JPS59108493A - Color solid-state image pickup device - Google Patents

Color solid-state image pickup device

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Publication number
JPS59108493A
JPS59108493A JP57219406A JP21940682A JPS59108493A JP S59108493 A JPS59108493 A JP S59108493A JP 57219406 A JP57219406 A JP 57219406A JP 21940682 A JP21940682 A JP 21940682A JP S59108493 A JPS59108493 A JP S59108493A
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JP
Japan
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signal
color
horizontal
signals
vertical
Prior art date
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Pending
Application number
JP57219406A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yasumi Miyagawa
宮川 八州美
Tatsuki Ide
井手 達樹
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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Priority to EP83112592A priority patent/EP0113462B1/en
Publication of JPS59108493A publication Critical patent/JPS59108493A/en
Priority to US07/015,509 priority patent/US4887252A/en
Pending legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N23/00Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
    • H04N23/10Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof for generating image signals from different wavelengths

Abstract

PURPOSE:To obtain an excellent color television signal by eliminating a pseudo color signal generated in a color edge section less in the vertical correlation of a color signal when the vertical correlation of the chroma signal of an object image is less. CONSTITUTION:A color carrier signal separated by band pass filters 27, 28 is synchronizingly detected by synchronizing detectors 29, 30, the signal is subtracted by a subtractor 31 and full-wave-recified by a full-wave rectifier circuit 32. An output of the full-wave rectifier circuit 32 represents the degree of vertical correlation of a chroma signal of the object and this output is given to a suppressing circuit 34 as a control signal via a comparator 33. This suppressing circuit 34 suppresses the color carrier signal only when the vertical correlation is less to eliminate the pseudo color signal disturbance so as to avoid the color carrier signal from being supplied to the synchronizing detectors 22, 23.

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、色フィルタと固体撮像素子とを用いたカラー
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 color solid-state imaging device using a color filter and a solid-state imaging device.

従来例の構成とその問題点 周知のように、固体撮像素子としては、電荷転送素子の
C0D(チャージノノプルドデバイス)型もしくばBB
D (バ・ケットプリゲードデバイス)型と、x−Yア
ドレス素子のMOS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
MO9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
て画質のSN比を制限させている。
Conventional Structures and Problems As is well known, solid-state image sensors are of the C0D (charge non-pulled device) type or BB type of charge transfer element.
There are D (bucket prigade device) type and x-Y address element MOS type, of which MO8
type solid-state image sensor reads out signals by sequentially switching MO9 type transistors using vertical and horizontal shift registers, so spike noise occurs especially due to switching pulses caused by horizontal scanning.Moreover, as the number of pixels increases, the signal becomes smaller. In contrast, this spike noise increases and limits the SN ratio of image quality.

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0 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77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のストライブ色
フィルタを使用して、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。
However, since X-Y addressing type solid-state image sensors address and read out signal charges from pixels, there is no crosstalk between adjacent signal charges in the vertical direction, and a mosaic color filter as shown in Figure 1 is used. It is suitable for color one-sided methods that use vertical correlation to obtain color signals. In Figure 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.0 Also, due to the internal structure of the COD, the signal charge of the light receiving section is transferred to the storage section for each frame. The frame transformer 77 method transfers at high speed and sequentially reads out from this storage section through a horizontal transfer stage, and the signal charge of the photodiode is read out to an independent vertical transfer line for each vertical line, and this signal charge is horizontally transferred every horizontal scanning period. There is an interline method in which the signal is transferred to a horizontal transfer stage and sequentially taken out as a serial signal from the horizontal transfer stage, but in the case of the former frame transfer method, channel stoppers exist only in the vertical direction, so signal charges are transferred in the adjacent vertical direction. Since the color one-way method that uses vertical correlation to separate color signals is not possible, a striped color filter for R, G, and B as shown in It is necessary to use a one-color system that does not cause color mixing even if there is a color difference. 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ガ1して存在するだめ、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、携り残
し成分による混色が生じていた。
In addition, in the case of the interline method, the photodiodes that are the light receiving sections must be arranged separately, so it is possible to use the mosaic color filter shown in Figure 1, but the transfer efficiency of the vertical transfer stage is was not 100%, color mixing occurred due to components left behind.

以上のような問題点を解決し、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々クシ、か
つ水平方向の色フィルタの繰り返しによる水平解像度の
低下を招かず光利用率の高いカラー固体撮像装置が考え
られている。
By solving the above problems, we have eliminated the influence of non-transfer efficiency on image quality in the vertical transfer stage of solid-state image sensors, and achieved a high light utilization rate without causing a decrease in horizontal resolution due to the repetition of horizontal color filters. Color solid-state imaging devices are being considered.

以下、捷ずこのカラー固体撮像装置についてその概略を
述べる。
Below, we will provide an overview of Kazuko's color solid-state imaging device.

第3図は前記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子の構造を示すものであり、
図において、1は固体撮像素子、5 . 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2
はPN接合により形成されており、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れている。
FIG. 3 shows the structure of a priming water transfer type solid-state imaging device, which is one of the components of the color solid-state imaging device.
In the figure, 1 is a solid-state image sensor, 5. 2, (2a, 2b, 2c, . . . ) are photodiodes that are light receiving sections. Normally, this photodiode 2
is formed of 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4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に接続されている。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3alC。
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. The vertical signal lines 3 are 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 3alC.

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MO
S−FET4.(4a 、4b 、4c・・・・・・)
を介して接続されている。
The photodiode 2b of the second horizontal line is connected to the vertical signal line 3b, and so on.
S-FET4. (4a, 4b, 4c...)
connected via.

6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とクロックパルスφv1.φ
■2の入力端子を有し、垂直シフトレジスタ5の各段ご
との出力端は垂直アドレス線6゜6 ページ (6a 、eb 、6c・・・−=)を介してMOS−
FET4の1水平ラインのゲーI・に共通に接続されて
いるQ また、垂直信号線3の一端は転送用MO8−FET7、
(7a 、7b、7cm・・=、7a’、7b’、7c
’・・・・・・)のソースに接続されている。このMO
S−FET7のゲートは各々共通に接続され、転送パル
ス入力線(φTG)となる。転送用MO8−FET7の
ドレイン部には、それぞれ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 、(8
a 、sb 、Bc・−−−−−,8a’、8b’。
6 is a vertical shift register, and this vertical shift register receives vertical scanning pulses φsP and clock pulses φv1. φ
■It has two input terminals, and the output terminal of each stage of the vertical shift register 5 is connected to the MOS-
Q, which is commonly connected to the gate I of one horizontal line of FET4. Also, one end of the vertical signal line 3 is connected to the transfer MO8-FET7,
(7a, 7b, 7cm...=, 7a', 7b', 7c
'...) is connected to the source. This M.O.
The gates of the S-FETs 7 are connected in common and serve as a transfer pulse input line (φTG). At the drain part of the transfer MO8-FET7, transfer capacitive elements 8, (8
a, sb, Bc・----, 8a', 8b'.

8d・・・・・・)が接続されている。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。転送用容量素子8に隣接して転送ゲート9.(9
a、9b、9c・川=、9a’、9b’、9a’・−・
・・・)が接続されている。とこで、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。転送
用容量素子8に隣接して転送ゲート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)が形成される。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CODと略称する) 10 、 (10a。
8d...) are connected. Here, the capacitance of the transfer capacitive element 8 is sufficiently smaller than the capacitance of the vertical signal line 3. A transfer gate 9 is adjacent to the transfer capacitive element 8 . (9
a, 9b, 9c・river=, 9a', 9b', 9a'...
) is connected. By the way, the transfer capacitive element 8
The capacitance of the vertical signal line 3 is sufficiently smaller than that of the vertical signal line 3. Transfer gates 9° (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 COD) 10, (10a.

10a’)が配置され、その水平方向の一端は信号出力
部11.(11a、111()へ接続されている。
10a') is arranged, and one end of the horizontal direction is connected to the signal output section 11. (11a, connected to 111().

呼び水転送型固体撮像素子の詳細については特願昭54
−135690号に述べられているので、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. 135690, a brief 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れる。垂直シフトレジス
タ5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
蓄積された信号電荷を垂直信号線3上に移す。次にφT
G、φTCに電圧を印加して垂直信号線上3に移された
信号電荷を転送用容量素子8に転送する0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C0D1oへ転送する。
Signal charges are accumulated in the photodiode 2 by the incident light from the subject during one vertical period. The vertical scanning pulse generated from the vertical shift register 5 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. Next φT
A voltage is applied to G and φTC to transfer the signal charge transferred to the vertical signal line 3 to the transfer capacitor 8.0 The signal charge transferred to the transfer capacitor 8 is applied to the transfer gate 9. This transfers it to the horizontal C0D1o.

そして、水平CCD1oへ転送され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(Ji読み出される。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
されている数により決まり、384個の場合は約7.2
MHzとなる。
Then, the signal charges transferred to the horizontal CCD 1o are transferred to the signal output unit 1 during one horizontal scanning period by an appropriate transfer lock.
1 (Ji is 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
MHz.

本装置の構成要素の一つである固体撮像素子は上起のよ
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 principle of operation, 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図に示才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 +
 1’) H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 nH-th horizontal scan of the first field, the signals of the two horizontal lines a and b shown in FIG.
In the (n+1)H-th horizontal scan of the first field, the signals of two horizontal lines C and d are read out, and the second
In the nHth horizontal scan of the field, 2 of b and C
The signals of two horizontal lines are transferred to the (n +
1') In the H-th horizontal scan, 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一つ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 components of this device.

第4図において、点線で示す四角形は第3図に9 ・・
 ご・ 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 Figure 4, the rectangle indicated by the dotted line is 9 in Figure 3.
・The photodiode shown 2. (2a, 2b, 2c...
) is schematically shown, and corresponding to this photodiode 2, a cyan (Cy) filter 12 and a yellow (Ye) filter 12 are installed.
) filter 13 and magenta (M) filter 14 are repeatedly arranged 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CGD11
aの出力端子からはフォトダイオード(2a、2a’、
2a″−・・・・・)の出力信号、すなわちCy 、 
M 、 Ye フィルタにより空間変調された信号が得
られ、水平CCD11a’の出力端子からはフォトダイ
オード(2b、213,2b″・・・・・・)の出力信
号、すなわちYe、Cy、Mフィルタにより空間変調さ
れた信号が得られる。
With such an array configuration of the photodiode 2 and the color filter, in the nH-th horizontal scan, the horizontal CGD 11
From the output terminal of a, photodiodes (2a, 2a',
2a''-...) output signal, that is, Cy,
A spatially modulated signal is obtained by the M and Ye filters, and from the output terminal of the horizontal CCD 11a', the output signals of the photodiodes (2b, 213, 2b''...), that is, by the Ye, Cy, and M filters are obtained. A spatially modulated signal is obtained.

第4図に示しだ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
D 10 a 、 10a’に同時に転送されるが、2
つの水平CODの動作に107、−ジ 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れるが、水平CCD
 10a’の111力信号群は前記水平CCD 10 
aの出力信号11丁と18CPの位相を持たせて得られ
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i1’7 CODを動作させた場合の水平CC
D 1’Oa 、 10a’の出力信号の相対的な位相
と分光特性を第6図面す。
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.
D 10a and 10a' are simultaneously transferred, but 2
The two horizontal CODs are operated with a phase difference of 107, -. In other words, the output signal of the horizontal COD appears point-sequentially at the output terminal, but the output signal of the horizontal CCD
The 111 force signal group of 10a' is connected to the horizontal CCD 10
Horizontal CC when the water i1'7 COD is operated by changing the phase of the transfer pulse applied to the horizontal COD so that the output signal of a has a phase of 11 and 18CP.
The relative phase and spectral characteristics of the output signals of D 1'Oa and 10a' are shown in FIG. 6.

第6図においてAは水平CCD10aすなわちフォトダ
イオード2a、2a’、2a″・・・・・・の出力信号
、Bは水平CCD1obすなわちフォトダイオード2b
、2b′、2b″・・・・・・の出力信号をそれぞれ模
式的に示したものである。
In FIG. 6, A is the output signal of the horizontal CCD 10a, that is, the photodiodes 2a, 2a', 2a'', etc., and B is the output signal of the horizontal CCD 1ob, that is, the photodiode 2b.
, 2b', 2b'', . . . output signals are schematically shown.

第6図において信−弓と信号の時間間かくは1/f(f
:水平転送りロック周波数)であり、前述の方法により
、A、Bの各信号相互には18o0の位相差が存在する
。寸だ赤信月をR1緑信号をG、青信号をBとすれば、 Cy=(G+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11 分光特性は第5図A、Hのようになる。
In Figure 6, the time between the signal and the bow is 1/f (f
: horizontal transfer lock frequency), and by the method described above, there is a phase difference of 1800 between the A and B signals. If Sunda Red Shingetsu is R1, green light is G, and green light is B, then Cy=(G+B), M=(R+B), Ye=(R+G)
Therefore, the 11 spectral characteristics of the output signal from each photodiode are as shown in FIGS. 5A and 5H.

第6図A、Bは第5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3Af
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。
6A and 6B are diagrams showing the spectral distribution of the signal sequences shown in FIGS. 5A and 5B. The frequency f is the horizontal transfer lock frequency, and the color carrier by the modulated color signal is 3Af.
Occurs near the frequency of The phase of the color carrier at this time is shown in FIG. 7A.

Bに示すように180°異なっている。As shown in B, there is a difference of 180°.

したがって、水平CCD1oa、10a′の出力信号を
加算すれば、前記%fの周波数近傍に存在するカラーキ
ャリアは相殺される。さらに加算することにより第8図
に示すような信号、すなわ敷水平方向のフォトダイオー
ドの数が等側内に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 1oa and 10a', the color carriers existing near the frequency of %f are canceled out. By further adding the signal shown in Figure 8, the number of horizontal photodiodes is doubled on the same side, so the horizontal sampling frequency is essentially doubled. is equal to 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%f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(’I’
r I’Q 翰’、前記カラーキャリアのためにE f
 iでに制限される。しかしながら、この%fという値
は従来の輝度信号帯域%fの2倍に相当する/こめ、水
平解像度は大幅に改善されるO 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nH目すなわちす、cの
水平ラインについても全く同様である。
As is clear from FIGS. 8 and 9, the horizontal CCD 10
When the output signals of a and 10a' are added, the color carrier near %f of the horizontal transfer lock frequency is canceled out, and the color carrier of the modulated color signal is generated near %f of the horizontal transfer lock frequency, so the actual of the luminance signal ('I'
r I'Q 翰', E f for said color carrier
i is limited to However, this value of %f is equivalent to twice the conventional luminance signal band %f, and the horizontal resolution is greatly improved.
We explained about the horizontal line of (n+1)H
The same holds true for the horizontal lines of eyes c and d. Furthermore, the same holds true for the nH-th horizontal line of the second field, that is, the c horizontal line.

次に、カラー固体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、15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3.5 sMHz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φ
sP、φv1.φV21φTG、φTC,φTB等の固
体撮像素子16の駆動信号を駆動回路17で作り、固体
撮像素子16に13 へ 供給する。固体撮像素子1502つの出力信号は、加算
器18に供給されて加算され、その加算器の出力信号は
極周波数X fのローパスフィルタ19に供給され、不
要な高域成分を除去した後、エンコーダ20に供給され
る。
Next, the electrical signal processing circuit of the color solid-state imaging device is
This will be explained using a diagram. In FIG. 10, reference numeral 15 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 synchronization signal generator, which conveniently uses a frequency four times as high as 3.5 sMHz as the original oscillation frequency. This synchronizing signal generator 16 generates a pulse φ
sP, φv1. Drive signals for the solid-state image sensor 16 such as φV21φTG, φTC, and φTB are generated by a drive circuit 17 and supplied to the solid-state image sensor 13. The two output signals of the solid-state image sensor 150 are supplied to an adder 18 and added together, and the output signal of the adder is supplied to a low-pass filter 19 with a pole frequency supplied to

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0得られたカラーキャリア信号
を同期検波器22.23により90°位相の異なった同
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゜に供給してカラーテレビジョン信号を得る・
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′3〈倍の周波数であ
り、水平転送りロックと同期関係にある。泌は同期信号
発生器から得られた同期検波用基準信号を900移相さ
せ、同期検数器22.23に供給する基準信号に900
の位相差を持たせるための移相器である。
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. Synchronous detection is performed using different reference signals for synchronous detection, unnecessary high-frequency components are removed by low-pass filters 24 and 25, and then supplied to an encoder 2° to obtain a color television signal.
Here, the frequency of the reference signal supplied to the synchronous detectors 22 and 23 is '3< times the horizontal transfer lock frequency f, and is in a synchronous relationship with the horizontal transfer lock. The phase shifter shifts the phase of the reference signal for synchronous detection obtained from the synchronous signal generator by 900, and shifts the phase by 900 to the reference signal supplied to the synchronous counter 22.23.
This is a phase shifter to provide a phase difference of .

14 ページ 第10図に示したバンドパスフィルタの出力信号をSc
 とすれば第8図より明らかなようにに1〈1.に2〈
1 Wご2π・百f となる。
Sc
Then, as is clear from Fig. 8, 1<1. 2〈
1 W equals 2π・100 f.

この信号を(:0δ2π・百ft及びsin 2π・百
ftの基準信号で同期検波し高域成分を除去すれば、ロ
ーパM+Ye スフィルタ24の出力信号−としてに1(C−、) 。
If this signal is synchronously detected using reference signals of (:0δ2π·100 ft and sin 2π·100 ft and the high-frequency components are removed, the output signal of the low-pass filter 24 becomes 1(C-,).

0−パスフィルタ26の出力信号としてに2・H(Y 
e −M)の色差信号が得られる。この2つの色差信号
を色副搬送波で変調し、輝度信号を加算すれば標準の複
合カラーテレビジョン信号を得る事ができる。
The output signal of the 0-pass filter 26 is 2·H(Y
e −M) color difference signals are 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.

このカラー分離方式においては、%fに発生するカラー
キャリア信号を同期検波する事により2種類の色差信号
を得る。
In this color separation method, two types of color difference signals are obtained by synchronously detecting a color carrier signal generated at %f.

しだがって垂直相関が無い被写体を撮像した場合には色
信号に何らかの妨害が発生する事が考えられる。
Therefore, when an object without vertical correlation is imaged, some kind of interference may occur in the color signal.

次に垂直相関がない被写体を撮像した場合の色信号につ
いて説明する。
Next, a description will be given of color signals when an object without vertical correlation is imaged.

第11図は、垂直相関のない被写体の部分を撮像した場
合の被写体像と撮像素子のフォトダイオードと色フィル
タの組み合せを示す模式図である。
FIG. 11 is a schematic diagram showing a combination of a subject image, a photodiode of an image sensor, and a color filter when a part of the subject without vertical correlation is imaged.

n同の水平走査ラインを構成するaラインとbラインの
間、n+2(H)の水平ラインを構成するeラインとf
ラインの間で被写体像が垂直方向に変化している。即ち
aラインの上方は白色の被写体像、bラインからeライ
ンの間は赤色の被写体像、fライン以下は緑色の被写体
像である。このような被写体像を撮像したときのn(H
)、n+2(Hlの水平走査における加算器18の出力
信号の模式図を第12図(A) 、 (B)に各々対応
して示す。第12図四から明らかなようにn(H)の水
平ラインにおける6個の色フィルタの繰り返しから得ら
れるR、G、Hの信号成分はR:G:B=4:2:2で
あるたへn(H)の水平ラインにおける色信号は赤信号
が得られる。
Between the a line and the b line that make up the same horizontal scanning line, the e line and f line that make up the n+2 (H) horizontal line
The subject image changes vertically between the lines. That is, the area above the a line is a white subject image, the area between the b line and the e line is a red subject image, and the area below the f line is a green subject image. When such a subject image is captured, n(H
), n+2 (Hl), schematic diagrams of the output signal of the adder 18 during horizontal scanning of Hl are shown in FIGS. 12(A) and (B), respectively.As is clear from FIG. The R, G, and H signal components obtained from the repetition of six color filters in the horizontal line are R:G:B=4:2:2, and the color signal in the n(H) horizontal line is the red signal. is obtained.

次にn+2(H)の水平ラインにおける色信号は第12
図Bから明らかなようにn+2(ハ)の水平ラインの6
個の色フィルタの繰り返しから得られるR2G 、BO
信号成分はR:G:E=2:2:Oであるため、n+2
(ロ)の水平ラインにおける色信号は黄信号となる。
Next, the color signal on the n+2 (H) horizontal line is the 12th
As is clear from Figure B, 6 of the horizontal line n+2 (c)
R2G, BO obtained from repetition of color filters
Since the signal components are R:G:E=2:2:O, n+2
The color signal on the horizontal line (b) is a yellow signal.

この場合には、被写体では赤から緑に色が変化している
にもかかわらず、テレビジョン画面上では被写体の色の
境界では黄色が現われる事を意味しており画質を劣化さ
せる原因となる。
In this case, even though the color of the subject changes from red to green, yellow appears at the boundary between the colors of the subject on the television screen, which causes deterioration in image quality.

以上、説明したように、被写体の垂直方向に色信号の垂
直相関が少ない場合には、垂直方向の色エツジ部(色信
号の垂直相関が少ない色エラ隋)に疑似色信号が発生し
、画質劣化を招く。
As explained above, if there is little vertical correlation of color signals in the vertical direction of the subject, false color signals will occur at the vertical color edges (color errors with little vertical correlation of color signals), resulting in poor image quality. lead to deterioration.

前記の妨害信号の発生を防上するには、撮像素子の前面
に複屈折水晶板を設置し撮像素子に入射する被写体像に
含寸れる垂直方向の周波数成分を垂直画素数の%以下に
抑制するvj<により可能となるが、垂直解像度が本来
の解像度の%以下となり極めてボケだ画像となるため、
複屈折水晶板の設置は絶対に避けねばならない。
In order to prevent the generation of the above-mentioned interference signal, a birefringent crystal plate is installed in front of the image sensor to suppress the vertical frequency components included in the subject image incident on the image sensor to less than % of the number of vertical pixels. This is possible with vj <, but the vertical resolution will be less than % of the original resolution, resulting in an extremely blurry image
Installation of birefringent crystal plates must be avoided at all costs.

17 。17.

発明の目的 本発明は固体撮像素子の垂直方向の複数のラインの信号
を同時に読み出し、前記読み出された複数ラインの信号
を加算した信号からカラー信号を得るカラー固体撮像装
置において、被写体像の色信号の垂直相関が少ない場合
に色信号の垂直相関が少ない色エツジ部に発生する疑似
色信号を垂直方向の解像度を劣化させることなく除去し
、良好な画質を得る事を目的とする。
OBJECTS OF THE INVENTION The present invention provides a color solid-state imaging device that simultaneously reads signals of a plurality of lines in the vertical direction of a solid-state imaging device and obtains a color signal from a signal obtained by adding the signals of the read plural lines. To obtain good image quality by removing a false color signal generated at a color edge part where the vertical correlation of color signals is small without deteriorating the resolution in the vertical direction when the vertical correlation of the signals is small.

発明の構成 本発明においては、同時に読み出された複数ラインごと
の色差信号の波形の差を検出し、前記差信号が所定のレ
ベル以上存在する場合にのみ、同時に読み出された複数
ラインの出力信号から得られた色信号成分を除去し、良
好なテレビジョン映像信号を得るようにする。
Structure of the Invention In the present invention, a difference in the waveforms of color difference signals for each of multiple lines read out simultaneously is detected, and only when the difference signal exists at a predetermined level or higher, the output of the multiple lines read out simultaneously is detected. To obtain a good television video signal by removing a color signal component obtained from a signal.

実施例の説明 以下本発明によるカラー固体撮像装置において被写体像
に色信号の垂直相関が少ない場合に色信号の垂直相関が
少ない色エツジ部に発生する疑似18、、−7 色信号を除去する実施例を第13図を用いて説明する。
DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, in the color solid-state imaging device according to the present invention, when there is little vertical correlation of color signals in a subject image, the pseudo 18, -7 color signals that occur at color edge portions where there is little vertical correlation of color signals will be removed. An example will be explained using FIG. 13.

第13図において、番号16〜26は第10図において
説明したものと同一であるため説明は省略する。27.
28は中心周波数3afのバンドパスフィルタであり、
29.30は同期検波器、31は減算器32は両波整流
N路532はコンパレータ、34はカラーキャリアの抑
圧回路である。
In FIG. 13, numbers 16 to 26 are the same as those explained in FIG. 10, and therefore their explanation will be omitted. 27.
28 is a band pass filter with a center frequency of 3af;
29 and 30 are synchronous detectors, 31 is a subtracter 32, a double-wave rectifier N path 532 is a comparator, and 34 is a color carrier suppression circuit.

固体撮像素子15から同時に読み出されだ2ラインの出
力信号は中心周波数+4 fのバンドパスフィルタ27
.28に各々イ11、給され、カラーキャリア信号が分
離される。前記、分離されたカラーキャリア信号を同期
検波器29.30へ供給し、同期検波用基準信号に」:
り同期検波する。同期検波された信号は減算器31に」
:り減算され、両波整流回路により両波整流する、ここ
で、同期検波器と減算器の間に帯域制限用のローパスフ
ィルタを挿入する必要があるが図面では省略している。
The two lines of output signals simultaneously read out from the solid-state image sensor 15 are filtered through a bandpass filter 27 with a center frequency of +4 f.
.. 28, respectively, and the color carrier signals are separated. The separated color carrier signal is supplied to the synchronous detectors 29 and 30 to be used as a reference signal for synchronous detection.
synchronous detection. The synchronously detected signal is sent to the subtracter 31.
: is subtracted and double-wave rectified by a double-wave rectifier circuit. Here, it is necessary to insert a band-limiting low-pass filter between the synchronous detector and the subtracter, but it is omitted in the drawing.

また、同期検波器29.30に供給する基準信号の周波
数は!Afであり水平転送りロックと同期関係にあり2
つの同期検波器に供給する基準信号は同一・信号である
。両波整流器32により両波整流された色差信号の減算
信号は、コンパレータ33に供給され、任意の基準電位
と電圧比較され、色差信号の減算信号が基準電位より高
い時にコンパレータ33の出力端子から制御信号として
出力される。抑圧回路34は制御信号により、制御され
、前記制御信号が供給された場合、前記カラーキャリア
信号を抑圧し、同期検波器へカラーキャリアが供給され
ないようにし、前述の疑似色信号妨害を除去する。
Also, what is the frequency of the reference signal supplied to the synchronous detectors 29 and 30? Af and is in a synchronous relationship with the horizontal transfer lock 2
The reference signals supplied to the two synchronous detectors are the same signal. The subtraction signal of the color difference signal that has been double-wave rectified by the double-wave rectifier 32 is supplied to a comparator 33, where the voltage is compared with an arbitrary reference potential, and when the subtraction signal of the color difference signal is higher than the reference potential, it is controlled from the output terminal of the comparator 33. Output as a signal. The suppression circuit 34 is controlled by a control signal, and when supplied with the control signal, suppresses the color carrier signal, prevents the color carrier from being supplied to the synchronous detector, and eliminates the above-mentioned false color signal interference.

次に第11図に示した如く、色信号成分の垂直相関がな
い被写体像を撮像した場合の動作について述べる。第1
1図n+2(f()の水平ラインを走査した場合のe、
fの各ラインからの出力信号から得られたカラーキャリ
アをsin 2π・%・f−tなる基準信号で同期検波
すれば各色差信号Se、Sf はそivf + Y e れぞれ、Se−に1(C−2)−一に1M+ Ye sf= K1(C−、ニー)=2に1 0レベルの色差
信号が得られる。前記得られた色差信号を各々減算し両
波整流しコンパレータを通すことにより制御信号が得ら
れる。ここでコンパレータの基準電圧を任意に変化させ
る1fにより垂直相関が少ない時から多い時のいずれの
レベル以上から補正を行うかを任意に決定できる。
Next, as shown in FIG. 11, the operation will be described when an object image with no vertical correlation of color signal components is captured. 1st
Figure 1: e when scanning the horizontal line of n+2(f(),
If the color carriers obtained from the output signals from each line of f are synchronously detected using a reference signal of sin 2π・%・ft, each color difference signal Se, Sf becomes ivf + Y e and Se−, respectively. 1(C-2)-1 to 1M+Yesf=K1(C-, knee)=2 to 10 levels of color difference signals are obtained. A control signal is obtained by subtracting the color difference signals obtained above, rectifying both waves, and passing them through a comparator. Here, by arbitrarily changing the reference voltage of the comparator 1f, it is possible to arbitrarily determine from which level or higher the vertical correlation is to be corrected.

なお、この実施例において31は説明の便宜上減算回路
としだが、固体撮像素子出力信号のカラーキャリアは2
つのラインにおいて18o0異なっているため実際には
加算器とする。
In this embodiment, 31 is a subtraction circuit for convenience of explanation, but the color carrier of the solid-state image sensor output signal is 2.
Since there is a difference of 1800 between the two lines, it is actually used as an adder.

発明の効果 以上、説明したように本発明によれば、固体撮像素子の
垂直方向の複数のラインの信号を同時に読み出し、その
信号を加算した信号から変調カラー信号を得るカラー固
体撮像装置において、被雰体像の色信号の垂直相関が少
ない場合に色信号の垂直相関が少ない色エツジ部に発生
する疑似色信号を除去する事ができるので良好なカラー
テレビジョン信号を得る事ができる。
Effects of the Invention As described above, according to the present invention, signals of a plurality of vertical lines of a solid-state image sensor are simultaneously read out, and a modulated color signal is obtained from a signal obtained by adding the signals. When the vertical correlation of the color signals of the atmospheric image is low, it is possible to remove the false color signals generated at the color edge portions where the vertical correlation of the color signals is low, so that it is possible to obtain a good color television signal.

更に複屈折水晶板等を用いて被写体像の垂直方向の周波
数成分を垂直画素数の%以下に抑制しないため、垂直解
像度の劣化を招く事はない。
Furthermore, since the vertical frequency component of the subject image is not suppressed to less than % of the number of vertical pixels using a birefringent crystal plate, the vertical resolution does not deteriorate.

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

第1図、第2図はそれぞれ従来のカラー固体撮像装置に
おける色フィルタを説明するだめの正面図、第3図は複
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5図A、Bは第
6図中のa。 bのラインの水平走査により得られた出力信号を示す模
式図、第6図A、Bは第5図の各信号のスペクトル図、
第7図A、Bは第5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22、。 16・・・・・・固体撮像素子、16・・・・・・同期
信号発生!、18・・・・・・7Jng器、 19・・
・・・・パルスフィルタ、20・・・・・・工/コーダ
、21.24.25・・・・・・0−パスフイルク、2
2,23・・・・・・同期検波器、27゜28・・・・
・・バンドパスフィルタ、29.30・・・・・・同期
検波器、31・・・・・・減算器、32・・・−両波整
流回路、33・・・・・・コンパレータ、34・・・・
・・抑圧回路。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか1名Σ 
   A ト                      ω鞍
               標 LD   別や智o1a     羽隅シー    り
鞍 堂かΔに戸    セリh9僧 荀      品
1 and 2 are front views for explaining color filters in a conventional color solid-state imaging device, respectively. FIG. 3 is a circuit diagram of a solid-state imaging device configured to simultaneously read out signals from multiple horizontal lines. The figure is a front view showing the relationship between the color filter and photodiode used in the device, and FIGS. 5A and 5B are a in FIG. 6. A schematic diagram showing the output signal obtained by horizontal scanning of the line b, Figures 6A and B are spectrum diagrams of each signal in Figure 5,
7A and 7B are vector diagrams showing the phase of the color carrier of each signal in FIG. 5, FIG. 8 is a schematic diagram showing a signal obtained by adding each signal in FIG. The spectrum diagram of the signal, Fig. 10 is 22. 16...Solid-state image sensor, 16...Synchronization signal generation! , 18...7Jng device, 19...
...Pulse filter, 20...Engineer/coder, 21.24.25...0-pass filter, 2
2, 23... Synchronous detector, 27゜28...
...Band pass filter, 29.30...Synchronous detector, 31...Subtractor, 32...-Double wave rectifier circuit, 33...Comparator, 34... ...
...Suppression circuit. Name of agent: Patent attorney Toshio Nakao and one other person Σ
A To ω Saddle mark LD Betsuya Tomo1a Hasumi Shiri Kurado or Δ Nito Seri h9 Monk

Claims (1)

【特許請求の範囲】 第1の分光特性を有する第1の色フィルタ素子と第2の
分光特性を有する第2の色フィルタ素子と第3の分光特
性を有する第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
分が水平ライン毎に180°反転するように配列した色
フィルタと、この色フィルタ素子に対応した受光部より
得られる信号が各垂直信号線においては同一色信号が得
られ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
りカラー信号を得るようにし、かつ、前記同時に読み出
された複数ラインの出力信号から各々の色差信号成分を
取り出して比較して得だ信号の絶対値が所定の大きさよ
りも大きい場合にカラー信号を抑圧するようにしたこと
を特24−ぴ 徴とするカラー固体撮像装置。
[Claims] A first color filter element having a first spectral characteristic, a second color filter element having a second spectral characteristic, and a third color filter element having a third spectral characteristic are arranged horizontally. Each vertical signal is a signal obtained from color filters that are arranged sequentially in the direction and the color components spatially modulated by the color filter elements are reversed by 180 degrees for each horizontal line, and a light receiving section corresponding to the color filter element. It has a solid-state image sensor that can obtain the same color signal in the line and reads out the signals of the light receiving elements of the adjacent horizontal lines simultaneously in multiple signal lines, and by adding the signals read out simultaneously, the color signal can be obtained. and extracting and comparing each color difference signal component from the output signals of the plurality of lines read simultaneously, and suppressing the color signal if the absolute value of the obtained signal is larger than a predetermined value. 24. A color solid-state imaging device characterized by:
JP57219406A 1982-12-14 1982-12-14 Color solid-state image pickup device Pending JPS59108493A (en)

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EP83112592A EP0113462B1 (en) 1982-12-14 1983-12-14 Solid state color imaging apparatus
US07/015,509 US4887252A (en) 1982-12-14 1987-02-17 Solid-state color television camera with color and luminance signal correction

Applications Claiming Priority (1)

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