KR830001201B1 - Color solid image pickup device - Google Patents

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KR830001201B1
KR830001201B1 KR1019800000940A KR800000940A KR830001201B1 KR 830001201 B1 KR830001201 B1 KR 830001201B1 KR 1019800000940 A KR1019800000940 A KR 1019800000940A KR 800000940 A KR800000940 A KR 800000940A KR 830001201 B1 KR830001201 B1 KR 830001201B1
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pulse
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vertical
imaging
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이와오 다께모도
슈우사꾸 나가하라
쓰도무 후지다
가스오 사도오
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가부시기가이샤 히다찌세이사구쇼
요시야마 히로기찌
히다찌덴시 가부시기가이샤
나가하마 료오소오
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Abstract

The color solid image pickup device is improved to reduce the number of picture elements to 1/2-1/4, and to remove an interlaced scanning device. The optical position of the first solid image pickup device is deviated from the other device to one-second of a picture element pitch in vertical direction. In case of odd field, The n-th horizontal line of the first device and the 2-nd line of the other device are simultaneously scanned, and in case of even field, the n+1-th line of the first and the n-th line of the other are simultaneously scanned.

Description

컬러 고체 촬상장치Color solid-state imaging device

제 1도는 고체 촬상장치의 구성의 개략을 표시한 회로도.1 is a circuit diagram showing an outline of the configuration of a solid-state imaging device.

제 2(a)도, 제 2(b)도는 MOST형 고체 촬상장치의 화소 구조를 표시한 단면도, 및 화소 배치를 표시한 평면도.2 (a) and 2 (b) are sectional views showing the pixel structure of the MOST type solid-state imaging device, and a plan view showing the pixel arrangement.

제 3도는 3판식 고체 촬상카메라의 구성의 개략을 표시한 구성도.3 is a configuration diagram showing an outline of the configuration of a three-plate solid-state imaging camera.

제 4도는 종려의 고체 촬상카메라의 비월주사방식을 설명하기 위한 6×6화소의 촬상장치를 표시한 개략도.4 is a schematic diagram showing an imaging device of 6x6 pixels for explaining the interlacing scanning method of a palm solid-state imaging camera.

제 5도는 본 발명의 실시예에 관한 고체촬상 카메라의 각 촬상장치의 광학적 위치관계를 표시한 개략도.5 is a schematic diagram showing the optical positional relationship of each image pickup device of the solid state image pickup camera according to the embodiment of the present invention.

제 6(a)도는 제 5도에 표시한 실시예의 제 1피일드에서의 수직주사 펄스열을 표시한 펄스타이밍도표.FIG. 6 (a) is a pulse timing chart showing a vertical scan pulse train in the first feed of the embodiment shown in FIG.

제 6(b)도는 제 5도에 표시한 실시예의 제 2피일드에서의 수직주사 펄스열을 표시한 펄스타이밍도표.FIG. 6 (b) is a pulse timing diagram showing the vertical scan pulse train in the second feed of the embodiment shown in FIG.

제 7도는 제 5도에 표시한 실시예에서의 구동회로의 일례를 표시한 개략적인 회로 블록도.FIG. 7 is a schematic circuit block diagram showing an example of the driving circuit in the embodiment shown in FIG.

제 8도는 본 발명의 다른 실시예에 관한 고체 촬상카메라의 각 촬상장치의 광학적 위치관계를 표시한 개략도.8 is a schematic diagram showing the optical positional relationship of each imaging device of the solid-state imaging camera according to another embodiment of the present invention.

제 9도는 제 8도에 표시한 실시예에서의 화상신호를 표시한 개략 펄스타이밍도표.9 is a schematic pulse timing diagram showing image signals in the embodiment shown in FIG.

제10도 및 제11도는 본 발명의 고체 촬상카메라의 구성을, 각각 3판식과 2판식으로 설명하는 개략도.10 and 11 are schematic views for explaining the configuration of the solid-state imaging camera of the present invention in a three-plate type and a two-plate type, respectively.

제12(a)도, 제12(b)도는 제11도에 있어서 적색광 및 청색광 겸용의 촬상장치의 컬러필터의 예를 표시한 개략도.12 (a) and 12 (b) are schematic diagrams showing an example of a color filter of an image pickup apparatus that combines red light and blue light in FIG.

제13도는 제11도에서의 녹색광용 촬상장치와 적색광 및 청색광 겸용의 촬상장치의 광학적 위치관계를 표시한 개략도.FIG. 13 is a schematic diagram showing the optical positional relationship of the image pickup device for green light and the image pickup device for both red light and blue light in FIG.

제14도는 제11도에 표시한 2판식 고체 촬상카메라의 구동펄스 발생회로의 일례를 표시한 개략적인 블록도.FIG. 14 is a schematic block diagram showing an example of a drive pulse generating circuit of the two-plate solid-state imaging camera shown in FIG.

제15도는 제14도의 구동펄스 발생회로의 신호파형을 표시한 펄스파이밍도표.FIG. 15 is a pulse pyramid diagram showing signal waveforms of the driving pulse generating circuit of FIG.

본 발명은 컬러 고체 촬상카메라에 관한 것으로 특히 다수의 고체 촬상장치를 가진 고체 컬러텔레비젼 카메라에 관한 것이다.The present invention relates to a color solid-state imaging camera, and more particularly to a solid color television camera having a plurality of solid-state imaging device.

고체 촬상장치의 방식으로서, ① MOST형, ② CTD형, ③ CID형의 3개로 대별할 수 있으며, 각각 촬상장치가 필요로 하는 광전변환 기능과, 주사기능에 특색이 있다.(일본국 발행 에레트닉스 소화51(1976)년 4월호 제368∼372면, "2차원 MOS형 촬상장치와 텔레비젼 카메라"나가하라 외).There are three types of solid-state imaging devices: ① MOST type, ② CTD type, and ③ CID type, each of which is characterized by the photoelectric conversion function and scanning function required by the imaging device. Tunis Fire Hydrant 51, April 1976, pp. 368-372, "Two-Dimensional MOS Imaging Apparatus and Television Camera," Nagahara et al.).

예를 들면, MOS형 고체 촬상장치의 개략을 설명하는 도면으로서, (11)은 X위치선택용 수평주사회로, (12)는 Y위치선택용 수직주사회로이다. (13)은 주사회로(12)로부터의 수직주사펄스에 의해서 개폐하는 수직스위치용 트랜지스터, (14)는 MOST(13)의 소오스 접합을 이용한 광전다이오우드, (15)는 동일행의 MOST(13)의 드레인을 공통으로 접속한 수직신호출력선이다. 또 (16)은 수평주사회로(11)로 부터의 수평주사펄스에 의해서 개폐하는 수평스위치용 MOST로, 드레인은 수평신호출력선(17), 소오스는 수직신호출력선(15)에 접속되어 있다. (18)은 수평신호출력선(17)에 저항(19)을 개재해서 접속한 광전다이오우드의 구동전압원(비데오 전압원)이다. 또, (20)은 신호출력단자이다. 상기수평, 수직 2개의 주사회로는 스위치용 MOST(16),(13)을 순차로 개폐해서 2차원형상으로 배열된 광전다이오우드로 부터의 광전류를 저항(19)을 통해사 판독한다. 각 광전다이오우드로부터의 신호는 그 위에 투영된 광학적 상에 대용하므로, 상기 동작에 이해 영상신호를 꺼낼 수 있다. 이 종류의 고체 촬상장치의 특징은, 광전변환에 스위치용 MOST의 소오스를 이용할 수 있고, 또 주사회로에는 MOST형 시프트 력지스터를 이용할 수 있다.For example, an outline of the MOS type solid-state imaging device is shown, where 11 is an X position selection horizontal scan, and 12 is a Y position selection vertical scan passage. Denoted at 13 is a vertical switching transistor which is opened and closed by a vertical scanning pulse from the scanning circuit 12, 14 is a photodiode using a source junction of the MOST 13, and 15 is a MOST 13 in the same row. ) Is a vertical signal output line with common drain. (16) is a horizontal switch MOST which is opened and closed by a horizontal scanning pulse from the horizontal scanning furnace (11), the drain is connected to the horizontal signal output line (17), and the source is connected to the vertical signal output line (15). have. Reference numeral 18 denotes a drive voltage source (video voltage source) of the photodiode connected to the horizontal signal output line 17 via a resistor 19. Reference numeral 20 denotes a signal output terminal. The two horizontal and vertical scanning circuits sequentially open and close the switch MOSTs 16 and 13 to read out the photocurrent from the photodiodes arranged in a two-dimensional shape through the resistor 19. Since the signal from each photodiode is substituted for the optical image projected on it, it is possible to extract an image signal for the operation. As a feature of this type of solid-state imaging device, a source of a switch MOST can be used for photoelectric conversion, and a MOST type shift force jitter can be used for a scanning circuit.

따라서, 통산은 고집적화가 비교적 용이하고, 제 2도(A),(B)에 화소구조와 화소배치의 일례를 표시한 것과 같은 MOS대규모 집적회로 기술을 이용해서 만들어진다. 제2(a)도, 제2(b)도에 있어서 (23)은 광전변환소자, 주사회로 등을 집적화하기 위한 N형 반도체기관, (24)은 N형 반도체 기판상에 형성한 P형 반도체영역의 웰이다. 또 (13)은 수직주사회로(12)로부터의 수직주사펄스가 인가되는 게이트전극(25)을 구비한 수직스위치 MOST이다. (26)은 MOST(13)의 소오스이며, 고능도 N형 불순물 영역으로서, P형 웰(24)과의 사이의 접합으로 광전다이오우드(14)를 구성한다. (27)은 MOST(13)의 드레인이며, 고능도 N형 불순물 영역으로서, 수직신호출력선(15)이 되는 도체층(28)에 접속되어 있다. 복수의 스위치용 MOST의 드레인이 공통으로 연결된 출력선(15)의 일단은, 수평주사회로(11)로부터와 수평주사펄스에 이해 개폐하는 수평스위치 MOST(16)에 연결되고, 스위치용 MOST(16)의 타단은 수평신호 출력선(17)에 접속되어 있다. 또, 웰(24) 및 기판(23)은 통상 접지전압(OV)에 고정된다(웰과 기판사이의 PN 접합을 역바이어스 하는 일도 있다). 또, (291),(292),(293)은 절연막이고, 통상 SiO2막이 사용된다.Therefore, the integration is relatively easy to integrate and is made using MOS large-scale integrated circuit technology such as an example of the pixel structure and the pixel arrangement shown in FIGS. 2A and 2B. In FIG. 2 (a) and FIG. 2 (b), reference numeral 23 denotes an N-type semiconductor engine for integrating a photoelectric conversion element, a scanning circuit and the like, and 24 denotes a P-type formed on an N-type semiconductor substrate. Well in the semiconductor region. Reference numeral 13 denotes a vertical switch MOST having a gate electrode 25 to which vertical scanning pulses from the vertical scanning furnace 12 are applied. Reference numeral 26 denotes a source of the MOST 13 and constitutes a high-performance N-type impurity region, which constitutes the photodiode 14 by the junction between the P-type well 24. Numeral 27 is a drain of the MOST 13 and is connected to a conductor layer 28 serving as a vertical signal output line 15 as a high-performance N-type impurity region. One end of the output line 15 having a plurality of drains of the switch MOSTs commonly connected to each other is connected to a horizontal switch MOST 16 that opens and closes from the horizontal scanning furnace 11 and to the horizontal scanning pulse. The other end of 16 is connected to the horizontal signal output line 17. In addition, the well 24 and the substrate 23 are usually fixed to the ground voltage OV (there may be reverse biasing of the PN junction between the well and the substrate). Note that 291, 292, and 293 are insulating films, and SiO 2 films are usually used.

주사에 이해 비데오 바이어스전압(Vv)까지 충전된 광전다이오우드는 1피일드 기간에 입사한 광량에 따라서 방전(△Vv)하고, 다음번의 주사로 스위치용 MOST(13),(16)가 도통하면, 이 방전분을 충전하기 위한 충전전류가 흐른다. 이 충전전류는 비데오 전원(18)에 연결된 저항(19)을 개재해서 판독되고, 출력단자(20)에 영상신호를 얻을 수 있다.The photodiode charged to the video bias voltage (Vv) for scanning is discharged (ΔVv) in accordance with the amount of light incident in the one-day period, and when the switch MOST (13), (16) conducts in the next scan, A charging current for charging this discharge flows. This charging current is read through the resistor 19 connected to the video power supply 18, and an image signal can be obtained from the output terminal 20. FIG.

제 2도에 표시한 화소구조를 구비한 고체 촬상장치(USP 4148048, 79.4.3 특허)는, P형 웰을 착설해서 이 웰내에 광전변환소자를 착설하였으므로, 초점번짐의 발생을 방지할 수 있다. 또, 적외광은 거의 기판내에서 흡수되므로, 해상력의 저하를 초래하지 않고, 가시역분광감도가 평탄화되어서 피사체에 충실한 영상신호를 얻을 수 있어, 많은 이점을 갖고 있다. 이 장치는, 현재까지에 제안, 개발되어 있는 촬상장치중에서, 가장 뛰어난 특성을 가지고 있는 것이다.In the solid-state imaging device (USP 4148048, 79.4.3 patent) having the pixel structure shown in FIG. 2, a P-type well is installed and a photoelectric conversion element is installed in this well, thereby preventing the occurrence of focal blurring. . In addition, since the infrared light is almost absorbed in the substrate, the visible reverse spectroscopic sensitivity is flattened without causing a decrease in resolution, and a video signal faithful to the subject can be obtained, which has many advantages. This device has the most outstanding characteristics among the imaging devices proposed and developed to date.

상술한 MOS형 촬상장치나, CTD형 촬상장치, CID형 촬상장치를 사용해서, 고체 컬러카메라를 구성할 수 있다.A solid color camera can be configured using the above-described MOS imaging device, CTD imaging device, and CID imaging device.

제 3도는 고체 촬상장치를 3개 사용하는 3판식 컬러카메라의 개요를 표시한다. 렌즈(31)를 지나간 빛은 3색 분해용의 색선별 프리즘(32) 등에 의해, 예를 들면 적광(R), 녹광(G), 청광(B)성분으로 나누어져 각각 R,G,B용 고체 촬상장치(이하 촬상판이라 함) (34), (33), (35)에 결상해서, 광전변환되는 것이다. 종래의 컬러용 고체 촬상카메라에 있어서는, 촬상판(33), (34), (35)의 각 화소의 광학적인 위치관계는, 색분산방지를 위하여 정확히 겹치도록 위치맞춤이 되어 있다. 해상력은 각 촬상판(33), (34), (35)이 개별적으로 백색광에 대해서 가지고 있는 것과 같은 것이다.3 shows an outline of a three-panel color camera using three solid-state imaging devices. The light passing through the lens 31 is divided into red light (R), green light (G), and blue light (B) components by, for example, a color discriminating prism 32 for three-color decomposition. A solid-state imaging device (hereinafter referred to as an imaging plate) forms an image on the 34, 33, and 35 to be photoelectrically converted. In the conventional solid-state imaging camera for color, the optical positional relationship of each pixel of the imaging plates 33, 34, and 35 is positioned so that it exactly overlaps in order to prevent color dispersion. The resolution is the same as that of each of the imaging plates 33, 34, and 35 individually for white light.

텔레비젼 방송에서의 표시는, 1화면을 일본 혹은 미국의 표준방식의 경우, 525본의 수평주사선으로 그리는 형을 채용하고 있다. 촬상판의 수직방향의 화소수도, 이것에 맞추어서 같은 수, 실제로는 수직귀선 기간분을 생략할 수 있다고 해도 500화소 정도가 필요하다. 수평방향에 대해서는, 해상력과의 균형이 염려되나, 일단 만족할 수 있는 정도의 화질을 얻기 위해서는, 최저 400화소 정도는 필요한 것이다. 이 결과, 촬상판(33), (34), (35)은 각각 반도체 LSI로서 200K 비트 이상의 초대용량이라고 말할 수 있는 기억 LSI에 대용해서, 소자 치수가 커지지 않을 수 없다. 또한, 화면치수가 NTSC방식인 경우, 수평방향에 대하여 수직방향이 3/4으로 작기 때문에, 특히 수직방향에 많은 화소를 가지런히 할 필요가 있으나, 기술적으로 극히 곤란하다. 따라서, 촬상판의 치수는, 반도체 LSI로서 엄청난 것이라고 할 수 있는 거대한 것이 되어 수득율이 현저하게 저하되어, 제조가 곤란하게 된다. 또, 상기 프리즘 등의 광학계도 크게 되지 않을 수 없고, 소형, 경량, 염가인 컬러카메라라는 고체카메라의 이점이 손상될 뿐만 아니라, 실현 그 자체를 곤란하게 하고 있다.In television broadcasting, the screen is drawn with 525 horizontal scan lines in the case of the standard system of Japan or the United States. The number of pixels in the vertical direction of the imaging plate is also required to be about 500 pixels, even if the same number and, in fact, the vertical retrace period can be omitted. In the horizontal direction, balance with resolution is concerned, but at least about 400 pixels are necessary to obtain a satisfactory image quality. As a result, the image pickup plates 33, 34, and 35 are each replaced with a storage LSI that can be said to be a supercapacitor of 200K bits or more as a semiconductor LSI, so that the device dimensions are large. In the case of the NTSC system, since the vertical direction is 3/4 small with respect to the horizontal direction, it is necessary to arrange many pixels in the vertical direction, but technically it is extremely difficult. Therefore, the dimension of the imaging plate becomes a huge thing which can be said to be enormous as a semiconductor LSI, and a yield falls remarkably, and manufacture becomes difficult. In addition, the optical system such as the prism must be large, and the advantages of the solid-state camera such as a compact, lightweight, and inexpensive color camera are not only impaired, but also difficult to realize.

또, 텔레비젼의 주사방식은, 하나의 피일드로 수평주사라인을 1본 간격으로 주사하여, 다음의 피일드로 그 사이의 수평주사라인을 주사하는 2피일드(1프레임이라고 부르고 있다)로 1화면을 구성하는 비월 주사를 행하고 있으며, 촬상판(33), (34), (35)에서 얻어지는 광전변환 신호도 이것에 맞는 것이 아니면 안된다. 제 4도는 6×6화소로 간략화한 촬상판(41)이다.In addition, the scanning method of a television includes two feeds (called one frame) in which horizontal scan lines are scanned at one interval with one feed, and horizontal scan lines between them are scanned with the next feed. Interlaced scanning constituting the screen is performed, and the photoelectric conversion signals obtained from the imaging plates 33, 34, and 35 must also conform to this. 4 is an image pickup plate 41 simplified to 6x6 pixels.

수평으로 배열된 화소(42)의 각 열(A1), (B1), (A2), (B2),(A3), (B3)에 대해서, 상기 텔레비젼의 비월주사에 맞추면, 기수 피일드로는 (A1), (A2), (A3)와 같이 주사하고, 짝수 피일드로 (B1), (B2), (B3)라고 주사하는 형식이 된다.For each of the columns A 1 , B 1 , A 2 , B 2 , A 3 , and B 3 of the pixels 42 arranged horizontally, the interlaced scanning of the television is performed. In this case, the odd feed is scanned as (A 1 ), (A 2 ), (A 3 ), and the even feed is scanned as (B 1 ), (B 2 ), (B 3 ).

이와 같은 주사를 행하기 위해서는, 촬상판(41)[제 3도에서는 (33), (34), (35)]에 대해서, 피일드 마다에 주사를 절환하는 복잡한 기구가 필요하다.In order to perform such a scan, a complicated mechanism is required for switching the scan to each film with respect to the imaging plate 41 (33, 34, 35 in FIG. 3).

또한 상기 주사방법에서는, 예를 들면 홀수피일드 주사직후, 빠뜨려 읽은 (B1)∼(B2)에는, 신호가 남아 있게 되어, 그것이 다음의 짝수 피일드 주사시에, 중첩해서 신호가 얻어지고, 재생화면 위에서 지저분한 잔상이 되어 나타난다. 이것을 피하기 위해서는, 각 피일드 마다에 화소의 신호를 판독해 버리는 것이 필요하다. 이경우, 홀수피일드에서는 (A1)(B1), (A2)(B2), (A3)(B3)로 2열씩 주사하고, 짝수 피일드에서는 결합을 바꾸어, (B1)(A2), (B2)(A3)라는 모양으로 주사한다. 이 결과, 절환기구는 더욱 복잡한 것이 되어 신호의 취급도 복잡화 한다. 또, 수직방향의 화수소도 상기의 표준방식인 경우에는 1프레임분인 약 500개정도 필요하게 된다.In the above scanning method, for example, immediately after an odd-numbered scan, a signal remains in (B 1 ) to (B 2 ) that is omitted, and it is superimposed on the next even-numbered scan to obtain a signal. , It appears as a dirty afterimage on the playback screen. In order to avoid this, it is necessary to read the signal of the pixel for each of the feeds. In this case, scan in two rows with (A 1 ) (B 1 ), (A 2 ) (B 2 ), (A 3 ) (B 3 ) at odd feeds, and change the bond at even feeds, (B 1 ) Inject in the form of (A 2 ), (B 2 ) (A 3 ). As a result, the switching mechanism becomes more complicated and the handling of the signal is also complicated. In the case of the above-mentioned standard method, about 500 hydrogens are required for one frame.

본 발명은, 상술한 바와 같은 종래 기술의 결점을 개선하고, 소형화, 저가격화를 달성할 수 있는 컬러 고체 촬상카메라를 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide a color solid-state imaging camera capable of improving the drawbacks of the prior art as described above and achieving miniaturization and low cost.

또, 본 발명은 비월주사기구를 생략할 수 있는 컬러 고체 촬상카메라를 제공함을 목적으로 한다.Moreover, an object of this invention is to provide the color solid-state imaging camera which can omit an interlaced scanning mechanism.

상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 고체 촬상카메라에 있어서는, 복수의 촬상장치를 사용해서, 각 고체 촬상장치중의 한개를, 다른 고체 촬상장치에 대하여 수직방향에, 더우기는 소망에 따라서 수평방향에도, 화소피치의 1/2만큼 벗어지게 하여, 광학적 위치를 설정하는 것이다.In order to achieve the above object, in the solid-state imaging camera of the present invention, one of each solid-state imaging device is used in a vertical direction with respect to the other solid-state imaging device using a plurality of imaging devices, and more preferably in the horizontal direction. In this case, the optical position is set by deviating by 1/2 of the pixel pitch.

이것으로, 본 발명의 고체 촬상카메라에서는, 고체 촬상카메라의 촬상장치의 희소수를 종래의 카메라 촬상장치의 1/2 또는 1/4로 할 수 있다.Thus, in the solid-state imaging camera of the present invention, the rare number of the imaging device of the solid-state imaging camera can be 1/2 or 1/4 of the conventional camera imaging device.

이하, 본 발명을 실시예를 참조해서 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to Examples.

제 5도는 본 발명의 일실시예를 나타낸 것으로서, 촬상판의 광학적 상대위치 관계를 표시한다. 본 발명의 컬러 고체 촬상카메라에서는, G용 촬상판(33)을, R용 및 B용 촬상판(34), (35)에 대하여, 수직방향에 회소의 피치(Pv)의 1/2만큼 벗어지게 한 것이다. 상하관계는 동 도면에 표시한 것에 한정되지 않는다.5 shows an embodiment of the present invention, which shows the optical relative positional relationship of the imaging plate. In the color solid-state imaging camera of the present invention, the G imaging plate 33 is deviated by 1/2 of the pitch Pv in the vertical direction with respect to the R and B imaging plates 34 and 35. It is lost. The vertical relationship is not limited to that shown in the drawing.

또, 제 5도에 나타낸 본 발명의 컬러 고체 촬상카메라의 각 촬상판의 주사에 있어서는, 예를 들면 홀수피일드에 있어서는 (G1)(M1), (G2)(M2)…의 결합으로 행하고, 짝수 피일드에 있어서는 예를 들면 G의 주사를 1수평주사만큼 벗어지게 하여, (G2)(M1), (G3)(M2)…라는 결합으로 행한다.It is noted that in the scanning of each image pick-up plate of the color solid-state image pick-up camera of the present invention shown in FIG. 5, for example, in the odd blood Ile (G 1) (M 1) , (G 2) (M 2) ... In the even-numbered feeds, for example, the scan of G is deviated by one horizontal scan, and (G 2 ) (M 1 ), (G 3 ) (M 2 ). Is performed in combination.

컬러텔레비젼계에 있어서는, 해상력은 휘도신호에 위해 결정된다. 이 휘도 신호는 R,G,B신호의 혼성으로 되어 있으며, NTSC방식에서는 R＋B : G=0.41 : 0.59이나, 이것을 0.5 : 0.5로 고쳐도 컬러의 평형은 큰 영향을 받지 않는다. 본 발명의 컬러 고체 촬상카메라에서는, 이와 같은 휘도 신호 구성 및 상기촬상판 배치와 주사 방법에 의해, 피일드 마다에 수직방향으로 화소 피치의 1/2벗어진 휘도 신호가 얻어진다. 이것은 수직방향에 화소수가 배로 된 것과 등가이며, 상기 표준방식(NTSC방식) 더우기 비월주사와 등가의 기능을 가지고, 통상의 텔레비젼 주사방식과 합치한다. 즉, 본 발명에 사용하는 촬상판으로는, 수직방향의 화소수는 텔레비젼 방송에서의 주사선수의 절반으로 마칠 수 있게 되고, 당연히 잔상도 일어나지 않는다.In a color television system, the resolution is determined for the luminance signal. This luminance signal is a mixture of R, G, and B signals. In the NTSC system, R + B: G = 0.41: 0.59. Even if this is fixed to 0.5: 0.5, the color balance is not significantly affected. In the color solid-state imaging camera of the present invention, by such a luminance signal configuration and the imaging plate arrangement and scanning method, a luminance signal of 1/2 of the pixel pitch is obtained in the vertical direction per feed. This is equivalent to doubling the number of pixels in the vertical direction, and has a function equivalent to that of the standard method (NTSC method), interlaced scanning, and is consistent with the normal television scanning method. That is, in the image pickup plate used in the present invention, the number of pixels in the vertical direction can be completed by half of the scanning player in television broadcasting, and naturally, no afterimage occurs.

또한 상기 피일드 마다의 주사의 절환은, 촬상장치 그 자체에 대해서는, 하등 특수한 절환기구를 필요로 하지 않으며, 간단히 실현할 수 있다. 예를 들면, 제 5도에 표시한 배치인 경우, 제 6(a)도, 제 6(b)도에 표시함과 같이, G용 촬상판(33)의 수직주사 펄스에 대해서, 짝수피일드 직전의 수직귀선기간(TB)내에, 펄스(61)를 한개 넣어 주는 것 만으로 된다. 제 6(a)도는 홀수피일드에서의 수직주사 펄스열, 제 6(b)도는 짝수피일드에서의 수직주사펄스열을 표시하고, (62)는 촬상판(34),(35)에 대한 주사펄스열, (63)은 촬상판(33)에 대한 주사펄스열을 표시한다. 제 7도는 구동회로(주사회로의 제어회로)의 구성예를 표시한다. 동기펄스발생회로(71)에서 나온 구동펄스를 G용 촬상판(33)의 수직주사회로에 가하는 수직주사회로 제어선(72)에 제어회로(73)를 삽입하고, 선(75)을 통해서 피일드 절환펄스에 의해, 상기펄스(61)를 (TB)내에 들어가게 하는 것이다. 제어회로(73) 대신에, R,B용 촬상판(34), (35)의 수직주사회로 제어선(74)에, 피일드 절환펄스로 단락과 지연을 절환하는 게이트회로가 붙은 1수평 주사기간의 지연회로를 도입해도 된다. 또, (76), (77)은 수평주사회로 제어선이다.In addition, the switching of the scan for each of the above-described shields can be easily realized without requiring any special switching mechanism for the imaging device itself. For example, in the case of the arrangement shown in Fig. 5, as shown in Fig. 6 (a) and Fig. 6 (b), even-numbered feeds are applied to the vertical scan pulses of the G imaging plate 33. It is only necessary to put one pulse 61 in the immediately preceding vertical retrace period T B. FIG. 6 (a) shows a vertical scan pulse train at odd fields, and FIG. 6 (b) shows a vertical scan pulse train at even fields, and 62 denotes a scan pulse train for the imaging plates 34 and 35. FIG. , And 63 denotes a scanning pulse string for the imaging plate 33. 7 shows an example of the configuration of a drive circuit (control circuit to the main board). The control circuit 73 is inserted into the control line 72 by the vertical scan that applies the driving pulse from the synchronous pulse generating circuit 71 to the vertical scan of the G imaging plate 33, and then through the line 75. The pulse switching pulse causes the pulse 61 to enter the T B. Instead of the control circuit 73, one horizontal plane in which the vertical lines of the R and B imaging plates 34 and 35 are connected to the control line 74 with a gate circuit for switching short circuits and delays with a feed switching pulse. A delay circuit between syringes may be introduced. In addition, (76) and (77) are horizontal scanning lines and control lines.

제 8도는 본 발명의 다른 실시예를 표시한다. 이것은 앞의 실시에 덧붙여, 촬상판의 수평방향에도, 촬상판(33)과 촬상판(34), (35)을 화소 피치(PH)의 1/20 만큼 광학적 위치관계를 벗어지게 한 것이다. 신호도 이것에 맞추어서, 제 9도에 표시한과 같이 1/2화소분 벗어지게 해서 꺼낸다. (91), (92), (93)은 각각, 촬상판 (33), (35), (34)으로부터의 영상신호이다. 이를 위해서는, 수평주사펄스를, G용 촬상판(33)에 대하여 R, B용 촬상판 (34), (35)으로 180°지연시켜도 되고, 동시에 구동하여, R,B용 촬상소자 (8), (8')의 출력신호를 1/2화소분의 지연회로를 통해서 사용하여도 된다.8 shows another embodiment of the present invention. This is in addition to the foregoing embodiment, in which the image pickup plate 33, the image pickup plates 34, and 35 are deviated from the optical positional relationship by 1/20 of the pixel pitch P H even in the horizontal direction of the image pickup plate. The signal is also matched with this and taken out by removing 1/2 pixel as shown in FIG. Reference numerals 91, 92, and 93 are video signals from the imaging plates 33, 35, and 34, respectively. For this purpose, the horizontal scanning pulse may be delayed by 180 degrees with respect to the G imaging plate 33 with the R and B imaging plates 34 and 35, and simultaneously driven to drive the R, B imaging device 8 , 8 'output signal may be used through a half-pixel delay circuit.

본 실시예의 컬러 고체 촬상카메라의 경우, 해상력을 결정하는 휘도신호 성분에 있어서, G용 촬상판(33)을 R,B용 촬상판(34), (35)에 내삽하는 꼴이 되어, 수평해상력은 개별적인 촬상판의 능력을 배로 할 수 있다. 바꾸어 말하면, 본 실시에의 경우, 수평, 수직 양 방향 공히 화소수를 절반으로 할 수 있고, 종래기술의 1/4은 화소수를 비월 주사기구가 없는 촬상판을 사용하여, 텔레비젼 방식에 맞는 컬러신호를 얻을 수 있다. 이 수평방향의 해상력 향상수단은 이미 공지된 상투수단이기는 하나 전술한 바와 같이, 다수의 화소를 배열하는 것이 곤란한 수직방향의 화소를 절반으로 마치는 본 발명의 장치에 있어서 비로서 그 실용적 효과를 발휘시킬 수 있게 되는 것이다.In the color solid-state imaging camera of the present embodiment, in the luminance signal component for determining the resolution, the G imaging plate 33 is inserted into the R and B imaging plates 34 and 35, and the horizontal resolution Can double the capabilities of the individual imaging plates. In other words, in the present embodiment, the number of pixels can be halved in both the horizontal and vertical directions, and one-quarter of the prior art uses the image pickup plate without the syringe port to interpolate the number of pixels, and the color suitable for the television system. You can get a signal. Although the horizontal resolution enhancing means is a conventionally known conventional means, as described above, in the apparatus of the present invention, in which the pixel in the vertical direction, which is difficult to arrange a plurality of pixels, is finished in half, the practical effect can be exerted. It will be possible.

상기 고체촬상판은, 각기 소정의 색성분의 빛을 수광하도록, 예를 들면, 제10도, 제11도에 표시함과 같은 광학계와 결합된다.Each of the solid-state imaging plates is combined with an optical system as shown, for example, in FIGS. 10 and 11 so as to receive light of a predetermined color component, respectively.

제10도는, 녹(G), 적(R), 청(B)의 3원색 마다에 별개의 촬상판(VG), (VR), (VB)을 사용한 3판식 촬상카메라의 예이고, (101)은 대물렌즈, (102),(103)은 전반사경, (104)는 적색광 반사경, (105)는 청색광 반사경을 표시한다.10 is an example of a three-plate type imaging camera using separate imaging plates V G , V R , and V B for each of the three primary colors of green (G), red (R), and blue (B). (101) denotes an objective lens, (102) and (103) a total reflection mirror, (104) a red light reflector and (105) a blue light reflector.

또, 제11도는 녹색용의 촬상판(VG)과 적색 및 청색의 겸용촬상판(VRB)을 사용한 2판식의 촬상카메라의 예이다. (111)은 대물렌즈, (112)는 R,B광 반사거울을 표시한다. 이경우, 촬상판(VRB)에는, 예를 들면 제12도(A), (B)에 표시함과 같은, 화소에 대융한 위치관계로 적색광 투과필터요소 R과 청색광 투과필러요소 B를 배치한 모자이크 형상의 필터를 첨부하여, 신호처리회로에 있어서 적과 청의 신호를 분리한다.11 shows an example of a two-plate type imaging camera using a green imaging plate V G and a red and blue combined imaging plate V RB . Reference numeral 111 denotes an objective lens, and 112 denotes R and B light reflection mirrors. In this case, the red light transmitting filter element R and the blue light transmitting filler element B are disposed on the imaging plate V RB in a positional relationship relative to the pixel as shown in Figs. 12A and 12B, for example. A mosaic filter is attached to separate the red and blue signals in the signal processing circuit.

본 발명에 의하면, 상술한 복수개의 고체 촬상판을 제13도에 표시한 바와같이, 녹색광용의 촬상판(131)과 다른 3원색용의 촬상판(132)이 광학적으로 수직방향에 1화소의 반피치분 만큼 벗어지게 한 위치관계로 배치한다. 이 예에서는, 촬상판(131)과 촬상판(132)은 수직방향 뿐만 아니라, 수평방향에도 반피치 벗어진 배치관계가 되고 있다. (L1), (L2), (L3)은 녹색용 촬상판(131)의 수평주사라인, (H1), (H2), (H3)은 적색 및 청색용 고체촬상판(132)의 수평주사 라인이다. 이 장치에서의 비월주사는, 예를 들면 제 1피일드에 서는, (L1)과 (H1), (L2)와 (H2)(L3)과 (H3)…의 결합으로 행하고, 제 2피일드에서는 (L1)과 (H2), (L2)과 (H3)…의 결합으로 행한다.According to the present invention, as shown in FIG. 13, a plurality of solid-state imaging plates described above, the imaging plate 131 for green light and the imaging plate 132 for three primary colors are optically perpendicular to one pixel. Position them in a positional relationship that is half a pitch apart. In this example, the imaging plate 131 and the imaging plate 132 are arranged in a half-pitch arrangement relationship not only in the vertical direction but also in the horizontal direction. (L 1 ), (L 2 ), and (L 3 ) are horizontal scanning lines of the green imaging plate 131, and (H 1 ), (H 2 ), and (H 3 ) are red and blue solid state imaging plates ( 132) the horizontal scanning line. Interlaced injection in this apparatus is, for example, in the first feed, (L 1 ) and (H 1 ), (L 2 ) and (H 2 ) (L 3 ) and (H 3 ). And (L 1 ) and (H 2 ), (L 2 ) and (H 3 )... By combination of.

이경우, 촬상판(132)에서는 제 1피일드와 제 2피일드에서 1수평 주사라인이 벗어져서 주사되기 때문에, 화면에 사선현상이 나타나, 화질의 열화를 초래하게 된다. 그러나, 일반적인 텔레비젼의 휘도신호는 Ey=0.3 ER＋0.59EG＋0.11EB이므로, 에너지가 큰 G신호축을 고정하고, 에너지가 작은 R신호축과 B신호축에 사선현상이 나타나도록 하면, 화질의 열화는 적게해서 끝낼 수 있게 된다.In this case, in the imaging plate 132, since one horizontal scanning line is scanned out of the first and second coatings, an oblique phenomenon appears on the screen, resulting in deterioration of image quality. However, since the luminance signal of a typical television is Ey = 0.3 E R + 0.59E G + 0.11E B , if the high energy G signal axis is fixed and the diagonal energy appears on the low energy R signal axis and B signal axis, The deterioration of image quality can be finished with less.

제14도는, 프레임 마다의 주사 개시위치를 벗어지게 하기 위한 구동펄스 발생회로의 일실시예 도면, 제15도는 상기회로의 신호파형도이다.FIG. 14 is a diagram showing an embodiment of a drive pulse generation circuit for deviating from the scanning start position for each frame, and FIG. 15 is a signal waveform diagram of the circuit.

비월용 등기신호발생기(133)에서 발생된 수직구동펄스(142)는, 지연회로(134)에 입력된다. 얻어진 지연펄스(143)는, 수직 주사회로의 시각펄스(145)와 함께 성형게이트회로(135)에 입력되어, 녹색용촬상판(131)을 구동하기 위한 수직주사회로의 기동펄스(144)가 된다.The vertical drive pulse 142 generated by the interlaced registration signal generator 133 is input to the delay circuit 134. The obtained delay pulse 143 is input to the shaping gate circuit 135 together with the time pulse 145 of the vertical scanning circuit, so that the starting pulse 144 to the vertical scan for driving the green imaging plate 131 is provided. do.

적색 및 청색용 촬상판(132)을 구동하기 위한 수직주사회로의 기동펄스(151)는, 다음에 의거 얻어진다.The starting pulse 151 to the vertical scanning body for driving the red and blue imaging plates 132 is obtained based on the following.

동기신호발생기(133)에서 출력된 수직구동펄스(142)는, 피일드펄스(146)와 함께 게이트회로(136)에 입력된다. 이것으로, 제 1피일드 기간 Ⅰ에서는 발생하지 않고, 제 2피일드 기간 Ⅱ에만 발생하는 신호(147)가 얻어진다. 이 신호(147)는 지연회로(137)에 입력되어, 지연펄스(148)가 된다. 지연펄스(148)는, 상기수직시각펄스(145)와 함께, 성형게이트회로(138)에 입력되어, 제 2의 피일드기간 Ⅱ에서만 발생하고, 더우기, 상기의 녹색용 촬상판(131)의 수직기동펄스(144)에 의해 1 수직시각 펄스만 앞으로 나아간 수직기동펄스(152)가 된다.The vertical drive pulse 142 output from the synchronization signal generator 133 is input to the gate circuit 136 together with the feed pulse 146. As a result, a signal 147 which does not occur in the first feed period I but occurs only in the second feed period II is obtained. This signal 147 is input to the delay circuit 137 to become a delay pulse 148. The delay pulse 148, together with the vertical time pulse 145, is input to the shaping gate circuit 138 to occur only in the second shield period II, and furthermore, the green imaging plate 131 The vertical start pulse 144 becomes a vertical start pulse 152 that advances only one vertical time pulse.

한편, 동기신호 발생기(133)에서 발생된 피일스펄스(146)는 인버어터(139)에 의해서 반전되어, 피일드펄스(149)가 된다. 상기 피일드펄스(149)는, 녹색용 촬상판(131)의 수직기동펄스(144)와 함게 게이트회로(140)에 입력되어, 제 1의 피일드 기간 Ⅰ에서만 발생하고, 더우기, 수직기동펄스(144)와 같은 상의 펄스(150)가 된다. 이 펄스(150)는 펄스(152)와 함께, 게이트회로(141)에 입력되어, 그 출력이 적색 및 청색용의 촬상판(132)을 구동하는 수직기동펄스(151)가 된다.On the other hand, the pulse pulse 146 generated by the synchronization signal generator 133 is inverted by the inverter 139 to become the pulse pulse 149. The feed pulse 149 is input to the gate circuit 140 together with the vertical start pulse 144 of the green image pickup plate 131 and is generated only in the first feed period I, and furthermore, the vertical start pulse. Pulse 150 of phase equal to 144. The pulse 150 is input to the gate circuit 141 together with the pulse 152, and its output becomes a vertical start pulse 151 for driving the image pickup plate 132 for red and blue.

촬상판(131), 촬상판(132)의 비월주사는, 수직기동펄스(144)와 같이 제 1과 제 2의 양피일드가 함께 같은 상의 펄스신호와, 수직기동펄스(151)와 같이, 제 1과 제 2의 피일드로 1 수직 시각펄스분 만큼 위상이 벗어진 신호와의 결합에 의해 행하여진다.The interlaced scanning of the imaging plate 131 and the imaging plate 132 is made of the same phase pulse signal as the vertical start pulse 144 and the first and second sheep skins together, and the vertical start pulse 151. This is performed by combining with the signal which is out of phase by one vertical visual pulse for the first and second feeds.

또한, 제14도 및 제15도의 실시예 도면에서는, 수직주사회로의 시각펄스(145)는, 모든 촬상판에 공통의 것으로 되어 있으나, 이것은 촬상판 마다에 상이한 것으로 해도 된다. 또, 신호(144), (151)를 수직구동펄스(142)에 따라서 만들어 냈으나, 이것에 상당하는 다른 펄스에서 만들어 내어도 된다. 또 촬상판(132)의 수직기동펄스(151)는, 제 2피일드 기간 Ⅱ에서 펄스(144)와 같은 상으로 하고, 제 1 피일드 기간 Ⅰ에서 펄스(144)에서 나아가도록 해도 된다.14 and 15, the visual pulses 145 in the vertical scanning are common to all the imaging plates, but this may be different for each imaging plate. In addition, although the signals 144 and 151 were produced | generated according to the vertical drive pulse 142, you may produce with the other pulse corresponded to this. The vertical starting pulse 151 of the imaging plate 132 may be the same image as the pulse 144 in the second feed period II, and may advance from the pulse 144 in the first feed period I.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 의해 촬상장치에 필요한 화소수를 1/2내지는 1/4로 줄이고, 비월주사 기구를 생략하는 것을 가능하게 하고, 따라서 촬상장치의 소형화, 저가격화를 가능하게 하며, 나아가서는 소형, 경량, 저가격의 고체 컬러카메라를 실현할 수 있다.As described above, according to the present invention, it is possible to reduce the number of pixels required for the image pickup device to 1/2 to 1/4, to omit the interlaced scanning mechanism, thereby making it possible to reduce the size and cost of the image pickup device. Furthermore, it is possible to realize a compact, light weight and low cost solid color camera.

또 적, 녹, 청색광의 3성분으로 나누어서 2판식 카메라 및 3판식 카메라를 조립하였으나, 상기 3원색의 보색이나, 다른색 성분으로 분리해서 컬러 고체 촬상카메라를 구성할 수도 있다.In addition, the two-panel camera and the three-panel camera are assembled by dividing into three components of red, green, and blue light, but a color solid-state imaging camera may be constructed by separating the complementary colors of the three primary colors or other color components.

또, 컬러카메라에 한하지 않고, 흑백카메라에 있어서도, 같은 효과를 얻는다. 예를 들면 2매의 촬상판을 수직 혹은 수직, 수평 양 방향에 화소피치의 1/ 2 만큼 벗어지게 하여, 같은 신호판독방식을 실시(이경우는 2개의 촬상판의 신호는 휘도신호 뿐이며 같은 무게를 갖는다)하므로서, 소규모인 고체 촬상장치를 사용하여, 텔레비전 표시에 적합한 소형, 저렴한 고해상력의 고체카메라를 얻을 수 있다.In addition, the same effect is obtained not only with a color camera but also with a black and white camera. For example, two image pickup plates are separated by 1/2 of the pixel pitch in the vertical, vertical, and horizontal directions, and the same signal reading method is used (in this case, the signals of the two image pickup plates are only luminance signals and have the same weight. By using the small-scale solid-state imaging device, it is possible to obtain a compact and inexpensive solid-state camera suitable for television display.

Claims (1)

수직, 수평방향에 소정의 피치로 2차원상으로 배열된 화소를 가진 고체촬상장치를 복수개 사용해서 된 컬러 고체촬상카라에 있어서, 제 1의 고체 촬상장치의 광학적 위치를, 다른 고체촬상장치에 대해서, 수직방향인 화소피치의 절반만을 벗어지게 배치하고 홀수에일드에 있어서, 상기 제 1의 고체촬상장치의 n번째의 수평라인과 상기 다른 고체촬상장치의 2번째의 수평라인을 동시에 주사하고, 짝수피일드에 있어서, 상기 제 1의 고체촬상장치의(n＋1)번째의 수평라인과 상기 다른 고체 촬상장치의 n번째의 수평라인을 동시에 주사하는 것을 특징으로 하는 컬러 고체촬상카메라.In a color solid-state imaging color using a plurality of solid-state imaging devices having pixels arranged two-dimensionally at a predetermined pitch in the vertical and horizontal directions, the optical position of the first solid-state imaging device with respect to other solid-state imaging devices. Only half of the pixel pitch in the vertical direction is deviated, and in odd-aid, the n-th horizontal line of the first solid-state imaging device and the second horizontal line of the other solid-state imaging device are simultaneously scanned, and even The color solid-state imaging camera according to claim 1, wherein the (n + 1) th horizontal line of the first solid state imaging device and the nth horizontal line of the other solid state imaging device are simultaneously scanned.
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