JPS6342911B2 - - Google Patents

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JPS6342911B2
JPS6342911B2 JP55121133A JP12113380A JPS6342911B2 JP S6342911 B2 JPS6342911 B2 JP S6342911B2 JP 55121133 A JP55121133 A JP 55121133A JP 12113380 A JP12113380 A JP 12113380A JP S6342911 B2 JPS6342911 B2 JP S6342911B2
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JP
Japan
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imaging device
state imaging
color
horizontal
vertical
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JP55121133A
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English (en)
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JPS5746592A (en
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Takuya Imaide
Michio Masuda
Hiroaki Nabeyama
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N23/00Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
    • H04N23/10Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof for generating image signals from different wavelengths

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Color Television Image Signal Generators (AREA)
  • Picture Signal Circuits (AREA)
  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はフリツカ現象を軽減するようにした固
体撮像装置に関する。
従来、テレビジヨン用撮像装置として用いられ
ていた撮像管は電子ビームによる信号の読出方式
であるため、特有の問題点があり、小形化や低消
費電力化が困難であつた。しかしながら、近年、
半導体技術の進歩に伴なつてワイヤによる信号の
読出を可能にした、いわゆる固体撮像素子が実用
化され、撮像管の有する欠点の多くの部分を除く
ことができるようになつてきた。
第1図A,Bにこのような固体撮像素子の一例
を示す。
同図Aにおいて、1は水平走査回路、2は垂直
走査回路、3は二次元状に配列されたフオトダイ
オード、4は映像信号出力線、5は水平スイツチ
ング用MOSトランジスタ、6は垂直スイツチン
グ用MOSトランジスタ、7は垂直出力線、8は
垂直ゲート線、9は映像信号出力端子、10は負
荷抵抗、11はビデオバイアス電圧電源である。
ビデオバイアスは通常固体撮像素子の外部から
供給するが、以下等価格的に10,11で示す。
なお、12は固体撮像素子全体を表わす。
第1図Bは水平走査回路1及び垂直走査回路2
からの水平走査パルス及び垂直走査パルスの一例
を示す波形図である。
水平走査回路1と垂直走査回路2には、通常、
2〜4相のクロツクパルスCPx、CPyが供給され
ており、スタートパルスSPx、SPyがクロツクパ
ルスのもつ一定のタイミング時間づつシフトし
た、第1図Bに示す水平走査パルス列Ox(1)、Ox
(2)……垂直走査パルス列Oy(1)、Oy(2)……を各走
査回路1,2のそれぞれの段からの出力線に発生
する。そしてこれらのパルス列によつてそれぞれ
のスイツチング用MOSトランジスタ5,6が順
次開閉し、二次元状に配列されたそれぞれのフオ
トダイオード3からの光電変換信号を信号出力線
4に取出す。これらフオトダイオード3からの信
号は、その上に投影された光学像に対応している
から、上記動作により出力端子9に映像信号を取
出すことができる。
この出力端子9から取出された映像信号は、通
常、極めて微弱な電流(多くの場合、1μA以下)
なので、増幅回路、フイルタ、プロセス回路など
により処理され(カラーの場合はさらにエンコー
ダを通す)てから例えばVTRなどに供給される。
単一カラー撮像板の色フイルタ配置の一例を第
2図に示す。固体撮像素子は撮像管に比べ感度が
悪いという欠点を有している。この欠点を軽減す
るため、特に単板式においてはシアン(Cy)、黄
(Ye)などの補色フイルタを用いるのが有利であ
る。補色フイルタを用いると、赤(R)、緑
(G)、青(B)の原色フイルタに比べ一般に透過
率が倍増し、感度が6dBに向上する。ただし補色
信号から色信号を得る場合、異なる場所の信号を
演算するため色のにせ信号が発生しやすい。この
点に留意して色フイルタ配置を検討した結果、第
2図に示すIQS(Interleaved Quadrature
Spectraplexing)フイルタ配置が色のにせ信号を
軽減することが判つたこの詳細については梅本他
2名:単一撮像板式カラーテレビカメラの色フイ
ルタ配置の検討:1979年テレビジヨン学会全国大
会予稿集2−17に記載がある。このIQSフイルタ
配置では水平4絵素垂直2絵素の8絵素周期にな
つており、2ライン当時読出しにより信号処理を
行なう。輝度(Y)信号は(W+G)、(Ye+Cy
の両方から得、R信号は(W−Cy)、(Ye−G)、
B信号は(W−Ye)、(Cy−G)からそれぞれ得
る。
また垂直解像度を向上させるため、テレビジヨ
ン受信機のインタレース走査にあわせて、撮像素
子内部で疑似インタレース走査を行なうのが普通
である。疑似インタレース走査では、一方のフイ
ールドではm、(m+1)のライン、(m+2)、
(m+3)のライン、(m+4)、(m+5)のライ
ンを各々同時に順次読出し、他のフイールドでは
(m−1)、mのライン、(m+1)、(m+2)の
ライン、(m+3)、(m+4)のラインを各々同
時に順次読出す。これにより垂直方向の絵素子と
同数のテレビ本の限界解像度が得られる。
さて、以上説明した従来の単一カラー撮像板を
用いた撮像装置には水平方向4絵素周期のフリツ
カが発生し、被写体、撮像装置、あるいは視聴者
の視線が動くとき水平方向4絵素周期の縦じまが
見え、画質を劣化させていた。
以下第3図を用いてフリツカ現象を説明する。
同図aはフオトダイオードアレーの部分図であ
る。フオトダイオード3の上下には垂直ゲート線
8を設けている。このゲート線8には1フイール
ドに1回パルスを印加し、そのタイミングでフオ
トダイオード3の電荷を垂直信号線7に伝える。
ゲート線8に印加するパルスは、上記した疑似イ
ンタレース走査のため、あるフイールドではパル
スOy(m−1)とOy(m)が同じタイミングでハ
イレベルとなり、次のフイールドではパルスOy
(m)とOy(m+1)が同じタイミングでハイレ
ベルとなる。これらのタイミングチヤートを第3
図bに示す。
いまフオトダイオードDaから読出される信号
を考える。Aフイールドの時間T2で、クリアさ
れたフオトダイオードDaの電荷は、パルスOy(m
−1)、Oy(m)が、MOSトランジスタ6をオフ
するスレシヨード電圧(Vv+Vth)から0になる
までの時間T3に、結合容量C1、C2を通して減少
する。C1を通して移動する電荷はフイールドと
も同条件であり、無視して考える。時間T3でフ
オトダイオードDaから失われる電荷はQ=C2(Vv
+Vth)であり、次のBフイールドでの時間T5
フオトダイオードDaから垂直信号線7に読出す
電荷は、正規の信号電荷よりQだけ少ない電荷と
なる。同様に時間T5でクリアし、時間T2で読出
すまでに、ダイオードDaの電荷はQだけ増加し
ており、時間T2で読出す電荷は正規の信号電荷
よりQだけ多い。このようにフオトダイオードか
ら読出す電荷はフイールド毎に異なり、テレビジ
ヨンの画面ではフリツカとして現われる。
上記したIQSフイルタではフオトダイオードDa
と同じ色のフオトダイオードはDeとDfである。
フオトダイオードDeとDfはフリツカに関してフ
オトダイオードDaと逆相になつており、Daの電
荷が多いとき、De、Dfの電荷は少なく、Daの電
荷が少ないとき、De、Dfの電荷は多い。
したがつてこのフリツカは水平クロツク周波数
の1/4、通常1.8MHzのフリツカとなる。またDa
De、Dfの色の1.8MHzフリツカは、Db、Dc、Dd
色のフリツカと逆相であり、その他の色のフリツ
カと直交している。例えばYeのフリツカは、Cy
のフリツカと180度ずれており、W、Gのフリツ
カと90度ずれている。
本発明の目的は上記したフリツカ現象を軽減
し、高画質の再生画像を得る固体撮像装置を提供
するにある。
本発明では固体撮像素子のW、G、Cy、Ye
出力線における1.8MHzフリツカが各々直交し、
かつその絶対値がほぼ等しいことに着目した。
各出力線の1.8MHzフリツカの絶対値は前記し
たようにC2(Vv+Vth)に比例するが、このうち
フオトダイオードと下側垂直ゲート線の結合容量
C2、垂直MOSトランジスタの対ソーススレシヨ
ード電圧Vthは各色ごとにばらつく性質のもので
はなく、したがつてビデオバイアスVvを一定に
定めて撮像素子を駆動することにより、各出力線
の1.8MHzフリツカの絶対値をそろえることがで
きる。また1.8MHzフリツカはその周波数から、
輝度信号のみに現われ、色信号(通常0.5MHz帯
域)には現われない。輝度信号は4出力線の1対
1加算で得られるので、輝度信号加算までの
1.8MHz周波数の利得、遅延時間を4出力線につ
いて調整でそろえることにより、1.8MHzフリツ
カをWとG、YeとCyで打消し合わせる。
第4図に輝度信号を得るまでの信号処理系ブロ
ツク図を示す。12は撮像素子、20,21で電
圧帰還型のプリアンプを構成、22はマトリクス
回路である。プリアンプは入力インピーダンス
Zioを低くして信号電荷の読残しを少なくするた
めと、プリアンプ入力端で発生するランダム雑音
を少なくするため電圧帰還型としてい。
このとき入力インピーダンスZioは Zio=Zf/{1+G(W)} …(1) ここにZf:帰還インピーダンス G(w):周波数対振幅、位相特性も含めたプ
リアンプの利得 である。帰還インピーダンスZfの抵抗分を大きく
することにより、ここで発生するランダム雑音電
流を少なくし、利得G(w)を大きくすることに
より入力インピーダンスZioを低くして、信号電
荷の読残しを減らし解像度を上げる。
またMOS型撮像素子の欠点として信号より充
分大きい高周波数のクロツク飛込雑音がある。の
クロツク飛込雑音によるプリアンプの飽和を避け
るためプリアンプのゲインG(w)をローパス型
にする。単に高周波数でG(w)を小さくするだ
けでは(1)式により入力インピーダンスZioが高周
波数で大きくなり、信号電荷の読残しが増えるた
め、帰還インピーダンスZfをハイパス型にして入
力インピーダンスZioを一定周波数までは低くす
る。例えばゲインG(w)を1MHzで−3dBの1次
ローパス型とすれば、帰還インピーダンスZfの絶
対値も1MHzで−3dBとなる1次形に設計し、こ
れにより(1)式より入力インピーダンスZioを周波
数によらずほぼ一定の低いインピーダンス(ほと
んど抵抗分)にすることができる。このとき、帰
還インピーダンスZfに等しい変換インピーダンス
(固体撮像素子出力の信号電流がプリアンプ出力
の信号電圧に変換される割合)は高周波数で小さ
くなるが、これが必要帯域(通常3MHz)まで後
段で補正する。
さて以上述べた信号処理回路の構成から、
1.8MHzフリツカを抑圧するにはプリアンプの帰
還インピーダンスを特に1.8MHzの周波数に着目
してそろえばよいことが判る。
本発明の実施例を第5図a〜dに示す。
第5図aの実施例ではヒゲトリマ25により、
帰還抵抗21の両端間の容量を調整する。ヒゲト
リマ25は0.5φ程度の、形の調整が容易でかつ振
動に強い適当な太さの単線を用いる。プリアンプ
入力端とヒゲトリマ間の容量26は、帰還抵抗値
が390KΩ、プリアンプ利得|G|が1MHz−3dB
とすると、約0.4pFであり、浮遊容量の調整で充
分である。
第5図bの実施例では帰還抵抗21の一部を可
変抵抗器で構成し、その中点とプリアンプ出力間
に容量28を接続し、中点位置を変えることによ
り1.8MHz近傍の周波数で帰還インピーダンスZf
を微調する。
第5図cの実施例も、帰還抵抗21の一部を可
変抵抗器で構成し、その中点とアース間に容量2
9を接続し、中点位置を変えることにより、
1.8MHz近傍の周波数で帰還インピーダンスZf
微調する。
第5図dの実施例は帰還抵抗21の両端に可変
コンデンサ30を設ける一般例である。容量30
の値が例えば0.4pFと小さいため、市販の可変コ
ンデンサでは用をなさないが、第6図に示す位置
可変器を使用すれば可変コンデンサとして使え
る。第6図の位置可変器は導体ネジ100の先端
部と導体102間の容量を使用している。101
は導体、103,104は絶縁体である。またプ
リアンプ入出力端のパターンをあらかじめ近接さ
せておきパターンのトリミングにより帰還抵抗両
端間の浮遊容量を調整することも可能である。
また、第5図aまたはdの手段で租調、第5図
bまたはcの手段で微調という具合にこれらの実
施例を組合わせて用いる手法もある。帰還インピ
ーダンスZfのばらつきの許容限界としては1.8M
Hzに於いて△|Zf|/Zf<5%程度であれば良いこ とが実験的に確められた。
第7図にプリアンプの実施例を示す。容量47
でプリアンプの利得にローパス性を持たせてい
る。
以上説明したように本発明の固体撮像装置では
プリアンプの帰還インピーダンスの調整により
1.8MHzフリツカを抑圧できる。さらにこのよう
にプリアンプの帰還インピーダンスを調整するこ
とにより性能の均一化が合わせて達成できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は固体撮像素子の一例を示す回路図、第
2図はIQSフイルタ配置を説明する構造図、第3
図はフリツカ現象を説明する回路図および信号波
形図、第4図は輝度信号を作るまでの信号処理回
路のブロツク図、第5図、第7図は本発明の一実
施例を示す回路図、第6図は本発明の一実施例に
使用する位置可変器の構造を示す断面図である。 25……ヒゲトリマ、31……FET、100
……導体ネジ、101,102……導体、10
3,104……絶縁体。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 二次元状に配列された複数個の光電変換素子
    と、該光電変換素子に接続された水平ゲート線お
    よび垂直ゲート線と、該光電変換素子上に配置さ
    れ、少なくとも2以上の色の色フイルタが水平方
    向に所定周期で交互に配置され、かつ隣接する2
    行の色フイルタが水平方向に少なくとも1絵素以
    上ずれて配置された2次元状色フイルタと、 該光電変換素子を走査してそれぞれの色の信号
    を読出すために該垂直および水平ゲート線にそれ
    ぞれ接続された垂直スイツチング素子群及び水平
    スイツチング素子群と、 該垂直スイツチング素子群の隣接する2つの垂
    直スイツチング素子毎に同時に、かつフイールド
    毎に1つの垂直スイツチング素子ずれて読出しパ
    ルスを供給する垂直走査回路と、 該水平スイツチング素子群に読出しパルスを供
    給する水平走査回路と、 該水平ゲート線に接続された出力信号線と該出
    力信号線に接続された電圧帰還型増幅器と、 該電圧帰還型増幅器から出力される色信号を加
    算して輝度信号を合成する輝度信号合成手段を備
    えたカラー固体撮像装置において、 電圧帰還型増幅器の帰還インピーダンスを調整
    する手段を具備することを特徴とするカラー固体
    撮像装置。 2 上記の電圧帰還型増幅器は、帰還低抗と、帰
    還低抗の両端間の容量を調整する手段とを具備す
    ることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の
    カラー固体撮像装置。 3 帰還抵抗の両端間の容量を調整する手段とし
    てヒゲトリマーコンデンサを設けることを特徴と
    する特許請求の範囲第2項記載のカラー固体撮像
    装置。 4 特許請求の範囲第1項記載のカラー固体撮像
    装置において、電圧帰還型増幅器は、可変中点を
    持つ帰還抵抗と、該可変中点と、該増幅器の入力
    端子、出力端子およびアースのうちの1つとの間
    に接続された容量を有することを特徴とするカラ
    ー固体撮像装置。
JP55121133A 1980-09-03 1980-09-03 Color solid image pickup device Granted JPS5746592A (en)

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JPS5746592A JPS5746592A (en) 1982-03-17
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JPS5970389A (ja) * 1982-10-15 1984-04-20 Nec Corp カラ−撮像装置
JPS60117867A (ja) * 1983-11-29 1985-06-25 Matsushita Electric Ind Co Ltd イメ−ジ・センサ
JPH0715241Y2 (ja) * 1988-07-29 1995-04-10 ゴールドスター カンパニー,リミティド テレビジョンおよびビデオテープレコーダーの映像信号補償回路

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