JPS6377287A - 固体撮像装置 - 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】 産業上の利用分野 本発明は単一の固体撮像素子とその受光画素に対応させ
た色フィルタを用いてカラー信号を得る固体撮像装置に
関するものである。

従来の技術 以下、従来例について説明するが、その前に固体撮像素
子を１個と、その受光画素に対応してカラーフィルタを
配置することによりカラーテレビジョン信号を得る方法
について第２図を参照して説明する。

第２図において、２次元に配された受光画素１に対応し
てａラインでは第１の受光画素には緑ρ）フィルタ２．
水平方向の次の受光画素にはマゼンタ（Ｍａ）フィルタ
３を交互に順次配列した第１の色フイルタ列を、ｂライ
ンでは第１の受光画素はシアン（Ｃ４）フィルタ４．水
平方向の次の受光画素には黄（Ｙｅ）フィルタ５を交互
に順次配列した色フイルタ列を、奇数番１］の４水・Ｉ
Ｌラインはａラインの色フイルタ列と同一の配列とし、
偶、散番目の水平ラインについては、ｂラインの色フィ
ルタ配列およぶｂラインとカラーフィルタの配列を逆に
しだ色フイルタ列を交互に配置している。また図におい
て、ｎ　（Ｈ）は奇数フィールドを、ｎ（Ｈ）’は偶数
フィールドを示している。

上記の構成による色フィルタと固体撮像素子の、祖み合
せによる固体撮像素子の出力信号からカラーテレビジョ
ン信号を得る方法について次に説明する。

本カラー化方式に用いる固体撮像素子は、隣接した２つ
の水平ラインを同時に水平走査し、ホトダイオードへの
信号蓄積時間と垂直走査期間とを同一にしてフレーム残
像が発生しないような走査方法としている。隣接した２
つの水平ラインを同時に水平走査する方法としては、垂
直方向に隣接したホトダイオードの信号電荷を混合した
後読み出す方法や、２つの信号読み出し部により各々の
水平ラインの信号を読み出す方法がある。

上記の１１４成による撮像素子とカラーフィルタの組み
合せで、垂直方向に隣接した２つの水平ラインのホトダ
イオードの信号電荷を混合した接水＼′ｌ／：走五を行
なって得られた信号からカラーテレビジジン信号を得る
方法を第２図と第６図を用いて説明する。

第２図において、第１フイールドｎ　（Ｈ）は、ａ。

ｂの水平ラインのホトダイオ−ドラ？昆合して１ｉ、２
み出す。その信号Ｓｎは、 ５ｎ＝（（Ｇ−１−０７汁（Ｍａ−ｉ−Ｙｅ　）　）＋
（（Ｇ＋Ｃｙ　）−（Ｍａ−）−Ｙｅ　））Ｓｉｎ　ω
ｔ＝（２Ｒ−１−３Ｇ−＋−２Ｂ）＋（Ｇ−２Ｒ）Ｓｉ
ｎωｔ　　・−−−−−＝−（１）となり、第１フイー
ルドｎ＋１（Ｈ）は、ｃ、ｄの水平ラインのホトダイオ
ードを混合して読み出す。

その信号Ｓｎ＋１は Ｓｎ＋＋＝（（Ｇ−Ｉ−Ｙｅ　）＋（Ｍａ−＋−Ｃｙ　
））＋（（（−）Ｙｅ　）−（ＭＡ＋Ｙｅ　）　）３１
ｎωｔ＝（２Ｒ＋３Ｇ＋２Ｂ）＋（Ｇ−２Ｂ）Ｓｉｎω
ｔ　　−・・・・−＝（２）となる。

（１）式、（２）式から明らかな様に、Ｓ　ｎ　、　Ｓ
　ｎ＋　＋共にその低域信号Ｓｙは、Ｓｙ＝　２Ｒ＋３
Ｇ＋２Ｂ　　であシ、色信号成分はＳｎからは（Ｇ−２
Ｒ）　Ｓｉｎ　ωｔ　。

Ｓｎ＋１からは（Ｃｒ−２Ｂ　）　Ｓｉｎ　（Ｉ）ｔで
表わされる色差成分が得られる。第６図は前記固体撮像
素子出力・信号から、輝度信号および色信号を得るため
の信号処理回路の概要を示す。第６図において、６１は
前記固体撮像素子、６２はガンマ補市回：洛、６３はロ
ーパスフィルタ（以下、ＬＰＦと略）、６４はＬＰＦ、
６５は利得制御回路、６６はバンドパスフィルタ（以下
、ＢＰＦと略）、６７は同期検波回路、６８はホワイト
バランス補正回路、６９は同時化回路、７Ｑ、７１は変
調回路、了２は利得制御回路、７３はＬＰＦ、７４はエ
ンコーダ、ア５は駆動パルス発生回路、７６は同量信号
発生回路、７了は同期検波用−Ｍ準信号、７８は副搬送
波、↑８は目明信号である。次に動作について説明する
。

固体撮像素子６１から出力される信号（・ま変調色信号
成分を含んだま１ガンマ補正回″ｉ、’６６２により輝
度信号成分と同時にガンマ補正する。ガンマ補正した信
号はＬＰＦ６３に供給され変調色信号成分（高周波成分
〕を除去し低域成分のみを分離して輝度信号を得て、エ
ンコーダ７４へ供給する。

ガンマ補正した信号はまた、色フィルタの繰り返し周波
数を中心周波数とするＢＰＦ６６によって変調色信号（
高周波成分）を分離し、同期検波回路６７により駆動パ
ルス発生回路７５から供給される基準信号下７により同
期検波され低域の色差信号に変換する。検波された色差
信号はＬＰＦ（図示せず〕によって高周波成分を除去し
た後にホワイトバランス補正回路６８に供給される。ホ
ワイトバランス補正回路では、前記検波した色差信号と
同一周波数帯域を有する輝度信号をＬＰＦ６４によって
形成した後に利得制御回路６５により振！臨調整して検
波回路出力の色差信号と加算又は減算して色差信号のホ
ワイトバランスを補正する。ホワイトバランス補正した
腺順次の色差信号は同時化回路６９により２個の同時色
差信号に変換し、変調ｇニア０，７１によりそ九ぞれ副
搬送波によって変調しクロマ信号としている。クロマ信
号は利得制御回路７２において、ＬＰＦ７３で高周波成
分を除去したガンマ補正されていない輝度信号により高
輝度信号時の色誤差信号すなわち第４図に示す様に、色
フィルタによりホトダイオードの飽和光量が異なるため
に、変調色信号レベルは光透過率の最も高い色フィルタ
を重畳したホトダイオードが飽和した時点で非直線特性
になり色差信号のホワイトバランス誤差による色誤差信
号を抑圧した後、エンコーダ７４へ供給し、エンコーダ
７４にて前述の輝度信号及び同期信号７８等を加算して
カラーテレビジョン信号として出力している。

発明が解決しようとする問題点 しかし、前述のような構成の固体撮像装置では、高輝度
信号時に固体撮像素子から出力される変調色信号成分の
非直線特性によって生じる色誤差信号を除去するために
、副搬送波によシ変調したクロマ信号を、固体撮像素子
の出力信号に含まれる変調色信号Ｃ高周波）成分をＬＰ
Ｆで除去した輝度信号（低域信号）を使用して、一定光
量以上の輝度信号を検出して制御信号を作り利得：ｌｉ
制御回路により抑圧する方式であるために、クロマ信号
と制御用の輝度信号との遅延時間を一致させた特性のＬ
ＰＦが必要であると共に狭帯域のクロマ信号を比較的高
帯域の輝度信号で制御するために、周波数特性の差によ
り高輝度信号部の水平エッヂ部では色誤差信号を抑圧で
きない欠点を有している。

本発明１／：！、、かかる点に鑑みてなされたもので、
簡単な構成の処理回路により、高輝度信号時の色誤差信
号の発生を抑圧した固体撮像装置を提供することを目的
としている。

問題点を解決するだめの手段 本発明は前記問題点を解決するために、２次元に配され
た複数の受光素子に対応して水平方向に２画素の繰り返
しを有する色フィルタを備えた固体撮像素子出力信号を
各々異なる１画素おきにサンプルホールドする第１およ
び第２のサンプルホールド回路と、それらのサンプルホ
ールド回路の出力信号を各々振幅調整してホワイトバラ
ンス補正を行なう第１および第２の利得制御回路と、そ
れらの利得制御された２侶号を同一振幅でクリップする
第１および第２のクリップ回路と、それらのクリップ回
路の出力信号を減算して色差信号を得る減算回路と、前
記固体撮像素子の出力信号から変調色信号の中心周波数
以下の周波数帯域に帯域制限して輝度信号を得るローパ
スフィルタと、輝度信号にガンマ補正するガンマ補正回
路と、ガンマｍｉ正した輝度信号と前記色差信号とを乗
算して色差信号に対して等測的にガンマ補正する乗算回
路を備えたものである。

作用 本発明は前記の構成により、固体撮像素子出力信号を各
々異なる１画素おきにサンプルホールドし、このサンプ
ルホールド出力信号を各々振幅調整してホワイトバラン
ス補正を行なって同一振幅でクリップし、このクリップ
された信号を減算することにより色差信号を得ているの
で、色フィルタの分光透過率に起因する各画素信号の飽
和光量の差による高チ１（度信号時の色誤差信号の発生
を防止することができる。

実施例 以下、本発明の実施例について説明する。

第１図は本発明の実施例に係る固体撮像装置の信号処理
回路系のブロック図を示すものである。第１図において
、１１は第２図に示す色フィルタを備えた固体撮像素子
、１２はＬＰＦ、１３はガンマ補正回路、１４はカラー
エンコーダ、１５．１６はサンプルホールド回路、１７
．１８はホワイトバランス補正用利得制御回路、１９．
２０はハイレベルクリップ回路、２１は減算回路、２２
はＬＰＦ、２３は乗算回路、２４は色差信号同時ｆヒ回
路、２６は駆動パルス発生回路、２６は同宵］信号発生
回路、２７．２８はサンプリングパルス、２９は同期信
号である。

以上のように構成された本実施例の固体撮像装置につい
て、以下その動作を説明する。

固体Ｌｕ像素子１から出力された信号は、ＬＰＦ１２お
よびサンプルホールド回路１５．１６へそれぞれ供給さ
れる。ＬＰＦｌ　２は固体撮像素子１１の出力信号に含
まれる変調色イ≦号成分を１除去するように色フィルタ
の１繰り返し周波数を極周波数とする通過帯域を有して
いる。変調色信号成分をＬＰＦｌ　２で除去した低域信
号は輝度信号としてガンマ補正回路１３へ入力し、ガン
マ補正した後にカラーエンコーダ１４へ供籍すると共に
、後述する色信号のガンマ補正用制御信号として乗算回
路２３へ入力されている。

サンプルホールド回路１５および１６は第３図３１．３
２に示すように色フィルタの繰り返し周波数に相当する
周期１時間２Ｔのくり返しで且つそれぞれが、前何周貼
の％すなわち時間Ｔの位相差を持つサンプリングパルス
により駆動されており、固体撮像素子１１から出力され
る信号をそれぞれ異なる１画素毎にサンプリング分層し
ている。

サンプリング回路１６．１６によって分離された２信号
は、それぞれホワイトバランス補正用利得制御回路１７
．１８へ入力され、それぞれ振幅調整して第６図に示す
ように同一レベル（ホワイトバランス補正）にしてハイ
レベルクリップ回路１９．２０へ入力する。ハイレベル
クリップ回路１９　、２０では、入力された信号を飽和
光量の低い画素信号の飽和レベルで同一振幅ンζクリッ
プし、クリップした２信号を減算回路２１で減算して線
順次の色差信号を形成している。

ＬＰＦ２２では減算回路より得た色差信号に含まれるサ
ンプリングパルス成分を除去した後に乗算回路２３へ入
力される。乗算回路２３は色差信号に前述のガンマ補正
した輝度信号を乗算することにより等測的に、色差信号
のガンマ補正を行なう。ガンマ補正した色差信号は２４
の同時化信号２４によって、線順次色差信号を２つの同
時色差信号に変換して、カラーエンコーダ１４へ入力し
、カラーエンコーダにてクロマ信号に変換した後に輝度
信号と加算して同期信号を付加してＮＴＳＣ信号として
出力する。

発明の効果 以上述べてきたように、本発明によれば、きわめて簡単
な構成にて、色フィルタの分光透過率の差に起因する固
体撮像子の飽和光量レベルの差によって高輝度信号時の
色誤差信号の発生を防止することかでき、良好な画質を
得るうえで、きわめて有用なものでちる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の固体撮像装置の一実施例を示す回路ブ
ロック図、第２図は固体撮像素子の画素と色フィルタと
の関係を示す模式図、第３図はサンプリングパルスの波
形図、第４図は固体撮像素子の各色フイルタ毎の入射光
量に対する出力レベルを示す感度特性図、第６図はホワ
イトバランス補正後の感度特性図、第６図は従来の固体
撮像装置を示す回路ブロック図である。 １１・・・・・・固体撮像素子、１３・・・・・・ガン
マ補正回路、１６．１６　・・・・サンプルホールド回
路、１了。 １８・・・・・ホワイトバランス補正用利得制御回路、
１９．２０・・・・・・ハイレベルクリップ回路、２１
・・・・・・減算回路、２３・・・・・乗算回路。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第２
図 第３図 第４図 第５図 入射尤童

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ２次元に配された複数の受光画素に対応して水平方向に
   ２画素の繰り返しを有する色フィルタを備えた固体撮像
   素子と、その固体撮像素子の出力信号を各々異なる１画
   素おきにサンプルホールドする第１および第２のサンプ
   ルホールド回路と、前記固体撮像素子の出力信号が入力
   され、変調色信号の中心周波数以下の周波数帯域に帯域
   制限して輝度信号を得るローパスフィルタと、このロー
   パスフィルタの出力輝度信号にガンマ補正するガンマ補
   正回路と、前記第１および第２のサンプルホールド回路
   の出力信号を各々振幅調整する第１および第２の利得制
   御回路と、前記第１および第２の利得制御回路の出力信
   号を同一振幅でクリップする第１および第２のクリップ
   回路と、それらの第１および第２のクリップ回路の出力
   を減算して色差信号を得る減算回路と、前記色差信号と
   前記ガンマ補正回路の出力信号とを乗算する乗算回路と
   を備えてなることを特徴とする固体撮像装置。