JPS59103486A - Solid-state color image pickup device - Google Patents

Solid-state color image pickup device

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Publication number
JPS59103486A
JPS59103486A JP57212902A JP21290282A JPS59103486A JP S59103486 A JPS59103486 A JP S59103486A JP 57212902 A JP57212902 A JP 57212902A JP 21290282 A JP21290282 A JP 21290282A JP S59103486 A JPS59103486 A JP S59103486A
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JP
Japan
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signal
horizontal
color
vertical
solid
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Pending
Application number
JP57212902A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Makoto Fujimoto
眞 藤本
Atsushi Morimura
淳 森村
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP57212902A priority Critical patent/JPS59103486A/en
Publication of JPS59103486A publication Critical patent/JPS59103486A/en
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    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/40Extracting pixel data from image sensors by controlling scanning circuits, e.g. by modifying the number of pixels sampled or to be sampled
    • H04N25/44Extracting pixel data from image sensors by controlling scanning circuits, e.g. by modifying the number of pixels sampled or to be sampled by partially reading an SSIS array
    • H04N25/447Extracting pixel data from image sensors by controlling scanning circuits, e.g. by modifying the number of pixels sampled or to be sampled by partially reading an SSIS array by preserving the colour pattern with or without loss of information
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/10Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof for transforming different wavelengths into image signals
    • H04N25/11Arrangement of colour filter arrays [CFA]; Filter mosaics
    • H04N25/13Arrangement of colour filter arrays [CFA]; Filter mosaics characterised by the spectral characteristics of the filter elements
    • H04N25/134Arrangement of colour filter arrays [CFA]; Filter mosaics characterised by the spectral characteristics of the filter elements based on three different wavelength filter elements

Abstract

PURPOSE:To improve the horizontal resolution by arranging the center of sensitivity of picture elements so as to be interleaved in adjacent horizontal picture element trains in a solid-state image pickup device for TV camera and scanning and adding two adjacent horizontal picture elements at the same time, allowing to eliminate the effect of the vertical transfer efficiency on the picture quality. CONSTITUTION:A signal charge is stored in a photo didoe 2(2a, 2b-) by an incident light from an object during one vertical period and a vertical scanning pulse generated from a vertical shift register 5 is applied to a gate of a vertical switch MOS-FET4 to transfer the signal charge onto a signal line 3 and then to a transfer capacitive element 8, the charge is transferred to a horizontal CCD10 and read out to a signal output section 11 at one horizontal scanning period, and two horizontal lines (a and b, c and d etc.) are read out at the same time during one horizontal scanning period. Cyan, yellow and magenta filters 12-14 are sequentially and repetitively arranged corresponding to each photo diode 2, the same chroma signal is obtained at each vertical line and a luminance signal is obtained by reading and adding plural adjacent horizontal lines at the same time.

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その前面に配した色フィ
ルタを用いたテレビジョンカメラ用の固体カラー撮像装
置に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of the Invention The present invention relates to a solid-state color imaging device for a television camera that uses a single solid-state imaging device and a color filter disposed in front of the solid-state imaging device.

従来例の構成とその問題点 単一の固体撮像素子を使用してカラー画像を得る単板式
カラー固体撮像装置として種々提案さnている。
Conventional Structures and Problems Various types of single-chip color solid-state imaging devices have been proposed that use a single solid-state imaging device to obtain color images.

周知のように、固体撮像素子としては、電荷転送素子の
C0D(チャージカプルドデバイス)型もしくはBBD
(バケツトプリゲードデ/タイス)型と、x−Yアドレ
ス素子のMO’、S型のものがあるが、このうちMO8
型固体撮像素子は垂直と水平のシフトレジスタによりM
O8型トランジスタを順次スイッチングさせて信号を読
み出しているため、特に水平走査によるスイッチングパ
ルスによるスパイクノイズが発生し、しかも画素数が増
加する程、信号に対してこのスパイクノイズが増加し画
質のSN比を制限させている。
As is well known, solid-state imaging devices include charge transfer devices of the C0D (charge coupled device) type or BBD.
(bucket top prigate de/tice) type, MO', S type of x-Y address element, among these, MO8
type solid-state image sensor uses vertical and horizontal shift registers to
Since signals are read out by sequentially switching O8 type transistors, spike noise occurs especially due to switching pulses during horizontal scanning.Moreover, as the number of pixels increases, this spike noise increases with respect to the signal and reduces the S/N ratio of the image quality. is restricted.

しかしながら、X−Yアドレス型の固体撮像素子は、画
素からの信号電荷をアドレスして読み出3 すため、隣接する垂直方向での信号電荷のクロストーク
はなく、第1図に示すようなモザイク状色フィルタを使
用し、垂直相関を利用してカラー信号を得るカラ一方式
には適している。なお、第1図において点線で示す部分
は受光部のフォトダイオードであり、実線は色フィルタ
・素子を示している。
However, since X-Y addressing type solid-state image sensors read out signal charges from pixels by addressing them, there is no crosstalk between adjacent signal charges in the vertical direction, resulting in a mosaic pattern as shown in Figure 1. It is suitable for a color one-sided method that uses a color filter and uses vertical correlation to obtain a color signal. In FIG. 1, the part indicated by the dotted line is the photodiode of the light receiving section, and the solid line indicates the color filter/element.

また、CODには内部構造により、受光部の信号電荷を
フレーム毎に蓄積部に高速で転送し、この蓄積部から水
平転送段を通して順次読み出すフレームトランスファ方
式と、フォトダイオードの信号電荷を縦ライン毎に独立
した垂直転送ラインに読み出し、水平走査期間毎にこの
信号電荷を水平転送段に転送し、この水平転送段から順
次直列信号として取り出すインターライン方式とがある
が、前者のフレームトランスファ方式の場合は、チャン
ネルストッパーが縦方向にしか存在しないため、隣接す
る垂直方向では信号電荷のクロストークを生じ、垂直相
関を利用してカラー信号を分離するカラ一方式は不可能
であり、第2図に示すよりなR,G、Bのストライプ色
フイルタ全使用して、クロストークがあっても混色が生
じないカラ一方式とする必要がある。しかし、この方式
では、色フィルタの繰り返しが3個毎になるため、輝度
信号の帯域が広く取れない欠点がある。
In addition, COD uses a frame transfer method in which the signal charge of the light receiving section is transferred to the storage section at high speed for each frame and sequentially read out from the storage section through a horizontal transfer stage, and the signal charge of the photodiode is transferred every vertical line. There is an interline method in which signal charges are read out onto an independent vertical transfer line, transferred to a horizontal transfer stage every horizontal scanning period, and sequentially taken out as a serial signal from this horizontal transfer stage.In the case of the former frame transfer method, Since the channel stopper exists only in the vertical direction, crosstalk of signal charges occurs in the adjacent vertical direction, and the color one-way method that uses vertical correlation to separate color signals is impossible, as shown in Figure 2. It is necessary to use all of the R, G, and B striped color filters shown in the figure to create a color-only system that does not cause color mixing even if there is crosstalk. However, this method has the disadvantage that a wide band of luminance signals cannot be obtained because the color filters are repeated every three.

また、インターライン方式の場合は、受光部であるフォ
トダイオードは各々分離して存在するため、第1図のモ
ザイク状色フィルタを使用することも可能ではあるが、
垂直転送段の転送効率が100%でないため、取り残し
成分による混色が生じていた。
In addition, in the case of the interline method, since the photodiodes that are the light receiving sections are located separately, it is also possible to use the mosaic color filter shown in Figure 1.
Since the transfer efficiency of the vertical transfer stage was not 100%, color mixing occurred due to components left behind.

発明の目的 本発明は固体撮像素子の垂直転送段における非転送効率
の画質に対する影響をなくし、かつ水平方向の画素数に
対する水平解像度の低下を招かず光利用率の高いカラー
固体撮像装置を提供することを目的とするものである。
OBJECTS OF THE INVENTION The present invention provides a color solid-state imaging device that eliminates the influence of non-transfer efficiency on image quality in the vertical transfer stage of a solid-state imaging device, and that has a high light utilization rate without causing a decrease in horizontal resolution relative to the number of pixels in the horizontal direction. The purpose is to

発明の構成 本発明においては、画素の感摩中心を隣接する水平画素
列においてインターリーブするように配5、−−ミ′ 置した画素と、隣接する2水平画素列を同時に走査する
走査機構を有した固体撮像素子を用い、この固体撮像素
子上の各画素に対して、青色光と緑色光を透過するシア
ンフィルタ(赤色光を遮断するフィルタ)と緑色光と赤
色光を透過するイエロフィルタ(青色光を遮断するフィ
ルタ)と赤色光と青色光を透過するマゼンタフィルタ(
緑色光を遮断するフィルタ)の3色のフィルタを水平方
向に順次繰返して配し、かつ、隣接する水平画素列上の
同色のフィルターは、インターリーブする様に配する。
Structure of the Invention The present invention has pixels that are arranged so that the imaging center of the pixel is interleaved in adjacent horizontal pixel columns, and a scanning mechanism that simultaneously scans two adjacent horizontal pixel columns. For each pixel on this solid-state image sensor, a cyan filter (filter that blocks red light) that transmits blue light and green light and a yellow filter (filter that blocks red light) that transmits green light and red light are used. A filter that blocks light) and a magenta filter that transmits red and blue light (
Filters of three colors (filters that block green light) are arranged repeatedly in the horizontal direction, and filters of the same color on adjacent horizontal pixel columns are arranged so as to be interleaved.

この様に構成された素子から出力さnた2つの水平画素
列の信号を低域沖波することで輝度信号を得、先の出力
さ几た信号に含まnる空間変調さ九た色信号を検波して
色差信号を得る。
A luminance signal is obtained by applying low-frequency waves to the signals of the two horizontal pixel rows output from the element configured in this way, and the spatially modulated color signal contained in the previously outputted signal is obtained. Detect and obtain color difference signals.

この輝度信号と色差信号により複合カラー信号を作成す
る。
A composite color signal is created using this luminance signal and color difference signal.

実施例の説明 第3図に本発明一実施例のカラー固体撮像装置の構成要
素の一つである呼び水転送型固体撮像素6ベーミ゛ 子の構造を示す。図において、1は固体撮像素子、2、
(2a、2b、2c・・・・・・)は受光部であるフォ
トダイオードである。通常、このフォトダイオード?は
PN接合により形成さ几ており、このフォトダイオード
2の中心は隣接する垂直方向に対してインターリーブす
るように千鳥状に配置さnている。
DESCRIPTION OF THE EMBODIMENTS FIG. 3 shows the structure of a six-beam priming water transfer type solid-state imaging device, which is one of the components of a color solid-state imaging device according to an embodiment of the present invention. In the figure, 1 is a solid-state image sensor, 2,
(2a, 2b, 2c...) are photodiodes which are light receiving sections. Normally this photodiode? is formed by a PN junction, and the centers of the photodiodes 2 are arranged in a staggered manner so as to be interleaved with respect to the adjacent vertical direction.

3、(3a、3b、3C・・・・・・)は垂直信号線で
あり、フォトダイオード2とこの垂直信号線3との接続
関係は、第3図に示すように1水平ラインのフォトダイ
オードごとに交互の垂直信号線3に接続さ几ている。す
なわち、第3図の第1の水平ラインのフォトダイオード
2aは垂直信号線3aに、第2の水平ラインのフォトダ
イオード2bは垂直信号線3bに、というように、各々
垂直スイッチング用のMOS−FET4.(4a 、4
b、4c・・・・・・)を介して接続さ几ている。
3, (3a, 3b, 3C...) are vertical signal lines, and the connection relationship between the photodiode 2 and this vertical signal line 3 is as shown in FIG. Each signal line is connected to alternate vertical signal lines 3. That is, the photodiode 2a of the first horizontal line in FIG. 3 is connected to the vertical signal line 3a, the photodiode 2b of the second horizontal line is connected to the vertical signal line 3b, and so on. .. (4a, 4
b, 4c...).

5は垂直シフトレジスタであり、この垂直シフトレジス
タは垂直走査パルスφsPとクロスフパルスφVl”V
2の入力端子を有し、垂直シフトレジス7ベージ゛ り6の各段ごとの出力端は垂直アドレス線6 、(6a
、 eb 、 ec・・・・・・)を介してMOS−F
ET4の1水平ラインのゲートに共通に接続さnている
5 is a vertical shift register, and this vertical shift register receives vertical scanning pulse φsP and crossf pulse φVl''V.
The output terminal of each stage of the vertical shift register 7 pages 6 is connected to the vertical address lines 6, (6a
, eb, ec...) via MOS-F
It is commonly connected to the gate of one horizontal line of ET4.

また、垂直信号線3の一端は転送用03−FET7、 
(7a 、 7 b 、 7 c−・・・−、7a’、
7b’、7c’・・−・−)のソースに接続さ几ている
。このMOS−FET7のゲートは各々共通に接続さn
、転送ノくルス入力線(φTG)となる。転送用Mo5
−FET7のドレイン部には、そnぞn他端を共通にし
て転送パルス入力線(φTC)を形成する転送用容量素
子8、 (8a 、 8 b 、 8 c−−−−= 
、 8a’、8b’、8c’・・−・)が接続きれてい
る。ここで、転送用容量素子8の容量は垂直信号線3の
容量よりも充分に小さい。
Also, one end of the vertical signal line 3 is a transfer 03-FET7,
(7a, 7b, 7c-...-, 7a',
7b', 7c'...-) are connected to the sources. The gates of these MOS-FETs 7 are connected in common.
, becomes the transfer node input line (φTG). Mo5 for transfer
- Transfer capacitive elements 8, (8a, 8b, 8c) whose other ends are common to form a transfer pulse input line (φTC) are installed in the drain part of the FET7.
, 8a', 8b', 8c'...) are not connected. Here, the capacitance of the transfer capacitive element 8 is sufficiently smaller than the capacitance of the vertical signal line 3.

転送用容量素子8に隣接して転送ゲー)9.’(9a、
 9 b 、 9 C−−−−・−、9a’、9b’、
9c’・−・・・・)が設けられ、それらのゲートを共
通接続して転送用ゲート入力線(φTB)が形成さnる
。この転送用ゲート9に隣接して電荷結合型水平シフト
レジスタ(以後水平CCDと略称する) 10.(10
a 、 1oa’)が配置さ几、その水平方向の一端は
信号出力部11゜(11a、11b′)へ接続さnてい
る。
9. Transfer gate adjacent to transfer capacitive element 8). '(9a,
9 b, 9 C----, 9a', 9b',
9c'...) are provided, and their gates are commonly connected to form a transfer gate input line (φTB). Adjacent to this transfer gate 9 is a charge-coupled horizontal shift register (hereinafter abbreviated as horizontal CCD) 10. (10
a, 1oa') are arranged, and one end in the horizontal direction is connected to the signal output section 11° (11a, 11b').

呼び水転送型固体撮像素子の詳細については特願昭54
−135590号に述べらnでいるので、ここでは簡単
な説明にとどめる。
For details of the priming water transfer type solid-state image sensor, please refer to the patent application filed in 1973
Since it is described in No. 135590, a simple explanation will be given here.

1垂直期間の間に被写体からの入射光によりフォトダイ
オード2には信号電荷が蓄積さ几る。垂直シフトレジス
タ6から発生した垂直走査パルスを垂直スイッチ用MO
8−FET4のゲートに加えて、フォトダイオード2に
蓄積さnた信号電荷を垂直信号線3上に移す。字にφT
G、φTCvC電圧を印加して垂直信号線上3に移さn
た信号電荷を転送用容量素子8に転送する。転送用容量
素子8に転送された信号電荷は転送用ゲート9に電圧を
印加することにより水平CCD1oへ転送する。
During one vertical period, signal charges are accumulated in the photodiode 2 due to the incident light from the subject. The vertical scanning pulse generated from the vertical shift register 6 is sent to the vertical switch MO.
In addition to the gate of the 8-FET 4, the signal charges accumulated in the photodiode 2 are transferred onto the vertical signal line 3. φT in the letter
G, φTCvC voltage is applied and transferred to the vertical signal line 3.
The signal charge is transferred to the transfer capacitive element 8. The signal charge transferred to the transfer capacitive element 8 is transferred to the horizontal CCD 1o by applying a voltage to the transfer gate 9.

そして、水平CCD10へ転送さ几た信号電荷は適当な
転送りロックにより、1水平走査期間中に信号出力部1
1へ転送さn読み出さ几る。この水平転送のクロック周
波数はフォトダイオード2が1つの水平ラインに配列さ
几ている数により決まり、384個の場合は約7.2犀
となる。
Then, the signal charge transferred to the horizontal CCD 10 is transferred to the signal output section 1 during one horizontal scanning period by an appropriate transfer lock.
Transferred to 1 and read out. The clock frequency of this horizontal transfer is determined by the number of photodiodes 2 arranged in one horizontal line, and in the case of 384 photodiodes 2, it is approximately 7.2 times.

本装置の構成要素の一つである固体撮像素子は上記のよ
うな動作原理に基づくものであるが、更に1水平走査期
間に同時に複数の水平ラインの信号を読み出すことを特
徴とする。
The solid-state image sensing device, which is one of the components of this device, is based on the above-mentioned operating principle, and is further characterized in that signals of a plurality of horizontal lines are simultaneously read out during one horizontal scanning period.

すなわち、第1フイールドの第nH目 の水平走査にお
いては第3図に示すaとbの2つの水平ラインの信号を
、第1フイールドの第(n+1)H目の水平走査におい
ては、Cとdの2つの水平ラインの信号を読み出し、第
2フイールドの第nH目の水平走査においてはbとCの
2つの水平ラインの信号を、第2フイールドの第(n+
IH)目の水平走査においてはdと次に続く水平ライン
(図示せず)の信号を同時に読み出す。
That is, in the nHth horizontal scan of the first field, the signals of the two horizontal lines a and b shown in FIG. In the nH-th horizontal scan of the second field, the signals of the two horizontal lines b and C are read out, and the signals of the two horizontal lines b and C are read out in the (n+
In the horizontal scanning of IH), the signals of d and the next horizontal line (not shown) are read out simultaneously.

第4図は本装置の構成要素の−っである色フィルタを示
す図である。
FIG. 4 is a diagram showing a color filter, which is one of the constituent elements of this device.

第4図において、点線で示す四角形は第3図に示したフ
ォトダイオード2.(2a、2b、2c・・・・・)を
模式的に示しており、このフォトダイオード2に対応さ
せて、シアン(CY)フィルタ12、黄(Ye)フィル
タ13、マゼンタ(M)フィルタ14を順次繰り返して
配置している。
In FIG. 4, the rectangle indicated by a dotted line represents the photodiode 2. shown in FIG. (2a, 2b, 2c...) are schematically shown, and corresponding to this photodiode 2, a cyan (CY) filter 12, a yellow (Ye) filter 13, and a magenta (M) filter 14 are installed. They are arranged repeatedly in sequence.

このようなフォトダイオード2と色フィルタとの配列構
成にすると、第nH目の水平走査では、水平〇CD11
 aの出力端子からはフォトダイオード(2a 、 2
a’、2a ”・・・・・・)の出力信号、すなわちC
y、M、Ye  フィルタにより空間変調さnた信号が
得らn、水平〇CD11 a’  の出力端子からはフ
ォトダイオード(2b 、 2b’、2b”・・・・・
・)の出力信号、すなわちYe、Cy、Mフィルタによ
り空間変調さnた信号が得ら几る。
With such an array configuration of the photodiode 2 and the color filter, in the nH-th horizontal scan, the horizontal 〇CD11
From the output terminal of a, there are photodiodes (2a, 2
a', 2a ”...) output signal, that is, C
A signal spatially modulated by the Y, M, Ye filter is obtained, and from the output terminal of the horizontal CD11 a', a photodiode (2b, 2b', 2b''...
. ), that is, a signal spatially modulated by the Ye, Cy, and M filters.

第4図に示したフォトダイオードと色フィルタの構成を
第3図の固体撮像素子に応用して固体撮像素子を動作さ
せる場合、第3図に示した水平ラインa、bのフォトダ
イオードの信号電荷は、呼び水転送段を介して水平CC
D1oa、1oa’に同時に転送されるが、2つの水平
CODの動作に位相差を持たせて動作させる。すなわち
、水平CODの出力信号は点順次に出力端子に現わnる
が、水平〇CD10a’の出力信号群は前記水平CCD
10aの出力信号群と1800 の徒相を持たせて得ら
nるように水平CODへ印加する転送パルスの位相を異
ならせて水平COD?動作させた場合の水平CCD10
a 、10a’の出力信号の相対的な位相と分光特性を
第6図に示す。
When the configuration of the photodiode and color filter shown in FIG. 4 is applied to the solid-state image sensor shown in FIG. is the horizontal CC via the priming transfer stage.
The signals are transferred to D1oa and D1oa' at the same time, but the two horizontal CODs are operated with a phase difference. That is, the output signals of the horizontal COD appear point-sequentially at the output terminals, but the output signal group of the horizontal CD10a' appears at the output terminals of the horizontal CCD.
By making the phase of the transfer pulse applied to the horizontal COD different so that the phase difference between the output signal group 10a and the output signal group 1800 is obtained, the horizontal COD? Horizontal CCD10 when activated
FIG. 6 shows the relative phases and spectral characteristics of the output signals of a and 10a'.

第5図においてAは水平CG D 10 aすなわちフ
ォトダイオード2 a 、 2 a’、 2a”・旧・
・の出力信号、Bは水平CCD1obすなわちフォトダ
イオード2 b 、 2b’ 、2b ”−・団・の出
力信号をそれぞn模式的に示したものである。
In FIG. 5, A is the horizontal CG D10a, that is, photodiodes 2a, 2a', 2a''・old・
B is a schematic representation of the output signal of the horizontal CCD 1ob, that is, the photodiodes 2b, 2b', 2b''--group.

第5図において信号と信号の時間間かくは′4(f:水
平転送りロック周波数)であり、前述の方法により、A
、Eの各信号相互には180’V位相差が存在する。ま
た赤信号をR1緑信号をG、青信号をBとすnば、 Cy=(G十B)、M=(R+  B)、Ye=(R+
G)であるため各フォトダイオードからの出力信号の分
光特性は第6図A、Bのようになる。
In Fig. 5, the time interval between signals is '4 (f: horizontal transfer lock frequency), and by the method described above, A
, E, there is a 180'V phase difference between the signals. Also, if the red signal is R1, the green signal is G, and the green signal is B, then Cy = (G + B), M = (R + B), Ye = (R +
G), the spectral characteristics of the output signals from each photodiode are as shown in FIGS. 6A and 6B.

第6図A、Bは第6図A、Bに示した信号列のスペクト
ル分布を示す図である。周波数fは水平転送りロック周
波数であり、変調色信号によるカラーキャリアはgfの
周波数近傍に発生する。またこのときのカラーキャリア
の位相は、第7図A、Bに示すように1800 異なっ
ている。
FIGS. 6A and 6B are diagrams showing spectral distributions of the signal sequences shown in FIGS. 6A and 6B. The frequency f is the horizontal transfer lock frequency, and color carriers due to the modulated color signal are generated near the frequency gf. Further, the phases of the color carriers at this time differ by 1800 as shown in FIGS. 7A and 7B.

したがって、水平CCD10a 、 10a’O出力信
号を加算すれば、前記イfの周波数近傍に存在するカラ
ーキャリアは相殺さ几る。さらに加算することにより第
8図に示すような信号、すなわち、水平方向のフォトダ
イオードの数が等測的に2倍となるため、実質的に水平
方向のサンプリング周波数が2倍となった事に等しくな
る。第8図に示した信号列のスペクトル分布を第9図に
示す。
Therefore, by adding the output signals of the horizontal CCDs 10a and 10a'O, the color carriers existing near the frequency of if are canceled out. By further adding the signal as shown in Figure 8, the number of photodiodes in the horizontal direction is isometrically doubled, so the sampling frequency in the horizontal direction is essentially doubled. be equal. FIG. 9 shows the spectral distribution of the signal train shown in FIG.

第8図及び第9図から明らかなように、水平CCD10
a 、 10a/の出力信号を加算すれば、水平転送り
ロック周波数のKf近傍のカラーキャリアが相殺され水
平転送りロック周波数fの%の近傍に変調色信号のカラ
ーキャリアが発生するため、実際の輝度信号の帯域は前
記カラーキャリアのために%fまでに制限さnる。しか
しながら、この%fという値は従来の輝度信号帯域hf
の2倍に相当するため、水平解像度は大幅に改善さ几1
3、 。
As is clear from FIGS. 8 and 9, the horizontal CCD 10
If the output signals of a and 10a/ are added, the color carrier near Kf of the horizontal transfer lock frequency is canceled out, and the color carrier of the modulated color signal is generated near % of the horizontal transfer lock frequency f, so the actual The band of the luminance signal is limited to %f due to the color carrier. However, this value of %f is different from the conventional luminance signal band hf.
Since the horizontal resolution is twice that of the previous one, the horizontal resolution is significantly improved.
3.

る。Ru.

以上の説明は第4図における第nH目 すなわち、a、
bの水平ラインについて説明を行なったが第(n+1)
H目すなわちc、dの水平ラインについても全く同様で
ある。さらに第2フイールドの第4すなわちす、cの水
平ラインについても全く同様である。
The above explanation is for the nHth in FIG. 4, that is, a,
I explained about the horizontal line b, but the (n+1)th line
The same holds true for the H-th horizontal lines, ie, c and d. Furthermore, the same holds true for the fourth horizontal line of the second field, i.e., c.

次に固体カラー撮像装置の電気信号処理回路を第10図
に示して説明する。第10図において、16は固体撮像
素子であり、前述のような構造とし色フィルタを接着し
たものである。16は同期信号発生器であり、原発振周
波数は3.58Mの4倍の周波数を使用したものが便利
である。この同期信号発生器16からパルスφsP、φ
V11φV2゜φTG=φTc、φTB等の固体撮像素
子15の駆動信号を駆動回路17で作り、固体撮像素子
16に供給する。固体撮像素子16の2つの出力信号は
、加算器18に供給されて加算さn、その加算器の出力
信号は極周波数%fのローパスフィルタ19に供給さ几
、不要な高域成分を除去した後、エン147、−〕・ コーグ20に供給される。
Next, the electrical signal processing circuit of the solid-state color imaging device will be described with reference to FIG. In FIG. 10, reference numeral 16 denotes a solid-state image sensor, which has the structure described above and has a color filter bonded to it. Reference numeral 16 denotes a synchronizing signal generator, which conveniently uses a frequency four times as high as 3.58M as the original oscillation frequency. This synchronizing signal generator 16 generates pulses φsP, φ
Drive signals for the solid-state image sensor 15 such as V11φV2°φTG=φTc and φTB are generated by the drive circuit 17 and supplied to the solid-state image sensor 16. The two output signals of the solid-state image sensor 16 are supplied to an adder 18 and summed, and the output signal of the adder is supplied to a low-pass filter 19 with a pole frequency of %f to remove unnecessary high-frequency components. After that, it is supplied to En 147, -] and Coorg 20.

一方、色信号については、加算器18の出力信・号を中
心周波数%fのバンドパスフィルタ21に供給し、カラ
ーキャリア信号を取り出す。前記得ら几たカラーキャリ
ア信号を同期検波器22.23により9o惟相の異なっ
た同期検波用基準信号により同期検波しローパスフィル
タ24.25により、不要な高域成分を除去した後、エ
ンコーダ2゜に供給しカラーテレビシロン信号を得る。
On the other hand, regarding the color signal, the output signal of the adder 18 is supplied to a bandpass filter 21 with a center frequency of %f, and a color carrier signal is extracted. The obtained refined color carrier signal is synchronously detected by the synchronous detectors 22 and 23 using different synchronous detection reference signals of 9o phase, and unnecessary high-frequency components are removed by the low-pass filters 24 and 25, and then the encoder 2゜ to obtain a color television signal.

ここで同期検波器22.23に供給する基準信号の周波
数は水平転送りロック周波数fの%倍の周波数であり、
水平転送りロックと同期関係にある。26は同期信号発
生器から得らnた同期検波用基準信号を90°移相させ
、同期検波器22.23に供給する基準信号に90°の
位相差を持たせるための移相器である。
Here, the frequency of the reference signal supplied to the synchronous detectors 22 and 23 is % times the horizontal transfer lock frequency f,
It has a synchronous relationship with the horizontal transfer lock. 26 is a phase shifter for shifting the phase of the reference signal for synchronous detection obtained from the synchronous signal generator by 90 degrees so that the reference signal supplied to the synchronous detectors 22 and 23 has a phase difference of 90 degrees. .

第10図に示したバンドパスフィルタの出力信号をS。The output signal of the bandpass filter shown in FIG. 10 is S.

とす几ば、第8図より明らかなように以下余白 15゜ K1〈1.に2く1 ω−2π・if となる。As it is clear from Figure 8, the following margins 15° K1〈1. ni2ku1 ω−2π・if becomes.

この信号をCQS2π・−ft及びsin 2π・−f
tの基準信3              3 号で同期検波し高域成分を除去す几ば、ローパス−M)
  の色差信号が得ら几る。この2つの色差信号を色副
搬送波で変調し、前記、輝度信号を加算す几は標準の複
合カラーテレビジョン信号を得る事ができる。
This signal is converted into CQS2π・−ft and sin 2π・−f
If the high-frequency components are removed by synchronous detection with the reference signal 3 of t, low-pass-M)
A color difference signal is obtained. By modulating these two color difference signals with a color subcarrier and adding the luminance signal, a standard composite color television signal can be obtained.

以上の実施例では、色フィルタの配置を第4図に示す様
なストライプ状にしたが、フォトダイオードの形状によ
っては、第11図に示す様なモザイク状の配置とするこ
ともできる。又、実施例の信号処理は同期検波により色
信号を得たが、3つの異るフィルターを介した信号をサ
ンプリングして分離する方法や固体撮像素子から3つの
信号を独立に出力させる構成も同様に可能である。
In the above embodiments, the color filters are arranged in a striped pattern as shown in FIG. 4, but depending on the shape of the photodiode, they can also be arranged in a mosaic pattern as shown in FIG. 11. Furthermore, in the signal processing of the embodiment, color signals were obtained by synchronous detection, but the method of sampling and separating signals through three different filters and the configuration of independently outputting three signals from a solid-state image sensor are also similar. possible.

発明の効果 このように、本発明の固体カラー撮像装置によnば、垂
直転送効率の画質に対する影響となくすることができ、
かつ従来の方式に比して水平解像度全 4倍に改善でき
る。また、補色果合フィルタを用いているので、原色系
色フィルタを用いた方式に比して高い光利用率のカラー
固体撮像装置を得ることができる。
Effects of the Invention As described above, according to the solid-state color imaging device of the present invention, it is possible to eliminate the influence of vertical transfer efficiency on image quality.
Moreover, the horizontal resolution can be improved by a total of four times compared to the conventional method. Further, since the complementary color combination filter is used, a color solid-state imaging device with a higher light utilization rate can be obtained compared to a system using primary color filters.

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

第1図、第2図はそnぞn従来例の固体カラー撮像装置
における色フィルタを説明するための正面図、第3図は
本発明の一実施例における固体カラー撮像装置において
用いる複数の水平ラインの信号を同時に読み出す構成の
固体撮像素子の回路図、第4図は同装置に用いる色フィ
ルタとフォトダイオードの関係を示す正面図、第6図A
、Bは第4図中のa、bのラインの水平走査により得ら
几た出力信号を示す模式図、第6図A、Bは第6図の各
信号のスペクトル図、第7図A、Bは第517゜ 図の各信号のカラーキャリアの位相を示すベクトル図、
第8図は第5図の各信号を加算した信号を示す模式図、
第9図は第8図の信号のスペクトル図、第10図は同装
置の全体の電気回路構成を示すブロック図、第11図は
同装置に用いうる別の例の色フィルタを示す正面図であ
る。 1・・・・・・固体撮像素子、2.(2a、2b、2c
・・・・・・)・・・・・・フォトダイオード、3.C
3a、’3b、3a・・・・・・)・・・・・・垂直信
号線、’ * (4a @ 4b、4a・・・・・・)
・・・・・・MOS−FET、5・・・・・・垂直シフ
トレジスタ、6.(6a、6b、6c・・・・・・)・
・・・・・垂直アドレス線、7.(了a、7b、?c・
・・・・・。 7a’ 、 7b’ 、 7c’ 、 、−・・−) 
・−−−−・転送用MO8−Fl!:T。 8 、(8a 、sb 、8cm川−用、Ba’、Bb
’、8c’・−・・・)・・・・・・転送用容量素子、
9e (s a * s bl sa *・・・・・・
、9a’、9b’、9c’・・・・・・)・・・・・・
転送ゲート、IQ。 (10a 、 10 a’)−−・−水平CCD、 1
1 、(11a。 11a′)・・・・・・信号出力部、12・・・・・・
シアンフィルタ、13・・・・・・黄フィルタ、14・
・・・・・マゼンタフィルタ、16・・・・・・固体撮
像素子、16・・・・・・同期信号18   。 発生器、17・・・・・・駆動回路、18・・・・・・
加算器、19・・・・・・ローパスフィルタ、2o・・
・・・・エンコータ、21バンドパスフイルタ、22,
23・・・・・・同期検波器、24.25・・・・・・
ローパスフィルタ、26・・団・900移相器。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか1名ト 
                       ω敏
                    敏′″″″
″延゛′          Φ載 艷 み LO蜀R暫ワh       蛋1R撃1h) 1” 9hツ〈−撃−心ン会 り  “ 鵬   s      g
1 and 2 are front views for explaining color filters in a conventional solid-state color imaging device, and FIG. 3 shows a plurality of horizontal filters used in a solid-state color imaging device according to an embodiment of the present invention. A circuit diagram of a solid-state image sensor configured to simultaneously read out line signals; FIG. 4 is a front view showing the relationship between color filters and photodiodes used in the device; FIG. 6A
, B is a schematic diagram showing refined output signals obtained by horizontal scanning of lines a and b in FIG. 4, FIGS. 6A and B are spectral diagrams of each signal in FIG. 6, and FIG. 7A, B is a vector diagram showing the phase of the color carrier of each signal in Fig. 517;
FIG. 8 is a schematic diagram showing a signal obtained by adding each signal in FIG. 5,
FIG. 9 is a spectrum diagram of the signal shown in FIG. 8, FIG. 10 is a block diagram showing the overall electrical circuit configuration of the same device, and FIG. 11 is a front view showing another example of a color filter that can be used in the same device. be. 1... Solid-state image sensor, 2. (2a, 2b, 2c
......)...Photodiode, 3. C
3a, '3b, 3a...)... Vertical signal line, ' * (4a @ 4b, 4a...)
...MOS-FET, 5... Vertical shift register, 6. (6a, 6b, 6c...)・
...Vertical address line, 7. (Complete a, 7b, ?c・
・・・・・・. 7a', 7b', 7c', , -...-)
・----・MO8-Fl for transfer! :T. 8, (8a, sb, 8cm river, Ba', Bb
', 8c'・-・・・・・・transfer capacitive element,
9e (s a * s bl sa *・・・・・・
, 9a', 9b', 9c'...)...
Transfer gate, IQ. (10a, 10a') ---Horizontal CCD, 1
1, (11a. 11a')...Signal output section, 12...
Cyan filter, 13...Yellow filter, 14.
... Magenta filter, 16 ... Solid-state image sensor, 16 ... Synchronization signal 18. Generator, 17... Drive circuit, 18...
Adder, 19...Low pass filter, 2o...
...Encoder, 21 band pass filter, 22,
23... Synchronous detector, 24.25...
Low-pass filter, 26...900 phase shifter. Name of agent: Patent attorney Toshio Nakao and one other person
ωmin min′″″″
``Extend゛'

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 青色光と緑色光を透過する第1の色フィルタ素子と、赤
色光と青色光を透過する第2の色フィルタ素子と、緑色
光と赤色光を透過する第3の色フィルタ素子とを水平方
向に順次配列し、かつ前記各色フィルタ素子により空間
変調した色成分が水平ライン毎[1800反転するよう
に配列した色フィルタと、上記各色フィルタ素子に対応
した受光部より得らnる信号として各垂直信号線におい
ては同一色信号を得、かつ隣接する水平ラインの受光素
子の信号を同時に複数信号ラインで読み出すようにした
固体撮像素子とを有し、前記同時に読み出された信号を
加算することにより輝度信号を得るようにしたことを特
徴とする固体カラー撮像装置。
A first color filter element that transmits blue light and green light, a second color filter element that transmits red light and blue light, and a third color filter element that transmits green light and red light are arranged horizontally. The color filters are arranged sequentially, and the color components spatially modulated by the color filter elements are inverted by 1800 for each horizontal line, and each vertical signal is obtained from the light receiving section corresponding to each color filter element. The signal line has a solid-state image sensor that obtains the same color signal and simultaneously reads out the signals of the light-receiving elements of adjacent horizontal lines on multiple signal lines, and by adding the signals read out at the same time. A solid-state color imaging device characterized in that it obtains a luminance signal.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5150204A (en) * 1988-04-27 1992-09-22 Canon Kabushiki Kaisha Solid state image pickup having plural pixels arranged on plural lines

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