JPS63226188A - Solid-state image pickup device - Google Patents

Abstract

PURPOSE:To miniaturize and lighten a solid-state image pickup device by constituting a color filter of two color filters of a yellow light transmission filter and a cyan light transmission filter, and using a sample holding circuit for separating a color signal. CONSTITUTION:An all color light transmission filter 27, a green light transmission filter 28, a cyan light transmission filter 30, and a yellow light transmission filter 29 are used for a color filter. Accordingly, at the time of manufacturing the color filter, it can be constituted of two colors of the cyan and yellow light transmission filters. Also, in a signal processing circuit, an output signal of a solid-state image pickup element 1 is sampled and hold at every other different picture element by two pieces of sample and hold circuits 4, 5, and by subtracting these two sample and hold output signals, a line sequential color signal is obtained. Also, two color signals are formed by synchronizing the line sequential color signal by a synchronizing circuit, and thereafter, a color signal and a luminance signal are brought to gemma correction, respectively. In such a way, the reproducibility of the color signal is improved and a solid- state image pickup device can be miniaturized and lightened.

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は単一の固体撮像素子と、その受光画素に対応さ
せた色フィルタを用いて、カラー信号を得ることができ
る固体撮像装置に関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of Industrial Application The present invention relates to a solid-state imaging device that can obtain color signals using a single solid-state imaging device and color filters corresponding to its light-receiving pixels. .

従来の技術 ３１・−／ 固体撮像素子を１個とその受光画素に対応してカラーフ
ィルタを配置することによりカラーテレビジョン信号を
得る方法を第５図を用いて説明する。Prior Art 31.-/ A method of obtaining a color television signal by arranging one solid-state image sensor and color filters corresponding to its light-receiving pixels will be described with reference to FIG.

第５図において、２次元に配された受光画素４１に対応
してａラインでは第１の受光画素には緑色光透過フィル
タ（以下Ｇと略）６ｏ、水平方向の次の受光画素にはマ
ゼンタ色光透過フィルタ（以下Ｍａと略）６１を交互に
順次配タルた第１の色フィルタ列を、ｂラインでは第１
の受光画素にはシアン色光透過フィルタ（以下Ｃｙと略
）６２．水平方向の次の受光画素には黄色光透過フィル
り（以下Ｙと略）６３′ｆ：交互に順次配列した色フィ
ルタ列を、奇数番目の各水平ラインはａラインの色フィ
ルタ列と同一の配列とし、偶数番目の水平ラインについ
ては、ｂラインの色フイルり及ヒｂラインとカラーフィ
ルタの配列を反転して西己夕１］シた色フィルタ列を交
互に配置している。In FIG. 5, corresponding to the light-receiving pixels 41 arranged two-dimensionally, in line a, the first light-receiving pixel has a green light transmitting filter (hereinafter abbreviated as G) 6o, and the next light-receiving pixel in the horizontal direction has a magenta filter. A first color filter row in which colored light transmitting filters (hereinafter abbreviated as Ma) 61 are arranged in sequence is arranged in the b line.
A cyan light transmission filter (hereinafter abbreviated as Cy) 62. The next light-receiving pixel in the horizontal direction has a yellow light transmitting filter (hereinafter abbreviated as Y) 63'f: Color filter rows are arranged alternately in sequence, and each odd-numbered horizontal line is the same color filter row as the a-line color filter row. For the even-numbered horizontal lines, the color filter rows of the b-line and the b-line and color filter arrays are inverted and arranged alternately.

また図においてｎ（ハ）は奇数フィールドは偶数フィー
ルドを示している。Further, in the figure, n (c) indicates an odd field and an even field.

上記の構成の色フィルタと固体撮像素子の組み合わせに
よる固体撮像素子の出力信号からカラーテレビジョン信
号を得る方法を次に説明する。Next, a method for obtaining a color television signal from an output signal of a solid-state image sensor using a combination of a color filter and a solid-state image sensor configured as described above will be described.

本カラー化方式に用いる固体撮像素子は、隣接した２つ
の水平ラインを同時に水平走査し、ホトダイオードへの
信号蓄積時間と垂直走査時間を同一にしてフレーム残像
が発生しないような走査方法としている。隣接した２つ
の水平ラインを同時に水平走査する方法としては、垂直
方向に隣接したホトダイオードの信号電荷を混合した後
読み出す方法や、２つの信号読み出し部によシ各々の水
平ラインの信号を読み出す方法とがある。The solid-state image sensor used in this colorization method horizontally scans two adjacent horizontal lines at the same time, and uses a scanning method in which the signal accumulation time in the photodiode and the vertical scanning time are made the same to prevent frame afterimages from occurring. Methods for horizontally scanning two adjacent horizontal lines at the same time include a method in which the signal charges of vertically adjacent photodiodes are mixed and then read out, and a method in which the signals of each horizontal line are read out using two signal readout sections. There is.

上記の構成による撮像素子とカラーフィルタの組み合わ
せで、垂直方向に隣接した２つの水平ラインのホトダイ
オードの信号電荷を混合した後水平走査を行って得られ
た信号からカラーテレビジョン信号を得る方法を第４図
、第６図を用いて説明する。A method for obtaining a color television signal from the signal obtained by mixing the signal charges of the photodiodes of two vertically adjacent horizontal lines and then performing horizontal scanning using the combination of the image sensor and color filter configured as described above. This will be explained using FIGS. 4 and 6.

第５図において、第１フイールドｎ（８）は、ａ。In FIG. 5, the first field n(8) is a.

ｂ水平ラインのホトダイオードを混合して読み出す。そ
の信号Ｓｎは、 Ｓｎ””　（（Ｇ十〇ｙ）＋（Ｍａ十Ｙ，月十（（Ｇ十
〇ｙ）−（Ｍａ十Ｙｏ）　）５ｉｆｉωｔ ＝（　２　Ｒ＋３Ｇ＋２Ｂ　）＋（Ｇ−２Ｒ　）ｓｉｔ
＋ωｔ−−（１）式となり、第１フイールドｎ　＋１（
ハ）は、ｃ，ｄの水平ラインのホトダイオードを混合し
て読み出す。b The photodiodes of the horizontal line are mixed and read out. The signal Sn is,
+ωt−-(1), and the first field n +1(
c) The photodiodes of the horizontal lines c and d are mixed and read out.

その信号Ｓｎ＋１は、 Ｓｎ＋１−（　（Ｇ＋Ｙｏ）　＋（Ｍａ十〇ｙ）　）＋
４（Ｇ＋Ｙ，）（　Ｍａ十〇，　）　）ｓｉｎωｔ ＝（２Ｒ＋３Ｇ＋２Ｂ）＋（Ｇ＝２Ｂ）ｓｉｎωｔ・・
・・・・（２）式 （１）式、（２）式から明らかなように、Ｓｎ，Ｓｎ＋
１ともにその低域信号Ｓ　は、Ｂ　　＝ｓＧ＋２Ｒ＋２
Ｂであｙ　　　　　ｙ す、また色フィルタにより空間変調された色信号成分は
Ｓｎからは、Ｓｎ＝　（　Ｇ−２Ｒ　）ｓｉｎωｔ，Ｓ
ｎ＋１からはＳｎ＋１＝　（　Ｇ−２　Ｂ　）　ｓｉｎ
ωｔで表される色差成分が得られる。The signal Sn+1 is Sn+1-((G+Yo)+(Ma10y))+
4(G+Y,) (Ma 〇, )) sinωt = (2R+3G+2B)+(G=2B) sinωt・・
...(2) As is clear from equations (1) and (2), Sn, Sn+
1, the low frequency signal S is B = sG + 2R + 2
In addition, the color signal component spatially modulated by the color filter is obtained from Sn as Sn=(G-2R)sinωt,S
From n+1, Sn+1= (G-2 B) sin
A color difference component represented by ωt is obtained.

　ｌ−７ 第４図は，前Ｂ己固体撮像素子出力信号から輝度信号、
及び色信号を得るための信号処理回路の概要を示すもの
である。第４図において、４１は前記色フィルタを備え
た固体撮像素子、４２はガンマ補正回路、４’３　、’
ａ　４ハローバスフィルタ、４６はバンドパスフィルタ
、４６は同期検波回路、４７はホワイトバランス補正回
路、４８は１水平期間遅延回路、４９はラインスイッチ
、５ｏはカラーエンコーダ、ε１はＮＴＳＣ信号出力端
子、５２は同期信号発生器、５３は固体撮像素子の駆動
パルス及び信号処理用パルス発生器、５４は駆動パルス
、６５は同期検波用基準信号、６６はラインスイッチ信
号、５７は同期信号、５８はローパスフィルターである
。l-7 Figure 4 shows the brightness signal,
and a signal processing circuit for obtaining color signals. In FIG. 4, 41 is a solid-state image sensor equipped with the color filter, 42 is a gamma correction circuit, and 4'3,'
a 4 halo bass filter, 46 is a band pass filter, 46 is a synchronous detection circuit, 47 is a white balance correction circuit, 48 is a 1 horizontal period delay circuit, 49 is a line switch, 5o is a color encoder, ε1 is an NTSC signal output terminal, 52 is a synchronizing signal generator, 53 is a pulse generator for driving pulses and signal processing of the solid-state image sensor, 54 is a driving pulse, 65 is a reference signal for synchronous detection, 66 is a line switch signal, 57 is a synchronizing signal, 58 is a low pass It's a filter.

次に動作について説明する。固体撮像素子４１から出力
される信号は，ガンマ補正回路４２によって変調色信号
と低域信号とを同時にガンマ補正している。ガンマ補正
された信号は、ローノくスフィルタ（以下ＬＰＦと略）
１３によって高周波成分（変調色信号成分冷除去し低域
成分のみを分離し輝７ペー。Next, the operation will be explained. The signal output from the solid-state image sensor 41 is subjected to gamma correction at the same time for the modulated color signal and the low frequency signal by the gamma correction circuit 42. The gamma-corrected signal is passed through a ronox filter (hereinafter abbreviated as LPF).
13, the high frequency component (modulated color signal component) is cold removed and only the low frequency component is separated.

度信号としてエンコーダ５ｏへ供給する。一方、カラー
フィルタの繰り返し周波数を中心通過帯域とするバント
パスフィルタ（以下ＢＰＦと略）４５では、カラーフィ
ルタにより変調された色信号成分を分離する。It is supplied to the encoder 5o as a degree signal. On the other hand, a bandpass filter (hereinafter abbreviated as BPF) 45 whose center passband is the repetition frequency of the color filter separates the color signal components modulated by the color filter.

すなわちＳｎの信号からは（Ｇ−２Ｒ）ｓｉｎωｔの成
分を、Ｓｎ＋１の信号からは（Ｇ−２Ｂ）ｓｉｎωｔの
成分を分離する。ＢＰＦ４６により分離されたカラーキ
ャリアは同期検波回路４６によりパルス発生器５３から
入力される検波用基準信号５５によって同期検波され、
ＬＰＦｓｓにより高域成分を除−去し、（Ｇ−２Ｒ）及
び（Ｇ−２Ｂ）の色差信号を得る。That is, the (G-2R) sin ωt component is separated from the Sn signal, and the (G-2B) sin ωt component is separated from the Sn+1 signal. The color carriers separated by the BPF 46 are synchronously detected by the synchronous detection circuit 46 using the detection reference signal 55 inputted from the pulse generator 53.
High-frequency components are removed by LPFss to obtain (G-2R) and (G-2B) color difference signals.

同期検波回路４６から出力された色差信号はホワイトバ
ランス補正回路４７によって、ＬＰＦ４４で色差信号と
同一周波数帯域とした狭帯域の輝度信号全加算及び減算
することによりホワイレ（ランス補正を行う。ホワイト
バランス補正された色差信号は一水平期間遅延回路４８
とラインスイッチ４９とにより構成する同時化回路によ
って、ライン順次の色差信号を同時化して、全部の水平
期間でホワイトバランス補正された（Ｇ−２Ｒ）′。The color difference signal outputted from the synchronous detection circuit 46 is processed by the white balance correction circuit 47, and the LPF 44 performs white balance correction by fully adding and subtracting a narrow band luminance signal that has the same frequency band as the color difference signal.White balance correction The resulting color difference signal is sent to the one horizontal period delay circuit 48.
The line-sequential color difference signals are synchronized by a synchronization circuit constituted by a line switch 49 and a line switch 49, and the white balance is corrected in the entire horizontal period (G-2R)'.

（Ｇ−２Ｒ）’の２個の色差信号を出力し、エンコーダ
５ｏへ供給する。エンコーダ６ｏでは同期信号発生器５
２から供給される副搬送波により色差信号を変調し、ク
ロマ信号を形成すると共に、輝度信号及び同期信号等を
混合して出力端子５１からＮＴＳＣ信号を選出している
。パルス発生器５３は、同期信号６７により同期信号発
生器５２と同期をとって固体撮像素子の駆動パルス５４
．検波基準信号５６．ラインスイッチパルス５６等の各
種パルスを発生している。Two color difference signals (G-2R)' are output and supplied to the encoder 5o. In encoder 6o, synchronization signal generator 5
The color difference signal is modulated by the subcarrier supplied from 2 to form a chroma signal, and a luminance signal, a synchronization signal, etc. are mixed, and an NTSC signal is selected from an output terminal 51. The pulse generator 53 synchronizes with the synchronization signal generator 52 using a synchronization signal 67 and generates drive pulses 54 for the solid-state image sensor.
．． Detection reference signal 56. Various pulses such as a line switch pulse 56 are generated.

発明が解決しようとする問題点 前述のような構成の固体撮像素子では、色フィルタに鴇
、Ｇ、Ｙｏ、０７色光透過フィルタを使用するために色
フィルタを製造する際に、３色のフィルタ（Ｙｏ、Ｃｙ
２Ｍａ透過）が必要となるので色フィルタの製造工程が
複雑であり、フィルタのコストが高くなること、及び信
号処理回路において、色フィルタによって変調された変
調色信号成分を、ＢＰＦにより分離して処理しているた
めに、固体撮像装置の小型化、軽量化の点で問題がある
等の欠点を有している。Problems to be Solved by the Invention In the solid-state image sensor having the above-mentioned configuration, when manufacturing the color filter to use the Toki, G, Yo, and 07 color light transmitting filters, three color filters ( Yo, Cy
2Ma transmission) is required, which complicates the manufacturing process of the color filter and increases the cost of the filter.In addition, in the signal processing circuit, the modulated color signal component modulated by the color filter is separated and processed by BPF. Therefore, it has drawbacks such as problems in reducing the size and weight of solid-state imaging devices.

９へ一／ 本発明は、かかる点に鑑みてなされたもので、新しい構
成の色フィルタにより、色フィルタ製造上のコストを低
域させると共に、固体撮像素子出力信号のＳ／Ｎ比の向
上を計ること、及び信号処理回路でも、ＢＰＦを使用し
ない簡単な構成の回路により色信号の分離を行うことに
より、小型、軽量化した固体撮像装置を提供することを
目的としている。To 9/ The present invention has been made in view of the above points, and uses a color filter with a new configuration to lower the manufacturing cost of the color filter and to improve the S/N ratio of the output signal of a solid-state image sensor. The object of the present invention is to provide a solid-state imaging device that is compact and lightweight by separating color signals using a simple circuit that does not use a BPF in the measurement and signal processing circuit.

問題点を解決するための手段 本発明は前記問題点を解決するため、二次元に配された
複数の受光画素に対応して水平方向に全色光透過フィル
タと緑色光透過フィルタを繰り返した第１の色フィルタ
列と、水平方向にシアン色光透過フィルタと黄色光透過
フィルタを繰り返した第２の色フィルタ列と、受光画素
の垂直方向に前記第１及び第２の色フィルタ列を順次繰
り返し、且つ第１又は第２の色フイルり列の一方は水平
ライン毎に色フィルタの配列を反転した構成の色フィル
タを備えた固体撮像素子と、該固体撮像素子出力信号を
各々異なる１水平画素おきにサンプル１０　　１、−＞ ホールドする２個のサンプルホールド回路と、サンプル
ホールドされた２個の信号を減算して色信号を得る減算
器と、ローパスフィルタにより不要な高域成分を除去し
，線順次色信号を同時化色信号に変換する一水千期間遅
延回路とラインスイッチとからなる同時化回路と、同時
化色信号の振幅調整を行う２個の利得制御回路と、輝度
信号、色信号と同一周波数帯域を有する狭帯域輝度信号
、及び色信号を各々ガンマ補正するガンマ補正回路と、
ガンマ補正された色信号と狭帯域輝度信号とを減算する
減算回路とにより構成し、２個の減算回路出力信号から
２個の色差信号を、固体撮像素子出力信号からローパス
フィルタにより変調色信号成分を除去して輝度信号をそ
れぞれ得るものである。Means for Solving the Problems In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a first method in which all-color light transmission filters and green light transmission filters are repeated in the horizontal direction corresponding to a plurality of light-receiving pixels arranged two-dimensionally. a second color filter row in which a cyan light transmitting filter and a yellow light transmitting filter are repeated in the horizontal direction, and the first and second color filter rows are sequentially repeated in the vertical direction of the light receiving pixel, and One of the first or second color filter arrays includes a solid-state image sensor equipped with a color filter in which the arrangement of color filters is reversed for each horizontal line, and output signals of the solid-state image sensor are transmitted every different horizontal pixel. Sample 10 1, -> Two sample-and-hold circuits to hold, a subtracter that subtracts the two sample-and-held signals to obtain a color signal, and a low-pass filter to remove unnecessary high-frequency components and line-sequentially A synchronization circuit consists of a one-time period delay circuit and a line switch that converts color signals into synchronized color signals, two gain control circuits that adjust the amplitude of the synchronized color signals, a luminance signal, a color signal, and a line switch. a gamma correction circuit that performs gamma correction on a narrowband luminance signal and a color signal each having the same frequency band;
It consists of a subtraction circuit that subtracts a gamma-corrected color signal and a narrowband luminance signal, and two color difference signals are obtained from the output signals of the two subtraction circuits, and modulated color signal components are obtained from the output signal of the solid-state image sensor using a low-pass filter. are removed to obtain the respective luminance signals.

作　　用 本発明は前記の構成により、固体撮像素子の受光画一上
に２次元に配列する色フイルりに、全色光透過フィルタ
、緑色光透過フィルタ、シアン色光透過フィルタ、黄色
光透過フィルタを使用して１１　ベーン いる。このため色フィルタを製造する際に、シアン及び
黄色光透過フィルタの２色で構成できるので、製造が容
易であり且つ製造工程が簡単にできるので安価になる。According to the above configuration, the present invention uses a full-color light transmitting filter, a green light transmitting filter, a cyan light transmitting filter, and a yellow light transmitting filter in the color filter arranged two-dimensionally on the light receiving area of the solid-state image sensor. Then there are 11 vanes. Therefore, when manufacturing a color filter, it can be constructed with two colors, cyan and yellow light transmitting filters, making it easy to manufacture and simplifying the manufacturing process, resulting in low cost.

また信号処理回路では、固体撮像素子出力信号を２個の
サンプルホールド回路により各々異なる１画素おきにサ
ンプルホールドし、このサンプルホールド出力２信号を
減算して線順次色信号を得ている。また前記線順次色信
号を同時化回路により同時化して２個の色信号を形成し
た後に、色信号及び輝度信号にそれぞれガンマ補正する
ことにより、色信号の再現性を向上させると共に、固体
撮像装置の小形、軽量化を図るものである。Further, in the signal processing circuit, two sample-hold circuits sample and hold the output signal of the solid-state image sensor at every other different pixel, and subtract the two sample-and-hold output signals to obtain a line-sequential color signal. Furthermore, after the line-sequential color signals are synchronized by a synchronization circuit to form two color signals, the color signal and the luminance signal are each subjected to gamma correction, thereby improving the reproducibility of the color signals and improving the performance of the solid-state imaging device. The aim is to make it smaller and lighter.

実施例 第１図は本発明の固体撮像装置の実施例を示すブロック
図である。第１図において、１は第２図に示した色フィ
ルタを備えた固体撮像素子、２はＬＰＦ、３はＬ　Ｐ　
Ｆ、　４．５はサンプルホールド回路、６は減算回路、
７はＬＰＦ、８は一水平期間遅延回路。Embodiment FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the solid-state imaging device of the present invention. In FIG. 1, 1 is a solid-state image sensor equipped with the color filter shown in FIG. 2, 2 is an LPF, and 3 is an L P
F, 4.5 is a sample hold circuit, 6 is a subtraction circuit,
7 is an LPF, and 8 is a one horizontal period delay circuit.

９はラインスイッチ、１０．１１はホワイトバランス補
正用利得制御回路、１２，１３，１４．１５はガンマ補
正回路、１６．１７は減算回路、１８はカラーエンコー
ダ、１９はＮＴＳＣ信号出力端子、２０は固体撮像素子
の駆動パルス、２１．２２はサンプリングパルス、２３
はラインスイッチパルス、２４は同期信号、２５は同期
信号発生器、２６ハハルス発生器である。9 is a line switch, 10.11 is a gain control circuit for white balance correction, 12, 13, 14.15 is a gamma correction circuit, 16.17 is a subtraction circuit, 18 is a color encoder, 19 is an NTSC signal output terminal, 20 is a Driving pulse for solid-state image sensor, 21.22 is sampling pulse, 23
2 is a line switch pulse, 24 is a synchronization signal, 25 is a synchronization signal generator, and 26 is a Hahals generator.

第２図を用いてまず固体撮像素子１について説明する。First, the solid-state image sensor 1 will be explained using FIG. 2.

第２図において、２次元に配された受光画素３１に対応
してａラインでは第１の受光画素には全色光透過フィル
タ（以下Ｗと略）２７．水平方向の次の受光画素には緑
色光透過フィルタ２８を交互に順次配列した第１の色フ
ィルタ列を、ｂラインでは第１の受光画素は黄色光透過
フィルタ２９．水平方向の次の受光画素にはシアン色光
透過フィルタ３ｏを交互に順次配列した色フィルタ列を
、奇数番目の各水平ラインはａラインの色フィルタ列と
同一の配列とし、偶数番目の水平ラインについては、ｂ
ラインの色フィルタ及びｂラインとカラーフィルタの水
平方向での配列を逆に１３’＼−ノ した色フィルタ列を交互に配置している。また図におい
て、ｎ（ハ）は奇数フィールドを、ｎ（ハ）′は偶数フ
ィールドを示している。In FIG. 2, corresponding to the two-dimensionally arranged light-receiving pixels 31, the first light-receiving pixel in the a-line has a full color light transmitting filter (hereinafter abbreviated as W) 27. The next light-receiving pixel in the horizontal direction is equipped with a first color filter row in which green light transmitting filters 28 are arranged alternately, and in the b line, the first light-receiving pixel is equipped with a yellow light transmitting filter 29 . The next light-receiving pixel in the horizontal direction has a color filter row in which cyan light transmitting filters 3o are arranged alternately in sequence, each odd-numbered horizontal line has the same arrangement as the color filter row of the a line, and for even-numbered horizontal lines is, b
Line color filters and color filter rows in which the horizontal arrangement of the b-line and color filters are reversed by 13'\- are alternately arranged. In the figure, n (c) indicates an odd field, and n (c)' indicates an even field.

上記の構成の色フィルタと固体撮像素子の組み合わせに
よる固体撮像素子の駆動方法について次に説明する。Next, a method of driving a solid-state image sensor using the combination of the color filter and the solid-state image sensor configured as described above will be described.

本発明に用いる固体撮像素子は、隣接した２つの水平ラ
インのホトダイオードの信号電荷を混合した後に水平走
査を行っており、ホトダイオードへの信号蓄積時間と垂
直走査時間とを同一にしてフレーム残像を発生しないよ
うな走査方法としている。The solid-state image sensor used in the present invention performs horizontal scanning after mixing the signal charges of photodiodes in two adjacent horizontal lines, and generates frame afterimages by making the signal accumulation time in the photodiodes and vertical scanning time the same. The scanning method is such that it does not

第２図において、第１フイールドｎ（ハ）はａ、ｂの水
平ラインのホトダイオードを混合して読み出す。その信
号Ｓｎは、 ５ｎ＝（（Ｗ＋Ｙ、）＋（Ｇ十〇ｙ））＋（（Ｗ十Ｙ。In FIG. 2, the first field n (c) reads out the mixed photodiodes of horizontal lines a and b. The signal Sn is 5n=((W+Y,)+(G10y))+((W10Y).

）−（Ｇ＋（ｙ）　）　ｓｉｎωｔ ＝（４Ｇ−１−２Ｒ＋２Ｂ）＋２ＲＳｉｎωｔ　　−−
−−−−（３）式となり、第１フイールドｎ　＋１に）
では、ｃ、ｄの水平ラインのホトダイオードを混合して
読み出す。その信号Ｓｎ＋１は、 Ｓｎ＋１＝（（Ｗ＋　Ｃ，）＋（Ｇ＋Ｙｏ）　）＋（（
Ｗ十〇、）（Ｇ＋Ｙｏ）Ｊｓｉ口ωｔ ＝４Ｇ＋２Ｒ＋２Ｂｓｉｎωｔ　　　　　　−−−−・
−（４）式となる。（３）式、（４）式から明らかな様
に、ＳフＳｎ＋１ともに　低域信号ＳＹは、５Ｙ＝４Ｇ
＋２Ｒ＋２Ｂであり、色信号成分はＳｎからは（２Ｒ）
　ｓｉｎωｔ。)−(G+(y)) sinωt = (4G−1−2R+2B)+2RSinωt −−
--- Formula (3) becomes, and the first field n + 1)
Now, the photodiodes of horizontal lines c and d are mixed and read out. The signal Sn+1 is as follows: Sn+1=((W+C,)+(G+Yo))+((
W 10, ) (G + Yo) Jsi mouth ωt = 4G + 2R + 2B sin ωt −−−−・
−(4) is obtained. As is clear from equations (3) and (4), the low frequency signal SY for both S and Sn+1 is 5Y=4G
+2R+2B, and the color signal component is (2R) from Sn.
sinωt.

Ｓｎ＋１からは（２Ｂ　）　ｓｉｎωｔで表される２つ
の変調色信号が線順次信号として得られる。From Sn+1, two modulated color signals expressed as (2B) sinωt are obtained as line sequential signals.

次に前記固体撮像素子出力信号から、輝度信号及び、色
差信号を得るための信号処理回路の動作について説明す
る。固体撮像素子１から出力される信号はローパスフィ
ルタ２に供給され高調波成分（変調色信号成分）を除去
し低域成分のみを分離し輝度信号としている。輝度信号
はガンマ補正回路１２にエリガンマ補正してカラーエン
コーダへ供給する。又前記固体撮像素子１の出力信号は
、サンプルホールド回路４，５へ入力される。この１５
ヘ−７ サンプルホールド回路はパルス発生器２６から入力され
る繰り返し周波数が色フィルタの繰り返し周波数と同一
で且つ、位相が１８０度異ｌ９たサンプリングパルス２
１．２２により各々駆動され、各々異なる一水平画素信
号おきにサンプルホールドしている。Next, the operation of the signal processing circuit for obtaining a luminance signal and a color difference signal from the output signal of the solid-state image sensor will be explained. The signal output from the solid-state image pickup device 1 is supplied to a low-pass filter 2, which removes harmonic components (modulated color signal components) and separates only low-frequency components to produce a luminance signal. The luminance signal is subjected to e-gamma correction in a gamma correction circuit 12 and then supplied to a color encoder. Further, the output signal of the solid-state image sensor 1 is input to sample and hold circuits 4 and 5. This 15
H-7 The sample hold circuit uses a sampling pulse 2 whose repetition frequency input from the pulse generator 26 is the same as that of the color filter, and whose phase is different by 180 degrees.
1.22, and samples and holds every different horizontal pixel signal.

サンプリングパルス２１と２２との関係を第３図に示す
。第３図において、時間Ｔは色フィルタの繰り返し周波
数に相当する。サンプルホールド回路４からは、ｎ（Ｅ
（＞では（Ｗ＋Ｙｏ）　、　ｎ＋１（８）では（Ｗ−１
−Ｃア）が、一方すンプルホールド回路５からは、ｎｎ
では（Ｃｉ＋Ｃ，）が、ｎ−１−１＠では（Ｃｉ十Ｙｅ
ｌがそれぞれ出力され、この２回路の出力信号を減算回
路６により減算することによって、ｎ（ハ）では（Ｗ＋
Ｙｏ）−（Ｇ＋Ｃｙ）＝２Ｒが、ｎ　＋１　（８）では
、（Ｗ＋Ｃ）−（Ｇ＋Ｙｏ）＝２Ｈの信号が高調波成分
と共に出力される。この信号をＬＰＦ　　７によって高
域成分を除去し、色信号として、ｎ（ハ）ではＲを、ｎ
−）−１（至）ではＢの信号をそれぞれ得る。この線Ｉ
Ｉ次倍信号同時信号に変換するために一水千期間遅延回
路８とラインスイッチ９によって構成する同時化回路へ
入力する。ラインスイッチ９では、−水子期間遅延回路
８の出力信号と、ＬＰＦ７との２信号を入力信号とし、
ラインスイッチパルス２３により制御しＲ，Ｂの２信号
を同時に出力する。The relationship between sampling pulses 21 and 22 is shown in FIG. In FIG. 3, time T corresponds to the repetition frequency of the color filter. From the sample hold circuit 4, n(E
(> is (W+Yo), n+1 (8) is (W-1
-Ca), while from the sample hold circuit 5, nn
Then (Ci+C,) is n-1-1@(Ci+Ye
By subtracting the output signals of these two circuits by the subtraction circuit 6, (W+
Yo)-(G+Cy)=2R is n+1 (8) In (8), a signal of (W+C)-(G+Yo)=2H is output together with harmonic components. The high-frequency components of this signal are removed by LPF 7, and R is used as a color signal.
-) -1 (to), the signals of B are obtained respectively. This line I
The signal is input to a synchronization circuit constituted by a one-time period delay circuit 8 and a line switch 9 in order to convert the I-order signal into a simultaneous signal. The line switch 9 uses two signals, the output signal of the -mizuko period delay circuit 8 and the LPF 7, as input signals,
It is controlled by the line switch pulse 23 and outputs two signals, R and B, at the same time.

Ｒ，Ｂの色信号はホワイトバランス補正用の利得制御回
路１０．１１によりそれぞれ所定の振幅に調整した後に
、ガンマ補正回路１４．１５に各々入力される。ガンマ
補正されたＲ９Ｂ９信号は減算回路１６．１７に入力し
ており、固体撮像素子出力信号からＬＰＦ３によって分
離した色信号と同一周波数帯域を有する狭帯域輝度信号
をガンマ補正回路１３によってガンマ補正した信号とそ
れぞれ減算することにより、Ｒ−Ｙ及びＢ−Ｙの色差信
号を形成している。この色差信号はカラーエンコーダ１
８に入力し、色副搬送波によって変調し、クロマ信号に
変換した後に、前述の輝度信号や、同期信号発生器２５
から入力される同期信号等を混合し、出力端子１９から
ＮＴＳＣ信号として送出する。The R and B color signals are respectively input to gamma correction circuits 14.15 after being adjusted to predetermined amplitudes by gain control circuits 10.11 for white balance correction. The gamma-corrected R9B9 signal is input to the subtraction circuits 16 and 17, and the narrowband luminance signal having the same frequency band as the color signal separated from the solid-state image sensor output signal by the LPF 3 is gamma-corrected by the gamma correction circuit 13. By subtracting these, R-Y and B-Y color difference signals are formed. This color difference signal is sent to color encoder 1
8, is modulated by the color subcarrier, and converted into a chroma signal, and then outputted to the luminance signal and synchronization signal generator 25.
The synchronization signals and the like inputted from the mixer are mixed and sent out from the output terminal 19 as an NTSC signal.

１７ベー。17 be.

なお実施例では、色フィルタとして第２図に示す様にｂ
列のフィルタ配列を、水平ライン毎に反転した構成とし
たが、ａ列のフィルタを水平ライン毎に反転しても何ら
差しつかえない。In the embodiment, as a color filter, b is used as shown in FIG.
Although the arrangement of filters in columns is inverted for each horizontal line, there is no problem even if the filters in column a are inverted for each horizontal line.

発明の効果 以上述べてきたように、本発明によれば色フィルタを黄
色光透過フィルタ及びシアン色光透過フィルタの２色フ
ィルタで構成するために、製造工程を簡略化するので安
価にでき名と共に、全色光透過フィルタを使用すること
により入射光の利用率がよくなり輝度信号のＳ／Ｎ比を
向上させるので良好な画質を得ることができる。また信
号処理回路において、色信号の分離にサンプルホールド
回路を使用することにより固体撮像装置の小型、軽量化
を計ることができる。さらにガンマ補正をＲ，Ｂ信号に
より行うために色再現性が向上する等、実用上きわめて
有用である。Effects of the Invention As described above, according to the present invention, since the color filter is composed of two color filters, a yellow light transmitting filter and a cyan light transmitting filter, the manufacturing process is simplified, so that it can be made at low cost, and By using the all-color light transmission filter, the utilization rate of incident light is improved and the S/N ratio of the luminance signal is improved, so that good image quality can be obtained. Furthermore, by using a sample hold circuit to separate color signals in the signal processing circuit, the solid-state imaging device can be made smaller and lighter. Furthermore, since gamma correction is performed using R and B signals, color reproducibility is improved, which is extremely useful in practice.

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

第１図は本発明における固体撮像装置の一実施例のブロ
ック図、第２図は同実施例における固体１８　ｌ、− 撮像素子の画素と色フィルタとの関係を示す模式図、第
３図は第１図の実施例におけるサンプリングパルスの関
係を示す波形図、第４図は従来の固体撮像装置を示すブ
ロック図、第６図は第４図の従来例における固体撮像素
子の画素と色フィルタとの関係を示す模式図である。 １・・・・・・固体撮像素子、２，３・・・・・・ＬＰ
Ｆ、　４　、５・・・・・・サンプルホールド回路、６
・・・・・・減算回路、１０．１１・・・・・・利得制
御回路、１２　、１３　、１４゜１５・・・・・・ガン
マ補正回路、２６・・・・・・ノくルス発生器、２７・
・・・・・全色光透過フィルタ、２８・・・・・緑色光
透過フィルタ、２９・・・・・・黄色光透過フィルタ、
３０・・・・・・シアン色光透過フィルタ。FIG. 1 is a block diagram of an embodiment of the solid-state imaging device according to the present invention, FIG. 2 is a schematic diagram showing the relationship between the pixels of the solid-state image sensor and color filters in the same embodiment, and FIG. FIG. 1 is a waveform diagram showing the relationship between sampling pulses in the embodiment, FIG. 4 is a block diagram showing a conventional solid-state imaging device, and FIG. 6 is a diagram showing the relationship between pixels and color filters of the solid-state imaging device in the conventional example shown in FIG. FIG. 1... Solid-state image sensor, 2, 3... LP
F, 4, 5...Sample and hold circuit, 6
...Subtraction circuit, 10.11...Gain control circuit, 12, 13, 14゜15...Gamma correction circuit, 26...Nox generation Vessel, 27・
...Full color light transmission filter, 28 ... Green light transmission filter, 29 ... Yellow light transmission filter,
30...Cyan color light transmission filter.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 二次元に配された複数の受光画素に対応して水平方向に
全色光透過フィルタと緑色光透過フィルタを繰り返した
第１の色フィルタ列と、水平方向にシアン色光透過フィ
ルタと黄色光透過フィルタを繰り返した第２の色フィル
タ列と、受光画素の垂直方向に前記第１及び第２の色フ
ィルタ列を、順次繰り返し且つ、第１又は第２の色フィ
ルタ列の一方を水平ライン毎に色フィルタの配列を反転
した構成の色フィルタを備えた固体撮像素子と、前記固
体撮像素子の隣接した２つの水平ラインを実質的に同時
に走査して垂直方向に隣接したホトダイオードの信号電
荷を混合して出力する駆動回路と、撮像素子出力信号の
変調色信号中心周波数以下の周波数帯域に帯域制限して
輝度信号を得る第１のローパスフィルタと、撮像素子出
力信号を各々異なる１水平画素おきにサンプルホールド
する２個のサンプルホールド回路と、２個のサンプルホ
ールド回路出力信号を減算して色信号を得る第１の減算
回路と、減算回路出力の線順次色信号を同時化色信号に
変換する同時化回路と、同時化された色信号の振幅調整
を行う利得制御回路と、撮像素子出力信号から該色信号
と同一帯域の輝度信号を得る第３のローパスフィルタと
、前記第１及び第３のローパスフィルタ出力輝度信号と
利得制御回路出力色信号とにそれぞれガンマ補正を行う
ガンマ補正回路と、ガンマ補正された２個の色信号と該
色信号と同一帯域を有する輝度信号とをそれぞれ減算し
て２つの色差信号を得る第２の減算回路とを備えたこと
を特徴とする固体撮像装置。A first color filter row in which full color light transmission filters and green light transmission filters are repeated in the horizontal direction corresponding to a plurality of light receiving pixels arranged two-dimensionally, and a cyan color light transmission filter and a yellow light transmission filter in the horizontal direction. The repeated second color filter row and the first and second color filter rows are sequentially repeated in the vertical direction of the light-receiving pixel, and one of the first or second color filter row is replaced with a color filter for each horizontal line. a solid-state imaging device equipped with a color filter having a configuration in which the arrangement of the solid-state imaging device is reversed, and two adjacent horizontal lines of the solid-state imaging device are scanned substantially simultaneously, and signal charges of vertically adjacent photodiodes are mixed and output. a first low-pass filter that obtains a luminance signal by band-limiting the frequency band to a frequency band below the modulation color signal center frequency of the image sensor output signal; and a first low-pass filter that samples and holds the image sensor output signal for every different horizontal pixel. Two sample and hold circuits, a first subtraction circuit that obtains a color signal by subtracting the output signals of the two sample and hold circuits, and a synchronization circuit that converts the line sequential color signal output from the subtraction circuit into a synchronized color signal. a gain control circuit that adjusts the amplitude of the synchronized color signal; a third low-pass filter that obtains a luminance signal in the same band as the color signal from the image sensor output signal; and the first and third low-pass filters. A gamma correction circuit performs gamma correction on the output luminance signal and the gain control circuit output color signal, respectively, and subtracts the two gamma-corrected color signals and the luminance signal having the same band as the color signal to generate two gamma correction circuits. A solid-state imaging device comprising: a second subtraction circuit that obtains a color difference signal.