JPS5992566A - Color solid-state image pickup device - Google Patents

Abstract

PURPOSE:To improve color reproducibility by a method wherein the configuration of color patterns of a color filter is changed, and an independent green filter is arranged in an incidence light path to the color filter. CONSTITUTION:The mosaic pattern of the color filter 12 is composed of blue 33, magenta 34, red 35, and white 36. Odd number lines have the repetition of blue, magenta, red, and white; even number lines have that red, white, blue, and magenta, and result in the constitution by the mutual combinations of adjacent blue and red, magenta and white, red and blue, white and magenta in a horizontal scanning direction. Besides, the green filter is independently interposed in the incidence light path to this color filter.

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 この発明はカラー固体撮像装置に関し、特に忠実度の高
い色信号を得るための色分解フィルタの構成に係わるも
のである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Technical Field of the Invention] The present invention relates to a color solid-state imaging device, and particularly to the configuration of a color separation filter for obtaining color signals with high fidelity.

〔従来技術〕[Prior art]

カラー固体撮像素子は半導体基板に形成した撮像素子に
色分解カラーフィルタを配して構成され、感度、解像度
２色再現性などに優れていることが必要である。そして
これらのカラー撮像素子の特性は、半導体受光素子の特
性に依存するが、同時にまたカラーフィルタの色配列に
よっても変化する。A color solid-state image sensor is constructed by arranging a color separation color filter on an image sensor formed on a semiconductor substrate, and is required to have excellent sensitivity, resolution, two-color reproducibility, and the like. The characteristics of these color image sensors depend on the characteristics of the semiconductor light receiving element, but at the same time they also change depending on the color arrangement of the color filter.

従来のカラー固体撮像素子を用いたビデオカメラのブロ
ック構成を第１図に示す。すなわち、このビデオカメラ
においては、光学レンズ（１）により被写体を撮像し、
これによって得た光信号を、赤外光カットフィルタ（の
を介してカラーフィルタ（３）により色分解した上で、
固体撮像素子（４）に入射させて電気信号に変換させる
。一方、ビデオカメラの信号系は、同期信号発生回路（
９）からのクロックにより制御され、とのクロック電圧
は撮像素子（４）を駆動する駆動回路（１０）　、撮像
信号を処理するプロセス回路（７）、およびビデオ信号
に変換するエンコーダ回路（８）にそれぞれ供給される
。そして前記撮像素子（４）で得られた撮像信号は、電
荷転送素子。FIG. 1 shows the block configuration of a video camera using a conventional color solid-state image sensor. That is, in this video camera, a subject is imaged by an optical lens (1),
The optical signal obtained by this is color-separated by a color filter (3) through an infrared light cut filter, and then
The light is made incident on a solid-state image sensor (4) and converted into an electrical signal. On the other hand, the signal system of a video camera consists of a synchronization signal generation circuit (
9), and the clock voltage is controlled by the clock voltage from the drive circuit (10) that drives the image sensor (4), the process circuit (7) that processes the image signal, and the encoder circuit (8) that converts it into a video signal. are supplied respectively. The image signal obtained by the image sensor (4) is transferred to a charge transfer device.

あるいは走査回路によシ、色分解信号毎にプリアンプ（
５）に導かれ、ついでマトリックス回路（６）で標準テ
レビ方式で定められた信号成分に変換され、これら一連
の色信号処理プロセスによシ最終的にビデオ信号となっ
て出力端子（１１）から出力されるのである。Alternatively, by using a scanning circuit, a preamplifier (
5), which is then converted into signal components specified by the standard television system in a matrix circuit (6), and finally becomes a video signal through a series of color signal processing processes and is output from an output terminal (11). It is output.

しかして前記システムにあって、画質の良、不良を支配
するのは、カラーフィルタ（３）とか固体撮像素子（４
）の性能であるから、カラーフィルタ（３）を構成して
いるモザイク・パターンの色とか色の配列が重要な要素
となる。第２図には従来のカラー固体撮像素子（４）の
モザイク・パターンの構成例を示しである。この第２図
にあって、モザイク・パターンはシアン色（以下Ｃアと
呼ぶ）（２３）、白色（以下Ｗと呼ぶ）（２４）、イエ
ロー色（以下Ｙ０と呼ぶ）（２５）、および緑色（以下
Ｇと呼ぶ’）　（２６）からなっておシ、このカラーフ
ィルタで色分解された撮像信号を、水平走査回路（２１
）と、垂直走査回路（２２）により読み出し、奇数行の
信号と偶数行の信号を隣接同志加えて輝度信号を形成さ
せる。However, in the above system, it is the color filter (3) and the solid-state image sensor (4) that determine whether the image quality is good or bad.
), the colors and color arrangement of the mosaic pattern forming the color filter (3) are important factors. FIG. 2 shows an example of the structure of a mosaic pattern of a conventional color solid-state image sensor (4). In this Figure 2, the mosaic pattern is cyan (hereinafter referred to as CA) (23), white (hereinafter referred to as W) (24), yellow (hereinafter referred to as Y0) (25), and green. (hereinafter referred to as G') (26), the horizontal scanning circuit (21
) and a vertical scanning circuit (22), and add the signals of the odd-numbered rows and the signals of the even-numbered rows to adjacent ones to form a luminance signal.

すなわち、具体的に奇数行は、Ｃｙ、Ｗ、Ｙ＠ＩＧ。Specifically, the odd numbered rows are Cy, W, Y@IG.

Ｃｙ、Ｗ、Ｙ８．Ｇ、・・・・・・・・・となシ、偶数
行はＹ　＠　＋　Ｇ　＋Ｃｙ　＋Ｗ＋Ｙｅ　＋　Ｇ　ｔ
　Ｃｙ　＋Ｗ、・・・・・・・・・となるから、これら
の隣接する列を加えて、Ｃｙ＋Ｙｅ、　Ｗ＋　Ｇ、　Ｙ
。Cy, W, Y8. G, ・・・・・・・・・Even numbered lines are Y @ + G +Cy +W+Ye + G t
Since Cy + W, ......, add these adjacent columns to get Cy + Ye, W + G, Y
.

＋Ｃｙ、Ｇ＋Ｗ、・・・・・・・・・　として、いずれ
も輝度信号Ｂ＋２Ｇ＋Ｒが得られることになる。しかし
乍らこの場合、前記Ｃア成分と、標準テレビ方式でのＧ
成分とＲ成分との和であるＣｙ酸成分に相違点のあるこ
とが問題となる。第３図（ａ）および（ｂ）にはＣｙ、
ＹｅおよびＧの、第４図にはＢ、Ｇ、Ｈのそれぞれ分光
特性を示しているが、このうち第３図（ａ）のＣｙの分
光透過率と、第４図のＢとＧとの分光透過率の和を比較
すれば明らかである。すなわち、第２図でのカラーフィ
ルタの色信号は、明らかに原色系のカラーフィルタから
得られる色信号と異なるもので、これはこれらの補色系
のカラーフィルタから得られる色再現性が原色に劣るこ
とを意味している。+Cy, G+W, . . . , a luminance signal B+2G+R is obtained in each case. However, in this case, the C component and the G component in the standard television system
The problem is that there is a difference in the Cy acid component, which is the sum of the component and the R component. In FIGS. 3(a) and (b), Cy,
Figure 4 shows the spectral characteristics of Ye and G, and Figure 4 shows the spectral characteristics of B, G, and H. This becomes clear when comparing the sum of the spectral transmittances. In other words, the color signal of the color filter in Figure 2 is clearly different from the color signal obtained from the primary color filter, and this means that the color reproducibility obtained from these complementary color filters is inferior to the primary color. It means that.

〔発明の概要〕[Summary of the invention]

この発明は従来のこのような実情に鑑み、カラーフィル
タのカラーパターン構成を代え、かつカラーフィルタへ
の入射光路に独立した緑色フィルタを配することによっ
て、色再現性を改良したものである。In view of these conventional circumstances, the present invention improves color reproducibility by changing the color pattern configuration of the color filter and arranging an independent green filter in the optical path of incidence on the color filter.

〔発明の実施例〕[Embodiments of the invention]

以下、この発明に係わるカラー固体撮像装置の一実施例
につき、第５図および第６図を参照して詳細に説明する
。Hereinafter, one embodiment of the color solid-state imaging device according to the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 5 and 6.

この実施例各図において前記従来例各図と同一符号は同
一または相当部分を示している。In each figure of this embodiment, the same reference numerals as in each figure of the conventional example indicate the same or corresponding parts.

まず第５図はこの実施例を適用したビデオカメラのブロ
ック構成を示しており、この実施例では第６図に示すパ
ターン構成としたカラーフィルタ（１２）を用いると共
に、赤外光カットフィルタ（２）とこのカラーフィルタ
（１２）との間、つまシカラーフィルタ（１２）の入射
光路に別に独立した緑色（Ｇ）フィルタ（１３）を配し
たものである。First, FIG. 5 shows the block configuration of a video camera to which this embodiment is applied. In this embodiment, a color filter (12) having the pattern configuration shown in FIG. 6 is used, and an infrared light cut filter (2) is used. ) and this color filter (12), a separate green (G) filter (13) is arranged in the incident optical path of the color filter (12).

従ってこの実施例の場合、光学レンズ（１）、赤外光カ
ットフィルタ（２）を経た光信号は、新たに設けられた
緑色（Ｇ）フィルタ（１３）　、およびカラーフィルタ
（１２）を経て、固体撮像素子（４）によシ撮像信号と
なって、前記従来例と同時にビデオ信号が出力される。Therefore, in the case of this embodiment, the optical signal that has passed through the optical lens (1) and the infrared cut filter (2) passes through the newly provided green (G) filter (13) and color filter (12). The solid-state image sensor (4) becomes an image signal and outputs a video signal at the same time as in the conventional example.

こ＼で前記カラーフィルタ（１２）のモザイク・パター
ンは、第６図に示すように背色（以下Ｂと呼ぶ）（３３
）、マゼンタ色（以下Ｍ１と呼ぶ）Ｃ３４）。Here, the mosaic pattern of the color filter (12) has a back color (hereinafter referred to as B) (33) as shown in FIG.
), magenta color (hereinafter referred to as M1) C34).

赤色（以下Ｒと呼ぶ）（３５）、および白色（以下Ｗと
呼ぶ’＞　（３６）からなっており、具体的には水平走
査方向に奇数行がＢ、Ｍａ、Ｒ，Ｗの、偶数行がＲｌＷ
、・Ｂ、Ｍａのそれぞれ繰り返しとなり、かつ隣接する
ＢとＲ，Ｍ、とＷ、ＲとＢ、ＷとＭ、が相互に対応する
ように組み合わせて構成したものである。It consists of red color (hereinafter referred to as R) (35) and white color (hereinafter referred to as W) (36), specifically, the odd numbered rows are B, Ma, R, W in the horizontal scanning direction, and the even numbered rows are B, Ma, R, W. is RlW
, ·B, and Ma are repeated, and adjacent B and R, M and W, R and B, and W and M are combined so as to correspond to each other.

のてこの構成によシ、Ｂパターン（３３）からはＧ＋Ｂ
、Ｍ、パターン（３４）からはＧ＋Ｍ、、Ｒパターン（
３５）からはＧ＋Ｒ，Ｗパターン（３６）からはＧのそ
れぞれ色信号が得られ、これら奇数列と偶数列との信号
を加えると、各走査毎に（Ｇ＋　Ｂ　）　＋　（Ｇ−）
−Ｒ）ＥＴ、　　（Ｇ＋Ｍａ）＋ＧＥＹ、　（Ｇ＋Ｒ）
＋（Ｇ＋Ｂ）三Ｙ。Depending on the configuration of the lever, from B pattern (33), G+B
,M, pattern (34) gives G+M,,R pattern (
The G+R color signal is obtained from the pattern 35), and the G color signal is obtained from the W pattern (36), and when the signals of these odd and even columns are added, (G+ B ) + (G-) is obtained for each scan.
-R)ET, (G+Ma)+GEY, (G+R)
+(G+B)3Y.

Ｇ＋（Ｇ＋Ｍａ）＝Ｙ、　　・・・・・・・・・のよう
に輝度信号が得られる。そしてこれらのＹ信号は、Ｍａ
を除き原色系のフィルタから分光されているので、補色
系のフィルタから得られる同信号に比較して、混色の度
合いが少なく鮮明な色を再現できるのである。A luminance signal is obtained as follows: G+(G+Ma)=Y, . . . And these Y signals are Ma
Since the signals are separated from primary color filters except for , it is possible to reproduce clearer colors with less color mixing compared to the same signal obtained from complementary color filters.

またと＼で前記補色であるＭＩＬパターンは、Ｂパター
ンとＲパターンを重ねて形成することが可能であり、こ
れによってこの実施例でのカラーフィルタをすべて原色
系で構成できるために、高純度の色分解信号を得られて
、高品質で再現性の良好なビデオ信号を出力でき、かつ
また水平走査信号は奇数列、偶数列の各絵素の出力を加
えることによシ、常に輝度信号となるので撮像画面の解
像度も高く維持し得るのである。In addition, the MIL pattern, which is the complementary color mentioned above, can be formed by overlapping the B pattern and the R pattern, and as a result, the color filter in this example can be composed entirely of primary colors, so it is possible to form a high-purity MIL pattern. It is possible to obtain color separation signals and output video signals of high quality and good reproducibility, and the horizontal scanning signal can always be combined with the luminance signal by adding the output of each pixel in the odd and even columns. Therefore, the resolution of the imaging screen can also be maintained high.

なおと＼でこの発明によるカラーフィルタは、ＭＯＳ型
は勿論、その他ＣＣＤ型、（ＪＤ型などのすべての固体
撮像素子に適用できるものである。Additionally, the color filter according to the present invention can be applied to all solid-state imaging devices such as MOS type, CCD type, (JD type, etc.).

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上詳述したようＫこの発明によれば、カラーフィルタ
のカラーパターン配列を、水平走査方向にあって奇数列
および偶数列の一方が、青色、マゼンタ色、赤色、およ
び白色の繰シ返し、他方が赤色、白色、青色、およびマ
ゼンタ色の繰シ返しで、かつ各列の青色と赤色、マゼン
タ色と白色。As described in detail above, according to the present invention, the color pattern arrangement of the color filter is such that one of the odd-numbered columns and the even-numbered columns in the horizontal scanning direction has a repeating pattern of blue, magenta, red, and white; is a repetition of red, white, blue, and magenta, and each row has blue and red, magenta and white.

赤色と青色、および白色とマゼンタ色が相互に対応して
隣接するようにし、またカラーフィルタへの入射光路に
独立した緑色フィルタを介在させて構成したから、カラ
ー撮像の色分解特性が良好で、高純度、高品質の色再現
性に優れ、かつ解像度のよい画像信号を得られる特長が
ある。Since red and blue, and white and magenta are arranged adjacent to each other, and an independent green filter is interposed in the incident light path to the color filter, the color separation characteristics of color imaging are good. It has the characteristics of being able to obtain high-purity, high-quality color reproducibility, and an image signal with good resolution.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第１図は従来例によるカラー固体撮像装置を示すブロッ
ク構成図、第２図は同上モザイク状カラーフィルタのカ
ラーパターン構成を示す平面配置図、第３図（ａ）　ｌ
　（ｂ）および第４図はそれぞれカラーフィルタの分光
特性図、第５図はこの発明の一実施例を適用したカラー
固体撮像装置を示すブロック構成図、第６図は同上モザ
イク状カラーフィルタのパターン構成を示す平面配置図
である。 （１）・・・・光学レンズ、（２）・・・・赤外光カッ
トフィルタ、（３）、　（１２）・・・・カラーフィル
タ、（１３）・・・・緑色フィルタ、（４）・・・・固
体撮像素子、（５）・・・・プリアンプ、（６）・・・
・マトリックス回路、（ｒ）・・・・プ四セス回路、（
８）・・・・エンコーダ回路、（９）・・・・同期信号
発生回路、（１０）・・・・駆動回路、（１１）・φ・
・出力端子、（２１）および（２２）・・・・水平およ
び垂直走査回路、（３３）・・・・青色（Ｂ）パターン
ｓ　（３４）・・・・マゼンタ色（Ｍ３）パターン、（
３５）・・・・赤色（Ｒ）パターン、（３６）・・・・
白色（Ｗ）パターン。 代　理　人　　　　葛　　野　　信　　−顯＠奈ｉFIG. 1 is a block configuration diagram showing a conventional color solid-state imaging device, FIG. 2 is a plan layout diagram showing the color pattern configuration of the mosaic color filter, and FIG. 3(a) l
(b) and FIG. 4 are respectively spectral characteristic diagrams of color filters, FIG. 5 is a block configuration diagram showing a color solid-state imaging device to which an embodiment of the present invention is applied, and FIG. 6 is a pattern of the same mosaic color filter. FIG. 2 is a plan layout diagram showing the configuration. (1)...Optical lens, (2)...Infrared light cut filter, (3), (12)...Color filter, (13)...Green filter, (4) ...Solid-state image sensor, (5) ...Preamplifier, (6) ...
・Matrix circuit, (r)...P4 process circuit, (
8) Encoder circuit, (9) Synchronizing signal generation circuit, (10) Drive circuit, (11) φ.
・Output terminals, (21) and (22)...Horizontal and vertical scanning circuit, (33)...Blue (B) pattern s (34)...Magenta color (M3) pattern, (
35)... Red (R) pattern, (36)...
White (W) pattern. Agent: Makoto Kuzuno −Ken@Nai

Claims (1)

【特許請求の範囲】 それぞれの感光素子対応にモザイク状カラーフィルタを
設けたカラー固体撮像装置において、前記カラーフィル
タのカラーパターン配列を、水平走査方向にあって奇数
列および偶数列の一方が、青色、マゼンタ色、赤色、お
よび白色パターンの繰シ返し、他方が赤色、白色、青色
、およびマゼンタ色パターンの繰り返しで、かつ隣接す
る各列の青色と赤色、マゼンタ色と白色、赤色と青色。 および白色とマゼンタ色のそれぞれが相互に対応するよ
うにし、またこのカラーフィルタへの入射光路に独立に
緑色フィルタを介在させたことを特徴とするカラー固体
撮像装置。[Scope of Claim] In a color solid-state imaging device in which a mosaic color filter is provided corresponding to each photosensitive element, the color pattern arrangement of the color filter is such that one of odd-numbered columns and even-numbered columns in the horizontal scanning direction is blue. , a repeating magenta, red, and white pattern, the other a repeating red, white, blue, and magenta color pattern, and each adjacent column of blue and red, magenta and white, and red and blue. and a color solid-state imaging device, characterized in that white and magenta colors correspond to each other, and a green filter is independently interposed in the incident optical path to the color filter.