JPS63258181A - Color solid-state image pickup device - Google Patents
Color solid-state image pickup deviceInfo
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- JPS63258181A JPS63258181A JP62093504A JP9350487A JPS63258181A JP S63258181 A JPS63258181 A JP S63258181A JP 62093504 A JP62093504 A JP 62093504A JP 9350487 A JP9350487 A JP 9350487A JP S63258181 A JPS63258181 A JP S63258181A
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Landscapes
- Color Television Image Signal Generators (AREA)
Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
この発明は、水平・垂直両方向に複数個の受光素子が配
列されてなる固体撮像素子を備えたカラー固体撮像装置
に関し、詳しくは固体撮像素子の前に配設されるモザイ
ク状色フィルタの配列構成に関するものである。[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention relates to a color solid-state imaging device equipped with a solid-state imaging device in which a plurality of light-receiving elements are arranged both horizontally and vertically. This relates to the arrangement of mosaic color filters arranged in front of the .
［従来の技術］
第１７図は、例えば特開昭５１−１１２２２８号公報に
示された従来のカラー固体撮像装置のモザイク状色フィ
ルタ（以下、「フィルタ」という）（１）の配列構成を
示す図であり、緑色光透過フィルタ（以下、「Ｇフィル
タ」という）が、水平・垂直両方向にそれぞれ１つおき
の市松模様状に配置されており、赤色光透過フィルタ（
以下。[Prior Art] FIG. 17 shows an array configuration of a mosaic color filter (hereinafter referred to as "filter") (1) of a conventional color solid-state imaging device disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 51-112228. In this figure, green light transmitting filters (hereinafter referred to as "G filters") are arranged in a checkered pattern every other in both horizontal and vertical directions, and red light transmitting filters (
below.
「Ｒフィルタ」という）および青色光透過フィルタ（以
下、「Ｂフィルタ」という）が、それぞれ１行おきに、
水平方向にＧフィルタの間に配置されている。"R filter") and blue light transmitting filter (hereinafter "B filter") are arranged every other row.
It is arranged horizontally between the G filters.
このフィルタ（１）を構成するＲ・Ｇ−Ｂフィルタは、
水子〇垂直方向に配列されている受光素子の１つづにそ
れぞれ対応する位置に配設されており、入射する像光を
フィルタ（１）で赤、緑、青の色成分でサンプリングし
、１つの受光素子が１種類の色光成分を検出するように
構成されている。The R/G-B filters that make up this filter (1) are:
Mizuko〇It is arranged at a position corresponding to each of the light receiving elements arranged in the vertical direction, and the incoming image light is sampled by the red, green, and blue color components with the filter (1). Each light receiving element is configured to detect one type of color light component.
第１８図は後で説明する色光キャリアを２次元周波数平
面で表わしたときの従来のフィルタ（１）の特性図であ
る。FIG. 18 is a characteristic diagram of the conventional filter (1) when color light carriers, which will be explained later, are expressed on a two-dimensional frequency plane.
［発明が解決しようとする問題点］
このように構成されているフィルタ（１）を備えた従来
のカラー固体撮像装置では、Ｇフィルタが市松模様に配
列されているので、緑色光像に対する斜め方向の解像度
は低いものとなり、ざらにＲ，Ｂフィルタの垂直方向の
配列間隔が、それぞれＧフィルタの半分であるため、赤
色光像、青色光像に対する解像度も緑色光像に対する解
像度よりもさらに低いものとなるので解像度が低下し、
これにともなってモアレ縞が発生し易いという問題点が
あった。[Problems to be Solved by the Invention] In the conventional color solid-state imaging device equipped with the filter (1) configured as described above, since the G filters are arranged in a checkered pattern, The resolution of the red light image and the blue light image are lower than that of the green light image because the vertical spacing of the R and B filters is roughly half that of the G filter. As a result, the resolution decreases,
This has led to the problem that moire fringes are likely to occur.
また、各受光素子には、１種類の色光成分しか入射しな
いので、光学系から入射した光量のうち実際に各受光素
子に入射する光量は少なくなり、光利用率が悪いため、
感度の低い撮像装置となるという問題点があった。In addition, since only one type of color light component is incident on each light-receiving element, the amount of light that actually enters each light-receiving element out of the amount of light incident from the optical system is small, resulting in poor light utilization.
There was a problem in that the imaging device had low sensitivity.
この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、解像度が良くてモアレの発生が少なく、かつ
、感度の高いカラー固体撮像装置を得ることを目的とす
る。This invention was made to solve the above-mentioned problems, and aims to provide a color solid-state imaging device with good resolution, less occurrence of moiré, and high sensitivity.
［問題点を解決するための手段］
この発明に係るカラー固体撮像装置は、水平・垂直両方
向に配列されている受光素子で構成されている固体撮像
素子と、この固体撮像素子の前に配設されているモザイ
ク状色フィルタと、上記固体撮像素子の出力信号から所
定形式の映像信号に合成する信号合成処理手段とを備え
、上記モザイク状色フィルタの配列パターンを、水平方
向が２画素、垂直方向が４画素の８つを１単位とする繰
り返しパターンで構成し、かつ１単位の配列パターンの
位置をＣ１ｊ（ｉは水平方向の位置、ｊは垂直方向の位
置）で表わしたとき、Ｃ１４，Ｃ２１には全色光を透過
する第１の色フィルタを、Ｃ１ｌ。[Means for Solving the Problems] A color solid-state imaging device according to the present invention includes a solid-state imaging device composed of light receiving elements arranged both horizontally and vertically, and a solid-state imaging device arranged in front of the solid-state imaging device. a mosaic color filter, and a signal synthesis processing means for synthesizing the output signal of the solid-state image sensor into a video signal of a predetermined format, and the arrangement pattern of the mosaic color filter is 2 pixels in the horizontal direction and 2 pixels in the vertical direction. When the direction is composed of a repeating pattern in which one unit is eight 4-pixel pixels, and the position of one unit of array pattern is expressed as C1j (i is the horizontal position, j is the vertical position), C14, C21 includes a first color filter that transmits all color light, and C1l.
Ｃ２４には選択されたスペクトル領域の色光のみを透過
する第２の色フィルタを、Ｃ１３，Ｃ２２には上記第２
の色フィルタを透過する色光および異なる他の色光を透
過する第３の色フィルタを、ＣＩ２゜Ｃ２３には上記第
２の色フィルタを透過する色光および上記第３の色フィ
ルタを透過する色光の補色光を透過する第４の色フィル
タをそれぞれ配置したことを特徴とする。C24 is equipped with a second color filter that transmits only colored light in the selected spectral region, and C13 and C22 are equipped with the second color filter.
A third color filter that transmits the colored light that passes through the color filter and a different color light, and a complementary color of the colored light that passes through the second color filter and the color light that passes through the third color filter, and CI2°C23 It is characterized in that a fourth color filter that transmits light is arranged respectively.
［作用］
この発明におけるモザイク状色フィルタは、第１の色フ
ィルタは余色光を透過し、第２の色フィルタは特定され
たスペクトル領域の色光のみを透過し、第３の色フィル
タは第２の色フィルタを透過する色光および異なる他の
色光を透過し、第４の色フィルタは第２の色フィルタを
透過する色光および第３の色フィルタを透過する色光の
補色光を透過する。[Function] In the mosaic color filter of the present invention, the first color filter transmits residual color light, the second color filter transmits only colored light in a specified spectral region, and the third color filter transmits residual color light. The fourth color filter transmits the color light that passes through the second color filter and the complementary color light of the color light that passes through the third color filter.
このため、第２の色フィルタを透過する色光は、他のす
べての色フィルタを透過し、全ての画素（受光素子）で
検出される。また、第２の色フィルタを透過しない色光
のうち第３・第４の色フイルタを透過する色光は、水平
・垂直の方向でみると、全部の画素で透過するに等しく
、十分に高い解像度が得られる。また、第２の色フィル
タを透過する色光は、全画素を透過し、第１・第３０第
４の色フィルタでは他の色光が透過するので光利用率が
高まり、感度も向上する。Therefore, the colored light that passes through the second color filter passes through all the other color filters and is detected by all the pixels (light receiving elements). Also, among the colored light that does not pass through the second color filter, the colored light that passes through the third and fourth color filters is equivalent to being transmitted through all pixels when viewed in the horizontal and vertical directions, and has a sufficiently high resolution. can get. Furthermore, the colored light that passes through the second color filter passes through all the pixels, and the other colored light passes through the first, 30th, and fourth color filters, so that the light utilization rate is increased and the sensitivity is also improved.
［発明の実施例］ 以下、この発明の一実施例を説明する。[Embodiments of the invention] An embodiment of this invention will be described below.
第１図はこの実施例のブロック回路図である。FIG. 1 is a block circuit diagram of this embodiment.
図において、（１８）は光学系、（１ａ）はモザイク状
色フィルタ（以下、「フィルタ」という”） 、 （２
）は固体撮像素子、（３） 、 （４）はｌ水平走査
時間だけ信号を遅延させるＩＨ遅延素子、（８） 、
（７） 。In the figure, (18) is an optical system, (1a) is a mosaic color filter (hereinafter referred to as "filter"), (2
) is a solid-state image sensor, (3), (4) is an IH delay element that delays the signal by l horizontal scanning time, (8),
(7).
（８）は加減算を行う演算器、（９） 、 （１０）は
バイパスフィルタ、（１１）はローパスフィルタ、（１
２） 。(8) is an arithmetic unit that performs addition and subtraction, (9) and (10) are bypass filters, (11) is a low-pass filter, (1
2).
（１３）は変調器、（１６）は所定のテレビジョン方式
の映像信号を出力するエン云−ダ、（１７）は出力端子
である。(13) is a modulator, (16) is an encoder that outputs a video signal of a predetermined television system, and (17) is an output terminal.
第２図はフィルタ（１ａ）の配列パターンを示す図で、
実線で囲った水平方向が２画素、垂直方向が４画素の８
つの色フィルタの配列を１単位として水平・垂直両方向
に繰り返し配置された配列パターンを形成している。以
下、この配列パターンの作用を第３図〜第５図により説
明する。FIG. 2 is a diagram showing the arrangement pattern of the filter (1a),
8 with 2 pixels in the horizontal direction and 4 pixels in the vertical direction surrounded by a solid line
An arrangement pattern in which one color filter is arranged repeatedly in both horizontal and vertical directions is formed as one unit. The effect of this arrangement pattern will be explained below with reference to FIGS. 3 to 5.
第３図は第２図に示した配列パターンの１単位を示す図
である。FIG. 3 is a diagram showing one unit of the array pattern shown in FIG. 2.
まず始めに、第３図に示した色フィルタ配列がいかに優
れたものであるかを説明する０色フィルタを透過した光
は受光素子により光電変換され、その光量に応じた電気
信号が出力されるので、入射した光像はこの色フィルタ
の配列によって２次元的にサンプリングされているわけ
である。ＹｅＣフィルタ赤色光成分と緑色光成分とを透
過し。First of all, let's explain how excellent the color filter array shown in Figure 3 is.The light that passes through the 0-color filter is photoelectrically converted by a light receiving element, and an electrical signal is output according to the amount of light. Therefore, the incident light image is two-dimensionally sampled by this array of color filters. YeC filter transmits red light component and green light component.
Ｃフィルタは青色光成分と緑色光成分を透過するので、
入射光の色フィルタによるサンプリングを緑色光成分、
赤色光成分、青色光成分で見ると、第４図のようになる
０図において、Ｇ、Ｒ，Ｂはそれぞれ緑色、赤色、青色
光の各成分がサンプリングされることを示し、０はサン
プリングされないことを示している。Since the C filter transmits blue light components and green light components,
The green light component is sampled by the color filter of the incident light.
Looking at the red light component and blue light component, the result is as shown in Figure 4. In the 0 diagram, G, R, and B indicate that the green, red, and blue light components are sampled, respectively, and 0 indicates that they are not sampled. It is shown that.
このように、水平・垂直平面（ｘｙ平面）で行なわれた
サンプリングを、そのフーリエ変換を求めることにより
水平・垂直方向の２次元周波数平面（ｆｘ ｆｙ平面）
で表わすと第５図のようになる０図において矢印は各色
光成分のキャリアを表わしており、矢印の長さはキャリ
アの大きさを、向きは位相関係を示している。緑色光の
キャリアＧ（以下、「Ｇキャリア」という）は、Ｏｆｆ
冨くπ、０＜ｆｙ ＜πにおし）てはＣｆｘ、ｆｙ ）
＝ （０，０）の位置以外には無く、最高の解像度を持
っていることがわかる。赤色光のキャリアＲ（以下、「
Ｒキャリア」という）、青色光のキャリアＢ（以下、「
Ｂキャリア」という）はそれぞれｆｘ輪軸上ｔｙ輪軸上
は、０，２π以外にキャリアはなく、水子〇垂直解像度
は。In this way, by obtaining the Fourier transform of the sampling performed on the horizontal and vertical planes (xy plane), we can obtain a two-dimensional frequency plane in the horizontal and vertical directions (fx fy plane).
In Figure 5, the arrows represent the carriers of each color light component, the length of the arrow represents the size of the carrier, and the direction represents the phase relationship. The green light carrier G (hereinafter referred to as "G carrier") is Off.
Cfx, fy)
= (0,0), and it can be seen that it has the highest resolution. Red light carrier R (hereinafter referred to as “
R carrier”), blue light carrier B (hereinafter referred to as “
There are no carriers other than 0 and 2π on the fx wheel axis and ty wheel axis, respectively, and the vertical resolution is Mizuko〇.
緑色光と同等の高い解像度を有する。また、斜め方向に
ついてもキャリア間の距離が十分にあるので、水平拳垂
直方向に比べて著しい解像度の劣化は生じない、第１７
図に示した従来のモザイク状色フィルタ（１）における
各色光キャリアの配置を示す第１８図と比べれば、この
ことはより明らかである。It has high resolution equivalent to green light. In addition, since there is a sufficient distance between the carriers in the diagonal direction, there is no significant deterioration in resolution compared to the horizontal direction.
This becomes clearer when compared with FIG. 18, which shows the arrangement of each color optical carrier in the conventional mosaic color filter (1) shown in the figure.
カラー固体撮像装置は用いられるシステムによりその処
理内容は異なるが、この実施例では、インターレース走
査を行なうもので、固体撮像素子（２）としては、１フ
レ一ム分の信号を、２行ずつ独立に１フイールド内で読
み出すものとする。The processing content of color solid-state imaging devices differs depending on the system used, but in this example, interlaced scanning is performed, and the solid-state imaging device (2) processes signals for one frame in two rows independently. shall be read within one field.
次にこの実施例の動作を説明する。Next, the operation of this embodiment will be explained.
第６図は成るフィールドでの各部の信号を示す図表で、
ｍ番目の走査ライフでは、ｎｌｌ１目とｎ＋１番目の行
の画素の信号が、３２．Ｓｌの信号ラインから同時に読
み出される。このとき演算器（Ｅｌ）の出力は、ｍ番目
の５１信号から、ｍ−１番目の３１信号を減じたもので
あるから、Ｂ信号か−・画素ごとに正負が反転する信号
となる。このｍ番目の３１信号から、ｍ−１番目の８１
信号を減じるということは、２行前の画素の信号を、現
時刻の画素の信号から減じることであり、第５図の座標
系でいえば、ｆ７＝π／２で最大となる垂直方向のバン
ドパスフィルタを構成したことに等しい、１画素ごとに
正負が繰返す周波数は、π周波数に相りし、演算器（６
）につづくバイパスフィルタ（９）は、π周波数で応答
が最大となるものが用いられる。したがって、演算器（
６）によるｆｙ＝π／２で最大となる垂直方向フィルタ
と、ｆｘ＝πで最大となるバイパスフィルタ（８）とで
構成される２次元フィルタ（１３）は、（ｆｒ、ｆｙ）
＝（π、π／２）近傍の成分だけを透過させるフィルタ
となっている。そして、この２次元フィルタ（１８）を
透過したＢ信号は、変調器（１２）により復調され、ベ
ースバンドのＢ信号となる。Figure 6 is a diagram showing the signals of each part in the field,
In the m-th scanning life, the signals of the pixels in the nll1-th and n+1-th rows are 32. They are simultaneously read out from the Sl signal lines. At this time, the output of the arithmetic unit (El) is obtained by subtracting the m-1th 31st signal from the mth 51st signal, so it becomes a B signal - a signal whose sign is inverted for each pixel. From this mth 31 signal, m-1th 81
Subtracting the signal means subtracting the signal of the pixel two rows before from the signal of the pixel at the current time, and in the coordinate system of Figure 5, the vertical direction is the maximum at f7 = π/2. The frequency at which positive and negative values are repeated for each pixel, which is equivalent to configuring a bandpass filter, is equivalent to the π frequency,
) is used as the bypass filter (9) that has a maximum response at the π frequency. Therefore, the operator (
The two-dimensional filter (13) is composed of a vertical filter (8) that has a maximum at fy = π/2 according to 6) and a bypass filter (8) that has a maximum at fx = π.
= (π, π/2) This is a filter that only transmits nearby components. The B signal that has passed through the two-dimensional filter (18) is demodulated by the modulator (12) and becomes a baseband B signal.
演算器（７）の出力を見ると、それはＲ信号が１画素ご
とに符号が反転した信号となっており、その周波数はπ
に相当する。したがって、演算器（７）につづくバイパ
スフィルタ（ｌＯ）は、ｆｘ＝πで応答が最大となるも
のが用いられる。演算器（７）の動作は、現在の８１信
号と垂直方向に２画素前の信号との和から、素直方向に
１画素および３画素前の信号を減じることであり、それ
は、ｌ＝πで応答が最大となる垂直方向のバイパスフィ
ルタを構成したことに等しい。したがって、演算器（７
）とバイパスフィルタ（ｌＯ）とで構成される２次元フ
ィルタ（２０）は、（ｆ！ 、ｆｙ）＝ （π、π）で
応答が最大となるフィルタであり、この、２次元フィル
タ（２０）を透過したＲ信号は、変調器（１３）により
復調され、ベースバンドの２Ｂ信号となる。Looking at the output of the arithmetic unit (7), it is a signal in which the sign of the R signal is inverted for each pixel, and its frequency is π
corresponds to Therefore, the bypass filter (lO) following the arithmetic unit (7) is used so that its response is maximum when fx=π. The operation of the arithmetic unit (7) is to subtract the signals of 1 pixel and 3 pixels before in the vertical direction from the sum of the current 81 signal and the signal of 2 pixels before in the vertical direction. This is equivalent to constructing a vertical bypass filter with the maximum response. Therefore, the arithmetic unit (7
) and a bypass filter (lO) is a filter that has a maximum response at (f!, fy) = (π, π), and this two-dimensional filter (20) The R signal that has passed through is demodulated by the modulator (13) and becomes a baseband 2B signal.
次に演算器（８）の出力を見ると、２Ｇ＋Ｒ信号と２Ｇ
＋２Ｒ＋Ｒとが交互に現れており、この信号は次につづ
くローパスフィルタ（１１）で平滑化されて２Ｇ＋Ｂ＋
Ｒ信号となる。演算器（８）の動作は、１行前の画素の
信号と現在の画素の信号とを加算することで、ｆｙ ＝
Ｑで応答が最大となる垂直方向のローパスフィルタを構
成している。したがって、演算器（８）とローパスフィ
ルタ（１１）とで構成される２次元フィルタ（２１）は
、（ｆｘ、ｆｙ）＝（０，０）で応答が最大となる２次
元ローパスフィルタである。Next, looking at the output of the arithmetic unit (8), we see that the 2G+R signal and the 2G
+2R+R appear alternately, and this signal is smoothed by the next low-pass filter (11) and becomes 2G+B+
This becomes an R signal. The operation of the arithmetic unit (8) is to add the signal of the pixel in the previous row and the signal of the current pixel, so that fy =
It constitutes a vertical low-pass filter whose response is maximum at Q. Therefore, the two-dimensional filter (21) composed of the arithmetic unit (8) and the low-pass filter (11) is a two-dimensional low-pass filter that has a maximum response at (fx, fy)=(0,0).
以北のようにして抽出されたＢ信号、２Ｂ信号および２
Ｇ＋Ｂ＋Ｒ信号は、エンコータ（１６）により所定形式
の映像信号に変換され、出力端子（１７）から出力され
る。The B signal, 2B signal, and 2
The G+B+R signal is converted into a video signal in a predetermined format by an encoder (16) and output from an output terminal (17).
第７図は、他方のフィードにおける各部の信号を示す図
表である。このフィールドにおいては、走査ラインがｍ
番目のときには、ｎ−１番目とｎ番目の行の画素の信号
が３２．Ｓｌの信号ラインから同時に出力される。演算
器（７）の出力について見ると、２Ｂ信号は１画素ごと
に反転しており、演算器（７）につづく中心周波数πの
バイパスフィルタ（１０）および変調器（１３）を経て
２Ｂ信号が得られる。FIG. 7 is a chart showing the signals of each part in the other feed. In this field, the scan line is m
At the time, the signals of the pixels in the (n-1)th and nth rows are 32. They are simultaneously output from the Sl signal line. Looking at the output of the arithmetic unit (7), the 2B signal is inverted for each pixel, and the 2B signal is passed through the bypass filter (10) with a center frequency of π and the modulator (13) following the arithmetic unit (7). can get.
他方、変調器（１２）と２次元フィルタ（２１）の出力
には、第６図のフィールドの場合と同様に、Ｂ信号と２
Ｇ＋Ｂ＋Ｒ信号が得られ、これらの信号がエンコータ（
１Ｂ）により所定の映像信号として出力端子（１７）よ
り出力される。On the other hand, the outputs of the modulator (12) and the two-dimensional filter (21) contain the B signal and the two-dimensional filter, as in the case of the field in FIG.
G+B+R signals are obtained and these signals are sent to the encoder (
1B) is outputted from the output terminal (17) as a predetermined video signal.
なお、第３図に示した色フイルルタ配列と同一の性能を
有する色フィルタ配列として第８図に示したものがある
が、これは第２図中に破線で囲んだ部分と同じであり、
結局、第３図の色フィルタ配列と第８図の色フィルタ配
列とは同じものとなる。このような色フィルタ配列は、
第２図において区切り方を変えれば他にも２通り存在す
るが、全てその繰り返しを考えれば、第３図の色フィル
タ配列と同じである。Note that there is a color filter array shown in FIG. 8 that has the same performance as the color filter array shown in FIG. 3, but this is the same as the part surrounded by the broken line in FIG.
After all, the color filter array in FIG. 3 and the color filter array in FIG. 8 are the same. Such a color filter array is
In FIG. 2, there are two other ways if the way of division is changed, but if you consider the repetition, they are all the same as the color filter arrangement in FIG. 3.
第９図は他の色フイルタ配列例を示す図で、この例は、
第３図に示した色フィルタ配列のうち、Ｙｅフィルタと
ｃｙフィルタとを入れ換えたものである。この色フィル
タ配列を、第４図と同様に各色成分毎のサンプリングと
して表わすと第１０図のようになる。第４図と第１θ図
を比べれば明らかなように、Ｒのサンプル位置とＢのサ
ンプル位置とが入れ換わったものとなっている。FIG. 9 is a diagram showing another example of color filter arrangement.
Of the color filter array shown in FIG. 3, the Ye filter and the cy filter are replaced. If this color filter array is represented as sampling for each color component as in FIG. 4, it will be as shown in FIG. 10. As is clear from a comparison between FIG. 4 and FIG. 1θ, the R sample position and the B sample position have been swapped.
したがって、第９図に示した色フィルタ配列では、（ｆ
！ 、ｆｙ）＝ （π、π／２）の位置にはＲキャリア
があり、（ｆｘ 、ｆｙ）＝ （π、π）の位置にはＢ
キャリアがある。そして、この色配列を持つモザイク状
フィルタを、第１図に示したシステムに適用した場合に
は、変調器（１２）からはＲ信号が、変調器（１３）か
らは２Ｂ信号が、２次元フィルタ（２１）からは２Ｇ＋
Ｂ＋Ｒ信号がそれぞれ出力されることになるが、解像度
、感度等の特性は同じである。Therefore, in the color filter array shown in FIG.
! , fy) = (π, π/2), there is an R carrier, and (fx, fy) = (π, π), there is a B carrier.
I have a career. When a mosaic filter having this color arrangement is applied to the system shown in Fig. 1, the R signal from the modulator (12) and the 2B signal from the modulator (13) are two-dimensional. 2G+ from filter (21)
B+R signals are output respectively, but the characteristics such as resolution and sensitivity are the same.
第１１図は第３図に示した色フィルタ配列をもつフィル
タ（１ａ）を、受光素子に対して繕画素ピッチ光学的に
ずらして配置した２つの固体撮像素子を２つ用いた撮像
装置のブロック回路図である。FIG. 11 shows a block of an imaging device using two solid-state imaging devices in which a filter (1a) having the color filter arrangement shown in FIG. 3 is arranged with the pixel pitch optically shifted from the light receiving element. It is a circuit diagram.
図において（ｌｂ） 、 （ｌｃ）は横ストライプ色フ
ィルタ、（２２）は光学系（１８）から入射した入射光
を２分するハーフミラ−１（２３）はミラー、（２ａ）
、 （２ｂ）は固体撮像素子であり、ハーフミラ−（
２２）、ミラー（２３）により２つの固体撮像素子（２
ａ） 、 （２ｂ）には同一の光像が入射する。（２０
は２つの固体撮像素子（２ａ） 、 （２ｂ）の出力を
合成し、所定形式の映像信号に合成する信号合成処理回
路、（２５）は２つの固体撮像素子（２ａ） 、 （２
ｂ）駆動パルスを発生する駆動信号発生器である。In the figure, (lb) and (lc) are horizontal stripe color filters, (22) is a half mirror that divides the incident light from the optical system (18) into two, and (23) is a mirror.
, (2b) is a solid-state image sensor, which is a half mirror (
22), two solid-state image sensors (2
The same optical image is incident on a) and (2b). (20
(25) is a signal synthesis processing circuit that combines the outputs of the two solid-state image sensors (2a) and (2b) into a video signal in a predetermined format;
b) A drive signal generator that generates drive pulses.
このように構成された固体撮像装置において、２つの固
体撮像素子（２ａ） 、 （２ｂ）の位置関係が、相対
的に水平方向の画素ピッチｐｈの種だけ水平方向にずれ
たものである場合（以下、「水平画素ずらし」という）
、入射光像側から見たときの２つの固体撮像素子（２ａ
） 、 （２ｈ）の受光素子（画素）は、第１２図に示
したように水平方向に１画素ごとに異なる固体撮像素子
（２ａ） 、 （２ｂ）の画素が並んでいることになる
０図中、斜線を付した画素は、固体撮像素子（２ｂ）の
画素を、斜線を付していない画素は、固体撮像素子（２
ａ）の画素を示している。In the solid-state imaging device configured as described above, when the positional relationship between the two solid-state imaging elements (2a) and (2b) is relatively shifted in the horizontal direction by the amount of the horizontal pixel pitch ph ( (hereinafter referred to as "horizontal pixel shift")
, two solid-state image sensors (2a
) and (2h), the pixels of the solid-state image sensors (2a) and (2b) are lined up horizontally for each pixel, as shown in Figure 12. In the middle, the shaded pixels are pixels of the solid-state image sensor (2b), and the non-shaded pixels are the pixels of the solid-state image sensor (2b).
The pixel in a) is shown.
この場合に第３図に示した色フィルタ配列を適用するに
は、第１３図（Ａ）、（Ｂ）に示した色フィルタ配列を
もつ横ストライプ色フィルタ（ｌｂ） 。In this case, to apply the color filter arrangement shown in FIG. 3, a horizontal stripe color filter (lb) having the color filter arrangement shown in FIGS. 13(A) and 13(B) is used.
（１ｃ）をそれぞれ固体撮像素子（２ａ） 、 （２ｂ
）に設ければ良い、横ストライプ色フィルタ（ｌｂ）
、 （ｌｃ）は。(1c) are respectively solid-state image sensors (2a) and (2b
) horizontal stripe color filter (lb)
, (lc) is.
第３図に示した色フィルタ配列を縦に２分し、それぞれ
水平・垂直方向に配列したものであるから製造が容易で
あるという効果がある。Since the color filter array shown in FIG. 3 is vertically divided into two and arranged in horizontal and vertical directions, it is advantageous in that manufacturing is easy.
つぎに、２つの固体撮像素子（２ａ） 、 （２ｂ）の
位ご関係が相対的に垂直方向の画素ピッチＰマの局だけ
争直方向にずれたものである場合（以下、「垂直画素ず
らし」という）には、入射光像側から見たときの２つの
固体撮像素子（２ａ） 、 （２ｂ）の受光画素は第１
４図に示したように、垂直方向に１画素毎に異なる固体
撮像素子の画素が並んでいることになる。この場合に、
第３図に示した色フィルタ配列もつフィルタを適用する
には、第１５図（Ａ）、（Ｂ）に示した色フィルタ配列
もつフィルタ（１ｄ） 、 （ｌｅ）をそれぞれの固体
撮像素子に配設すれば良い。Next, when the positional relationship of the two solid-state image sensors (2a) and (2b) is relatively shifted in the vertical direction by a pixel pitch P in the vertical direction (hereinafter referred to as "vertical pixel shift ), the light-receiving pixels of the two solid-state image sensors (2a) and (2b) when viewed from the incident light image side are the first
As shown in FIG. 4, pixels of different solid-state image sensors are lined up vertically for each pixel. In this case,
To apply the filter with the color filter array shown in Fig. 3, filters (1d) and (le) with the color filter arrangement shown in Figs. Just set it up.
このモザイク状フィルタ（ｌｄ） 、 （ｌｅ）の色フ
ィルタの配列は、垂直方向に１画素、水平方向に１画素
ずれているだけで、色フィルタ配列は同じものであるか
ら、同一プロセスで製造することができる。The color filter arrays of these mosaic filters (ld) and (le) are shifted by only one pixel in the vertical direction and one pixel in the horizontal direction, but the color filter arrays are the same, so they are manufactured using the same process. be able to.
また、第１５図（Ａ）に示したフィルタ（１ｄ）を持つ
固体撮像素子を２つ用いて、互いの位置関係を水平方向
に水平画素ピッチＰｈだけずらし、垂直方向には垂直画
素ピッチＰマの１．５倍だけずれる様にすることで、第
１６図に示したように、入射光像側から見た色フィルタ
の配列は、第３図に示した色フィルタ配列と同じになる
。この場合には、垂直方向にずらした分だけ２つの固体
撮像素子の駆動タイミングをずらすか、或は第１６図に
おいて破線で示した色フィルタ配列を有する固体撮像素
子の出力信号を垂直および水平方向にずらした分だけ遅
延させることによって、第１６図に示した同一行にある
色フィルタに対応する信号が同じタイミングで得られる
ので、２種類の固体撮像素子を製造する必要が無く、装
置を安価にできる効果がある。このことは、第１５図（
Ｂ）に示したフィルタ（１ｅ）を持つ固体撮像素子を２
つ用いても全く同様である。Furthermore, by using two solid-state image sensors having filters (1d) shown in FIG. By shifting by 1.5 times as much as 1.5 times, the color filter arrangement as seen from the incident light image side becomes the same as the color filter arrangement shown in FIG. 3, as shown in FIG. In this case, either the drive timings of the two solid-state image sensors are shifted by the amount of the shift in the vertical direction, or the output signals of the solid-state image sensor having the color filter array shown by the broken line in FIG. 16 are changed in the vertical and horizontal directions. By delaying the amount by the amount shifted, the signals corresponding to the color filters in the same row shown in FIG. It has the effect of This can be seen in Figure 15 (
The solid-state image sensor having the filter (1e) shown in B) is
It is exactly the same even if one is used.
以上は、第３図に示した色フィルタ配列を用いたフィル
タを、複数個の固体撮像素子にずらして配置して撮像装
こに適用した場合を説明したが、第９図に示した色フィ
ルタ配列を用いたフィルタを適用した場合でも全く同様
に構成でき、同様の効果′が得られることは明らかであ
る。In the above, a case has been described in which a filter using the color filter array shown in FIG. It is clear that even when a filter using an array is applied, it can be constructed in exactly the same way and the same effect can be obtained.
［発明の効果］
以上のように、この発明によれば、固体撮像素子の前に
配設される色フィルタの配列パターンを、水平方向２画
素、垂直方向４画素の８つを１単位とし、この１単位を
構成する各色フィルタの位置をＣ１ｊ（ｉ＝１〜２．ｊ
＝１〜４）とするとき、ＣＩ４．Ｃ２１には全色光透過
のＷフィルタを、Ｃ１ｌ、Ｃ２４には特定の色光のみを
透過させる第２の色フィルタを、Ｃ１３，Ｃ２２にはそ
れぞれ第２の色フィルタを透過する色光および他の色光
を透過させる第３の色フィルタを、Ｃ１２，Ｃ２３には
上記第２の色フィルタを透過する色光および上記第３の
色フィルタを透過する他の色光の補色光を透過する第４
の色フィルタを配置したので、水平・垂直の周波数軸上
以外では広い間隔で各色光キャリアが発生するので、モ
アレ縞の発生が少なく、解像度が向上するとともに、光
利用率が高まるので、感度の良い撮像装置が得られる効
果がある。[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, the arrangement pattern of the color filters disposed in front of the solid-state image sensor has eight pixels (two pixels in the horizontal direction and four pixels in the vertical direction) as one unit, The position of each color filter constituting this one unit is C1j (i=1~2.j
= 1 to 4), CI4. C21 is a W filter that transmits all color light, C1l and C24 are second color filters that transmit only specific color light, and C13 and C22 are filters that transmit color light that passes through the second color filter and other color light, respectively. A third color filter is provided at C12 and C23, and a fourth color filter is provided at C12 and C23, which transmits the color light that passes through the second color filter and the complementary color light of the other color light that passes through the third color filter.
Since the color filters are arranged, light carriers of each color are generated at wide intervals except on the horizontal and vertical frequency axes, which reduces the occurrence of moiré fringes, improves resolution, and increases light utilization, which improves sensitivity. This has the effect of providing a good imaging device.
また、この発明を２つの固体撮像素子を用いた画素ずら
しによる固体撮像装置に適用した場合。Further, when the present invention is applied to a solid-state imaging device using two solid-state imaging devices and using pixel shifting.
水平画素ずらしのときには２つの固体撮像素子に装着す
る色フィルタは横ストライプフィルタに形成することが
できるので、製造の容易なフィルタで構成できる効果が
ある。In the case of horizontal pixel shifting, the color filters attached to the two solid-state image sensors can be formed into horizontal stripe filters, which has the effect of being able to be configured with filters that are easy to manufacture.
また、垂直画素ずらしのときには、２つの固体撮像素子
に装着する色フィルタは、同じ配列のものとなるので、
同一のプロセスでフィルタを製造できる効果が得られ、
また、全く同じ固体撮像素子を２つ用いて撮像装置が構
成できるので、安価なカラー固体撮像装置が得られる効
果がある。Also, when vertical pixel shifting is used, the color filters attached to the two solid-state image sensors are in the same arrangement, so
The effect is that filters can be manufactured using the same process,
Furthermore, since an imaging device can be configured using two identical solid-state imaging devices, an inexpensive color solid-state imaging device can be obtained.
第１図はこの発明の一実施例のブロック回路図、第２図
はこの実施例の要部であるモザイク状色フィルタを示す
図、第３図はこのモザイク状色フィルタの色フイルタ配
列パターンの１中位を示す図、第４図はこの配列単位の
透過色光の配列構成を示す図、第５図はこの配列単位に
おける各色光キャリアの大きさと位相関係を２次元周波
数平面で示す図、第６図および第７図は第１図の実施例
の各部の信号を示す図表、第８図は他の色フィルタの配
列単位を示す図、第９図は色フイルタ配列単位の他の配
列例を示す図、第１Ｏ図はこの配列例の透過色光の配列
構成を示す図、第１１図はこの発明の他の実施例のブロ
ック回路図。
第１２図はこの実施例において２つの固体撮像素子を水
平方向にずらしたときの受光する画素の位置関係を示す
図、第１３図（Ａ） 、 （Ｂ）はこの実施例における
２つのフィルタの色フイルタ配列パターンを示す図、第
１４図は第１１図の実施例において、２つの固体撮像素
子を垂直方向にＰマ／２ずらしたときに受光する画素の
位置関係を示す図、第１５図（Ａ） 、 （Ｂ）はこ
の実施例における２つのフィルタの色フイルタ配列パタ
ーンを示す図、第１６図はこの実施例の２つの固体撮像
素子の走査方法を説明するための図、第１７図は従来の
カラー固体撮像装置の色フィルタの配列例を示す図、第
１８図はこの従来例の固体撮像素子が検出する各色のキ
ャリアの大きさと位相関係を２次元周波数平面で示した
図である。
（ｌａ） 、 （ｌｄ） 、 （１６）・・・モザイク
状色フィルタ、（ｌｂ） 、 （ｌｃ）・・・横ストラ
イプ色フィルタ、（２）。
（２ａ） 、 （２ｂ）”固体撮像素子、 （３） 、
（４） ・ｔ Ｈ遅延素子、（Ｅｌ） 、 （７）
、 （８）・・・演算器、（９）。
（１０）・・・バイパスフィルタ、 （１１）・・・ロ
ーパスフィルタ、（１２） 、 （１３）・・・変調器
、（１Ｂ）・・・エンコーダ、（２４）・・・信号合成
処理回路、Ｇ−・・緑色光透過フィルタ、Ｃｙ・・・シ
アン色光透過フィルタ、Ｙｅ・・・黄色光透過フィルタ
、Ｗ・・・余色光透過フィルタ。
なお、各図中、同一符号はそれぞれ同一、または相当部
分を示す。FIG. 1 is a block circuit diagram of an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a diagram showing a mosaic color filter which is the main part of this embodiment, and FIG. 3 is a diagram showing the color filter arrangement pattern of this mosaic color filter. Figure 4 is a diagram showing the array configuration of transmitted color light in this array unit. Figure 5 is a diagram showing the size and phase relationship of each color light carrier in this array unit on a two-dimensional frequency plane. 6 and 7 are diagrams showing signals of each part of the embodiment shown in FIG. 1, FIG. 8 is a diagram showing other color filter arrangement units, and FIG. 9 is a diagram showing other arrangement examples of color filter arrangement units. FIG. 1O is a diagram showing the arrangement configuration of transmitted color light in this arrangement example, and FIG. 11 is a block circuit diagram of another embodiment of the present invention. FIG. 12 is a diagram showing the positional relationship of the light-receiving pixels when the two solid-state image sensors are shifted in the horizontal direction in this embodiment, and FIGS. FIG. 14 is a diagram showing a color filter arrangement pattern, and FIG. 15 is a diagram showing the positional relationship of pixels that receive light when two solid-state image sensors are vertically shifted by P/2 in the embodiment of FIG. 11. (A) and (B) are diagrams showing the color filter arrangement patterns of the two filters in this embodiment, FIG. 16 is a diagram for explaining the scanning method of the two solid-state image sensors in this embodiment, and FIG. 17 18 is a diagram showing an example of the arrangement of color filters in a conventional color solid-state imaging device, and FIG. 18 is a diagram showing, on a two-dimensional frequency plane, the size and phase relationship of carriers of each color detected by this conventional solid-state imaging device. . (la), (ld), (16)...mosaic color filter, (lb), (lc)...horizontal stripe color filter, (2). (2a), (2b)"solid-state image sensor, (3),
(4) ・t H delay element, (El) , (7)
, (8)...Arithmetic unit, (9). (10)...Bypass filter, (11)...Low pass filter, (12), (13)...Modulator, (1B)...Encoder, (24)...Signal synthesis processing circuit, G-... Green light transmission filter, Cy... Cyan color light transmission filter, Ye... Yellow light transmission filter, W... Extra color light transmission filter. In each figure, the same reference numerals indicate the same or corresponding parts.
Claims (3)
する複数個の受光素子が配列されてなる固体撮像素子と
、この固体撮像素子の前に配設されかつ透過色光の異な
る色フィルタが上記各画素に対向する位置に一定のパタ
ーンで配列されてなるモザイク状色フィルタと、上記固
体撮像素子の光像信号を走査してとり出しかつ所定形式
の映像信号に合成する信号合成処理手段とを備え、上記
モザイク状色フィルタの配列パターンを、水平方向が２
画素、垂直方向が４画素の８つの色フィルタを１単位と
し、この１単位の配列位置を Ｃｉｊ（ｉは水平方向の位置、ｊは垂直方向の位置）で
表わしたとき、Ｃ１４、Ｃ２１には全色光を透過する第
１の色フィルタを、Ｃ１１、Ｃ２４には選定されたスペ
クトル領域の色光のみを透過する第２の色フィルタを、
Ｃ１３、Ｃ２２にはそれぞれ上記第２の色フィルタを透
過する色光および異なるスペクトル領域の色光を透過す
る第３の色フィルタを、Ｃ１２、Ｃ２３には上記第２の
色フィルタを透過する色光および上記第３の色フィルタ
を透過する異なるスペクトル領域の色光の補色光を透過
させる第４の色フィルタをそれぞれ配置してなる配列パ
ターンとしたことを特徴とするカラー固体撮像装置。(1) A solid-state image sensor in which a plurality of light-receiving elements each constituting one pixel are arranged in both horizontal and vertical directions, and a color filter disposed in front of the solid-state image sensor and transmitting different colored light as described above. A mosaic color filter arranged in a fixed pattern at a position facing each pixel, and a signal synthesis processing means that scans and extracts the optical image signal of the solid-state image sensor and synthesizes it into a video signal of a predetermined format. The arrangement pattern of the mosaic color filters is arranged in two horizontal directions.
When 8 color filters with 4 pixels in the vertical direction are considered as 1 unit, and the array position of this 1 unit is expressed as Cij (i is the horizontal position, j is the vertical position), C14 and C21 are as follows. A first color filter that transmits all color light, and a second color filter that transmits only color light in a selected spectral region is provided at C11 and C24.
C13 and C22 each have a third color filter that transmits the colored light that passes through the second color filter and a color light in a different spectral region, and C12 and C23 that transmit the colored light that passes through the second color filter and the third color filter that transmits the colored light of a different spectral region. 1. A color solid-state imaging device characterized by having an arrangement pattern in which fourth color filters are respectively arranged to transmit complementary color light of a different spectral range transmitted through the third color filter.
第３の色フィルタがシアン色光透過フィルタであり、第
４の色フィルタが黄色光透過フィルタである特許請求の
範囲第１項記載のカラー固体撮像装置。(2) the second color filter is a green light transmission filter;
2. The color solid-state imaging device according to claim 1, wherein the third color filter is a cyan light transmission filter, and the fourth color filter is a yellow light transmission filter.
第３の色フィルタが黄色光透過フィルタであるり、第４
の色フィルタがシアン色光透過フィルタである特許請求
の範囲第１項記載のカラー固体撮像装置。(3) the second color filter is a green light transmission filter;
The third color filter may be a yellow light transmitting filter, or the fourth color filter may be a yellow light transmitting filter.
2. The color solid-state imaging device according to claim 1, wherein the color filter is a cyan color light transmitting filter.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62093504A JPS63258181A (en) | 1987-04-15 | 1987-04-15 | Color solid-state image pickup device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62093504A JPS63258181A (en) | 1987-04-15 | 1987-04-15 | Color solid-state image pickup device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63258181A true JPS63258181A (en) | 1988-10-25 |
Family
ID=14084177
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62093504A Pending JPS63258181A (en) | 1987-04-15 | 1987-04-15 | Color solid-state image pickup device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63258181A (en) |
-
1987
- 1987-04-15 JP JP62093504A patent/JPS63258181A/en active Pending
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