JPS63199590A - Color solid-state image pickup device - Google Patents

Color solid-state image pickup device

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Publication number
JPS63199590A
JPS63199590A JP62032008A JP3200887A JPS63199590A JP S63199590 A JPS63199590 A JP S63199590A JP 62032008 A JP62032008 A JP 62032008A JP 3200887 A JP3200887 A JP 3200887A JP S63199590 A JPS63199590 A JP S63199590A
Authority
JP
Japan
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color
filter
solid
color filter
light
Prior art date
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Pending
Application number
JP62032008A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Tomohide Okumura
友秀 奥村
Junichi Fujino
順一 藤野
Yoichi Takeshima
竹島 陽一
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Priority to JP62032008A priority Critical patent/JPS63199590A/en
Publication of JPS63199590A publication Critical patent/JPS63199590A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To improve resolution and to improve optical utilization efficiency by setting eight picture elements, two in a horizontal direction and four in a vertical direction, as one unit, for the array pattern of color filters provided in front of the solid-state image pickup element, and setting respective color filters constituting one unit to the specific color filters. CONSTITUTION:If the array pattern 1a of the mosaic like filter provided in front of the solid-state image pickup device 2 is constituted by the repeating pattern in which eight picture elements, two in the horizontal direction and four in the vertical direction, are set to be one unit, and the position of the array pattern of one unit is shown as Cij ((i) is the position in the horizontal direction and (j) is that in the vertical direction), a first color filter transmitting all color light beams is arranged in C14, C22, a second color filter transmitting only the color light beams of selected spectrum area in C12, C24, a third filter transmitting either of a couple of complementary color light beams respectively having the color light beams transmitting the second color filter, and having respectively different color light beams in C11, C23, and a fourth color filter transmitting the other complementary color beam in C13, C21.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] この発明は、水平・垂直両方向に複数個の受光素子が配
列されてなる固体撮像素子を備えたカラー固体撮像装置
に関し、詳しくは固体撮像素子の前に配設されるモザイ
ク状色フィルタの配列構成に関するものである。
[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention relates to a color solid-state imaging device equipped with a solid-state imaging device in which a plurality of light-receiving elements are arranged both horizontally and vertically. This relates to the arrangement of mosaic color filters arranged in front of the .

[従来の技術] 第17図は、例えば特開昭51−112228号公報に
示された従来のカラー固体撮像装置のモザイク状色フィ
ルタ(以下、「フィルタ」という)(1)の配列構成を
示す図であり、緑色光透過フィルタ(以下、「Gフィル
タ」という)が、水平−垂直両方向にそれぞれ1つおき
の市松模様状に配置されており、赤色光透過フィルタ(
以下。
[Prior Art] FIG. 17 shows an array configuration of a mosaic color filter (hereinafter referred to as "filter") (1) of a conventional color solid-state imaging device disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 51-112228. In this figure, green light transmitting filters (hereinafter referred to as "G filters") are arranged in a checkered pattern every other in both horizontal and vertical directions, and red light transmitting filters (hereinafter referred to as "G filters")
below.

「Rフィルタ」という)および青色光透過フィルタ(以
下、「Bフィルタ」という)が、それぞれ1行おきに、
水平方向にGフィルタの間に配置されている。
"R filter") and blue light transmitting filter (hereinafter "B filter") are arranged every other row.
It is arranged horizontally between the G filters.

このフィルタ(1)を構成するR−G−Bフィルタは、
水平・垂直方向に配列されている受光素子の1つづにそ
れぞれ対応する位置に配設されており、入射する像光を
フィルタ(1)で赤、緑、青の色成分でサンプリングし
、1つの受光素子が1種類の色光成分を検出するように
構成されている。
The R-G-B filter that constitutes this filter (1) is:
It is arranged at a position corresponding to each of the light receiving elements arranged in the horizontal and vertical directions, and samples the incident image light with the red, green, and blue color components using the filter (1). The light receiving element is configured to detect one type of color light component.

第18図は後で説明する色光キャリアを2次元周波数千
面で表わしたときの従来のフィルタ(1)の特性図であ
る。
FIG. 18 is a characteristic diagram of the conventional filter (1) when color light carriers, which will be explained later, are expressed in two-dimensional frequency planes.

[発明が解決しようとする問題点] このように構成されているフィルタ(1)を備えた従来
のカラー固体撮像装置では、Gフィルタが市松模様状に
配列されているので、緑色光像に対する斜め方向の解像
度は低いものとなり、さらにR,Bフィルタの垂直方向
の配列間隔が、それぞれGフィルタの半分であるため、
赤色光像、青色光像に対する解像度も緑色光像に対する
解像度よりもさらに低いものとなるので解像度が低下し
、これにともなってモアレ縞が発生し易いという問題点
があった。
[Problems to be Solved by the Invention] In the conventional color solid-state imaging device equipped with the filter (1) configured as described above, since the G filters are arranged in a checkered pattern, The directional resolution is low, and the vertical spacing of the R and B filters is half that of the G filter, so
The resolution for the red light image and the blue light image is also lower than the resolution for the green light image, resulting in a reduction in resolution, which poses a problem in that moiré fringes are likely to occur.

また、各受光素子には、1種類の色光成分しか入射しな
いので、光学系から入射した光量のうち実際に各受光素
子に入射する光量は少なくなり、光利用率が悪いため、
感度の低い撮像装置となるという問題点があった。
In addition, since only one type of color light component is incident on each light-receiving element, the amount of light that actually enters each light-receiving element out of the amount of light incident from the optical system is small, resulting in poor light utilization.
There was a problem in that the imaging device had low sensitivity.

この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、解像度が良くてモアレの発生が少なく、かつ
、感度の高いカラー固体撮像装置を得ることを目的とす
る。
This invention was made to solve the above-mentioned problems, and aims to provide a color solid-state imaging device with good resolution, less occurrence of moiré, and high sensitivity.

[問題点を解決するための手段] この発明に係るカラー固体撮像装置は、水平−垂直両方
向に配列されている受光素子で構成されている固体撮像
素子と、この固体撮像素子の前に配設されているモザイ
ク状色フィルタと、上記固体撮像素子の出力信号から所
定形式の映像信号に合成する信号合成処理手段とを備え
、上記モザイク状色フィルタの配列パターンを、水平方
向が2画素、垂直方向が4画素の8つを1単位とする繰
り返しパターンで構成し、かつ1単位の配列パターンの
位置をC11(iは水平方向の位置、jは垂直方向の位
置)で表わしたとき、C14、C22には全色光を透過
する第1の色フィルタを、C12゜C24には選択され
たスペクトル領域の色光のみを透過する第2の色フィル
タを、C11、C23にはそれぞれ上記第2の色フィル
タを透過する色光を含みかつ互に異なる色光を含む1対
の補色光のうち一方の補色光を透過する第3のフィルタ
を、CI3 * C21には上記他方の補色光を透過す
る第4の色フィルタをそれぞれ配置したことを特徴とす
る。
[Means for Solving the Problems] A color solid-state imaging device according to the present invention includes a solid-state imaging device composed of light receiving elements arranged both horizontally and vertically, and a solid-state imaging device arranged in front of the solid-state imaging device. a mosaic color filter, and a signal synthesis processing means for synthesizing the output signal of the solid-state image sensor into a video signal of a predetermined format, and the arrangement pattern of the mosaic color filter is 2 pixels in the horizontal direction and 2 pixels in the vertical direction. When the direction is composed of a repeating pattern in which one unit is eight 4-pixel pixels, and the position of one unit of array pattern is expressed as C11 (i is the horizontal position, j is the vertical position), C14, C22 is a first color filter that transmits all color light, C12°C24 is a second color filter that transmits only color light in a selected spectral region, and C11 and C23 are each the above-mentioned second color filter. CI3 * C21 includes a third filter that transmits one of a pair of complementary color lights that transmits color light that is different from each other, and a fourth filter that transmits the other complementary color light. It is characterized by the fact that filters are arranged respectively.

[作用] この発明におけるモザイク状色フィルタは、第1の色フ
ィルタは全色光を透過し、第2の色フィルタは特定され
たスペクトル領域の色光のみを透過し、第3・第4の色
フィルタはそれぞれ第2の色フィルタを透過する色光を
含みかつ互に異なる色光を含む1対の補色光のいずれか
一方を透過する。
[Function] In the mosaic color filter of the present invention, the first color filter transmits all color light, the second color filter transmits only color light in a specified spectral region, and the third and fourth color filters transmit all color light. each includes color light that passes through the second color filter, and transmits either one of a pair of complementary color light that includes mutually different color light.

このため、第2の色フィルタを透過する色光は、他のす
べての色フィルタを透過し、全ての画素(受光素子)で
検出される。また、第2の色フィルタを透過しない色光
は、第1・第3の色フィルタまたは第1・第4の色フィ
ルタの組合せのいずれかを透過し、それぞれ対応する受
光素子で検出される。したがって、第2の色フィルタを
透過しない色光についても、水平・垂直両方向について
みると、全部の画素で検出されるのと同等となるので、
解像度が向上するとともに光利用率が高まるので感度も
向上する。
Therefore, the colored light that passes through the second color filter passes through all the other color filters and is detected by all the pixels (light receiving elements). Further, the colored light that does not pass through the second color filter passes through either the first and third color filters or a combination of the first and fourth color filters, and is detected by the corresponding light receiving element. Therefore, even for colored light that does not pass through the second color filter, it is equivalent to being detected by all pixels in both the horizontal and vertical directions.
As the resolution improves, the efficiency of light utilization also increases, so the sensitivity also improves.

[発明の実施例] 以下、この発明の一実施例を説明する。[Embodiments of the invention] An embodiment of this invention will be described below.

第1図はこの実施例のブロック回路図である。FIG. 1 is a block circuit diagram of this embodiment.

図において、(18)は光学系、(1a)はモザイク状
色フィルタ(以下、「フィルタ」という) 、 (2)
は固体撮像素子、(3)  、 (4)  、 (5)
はl水平走査時間だけ信号を遅延させるIH遅延素子、
(8)。
In the figure, (18) is an optical system, (1a) is a mosaic color filter (hereinafter referred to as "filter"), (2)
are solid-state image sensors, (3), (4), (5)
is an IH delay element that delays the signal by l horizontal scanning time,
(8).

(7)  、 (8)は演算器、(9)  、 (10
)はバイパスフィルタ、(11)はローパスフィルタ、
(12) 、 (13)は変調器、(14) 、 (1
5)は連動するスイッチ回路、(!8)は所定のテレビ
ジョン方式の映像信号を出力するエンコーダ、(17)
は出力端子である。
(7), (8) are arithmetic units, (9), (10
) is a bypass filter, (11) is a low-pass filter,
(12), (13) are modulators, (14), (1
5) is an interlocking switch circuit, (!8) is an encoder that outputs a video signal of a predetermined television system, and (17)
is the output terminal.

第2図はフィルタ(1a)の配列パターンを示す図で、
実線で囲った水平方向が2画素、垂直方向が4画素の8
つの色フィルタの配列を1単位とじて水平・垂直両方向
に繰り返し配置された配列パターンを形成している。以
下、この配列パターンの作用を第3図〜第5図により説
明する。
FIG. 2 is a diagram showing the arrangement pattern of the filter (1a),
8 with 2 pixels in the horizontal direction and 4 pixels in the vertical direction surrounded by a solid line
An array pattern is formed in which the arrays of two color filters are arranged as one unit and are repeatedly arranged in both the horizontal and vertical directions. The effect of this arrangement pattern will be explained below with reference to FIGS. 3 to 5.

第3図は第2図に示した配列パターンの1単位を示す図
である。
FIG. 3 is a diagram showing one unit of the array pattern shown in FIG. 2.

まず始めに、第3図に示した色フィルタ配列がいかに優
れたものであるかを説明する0色フィルタを透過した光
は受光素子により光電変換され、その光量に応じた電気
信号が出力されるので、入射した光像はこの色フィルタ
の配列によって2次元的にサンプリングされているわけ
である。
First of all, let's explain how excellent the color filter array shown in Figure 3 is.The light that passes through the 0-color filter is photoelectrically converted by a light receiving element, and an electrical signal is output according to the amount of light. Therefore, the incident light image is two-dimensionally sampled by this array of color filters.

Ye フィルタは赤色光成分と緑色光成分を透過し、C
Vフィルタは青色光成分と緑色光成分を透過するので、
入射光の色フィルタによるサンプリングを緑色光成分、
赤色光成分、青色光成分で見ると、第4図のようになる
0図において、G。
Ye filter transmits red light component and green light component, and C
Since the V filter transmits blue light components and green light components,
The green light component is sampled by the color filter of the incident light.
When looking at the red light component and the blue light component, in Figure 0, which looks like Figure 4, G.

R,Bはそれぞれ緑色、赤色、青色光の各成分がサンプ
リングされることを示し、0はサンプリングされないこ
とを示している。
R and B indicate that green, red, and blue light components are sampled, respectively, and 0 indicates that they are not sampled.

このように、水子〇垂直平面(xy平面)で行なわれた
サンプリングを、そのフーリエ変換を求めることにより
水平・垂直方向の2次元周波数平面(fx fy平面)
で表わすと第5図のようになる0図において矢印は各色
光成分のキャリアを表わしており、矢印の長さはキャリ
アの大きさを。
In this way, by obtaining the Fourier transform of the sampling performed on the vertical plane (xy plane), we can obtain the two-dimensional frequency plane (fx fy plane) in the horizontal and vertical directions.
In Figure 5, the arrows represent the carriers of each color light component, and the length of the arrow represents the size of the carrier.

向きは位相関係を示している。緑色光のキャリアG(以
下、「Gキャリア」という)は、0 < f X≦π、
0≦f、≦πにおいてはCfx、fv )= (0,0
)の位置以外には無く、最高の解像度を持っていること
がわかる。赤色光のキャリアR(以下、「Rキャリア」
という)。
The orientation indicates the phase relationship. The carrier G of green light (hereinafter referred to as "G carrier") is 0 < f X ≦ π,
For 0≦f, ≦π, Cfx, fv )=(0,0
), and it can be seen that it has the highest resolution. Red light carrier R (hereinafter referred to as “R carrier”)
).

青色光のキャリアB(以下、「Bキャリア」という)は
それぞれfx輪軸上f、軸上には、0%2π以外にキャ
リアはなく、水平・垂直の解像度は、緑色光と同等の高
い解像度を有する。そして、斜め方向についても(fx
、fy ) = (0、0)からの距離が十分にあるの
で、水平・垂直方向に比べて著しい解像度の劣化はない
、第17図に示した従来のモザイク状色フィルタ(1)
における各色光キャリアの配置を示す第18図と比べれ
ば、このことはより明らかである。
Carrier B of blue light (hereinafter referred to as "B carrier") is fx on the axis of the ring, and there are no carriers on the axis other than 0%2π, and the horizontal and vertical resolution is as high as that of green light. have And also for the diagonal direction (fx
, fy ) = Since there is a sufficient distance from (0, 0), there is no significant deterioration in resolution compared to the horizontal and vertical directions.The conventional mosaic color filter (1) shown in Fig. 17
This becomes clearer when compared with FIG. 18, which shows the arrangement of optical carriers of each color.

カラー固体撮像装置は用いられるシステムによりその処
理内容は異なるが、この実施例では、インターレース走
査を行なうもので、固体撮像素子(2)としては、lフ
レーム分の信号を、2行ずつ独立に1フイールド内で読
み出すものとする。
The processing content of color solid-state imaging devices differs depending on the system used, but in this embodiment, interlaced scanning is performed, and the solid-state imaging device (2) independently processes l-frame signals in two rows at a time. It shall be read within the field.

次にこの実施例の動作を説明する。Next, the operation of this embodiment will be explained.

第6図は成るフィールドでの各部の信号を示す図表で、
m番目の走査ラインでは、n番目とn+1番目の行の画
素の信号が、S2  * Stの信号ラインから同時に
読み出される。このとき演算器(6)の出力は第6図の
ように青色光成分の信号(以下、「B信号」という)は
、1画素毎に正負が反転したものとなる。この1画素毎
に正負が反転する周波数はπ周波数に相当する。したが
って、演算器(6)に続くバイパスフィルタ(9)はπ
周波数でレスポンスが最大となるものを用い、このバイ
パスフィルタ(9)を通過したB信号は、変調器(12
)により復調されベースバンドのB信号となる。
Figure 6 is a diagram showing the signals of each part in the field,
In the m-th scanning line, the signals of the pixels in the n-th and n+1-th rows are simultaneously read out from the signal line S2*St. At this time, the output of the arithmetic unit (6) is a blue light component signal (hereinafter referred to as "B signal") whose sign is inverted for each pixel, as shown in FIG. The frequency at which the sign is reversed for each pixel corresponds to the π frequency. Therefore, the bypass filter (9) following the arithmetic unit (6) is π
Using the frequency with which the response is maximum, the B signal that has passed through this bypass filter (9) is sent to the modulator (12).
) and becomes a baseband B signal.

次に演算器(7)の出力を見ると、それは赤色光成分の
信号(以下、「R信号」という)は、1画素毎に正負が
反転したものであり、先のB信号の場合と同様にπ周波
数で変調されたものである。
Next, looking at the output of the arithmetic unit (7), we see that the red light component signal (hereinafter referred to as the "R signal") has its sign reversed for each pixel, similar to the case of the B signal above. is modulated at the π frequency.

したがって演算器(7)に続くバイパスフィルタ(10
)はπ周波数でレスポンスが最大となるものを用い、こ
のバイパスフィルタ(lO)を通過したR信号は変調器
(13)により復調されベースバンドのR信号となる。
Therefore, the bypass filter (10) following the arithmetic unit (7)
) is used that has a maximum response at the π frequency, and the R signal that has passed through this bypass filter (lO) is demodulated by the modulator (13) and becomes a baseband R signal.

次に、演算器(8)の出力は、2G+Rと2G+R+2
Bが交互に現われており、そしてこの信号は次に統〈ロ
ーパスフィルタ(11)により平滑化され2G+B+R
信号となる。
Next, the output of the arithmetic unit (8) is 2G+R and 2G+R+2
B appears alternately, and this signal is then smoothed by a unified low-pass filter (11) to form 2G+B+R.
It becomes a signal.

2つのスイッチ回路(la) 、 (t5)は、フィー
ルド毎に連動して切り換わるもので、第1図に示した状
態が、第6図のフィールドに相当しているとすると、ス
イッチ回路(14)からは変調器(12)の出力、すな
わちB信号が、他方のスイッチ回路(15)からは変調
器(13)の出力、すなわちR信号が得られる。そして
、エンコーダ(18)により所定形式の映像信号として
出力端子(17)より出力される。
The two switch circuits (la) and (t5) are switched in conjunction with each other for each field, and if the state shown in FIG. 1 corresponds to the field in FIG. ) provides the output of the modulator (12), ie, the B signal, and the other switch circuit (15) provides the output of the modulator (13), ie, the R signal. Then, the encoder (18) outputs the video signal in a predetermined format from the output terminal (17).

第7図は、他方のフィールドにおける各部の信号を示す
図表である。このフィールドにおいては、走査ラインが
m番目のときには、n−1番目とn番目の行の画素の信
号がS2*Slの信号ラインから同時に出力される。演
算器(8)からはπ周波数で変調されたR信号が、演算
器(7)からはπ周波数で変調されたB信号がそれぞれ
出力され、演算器(8)からは2G+Bと2G+B+2
Rが交互に出力される。そして、変調器(12)からは
ベースバンドのR信号が、変調器(13)からはベース
バンドのB信号が出力される。2つのスイッチ回路(1
4) 、 (15)は、第1図に示した状態から他方に
切り換わり、スイッチ回路(14)からは変調器(13
)の出力、すなわちB信号が得られ、他方のスイッチ回
路(15)からは変調器(12)の出力、すなわちR信
号が得られる。ローパスフィルタ(lO)からは、2G
+Bと2G+B+2Rが平滑化されて2G+B+R信号
が得られ、エンコーダ(IB)により所定の映像信号と
して出力端子(17)より出力される。
FIG. 7 is a chart showing the signals of each part in the other field. In this field, when the scanning line is m-th, the signals of the pixels in the (n-1)th and n-th rows are simultaneously output from the S2*S1 signal line. The arithmetic unit (8) outputs an R signal modulated at a π frequency, the arithmetic unit (7) outputs a B signal modulated at a π frequency, and the arithmetic unit (8) outputs 2G+B and 2G+B+2.
R is output alternately. The modulator (12) outputs a baseband R signal, and the modulator (13) outputs a baseband B signal. Two switch circuits (1
4) and (15) are switched from the state shown in FIG.
), ie, the B signal, is obtained, and the output of the modulator (12), ie, the R signal, is obtained from the other switch circuit (15). From the low pass filter (lO), 2G
+B and 2G+B+2R are smoothed to obtain a 2G+B+R signal, which is output from an output terminal (17) as a predetermined video signal by an encoder (IB).

なお、第3図に示した色フイルルタ配列と同一の性能を
有する色フィルタ配列として第8図に示したものがある
が、これは第2図中に破線で囲んだ部分と同じであり、
結局、第3図の色フィルタ配列と第8図の色フィルタ配
列とは同じものとなる。このような色フィルタ配列は、
第2図において区切り方を変えれば他にも2通り存在す
るが、全てその繰り返しを考えれば、第3図の色フィル
タ配列と同じである。
Note that there is a color filter array shown in FIG. 8 that has the same performance as the color filter array shown in FIG. 3, but this is the same as the part surrounded by the broken line in FIG.
After all, the color filter array in FIG. 3 and the color filter array in FIG. 8 are the same. Such a color filter array is
In FIG. 2, there are two other ways if the way of division is changed, but if you consider the repetition, they are all the same as the color filter arrangement in FIG. 3.

第9図は他の色フイルタ配列例を示す図で、この例は、
第3図に示した色フィルタ配列のうち、ye フィルタ
とCyフィルタとを入れ換えたものである。この色フィ
ルタ配列を、第4図と同様に各色成分毎のサンプリング
として表わすと第10図のようになる。第4図と第10
図を比べれば明らかなように、Hのサンプル位置とBの
サンプル位置とが入れ換わったものとなっている。
FIG. 9 is a diagram showing another example of color filter arrangement.
Of the color filter array shown in FIG. 3, the ye filter and the Cy filter are interchanged. If this color filter array is represented as sampling for each color component as in FIG. 4, it will be as shown in FIG. 10. Figures 4 and 10
As is clear from comparing the figures, the sample positions of H and B have been swapped.

したがって、第9図に示した色フィルタ配列を持つモザ
イク状フィルタを、第1図に示したシステムに適用した
場合には、スイッチ回路(14)からはR信号が、スイ
ッチ回路(15)からはB信号がそれぞれ出力されるこ
とになるが、解像度、感度等の特性は同じである。
Therefore, when the mosaic filter having the color filter arrangement shown in FIG. 9 is applied to the system shown in FIG. Although the B signals are respectively output, the characteristics such as resolution and sensitivity are the same.

第11図は第3図に示した色フィルタ配列をもつフィル
タ(1a)を、受光素子に対して局画素ピッチ光学的に
ずらして配置した2つの固体撮像素子を2つ用いた撮像
装置のブロック回路図である。
FIG. 11 shows a block of an imaging device using two solid-state imaging devices in which filters (1a) having the color filter arrangement shown in FIG. It is a circuit diagram.

図において(lb) 、 (lc)は横ストライプ色フ
ィルタ、(22)は光学系(18)から入射した入射光
を2分するハーフミラ−1(23)はミラー、(2a)
 、 (2b)は固体撮像素子であり、ハーフミラ−(
22)、ミラー(23)により2つの固体撮像素子(2
a) 、 (2b)には同一の光像が入射する。(20
は2つの固体撮像素子(2a) 、 (2b)の出力を
合成し、所定形式の映像信号に合成する信号合成処理回
路、(25)は2つの固体撮像素子(2a) 、 (2
b)駆動パルスを発生する駆動信号発生器である。
In the figure, (lb) and (lc) are horizontal stripe color filters, (22) is a half mirror that divides the incident light from the optical system (18) into two, and (23) is a mirror.
, (2b) is a solid-state image sensor, which is a half mirror (
22), two solid-state image sensors (2
The same optical image is incident on a) and (2b). (20
(25) is a signal synthesis processing circuit that combines the outputs of the two solid-state image sensors (2a) and (2b) into a video signal in a predetermined format;
b) A drive signal generator that generates drive pulses.

このように構成された固体撮像装置において、2つの固
体撮像素子(2a) 、 (2b)の位置関係が、相対
的に水平方向の画素ピッチPiの局だけ水平方向にずれ
たものである場合(以下、「水平画素ずらし」という)
、入射光像側から見たときの2つの固体撮像素子(2a
) 、 (2b)の受光素子(画素)は、第12図に示
したように水平方向に1画素ごとに異なる固体撮像素子
(2a) 、 (2b)の画素が並んでいることになる
0図中、斜線を付した画素は、固体撮像素子(2b)の
画素を、斜線を付していない画素は、固体撮像素子(2
a)の画素を示している。
In the solid-state imaging device configured as described above, when the positional relationship of the two solid-state imaging elements (2a) and (2b) is relatively shifted in the horizontal direction by a horizontal pixel pitch Pi ( (hereinafter referred to as "horizontal pixel shift")
, two solid-state image sensors (2a
The light receiving elements (pixels) of ) and (2b) are arranged in the horizontal direction, with different pixels of the solid-state image sensors (2a) and (2b) arranged for each pixel, as shown in Fig. 12. In the middle, the shaded pixels are pixels of the solid-state image sensor (2b), and the non-shaded pixels are the pixels of the solid-state image sensor (2b).
The pixel in a) is shown.

この場合に第3図に示した色フィルタ配列を適用するに
は、第131f4(A)  、 (B)に示した色フィ
ルタ配列をもつ横ストライプ色フィルタ(lb)。
In this case, to apply the color filter array shown in FIG. 3, horizontal stripe color filters (lb) having the color filter arrays shown in 131f4 (A) and (B) are used.

(1c)をそれぞれ固体撮像素子(2a) 、 (2b
)に設ければ良い、横ストライプ色フィルタ(lb) 
、 (lc)は、第3図に示した色フィルタ配列を縦に
2分し、それぞれ水平・垂直両方向に配列したものであ
る。
(1c) are respectively solid-state image sensors (2a) and (2b
) horizontal stripe color filter (lb)
, (lc) are obtained by vertically dividing the color filter array shown in FIG. 3 into two and arranging them both horizontally and vertically.

そして、これらの横ストライプ色フィルタ(lb) 、
 (lc)は、垂直方向に2行ずれただけであり、色フ
ィルタ配列としては同じものであるから、同一プロセス
で製造することができるという効果がある。また、第1
3図(A)に示した横ストライプ色フィルタ(1b)を
持つ固体撮像素子を2つ用いて、互いの位置関係を水平
方向に水平画素ピッチPhの局だけずらし、垂直方向に
は垂直画素ピッチの2倍だけずれる様にすることで、第
14図に示したように、入射光像側から見た色フィルタ
の配/’1は、第3図に示した色フィルタ配列と同じに
なる。この場合には、垂直方向にずらした分だけ2つの
固体撮像素子の駆動タイミングをずらすか、或は第14
図において破線で示した色フィルタ配列を有する固体撮
像素子の出力信号を垂直方向にずらした分だけ遅延させ
ることによって、第14図に示した同一行にある色フィ
ルタに対応する信号が同じタイミングで得られるので、
2種類の固体撮像素子を製造する必要が無く、装置を安
価にできる効果がある。このことは、第13図(B)に
示した横ストライプ色フィルタ(Ic)を持つ固体撮像
素子を2つ用いても全く同様である。
And these horizontal stripe color filters (lb),
(lc) is only shifted by two lines in the vertical direction and has the same color filter arrangement, so it has the advantage that it can be manufactured by the same process. Also, the first
Using two solid-state image sensors with horizontal stripe color filters (1b) shown in Figure 3 (A), their positional relationship with each other is shifted horizontally by a horizontal pixel pitch Ph, and vertically by a vertical pixel pitch. As shown in FIG. 14, the color filter arrangement /'1 seen from the incident light image side becomes the same as the color filter arrangement shown in FIG. 3. In this case, either the drive timings of the two solid-state image sensors are shifted by the amount of the shift in the vertical direction, or the fourteenth
By delaying the output signals of the solid-state image sensor having the color filter array shown by the broken line in the figure by the amount of vertical shift, the signals corresponding to the color filters in the same row shown in FIG. 14 will be at the same timing. Because you can get
There is no need to manufacture two types of solid-state image sensing devices, which has the effect of making the device cheaper. This is exactly the same even when two solid-state image sensors having horizontal stripe color filters (Ic) shown in FIG. 13(B) are used.

また、2つの固体撮像素子(2a) 、 (2b)の位
置関係が相対的に垂直方向の画素ピッチPVの局だけ垂
直方向にずれたものである場合には、入射光像側から見
たときの2つの固体撮像素子(2a) 。
In addition, when the positional relationship between the two solid-state image sensors (2a) and (2b) is relatively shifted in the vertical direction by the vertical pixel pitch PV, when viewed from the incident light image side, two solid-state image sensors (2a).

(2b)の受光画素は第15図に示したように、垂直方
向に1画素毎に異なる固体撮像素子の画素が並んでいる
ことになる。この場合に、第3図に示した色フィルタ配
列もつフィルタを適用するには、第16図(A)  、
 (B)に示した色フィルタ配列もつフィルタ(ld)
 、 (le)をそれぞれの固体撮像素子に配設すれば
良い、そして第16図(A)  、 (B)に示した色
フィルタ配列は、いずれも2種類の色フィルタCyとY
e、GとWの市松模様配列となっており、分光特性のバ
ラツキの少ないフィルタが得られる効果がある。
As shown in FIG. 15, the light-receiving pixels (2b) are pixels of different solid-state image sensors arranged in the vertical direction. In this case, to apply the filter with the color filter array shown in FIG. 3, the filter shown in FIG. 16(A),
Filter (ld) with the color filter arrangement shown in (B)
, (le) are arranged on each solid-state image sensor, and the color filter arrays shown in FIGS.
E, G, and W are arranged in a checkered pattern, which has the effect of providing a filter with less variation in spectral characteristics.

以上は、第3図に示した色フィルタ配列を用いたフィル
タを、複数個の固体撮像素子にずらして配置して撮像装
置に適用した場合を説明したが。
In the above, a case has been described in which filters using the color filter array shown in FIG. 3 are arranged in a staggered manner on a plurality of solid-state image sensors and applied to an image pickup apparatus.

第9図に示した色フィルタ配列を用いたフィルタを適用
した場合でも全く同様に構成でき、同様の効果が得られ
ることは明らかである。
It is clear that even when a filter using the color filter array shown in FIG. 9 is applied, the same structure can be achieved and the same effect can be obtained.

[発明の効果] 以上のように、この発明によれば、固体撮像素子の前に
配設される色フィルタの配列パターンを、水平方向2画
素、垂直方向4画素の8つを1単位とし、この1単位を
構成する各色フィルタの位置をC1J(f=1〜2.j
=1〜4)とするとき、Cl41C22には全色光透過
のWフィルタを、C12,C24には第2の色フィルタ
を、CII。
[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, the arrangement pattern of the color filters disposed in front of the solid-state image sensor has eight pixels (two pixels in the horizontal direction and four pixels in the vertical direction) as one unit, The position of each color filter constituting this one unit is C1J (f=1~2.j
= 1 to 4), a W filter that transmits all color light is used for Cl41C22, a second color filter is used for C12 and C24, and CII.

C23とCl3.C21にはそれぞれ異なる補色のフィ
ルタを配置したので、水平・垂直の周波数軸上以外では
広い間隔で各色光キャリアが発生するので、モアレ縞の
発生が少なく、解像度が向上する。
C23 and Cl3. Since filters of different complementary colors are disposed in C21, optical carriers of each color are generated at wide intervals except on the horizontal and vertical frequency axes, so moire fringes are less likely to occur and resolution is improved.

また、光利用率が高まるので、感度の良い撮像装置が得
られる効果がある。 また、この発明を2つの固体撮像
素子を用いた画素ずらしによる固体撮像装置に適用した
場合、水平画素ずらしのときには2つの固体撮像素子に
装着する色フィルタは同じ配列の横ストライプフィルタ
に形成することができるので、同一のプロセスでフィル
タを製造できる効果が得られ、また、垂直画素ずらしの
ときには、2つの固体撮像素子に装着する色フィルタは
、それぞれ2種類の色フィルタの市松配列としたもので
構成でき、分光特性のバラツキの少ないフィルタが得ら
れる効果がある。
Furthermore, since the light utilization rate is increased, there is an effect that an imaging device with high sensitivity can be obtained. Furthermore, when the present invention is applied to a solid-state imaging device using two solid-state imaging devices with pixel shifting, when horizontal pixel shifting is performed, the color filters attached to the two solid-state imaging devices should be formed into horizontal stripe filters in the same arrangement. This makes it possible to manufacture filters in the same process, and in the case of vertical pixel shifting, the color filters attached to the two solid-state image sensors each have a checkerboard arrangement of two types of color filters. This has the effect of providing a filter that can be configured easily and has less variation in spectral characteristics.

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

第1図はこの発明の一実施例のブロック回路図、第2図
はこの実施例の要部であるモザイク状色フィルタを示す
図、第3図はこのモザイク状色フィルタの色フイルタ配
列パターンの1単位を示す図、第4図はこの配列単位の
透過色光の配列構成を示す図、第5図はこの配列単位に
おける各色光キャリアの大きさと位相関係を2次元周波
数平面で示す図、第6図および第7図は第1図の実施例
の各部の信号を示す図表、第8図は他の色フィルタの配
列単位を示す図、第9図は色フイルタ配列単位の他の配
列例を示す図、第10図はこの配列例の透過色光の配列
構成を示す図、第11図はこの発明の他の実施例のブロ
ック回路図、第12図はこの実施例において2つの固体
撮像素子を水平方向にずらしたときの受光する画素の位
置関係を示す図、第13図(A)  、 (B)はこの
実施例における2つのフィルタの色フイルタ配列パター
ンを示す図、第14図はこの実施例の2つの固体撮像素
子の走査方法を説明するための図、第15図は第11図
の実施例において、2つの固体撮像素子を垂直方向にP
V/2ずらしたときに受光する画素の位置関係を示す図
、第16図(A)  、 (B)はこの実施例における
2つのフィルタの色フイルタ配列パターンを示す図、第
17図は従来のカラー固体撮像装置の色フィルタの配列
例を示す図、第18図はこの従来例の固体撮像素子が検
出する各色のキャリアの大きさと位相関係を2次元周波
数平面で示した図である。 (la) 、 (ld) 、 (le)−”モザイク状
色フィルタ、(lb) 、 (lc)・・・横ストライ
プ色フィルタ、(2)。 (2a) 、 (2b)・・・固体撮像素子、(3) 
 、 (4)  、 (5) ・・・IH遅延素子、(
8) 、 (7)  、 (8)・・・演算器、(9)
  、 (10)・・・バイパスフィルタ、 (11)
・・・ローパスフィルタ、(12) 、 (13)・・
・変調器、(14) 、 (15)・・・スイッチ回路
、(16)・・・エンコーダ、(20・・・信号合成処
理回路、G・・・緑色光透過フィルタ、Cy・・・シア
ン色光透過フィルタ、Ye・・・黄色光透過フィルタ、
W・・・全色光透過フィルタ。 なお、各図中、同一符号はそれぞれ同一、または相当部
分を示す。
FIG. 1 is a block circuit diagram of an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a diagram showing a mosaic color filter which is the main part of this embodiment, and FIG. 3 is a diagram showing the color filter arrangement pattern of this mosaic color filter. Figure 4 is a diagram showing the array configuration of transmitted color light in this array unit, Figure 5 is a diagram showing the size and phase relationship of each color light carrier in this array unit on a two-dimensional frequency plane, and Figure 6 is a diagram showing one unit. 7 and 7 are diagrams showing the signals of each part of the embodiment shown in FIG. 1, FIG. 8 is a diagram showing another arrangement unit of color filters, and FIG. 9 is a diagram showing another arrangement example of the color filter arrangement unit. 10 is a diagram showing the arrangement configuration of transmitted color light in this arrangement example, FIG. 11 is a block circuit diagram of another embodiment of the present invention, and FIG. 12 is a diagram showing the arrangement of two solid-state image sensors in this embodiment. Figures 13(A) and 13(B) are diagrams showing the color filter arrangement pattern of two filters in this embodiment, and Figure 14 is a diagram showing the positional relationship of pixels that receive light when shifted in the direction. FIG. 15 is a diagram for explaining the scanning method of two solid-state image sensors in the embodiment shown in FIG.
A diagram showing the positional relationship of pixels that receive light when shifted by V/2, Figures 16 (A) and (B) are diagrams showing the color filter arrangement pattern of the two filters in this embodiment, and Figure 17 is a diagram showing the conventional color filter arrangement pattern. FIG. 18, a diagram showing an example of the arrangement of color filters in a color solid-state imaging device, is a diagram showing, on a two-dimensional frequency plane, the size and phase relationship of carriers of each color detected by this conventional solid-state imaging device. (la), (ld), (le)-"mosaic color filter, (lb), (lc)...horizontal stripe color filter, (2). (2a), (2b)...solid-state image sensor ,(3)
, (4), (5) ...IH delay element, (
8), (7), (8)...Arithmetic unit, (9)
, (10)...Bypass filter, (11)
...Low pass filter, (12), (13)...
・Modulator, (14), (15)...Switch circuit, (16)...Encoder, (20...Signal synthesis processing circuit, G...Green light transmission filter, Cy...Cyan color light Transmission filter, Ye...yellow light transmission filter,
W...Full color light transmission filter. In each figure, the same reference numerals indicate the same or corresponding parts.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)水平・垂直両方向にそれぞれが1つの画素を構成
する複数個の受光素子が配列されてなる固体撮像素子と
、この固体撮像素子の前に配設されかつ透過色光の異な
る色フィルタが上記各画素に対向する位置に一定のパタ
ーンで配列されてなるモザイク状色フィルタと、上記固
体撮像素子の光像信号を走査してとり出しかつ所定形式
の映像信号に合成する信号合成処理手段とを備え、上記
モザイク状色フィルタの配列パターンを、水平方向が2
画素、垂直方向が4画素の8つの色フィルタを1単位と
し、この1単位の配列位置を C_i_j(iは水平方向の位置、jは垂直方向の位置
)で表わしたとき、C_1_4、C_2_2には全色光
を透過する第1の色フィルタを、C_1_2、C_2_
4には選定されたスペクトル領域の色光のみを透過する
第2の色フィルタを、C_1_1、C_2_3にはそれ
ぞれ上記第2の色フィルタを透過する色光および互いに
異なる色光を含む1対の補色光のうち一方の補色光を透
過する第3の色フィルタを、C_1_3、C_2_1に
は上記1対の補色光のうち他方の補色光を透過する第4
の色フィルタをそれぞれ配置してなる配列パターンとし
たことを特徴とするカラー固体撮像装置。
(1) A solid-state image sensor in which a plurality of light-receiving elements each constituting one pixel are arranged in both horizontal and vertical directions, and a color filter disposed in front of the solid-state image sensor and transmitting different colored light as described above. A mosaic color filter arranged in a fixed pattern at a position facing each pixel, and a signal synthesis processing means that scans and extracts the optical image signal of the solid-state image sensor and synthesizes it into a video signal of a predetermined format. The arrangement pattern of the mosaic color filters is arranged in two horizontal directions.
When 8 color filters each having 4 pixels in the vertical direction are considered to be one unit, and the array position of this unit is expressed as C_i_j (i is the horizontal position, j is the vertical position), C_1_4 and C_2_2 are as follows. The first color filters that transmit all color light are C_1_2 and C_2_
4 is a second color filter that transmits only the color light in the selected spectral region, and C_1_1 and C_2_3 are respectively the color light that passes through the second color filter and a pair of complementary color lights that include mutually different color lights. A third color filter that transmits one complementary color light is provided to C_1_3 and C_2_1, and a fourth color filter that transmits the other complementary color light of the pair of complementary color lights is provided to C_1_3 and C_2_1.
A color solid-state imaging device characterized in that it has an array pattern in which color filters are arranged respectively.
(2)第2の色フィルタが緑色光透過フィルタであり、
第3の色フィルタがシアン色光透過フィルタであり、第
4の色フィルタが黄色光透過フィルタである特許請求の
範囲第1項記載のカラー固体撮像装置。
(2) the second color filter is a green light transmission filter;
2. The color solid-state imaging device according to claim 1, wherein the third color filter is a cyan light transmission filter, and the fourth color filter is a yellow light transmission filter.
(3)第2の色フィルタが緑色光透過フィルタであり、
第3の色フィルタが黄色光透過フィルタであり、第4の
色フィルタがシアン色光透過フィルタである特許請求の
範囲第1項記載のカラー固体撮像装置。
(3) the second color filter is a green light transmission filter;
2. The color solid-state imaging device according to claim 1, wherein the third color filter is a yellow light transmission filter, and the fourth color filter is a cyan color light transmission filter.
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