JPS61161090A - Color solid-state image pick-up device - Google Patents

Color solid-state image pick-up device

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Publication number
JPS61161090A
JPS61161090A JP60001197A JP119785A JPS61161090A JP S61161090 A JPS61161090 A JP S61161090A JP 60001197 A JP60001197 A JP 60001197A JP 119785 A JP119785 A JP 119785A JP S61161090 A JPS61161090 A JP S61161090A
Authority
JP
Japan
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color
signal
output
solid
filter
Prior art date
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Pending
Application number
JP60001197A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masafumi Ueno
雅史 上野
Masao Yamawaki
正雄 山脇
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Filing date
Publication date
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Publication of JPS61161090A publication Critical patent/JPS61161090A/en
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Abstract

PURPOSE:To simplify a signal processing circuit for color separation with high resolution by producing chrominance difference signals on the basis of brightness signals from filter means, the first prime color signals from computing means and the second prime color signals from changeover means. CONSTITUTION:By delaying the output of a BPF53 by 1H with a 1H delaying circuit 54, a 2R-2B signal and a -2B signal are produced and introduced into a subtractive circuit 55 to produce a red modulated signal 2R. A blue modulated signal -2B is produced at every 1H period at the outputs of the circuit 54 and the BPF53 alternately so that it is obtained as continuous signal by a changeover switch 55 inverted at every 1H period. The separated red and blue modulated signals are demodulated at demodulating circuits 57, 58 and supplied to processing circuits 60, 61. The brightness signal Y is obtained as R+2G+B signal by passing through a LPF52. After passing through the processing circuit 59, the signal Y is supplied together with the red and blue signals to a color matrix circuit 62. The output from the circuit 62, that is, the signal Y and the chrominance difference signals R-Y, B-Y are supplied to an encoder 63.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] この発明は、カラー固体撮像装置に関し、特にたとえば
COD等の1枚の固体Ifi撤素子上に色フィルタを配
置することによりカラー信号を得るいわゆる単板式カラ
ー固体撮像装置に関する。
[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention relates to a color solid-state imaging device, and particularly to a so-called color solid-state imaging device that obtains a color signal by disposing a color filter on a single solid-state Ifi element such as a COD. The present invention relates to a single-chip color solid-state imaging device.

[従来の技術] 最近、ビデオカメラ用としてCODやMOS等の固体m
像素子を1個用いた単板式のカラー固体Ila像素子の
開発が盛んに行なわれている。このような単板式カラー
固体撮像素子では、CCDなどの撮像素子の画素に1:
1に対応したモザイク状色フィルタアレイが設けられて
いる。
[Prior art] Recently, solid-state m such as COD and MOS have been used for video cameras.
A single-plate color solid-state Ila image element using one image element is being actively developed. In such a single-chip color solid-state image sensor, a pixel of an image sensor such as a CCD has a ratio of 1:
A mosaic color filter array corresponding to 1 is provided.

第4図は従来の単板式カラー固体撮像素子で用いら゛れ
る色フイルタアレイの一例を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing an example of a color filter array used in a conventional single-chip color solid-state image sensor.

なお、第4図では説明の便宜上色フイルタアレイの一部
のみが描かれている。図において、Rは赤色光透過フィ
ルタ、Bは青色光透過フィルタ、Gは緑色光透過フィル
タを示し、各枡目は固体撮像素子の1画素に対応してい
る。なお、この色フイルタアレイでは同一の色フィルタ
が垂直方向に2つ並んでいるが、これは固体撮像素子が
2=1インタ一レース動作をしているためである。すな
わち、第1フイールドでは第4図に示したn)−1゜(
n +1)H,(n +2)Hラインの順に走査され、
第2フイールドではnH−、(n+1)H−。
In addition, in FIG. 4, only a part of the color filter array is depicted for convenience of explanation. In the figure, R represents a red light transmission filter, B represents a blue light transmission filter, and G represents a green light transmission filter, and each square corresponds to one pixel of the solid-state image sensor. Note that in this color filter array, two identical color filters are lined up in the vertical direction, and this is because the solid-state image sensor performs a 2=1 interlaced operation. That is, in the first field, n)-1°( shown in Figure 4)
n + 1)H, (n + 2)H lines are scanned in order,
In the second field, nH-, (n+1)H-.

(n+2)H−ラインの順に走査される。(n+2) H- lines are scanned in order.

第5図は第4図に示すような色フイルタアレイを用いた
従来のカラー固体撮像装置の一例を示す概略ブロック図
である。以下、この第5図に示すカラー固体撮像装置の
構成および動作について説明する。固体撮像素子21の
受光面には第4図に示すような色フイルタアレイが配置
される。この固体撮像素子21の出力信号は第1フイー
ルドで考えるとn)(ラインでR,G、R,G、・・・
の繰返し信号となり、(n+1)HラインでG、B、G
FIG. 5 is a schematic block diagram showing an example of a conventional color solid-state imaging device using a color filter array as shown in FIG. The configuration and operation of the color solid-state imaging device shown in FIG. 5 will be described below. A color filter array as shown in FIG. 4 is arranged on the light receiving surface of the solid-state image sensor 21. As shown in FIG. The output signal of this solid-state image sensor 21 is considered in the first field (n) (R, G, R, G, . . . in lines)
It becomes a repeating signal of G, B, G on the (n+1)H line.
.

B、・・・の繰返し信号となり、(n+2)Hラインで
はnHラインと同じ<R,G、R,G、・・・の繰返し
信号となる。したがって、赤色信号(以下、R信号と称
す)、緑色信号(以下、G信号と称す)、青色信号(以
下、B信号と称す)は1画素ごとにサンプルホールドす
ることによって容易に分離できる。第5図の装置では、
サンプルホールド回路22はG信号のみをサンプリング
する回路であり、サンプルホールド回路23.25はR
信号のみをサンプリングする回路であり、サンプルホー
ルド回路24.26はB信号のみをサンプリングする回
路である。ここで、R信号とB信号は1水平走査期間(
以下、1H期間と称す)ごとに交互にしか得られないの
で同一走査線から同時に得ることはできない。そのため
、遅延回路27を用いて1H期間だけ遅延した信号から
サンプルホールド回路25.26で分離されたR信号あ
るいはB信号で、その走査線のR信号あるいはB信号と
して補間する。スイッチ28および29はこの補間操作
を行なうための連動スイッチであり、1H期間ごとに反
転する。このようにして同時化されたR信号、G信号、
B信号は、それぞれ、プロセス回路30.31.32を
介して色マトリクス回路33に与えられ、輝度信号Yと
色差は号R−YおよびB−Yに変換される。色マトリク
ス回路33の出力はエンコーダ34に与えられビデオ信
号に変換される。
The (n+2)H line becomes a repetitive signal of <R, G, R, G, . . . , which is the same as the nH line. Therefore, a red signal (hereinafter referred to as R signal), a green signal (hereinafter referred to as G signal), and a blue signal (hereinafter referred to as B signal) can be easily separated by sampling and holding each pixel. In the device shown in Figure 5,
The sample and hold circuit 22 is a circuit that samples only the G signal, and the sample and hold circuits 23 and 25 sample the R signal.
This is a circuit that samples only the signal, and the sample and hold circuits 24 and 26 are circuits that sample only the B signal. Here, the R signal and B signal are transmitted during one horizontal scanning period (
Since they can only be obtained alternately every 1H period (hereinafter referred to as 1H period), they cannot be obtained simultaneously from the same scanning line. Therefore, the R signal or B signal separated by the sample and hold circuits 25 and 26 from the signal delayed by 1H period using the delay circuit 27 is interpolated as the R signal or B signal of the scanning line. Switches 28 and 29 are interlocking switches for performing this interpolation operation, and are inverted every 1H period. In this way, the synchronized R signal, G signal,
The B signals are applied to a color matrix circuit 33 via process circuits 30, 31, and 32, respectively, and the luminance signal Y and color difference are converted into signals RY and BY. The output of the color matrix circuit 33 is given to an encoder 34 and converted into a video signal.

なお、上記のようなカラー固体Wi像装置に関する先行
技術文献とし工、特開昭57−37989号公報、特開
昭57−39684号公報、特開昭57−136885
号公報、特開昭58−210780号公報等があること
を指摘しておく。
In addition, prior art documents related to the above-mentioned color solid-state Wi image device include Toshiko, JP-A-57-37989, JP-A-57-39684, JP-A-57-136885.
It should be pointed out that there are publications such as Japanese Patent Application Laid-Open No. 58-210780.

[発明が解決しようとする問題点] 第4図に示すような色フイルタアレイを用いた従来のカ
ラー固体ms装置では、原色成分であるR、G、B光の
み透過する色フィルタにより色フイルタアレイが構成さ
れているので、光の利用率が低く、また輝度信号の主成
分であるG光を透過するGフィルタが市松状にしか配列
されていないため、斜め方向の解像度が低く、さらに色
分離のために多(のサンプルホールド回路を必要とし信
号処理回路が襖雑になるなどの欠点があった。また、こ
のような画素の読出方法では、インタレース走査におけ
る第1フイールドと第2フイールドら対応する画素が独
立になっており、画素の読出が1フレ一ム時間(1/3
0sec)周期になっている。したがって、動被写体を
撮像したとき、フィールド残像が生じ、画質が劣化する
という問題点もあった。
[Problems to be Solved by the Invention] In a conventional color solid-state MS device using a color filter array as shown in FIG. , the light utilization rate is low, and the G filters that transmit G light, which is the main component of the luminance signal, are arranged only in a checkerboard pattern, resulting in low resolution in diagonal directions and color separation. In addition, this pixel readout method requires a large number of sample and hold circuits, which makes the signal processing circuit complicated.Also, in this pixel readout method, the first field, second field, etc. in interlaced scanning are Corresponding pixels are independent, and pixel readout takes one frame time (1/3
0sec) period. Therefore, when a moving subject is imaged, a field afterimage occurs and the image quality deteriorates.

この発明は上記のような従来のものの欠点を除去するた
めになされたもので、光利用率が高く、高解像度で色分
離のための信号処理回路が簡単になり、低残像のカラー
固体撮像装置を提供することを目的としている。
This invention was made in order to eliminate the drawbacks of the conventional ones as described above, and it provides a color solid-state imaging device with high light utilization, high resolution, simple signal processing circuit for color separation, and low afterimage. is intended to provide.

[問題点を解決するための手段] この発明は、垂直方向に4行、水平方向に2列の色フィ
ルタが配列されて構成される単位カラーモザイクフィル
タを水平および垂直方向に周期的に配列して構成される
カラーモザイクフィルタと、このカラーモザイクフィル
タの各フィルタ要素に対応する位置に設けられた画素を
有する固体撮像素子と、この固体W4像素子から出力さ
れる画素信号から輝度信号と色差信号とを作成する信号
処理回路とを備えている。そして、固体撮像素子は、2
行分の画素を同時に水平走査して垂直方向に隣接する2
画素からの読取信号を加算して出力するように構成され
ている。また、カラーモザイクフィルタは各単位カラー
モザイクフィルタの色配列がそれぞれ所定の関係に選ば
れている。すなわち、均一白色画面を撮像したときに、
固体撮像素子から、第1の水平走査ライン(奇数水平走
査ラインおよび偶数水平走査ラインのいずれか一方)で
は赤色信号成分と青色信号成分とが同一の繰返し周期で
かつ互いに1800異なった位相で変調された画素信号
が出力され、第2の水平走査ライン(奇数水平走査ライ
ンおよび偶数水平走査ラインのいずれか他方)では赤色
信号成分もしくは青色信号成分の一方の信号成分のみが
第1の水平走査ラインのときと同一周期、同一位相で変
調されかつ低域成分は第1の水平走査ラインのときと同
じである画素信号が出力されるような色配列に選ばれて
いる。また、信号処理回路は、第1のフィルタ手段と、
第2のフィルタ手段と、1Hil延手段と、演算手段と
、切換手段と、色差信号作成手段とを含んでいる。第1
のフィルタ手段は固体11!!!素子から出力される画
素信号の低域成分を抽出して輝度信号として出力し、第
2のフィルタ手段は固体撮像素子から出力される画素信
号の変調成分を抽出して出力し、1H遅延手段は第2の
フィルタ手段の出力を1水平走MwJ間遅延させ、演算
手段は第2のフィルタ手段の出力と1H遅延手段の出力
とを演算して第1の原色信号を作成し、切換手段は第1
のフィルタ手段の出力と18il延手段の出力とを1水
平走査期園ごとに切換えて第1の原色信号とは異なる第
2の原色信号を作成し、色差信号作成手段は第1のフィ
ルタ手段からの輝度信号ど演算手段からの第1の原色信
号と切換手段からの第2の原色信号とに基づいて色差信
号を作成する。
[Means for Solving the Problems] The present invention has unit color mosaic filters arranged in four rows in the vertical direction and two columns in the horizontal direction, which are arranged periodically in the horizontal and vertical directions. A color mosaic filter composed of a color mosaic filter, a solid-state image sensor having pixels provided at positions corresponding to each filter element of this color mosaic filter, and a luminance signal and a color difference signal from pixel signals output from this solid-state W4 image element. and a signal processing circuit for creating the. The solid-state image sensor is 2
Two rows of pixels adjacent to each other in the vertical direction are scanned horizontally at the same time.
It is configured to add and output read signals from pixels. Further, in the color mosaic filter, the color arrangement of each unit color mosaic filter is selected in a predetermined relationship. In other words, when capturing an image of a uniform white screen,
From the solid-state image sensor, the red signal component and the blue signal component are modulated at the same repetition period and at a phase different by 1800 degrees from each other on the first horizontal scanning line (either the odd-numbered horizontal scanning line or the even-numbered horizontal scanning line). pixel signals are output, and in the second horizontal scanning line (the other of the odd-numbered horizontal scanning line and the even-numbered horizontal scanning line), only one of the red signal component and the blue signal component is the same as that of the first horizontal scanning line. The color arrangement is selected such that a pixel signal is output that is modulated with the same period and phase as the first horizontal scanning line and has the same low frequency component as that of the first horizontal scanning line. Further, the signal processing circuit includes a first filter means,
It includes a second filter means, a 1Hil extension means, a calculation means, a switching means, and a color difference signal creation means. 1st
The filter means is solid 11! ! ! The second filter means extracts the low frequency component of the pixel signal output from the element and outputs it as a luminance signal, the second filter means extracts and outputs the modulation component of the pixel signal output from the solid-state image sensor, and the 1H delay means The output of the second filter means is delayed by one horizontal movement MwJ, the calculation means calculates the output of the second filter means and the output of the 1H delay means to create a first primary color signal, and the switching means 1
The output of the filtering means and the output of the 18il spreading means are switched every horizontal scanning period to create a second primary color signal different from the first primary color signal, and the color difference signal creating means receives the signal from the first filtering means. A color difference signal is created based on the first primary color signal from the luminance signal calculation means and the second primary color signal from the switching means.

[作用コ この発明においては、所定の色配列に選ばれたカラーモ
ザイクフィルタを用いることにより、固体撮像素子の出
力信号の処理が容易となり、侵段の信号処理回路の構成
が簡素化される。
[Operations] In this invention, by using a color mosaic filter selected in a predetermined color arrangement, processing of the output signal of the solid-state image sensor is facilitated, and the configuration of the interstage signal processing circuit is simplified.

[実施例] 第1因はこの発明の一実施例のカラー固体Wa像装置で
用いられるカラーモザイクフィルタの一例を示す図であ
る。なお、この第1図では第4図と同様に説明の便宜上
カラーモザイクフィルタの一部のみが描かれている。図
において、Wは透明フィルタであり赤色光(R光)、緑
色光(G光)。
[Embodiment] The first factor is a diagram showing an example of a color mosaic filter used in a color solid-state Wa image device according to an embodiment of the present invention. In addition, in this FIG. 1, like FIG. 4, only a part of the color mosaic filter is depicted for convenience of explanation. In the figure, W is a transparent filter for red light (R light) and green light (G light).

青色光(B光)を透過させ、yeは黄色フィルタであり
R光とG光を透過させ、GyはシアンフィルタでありG
光とB光を透過させる。この第1図に示したカラーモザ
イクフィルタは4行2列のカラーモザイクフィルタを1
単位とし、この単位カラーモザイクフィルタが水平方向
および垂直方向に周期的に配列されている構成となって
いる。単位カラーモザイクフィルタは垂直方向に黄色、
黄色、緑色、黄色の繰返しである第1のフィルタ要素列
と、シアン、シアン、透明、シアンの繰返しである第2
のフィルタ要素列とからなり成り立っている。
Blue light (B light) is transmitted through, ye is a yellow filter that transmits R light and G light, and Gy is a cyan filter that transmits G light.
Transmits light and B light. The color mosaic filter shown in Figure 1 consists of 4 rows and 2 columns of color mosaic filters.
The unit color mosaic filters are arranged periodically in the horizontal and vertical directions. Unit color mosaic filter vertically yellow,
A first row of filter elements is a repeat of yellow, green, yellow, and a second row is a repeat of cyan, cyan, transparent, cyan.
It consists of a filter element sequence.

ところで、この実施例では、2行分の画素を同時に水平
走査して垂直方向に隣接する2画素からの信号を加II
(混合)して読出し、インクレース走査を行なう2つの
フィールドではそれぞれ混合するラインの組合わせを変
えるような固体撮像素子を用いている。第1図では、第
1フイールドの(2n+1)H,(2n+2)H,(2
n+3)H,(2n+4)Hの各水平走査線と、第2フ
イールドの(2n +1)H′、(2n +2)H−。
By the way, in this embodiment, two rows of pixels are simultaneously scanned horizontally and signals from two vertically adjacent pixels are added.
In the two fields in which (mixed) readout and increment scanning are performed, a solid-state image sensor is used that changes the combination of lines to be mixed. In Figure 1, the first field (2n+1)H, (2n+2)H, (2n+2)H,
horizontal scanning lines of n+3)H and (2n+4)H, and (2n+1)H' and (2n+2)H- of the second field.

(2n+3)H−の各水平走査線での混合する画素の組
合わせを示しである。
It shows the combination of pixels to be mixed in each horizontal scanning line of (2n+3)H-.

第2A図および第2B図には第1図のカラーモザイクフ
ィルタを取付けたカラー固体撮像素子に白色の均一光が
入射した場合、得られる信号を第1フイールドでの奇数
ライン((2n +1 ) H。
FIGS. 2A and 2B show the signals obtained when uniform white light is incident on the color solid-state image sensor equipped with the color mosaic filter shown in FIG. .

(2n +3)Hライン)と偶数ライン((2n +2
)H,(2n +4)Hライン)にツイテ示しである。
(2n + 3) H line) and even line ((2n + 2
)H, (2n + 4)H line) shows the tweet.

同じく第2C図および第2d図は第2フイールドについ
て示しである。これら第2A図〜第2D図において縦軸
は信号量、縦軸は水平方向に対応している。たとえば、
第1フイールドの奇数ラインの左端では第1図よりYe
とYeが混合されて出力されるので、第2A図における
対応する位置での信号量はYe +Ye −28+2G
となっており、その隣りの位置ではGyとCyが混合さ
れて出力されるので得られる信号量はCy+Cy−2B
+2Gとなっている。
Similarly, FIGS. 2C and 2d illustrate the second field. In these FIGS. 2A to 2D, the vertical axis corresponds to the signal amount, and the vertical axis corresponds to the horizontal direction. for example,
At the left end of the odd numbered line in the first field, Ye
and Ye are mixed and output, so the signal amount at the corresponding position in Figure 2A is Ye +Ye -28+2G
At the adjacent position, Gy and Cy are mixed and output, so the amount of signal obtained is Cy+Cy-2B
+2G.

第3図は第1図に示すようなカラーモザイクフィルタを
用いたこの発明の一実施例のカラー固体撮像装置を示す
概略ブロック図である。図において、固体撮像素子51
の受光面には、第1図に示すようなカラーモザイクフィ
ルタが配置される。
FIG. 3 is a schematic block diagram showing a color solid-state imaging device according to an embodiment of the present invention using a color mosaic filter as shown in FIG. In the figure, a solid-state image sensor 51
A color mosaic filter as shown in FIG. 1 is arranged on the light-receiving surface of.

この固体I#l像装@51は、前述の、ごとく、2行分
の画素を同時に水平走査して垂直方向に隣接する2画素
からの信号を加算して読出し、インクレース走査を行な
う2つのフィールドでは混合するラインの組合わせを変
えるように構成されている。
As mentioned above, this solid-state I#l imaging device @51 has two systems that simultaneously horizontally scan two rows of pixels and add and read out signals from two vertically adjacent pixels to perform incremental scanning. The field is configured to change the combination of lines to be mixed.

固体撮像素子51の出力は低域フィルタ52および帯域
フィルタ53に与えらる。低域フィルタ52の出力はプ
ロセス回路59を介して色マトリクス62に与えられる
。帯域フィルタ53の出力は引算回路55の一方入力、
IH遅延回路54.スイッチ56の一方端子にそれぞれ
与えられる。1Hil延回路54の出力は引算回路55
の他方入力に与えられるとともに、スイッチ56の他方
端子に与えられる。引算回路55の出力は復調回路57
、プロセス回路60を介して色マトリクス62に与えら
れる。スイッチ56の切換接点は復調回路58.プロセ
ス回路61を介して色マトリクス62に接続される。色
マトリクス62はプロセス回路59〜61からの信号に
基づいて輝度信号Yと色差信号R−Y、B−Yを作成す
る回路であり、その出力はエンコーダ63に与えられる
。エンコーダ63は輝度信号および色差信号からカラー
ビデオ信号を作成して出力する。
The output of the solid-state image sensor 51 is applied to a low-pass filter 52 and a bandpass filter 53. The output of low pass filter 52 is applied to color matrix 62 via process circuit 59. The output of the bandpass filter 53 is one input of the subtraction circuit 55,
IH delay circuit 54. These signals are applied to one terminal of the switch 56, respectively. The output of the 1Hil extension circuit 54 is sent to the subtraction circuit 55.
and the other terminal of the switch 56. The output of the subtraction circuit 55 is sent to the demodulation circuit 57
, are provided to color matrix 62 via process circuitry 60. The switching contact of the switch 56 is connected to the demodulation circuit 58. It is connected to a color matrix 62 via a process circuit 61 . The color matrix 62 is a circuit that creates a luminance signal Y and color difference signals RY and BY based on the signals from the process circuits 59 to 61, and its output is given to an encoder 63. The encoder 63 creates and outputs a color video signal from the luminance signal and color difference signal.

次に、第3図に示すカラー固体撮像装置の動作を説明す
る。まず、第2A図および第2B図から明らかなように
、第1フイールドの奇数行では(Ye +Ye ) −
(Cy +Cy )−2R+2G−(2B+2G)−2
R−2Bなる色差信号が変調されており、偶数行では(
Ye +G)−(W+CV )−(R+2G)−(R+
2G+2B)−−2Bなる原色信号が変調されている。
Next, the operation of the color solid-state imaging device shown in FIG. 3 will be explained. First, as is clear from FIGS. 2A and 2B, in the odd rows of the first field, (Ye +Ye) −
(Cy +Cy)-2R+2G-(2B+2G)-2
The R-2B color difference signal is modulated, and in even rows (
Ye +G)-(W+CV)-(R+2G)-(R+
A primary color signal of 2G+2B)--2B is modulated.

同様に、第2C図および第2D図から明らかなように、
第2フイールドの奇数行では(Ye +G)−(Cy 
+w>−一2Bなる原色信号が変調されており、偶数行
では(Ye +’v’e ) −(Cy +Cy ) 
−2R−2Bなる色差信号が変調されている。これらの
変調信号の基本周波数は画素の水平方向読出周波数をr
[Hz]としたとき、その半分である「/2[H2]と
なる。したがって、帯域フィルタ53の中心周波数をf
 /2 [Hz ]に選べば各ラインの変調成分を取出
すことができる。変調成分は後述するように色信号とし
て用いるので帯域フィルタ53の帯域は±0.5MH1
程度で十分である。
Similarly, as is clear from FIGS. 2C and 2D,
In the odd rows of the second field, (Ye +G) - (Cy
A primary color signal of +w>-12B is modulated, and in even rows (Ye +'v'e) -(Cy +Cy)
A color difference signal of -2R-2B is modulated. The fundamental frequency of these modulation signals is r
[Hz], it becomes "/2 [H2]" which is half of that. Therefore, the center frequency of the bandpass filter 53 is f
/2 [Hz] allows the modulation components of each line to be extracted. Since the modulation component is used as a color signal as described later, the band of the bandpass filter 53 is ±0.5MH1.
It is enough.

以上により、第1フイールドでは奇数、偶数行ごとに2
R−28,−2Bの繰返し・で変調信号が得られ、第2
フイールドでは奇数、偶数行ごとに一2B、2R−2B
の繰返しで変調信号が得られる。
As a result of the above, in the first field, 2
A modulated signal is obtained by repeating R-28, -2B, and the second
12B for every odd and even row in the field, 2R-2B
A modulated signal is obtained by repeating.

そのため、帯域フィルタ53の出力を1Hil!延回路
54によって1H遅延すれば、2R−2B信号と一2B
信号が同時に得られる。これらの信号は引算回路55に
入力され、2Rなる赤色変調信号が演算によって求めら
れる。一方、−2Bなる青色変調信号は1H遅延回路5
4の出力と帯域フィルタ53の出力に1H期間ごとに交
互に現われるので1H期間ごとに反転する切換スイッチ
56により連続した信号として得られる。このようにし
て分離された赤色、青色変調信号は、それぞれ、復調回
路57.58により復調されてプロセス回路60.61
に与えられる。
Therefore, the output of the bandpass filter 53 is 1Hil! If delayed by 1H by the delay circuit 54, the 2R-2B signal and -2B signal
Signals can be obtained simultaneously. These signals are input to the subtraction circuit 55, and a red modulation signal of 2R is calculated. On the other hand, the -2B blue modulation signal is transmitted to the 1H delay circuit 5.
4 and the output of the bandpass filter 53 alternately every 1H period, so they can be obtained as a continuous signal by the changeover switch 56 which is inverted every 1H period. The thus separated red and blue modulated signals are demodulated by demodulation circuits 57 and 58, respectively, and processed by process circuits 60 and 61.
given to.

一方、輝度信号Yはカットオフ周波数r/2[H21の
低域フィルタ52を用いることにより、R+2G+8信
号として得ることができる。この輝度信号Yはプロセス
回路59を通過した後、先に述べた赤色、青色信号とと
もに色マトリクス回路62に加えられ、色差信号R−Y
を形成する。
On the other hand, the luminance signal Y can be obtained as an R+2G+8 signal by using a low-pass filter 52 with a cutoff frequency r/2[H21. After passing through the process circuit 59, this luminance signal Y is added to the color matrix circuit 62 together with the red and blue signals mentioned above, and the color difference signal R-Y
form.

色マトリクス回路62の出力、すなわち輝度信号Yと色
差信@R−Y、B−Yはエンコーダ63に与えられ、た
とえばNTSC方式のビデオ信号に変換される。
The output of the color matrix circuit 62, that is, the luminance signal Y and the color difference signals @R-Y and B-Y, are supplied to an encoder 63 and converted into, for example, an NTSC video signal.

なお、上述の周波数fは、たとえば水平400゜垂直5
00画素のllil素像を用いたとき約7.16MHz
である。
Note that the frequency f mentioned above is, for example, 400 degrees horizontally and 5 degrees vertically.
Approximately 7.16MHz when using a llil element image of 00 pixels
It is.

なお、上記実施例では、走査ラインごとに2R−28な
る色差信号と一2Bなる原色信号が変調されていたが、
種々の変形が考えられる。他の実施例を第6図〜第8図
に示す。これらの実施例での変a信号および輝度信号を
下記の表1にまとめて示す。要するに、この発明では、
均一白色光を撮像したときに、固体!fi像素子から第
1の水平走査ライン(奇数水平走査ラインおよび偶数水
平走査ラインのいずれか一方)では赤色言号成分と青色
信号成分とが同じ繰返し周期でかつ互いに180°異な
った位相で変調された画素信号が出力され、第2の水平
−走査ライン(奇数水平走査ラインおよび偶数水平走査
ラインのいずれか他方)では赤色信号もしくは青色信号
の一方の信号成分のみが第1の水平走査ラインのとぎと
同一周期、同一位相で変調されかつ低域成分は第1の水
平走査ラインのときと同じである画素信号が出力される
ような関係に4行2列の単位カラーモザイクフィルタの
色配列が選ばれていればよい。なお、上記第6図〜第8
図のようなカラーモザイクフィルタを用いた場合の信号
処理も第3図に示す実施例と同じ考え方で実現できるこ
とはいうまでもない。
In the above embodiment, the color difference signal of 2R-28 and the primary color signal of 12B are modulated for each scanning line.
Various modifications are possible. Other embodiments are shown in FIGS. 6-8. The variable a signal and luminance signal in these Examples are summarized in Table 1 below. In short, in this invention,
When imaging uniform white light, solid! In the first horizontal scanning line (one of the odd-numbered horizontal scanning lines and the even-numbered horizontal scanning line) from the fi image element, the red signal component and the blue signal component are modulated with the same repetition period and with phases 180° different from each other. pixel signals are output, and in the second horizontal scanning line (the other of the odd horizontal scanning lines and the even horizontal scanning lines), only one signal component of the red signal or the blue signal is output from the first horizontal scanning line. The color arrangement of the unit color mosaic filter with 4 rows and 2 columns is selected such that a pixel signal is output that is modulated with the same period and the same phase as that of the first horizontal scanning line and has the same low frequency component as that of the first horizontal scanning line. It is fine as long as it is. In addition, the above figures 6 to 8
It goes without saying that signal processing using a color mosaic filter as shown in the figure can also be realized using the same concept as the embodiment shown in FIG.

(以下余白) に、この発明によれば、カラーモザ の要素が光利用率の高い補色系のフ でいるため、高感度のカラー固体撮 れ、また輝度信号に大きく寄与する ての画素からの出力に含まれている が劣化することもない。また、色分 イルタ手段で簡単に行なえ、従来例 プルホールド回路を多数設ける必要 の発明では、2行分の画素を同時に 固体m機素子を用いるため、すべて イールド(1/60sec>で読出さ 体撮像素子の1つの大きな特徴であ う特性を秋分に生かすことができる。(Margin below) According to this invention, color mosaic element is a complementary color frame with high light utilization. High-sensitivity color solid-state photography It also contributes significantly to the luminance signal. included in the output from all pixels. will not deteriorate. Also, color It can be easily done by filtering method, and conventional example. Need to provide multiple pull-hold circuits In the invention, two rows of pixels are simultaneously Since solid-state mechanical elements are used, all Yield (read at 1/60sec> One of the major features of body image sensors is This characteristic can be utilized during the autumnal equinox.

車な説明 の発明の一実施例で用いられるカラ イルタを示す図である。第2A図〜 第1図のカラーモザイクフィルタを 機素子の出力信号を示す図であり、 特に均一白色光を撮像した場合の出力信号を示している
。第3図はこの発明の一実施例のカラー固体Wi像装置
を示す概略ブロック図である。第4図は従来のカラー固
体撮像装置で用いられている色フイルタアレイの一例を
示す図である。第5図は従来のカラー固体lfi像装置
の一例を示す概略ブロック図である。第6図〜第8図は
この発明の他の実施例で用いられるカラーモザイクフィ
ルタを示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing a color filter used in an embodiment of the invention described in a car. FIG. 2A is a diagram showing an output signal of a mechanical element of the color mosaic filter of FIG. 1, and particularly shows an output signal when uniform white light is imaged. FIG. 3 is a schematic block diagram showing a color solid-state Wi image device according to an embodiment of the present invention. FIG. 4 is a diagram showing an example of a color filter array used in a conventional color solid-state imaging device. FIG. 5 is a schematic block diagram showing an example of a conventional color solid-state LFI image device. 6 to 8 are diagrams showing color mosaic filters used in other embodiments of the present invention.

図において、51は固体1liI像素子、52は低域フ
ィルタ、53は帯域フィルタ、54は1H遅延回路、5
5は引算回路、56はスイッチ、57および58は11
1回路、59〜61はプロセス回路、62は色マトリク
ス回路、63はエンコーダを示す。
In the figure, 51 is a solid-state 1liI image element, 52 is a low-pass filter, 53 is a bandpass filter, 54 is a 1H delay circuit, 5
5 is a subtraction circuit, 56 is a switch, 57 and 58 are 11
1 circuit, 59 to 61 are process circuits, 62 is a color matrix circuit, and 63 is an encoder.

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)垂直方向に4行、水平方向に2列の色フィルタが
配列されて構成される単位カラーモザイクフィルタを水
平および座直方向に周期的に配列して構成されるカラー
モザイクフィルタと、前記カラーモザイクフィルタの各
フィルタ要素に対応する位置に設けられた画素を有する
固体撮像素子と、 前記固体撮像素子から出力される画素信号から輝度信号
と色差信号とを作成する信号処理回路とを備えるカラー
固体撮像装置であって、 前記固体撮像素子は、2行分の画素を同時に水平走査し
て垂直方向に隣接する2画素からの読取信号を加算して
出力するように構成されており、前記カラーモザイクフ
ィルタは前記各単位モザイクフィルタの色配列がそれぞ
れ所定の関係に選ばれており、 前記所定の関係とは、均一白色画面を撮像したときに、
前記固体撮像素子から、第1の水平走査ライン(奇数水
平走査ラインおよび偶数水平走査ラインのいずれか一方
)では赤色信号成分と青色信号成分とが同一の繰返し周
期でかつ互いに180°異なった位相で変調された画素
信号が出力され、第2の水平走査ライン(奇数水平走査
ラインおよび偶数水平走査ラインのいずれか他方)では
赤色信号成分もしくは青色信号成分の一方の信号成分の
みが前記第1の水平走査ラインのときと同一周期、同一
位相で変調されかつ低域成分は第1の水平走査ラインの
ときと同じである画素信号が出力されるような関係であ
り、 前記信号処理回路は、 前記固体撮像素子から出力される画素信号の低域成分を
抽出して輝度信号として出力する第1のフィルタ手段と
、 前記固体撮像素子から出力される画素信号の変調成分を
抽出する第2のフィルタ手段と、前記第2のフィルタ手
段の出力を1水平走査期間遅延させるための1H遅延手
段と、 前記第2のフィルタ手段の出力と前記1H遅延手段の出
力とを演算処理して第1の原色信号を作成する演算手段
と、 前記第1のフィルタ手段の出力と前記1H遅延手段の出
力とを1水平走査期間ごとに切換えて前記第1の原色信
号とは異なる第2の原色信号を作成する切換手段と、 前記第1のフィルタ手段からの輝度信号と、前記演算手
段からの第1の原色信号と、前記切換手段からの第2の
原色信号とに基づいて、色差信号を作成する色差信号作
成手段とを含む、カラー固体撮像装置。
(1) A color mosaic filter configured by periodically arranging unit color mosaic filters in the horizontal and vertical directions, which are configured by arranging color filters in four rows in the vertical direction and two columns in the horizontal direction; A color mosaic filter comprising: a solid-state image sensor having pixels provided at positions corresponding to each filter element of a color mosaic filter; and a signal processing circuit that creates a luminance signal and a color difference signal from a pixel signal output from the solid-state image sensor. The solid-state imaging device is configured to horizontally scan two rows of pixels simultaneously, add read signals from two vertically adjacent pixels, and output the result, and the solid-state imaging device In the mosaic filter, the color arrangement of each unit mosaic filter is selected to have a predetermined relationship, and the predetermined relationship means that when an image of a uniform white screen is captured,
From the solid-state image pickup device, a red signal component and a blue signal component have the same repetition period and are 180° different in phase from each other on the first horizontal scanning line (either an odd-numbered horizontal scanning line or an even-numbered horizontal scanning line). The modulated pixel signal is output, and in the second horizontal scanning line (the other of the odd-numbered horizontal scanning line and the even-numbered horizontal scanning line), only one of the red signal component and the blue signal component is transmitted to the first horizontal scanning line. The relationship is such that a pixel signal is output that is modulated with the same period and the same phase as that of the first horizontal scanning line and has the same low frequency component as that of the first horizontal scanning line, and the signal processing circuit is configured to: a first filter means for extracting a low frequency component of a pixel signal output from the image sensor and output as a luminance signal; a second filter means for extracting a modulation component of the pixel signal output from the solid-state image sensor; , 1H delay means for delaying the output of the second filter means by one horizontal scanning period, and a first primary color signal by processing the output of the second filter means and the output of the 1H delay means. and a switching means that switches between the output of the first filter means and the output of the 1H delay means every horizontal scanning period to create a second primary color signal different from the first primary color signal. and color difference signal creation means for creating a color difference signal based on the luminance signal from the first filter means, the first primary color signal from the calculation means, and the second primary color signal from the switching means. and a color solid-state imaging device.
(2)前記4行2列の単位カラーモザイクフィルタは、
第1列の色配列がイエロー、イエロー、グリーン、イエ
ローに選ばれており、第2列の色配列がシアン、シアン
、透明、シアンに選ばれていることを特徴とする、特許
請求の範囲第1項記載のカラー固体撮像装置。
(2) The unit color mosaic filter of 4 rows and 2 columns is:
Claim 1, characterized in that the color arrangement in the first column is selected as yellow, yellow, green, yellow, and the color arrangement in the second column is selected as cyan, cyan, transparent, cyan. The color solid-state imaging device according to item 1.
(3)前記4行2列の単位カラーモザイクフィルタは、
第1列の色配列がシアン、シアン、グリーン、シアンに
選ばれており、第2列の色配列がイエロー、イエロー、
透明、イエローに選ばれていることを特徴とする、特許
請求の範囲第1項記載のカラー固体撮像装置。
(3) The unit color mosaic filter of 4 rows and 2 columns is:
The color array in the first column is selected as cyan, cyan, green, cyan, and the color array in the second column is yellow, yellow,
The color solid-state imaging device according to claim 1, characterized in that transparent and yellow are selected.
(4)前記4行2列の単位カラーモザイクフィルタは、
第1列の色配列が透明、イエロー、シアン、イエローに
選ばれており、第2列の色配列がシアン、シアン、透明
、シアンに選ばれていることを特徴とする、特許請求の
範囲第1項記載のカラー固体撮像装置。
(4) The unit color mosaic filter of 4 rows and 2 columns is:
Claim 1, characterized in that the color arrangement in the first column is selected as transparent, yellow, cyan, yellow, and the color arrangement in the second column is selected as cyan, cyan, transparent, cyan. The color solid-state imaging device according to item 1.
(5)前記4行2列の単位カラーモザイクフィルタは、
第1列の色配列が透明、シアン、イエロー、シアンに選
ばれており、第2列の色配列がイエロー、イエロー、透
明、イエローに選ばれていることを特徴とする、特許請
求の範囲第1項記載のカラー固体撮像装置。
(5) The unit color mosaic filter of 4 rows and 2 columns is:
Claim 1, characterized in that the color arrangement in the first column is selected as transparent, cyan, yellow, cyan, and the color arrangement in the second column is selected as yellow, yellow, transparent, yellow. The color solid-state imaging device according to item 1.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4845548A (en) * 1984-05-31 1989-07-04 Nec Corporation Solid-state color imaging apparatus having color filters with corrected transmission characteristics

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