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JPH0628451B2 - Solid-state imaging device - Google Patents

Solid-state imaging device

Info

Publication number
JPH0628451B2
JPH0628451B2 JP60113464A JP11346485A JPH0628451B2 JP H0628451 B2 JPH0628451 B2 JP H0628451B2 JP 60113464 A JP60113464 A JP 60113464A JP 11346485 A JP11346485 A JP 11346485A JP H0628451 B2 JPH0628451 B2 JP H0628451B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
solid
ray
crystal plate
state imaging
chip
Prior art date
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Application number
JP60113464A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS61270985A (en
Inventor
貴 浅井田
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.)
Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sony Corp filed Critical Sony Corp
Priority to JP60113464A priority Critical patent/JPH0628451B2/en
Priority to EP86303909A priority patent/EP0204469B1/en
Priority to DE8686303909T priority patent/DE3686358T2/en
Priority to CA000509932A priority patent/CA1271069A/en
Priority to US06/867,224 priority patent/US4761682A/en
Priority to KR1019860004138A priority patent/KR940002348B1/en
Publication of JPS61270985A publication Critical patent/JPS61270985A/en
Publication of JPH0628451B2 publication Critical patent/JPH0628451B2/en
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    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/28Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00 for polarising
    • G02B27/288Filters employing polarising elements, e.g. Lyot or Solc filters
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/42Diffraction optics, i.e. systems including a diffractive element being designed for providing a diffractive effect
    • G02B27/46Systems using spatial filters
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/10Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof for transforming different wavelengths into image signals
    • H04N25/11Arrangement of colour filter arrays [CFA]; Filter mosaics
    • H04N25/13Arrangement of colour filter arrays [CFA]; Filter mosaics characterised by the spectral characteristics of the filter elements
    • H04N25/134Arrangement of colour filter arrays [CFA]; Filter mosaics characterised by the spectral characteristics of the filter elements based on three different wavelength filter elements
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10FINORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
    • H10F77/00Constructional details of devices covered by this subclass
    • H10F77/30Coatings
    • H10F77/306Coatings for devices having potential barriers
    • H10F77/331Coatings for devices having potential barriers for filtering or shielding light, e.g. multicolour filters for photodetectors

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Description

【発明の詳細な説明】 A産業上の利用分野 本発明は固体撮像装置に関し、例えばCCD、MOSな
どの固体撮像素子を用いた固体撮像装置に適用して好適
なものである。
The present invention relates to a solid-state image pickup device, and is preferably applied to a solid-state image pickup device using a solid-state image pickup device such as a CCD or a MOS.

B発明の概要 本発明は、点拡散関数をもつ光学的フイルタを撮像レン
ズ系緑色チツプ、青色チツプ及び赤色チツプを有する固
体撮像チツプ間に挿入してなる固体撮像装置において、
光学的フイルタが周波数位置(f=1、f=0)、
(1≦f≦2、f=0)を通るトラツプ直線を形成
することにより、ベースバンド成分を減衰させることな
く、不要なキヤリア成分を有効に除去し得る固体撮像装
置を容易に得ることができる。
B. Summary of the Invention The present invention provides a solid-state image pickup device in which an optical filter having a point diffusion function is inserted between solid-state image pickup chips having an image pickup lens system green chip, blue chip, and red chip,
The optical filter has frequency positions (f s = 1 and f v = 0),
By forming a trap straight line that passes through (1 ≦ f s ≦ 2, f v = 0), it is possible to easily obtain a solid-state imaging device that can effectively remove unnecessary carrier components without attenuating the baseband components. You can

C従来の技術 固体撮像装置は、例えばCCD(charge cou
pled device)、MOS(metal ox
ide semiconductor)などの固体撮像
素子を2次元平面図上に格子状に配列することにより、
撮像レンズ系から取り込まれた映像を離散的にサンプリ
ングするような構成を有し、小型カラーテレビジョンカ
メラ等に適用して好適な撮像手段として実用化されてい
る。
C Conventional Technology A solid-state imaging device is, for example, a CCD (charge cou).
PLED device, MOS (metal ox)
By arranging solid-state image pickup devices such as a side semiconductor on a two-dimensional plan view in a grid pattern,
It has a configuration for discretely sampling an image captured from an image pickup lens system, and has been put to practical use as a suitable image pickup means when applied to a small color television camera or the like.

ところがこの種の固体撮像装置は原理上、映像を2次元
的に規則性をもつように配列した3原色画素によつて2
次元的なサンプリングを行うものであるので、サンプリ
ング出力は、各画素を構成する撮像素子間のピツチに基
づいて決まる水平方向周波数f及び垂直方向周波数f
に基づいて、ベースバンドのキヤリア周波数に対して
所定の周波数位置にキヤリア周波数成分を有する空間周
波数スペクトラムをもつことになる。
However, in principle, this type of solid-state image pickup device uses two primary color pixels arranged in a two-dimensionally regular image.
Since dimensional sampling is performed, the sampling output is a horizontal frequency f x and a vertical frequency f x that are determined based on the pitch between the image pickup elements forming each pixel.
Based on y , it has a spatial frequency spectrum having a carrier frequency component at a predetermined frequency position with respect to the carrier frequency of the baseband.

これらのベースバンド成分以外のキヤリア成分は、これ
をそのまま放置すれば、サンプリング出力に基づいて画
像を再現した際に、モアレ、クロスカラー現象などの悪
影響を生ずる原因になるので、ベースバンド成分以外の
キヤリア成分を除去することが望ましい。
Carrier components other than these baseband components may cause adverse effects such as moire and cross color phenomenon when the image is reproduced based on the sampling output if left as they are. It is desirable to remove the carrier component.

この問題を解決する方法として、水晶板の複屈折作用を
利用して、撮像レンズ系から到来する光を、点拡散関数
に基づいて光学的に7本又は8本に分離することによつ
て、空間スペクトルラム内にトラツプを形成することが
できるようにした光学的ローパスフイルタが特願昭59
−20503号明細書に開示されている。
As a method for solving this problem, by utilizing the birefringence effect of the quartz plate, the light coming from the imaging lens system is optically separated into 7 or 8 based on the point diffusion function, An optical low-pass filter capable of forming traps in a spatial spectrum ram is Japanese Patent Application No.
No. 20503.

この特願昭59−20503号明細書に開示の光学的フ
イルタは、第7図に示すように1枚のチツプで構成され
た固体撮像チツプ及び撮像レンズ系間に挿入される。固
体撮像装置は、水平方向(H方向)にピツチP(例え
ば17〔μm〕)間隔で固体撮像素子(例えばCCDイ
メージセンサ)を順次配列すると共に、垂直方向(V方
向)にピツチP(=13〔μm〕)間隔でCCDイメ
ージセンサを配列している。
The optical filter disclosed in Japanese Patent Application No. 59-20503 is inserted between a solid-state imaging chip composed of a single chip and an imaging lens system as shown in FIG. The solid-state imaging device is configured to sequentially arrange the solid-state imaging device (e.g., CCD image sensor) in the horizontal direction (H direction) pitch P x (e.g. 17 [μm]) interval in the vertical direction (V direction) pitch P y ( = 13 [μm]), the CCD image sensors are arranged at intervals.

ここでCCDイメージセンサによつて構成される画素群
は、緑色素子1Gに対してH方向に隣り合うように青色
素子1Bが設けられ、またV方向に隣り合うように緑色
素子2Gが設けられる。また緑色素子2Gに対してH方
向に隣り合う位置かつ青色素子1Bに対してV方向に隣
り合う位置に赤色素子2Rが設けられている。かくして
4つの素子1G、1B、2G、2Rの組が以下順次H方
向及びV方向に順次配列され、これにより2次元の固体
撮像素子パターンが形成されている。
Here, in the pixel group configured by the CCD image sensor, the blue element 1B is provided adjacent to the green element 1G in the H direction, and the green element 2G is provided adjacent to the V element in the V direction. Further, the red element 2R is provided at a position adjacent to the green element 2G in the H direction and at a position adjacent to the blue element 1B in the V direction. Thus, a set of four elements 1G, 1B, 2G, and 2R is sequentially arranged in the H direction and the V direction, so that a two-dimensional solid-state image pickup device pattern is formed.

D発明が解決しようとする問題点 このような構成の固体撮像装置によつて撮像レンズ系か
ら到来する映像をサンプリングすると、サンプリング出
力は、第8図に示すような空間周波数スペクトラムをも
つ。第8図において横軸及び縦軸はそれぞれH方向及び
V方向の画素ピツチP及びPに基づいてPv/2
π及びPu/2πの式によつて正規化した数値として
示されており、また各周波数位置ににおける矢印R、
G、Bはそれぞれ赤色、緑色、青色信号のキヤリア成分
の位相を示している。
D. Problems to be Solved by the Invention When an image coming from an imaging lens system is sampled by the solid-state imaging device having such a configuration, the sampling output has a spatial frequency spectrum as shown in FIG. In FIG. 8, the horizontal axis and the vertical axis are P y v / 2 based on the pixel pitches P x and P y in the H direction and the V direction, respectively.
It is shown as a value normalized by the formulas of π and P x u / 2π, and an arrow R at each frequency position,
G and B indicate the phases of carrier components of red, green and blue signals, respectively.

第8図から明らかなように、第7図の構成の固体撮像装
置から得られるサンプリング出力は、H方向の周波数位
置f=0、1/2、1……及びV方向の周波数位置f
=0、1/4、1/2、3/4……の周波数位置にキヤリア成分
をもつている。
As apparent from FIG. 8, the sampling output obtained from the solid-state imaging device of FIG. 7 arrangement, the frequency position in the H direction f x = 0,1 / 2,1 ...... and V directions of the frequency position f y
= 0, 1/4, 1/2, 3/4 ... Carrier components are present at frequency positions.

そのうち周波数位置(f=0、f=0)にベースバ
ンド成分が生ずるのに対して、それ以外の周波数位置に
生ずるキヤリア成分は、不要な信号成分であり、被撮像
対象によつては、このサンプリング出力を再現したとき
の画像の画質を劣化させる原因になるおそれがある。
Of these, the baseband component occurs at the frequency position (f x = 0, f y = 0), while the carrier component that occurs at the other frequency positions is an unnecessary signal component, and depending on the object to be imaged. However, this may cause deterioration of the image quality of the image when this sampling output is reproduced.

例えば周波数位置(f=1、f=0)の位置を中心
として生ずるキヤリア成分は、被撮像対象が垂直方向に
延長する白黒のストライブからなる細かい縞模様をもつ
ている場合には、映像出力信号の再生画像にモアレを生
じさせる。
For example, the carrier component generated around the position of the frequency position (f x = 1 and f y = 0) has a fine striped pattern consisting of black and white stripes extending in the vertical direction when the object to be imaged has a fine stripe pattern. Moire is generated in the reproduced image of the video output signal.

また周波数位置(f=1/2、f=0)を中心として
生ずるキヤリア成分は、被撮像対象がやや荒い縦方向の
ストライプをもつときに、緑色及びマゼンタについてク
ロスカラー現象を生じさせる。
Further, the carrier component generated around the frequency position (f x = 1/2, f y = 0) causes a cross color phenomenon for green and magenta when the object to be imaged has a slightly rough vertical stripe.

さらに周波数位置(f=0、f=1)を中心として
生じるキヤリア成分は、被撮像対象が細かい横方向のス
トライプをもつ場合に、モアレを生じさせる。
Further, the carrier component generated around the frequency position (f x = 0, f y = 1) causes moire when the object to be imaged has a fine horizontal stripe.

さらに周波数位置(f=0、f=1/2)の位置を中
心として発生するキヤリア成分は、垂直のエツジにフリ
ツカを生じさせる。
Carrier component further generates a frequency position a position of (f x = 0, f y = 1/2) as the center causes a flicker in a vertical edge.

従つて周波数位置(f=0、f=0)以外の周波数
位置に生ずるキヤリア成分を、ベースバンド成分を減衰
させることなく除去し得るようなフイルタ手段を得るこ
とができれば、固体撮像装置から得た映像信号に基づい
て再現性良く被撮像画像を再現できると考えられる。
Therefore, if it is possible to obtain a filter means capable of removing a carrier component generated at a frequency position other than the frequency position (f x = 0, f y = 0) without attenuating the base band component, the solid-state imaging device can be used. It is considered that the captured image can be reproduced with good reproducibility based on the obtained video signal.

特願昭59−20503号明細書に記載の光学的ローパ
スフイルタは、かかる問題を光学的手段によつて解決し
ようとしたもので、その構成上の原理は、第9図に示す
ように、光学軸を含む主要面の水平走査方向(H方向)
に対してなす角度が、互いに45゜ずつ変化してなる3
枚の水晶板11、12、13をその順序に積層して互い
に貼り合わせ、第1の水晶板11側から紙面に対して直
交する下方位置から撮像レンズ系を通して得られる光を
入射し、この入射光が第1の水晶板11、第2の水晶板
12、第3の水晶板13を順次通つて固体撮像チツプに
出射させる。
The optical low-pass filter described in Japanese Patent Application No. 59-20503 is intended to solve such a problem by optical means, and the principle of its construction is as shown in FIG. Horizontal scanning direction (H direction) of the main surface including the axis
The angle formed with respect to each other changes by 45 ° 3
The crystal plates 11, 12, and 13 are laminated in this order and bonded to each other, and light obtained through the image pickup lens system is incident from the first crystal plate 11 side from a lower position orthogonal to the paper surface, and this incident light is incident. Light sequentially passes through the first crystal plate 11, the second crystal plate 12, and the third crystal plate 13 and is emitted to the solid-state imaging chip.

ここで第1の水晶板11は光学軸に含む主要面14がH
方向に対して+45゜の角度になるように設定され、ま
た第2の水晶板12は主要面15がH方向と一致するよ
うな角度になるように設定され、さらに第3の水晶板1
3は主要面16がH方向に対して−45゜の角度になる
ように設定されている。
Here, in the first crystal plate 11, the main surface 14 included in the optical axis is H
The angle is set to + 45 ° with respect to the direction, the second crystal plate 12 is set to have an angle such that the main surface 15 coincides with the H direction, and the third crystal plate 1
3 is set so that the main surface 16 forms an angle of −45 ° with respect to the H direction.

このようにすれば第1の水晶板11において入射光線か
らその1/2の光量を有する常光線o及び異常光線e
が得られ、異常光線eが常光線oに対して+45
゜の方向に水晶板11の厚さに対応する距離だけ分離さ
れる。かくして2本の分離光線が得られる。
By doing so, the ordinary ray o 1 and the extraordinary ray e having a light amount that is ½ of that of the incident ray on the first quartz plate 11
1 is obtained, and the extraordinary ray e 1 is +45 with respect to the ordinary ray o 1 .
It is separated by a distance corresponding to the thickness of the crystal plate 11 in the direction of °. Thus, two separated rays are obtained.

この常光線o及び異常光線eはそれぞれ第2の水晶
板12に入射され、この第2の水晶板12において、各
入射光線からその1/2の光量を有する常光線o及び
異常光線eが得られ、異常光線eが常光線oに対
してH方向に水晶板12の厚さに対応する距離だけ分離
される。かくして4本の分離光線が得られる。
The ordinary ray o 1 and the extraordinary ray e 1 are respectively incident on the second crystal plate 12, and in the second crystal plate 12, the ordinary ray o 2 and the extraordinary ray having a light amount of ½ of each incident light ray. e 2 is obtained, and the extraordinary ray e 2 is separated from the ordinary ray o 2 in the H direction by a distance corresponding to the thickness of the quartz plate 12. Thus, four separated rays are obtained.

また常光線o及び異常光線eはそれぞれ第3の水晶
板13に入射され、この第3の水晶板13において、各
入射光線からその1/2の光量を有する常光線o及び
異常光線eが得られ、異常光線eが常光線oに対
して−45゜の方向に水晶板13の厚さに対応する距離
だけ分離される。かくして8本の分離光線が得られる。
Further, the ordinary ray o 2 and the extraordinary ray e 2 are respectively incident on the third crystal plate 13, and in the third crystal plate 13, the ordinary ray o 3 and the extraordinary ray having a light amount of ½ of each incident light ray. e 3 is obtained, and the extraordinary ray e 3 is separated from the ordinary ray o 3 in the direction of −45 ° by a distance corresponding to the thickness of the quartz plate 13. Thus, 8 separated rays are obtained.

このようにして第3の水晶板13が得られる8本の分離
光線が固体撮像チツプに出射される。
In this way, the eight separated light beams from which the third crystal plate 13 is obtained are emitted to the solid-state imaging chip.

ここで第1及び第3の水晶板11及及び13における異
常光線e及びeの分離距離を に選定し、かつ第2の水晶板12における異常光線e
の分離距離をPに選定すれば、3つの水晶板11、1
2、13の異なる光路をそれぞれ通つて出射する8本の
分離光線は第10図に示すように、被撮像体からの入射
光の入射位置に得られる光線oに対してH方
向にPずつ離れた位置に光線o及びe
が重複して出射する。また、基準位置の光線o
からH方向に対して+45゜及び−45゜の方
向で、かつ光線o及びo、e
間のほぼ中央位置に、それぞれ光線e
及びoが出射する。さらに光線e
及びoからH方向にPだけ離れた位置(す
なわち、光線o、eと、e
との間のほぼ中央位置)から光線e及び
が出射するような関係が得られる。
Here, the separation distance of the extraordinary rays e 1 and e 3 in the first and third quartz plates 11 and 13 is And the extraordinary ray e 2 on the second crystal plate 12
If the separation distance is selected as P x , the three crystal plates 11, 1
As shown in FIG. 10, the eight separated light rays emitted through the different optical paths 2 and 13 are H with respect to the light rays o 1 o 2 o 3 obtained at the incident position of the incident light from the object to be imaged. The light rays o 1 e 2 o 3 and e 1 o at positions separated by P x in the direction.
2 e 3 are emitted redundantly. Also, the light beam o 1 at the reference position
The light rays o 1 o 2 o 3 and o 1 e 2 o 3 , e 1 o in the directions of + 45 ° and −45 ° from o 2 o 3 to the H direction.
A substantially central position between 2 e 3, respectively ray e 1 o 2 o 3
And o 1 o 2 e 3 are emitted. Further rays e 1 o 2 o 3
And o 1 o 2 e 3 at a position separated by P x in the H direction (that is, rays o 1 e 2 o 3 , e 1 o 2 e 3 and e 1 e 2
relationship as rays e 1 e 2 o 3 and o 1 e 2 e 3 from a substantially central position) emits between e 3 is obtained.

このようにすることによりH方向の周波数位置f=…
…−2、−1、1、2……を通る正及び負の傾斜をもつ
トラツプ線と、周波数位置f=1/2を通るV方向の
トラツプ線とを形成させることができる。その結果周波
数位置(f=0、f=0)にあるベースバンド成分
に有害な減衰を与えないようにしながら、その他の周波
数位置に発生するキヤリア成分をトラツプし得る光学的
フイルタを得ることができる。
By doing so, the frequency position in the H direction f x = ...
It is possible to form a trap line having positive and negative slopes passing through -2, -1, 1, 2, ... And a trap line in the V direction passing through the frequency position f x = 1/2. As a result, it is possible to obtain an optical filter capable of trapping the carrier component generated at other frequency positions while not giving harmful attenuation to the baseband component at the frequency position (f x = 0, f y = 0). You can

本発明は以上の点を考慮してなされたもので、上述の原
理構成に基づいて、3枚のチツプ(すなわち赤色チツ
プ、緑色チツプ、青色チツプ)を有する固体撮像チツプ
に対して実用的なトラツプ効果をもつ固体撮像装置を提
案しようとするものである。
The present invention has been made in consideration of the above points, and is a practical trap for a solid-state imaging chip having three chips (that is, a red chip, a green chip, and a blue chip) based on the above-described principle configuration. An attempt is made to propose a solid-state imaging device having an effect.

E問題点を解決するための手段 かかる問題点を解決するため本発明においては、固体撮
像チツプ21の水平方向(H方向)に対して、+45゜
の方向へ常光線o及び異常光線eを分離する第1の
水晶板11と、水平走査方向と平行に常光線o及び異
常光線eを分離する第2の水晶板12と、水平方向に
対して、−45゜の方向へ常光線o及び異常光線e
を分離する第3の水晶板13とを有し、第2の水晶板1
2が中間に位置するように、第1の水晶板11、第2の
水晶板12、及び第3の水晶板13が積層配置されてな
る光学的フイルタを具え、入射光を点拡散して固体撮像
チツプ21に入射するようになされた固体撮像装置にお
いて、固体撮像チツプ21は、緑色チツプ21G、青色
チツプ21B及び赤色チツプ21Rを存し、光学的フイ
ルタは、サンプリング出力の空間周波数スペクトラムに
含まれる周波数位置(f=1、f=0)を通り、か
つ正及び負の傾斜をもつ第1及び第2のトラツプ直線L
(1)、R(1)と、周波数位置(1≦f≦2、f
=0)を通つて垂直走査方向(V方向)に沿つて延長す
る第3のトラツプ直線TR(2)とを形成するようにす
る。
E Means for Solving the Problems In order to solve the above problems, in the present invention, the ordinary ray o 1 and the extraordinary ray e 1 are directed at + 45 ° with respect to the horizontal direction (H direction) of the solid-state imaging chip 21. And a second crystal plate 12 for separating the ordinary ray o 2 and the extraordinary ray e 2 in parallel with the horizontal scanning direction, and a normal direction in the direction of −45 ° with respect to the horizontal direction. Ray o 3 and extraordinary ray e 3
And a third crystal plate 13 for separating the second crystal plate 1
2 includes an optical filter in which a first crystal plate 11, a second crystal plate 12 and a third crystal plate 13 are laminated so that 2 is located in the middle, and the incident light is point-diffused to solid-state. In the solid-state imaging device that is adapted to enter the imaging chip 21, the solid-state imaging chip 21 includes a green chip 21G, a blue chip 21B, and a red chip 21R, and the optical filter is included in the spatial frequency spectrum of the sampling output. First and second trap straight lines L passing through the frequency position (f s = 1 and f v = 0) and having positive and negative slopes
(1), R (1) and frequency position (1 ≦ f s ≦ 2, f v
= 0) and a third trap straight line TR (2) extending along the vertical scanning direction (V direction) is formed.

F作用 光学的フイルタは、点拡散関数を有することにより、1
点に入射した光線に基づいて8本の拡散光線を得ること
ができ、これによりサンプリング出力の空間周波数スペ
クトラム上に、周波数位置(f=1、f=0)を通
る正及び負の傾斜をもつ第1及び第2のトラツプ直線L
(1)、R(1)を形成し得ると共に、周波数位置(1
≦f≦2、f=0)を通つて垂直走査方向に沿つて
延長する第3のトラツプ直線TR(2)を形成する。
F-action The optical filter has a point spread function, so that
Eight diffuse rays can be obtained based on the rays incident on the point, which allows positive and negative slopes through the frequency position (f s = 1 and f v = 0) on the spatial frequency spectrum of the sampling output. First and second trap straight lines L having
(1), R (1) can be formed and the frequency position (1
≦ f s ≦ 2, f v = 0) and a third trap straight line TR (2) extending along the vertical scanning direction is formed.

かくして周波数位置(f=0、f=0)にあるベー
スバンド成分を減衰させることなく、不要なキヤリア成
分を有効に除去してなる固体撮像装置を容易に実現する
ことができる。
Thus frequency position (f s = 0, f v = 0) without attenuating the baseband components in, it is possible to easily realize a solid-state imaging device formed by effectively remove unwanted carrier components.

G実施例 以下図面について本発明の一実施例を詳述する。この場
合固体撮像装置の固体撮像チツプ21は、3原色信号
G、B、Rに対応する3枚のチツプ21G、21B、2
1Rを有し、一般的な3板式固体撮像装置と同様に撮像
レンズ系から取り込まれた光が色分解手段によつて分解
されてチツプ21G、21B、21Rに入射されること
により、原理上第4図に示すように、3枚のチツプを互
いに重ね合わせることにより、各チツプのイメージセン
サを組み合せてなる1枚のカラー画像を光電変換する手
段としての固体撮像チツプ21を構成するようになされ
ている。
G Embodiment One embodiment of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. In this case, the solid-state imaging chip 21 of the solid-state imaging device has three chips 21G, 21B, 2 corresponding to the three primary color signals G, B, R.
In principle, the light having 1R, which is taken in from the image pickup lens system is decomposed by the color separation means and is incident on the chips 21G, 21B, and 21R, similarly to a general three-plate solid-state image pickup device. As shown in FIG. 4, by stacking three chips on top of each other, a solid-state imaging chip 21 as a means for photoelectrically converting one color image by combining image sensors of each chip is configured. There is.

緑色チツプ21Gは、第5図(A)に示すように、H及
びV方向にそれぞれピツチPだけ離れた位置に順次C
CDイメージセンサIMGを格子状に配列した構成を有
する。また青色チツプ21B及び赤色チツプ21Rも同
様にして、第5図(B)及び(C)に示すように、それ
ぞれCCDイメージセンサIMB及びIMRを順次格子
状に配列した構成を有する。
As shown in FIG. 5 (A), the green chips 21G are sequentially C-positioned at positions separated by pitches P x in the H and V directions, respectively.
It has a configuration in which CD image sensors IMG are arranged in a grid pattern. Similarly, the blue chip 21B and the red chip 21R each have a configuration in which CCD image sensors IMB and IMR are sequentially arranged in a grid pattern, as shown in FIGS. 5B and 5C.

これらのチツプ21G、21B、21Rは第6図に示す
ように、緑色チツプ21GのイメージセンサIMGの間
に、青色チツプ21B及び赤色チツプ21Rのイメージ
センサIMB及びIMRが介挿するような位置関係をも
つように相対的に位置決めされている。
As shown in FIG. 6, these chips 21G, 21B and 21R have a positional relationship such that the image sensors IMB and IMR of the blue chip 21B and the red chip 21R are inserted between the image sensors IMG of the green chip 21G. It is relatively positioned to hold.

また光学的フイルタは撮像レンズ系から固体撮像チツプ
21の各チツプに至るまでの光学系の一部、例えば撮像
レンズ系及び色分解手段間位置に挿入され、第9図につ
いて原理構成を上述したと同様にして、H方向に対して
+45゜の角度位置に主要面14を有する第1の水晶板
11と、H方向に主要面15を有する第2の水晶板12
と、H方向に対して−45゜の主要面16を有する第3
の水晶板13とで構成されており、第1及び第3の水晶
板11及び13の異常光線e及びeの移動距離P
が、 に選定されている。
Further, the optical filter is inserted in a part of the optical system from the image pickup lens system to each chip of the solid-state image pickup chip 21, for example, at a position between the image pickup lens system and the color separation means, and the principle configuration is described above with reference to FIG. Similarly, a first crystal plate 11 having a main surface 14 at an angle position of + 45 ° with respect to the H direction and a second crystal plate 12 having a main surface 15 in the H direction.
And a third surface having a major surface 16 of −45 ° with respect to the H direction
Of the extraordinary crystal plates 13 and the moving distances P 2 of the extraordinary rays e 1 and e 3 of the first and third crystal plates 11 and 13
But, Has been selected.

しかしこの実施例の場合は、第2の水晶板12の異常光
線eの分離距離Pが、H方向の撮像素子ピツチP
に対して、 に選定されている点が相違する。
However, in the case of this embodiment, the separation distance P 1 of the extraordinary ray e 2 of the second crystal plate 12 is such that the image sensor pitch P x in the H direction is P x.
Against It is different in that it is selected.

かくして3枚の水晶板11、12、13をそれぞれ通過
する常光線o、o、oによつて得られる出射光o
が得られる位置を基準に考えたとき、各光線
間のピツチは、第1図に示すように、H方向に間隔
、 D=P ……(3) になるのに対して、垂直方向に間隔D=2P ……(4) になる。
Thus, the emitted light o obtained by the ordinary rays o 1 , o 2 and o 3 respectively passing through the three quartz plates 11, 12 and 13
Considering the position where 1 o 2 o 3 is obtained as a reference, the pitch between the light rays becomes the intervals DH , DH = P 1 (3) in the H direction, as shown in FIG. On the other hand, the interval D v D v = 2P 1 (4) in the vertical direction.

すなわち基準位置には水晶板11の常光線o、水晶板
12の常光線o及び水晶板13の常光線oでなる第
1の光線oが得られる。
That is, the first ray o 1 o 2 o 3 consisting of the ordinary ray o 1 of the quartz plate 11, the ordinary ray o 2 of the quartz plate 12 and the ordinary ray o 3 of the quartz plate 13 is obtained at the reference position.

水晶板11の異常光線eは、基準位置から+45゜の
方向に分離距離Pだけ分離され、これにより水晶板1
2及び13から得られる常光線o及び常光線oによ
つて、基準位置からH及びV方向に2D及びDだけ
離れた位置に、第2の光線eが得られる。
The extraordinary ray e 1 of the crystal plate 11 is separated by a separation distance P 2 in the direction of + 45 ° from the reference position.
By the ordinary ray o 2 and ordinary ray o 3 obtained from 2 and 13, a second ray e 1 o 2 o 3 is obtained at a position separated from the reference position by 2D H and D v in the H and V directions. To be

水晶板11の異常光線e及び水晶板12の異常光線e
が水晶板13において常光線oとして出射すると、
この第3の光線eは光線eの位置
からH方向にDだけ移動した位置に生ずる。
Extraordinary ray e 1 of crystal plate 11 and extraordinary ray e of crystal plate 12
When 2 emits as an ordinary ray o 3 on the crystal plate 13,
The third light ray e 1 e 2 o 3 occurs at a position moved by DH in the H direction from the position of the light ray e 1 o 2 o 3 .

水晶板11の異常光線e及び水晶板12の常光線o
が水晶板13の異常光線eとして出射すると、この第
4の光線eは光線eから−45゜
の方向に分離距離Pだけ離れた位置に生ずる。これに
より光線eは基準位置からH方向に4D
け移動した位置に生ずる。
Extraordinary ray e 1 of the crystal plate 11 and ordinary ray o 2 of the crystal plate 12
There When emitted as extraordinary ray e 3 of the quartz plate 13, light rays e 1 o 2 e 3 of the fourth occurs at a position apart rays e 1 o 2 o 3 from -45 ° direction separation distance P 2. As a result, the light rays e 1 o 2 e 3 are generated at a position moved by 4D H in the H direction from the reference position.

水晶板11の異常光線e及び水晶板12の異常光線e
が水晶板13の異常光線eとして出射すると、この
第5の光線eは光線eの位置から
−45゜の方向に分離距離Pだけ移動した位置に生ず
る。これにより光線eは光線e
らさらにH方向にDだけ移動した位置に生ずる。
Extraordinary ray e 1 of crystal plate 11 and extraordinary ray e of crystal plate 12
2 is emitted as an extraordinary ray e 3 of the quartz plate 13, this fifth ray e 1 e 2 e 3 is moved from the position of the ray e 1 e 2 o 3 by a separation distance P 2 in the direction of −45 °. Occur in. As a result, the light ray e 1 e 2 e 3 is generated at a position further moved by DH in the H direction from the light ray e 1 o 2 e 3 .

水晶板11の常光線o及び水晶板12の異常光線e
が水晶板13の常光線oとして出射すると、この第6
の光線oは、基準位置を通るH方向の線上に
おいて基準位置からDだけ移動した位置に生ずる。
Ordinary ray o 1 of the crystal plate 11 and extraordinary ray e 2 of the crystal plate 12
Is emitted as the ordinary ray o 3 of the crystal plate 13,
Ray o 1 e 2 o 3 of is generated at a position moved by DH from the reference position on the line in the H direction passing through the reference position.

水晶板11の常光線o及び水晶板12の常光線o
水晶板13の異常光線eとして分離されると、この第
7の光線oは、基準位置から−45゜の方向
に分離距離Pだけ離れた位置に生ずる。これにより光
線oは基準位置からH方向及びV方向に2D
及びDだけ移動した位置に生ずる。
When ordinary rays o 2 of the ordinary ray o 1 and quartz plate 12 of the quartz plate 11 is separated as extraordinary ray e 3 of the quartz plate 13, light rays o 1 o 2 e 3 of the seventh, the reference position -45 Occurs at a position separated by a separation distance P 2 in the direction of °. As a result, the light ray o 1 o 2 e 3 is 2D in the H direction and the V direction from the reference position.
It occurs at a position moved by H and D v .

水晶板11の常光線o及び水晶板12の異常光線e
が水晶板13の異常光線eとして分離されると、この
第8の光線oは、光線oの位置か
ら−45゜の方向に分離距離Pだけ分離された位置に
生ずる。これにより光線oは光線o
からH方向にDだけ移動した位置に生ずる。
Ordinary ray o 1 of the crystal plate 11 and extraordinary ray e 2 of the crystal plate 12
Is separated as an extraordinary ray e 3 of the quartz plate 13, this eighth ray o 1 e 2 e 3 is separated by a separation distance P 2 in the direction of −45 ° from the position of the ray o 1 e 2 o 3. Occurs at the designated position. Thus, the light ray o 1 e 2 e 3 becomes the light ray o 1 o 2 e.
It occurs at a position moved by DH from 3 in the H direction.

このようにして被撮像体から基準位置に入射した入射光
線に基づいて8本の光線が第1図の位置関係に拡散され
て1/8の光量をもちながら水晶板13から出射する
と、固体撮像チツプ21(第4図)から送出されるサン
プリング出力は、第2図に示すように、空間周波数スペ
クトラムに含まれるベースバンド成分以外のキヤリア成
分に対するトラツプ特性を呈する。
In this way, eight light rays are diffused in the positional relationship shown in FIG. 1 based on the incident light rays that have entered the reference position from the object to be photographed and emitted from the crystal plate 13 with a light amount of ⅛. As shown in FIG. 2, the sampling output sent from the chip 21 (FIG. 4) exhibits trap characteristics for carrier components other than the baseband component included in the spatial frequency spectrum.

すなわち上述の光学的ローパスフイルタは、第8図に対
応させて第2図に示すように、サンプリング出力に含ま
れる空間周波数スペクトラムの分布に対して、トラツプ
直線……L(−1)、L(1)、L(3)……と、トラ
ツプ直線……R(−1)、R(1)、R(3)……と、
V方向に平行に延長するトラツプ直線TR(2)とを発
生する。
That is, the optical low-pass filter described above corresponds to the distribution of the spatial frequency spectrum included in the sampling output as shown in FIG. 2 in correspondence with FIG. 1), L (3) ... and trap straight lines ... R (-1), R (1), R (3).
A trap straight line TR (2) extending parallel to the V direction is generated.

トラツプ直線……L(−1)、L(1)、L(3)……
は、それぞれ周波数位置……(−1、0)、(1、
0)、(3、0)……を通る負の勾配をもつ平行線でな
り、またトラツプ直線……R(−1)、R(1)、R
(3)……は順次周波数位置……(−1、0)、(1、
0)、(3、0)……を通る正の勾配を有する平行線で
なる。かくしてトラツプ直線……L(−1)、L
(1)、L(3)……、及び……R(−1)、R
(1)、R(3)……は互いに交差するように延長する
ことにより、空間周波数スペクトラム上に、周波数位置
(f=0、f=0)を中心にして対称的に展開する
多数のひし形領域を形成することになる。
Trap straight line …… L (-1), L (1), L (3) ……
Are frequency positions ... (-1, 0), (1 ,,
0), (3, 0) ... Parallel lines with a negative slope, and trap straight lines ... R (-1), R (1), R
(3) ... are frequency positions ... (-1, 0), (1,
0), (3, 0) ... and parallel lines having a positive gradient. Thus the trap straight line …… L (-1), L
(1), L (3) ..., and ... R (-1), R
(1), R (3) ... are extended so as to intersect with each other, so that a large number are symmetrically developed on the spatial frequency spectrum with the frequency position (f s = 0, f v = 0) as the center. Will form a diamond-shaped region.

また第3のトラツプ直線TR(2)は周波数位置(f
=2、f=0)を通りかつV軸と平行に延長し、かく
して周波数位置(f=1、f=0)より高い周波数
の位置にV軸方向に沿って展開しているひし形領域
を横切るようなトラツプ直線を形成する。
The third trap straight line TR (2) has a frequency position (f s
= 2, f v = 0) and extend parallel to the V-axis, and thus expanded along the V-axis direction at a frequency f s higher than the frequency position (f s = 1, f v = 0). Form a trap straight line that crosses the existing rhombus area.

その結果サンプリング出力に含まれる不要なキヤリア成
分に対するトラツプ効果は第3図に示すように、周波数
位置(f=1)、f=0)においてトラツプ直線L
(1)及びR(1)によつて2重にトラツプ効果を受け
ることにより、当該周波数位置におけるキヤリア成分を
充分に除去することができる。また周波数位置(f
0、f=1)近傍に発生する不要キヤリア成分につい
て、トラツプ直線L(1)及びR(−1)が近傍位置に
おいて交差することにより、2重にトラツプ効果を受け
て、当該キヤリア成分を充分に除去し得る。
As a result, the trap effect on the unnecessary carrier component included in the sampling output is, as shown in FIG. 3, the trap straight line L at the frequency position (f s = 1) and f v = 0.
Due to the double trap effect due to (1) and R (1), the carrier component at the frequency position can be sufficiently removed. In addition, the frequency position (f s =
0, f v = 1) with respect to the unnecessary carrier component, the trap lines L (1) and R (-1) intersect each other in the vicinity position, so that the trap effect is doubled and the carrier component is removed. It can be removed sufficiently.

これに加えてトラツプ直線TR(2)がV軸と平行に形
成されることにより、周波数位置(f=2、f
0)、(f=2、f=1/2)、(f=2、f
1)に発生する不要キヤリア成分をトラツプ直線TR
(2)によつて有効に除去し得る。
In addition to this, the trap straight line TR (2) is formed in parallel with the V axis, so that the frequency position (f s = 2, f v =
0), (f s = 2, f v = 1/2), (f s = 2, f v =
Unnecessary carrier components generated in 1) are trapped straight TR
It can be effectively removed by (2).

なお上述においてはトラツプ直線TR(2)を周波数位
置(f=2、f=0)の位置に発生させるようにし
たが、この周波数位置は、必要に応じて次式 1≦TR(2)≦2 ……(5) のようにf=1〜2の間に任意に選定してもよい。こ
のトラツプ直線TR(2)の位置の調整は、第2の水晶
板12による異常光線の分離距離Pを調整することに
よつて容易に達成し得る。
Although the trap straight line TR (2) is generated at the position of the frequency position (f s = 2, f v = 0) in the above description, this frequency position may be expressed by the following equation 1 ≦ TR (2 ) ≦ 2 (5), it may be arbitrarily selected between f s = 1 and 2. The position of the trap straight line TR (2) can be easily adjusted by adjusting the separation distance P 1 of the extraordinary ray by the second crystal plate 12.

H発明の効果 以上のように本発明によれば、周波数位置(f=0、
=0)にあるベースバンド成分を減衰させることな
く、それ以外の不要なキヤリア成分を有効に除去し得る
固体撮像装置を容易に得ることができる。
H Effect of the Invention As described above, according to the present invention, the frequency position (f s = 0,
It is possible to easily obtain a solid-state imaging device that can effectively remove other unnecessary carrier components without attenuating the baseband component at f v = 0).

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

第1図は本発明による光学的フイルタの構成を示す略線
図、第2図及び第3図はその空間周波数トラツプ特性を
示す特性曲線図、第4図〜第6図は固体撮像チツプの構
成を示す略線図、第7図は従来の固体撮像チツプの構成
を示す略線図、第8図はそのサンプリング出力の空間周
波数特性を示す特性曲線図、第9図は光学的フイルタの
原理構成を示す略線図、第10図は第9図の光学的フイ
ルタの点拡散関数によつて拡散された光線の位置関係を
示す略線図である。 11、12、13……水晶板、21……固体撮像チツ
プ、21G、21B、21R……緑色、青色、赤色チツ
プ。
FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of an optical filter according to the present invention, FIGS. 2 and 3 are characteristic curve diagrams showing the spatial frequency trap characteristics thereof, and FIGS. 4 to 6 are the configurations of solid-state imaging chips. 7 is a schematic diagram showing the configuration of a conventional solid-state imaging chip, FIG. 8 is a characteristic curve diagram showing the spatial frequency characteristic of the sampling output, and FIG. 9 is the principle configuration of an optical filter. FIG. 10 is a schematic diagram showing the positional relationship of light rays diffused by the point diffusion function of the optical filter shown in FIG. 11, 12, 13 ... Crystal plate, 21 ... Solid-state imaging chip, 21G, 21B, 21R ... Green, blue, red chip.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】固体撮像チツプの水平走査方向に対して+
45゜の方向へ常光線及び異常光線を分離する第1の水
晶板と、上記水平走査方向と平行に常光線及び異常光線
を分離する第2の水晶板と、上記水平走査方向に対して
−45゜の方向へ常光線及び異常光線を分離する第3の
水晶板とを少なくとも有し、上記第2の水晶板が中間に
位置するように、上記第1の水晶板、上記第2の水晶板
及び上記第3の水晶板が積層配置されてなる光学的フイ
ルタを具え、上記光学的フイルタによつて入射光を点拡
散して上記固体撮像チツプに入射するようになされた固
体撮像装置において、 上記固体撮像チツプは、緑色チツプ、青色チツプ及び赤
色チツプを有し、 上記光学的フイルタは、 サンプリング出力の空間周波数スペクトラムに含まれる
周波数位置(f=1、f=0)を通り、かつ正及び
負の傾斜をもつ第1及び第2のトラツプ直線と、 周波数位置(1≦f≦2、f=0)を通つて垂直走
査方向に沿つて延長する第3のトラツプ直線と を形成することを特徴とする固体撮像装置。
1. A horizontal scanning direction of a solid-state imaging chip is +
A first crystal plate that separates an ordinary ray and an extraordinary ray in the direction of 45 °; a second crystal plate that separates an ordinary ray and an extraordinary ray in parallel with the horizontal scanning direction; At least a third crystal plate for separating an ordinary ray and an extraordinary ray in the direction of 45 °, and the first crystal plate and the second crystal so that the second crystal plate is located in the middle. A solid-state imaging device comprising an optical filter in which a plate and the third crystal plate are stacked and arranged, and the incident light is point-diffused by the optical filter to enter the solid-state imaging chip, the solid state imaging chip, the green chip has a blue chip and red chip, the optical filter passes a frequency position included in the spatial frequency spectrum of the sampled output (f s = 1, f v = 0), and Positive and negative Forming a first and a second trap straight line having a slope and a third trap straight line extending along the vertical scanning direction through the frequency position (1 ≦ f s ≦ 2, f v = 0) A characteristic solid-state imaging device.
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