JPS60128785A - Solid-state color image pickup device - Google Patents

Solid-state color image pickup device

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JPS60128785A
JPS60128785A JP58238609A JP23860983A JPS60128785A JP S60128785 A JPS60128785 A JP S60128785A JP 58238609 A JP58238609 A JP 58238609A JP 23860983 A JP23860983 A JP 23860983A JP S60128785 A JPS60128785 A JP S60128785A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
filter
liquid crystal
spectral region
solid
light
Prior art date
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Pending
Application number
JP58238609A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takashi Kondo
隆 近藤
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Filing date
Publication date
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  • Color Television Image Signal Generators (AREA)
  • Liquid Crystal (AREA)
  • Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)

Abstract

PURPOSE:To miniaturize a device and to enhance picture quality by using a liquid crystal filter to function by applying an appropriate voltage as a filter provided on a two-dimensional photodiode. CONSTITUTION:A laminated liquid crystal filter 4 consisting of filters 41, 42 and 43 common to all element groups is provided on a photodetecting element group 2. The laminated filter 4 functions as a colorless filter to transmit all spectrum areas by controlliig of a filter control circuit 55. At this time, an output of each photodetecting element group is read out through coordinate selection circuits of X and Y axes 52 and 53, and transmitted to a color picture signal processing circuit 56. If this scan is completed, the liquid crystal filter 41 is set on in order to transmit only a red color, and a red color picture can be obtained. In this case, a liquid crystal layer has appropriate thickness, and functions by impressing a proper voltage. Picture with green and blue light beams can be obtained by the liquid crystal filters 42 and 43 in the same manner. A choloesteric-based liquid crystal can be used as a laminated filter.

Description

【発明の詳細な説明】 [発明の技術分野] 本発明は固体カラー撮像装置に関するもので、特にその
フィルタに関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Technical Field of the Invention] The present invention relates to a solid-state color imaging device, and particularly to a filter thereof.

[従来技術] 従来から固体カラー11i11D装置として種々のもの
が存在する。たとえば特開昭55−675号の1一固体
カラ−1ll像装置」では、縦横方向へ2次元的に配列
された複数個の受光素子と、これら受光素子の各々に対
応してモザイク状に配置されたカラーフィルタ要素が設
けられている。この構成においては、カラー画像を1q
るための1つの画素の色信号として、たとえば光の三原
色であるR(赤)、G(緑)、およびB(青)を得るた
めに少なくとも3つの受光素子群を必要とし、実際には
明度を検知するために金色を透過する白に対応する受光
素子も用いる。このような固体カラー県像装口の一例を
図解すれば第1図のようであり、第1図(a)はその上
面のフィルタの配列を示しており、第1図(b)はその
断面fi!1層借造の概略図である。
[Prior Art] Various types of solid color 11i11D devices have conventionally existed. For example, in JP-A No. 55-675, a solid-state color 1ll image device has a plurality of light-receiving elements arranged two-dimensionally in the vertical and horizontal directions, and is arranged in a mosaic pattern corresponding to each of these light-receiving elements. A colored filter element is provided. In this configuration, the color image is 1q
For example, in order to obtain the three primary colors of light, R (red), G (green), and B (blue), at least three groups of light receiving elements are required as color signals of one pixel, and in reality, brightness In order to detect this, a light-receiving element corresponding to white, which transmits gold, is also used. An example of such a solid-state color image mounting port is shown in Fig. 1. Fig. 1(a) shows the arrangement of filters on its top surface, and Fig. 1(b) shows its cross section. Fi! It is a schematic diagram of a one-story rental building.

第1図(b)において、シリコン基体1の主面に受光素
子配列、?−が形成されており、それぞれの受光素子2
1,22.23.24などの上にホワイト(W)、シア
ン(Cy)、グリーン(G)、イエロー(Ye )から
なる色フイルタ配列層β−が前記受光素子の位置に対応
して形成されており、1つの受光素子からIつの色信号
を取出すように4n成されている。これらの色領域を第
1図(a )のように半導体チップ表面にマトリクス状
に多数設けて色画像を得る。
In FIG. 1(b), the light receiving elements are arranged on the main surface of the silicon substrate 1. - is formed, and each light receiving element 2
1, 22, 23, 24, etc., a color filter array layer β- consisting of white (W), cyan (Cy), green (G), yellow (Ye) is formed corresponding to the position of the light receiving element. 4n are configured so that I color signals are extracted from one light receiving element. A color image is obtained by providing a large number of these color regions in a matrix on the surface of a semiconductor chip as shown in FIG. 1(a).

このように構成された固体カラー撮像装置においては、
カラー画像を形成する画素の数は平面的に配列された受
光素子の数の4分の1になる。これは白黒画像を同一の
ffi!m度でカラー化するには4倍の数のフ第1−ダ
イオードを必要とすることを意味する。
In the solid-state color imaging device configured in this way,
The number of pixels forming a color image is one fourth of the number of light receiving elements arranged in a plane. This is a black and white image with the same ffi! This means that four times as many F-1 diodes are required to color at m degrees.

また、平面的に配置された複数の受光素子上へ開城的に
色フィルタを重ねて同期をとり、前述と同様の色信号を
得て電気回路的に合成する方法もあるが、装置が大きく
なり、また数機系と電気系の同期をとるために特別な工
夫を必要とし、複雑な4pH椙や電気回路となって故障
を生じやすく、また高価になるなどの欠点を有している
There is also a method of overlapping color filters on multiple light-receiving elements that are arranged in a plane and synchronizing them to obtain the same color signal as described above and synthesizing it using an electric circuit, but this method requires a larger device. In addition, special measures are required to synchronize several systems and the electrical system, resulting in a complex 4pH system and electrical circuit, which is prone to failure and has drawbacks such as being expensive.

[発明の概要] この発明は上述のような従来の固体カラーmta装Fテ
の欠点を除去して、固体カラー1最像装険を小形化し、
かつ画質の向上を達成しようとするものである。
[Summary of the Invention] The present invention eliminates the drawbacks of the conventional solid color MTA mounting system as described above, reduces the size of the solid color MTA mounting system, and
It also aims to improve image quality.

水元1ツ]の特徴は、半導体基体に2次元的に配列され
た?i f&個のフ第1−ダイオードと、前記フオE・
ダイオ゛−ドの各々にフィルタを設ける固体カラー撥(
!を肢1行にd3いて、前記フィルタとして適切な電圧
を作用させることによって機能する液晶フィルタを用い
たことである。
Mizumoto One] is characterized by two-dimensional arrangement on a semiconductor substrate? i f& F first diodes and said F E diodes;
A solid color repellent (with a filter for each diode)
! d3 in the first row, and a liquid crystal filter that functions by applying an appropriate voltage is used as the filter.

[発明の実施例] 第2図と第3図を参照して本発明の一実施例を説明する
。第2図において、シリコンなどからなる半導体基体1
の主面には第1図と同様に受光素子群2?−が形成され
ている。それら受光素子群、?−上にはその全素子群に
共通な41.42.43の3層のフィルタからなる積層
フィルタ先が設けられている。
[Embodiment of the Invention] An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 2 and 3. In FIG. 2, a semiconductor substrate 1 made of silicon or the like is shown.
As in FIG. 1, there is a group of light receiving elements 2? on the main surface of the ? - is formed. Those light receiving elements? - A laminated filter tip consisting of three layers of filters 41, 42, and 43 common to all the element groups is provided above.

このような固体カラーSWA板からは、第3図のような
4n成によってカラー画性信号を得ることができる。第
3図において、積層フィルタLはまず全スペクトル領域
の光を通ずべくフィルタ制御回路55によって制御され
て、その各層のすべてのフィルタ41,42.43はオ
フの状態であり、すなわち無色のフィルタとして1lt
filする。このとき、映像はレンズ(図示せず)およ
びそのフィルタ層上を介して受光素子群、?−上へ錆作
される。その作に依存する各受光素子群からの出力は、
X−Y制御回路51によって制御されるX@座標選択回
路52とY@座標選択回路53を介してスキャンされて
読取られ、カラー画像信号処理回路56へ送られる。全
面にわたるスキトンが完了すれば、それは同期制御回路
54に知らされる。フィルタ制御回路55は同期制御回
路54からスキャン完了の信号を受取って、次に第1の
スペクトル領域の光(たとえば、R;赤)のみを透過さ
せるために第1の液晶フィルタ層(たとえば41)をオ
ンさゼて、赤色フィルタとしては能させて赤色の映f象
を得る。なお、その第1のフィルタ層は遡切な厚い−を
イー1−シかつ適切な電圧を作用させることにより機能
し、電圧をOあるいは逆にすることによりそのフ・fル
タ(7月用か消失して全スペクトル領域透過の状態に戻
る。この赤色フィルタへの変換が完了すると、信号が同
期制御回路54を介しでX−V 1lil Fll四路
へ送られて、前述と同様にスキャンが開始されて、赤色
の映像に対応した出力信号がカラー画色信号処県回路5
6へ送られる。こうして赤[への映像に関するスキャン
が完了すると、前述と同様にフィルタ制御回路55へ信
号が送られて、次に第2のスペク[・ルミ域(たとえば
、G;緑)の光による映像を得るために、前記第1のフ
ィルタ層は無色に戻されて、第2のフィルタ層(たとえ
ば42)がオンされて緑色フィルタとして機能Jる。こ
の緑色の映像がスキャンされた後、同林にして第3のス
ペクトル領域(たとえば、B:青)の映倫を得るための
第3のフィルタ層(たとえば43)が門能させられる。
From such a solid color SWA board, a color image signal can be obtained by a 4n configuration as shown in FIG. In FIG. 3, the laminated filter L is first controlled by the filter control circuit 55 to pass light in the entire spectral range, and all the filters 41, 42, 43 in each layer are in the off state, i.e., the filters are colorless filters. as 1lt
fil. At this time, the image passes through the lens (not shown) and its filter layer to the light receiving element group. - Rust is formed on top. The output from each photodetector group depends on its operation,
The image is scanned and read through an X@coordinate selection circuit 52 and a Y@coordinate selection circuit 53 controlled by an XY control circuit 51, and sent to a color image signal processing circuit 56. When the entire skinning is completed, the synchronization control circuit 54 is notified. The filter control circuit 55 receives the scan completion signal from the synchronization control circuit 54, and then controls the first liquid crystal filter layer (for example, 41) to transmit only the light in the first spectral region (for example, R; red). is turned on to function as a red filter to obtain a red image. The first filter layer functions by applying an appropriate voltage to the thick layer, and by changing the voltage to 0 or vice versa, the filter When the conversion to the red filter is completed, a signal is sent to the X-V 1lil Fll four-way via the synchronization control circuit 54, and scanning is started in the same manner as described above. The output signal corresponding to the red image is sent to the color image color signal processing circuit 5.
Sent to 6. When the scanning for the red image is completed in this way, a signal is sent to the filter control circuit 55 in the same way as described above, and an image is then obtained using light in the second spectrum/lumin range (for example, G; green). For this purpose, the first filter layer is turned back to colorless and the second filter layer (eg 42) is turned on to function as a green filter. After this green image is scanned, a third filter layer (eg, 43) is activated to obtain an image in a third spectral region (eg, B: blue).

このようにして得られた各スペクトル領域の光による映
倫はカラー画像信号処理回路56で電気的に合成されて
カラー画像が得られる。また前述の各スペク[・距領域
に閂するスキャンのサイクルは順次繰返されて連続的に
カラー画(Mを得ることができる。
The images of light in each spectral region thus obtained are electrically combined in a color image signal processing circuit 56 to obtain a color image. Further, the above-mentioned scan cycle for each spec [/distance] area is repeated in sequence, and a color image (M) can be obtained continuously.

上述の実施例では、91N1 + 42 +および第3
のスペクトル領域の各フィルタ!4を別々に4ft成し
たが、フィルタ用の液晶としてコレステリック系の液晶
を用いて、適切な厚さを有する1暦で形成して、電圧を
それぞれのスペクトル領域に適したものを作用させるこ
とによって、前述の第1.第2゜および第3のフィルタ
の機能を兼備え、そしてオフまたは逆の電圧を作用させ
ることにより全スペクトル領域の光も連通することがで
きるフィルタを構成することも可能である。
In the above example, 91N1 + 42 + and the third
Each filter in the spectral region of! By using cholesteric liquid crystal as the liquid crystal for the filter, forming it in one layer with an appropriate thickness, and applying a voltage suitable for each spectral region. , the above-mentioned No. 1. It is also possible to construct a filter that combines the functions of the second and third filters and can also communicate light in the entire spectral range by applying an off or reverse voltage.

[発明の効果コ 以上のにうに、この発明によれば、液晶フィルタを用い
ればそのフィルタ倣能を電気的に制御することができる
ので、受光素子群の数を従来の4分の1にすることがで
さ、実質的に固体カラー撮像装置の小形化、ざらに画質
の向上が得られる効果が載る。
[Effects of the Invention] According to the invention, if a liquid crystal filter is used, the filter patterning ability can be electrically controlled, so the number of light-receiving element groups can be reduced to one-fourth of the conventional one. As a result, the solid-state color imaging device can be made smaller and its image quality can be significantly improved.

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

第゛1図は従来の固体カラー躍像装置の一例を示す部分
概略図である。 第2図は本発明による固体撮像装置の一例を示す部分概
略図である。 第3図tJ本発明による固体搬像装置の動作に門する構
成の一例を示す概略ブロック図である。 図において、1は半専体基体、止1よ受光素子群、β−
はカラーフィルタ層、王は積層液晶フィルタ、41.4
2.43は積層液晶フィルタ上を構成する各液晶盾、5
1はX−YIIJgI1回路、52はX軸座標選択回路
、53はY軸座標選択回路、54は同期制御回路、55
はフィルタ制御回路、56はカラー画像信号処理回路を
示す。 なお、各図において同一符号は同−内苔まlζは相当部
分を示す。 代理人 人 岩 増 雄
FIG. 1 is a partial schematic diagram showing an example of a conventional solid-state color imager. FIG. 2 is a partial schematic diagram showing an example of a solid-state imaging device according to the present invention. FIG. 3 is a schematic block diagram showing an example of the configuration related to the operation of the solid-state image transfer device according to the present invention. In the figure, 1 is a semi-dedicated substrate, 1 is a group of light receiving elements, β-
is a color filter layer, and the king is a laminated liquid crystal filter, 41.4
2.43 is each liquid crystal shield that constitutes the laminated liquid crystal filter, 5
1 is an X-YIIJgI1 circuit, 52 is an X-axis coordinate selection circuit, 53 is a Y-axis coordinate selection circuit, 54 is a synchronous control circuit, 55
Reference numeral 56 indicates a filter control circuit, and 56 indicates a color image signal processing circuit. In each figure, the same reference numerals indicate the same parts. Agent Masuo Iwa

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] (1) 半専体塁体と、前記半導体長体の表面層に2次
元的に配列された複数個のフォトダイオードと、前記フ
ォトダイオード上に設けられたフィルタとを備えた固体
カラーR像装冒において、前記フィルタは適切な電圧を
作用させることによって徒能する液晶フィルタであるこ
とを特徴とする固体カラー撮像装置。
(1) A solid color R image device comprising a semi-dedicated body, a plurality of photodiodes arranged two-dimensionally on the surface layer of the semiconductor elongated body, and a filter provided on the photodiode. In the solid-state color imaging device, the filter is a liquid crystal filter that is activated by applying an appropriate voltage.
(2) 前記液晶フィルタは複数層で形成された積層液
晶フィルタであって、 前記io層内の第1の層は適切な厚さを有しかつ適切な
電圧を作用さすることにより可視光の全スペクトル領域
の光または第1のスペクトル領域の光のいずれかを透過
し、 前記少数層内の第2の層は適切な厚さを有しかつ)Q切
な電圧を作用させることにより前記全スぺり1へル領!
戎の光または第2のスペクトル領域の光のいずれかを透
過し、 前記複数層内の第3の門は適切な厚さを有しかつ適切な
電圧を作用させることにより前記全スペクトル領域の光
または第3のスペクトル領域の光のいずれかを透過し、 前記第1.第2.および第3の唐のそれぞれに適切な電
圧を作用させることによって、任意の時間に、前記全ス
ペクトル領域、前記第1のスペクトル領域、前記第2の
スペクトル領域、および前記第3のスペクトル領域の光
のうちいずれかのスペクトル領域の光を選択的に透過す
ることを可能にしたこと−を特徴とする特許請求の範囲
第1項記載の固体カラー撮像装置。
(2) The liquid crystal filter is a laminated liquid crystal filter formed of multiple layers, and the first layer in the IO layer has an appropriate thickness and can emit visible light by applying an appropriate voltage. transmitting either light in the entire spectral region or light in the first spectral region; a second layer within said minority layer has a suitable thickness; Peri 1 hell territory!
a third gate in said plurality of layers has a suitable thickness and transmits light in said entire spectral range by applying a suitable voltage; or a third spectral region; Second. and a third spectral region, the light in the entire spectral region, the first spectral region, the second spectral region, and the third spectral region can be controlled at any time by applying an appropriate voltage to each of the third spectral regions. The solid-state color imaging device according to claim 1, wherein the solid-state color imaging device is capable of selectively transmitting light in any one of the spectral regions.
(3) 前記第1.第2.および8r!3のスペクトル
領域の全体は可視光の全スペクトル領域を絹羅すること
を特徴とする特許請求の範囲第2項記載の固体カラー撮
顔装置。
(3) Above 1. Second. and 8r! 3. The solid-state color facial photographing device according to claim 2, wherein the entire spectral region of No. 3 covers the entire spectral region of visible light.
(4) 前記液晶フィルタは適切な厚さを有する1層の
コレステリック系の液晶で形成されており、それに作用
させる電圧を適切に選択することによって、可視光の全
スペクトル領域、前記第1のスペクトル領域、前記第2
のスペクトル領域。 および前記第3のスペクトル領域の光のうちのいずれか
の、スペクトル領域の光を選択的に透過することを可能
にしたことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の固
体カラー撮像装置。
(4) The liquid crystal filter is formed of a single layer of cholesteric liquid crystal having an appropriate thickness, and by appropriately selecting the voltage applied thereto, it is possible to control the entire visible light spectral range and the first spectrum. area, said second
spectral range. 2. The solid-state color imaging device according to claim 1, wherein the solid-state color imaging device is capable of selectively transmitting light in any one of the light in the third spectral region and the light in the third spectral region.
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Cited By (2)

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WO1999039372A2 (en) * 1998-02-02 1999-08-05 Uniax Corporation Image sensors made from organic semiconductors
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