JPH0946715A - 撮像装置 - Google Patents
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Abstract
き、かつ高画質を得る。 【解決手段】 図示色フィルタアレイを垂直CCDが8
層で駆動されるインタラインCCD(撮像素子)に適用
する。水平2ライン分の光電変換キャリアを2ラインお
きに垂直CCDに転送し(たとえば第1列のCと第2列
のM、第5列のCと第6列のG……を垂直CCDに転
送)、基板掃出しで残っている光電変換キャリア(第3
列のY,第4列のG,第7列のY,第8列のMの電荷)
を捨て、その後垂直CCD内の光電変換キャリアを垂直
CCDで順次転送し、水平CCD,出力アンプを介して
取り出し高速間引き読出しを行う。図示色フィルタアレ
イによる1/2PH軸上の色信号キャリアは光学LPF
で除くことができ、高画質が得られる。
Description
を介して結像する単一の固体撮像素子よりなる撮像装
置、即ち単板カラー化撮像装置に関するものである。
レイとしては、いわゆる補色モザイク方式がビデオカメ
ラ等に広く用いられ、知られている。図7に示すのがそ
の色配列例である。この色配列においては、いわゆるフ
ィールド読出し方式に対して適合性がよく、垂直2画素
を加算して読み出す(ただしフィールド毎にその組み合
せをインタレースする)場合にも輝度信号の帯域が比較
的広くとることができ、しかも補色型の色フィルタアレ
イを用いているため感度がよいという特徴を持ってい
る。
に示すインタラインCCDに適用される。図6におい
て、PDは各画素を構成するフォトダイオード、V−C
CDは垂直CCDシフトレジスタ、H−CCDは水平C
CDシフトレジスタである。所要のフォトダイオードP
Dの電荷は、垂直帰線期間に一斉に垂直CCDシフトレ
ジスタV−CCDに読み出され、その後順次垂直CCD
シフトレジスタ内を転送され、水平CCDシフトレジス
タH−CCD,出口アンプを介して出力される。ところ
で、近年CCD(撮像素子)の多画素化が実施されつつ
ある。特にハイビジョンクラスの画素数(150〜20
0万画素)を有するものが出現し始めている。そうした
中で先の補色モザイク方式の色フィルタアレイの配列に
も若干の問題が生じ始めている。
ある。多画素センサ、例えば160万画素を図6に示す
ようなインタラインCCDで実現した場合、垂直CCD
シフトレジスタ,水平CCDシフトレジスタに特殊なプ
ロセスを用いずに作製したとすると、通常40万画素ク
ラスのインタラインCCDの場合、全画素を読み出すの
に要する時間は、フィールド読出しで1/60秒である
のに対して、その概ね4倍の1/15秒を要する。これ
は、いわゆるTTL(Through the lens)方式の撮像前
の測光動作(オートフォーカスAF,自動露出AE,オ
ートホワイトバランスAWB)に多大な時間を要するこ
とを意味しており、スチルビデオカメラ等に応用する場
合、シャッタを押してから本露出が行われるまでに要す
る時間が長くなり、使用者にシャッタチャンスを失わせ
る結果にもなってしまうという問題がある。
れている基板掃出し動作を用いて間引き読出しをするこ
とで読出し時間を短縮することが考えられる。これを図
8を用いて説明すると、フォトダイオード(以下PDと
記す)に光電変換されたキャリアが生成し(a)、垂直
CCDシフトレジスタ(以下V−CCDと記す)のうち
V1(転送ゲートを兼ねる)をオンしてC信号キャリア
をV1に移す(b)。そして基板に電圧をかけてM,G
各信号キャリアを基板方向に掃き出す(c)。その後に
通常通りV−CCDを駆動して転送,出力することがで
きる。
の、(c)中にあるC信号キャリアは混合して(即ちデ
ータ数を減少して)転送することはできないので転送時
間としてはフィールド読出し時の1/15秒を要するこ
とにかわりなく、しかも色信号のうちCとY信号キャリ
アしか取り出せないので、AWB制御に用いることがで
きない。
CCDを8相にするとともに、間引き動作を行っても色
信号を作り出すことができる色フィルタアレイが考えら
れる。以下、図面に従って説明する。PDに光電変換さ
れたキャリアが生成する(a)。後の間引き動作を行っ
ても色信号が作り出せるように、図10に示すように、
基本の繰り返しを2×8画素で構成し、垂直2列ごとに
同じものが繰り返されている色配列としている。 V
1,V3ゲートがオンしてC1,M1,C3,G3信号
キャリアがV−CCDへ転送される(b)。基板に電圧
が加えられて、C2,M2,C4,G4キャリアが捨て
られる(c)。V2−CCDのポテンシャルが低下して
C1とM1,C3とG3がV−CCD内で加算されてC
+M,C+G信号キャリアとなり転送される(d)。
半分にすることができ(即ち1/30秒)、しかも色信
号も取り出せるというメリットがある。
画質にある。図11は図10の色配列における輝度信号
と色信号のサンプリングキャリアを2次元周波数平面上
でプロットしたものである。なお1/PHは水平方向の
画素間隔で決まるサンプリング周波数,1/PVは水平
方向の画素間隔で決まるサンプリング周波数である。1
/2PH軸上の色信号キャリアが図12に示す通常の2
×4画素繰り返しの補色モザイク方式のフィルタアレイ
の色配列の場合に比較して個数が多く全体として色モア
レの量が増加していることがわかる。このために色信号
キャリアを光学LPF等で抑制使用とするとより強い遮
断特性を持った光学LPFを必要とし、結果として解像
度の劣化(特に水平方向の)をきたしてしまう。
来例では、高速な間引き読出しを行うために色フィルタ
アレイの色配列を変化させると、全画素読出し時の画質
が劣化し、画質を優先させるという間引き読出しができ
ないという問題がある。
なされたもので、高速間引き読出しができ、かつ高画質
が得られる撮像装置を提供することを目的とするもので
ある。
め、本発明では撮像装置を次の(1),(2),(3)
のとおりに構成する。
タアレイを介して被写体を撮像する固体撮像素子とを備
えた撮像装置であって、前記色フィルタアレイは、第1
の色の色フィルタと第2の色の色フィルタを水平方向に
順次繰り返し配置した第1の水平列と、第3の色の色フ
ィルタと第4の色の色フィルタを水平方向に順次繰り返
し配置した第2の水平列と、前記第2の色の色フィルタ
と第1の色の色フィルタを水平方向に順次繰り返し配置
した第3の水平列と、前記第4の色の色フィルタと前記
第3の色の色フィルタを水平方向に順次繰り返し配置し
た第4の水平列と、前記第1の水平列と同じ色フィルタ
配列の第5の水平列と、前記第4の水平列と同じ色フィ
ルタ配列の第6の水平列と、前記第3の水平列と同じ色
フィルタ配列の第7の水平列と、前記第2の水平列と同
じ色フィルタ配列の第8の水平列と、前記第1の水平列
から前記第8の水平列の色フィルタ配列と同じ色フィル
タ配列を繰り返す第9の水平列以降の水平列とを備えて
いる撮像装置。
で駆動されるインタラインCCDであり、水平2ライン
分の光電変換キャリアを2ラインおきに垂直CCDに転
送し、その後基板掃出を行って不要電荷を捨て、その後
前記光電変換キャリアを前記垂直CCD内を順次転送
し、水平CCD,出力アンプを介して取り出す駆動モー
ドの前記固体撮像素子の駆動手段を備えている前記
(1)記載の撮像装置。
断するフィルタであり、第2の色の色フィルタは青色光
を遮断するフィルタであり、第3の色の色フィルタは緑
色光を遮断するフィルタであり、第4の色の色フィルタ
は緑色光を透過するフィルタである前記(1)または前
記(2)記載の撮像装置。
(電子スチルカメラともいう),ビデオカメラ等の形で
実施できる。
る。
ラ”で用いる色フィルタアレイの色配列(パターンとも
いう)を示す図である。この色配列は基本的にはC(シ
アン:赤色光を遮断する),Y(イエロ:青色光を遮断
する),M(マゼンタ:緑色光を遮断する),G(グリ
ーン:緑色光を透過する)の4色をパターンとするもの
であるが、CとYの繰り返しで構成される列は、次の奇
数列ではCとYが反転しており、更に次の奇数列では、
また反転している。それに対してGとMの繰り返しで構
成される列は、次の偶数列ではGとMが反転するが、更
に次の偶数列ではそのままであり、更に次の偶数列では
反転している。すなわち4列(2偶数列)毎に反転する
構成になっている。
Dにおいて間引き読出しを行う場合の動作を図2を用い
て説明する。CCDはやはり8相のV−CCDを持つイ
ンターラインCCDである。
る(a)。V1,V3の各ゲートがオンしてV−CCD
にC1,M1,C3,G3キャリアが転送される
(b)。基板に電圧がかけられて、Y2,G2,Y3,
M3の各キャリアが基板に捨てられる(c)。V2CC
Dのポテンシャルが下げられてC1とM1,C3とG3
が加算され、転送される(d)。
間で高速に間引き読出しを行うことができる。
のスチルビデオカメラの構成を示すのが図3である。
(SW1)がオンされると、測光(AF,AE,AW
B)が開始される。シスコン1からはCCDドライバ2
に対して間引き駆動を行う旨のコマンドが出され、CC
D3は前述のように基板掃出し動作を伴う間引き駆動モ
ードとなる。そして高速に信号が出力され、S/H&A
/D(サンプリング・ホールド,アナログ−デジタル変
換)4を経てデジタル信号となり、メモリコントローラ
5を経由してメモリ6に取り込まれる。シスコン1は取
り込まれたデータから最適なAF,AE,AWBのため
のデータを採集,演算し、それに基づいてレンズ,絞
り,信号処理DSP7のパラメータ等を設定する。その
のちシャッタの第2ストローク(SW2)がオンされる
と本露出となる。シスコン1からは通常駆動にCCDド
ライバ2を切り換えてCCD3を駆動し、本露出の信号
を出力させる。出力された信号はS/H&A/D4を経
てデジタル信号となりメモリコントローラ5を経てメモ
リ6に取り込まれ、信号処理DSP7を使って信号処理
(いわゆるセットアップ,アパーチャ,色変換等の処
理)を受けて画像ファイルとなりデータとしてハードデ
ィスク(HD)8に書き込まれる。
実施例におけるサンプリングキャリアの状態を示したの
が図4である。1/2PH軸上の色信号キャリアは図1
1に比較して減少している。特に水平軸上の(1/2P
H,O)点の色信号キャリアが消滅していることが大き
い特徴である。
トラップする特性を有する光学LPF1とこれと90度
位相の異なる特性の光学LPF2を用いることでほぼ色
信号キャリアを零に減少させることができる。しかも水
平(垂直)軸上の帯域は伸びていることから解像度の向
上すなわち高画質も期待できる。
ィルタを構成色として用いたが、これは感度のために有
効であることと、既存のムービ用と同一なため、信号処
理DSP等を流用することも可能となるためである。
速間引き読出しができ、かつ高画質が得られる撮像装置
を提供できる。
メラの例であるが、本発明はもちろんビデオカメラ等の
形で実施することができる。
高速間引き読出しができ、しかも高画質が得られる撮像
装置を提供することができる。
を示す図
の説明図
位置を示す図
転送例を示す図
号の転送例を示す図
リア位置を示す図
ア位置を示す図
Claims (3)
- 【請求項1】 色フィルタアレイと、この色フィルタア
レイを介して被写体を撮像する固体撮像素子とを備えた
撮像装置であって、前記色フィルタアレイは、第1の色
の色フィルタと第2の色の色フィルタを水平方向に順次
繰り返し配置した第1の水平列と、第3の色の色フィル
タと第4の色の色フィルタを水平方向に順次繰り返し配
置した第2の水平列と、前記第2の色の色フィルタと第
1の色の色フィルタを水平方向に順次繰り返し配置した
第3の水平列と、前記第4の色の色フィルタと前記第3
の色の色フィルタを水平方向に順次繰り返し配置した第
4の水平列と、前記第1の水平列と同じ色フィルタ配列
の第5の水平列と、前記第4の水平列と同じ色フィルタ
配列の第6の水平列と、前記第3の水平列と同じ色フィ
ルタ配列の第7の水平列と、前記第2の水平列と同じ色
フィルタ配列の第8の水平列と、前記第1の水平列から
前記第8の水平列の色フィルタ配列と同じ色フィルタ配
列を繰り返す第9の水平列以降の水平列とを備えている
ことを特徴とする撮像装置。 - 【請求項2】 固体撮像素子は、垂直CCDが8層で駆
動されるインタラインCCDであり、水平2ライン分の
光電変換キャリアを2ラインおきに垂直CCDに転送
し、その後基板掃出を行って不要電荷を捨て、その後前
記光電変換キャリアを前記垂直CCD内を順次転送し、
水平CCD,出力アンプを介して取り出す駆動モードの
前記固体撮像素子の駆動手段を備えていることを特徴と
する請求項1記載の撮像装置。 - 【請求項3】 第1の色の色フィルタは赤色光を遮断す
るフィルタであり、第2の色の色フィルタは青色光を遮
断するフィルタであり、第3の色の色フィルタは緑色光
を遮断するフィルタであり、第4の色の色フィルタは緑
色光を透過するフィルタであることを特徴とする請求項
1または請求項2記載の撮像装置。
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HK (1) | HK1014822A1 (ja) |
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