスタ（第１の転
送手段）、１３Ｋ・・・奇数番目の垂直レジスタ、１３
０・・・偶数番目の垂直レジスタ、１４・・・水平レジ
スタ（第２の転送手段）、１５・・・増幅回路、２０・
・・信号処理回路。 代理人　弁理士　材　上　友　− 第３図 第１図 第２図 第６図 Ｐｒｂ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）入射する光信号に応じた信号電荷に変換する複数
   の光電変換部と、該光電変換部に蓄積された信号電荷を
   取り出して転送する複数の第１の転送手段と、前記第１
   の転送手段から転送されてくる信号電荷を取り込みシリ
   アル信号として出力する第２の転送手段とを半導体基板
   に設けて構成した固体撮像素子を有する画像入力装置に
   おいて、前記第２の転送手段を少なくとも二つ設け、一
   方の第２の転送手段に接続される第１の転送手段と、他
   方の第２の転送手段に接続される第１の転送手段とは互
   に一つおきに交互になるようにし、かつ走査したときに
   一方の第２の転送手段からは第１の色信号のみが、他方
   の第２の転送手段からは第２の色信号と第３の色信号と
   が一水平走査期間毎に交互に出力されるように前記光電
   変換部の光入射面にカラーフィルタを配設してなる固体
   撮像素子を備えたことを特徴とする画像入力装置。