JPS61220579A - 固体撮像装置 - Google Patents

固体撮像装置

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JPS61220579A
JPS61220579A JP60060675A JP6067585A JPS61220579A JP S61220579 A JPS61220579 A JP S61220579A JP 60060675 A JP60060675 A JP 60060675A JP 6067585 A JP6067585 A JP 6067585A JP S61220579 A JPS61220579 A JP S61220579A
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JP
Japan
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signal output
pixel
horizontal
solid
imaging device
Prior art date
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Pending
Application number
JP60060675A
Other languages
English (en)
Inventor
Masaaki Nakai
中井 正章
Hideyuki Ono
秀行 小野
Toshibumi Ozaki
俊文 尾崎
Haruhisa Ando
安藤 治久
Norio Koike
小池 紀雄
Shinya Oba
大場 信弥
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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  • Color Television Image Signal Generators (AREA)
  • Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)

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】 〔発明の利用分野〕 本発明は固体撮像装置に係り、特にカラー用撮像装置に
好適な装置の構成に関する。
〔発明の背景〕
従来の固体撮像装置は特開昭58−18588号公報に
示されているように、1水平走査期間に2行分の画素信
号を読み出すために、2本の水平信号出力線が設けられ
ていた。即ち、第1図に示すように、例えば1行目((
1−1)、(1−2)・・・)と2行目((2−1)、
(2−2)、・・・)の画素信号は1行目の水平信号出
力線36−1と2行目の水平信号出力線36−2を介し
て読み出される。
ここで11は垂直走査回路、12は水平走査回路、13
はホトダイオード、17はフィールド毎に2行のペアを
換するためのインタレース回路、31は水平スイッチ・
モス・1〜ランジスタ(HO5T)、32は垂直スイッ
チ・モス・トランジスタ(HO5T)、33は垂直ゲー
ト線、35は水平ゲート線、36は水平信号出力線、3
7は読み出しモス・トランジスタ(HO5T) 、48
はリセット・モス・トランジスタ(HO3T) 、40
は直流電源、41.42は垂直信号出力線、4.3.4
4は負荷抵抗、45゜46はプリアンプ、49.50は
出力端子である。
このような構成の撮像装置において、カラー用の信号を
得るために、例えば第2図に示すようなカラーフィルタ
配置としており、出力端子49にはA、B色の信号QA
、QBが交互に水平走査周波数fHで読み出される。5
1は画素を表わす。例えばA、B、C,Dはホワイト、
シアン、グリーン。
イエローの色フィルタであり、4画素単位でくり返し配
置されている。この出力信号より、色信号を作り出すた
めにはまず出力信号のサンプリングによりAとBおよび
CとDに分離した後、A、B。
C,Dより演算を行ない、色信号(赤、青)を作り出す
。このようにして色信号を作り出すと、上記サンプリン
グ時に折り返し雑音が信号帯域に混入し、信号対雑音比
(S/N)が劣化する(参考文献、テレビジョン学会全
国大会予稿集p81−82 、1980)。このような
装置から発生する雑音の周波数特性が三角性雑音(雑音
が周波数に比例して大きくなる)の場合には特に問題と
なる(劣化程度はサンプリングにより、約1.0 d 
Bのオーダーである)。
〔発明の目的〕
本発明の目的はサンプリング操作を不要とする構成の撮
像装置を提供し、高S/Nの装置を実現することにある
〔発明の概要〕
本発明の装置においては、雑音の主成分は三角性雑音で
あり、サンプリング処理により各色フィルタに対応した
色信号を作る時に混入する雑音は10dB程度でS/N
を劣化させ、性能を十分生かす事ができない。そのため
、本装置ではサンプリング処理を不要とする事(ベース
バンド出力方式)が必要不可欠の技術である。本発明は
2行分の画素信号を読み出す時に3本以上の水平信号出
力線に直接分離して出力する事により、サンブリング処
理を不要とするものである。
〔発明の実施例〕
以下、本発明を実施例により説明する。
第3図は1フイールド目で装置の奇数行を読み出し、2
フイールド目で残りぬ偶数行を読み出す方式の撮像装置
に本発明を実施したものである。
例えばフィルタを4色(A、 B、C,D)とすると、
あるフィールド期間には奇数行(2n−1゜2 n +
 1 t・・・)が選択され、2n−1行の水平走査期
間にA色の信号は上部の水平信号出力線36、に、B色
の信号は下部の水平信号出力線36、を介し、各々、出
力01,02に出力される。
次の(2n’ −3−)行の水平走査期間にはC,D色
の信号が各水平信号出力線36;、36aを介し、出力
o、’、o2に出力される。この装置において、各色信
号は固有の信号線を介して出力され、1水平走査期間遅
延した( 2 n −1)行の信号(Q、。
Q、)と、(2n−1)行の信号(Q、、 Q、)から
演算して色信号(R,B)を作り出す。本実施例におい
て、1水平走査期間にn(n=1)行の画素信号をn 
+ 1− (n = 1.)本の水平信号出力線を介し
て読み出すため、各フィルタの信号をベースバンド出力
方式で取り出す事ができる。その結果、サンプリング処
理が不要となり、装置性能を十分に発揮させる事ができ
る。この実施例においてはA−Dの4色フィルタについ
て説明したが、水平方向のくり返しが3画素ピッチであ
れば3本の水平信号出力線を設けた構成とすればよく、
フィルタの配列、組合せ等にも本発明は十分対応できる
ものである。
以下の実施例は1フイ一ルド期間に全行の画素信号を読
み出す方式(2行同時読み出し方式)の装置に本発明を
実施したものである。
第4図は2行(N=2)分の画素を4本(N+2)の水
平信号出力線を介して読み出す構成のものである。2n
−]と2n行の選択された画素信号の内、Aフィルタの
信号は専用の水平信号出力線36.を介して出力01に
読み出され、B、C。
Dフィルタの信号も同様に専用の出力、05,0゜。
04に読み出される。この実施例でもサンプリング処理
は不要である。
以」二の第3図、第4図の実施例においては一行あたり
、2本の独立の水平信号線を設けており、画素の受光面
積(開口率)が従来例に比べ低下する可能性がある。そ
のため、開口率を考慮し、実施する必要がある。
第5図の実施例では一画素あたり一本の水平信号出力線
を共用(−水平走査期間内では専用に使い、次の水平走
査期間でも同じ信号線を使う)する方式のものである。
2n、2n+1行の選択画素のA、B、C,Dフィルタ
による信号は各々、専用の水平信号出力線36..36
..36゜。
36、を介し、出力0..0.、○。、○、に読み出さ
れる。この実施例では水平信号出力線を画素に対し、ジ
グザグに配線する事によりn (n=2)行の信号を(
n+2’)本の信号線を使用可能としたものである。
第6図は第1図の画素部に本発明を実施した例である。
例えば色フィルタを4色、A、B、C。
D(例えばホワイト、シアン、グリーン、イエロ−)と
し、2行の画素信号の読み出すを、共用する水平信号出
力線3本を介して読み出す。信号線を共用するため一画
素あたり、1本の水平信号線でよく、開口率が高いもの
である。ある2行、2n−1,2n行の選択された画素
のA、Dフィルタによる信号QA、QI、は水平信号出
力線36.。
36、を介して出力01,0□に読み出し、B、Cフィ
ルタによる信号は混合された信号Qll+Qcとして、
出力線361゜を介し、出力0.8に読み出される。外
部回路により、この3出力、QAIQDt(Q、l+Q
I、)より演算し、色信号(レッド、ブルー)を作り出
す。その結果、色の信号をベースバンド出力方式で取り
出す事ができ、雑音の発生するサンプリング処理を不用
とする事ができる。この実施例では色信号に分解するた
めにQAIQDIQ B +Q。の3出力の演算により
作るが、次のフィールドでは2n、2n+1−行が選択
されQ Ill QOIQ、+Q、の異なった出力より
色信号を分離する必要がある。
第7図の実施例は第6図と同じ構成のものであるが、画
素と水平信号出力線との接続点を上下の2画素で1点と
し、画素の開口率を大きくできるものである。
第8図の実施例は第6図の実施例に垂直信号出力線61
を含む読み出し部を適用したものである。
この読み出し部には3本の垂直信号出力線61と、垂直
ゲート線33で水平信号出力線36と垂直信号出力線6
1とを接結するためのスイッチ回路62とを設けている
。例えば4色の色フィルタA。
B、C,D (例えば、ホワイト、シアン、グリ、−ン
、イエロー)を配置し、2行の画素(2n−1゜2n行
画素)の信号を読み出す場合、Aフィルタによる画素信
号Q、は水平信号出力線361、スイッチ62.を介し
、垂直信号出力線61゜に読み出される。同様に画素信
号Q。IQRは出力線611゜に、画素信号Q。は出力
線61.に読み出される。この画素信号QA、Q、+Q
、、、Q、より演算して色信号を作るため、サンプリン
グ処理は不用である。
第9図の実施例は2行の信号を2本の垂直信号出力線6
1で読み出し、色差信号を直接える方式のものである。
例えば4色の色フィルタとして、A、B、C,D (各
々マゼンタ(Mg)、グリーン(G)、イエロー(Ye
)、シアン(Cry))を用い、垂直方向は4行ピッチ
で配置する。このような方式の色信号処理は、参考文献
として、TV学会誌ED−818,pp25〜30にも
記されているように、次のように行なう。2行(2n−
1行、2n行)の画素信号は出力端子01よりQ、−1
(= QA十Qll、)信号が読み出され出力端子02
よりQ、、(= Q、、+ QB)信号が読み出される
。次の水平走査では次の2行(2n+1行。
2n+2行)の信号が読まれ出力端子01よりQx−2
(” Q−+ Qo>  、02端子より、Q2−2(
=Q、+Q、)信号が読み出される。このQl−ffl
Q t−it Q2−.9 Q2−2の4行分の画素信
号を■。
■式のように色差信号Q、、 Ql、を直接作り出す事
ができる。
Q、、’−Q2−、=  (Q、+QD)  −(Q、
+Q、)= (Mg十Cy)   (Ye+G)= (
(R十B) + (G+t+))−((R十G) +G
)=2B−G=Q、             ・・・
■Q1=2−Q、2=  (QA+Q。)−(Q、+Q
、)=2R−G=Q11            ・・
・■ここでMg * C’/ + Y et Gはマゼ
ンタ、シアン、イエロー、グリーンの色信号を示し、R
,Bはレッド、ブルーの色信号を示す。
以上のように、サンプリング処理を行なわず、色信号を
作る事ができる。
第10図及び第11図の実施例は各々第8図及び第9図
の実施例において、画素と水平信号出力線との結線を変
更したものであり、水平信号線と画素との接続点63の
数を半分にする事ができ、光の利用率を向上できるもの
である。
第6図から第11図の実施例によれば、3本の水平信号
出力線と、2〜3本の垂直信号出力線を介して読み出す
事ができ、サンプリング処理なしで色信号を作り出す事
ができる。その結果、色信号へのサンプリング雑音の混
入をなくす効果がある。
第12図は一画素あたり2組のスイッチ素子を設けたも
のである。そのため、□あるフィールドでは第12図(
a)に示したように、2n”l。
2n行選択時Aフィルタの画素信号は上部の出力線36
.を介して出力し、次のフィールドでは第12図(b)
に示したように、2n、2n+1行選択時、Aフィルタ
の画素信号は逆に下部の出力線36.を介して出力する
。その結果、フィールドによらず、Q、、Q、十Q。+
Qoの3色の演算により色信号を作る事ができるもので
ある。
一方、第12図実施例の装置において、画素を各行毎に
172画素分、水平方向にずらした位置に配置する(デ
ルタ配列と呼ぶ)と、水平解像度を約2倍にする事がで
きる。
第13図の実施例では第12図の実施例の画素をデルタ
配列とし、水平方向の画素数を3/4程度(約300個
)とし、一画素あたりの水平ピッチを約1.2倍とした
ものである。その結果、第6図のものに比べて、第13
図のようにスイッチを2個設けても、開口率、水平解像
度を向上できるものである。第13図は第12図(a)
に対応させたものであり、2n−1,2n行より、Q 
k 1QI1. Q、+Q。の出力が得られる。
以上の第5図〜第13図においては、−行あたり一本の
水平信号線を設け、信号線を共用する実施例である。第
3図、第4図のように開口率の低下はなく、従来例と同
等の開口率を維持しつつ、本発明を適用したものである
以上、実施例により本発明を説明したが、本発明の効果
はフィルタの構成、配置により限定されるものではない
事は明らかであり、色信号をサンプリング処理なしで取
り出す事を可能にしたものである。その結果、サンプリ
ング処理による雑音の混入を防ぎ、装置の性能を十分発
揮できるものとなる。    ゛ 〔発明の効果〕 本発明によれば、各色信号をサンプリング処理なしで分
離して出力できるため、サンプリング雑音の混入を防止
できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図及び第2図は従来技術を説明するための図、第3
図は本発明の実施例を示す図、第4図から第13図は本
発明の他の実施例を示す図である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、光電変換素子およびスイッチ素子からなる画素のア
    レーと、該画素のアレーを順次選択走査する水平および
    垂直走査回路を有し、上記画素内のスイッチ素子は、上
    記光電変換素子に接続され、かつ垂直走査回路で駆動さ
    れる第1のスイッチ素子と、水平信号出力線に接続され
    、かつ水平走査回路で駆動される第2のスイッチ素子と
    の直列接続からなり、さらに上記水平信号出力線は上記
    垂直走査回路で駆動される第3のスイッチ素子を介して
    垂直信号出力線に接続された固体撮像装置において、1
    水平走査期間内にN行の画素信号を(N+1)本以上の
    上記水平信号出力線を介して読み出すことを特徴とする
    固体撮像装置。 2、特許請求の範囲第1項において、N本以上の上記水
    平信号出力線は他のN行読み出し時に使用する水平信号
    出力線と共用することを特徴とする固体撮像装置。 3、特許請求の範囲第1項において、1画素内に1個の
    該光電変換素子および2組の該スイッチ素子を設け、時
    系列的に画素信号を異なる水平信号出力線に読み出すこ
    とを特徴とする固体撮像装置。 4、特許請求の範囲第1項において、2行の上記画素信
    号を3本の上記水平信号出力線を介して読み出すことを
    特徴とする固体撮像装置。 5、特許請求の範囲第4項において、上記画素信号を3
    本の上記垂直信号出力線を介して読み出すことを特徴と
    する固体撮像装置。 6、特許請求の範囲第5項において、上記画素を水平2
    画素、垂直2画素を基本単位とし、該基本単位の各々の
    画素に4種類の色フィルタを設けたことを特徴とする固
    体撮像装置。 7、特許請求の範囲第6項において、上記色フィルタを
    ホワイト、シアン、イエロー、グリーンにより構成する
    ことを特徴とする固体撮像装置。 8、特許請求の範囲第4項において、上記画素信号を2
    本の上記垂直信号出力線を介して読み出すことを特徴と
    する固体撮像装置。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1137262A2 (en) * 2000-02-02 2001-09-26 Taiwan Advanced Sensors Corporation Interlaced alternating pixel design for high sensitivity CMOS image sensors

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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