JPH0822066B2 - カラー回体撮像装置 - Google Patents
カラー回体撮像装置Info
- Publication number
- JPH0822066B2 JPH0822066B2 JP61226903A JP22690386A JPH0822066B2 JP H0822066 B2 JPH0822066 B2 JP H0822066B2 JP 61226903 A JP61226903 A JP 61226903A JP 22690386 A JP22690386 A JP 22690386A JP H0822066 B2 JPH0822066 B2 JP H0822066B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- color
- color filter
- filter
- imaging device
- solid
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- Color Television Image Signal Generators (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明はカラー固体撮像装置に関するもので、特に電
子スティルカメラに使用されるものである。
子スティルカメラに使用されるものである。
（従来の技術） カラー固体撮像装置は入射光の光電変換を行うフォト
ダイオードを多数マトリクス状に配設した画素部に色フ
ィルタを備え、三色の信号を多重化の形態で取り出すも
のである。このようにして取出された多重化信号は復調
回路によって三原色信号として、あるいは後述するよう
に輝度信号および色差信号のような三原色信号と等価な
信号に変換され、標準テレビ信号が合成される。
ダイオードを多数マトリクス状に配設した画素部に色フ
ィルタを備え、三色の信号を多重化の形態で取り出すも
のである。このようにして取出された多重化信号は復調
回路によって三原色信号として、あるいは後述するよう
に輝度信号および色差信号のような三原色信号と等価な
信号に変換され、標準テレビ信号が合成される。
色フィルタとしては補色色差線順次形フィルタと称さ
れるものが現在多くの製品に用いられている。
れるものが現在多くの製品に用いられている。
第４図はその一例を示すもので、第４図（ａ）におい
て点線の正方形として表されたフォトダイオード上には
色フィルタが設けられている。同図中Yeはイエローすな
わち緑（Ｇ）＋赤（Ｒ）を、Cyはシアンすなわち青
（Ｂ）＋緑（Ｇ）を、Mgはマゼンタすなわち青（Ｂ）＋
赤（Ｒ）を、Ｇは緑を表している。このような画素部は
フィールドごとに１行ずつずれて上下２行ずつ同時に読
み出される。このような読み出し方式はフィールド蓄積
方式と称されており、その読み出し結果は走査線１につ
いては第５図（ａ）のようになり、これを３色成分で表
せば第５図（ｃ）のように表され、さらに変化分に着目
すれば第５図（ｅ）のように表される。すなわち、2R−
Ｇの色差成分が変調された形で得られることになる。同
様に、２行ずれた走査線２についての走査結果は第５図
（ｂ）のようになり、３色成分は第５図（ｄ）に、変化
分は第５図（ｇ）にそれぞれ示される。したがって奇数
番目の走査線からは2R−Ｇの色差信号が得られ、偶数番
目の走査線からは2B−Ｇの色差信号が得られる。なお、
第５図（ａ）および第５図（ｂ）の信号を低域フィルタ
により平均化すれば第５図（ｆ）に示すようなＢ＋3G/2
＋Ｒの輝度信号が得られ、いずれの走査線においても等
しい輝度信号成分が得られることがわかる。
て点線の正方形として表されたフォトダイオード上には
色フィルタが設けられている。同図中Yeはイエローすな
わち緑（Ｇ）＋赤（Ｒ）を、Cyはシアンすなわち青
（Ｂ）＋緑（Ｇ）を、Mgはマゼンタすなわち青（Ｂ）＋
赤（Ｒ）を、Ｇは緑を表している。このような画素部は
フィールドごとに１行ずつずれて上下２行ずつ同時に読
み出される。このような読み出し方式はフィールド蓄積
方式と称されており、その読み出し結果は走査線１につ
いては第５図（ａ）のようになり、これを３色成分で表
せば第５図（ｃ）のように表され、さらに変化分に着目
すれば第５図（ｅ）のように表される。すなわち、2R−
Ｇの色差成分が変調された形で得られることになる。同
様に、２行ずれた走査線２についての走査結果は第５図
（ｂ）のようになり、３色成分は第５図（ｄ）に、変化
分は第５図（ｇ）にそれぞれ示される。したがって奇数
番目の走査線からは2R−Ｇの色差信号が得られ、偶数番
目の走査線からは2B−Ｇの色差信号が得られる。なお、
第５図（ａ）および第５図（ｂ）の信号を低域フィルタ
により平均化すれば第５図（ｆ）に示すようなＢ＋3G/2
＋Ｒの輝度信号が得られ、いずれの走査線においても等
しい輝度信号成分が得られることがわかる。
以上の動作は1/60秒ごとに１行ずつ読み出し行をずら
せて奇数フィールドでは1,2,3…のように、偶数フィー
ルドでは１′,2′,3′…のように交互に読み出しが行わ
れる。
せて奇数フィールドでは1,2,3…のように、偶数フィー
ルドでは１′,2′,3′…のように交互に読み出しが行わ
れる。
第６図に色差順次方式の信号処理回路の概略構成を示
す。レンズ51、赤外線カットフィルタ52、水晶ローパス
フィルタ53を経て色分離フィルタ54を有するCCD55に入
力される。CCD55により得られた信号はLPFh56および処
理部59によって輝度信号を得、また、BPF57および検波
器60によって色差信号を得ている。さらに色差信号はホ
ワイトバランサ62においてCCD信号をLPFl58および処理
部61により得られた信号をもとにホワイトバランスをと
って1H切替器64により遅延回路63で遅延させたものとさ
せないものとを切替えるようにし、平衡変調器66を経て
混合器65で混合およびγ補正を行ってNTSC信号を出力す
るようにしている。なお、CCD55はロジック回路67から
出力された信号をもとにCCDドライバ68によって駆動さ
れる。
す。レンズ51、赤外線カットフィルタ52、水晶ローパス
フィルタ53を経て色分離フィルタ54を有するCCD55に入
力される。CCD55により得られた信号はLPFh56および処
理部59によって輝度信号を得、また、BPF57および検波
器60によって色差信号を得ている。さらに色差信号はホ
ワイトバランサ62においてCCD信号をLPFl58および処理
部61により得られた信号をもとにホワイトバランスをと
って1H切替器64により遅延回路63で遅延させたものとさ
せないものとを切替えるようにし、平衡変調器66を経て
混合器65で混合およびγ補正を行ってNTSC信号を出力す
るようにしている。なお、CCD55はロジック回路67から
出力された信号をもとにCCDドライバ68によって駆動さ
れる。
以上のようなフィールド蓄積方式は通常のテレビジョ
ンカメラのように光入力が連続的である場合には読み出
しに全く問題を生じないが、電子スチルカメラのように
シャッタによる一瞬の光入力しかないカメラの場合に
は、奇数番目の走査信号の読み出しが終了した時点です
べての信号電荷が読み出されて消滅してしまうため、偶
数番目の走査出力がなくなるという問題がある。
ンカメラのように光入力が連続的である場合には読み出
しに全く問題を生じないが、電子スチルカメラのように
シャッタによる一瞬の光入力しかないカメラの場合に
は、奇数番目の走査信号の読み出しが終了した時点です
べての信号電荷が読み出されて消滅してしまうため、偶
数番目の走査出力がなくなるという問題がある。
この問題を解決するために、第４図（ｂ）に示すよう
な構成の色フィルタが提案されている。すなわち、感光
画素部の光電変換部を奇数および偶数の走査線に対応さ
せて分割して設け、１フィールドで読み出される各画素
部に２種類の色フィルタを形成するようにしている。こ
のようなカラー固体撮像素子において隣接する２行分の
色フィルタについて1/30秒ごとに信号を取出し、偶数フ
ィールドにおいて1,2,3…、奇数フィールドにおいて
１′,2′,3′…のように読み出すことにより完全なイン
ターレース信号が得られることになる。この方式はフレ
ーム蓄積方式と称されている。
な構成の色フィルタが提案されている。すなわち、感光
画素部の光電変換部を奇数および偶数の走査線に対応さ
せて分割して設け、１フィールドで読み出される各画素
部に２種類の色フィルタを形成するようにしている。こ
のようなカラー固体撮像素子において隣接する２行分の
色フィルタについて1/30秒ごとに信号を取出し、偶数フ
ィールドにおいて1,2,3…、奇数フィールドにおいて
１′,2′,3′…のように読み出すことにより完全なイン
ターレース信号が得られることになる。この方式はフレ
ーム蓄積方式と称されている。
第７図はフレーム蓄積方式の固体撮像装置における色
フィルタを示すもので、撮像装置の１つの光電変換部11
上に２種の色フィルタが形成されている様子を示してい
る。第７図においてはイエロー12とマゼンタ13が形成さ
れている。この色フィルタは重なりや空隙のないよう
に、また二つの色フィルタの面積が等しくなるように精
度良く形成する必要が有る。これは人間の目は相対的な
色の差にきわめて鋭敏であるためで、マスクの合せずれ
や傾きによる寸法の偏差は５％以下とする必要がある。
フィルタを示すもので、撮像装置の１つの光電変換部11
上に２種の色フィルタが形成されている様子を示してい
る。第７図においてはイエロー12とマゼンタ13が形成さ
れている。この色フィルタは重なりや空隙のないよう
に、また二つの色フィルタの面積が等しくなるように精
度良く形成する必要が有る。これは人間の目は相対的な
色の差にきわめて鋭敏であるためで、マスクの合せずれ
や傾きによる寸法の偏差は５％以下とする必要がある。
しかしながら、このような高精度は実際上非常に困難
である。例えばフォトダイオードの開口を８μｍ×５μ
ｍと仮定しその５％値を求めればそれぞれ0.4μｍおよ
び0.25μｍとなって第７図に示した色フィルタを形成す
るためのマスク合せ精度は特にＸ方向で厳しい。また、
ガラス板上に形成した色フィルタをシリコンチップ上に
接着剤で固定する形式のいわゆる貼合わせフィルタでは
接着剤層の不安定さから精度の維持がさらに困難であ
る。第８図は第７図に示した色フィルタ11および12の望
ましい分光特性を表すもので（ａ）はYe＋Mg、（ｂ）は
Cy＋Ｇ、（ｃ）はCy＋Mg、（ｄ）はYe＋Ｇの場合をそれ
ぞれ示しており、ある波長で透過率が急変するような分
光特性が必要とされる。このような分光特性を有するよ
うにフィルタの染色を行えば１画素内の分割は不要とな
るが、図示した分光特性を50％±５％の精度で実現する
のは非常に困難であり、フィルタの精度が良好でないと
きは、色ムラ等の特性劣化が生ずることになる。
である。例えばフォトダイオードの開口を８μｍ×５μ
ｍと仮定しその５％値を求めればそれぞれ0.4μｍおよ
び0.25μｍとなって第７図に示した色フィルタを形成す
るためのマスク合せ精度は特にＸ方向で厳しい。また、
ガラス板上に形成した色フィルタをシリコンチップ上に
接着剤で固定する形式のいわゆる貼合わせフィルタでは
接着剤層の不安定さから精度の維持がさらに困難であ
る。第８図は第７図に示した色フィルタ11および12の望
ましい分光特性を表すもので（ａ）はYe＋Mg、（ｂ）は
Cy＋Ｇ、（ｃ）はCy＋Mg、（ｄ）はYe＋Ｇの場合をそれ
ぞれ示しており、ある波長で透過率が急変するような分
光特性が必要とされる。このような分光特性を有するよ
うにフィルタの染色を行えば１画素内の分割は不要とな
るが、図示した分光特性を50％±５％の精度で実現する
のは非常に困難であり、フィルタの精度が良好でないと
きは、色ムラ等の特性劣化が生ずることになる。
（発明が解決しようとする課題） 本発明は、このような問題を解決するためになされた
もので、フレーム読出し方式のカラー固体撮像装置にお
ける、色フィルタを精度良く配置する必要性がなく、安
定した分光特性を得ることのできるカラー固体撮像装置
を提供することを目的とする。
もので、フレーム読出し方式のカラー固体撮像装置にお
ける、色フィルタを精度良く配置する必要性がなく、安
定した分光特性を得ることのできるカラー固体撮像装置
を提供することを目的とする。
［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明にかかるカラー固体撮像装置によれば，マトリ
クス状に配設された、画素をなす光電変換部と、この光
電変換部に対する縦長の矩形開口部上に配設された色フ
ィルタとを備えたカラー固体撮像装置において、前記色
フィルタは前記各矩形開口部について、前記矩形開口部
のほぼ中央に配設されて上下辺が平行で所定の縦方向幅
を有する矩形状の第１の色フィルタと、この第１の色フ
ィルタの上下両側に配設されて前記矩形開口部の残りの
部分を覆い、２つの前記第１の色フィルタの色と異なる
色の第２の色フィルタとを備えたことを特徴とする。こ
こに、第２の色フィルタは所望の色特性を有し、全色透
過フィルタを含まない。
クス状に配設された、画素をなす光電変換部と、この光
電変換部に対する縦長の矩形開口部上に配設された色フ
ィルタとを備えたカラー固体撮像装置において、前記色
フィルタは前記各矩形開口部について、前記矩形開口部
のほぼ中央に配設されて上下辺が平行で所定の縦方向幅
を有する矩形状の第１の色フィルタと、この第１の色フ
ィルタの上下両側に配設されて前記矩形開口部の残りの
部分を覆い、２つの前記第１の色フィルタの色と異なる
色の第２の色フィルタとを備えたことを特徴とする。こ
こに、第２の色フィルタは所望の色特性を有し、全色透
過フィルタを含まない。
（実施例） 第１図は本発明の一実施例を示す平面図であって、第
８図に示したのと同じ分光特性を実現する４つの２色フ
ィルタを示している。例えば、同図（ａ）によれば、両
側辺14aおよび14bが平行に形成された矩形状のフォトダ
イオード開口部にイエローの色フィルタ12およびその両
側にマゼンタの色フィルタ11および13が配設されてお
り、色フィルタ12の面積は色フィルタ11および13の合計
面積と等しくなっている。また、両方の色フィルタは開
口部よりもわずかに広く形成されており、マスクずれが
生じてもフォトダイオードの上に確実に色フィルタが形
成されるようにしている。このような構成は他の色フィ
ルタにおいても同様である。
８図に示したのと同じ分光特性を実現する４つの２色フ
ィルタを示している。例えば、同図（ａ）によれば、両
側辺14aおよび14bが平行に形成された矩形状のフォトダ
イオード開口部にイエローの色フィルタ12およびその両
側にマゼンタの色フィルタ11および13が配設されてお
り、色フィルタ12の面積は色フィルタ11および13の合計
面積と等しくなっている。また、両方の色フィルタは開
口部よりもわずかに広く形成されており、マスクずれが
生じてもフォトダイオードの上に確実に色フィルタが形
成されるようにしている。このような構成は他の色フィ
ルタにおいても同様である。
なお、第９図は第１図に示した実施例の色フィルタ配
列をより広い範囲で描いた平面図である。これによれ
ば、それぞれが画素をなす光電変換部がマトリクス状に
配設され、各光電変換部についてほぼ中央に配設された
ストライプ状の第１の色フィルタ（例えばイエロー）
と、この第１の色フィルタを挟むように第１の色フィル
タに平行に配設された２つの第２の色フィルタ（例えば
マゼンタ）が形成されている様子が示されている。
列をより広い範囲で描いた平面図である。これによれ
ば、それぞれが画素をなす光電変換部がマトリクス状に
配設され、各光電変換部についてほぼ中央に配設された
ストライプ状の第１の色フィルタ（例えばイエロー）
と、この第１の色フィルタを挟むように第１の色フィル
タに平行に配設された２つの第２の色フィルタ（例えば
マゼンタ）が形成されている様子が示されている。
次にこのような色フィルタの作用を説明する。
第１図（ａ）のイエローのフィルタ12の位置が上方向
すなわちｘ方向に少しずれたとする。これによりマゼン
タの色フィルタ11の面積は狭まり、色フィルタ13の面積
は広がるが、これらの合計面積は変わらず分光特性も変
化しない。したがってマスク合せ精度を厳しく管理しな
くても所望の分光特性が得られ、歩留りも低下しない。
すなわちｘ方向に少しずれたとする。これによりマゼン
タの色フィルタ11の面積は狭まり、色フィルタ13の面積
は広がるが、これらの合計面積は変わらず分光特性も変
化しない。したがってマスク合せ精度を厳しく管理しな
くても所望の分光特性が得られ、歩留りも低下しない。
第２図は本発明の第２の実施例を示すもので、両側辺
14aおよび14bが垂直ではなく、底辺に対して角度θをな
しており、各色フィルタ11′,12′,13′は平行四辺形を
なしている。この場合も色フィルタのマスクずれがあっ
たとしても色フィルタ12′の面積は色フィルタ11′およ
び12′の合計面積と等しく分光特性は変わらない。
14aおよび14bが垂直ではなく、底辺に対して角度θをな
しており、各色フィルタ11′,12′,13′は平行四辺形を
なしている。この場合も色フィルタのマスクずれがあっ
たとしても色フィルタ12′の面積は色フィルタ11′およ
び12′の合計面積と等しく分光特性は変わらない。
さらに、第３図はフォトダイオードの開口形状が必ず
しも矩形でない例を示しておりこの場合には上部に切り
欠き部15が設けられている。この実施例においても両側
辺は平行であるために中央部の色フィルタ位置がずれて
も分光特性には変化がない。
しも矩形でない例を示しておりこの場合には上部に切り
欠き部15が設けられている。この実施例においても両側
辺は平行であるために中央部の色フィルタ位置がずれて
も分光特性には変化がない。
以上の実施例においては中央部の第一の色フィルタと
これを挟む第二の色フィルタの面積は等しくなっていた
が、これに限らず両者が一定の面積比になっていれば良
い。
これを挟む第二の色フィルタの面積は等しくなっていた
が、これに限らず両者が一定の面積比になっていれば良
い。
また、第一図における色フィルタの種類はこれに限定
されることのないのはもちろんであり、カラー固体撮像
装置として使用されるものであればどのような色であっ
ても良い。
されることのないのはもちろんであり、カラー固体撮像
装置として使用されるものであればどのような色であっ
ても良い。
以上説明したように、本発明によれば、矩形開口部の
ほぼ中央に配設された上下辺が平行で所定の縦方向幅を
有する矩形状の第１のフィルタと、その上下両側に配設
されて矩形開口部の残りの部分を覆う第２の色フィルタ
とにより色フィルタを構成しているので、第１の色フィ
ルタの位置がずれても両フィルタの面積比は変わらず、
分光特性に対する影響が少なく、色フィルタの配置を精
度良く行わなくてもよく、歩留りの向上や生産性の向上
を図ることができる。
ほぼ中央に配設された上下辺が平行で所定の縦方向幅を
有する矩形状の第１のフィルタと、その上下両側に配設
されて矩形開口部の残りの部分を覆う第２の色フィルタ
とにより色フィルタを構成しているので、第１の色フィ
ルタの位置がずれても両フィルタの面積比は変わらず、
分光特性に対する影響が少なく、色フィルタの配置を精
度良く行わなくてもよく、歩留りの向上や生産性の向上
を図ることができる。
第１図は本発明にかかるカラー固体撮像装置における色
フィルタ構造を示す平面図、第２図および第３図は色フ
ィルタの変形例を示す平面図、第４図は従来のカラー固
体撮像装置の構成を示す平面図、第５図は第４図のカラ
ー固体撮像装置を用いて信号読み出しを行った結果を示
す説明図、第６図は色差順次方式を採用したカメラの構
成を示すブロック図、第７図は従来の色フィルタ形成の
様子を示す平面図、第８図は２色フィルタにおける分光
特性を示すグラフ、第９図は第１図に示した実施例をよ
り広い範囲で表わした平面図である。 11,12,13,11′,12′,13′……色フィルタ、14a,14b……
側辺。
フィルタ構造を示す平面図、第２図および第３図は色フ
ィルタの変形例を示す平面図、第４図は従来のカラー固
体撮像装置の構成を示す平面図、第５図は第４図のカラ
ー固体撮像装置を用いて信号読み出しを行った結果を示
す説明図、第６図は色差順次方式を採用したカメラの構
成を示すブロック図、第７図は従来の色フィルタ形成の
様子を示す平面図、第８図は２色フィルタにおける分光
特性を示すグラフ、第９図は第１図に示した実施例をよ
り広い範囲で表わした平面図である。 11,12,13,11′,12′,13′……色フィルタ、14a,14b……
側辺。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭55−114090（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−4680（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−138281（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−188983（ＪＰ，Ａ)
Claims (4)
- 【請求項１】マトリクス状に配設された、画素をなす光
電変換部と、この光電変換部に対する縦長の矩形開口部
上に配設された色フィルタとを備えたカラー固体撮像装
置において、 前記色フィルタは前記各矩形開口部について、前記矩形
開口部のほぼ中央に配設されて上下辺が平行で所定の縦
方向幅を有する矩形状の第１の色フィルタと、この第１
の色フィルタの上下両側に配設されて前記矩形開口部の
残りの部分を覆い、２つの前記第１の色フィルタの色と
異なる色の第２の色フィルタとを備えたことを特徴とす
るカラー固体撮像装置。 - 【請求項２】１つの開口部内における前記第１の色フィ
ルタの面積と前記２つの第２の色フィルタの面積の合計
とが一定の比をなす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。 - 【請求項３】１つの開口部内における前記第１の色フィ
ルタの縦方向幅と前記２つの第２の色フィルタの縦方向
幅の合計幅とが等しく、前記第１の色フィルタの面積と
前記２つの第２の色フィルタの面積の合計とが等しいこ
とを特徴とする特許請求の範囲第２項記載のカラー固体
撮像装置。 - 【請求項４】前記第１および第２の色フィルタがそれぞ
れ光電変換部の開口部よりも広く形成されていることを
特徴とする特許請求の範囲第２項または第３項記載のカ
ラー固体撮像装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61226903A JPH0822066B2 (ja) | 1986-09-25 | 1986-09-25 | カラー回体撮像装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61226903A JPH0822066B2 (ja) | 1986-09-25 | 1986-09-25 | カラー回体撮像装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6382083A JPS6382083A (ja) | 1988-04-12 |
| JPH0822066B2 true JPH0822066B2 (ja) | 1996-03-04 |
Family
ID=16852401
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61226903A Expired - Fee Related JPH0822066B2 (ja) | 1986-09-25 | 1986-09-25 | カラー回体撮像装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0822066B2 (ja) |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS55114090A (en) * | 1979-02-27 | 1980-09-03 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Color solid pickup |
| JPS574680A (en) * | 1980-06-11 | 1982-01-11 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Color solid-state pickup device |
| JPS57138281A (en) * | 1981-02-20 | 1982-08-26 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Solid-state color image pickup device |
| JPS58188983A (ja) * | 1982-04-28 | 1983-11-04 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 固体カラ−撮像装置 |
-
1986
- 1986-09-25 JP JP61226903A patent/JPH0822066B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6382083A (ja) | 1988-04-12 |
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