KR820001582B1 - 고체 칼러 촬상장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

고체 칼러 촬상장치

제1도는 종래의 고체칼러 촬상장치에 사용된 모자익 모양의 칼러필터의 1예를 나타낸 도면.

제2도는 제1도의 모자익 모양의 칼러필터의 특성을 설명하기 위한 도면.

제3도, 제7a, b, c, d, e도는 본 발명의 고체칼러 촬상장치의 모자익 모양의 칼러필터의 1실시예를 나타낸 도면.

제4a, b도는 제3도의 모자익 모양의 칼러필터를 사용한 고체칼러 촬상장치로 부터 얻어지는 신호를 설명하기 위한 설명도.

제5도는 제3도의 모자익 칼러필터를 사용한 고체칼러 촬상장치의 신호처리 회로의 1실시예를 나타낸 도면.

제6도는 본 발명에 알맞는 고체촬상 장치의 1실시예를 나타낸 도면.

제8도는 본 발명의 고체칼러 촬상장치의 모자익 모양의 칼러필터의 다른 실시예를 나타낸 도면.

제9도는 제8도의 모자익 모양의 칼러필터를 사용한 고체칼러 촬상장치의 신호회로의 1실시예를 나타낸 도면.

제10a, b도는 제8도의 모자익 모양의 칼러필터를 사용한 고체칼러 촬상장치의 효과를 설명하기 위한 설명도.

제11a, b도, 제13a, b, c, d도는 본 발명의 고체칼러 촬상장치의 모자익 모양의 칼러필터의 다른 실시예를 나타낸 도면.

제12도는 제11a도의 모자익 모양의 칼러필터를 사용한 고체칼러 촬상장치의 신호처리 회로의 1실시예를 나타낸 도면.

제14도는 제13a도의 모자익 모양의 칼러필터를 사용한 고체칼러 촬상장치의 신호처리 회로의 1실시예를 나타낸 도면.

제15도는 제13c도의 모자익 모양의 칼러필터를 사용한 고체칼러 촬상장치의 신호처리 회로의 1실시예를 나타낸 도면.

제16도, 제19a, b, c, d, e도는 본 발명의 고체칼러 촬상장치의 모자익 모양의 칼러필터의 다른 실시예를 나타낸 도면.

제17도는 제16도의 모자익 모양의 칼러필터의 고체칼러 촬상장치에서 얻어지는 신호를 설명하기 위한 도면.

제18도는 제16도의 모자익 모양의 칼러필터를 사용한 고체칼러 촬상장치의 신호처리 회로의 1실시예를 나타낸 도면.

제20도는 본 발명의 모자익 모양의 칼러필터를 사용한 고체칼러 촬상장치의 신호처리의 다른 실시예를 나타낸 도면이다.

본 발명은 고체칼러 촬상장치 특히, 복수의 다른 수광 특성을 가진 수광소자가 종횡으로 주기성을 갖고 배열되어 있는 고체칼러 촬상장치에 관한 것이다.

근래 CCD(Charge Coupled Device)나 MOST(Metal Oxcide Semiconductor Transister)를 사용한 고체칼러 촬상장치의 개발이 성행중이다. 예를 들면, 미국특허 제3,801,884호에는 CCD 타입의 고체촬상 장치가 개시되어 있으며 J.D. Plummeret등에 의한 저서 "A Low-Light-Level Self Scanned MOS Image Sensor" 1972년 IEEE, 국제 솔리드 스테이트 회로 회지에는 MOST를 사용한 고체촬상 장치가 개시되어 있다. 그리고 이들의 고체촬상장치의 칼러화도 시도되고 있다. 예컨데, 미국특허 제3,971,065호를 참고로 하면 좋다.

그러나 종래 제안된 고체칼러 촬상장치는 광의 이용율이 좋지 않고, 해상도 (解像度)가 낮고, 모아래(Moire)가 발생하여 신호처리 회로가 복잡한 등의 여러가지 결점이 있었다.

본 발명은 광의 이용율이 높으며 해상도가 높은 고체칼러 촬상장치를 제공함을 목적으로 한다.

이 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 있어서는 수평 및 수직방향으로 배열된 복수개의 수광소자와, 이수광소자의 하나하나에 대응하여 모자익 모양의 칼러필터의 각 필터요소가 배치되어 있는 고체칼러 촬상장치에 있어서, 인접하는 4개(2행 2열)의 필터요소 군(群)이 전색투과(全色透過) 필터로 이루어지는 제1의 필터와, 각각 투과특성이 다른 제1스펙터 영역 투과필터, 제2스펙터 영역 투과필터 및 제3스펙터 영역 투과필터 중에서 선택된 제2의 필터와, 그 제2의 필터의 투과광 성분을 투과하는 한편 서로 다른 투과성분을 가진 보색필터로 이루어지는 제3, 제4의 필터 등으로 구성되어 있는 고체칼러 촬상장치를 제공한다.

상기의 제1영역 투과필터, 제2영역 투과필터 및 제3영역 투과필터라 하는 것은 적색 투과필터(R필터), 녹색 투과필터(G필터) 및 청색 투과필터(B필터)를 의미하며 그들의 보색필터라 하는 것은 시안색 투과필터(Cy필터), 마젠다색 투과필터(Ng필터),황색 투과필터(Ye필터)를 의미한다. 또 전색(全色) 투과필터(W필터)는 실질적으로 필터가 배치되어 있지 않은 상태를 포함하고 있다.

본 발명의 특징은, 첫째로 모자익 모양의 칼러필터의 인접하는 임의의 4개를 빼내었을때 그들은 언제나 다른 종류의 필터로 구성되어 있으며 반드시 그 하나는 W필터, 다른 하나는 R필터, G필터, B필터 중의 일종이고, 다른 2개가 상기한 R필터, G필터, B필터 중에서 선택된 필터의 투과광 성분을 함유하는 상이한 보색필터인 점에 있으며, 언제나 임의의 인접하는 4개의 수광소자 다시말하면, 고체촬상소자 전면(全面)의 모자익 모양의 칼러필터가 반드시 적색성분, 녹색성분 또는 청색성분중의 하나의 색성분을 공통으로 투과시킬 수 있는 구성으로 되어있다. 그래서 광의 이용율을 대폭적으로 개선 시킬있다. 또 임의의 인접하는 2개의 수평라인의 출력을 가산함으로써 언제나, (2R+G+2B)신호, (R+2G+B)신호 또는, (R+G+2B)신호를 얻을 수 있다. 특히 인접하는 임의의 4개를 빼내었을때 그 하나가 W필터, 다른 하나가 G필터 나머지 2개가 Cy필터와 Ye필터인 경우 4개의 수광소자 모두 녹색성분을 수광하기 때문에 경사방향의 해상도가 대폭적으로 향상된다.

본 발명을 실시예로써 상세하게 설명하기 전에 종래의 모자익 모양의 칼러필터를 사용한 고체촬상 장치의 일예를 제1도로써 설명한다. 이 종래의 예는 미국특허 제3,971,065호에 개시된 것이다. 동 도면에 있어서는 모자익 모양의 칼러필터의 평면도가 예시도로 나타내져 있다. 도면에 있어서 R영역, G영역, B영역은 각각 R필터, G필터, B필터를 나타내고 있다. 이들의 필터 요소는 모두 수평과 수직방향으로 배열된 복수개의 수광소자의 각각에 1대 1로 대응하여 배열된다.

제1도에 나타낸 모자익 칼러필터의 특징은 G필터가 수평과 수직의 양 방향에 있어서 하나 걸러의 소자 위치에 존재하며 R필터, B필터가 각각 G필터와 교호로 1열 건너 존재하는 점에 있다. 즉, 이 구성에 의하면 휘도 성분을 수광하는 수광소자가 수평과 수직의 양방향에 있어서 하나 걸러의 소자 위치에 존재하기 때문에 휘도신호가 수평과 수직의 양 방향에 있어서 우위에서 있는 이미지 샘플링(Image sampling)을 달성할 수 있다.

그러나 이 모자익 모양의 칼러필터를 사용한 고체촬상 장치에 있어서는 각 수광소자에 대응하여 배치된 각 필터요소가 R필터, G필터, B필터이기 때문에 광의 이용율이 좋지 않다. 즉, R필터, G필터, B필터는 각각 모든 광성분의 거의 1/3 성분 밖에 각 수광소자에 광을 보낼 수 없다.

또 해상도(解像度) 특히, 경사 방향의 해상도가 좋지 않다. 즉, 해상도에 가장 기여하는 휘도성분의 투과필터 즉, G필터가 수평과 수직방향에 있어서 하나 걸러의 소자 위치에 밖에 존재하지 않기 때문에 각 수광소자간의 수평과 수직의 양 방향의 핏치를 d로 했을때 G필터는 경사 방향에 있어서

의 핏치로 밖에 존재할 수 없다. 이 상태는 제2도에 도시되어 있다.

동 도면에 있어서 사선이 그어진 패턴이 G필터의 존재 위치를 나타내고 있다.

이하 본 발명을 실시예에 의해 상세하게 설명한다. 먼저, 본 발명의 제1군의 실시예를 제3도, 제4도, 제5도, 제6도, 제7도에 의해 설명한다. 제1군의 실시예의 특징은 2열 2행의 임의의 인접하는 4개의 수광소자에 착안했을때 1개의 수광소자에 대응한 필터가 W필터이며 이 W필터가 배설된 수광소자의 수평방향으로 인접하는 수광소자에 대응한 필터가 R필터, G필터, B필터 중에서 선택된 하나의 필터이다. 그리고 다른 2개의 소광소자에 대응한 필터가 상기의 선택의 필터의 투과광을 투과하는 상이한 2개의 보색필터인 점에 있다.

제3도는 이 제1군의 실시예의 일예를 나타낸 도면이다.

이 도면에 있어서도 제1도와 마찬가지로 모자익 모양의 칼러필터의 평면도가 개략적으로 표시되어 있다. 동 도면에 있어서 Ye영역은 황색 투과필터, Cy역역은 시안색 투과필터, G영역은 녹색 투과필터, W영역은 전색(全色) 투과필터 영역을 나타낸다. 각 색필터의 요소는 하나 하나의 수광소자에 대응하여 배치되어 있다. 도면에 있어서 n, n+1, m, m+1은 각각 각 필터요소의 고체촬상장치의 수광면상의 수평과 수직 방향에서의 위치를 나타낸다.

피사체상으로 부터의 광은 이 모자익 모양의 칼러필터에 의해 공간적으로 샘플링 되어 광전 변환된다.

이 때의 신호출력은 보색필터(Ye), (Cy), (Mg)의 특성으로서, Ye신호=(G+R)신호, Cy신호=(G+B)신호, Mp신호=(R+B)신호이므로 청색 광에 대하여 n행째와, (n+1)행째의 위상은 제4a도에 나타낸 것과 같아서 동일하다. 그러나 적색광에 대해서는 n행째는 제4b도이며, (n+1)행째는 제4a도와 같은 반송파를 각각 갖도록 되어 있다. 녹색광에 대해서는 하등샘플링 되지 않은 베이스밴드(baseband)신호로 되어 있다.

이와 같은 다중화된 신호는 저역필터와 대역필터를 사용하여 베이스밴드 성분과 반송파 성분으로 분할하여 저역필터 출력에서는, (R+2G+B) 신호를 얻을 수 있으며 대역필터 출력에서는 n행째와, (n+1)행째의 신호를 가감하여 B신호 및 R신호를 얻을 수 있다. 이 필터 배치에서는 R신호는 n번째와 (n+1)번째의 반송파의 위상이 역전되어 있는 점을 이용할 수 있고 이에 반하여 B신호는 위상이 같은 점을 이용 할 수 있어 동일주파수의 반송파가 된다. 또 2개의 수광소자에서 R필터 및 B필터는 하나 걸러 배치되어 있기 때문에 R 및 B신호의 반송 주파수가 높아지고 또 베이스밴드의 (R+2G+B) 신호의 대역 폭이 넓기 때문에 해상도가 높아진다. 물론 Cy필터, Ye필터, W필터를 사용하고 있기 때문에 광의 이용율이 높다. 또 휘도성분으로서 가장 커다란 역활을 가진 G신호가 모든 수광소자로 부터 얻을 수 있기 때문에 경사 방향의 해상도가 최고로 된다.

본 발명은 인터레이스(interlace)가 완전하게 행해질 수 없는 1프레임 분의 수직 화소수를 가진 고체촬상 장치에서 유효하다. 예컨대, 제6조에 나타낸 인접하는 2행의 수평라인을 동시에 각각의 출력선에서 독출(read out)하는 고체촬상 장치에 있어서는 특히 유효하다. 동 도면에 있어서, (11)은 수평주사회로, (12)는 수직 주사회로, (13)은 인터레이스용 절환회로, (14)는 인터레이스용 제어신호 발생 수단으로서 예컨대, 플립플롭회로, (15)는 수평독출스위치, (16)은 1수평 라인에 공통하는 출력선, (17)은 다른 수평 라인에 공통하는 출력선, (18)은 수직독출 스위치, (19)는 수광소자(광 다이오드)를 나타내고 있다.

본 구성에 있어서, (14')의 제안단자에 각 필드 마다 제어신호를 인가하여 2개의 수평 라인의 선택을 한다.

이 구성은 잔상, S/N의 점에서 유리하기 때문에 사용된다. 그래서 이 구성을 사용하여 출력선(16), (17)의 신호를 제5도와 같이, (n) 및 (n+1) 단자에 인가한다.

그리고 제6도에 있어서 언제나 출력선(16)은 홀수의 수평 라인에만 출력되고, 출력선(17)은 짝수의 수평 라인에만 출력된다. 이 단자에 인가된 신호는 저역 필터(1),(1'), 대역필터(2),(2')에 접속되고, 1 및 1' 출력은 가산기(3)에서 가산되어 베이스맨드 신호인 2.(R+2G+B) 신호를 단자(8)에서 얻는다. 대역필터(2),(2')의 출력은 가산기(4)에서 가산하고 검파기(6)에서 검파하여 출력단자(9)에서 B신호를 얻는다. 또한 대역필터(2),(2')의 출력을 감산기(5)에 결합한 후 검파기(7)에서 검파하면 출력단자(10)에는 R신호가 얻어진다.

여기서는 R신호가 n행과 n+1행에서 반전했었으나, B신호가 반전해도 좋다. 또 반송파로서 R신호와 B신호를 얻었으나 R신호와 G신호 또는 G신호와 B신호를 얻어도 좋은 것은 명백하다.

즉, 제7도에 있어서, 제7a도는 n행과 n+1행에서 B신호가 반전하는 실시예, 동 도면 제7b, c도는 반송파로서 R과 G신호를 선택한 경우를 나타내며 n행과 n+1행에서 반전하는 것은, 제7b도에서는 R신호, 제7c도에서는 G신호이다. 또 이들의 경우, (R+G+2B) 신호가 베이스맨드 성뿐이다. 동 도면 제7d, e도는 반송파로서 G와 B신호를 선택한 경우를 나타내며, n행과 n+1행에서 반전하는 것은, 제7d도에서는 B신호, 제7e도에서는 G신호이다. 이들의 경우, (2R+G+B) 신호가 베이이맨드 성뿐임을 말할 나위도 없다. 이상의 5개의 변형에 대하여 제5도와 마찬가지의 회로 구성을 작성할 수 있음은 말할 것도 없다.

다음에 제5도의 회로구성의 변형을 나타낸다. 제5도의 회로에 있어서는 2개의 출력단자에 각각 저역필터(1),(1')를 설치하여 그 출력을 가산기(3)에서 가산 했었으나 가산을 먼저한후 저역필터를 통해도 좋다. 또 R신호를 얻고자 출력선(16)(17)의 신호를 감산기에서 감산한 후 검파기에서 검파해도 좋다. 또 출력선(16),(17)의 신호를 1수광소자분 만큼 지연소자에서 지연시켜 지연시키지 않은 신호와 각각 감산하여, (B-R)신호와, (B+R) 신호를 얻어 이들을 감산하여 검파하여도 R신호가 얻어진다.

물론 (Cy, Ye, W, G의 각 신호를 2수광소자뿐에 걸쳐 샘플홀드(sample hold)회로에서 샘플 홀드한후 연산하여 R신호를 얻어도 좋다. B신호에 관해서도 마찬가지로 제5도의 회로대신 출력선(16),(17)의 신호를 가산기에서 가산한 후 대역 필터를 통해 검파하여도 좋다. 또 출력선(16),(17)의 신호를 1수광소자 뿐만큼 지연소자에게 지연시켜 지연시켜지지 않은 신호와 각각 감산하여, (B-R) 신호와, (B+R) 신호를 얻어 이들을 가산하여 검파해도 좋다. 또 Cy, Ye, W, G의 각 신호를 2수광소자분에 걸쳐 샘플홀드 회로에서 샘플홀드한 후 연산하여 B신호를 얻어도 좋다.

제8도는 제2군의 1실시예를 나타내고 있다. 본 실시예군은 제1군의 변형이다. 상술해 온 실시예의 경우 2행 2열의 인접하는 4수광소자 뿐의 소정의 필터가 수평방향과 수직방향으로 4수광소자씩 주기적으로 배열되어 있던 것에 대해 본 실시예는 임의의 2행 2열의 인접하는 4수광소자 뿐의 필터는 상술한 구조를 가지는 한편 수평방향으로 2수광소자씩 주기적으로 배열되어 있으나, 수직방향에 있어서는 2수광소자마다 m열과, (m+1)열의 각 필터요소가 각각 교체되어 있다. 즉 동 도면으로서 이해될 수 있듯이 n행과, (n+1)행에 배치된 필터는 제3도의 n행과, (n+1)행에 배치된 필터임에 대해, (n+2)행과, (n+3)행에 배치된 필터는 그 열에 배치된 필터를 교체한 필터 구성이다. 이 구성으로 함으로써 상기의 실시예에 덧붙여 인터레이스로 독출하는 경우 모아래를 아주 작게 할 수 있다.

제8도의 실시예 구조의 모자의 필터를 사용한 촬상소자에서도, (R+2G+B) 신호와 R 및 B신호를 얻을 수 있다. 신호처리회로는 제5도에 간단한 개량을 가한 제9도의 회로 구성이 된다.

제9도에 있어서, 20, 21이 새로 부가된 반전회로(반전 스위치)이며 그외의 것은 거의 제5도와 동일하다. 반전회로(20),(21)의 제어단(22),(23)에 1수평주사 기간마다 또는 제6도의 구성의 경우 필드마다 반전을 행하느냐 행하지 않느냐의 제어신호가 인가된다. 이 신호는 예컨대, 제6도의 인터레이스용 절환회로(13)의 출력을 사용하면 좋다.

제10도는 제8도의 모자익 모양의 칼러필터와, 제6도의 고체 촬상소자와, 제9도의 신호처리 회로를 사용한 경우의 B신호의 반송파와 R신호의 반송파인 회소를 홀수 필드와 짝수 필드로 분리하여 나타내고 있다. 그리고 홀수 필드와는 n과, (n+1) 행째가 1조, 짝수 필드와는, (n+1)과, (n+2) 행째가 1조인 수평라인 2개씩을 동시 독출하는 경우를 가리키고 있다. 동 도면 제10a도는 B신호, 동 도면 제10b도는 R신호의 경우이며 실선은 홀수 필드의 경우이며 점선은 짝수 필드의 경우이다.

동 도면에서 제6도의 실시예는 제1의 실시예 군의 효과와 더불어 인터레이스를 행하는 경우 모아레가 매우 적어지는 것을 알 수 있다. 또한 본 제2군의 다른 실시예로서 제7a, b, c, d, e도에 각각 대응한 실시예를 구성할 수 있음은 말할 것도 없다.

이어서 본 발명의 제3군의 실시예를 제11-제15도에 의하여 설명한다. 본 실시예의 특징은 2행 2열의 임의의 인접하는 4개의 수광소자에 착안했을때 1개의 수광소자에 대응한 필터요소가 W필터이며 이 필터가 배설된 수광소자의 수직방향으로 인접하는 수광소자에 대응한 필터요소가 R필터, G필터, B필터중에서 선택된 일종의 필터이다. 그리고 다른 2개의 수광소자에 대응한 필터요소가 이 선택된 필터의 투과광을 투과성분으로 하는 상이한 2개의 복색필터인 점에 있다.

제11도는 본 실시예 군의 1실시예를 나타낸다. 동 도면 제11a도의 모자익 모양의 칼러필터를 주기적으로 배치했을 경우, n행째에서 (R+G)와 G신호가 얻어지고, (n+1)행째에서, (G+B)와, (R+G+B) 신호가 교호로 얻어지므로 n행째와, (n+1)행째의 신호를 단지 가산하여 저역필터를 사용함으로써 수평 방향에 있어서 각 수광소자 마다 언제나, (R+2G+B) 신호를 얻을 수 있기 때문에 높은 해상도의 영상신호를 얻을 수 있다.

제12도는 제11a도의 모자익 모양의 칼러필터를 사용한 경우의 신호처리 회로의 1실시예를 나타낸다. 본 실시예에서는 n행째와, (n+1)행째의 수평라인을 시간 순서로 독출하고 있기 때문에 n행째의 출력신호를 1수평 주사기간(1H) 지연시키기 위한 지연수단(31)과 신호절환회로(32)가 존재하고 있다.

이 신호절환회로(32)는 그 출력(32a)에 언제나, (R+G) 신호와, G신호가 얻어지고, 출력(32b)에는 언제나, (G+B) 신호와, (R+2G+B) 신호가 얻어지도록 신호를 절환한다. 그리고 가산회로(33)에서 신호절환회로(32)의 양 출력신호를 가산하여 저역필터(40)를 통과함으로써 휘도신호(Y)를 얻을 수 있다. 이 휘도신호(Y)는 언제나, (2G+R+B) 신호가 되므로 해상도가 좋은 화상을 재생할 수 있다. 또 감산회로(34)와 저역필터(41)를 사용함으로써 B의 베이스맨드 신호를 얻을 수 있고, 또 동기 검파회로(35),(36)에서 분리한, (R+G), G, (G+B), (R+G+B) 신호를 가산회로(37),(38)와 감산회로(39) 및 저역필터(42)를 사용하여 R신호를 각각 얻을 수 있다. 그리고 (43)은 동기 펄스발생회로이다.

그리고 제11b도의 필터 배치의 경우 제12도의 회로를 사용하면 저역필터(40)의 출력으로서 휘도신호(Y) 저역필터(41)의 출력으로서 R의 베이스맨드 신호를 얻고, 저역필터(42)의 출력으로서 B신호를 각각 얻는다. 그리고 수직방향의 회소수가 250 전후에서는 지연수단(31), 신호절환회로(32)가 필요해지지만 수직 방향의 회소수가 500전후의 소자에서 예컨대, 제6도와 같은 2개의 수평라인의 신호를 동시에 독해할 수 있는 고체촬상 소자를 사용하는 경우 제12도의 지연수단(31)과 신호절환회로(32)는 불필요한 것은 말할 것도 없다.

제13도는 제3군의 다른 실시예를 나타내고 있다. 동 도면 제13a, c도는 4개의 회로가 모두 적색을 투과성분으로 함유하고 있고, 동 도면 제13b, d도는 청색을 투과성분으로 함유하고 있으며 각각 n행째와, (n+1)행째의 신호를 가산하면, (2R+G+B) 신호, (R+G+2B) 신호가 항상 얻어진다.

동 도면 제13a도의 실시예의 신호처리회로의 1실시예를 제14도에 나타낸다. 제13a도의 모자익 모양의 칼러필터를 갖춘 고체촬상 소자에서는 n행째에, (G+R) 신호와 R신호가 얻어지고, (n+1)행째에, (R+B)신호와, (R+B+G) 신호가 각각 얻어지므로 지연수단(31)과 신호절환회로(32)를 사용하여 n행째와, (n+1)행째의 신호를 분리한 후 가산회로(33)에서 가산하여 저역필터(40)를 통과하면, (2R+G+B) 신호가 얻어진다. 또 감산회로(34)에서 양자의 차를 취해 저역필터(41)에서 B베이스밴드 신호를 검파하고, n행째의 신호 즉, (G+R) 신호와 R신호를 동기검파회로(44)에서 동기 검파하여 저역필터(45)를 통과함으로써 R신호를 얻을 수 있다. 상기의 저역필터(40)의 출력을 휘도신호로서 직접 사용해도 좋으나 NTSC칼러텔리비젼 방식에 정해진 휘도신호와, R,G,B 신호의 혼합비가 대폭적으로 바뀌므로 휘도 왜곡이 생긴다.

그래서 매트릭스회로(46)에서 R,B의 저역성분(500KHz 이하)을 감산함으로써 휘도왜곡이 없는 휘도신호(Y')로 할 필요가 있다.

또한 제13b도의 필터배치의 경우에도 본 신호처리 회로를 사용해도 좋다. 이때 저역필터(40)의 출력은, (R+G+2B)신호, 저역필터(41)의 출력은 R의 베이스밴드신호, 저역필터(45)의 출력은 B신호가 된다.

다음에 제13c도의 모자익 모양의 칼라필터를 사용하는 경우의 신호처리회로의 1실시예를 제15도에 나타낸다. 동 도면에 있어서 제14도와 동일번호의 블록은 동일물이다.

제13c도의 경우, n행째에서는 (G+B)신호와, (R+G+B)신호가 얻어지고, (n+1)행째에서는, (R+B) 신호와 R신호가 얻어진다. 이로써 저역필터(40)의 출력은, (2R+G+B)신호가 얻어진다. 신호절환회로(32)에 의해 동기검파회로(44)에 항상, (R+B)신호와 R신호가 도입되어, (R+B)와 R신호를 분리하여 저역필터(45)를 통과함으로써 R신호를 얻고, 저역필터(47)를 통과함으로써, (R+B)신호를 얻어 감산회로 (48)에서 감산함으로써 B신호를 얻는다. 이 경우도, (2R+G+B)신호를 휘도신호로 사용하면 회도 왜곡을 발생하므로 매트릭스 회로에서 R,B의 저역성분(500KHz 이하)을 뺌으로써 휘도왜곡이 없는 신호를 재생시킬 수 있다.

또한 제13d도의 필터구성의 경우도 본 신호처리회로를 사용해도 좋다. 이때 저역필터(40)의 출력은, (R+G+2B)신호가 되고 저역필터(45)의 출력은 B신호가 되며 감산회로(48)의 출력은 R신호가 된다. 또한 동기검파회로(44)에는 n행째의 신호 즉, (R+B)신호와 B신호가 도입된다.

제12도에 나타낸 신호처리 회로의 변형예를 설명한다. R신호의 분리되는 제12도의 출력(32a),(32b)의 각각을 대역통과 필터를 통과한 후 각각 검파하여 가산하는 방법이나 출력(32a),(32b)을 감산하여 검파하는 방법 따위가 있다. B신호의 분리회로에 관해서도 여러가지의 변형을 고려할 수 있지만 여기서는 생략한다.

그래서 제16도-제20도에 본 발명의 제4군의 실시예를 나타낸다. 본 실시예군은 제3군의 실시예의 변형이라 생각해도 좋다. 본 실시예 군의 특징은 각 수광소자의 전면에 배설된 모자익 모양의 칼러필터의 임의의 인접하는 4행 2열(수평방향이 4이다)의 필터가 다음의 구성을 가진다. 필터를 제1의 필터로하여 R필터, G필터 또는 B필터중의 1종을 제2의 필터로 하고, Ye필터, Cy필터, Mg필터의 3종의 보색필터중 상기의 제2필터의 투과광을 투과하는 2종의 필터를 제3, 제4의 필터로 하여 이들 제1, 제2, 제3, 제4의 필터를 상기의 인접하는 4행 2열의 수광소자에 있어서 각각 2개씩 포함하는 한편 그 2개가 수평방향으로 2회소, 수직방향으로 1수광소자씩 벗어난 위치에 배치되어 있다.

이것은 바꿔 말하자면, 제3군의 실시예의 경우 2행 2열의 인접하는 4수광소자분의 소정 필터가 수평방향 및 수직방향으로 각각 2수광소자씩 주기적으로 배열되어 있었던 것에 대해 본 실시예 군의 경우 임의의 2행 2열의 인접하는 4수광소자 분의 필터는 제3의 실시예 군의 구조를 가진 한편 수직방향으로 2수광소자씩 주기적으로 배열되어 있으나 수평방향에 있어서는 2수광소자 마다 n행과, (n+1)행의 각 모자익필터가 각각 교체되어 있다.

제16도는 본 실시예 군의 제1의 실시예이다. 이때 n행의 신호출력은 적색광에 대해서는 제17a도, 청색광에 대해서는 제17b도와 같은 반송파를 가지며 녹색광에 대해서는 하등 샘플도 시키지 않고 베이스밴드 신호가 된다. 즉, 적색광과 청색광의 반송파는 동일주파수에서 90°위상이 벗어나 있음을 나타낸다. (n+1)행째의 신호출력도 마찬가지이나 적색광 및 청색광에 대하여 각각 제17c, d도에 나타낸 반송파가 되어 n행째와 위상반전을 한 상태로 되어 있다.

이 때문에 고체촬상판 신호출력을 저역필터와 대역필터로 인도함으로써 저역필터 출력에서는, (R+2G+B)신호가 얻어지고, 대역필터출력에서는 R과 B신호의 반송파가 얻어지므로 이것을 동기검파함으로써 R과 B신호를 얻을 수 있다.

이 필터 배치에서는 R과 B신호의 반송파가 각 행마다 위상 반전하고 있기 때문에 R과 B신호의 반송파중에 베이스밴드의 신호가 혼입하지 않는 잇점이 있다. 그리고 n번째와, (n+1)번째의 신호의 합은 항상, (R+2G+B)신호이므로 이것을 휘도로서 사용하면 각 수광소자에서 휘도신호가 잡히므로 해상도가 좋다는 특징이 있다.

본 실시예의 신호처리회로의 1예를 제18도에 나타낸다. 본 실시예는 예컨대, 제6도에 나타낸 고체촬상소자에 제16도의 모자익 모양의 칼러필터를 배치한 경우의 실시예를 나타내고 있다. n및, (n+1)행째의 신호출력은 저역필터(1),(1') 및 대역필터(2),(2')에 접속되어 저역필터(1),(1')의 출력은 가산기(3)에서 가산되어 베이스밴드 출력, (R+2G+B)신호를 얻는다. 대역필터(2),(2')의 출력은 0상-2/3π상(相)까지의 위상을 가진 기준신호파(15-60)에서 구동되는 동기검파기(51-54)에서 검파되며, 동기 검파기(51),(53)의 출력은 가산기(55)에서 가산되고, 동기검파기(52),(54)의 출력은 가산기(56)에서 각각 가산되어 R 및 B신호를 얻는다. 이, (R+2G+B)신호, R신호, B신호를 칼러 영상신호로 할 수 있다.

또한 다른 실시예로서 대역필터(2),(2')의 신호출력을 먼저 감산하여 R 및 B신호의 다중화 신호를 2개의 동기검파기 만으로 얻을 수도 있다.

제19도는 본 실시예 군의 다른 모자익 모양의 칼러필터구성을 나타낸다. 동도 제19a도는 제16도와 마찬가지로 R 및 B신호를 반송파로 하고 있다. 동도 제19b, c도는 모두 R및 G신호를 반송파로 하여, (R+G+2B)신호를 베이스밴드 신호로 하는 실시예와, 또 동도 제19d, e도는 모두 G 및 B신호를 반송파로 하여, (2R+G+B)신호를 베이스밴드 신호로하는 실시예이다. 이들의 실시예에 있어서도 제18도의 신호처리회로는 유효함은 말할 것도 없다.

또한 제3군, 제4군의 필터 구성의 경우 신호처리회로로서 다른 실시예를 고려해 볼 수 있다. 제11도의 필터 구성의 경우의 1실시예를 제20도에 의해 설명한다. 앞에서도 설명한 바와 같이 n행째와, (n+1)행째의 신호를 단지 가산함으로써 수평방향 각 수광소자마다, (R+2G+B)신호가 얻어진다.

한편 동일 행의 서로 인접해 있던 수광소자의 신호를 감산하면, (Ye-G)=R, (Cy-W)=-R이 되고, 대각방향의 수광소자의 신호를 감산하면, (Ye-W)=-B, (Cy-G)=B가 된다.

본 실시예는 이 사실을 이용하고 있다. 제20도에 있어서 저역필터를 통과한 신호는 가산회로(33)에서 가산되어, (R+2G+B) 신호가 된다. 61-64는 1수광소자분의 지연회로이다. 그리하여 n, (n+1)행 각각에 있어서 1수광소자분이 지연된 신호와 지연되지 않은 신호를 감산기(65),(66)에서 감산하여 R 또는 -R 신호를 얻는다. 그리고 극성반전회로(69),(70)를 사용하여 극성을 통일시킨후 가산회로(73)에서 가산하여 R신호를 얻는다. 한편 마찬가지로 감산회로(67),(68)를 사용하여 대각 위치에 있는 수광소자의 신호를 감산하여 극성반전회로(71),(72)에서 극성을 통일하여 가산회로(74)에서 가산하여 B신호로 얻는다.

또한 제11a도와 동도 제11b도의 4회소 분의 필터를 수평방향으로 교호로 주기적으로 배열하면 상기의 회로가 사용될 수 있는 한편 모아레의 절감을 도모할 수 있다.

이상의 설명에서는 제11a도의 경우를 예시했으나 제11도의 실다를 실시예 및 제4군의 실시예에 있어서도 본 신호처리회로가 사용될 수 있음은 물론이다.

그래서 제4군의 변형으로서 다음의 것이 고려될 수 있다. 지금 제3군에서 나타낸 필터 구성을 F로 표시하여 이 F의 각 필터요소의 열을 교체한 것을

라 하고, 행을 교체한 것을 IF라 하면 제4군의 필터구성은 F.IF로 표시되나 이 변형으로서 다음의 것도 높은 해상도를 얻을 수 있다.

마찬가지로 F,

, IF를 임의로 선택하여 인접시켜 배치한,

등에 관해서도 높은 해상도가 얻어진다.

Claims (1)

1. 수평 및 수직방향으로 배열된 복수개의 수광소자와, 그 수광소자의 각각에 대응하여 대치된 필터요소로 이루어지는 모자익 모양의 칼러 필터를 포함하는 고체칼러 촬상장치에 있어서, 상기의 모자익 모양의 칼러필터를 구성하는 필터요소의 인접하는 4개가 전색 투과필터로 이루어지는 제1의 필터와, 각각 투과 특성이 다른 제1스팩트럼영역 투과필터, 제2스팩트럼영역 투과필터 및 제3스팩트럼영역 투과필터 중에서 선택된 제2의 필터와, 그 제2의 필터의 투과성분을 투과하는 한편 서로 다른 투과성분을 가진 보색필터로 이루어진 제3, 제4의 필터로 이루어진 고체칼러 촬상장치.

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