JPS6170502A - 色分離用フイルタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は固体撮像素子の前面に配置される色分離用フィ
ルタ（以下色フィルタと称する）に関する。

従来例の構成とその問題点 固体カラーカメラは固体撮像素子の進歩に伴い、カラー
画ｒ象特性の改善が著しい。最近では、イノターライン
転送方式（ｊＣＤ（以下１．Ｌ−ＣＣＤと称する）、あ
るいは呼び水転送方式Ｃ０Ｄ（以下、ＣＰＤ：Ｃｈａｒ
ｇｅ　　Ｐｒｉｍｉｎｇ　　Ｄｅｖｉｃｅと略す）をフ
ィールド蓄積モードで用いる試みがなされている。信号
電荷蓄積モードとしては、フィールド蓄積モードとフレ
ーム蓄積モードとが知られており、前者はホトダイオー
ドの信号電荷蓄積時間が１ＡＯ秒（１フイ一ルド期間）
であるのに対し、後者はそれが１／３０秒（１フレ一ム
期間）である。

（山中他；Ｔｖ学会詰３３．７（ＪｕｌＹ１９７９）従
来より、単板カラー化に際しては、垂直解像度がフィー
ルドｌｉ′↓モードに比べ高くとれるフレーム蓄積モー
ドが用いられてきた。しかし、フレーム蓄積モードの欠
点であるインターレースに起因する等価残像の除去およ
び垂直限界解像度付近のフリッカ−の軽減を図るためフ
ィールド蓄積モードを用いた垂直２画素混合読出し方式
が提案されテイル（曽根他　ＴＶ学会詰３７８５５１９
８３）その場合の色フィルタの基本構成図を第１図（ｌ
Ｌ）に示す。ここで、Ｍ、Ｇ、ａｙ、ｙａはそれぞれマ
ゼンタ、緑、シアン、黄を表す。以下、このような色フ
ィルタの固体撮像素子への配設及びその場合の固体撮像
素子の動作について、図面を参照しながら説明する。第
１図（ｂ）　ｔ−を撮像素子に色フィルタが配設された
場合の撮像部の一部で実線は色フィルタの境界を表し、
破線については、１１がホトダイオード、１２がアルミ
で覆われた垂直電荷転送線、１３がポリノリコンである
。第１図（ｂ）かられかるように１つの色フイルタ要素
に対して１つのホトダイオードが対応している。信号の
読み出しｉ　　　　　　　　　シこついては、垂直２画
素混合読み出し方式なので、Ａ７（−／Ｌ／ドのｎ行で
はＭ　−１−ｃｙ、　（、−１−ｙｅの借り。

ｎ＋１行ではＧ　＋　ａｙ　、　Ｍ−１−ｙｅの信りが
読み出され、Ｂ’７（フルドのｎ′行ではｃｙ十Ｇ、　
ｙｅ＋Ｍの信号。

（ｎ−１−１）’行ではｃｙ−）−Ｍ、　ｙｅ−１−Ｇ
の信号が読み出される。信号処理について説明すると、
Ａフィールドｏｎ行、ｎ＋１行の信号は３　ＭＨｚ−３
ｄＢのローパスフィルタを通り、輝度信号Ｙｎは次式で
示されるＯ Ｙｎ＝Ｍ＋ＣＹ＋Ｇ＋７６ また、色差信号はｎ行では（Ｍ＋ｃｙ）と（Ｇ−１−ｙ
ａ）の差を取り、ｎ＋１行では（Ｇ＋０７）と（Ｍ＋ｙ
ｓ）の差を取り、２つの色差信’ＱＣｎ　、　Ｃｎ＋＋
を作る。すなわち、 Ｏｎ＝　（Ｍ−１−ａｙ）　−（Ｇ＋ｙａ）　＝　２８
−　ＧＣｎ４４＝　ＣＧ＋ｃｙ）　−（Ｍ　＋ｙｅ）　
＝　Ｇ−２１となり、３．５　ＭＨｚ±ｏ、ｓＭＨｚの
ベンドバスフィルタを通し２Ｂ−Ｇ、Ｇ−２Ｒの色差信
号が作られる０ また、Ｂフィールドも同様な結果となる。

ところが、ここで問題となるのは、ポリシリコ／を通過
した光も光電変換されるので色フィルタが撮像素子に第
１図（ｂ）のように理想通りに配設されない場合、色フ
リッカ、色／ニーディングが発生することである。詳し
く説明すると、第２図に示すように色フィルタが撮像素
子に垂直方向にδずれて、配設された場合ムフィールド
のｎラインでは、輝度信号Ｙｎ１色差信号Ｏｎはそれぞ
れｙｎ＝（Ｍ−ΔＭ＋Δｃｙ）＋（ａｙ−ΔＣｙ＋ΔＧ
）＋（Ｇ−ΔＧ＋Δｙｅ＞＋＜ｙｅ−Δｙｅ＋ΔＭ　）
＝（Ｍ＋ｃｙ＋Ｇ＋７６）Ｃｎ−（、Ｍ−ΔＭ＋Δａｙ
）＋（ｃｙ−Δｃｙ＋Δ（ｒ）−（（Ｇ−ΔＧ＋Δｙｅ
）＋（ｙｅ−Δｙｅ＋Δ’））＝（Ｍ＋ｃｙ　−Ｇ−−
ｙａ）　−ト２（ΔＧ−ΔＭ　）＝２８−Ｇ＋２（ΔＧ
−ΔＭ　）ｎ−１−１ラインでは、それぞれ Ｙｎ＋１−（Ｇ−ΔＧ＋Δａｙ）＋（１−Δａｙ＋ΔＭ
）＋（Ｍ−ΔＭ＋Δｙｅ）＋（ｙｅ−Δｙｅ＋ΔＧ　）
　＝Ｍ−１−ｃ　ｙ＋Ｇ＋ｅ Ｃｎ＋１＝（Ｇ−ΔＧ＋Δａｙ　）＋（ａｙ−ＪＣｙ＋
ΔＭ）−（Ｍ−ΔＭ＋Δｙｅ）−（ｙｅ−Δｙａ＋ΔＧ
　）　＝Ｇ＋ｃ　ｙ　−Ｍ　−ｙｅ−１−２（ΔＭ−Δ
Ｇ　）　＝Ｇ−２Ｒ４−２（ΔＭ−ΔＧ）また、Ｂフィ
ールドのｎ′ラインでは、それぞれＹｎ’＝（ａｙ−Δ
Ｃｙ＋ΔＧ）＋ＣＧ＝ΔＧ＋Δｃｙ＞＋＜ｙｅ−Δ７６
＋ΔＭ）＋（Ｍ−ΔＭ＋ΔＹ６）＝Ｍ＋ＣＹ＋Ｇ＋ｙｅ
Ｃｎ＝（０７−Δａｙ＋ΔＧ）＋（Ｇ−ΔＧ＋Δｃｙ）
−（ｙｅ−ｄｙｅ＋ΔＭ）−（Ｍ−ΔＭ＋Δｙｅ）＝ｃ
ｙ＋Ｇ−ｙｅ−Ｍ＝Ｇ−２Ｒ ｎ＋１ラインでは、それぞれ Ｙｎｏ１’　＝（０ｒ−ｊａｙ＋ΔＭ）＋（Ｍ−ΔＭ＋
Δａｙ＞＋（ｙｅ−ｌｙｅ＋ΔＧ）＋（Ｇ−ΔＧ＋Δｙ
ｅ）＝Ｍ＋０７−１−Ｇ＋７６ Ｏｎ＋＋＝（ＱＹ−Δａｙ＋ΔＭ）＋（Ｍ−ΔＭ＋Δ６
Ｙ）−（ｙｅ−Δｙｅ＋ΔＧ）−（Ｇ−ΔＧ＋ΔＹ６）
＝ＣＹ＋Ｍ−ｙｅ　−Ｇ　＝２８−Ｇ となり、結局 Ｙｎ　＝Ｙｎ＋ｔ　＝Ｙｎ　＝Ｙｎ＋＋’　　　　　−
−−（１）Ｏｎ　４Ｃｎ＋ｉ　、Ｏｎ＋＋竿Ｃｎ’　　
　　　　　（２）となる。したがって、（１）の関係よ
りラインζＤ　Ｉｆｉは発生しないが、（２）の関係よ
り、色フリッカが発生することになる。上述の内容は、
色フィルタが撮像素子に対して一様に垂直方向にδはど
ずれた場合であるが、撮像部の場所によって、ずれ量が
異つた場合、（色フィルタが同転して配設さＦまた場合
）は、Ｃｎ　Ｉ　Ｃｎ＋１が場所によって異り、色ンエ
ーデイ／グが発生することになる。但し、色フィルタの
水平方向のずれについては、１０／１程度の幅の遮光ア
ルミが、ホトダイオード１１の間に在るので、色フィル
タが数μずれても、カラー特性は問題ない。

実際の色フイルタ配設の際は１〜２μ程度のずれが起り
、上述のようにカラー特性に影響があられれる。

発明の目的 本発明は上記欠点に鑑み、撮像素子とのずれに伴う色フ
リッカ及び色／ニーディングの発生を防止できる色分離
用フィルタを提供するものである。

発明の構成 この目的を達成するために、本発明の色分離用フィルタ
は、２列４行のフィルタ要素からなる単位配列が、２次
元的に配置され、前記単位配列の第、）　　　　　　　
　　　１列が、第一、第二、第三、第二の各フィルタ要
素が一項次配列されてなり、第２列が、第三、第四。

第一、第四の各フィルタ要素が順次配列さ１てなるとと
もに、各列内のたがいに隣接したフィルタ要素間に透明
または半透明の要素が介在して構成されている。

この構成によって、撮像素子とのずれに伴う色フリッカ
及び色ンエーデイングを防止できる。

実施例の説明 以下本発明の一実施例について、図面を参照しながら説
明する。第３図（２Ｌ）は本発明の一実施例におけるカ
ラー固体撮像装置の色フィルタの基本構成図を示すもの
である。ここで、Ｗは透明の要素を表し、その垂直方向
の幅は３７１である。第３図（ｂ）はこの色フィルタを
撮像素子にずれることなく配設した時の撮像部の図であ
る。このような色フィルタの構成では、色フィルタがず
れて配設されてもそのずれが±１．Ｓ１以内であれば輝
度信号。

色差信号は次のようになる。

Ａフィールドのｎラインでは、輝度信号Ｙｎ、および色
差信号Ｏｎはそれぞれ、 Ｙｎ＝Ｍ＋ｃｙ＋２Ｗ＋Ｇ＋ｙｅ＋２Ｗ＝Ｍ＋Ｃｙ＋Ｇ
＋７６＋Ｏｎ＝Ｍ十ｃ　ｙ＋２Ｗ−（ｃ＋ｙ　６＋２Ｗ
　）　＝Ｍ＋ｃ　ｙ　−Ｇ−ｙｅ＝２ａ−Ｃ。

ｎ４−１ラインでは、それぞれ、 Ｙｎ　４．　ｌ＝Ｇ　＋　Ｃ７＋　２　Ｗ　十Ｍ　＋　
３’　６　＋　２　Ｗ＝Ｍ　＋　Ｃ７＋　Ｇ　＋　７６
、＋４Ｗ Ｃｎ＋＋　　＝Ｇ−４−ｃｙ＋２Ｗ−（Ｍ＋ｙａ＋２Ｗ
）＝Ｇ＋ｃｙ−Ｍ−ｙｅ＝Ｇ−２Ｒ また、８フイールドのｎラインでは、それぞれ、Ｙｎ’
＝０７＋Ｇ＋２Ｗ＋３１１＋Ｍ＋２Ｗ＝Ｍ＋ｃｙ＋Ｇ＋
７６＋Ｗ ＣＩ’＝Ｑ　ｙ　＋Ｇ＋２　Ｗ−（７６十Ｍ＋２　Ｗ　
）　＝Ｇ　＋ｃ　ｙ　−ｙ　ｅ　−Ｍ＝Ｇ−２Ｒ ｎ＋１′ラインでは、それぞれ Ｙｎ＋＋’＝ｃ　ｙ−）−Ｍ−１−２Ｎ−１−ｙ　ｅ＋
（ｒ＋２Ｗ＝Ｍ＋ｃ　ｙ＋Ｇ十ｙ　ａ＋４Ｗ Ｏｎ＋＋’＝＝Ｃｙ＋Ｍ＋２Ｗ−（、ｙｅ＋Ｇ−１−２
Ｗ　）＝Ｃｙ＋Ｍ−７１８−Ｇ＝２８−Ｇ となり、 Ｙｎ−Ｙｎ＋＋　＝Ｙｎ’　＝　”ｎ＋ｔ　　　　　　
−・・（３）Ｃｎ＝Ｏｎ−＋−＋’、Ｃｎ＋＋＝Ｃｎ’
−−（４）となる。

（３）　、　（４１の関係により、色フィルタのずれが
±１．５７１１以内では、色フリッカ、色／ニーディン
グ。

ライン濃淡（±１．５／１以上のずれでも問題なし）が
発生しない。また、実際に±ｊ５７１以内の精度で、色
フィルタを配設することは十分可能である。

このような色フィルタを±１．５μ以内の精度で配設し
た撮像素子のカラー特性を調べると、若干色ＳＩＮは減
少するが、輝度の感度が向上しそれに伴い解像度も向上
した上、前述した問題点もないすぐれた撮像特性であっ
た。

以上のように本実施例によれば、１行１列目と３行２列
目のフィルタ要素がマゼンタで、１行２列目と３行１列
目のフィルタ要素が緑で、２行１列目と４行１列目のフ
ィルタ要素が／ア／で、２行２列目と４行２列目のフィ
ルタ要素が黄である４行２列のフィルタ要素群を基本構
成とし、各フィルタ要素の垂直間に垂直方向の寸法が３
μの透明の要素が配設されることにより、色フィルタを
撮像素子に配設する時、位置ずれが生じてもその精度が
±１．５　、Ｉｌｆ以内であれば、色フリッカ、色ンエ
ーデイングは全く発生しない。

発明の効果 以上のように本発明の色分離用フィルタは各列のフィル
タ要素間に透明あるいは半透明の要素が配設されること
により、配設時の色フィルタのずれに伴う色フリッカ及
び色／ニーディングの発生を防止でき、その実用的効果
は犬なるものがある。

【図面の簡単な説明】

第１図（＆）は、フィールド蓄積モードを用いた垂直２
画素混合読み出し方式で使われる従来の色フィルタの基
本構成図、第１図（ｂ）は、従来の色フィルタを撮像素
子に配設した場合の撮像部を示す図。 第２図は、従来の色フィルタが垂直方向にδだけずれて
撮像素子に配設された場合の撮像部を示す図、第３図（
＆）は、本発明の一実施例の色フィルタの基本構成図、
第３図（ｂｌは、本発明における一実施例の色フィルタ
を撮像素子に配設した場合の撮１　　　　７．ニオｔ、
アあ、。 １０．２０　　・・・色フィルタ、１１・・　・ホトダ
イオード、１２・−遮光アルミ、１３・・　ポリシリコ
ン。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第１
図 第２図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）２列４行のフィルタ要素からなる単位配列が２次
   元的に配置され、前記単位配列の第１列が、第一、第二
   、第三、第二の各フィルタ要素が順次配列されてなり、
   第２列が、前記第三、前記第四、前記第一、前記第四の
   各フィルタ要素が順次配列されてなるとともに、各列内
   のたがいに隣接したフィルタ要素間に透明または半透明
   の要素が介在していることを特徴とする色分離用フィル
   タ。
2. （２）第一、第二、第三、第四の各フィルタ要素が、そ
   れぞれ、マゼンタ、シアン、緑、黄であることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載の色分離用フィルタ。
3. （３）第一、第二、第三、第四の各フィルタ要素がそれ
   ぞれシアン、マゼンタ、黄、緑であることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載の色分離用フィルタ。