JPH02177672A

JPH02177672A - ビデオカメラ装置

Info

Publication number: JPH02177672A
Application number: JP1249081A
Authority: JP
Inventors: Hiroo Takemura; 裕夫竹村
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1988-09-28
Filing date: 1989-09-27
Publication date: 1990-07-10

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】［発明の目的］（産業上の利用分野）この発明は、固体撮像デバイスを用いたビデオカメラ装
置に関する。

（従来の技術）従来より、ビデオカメラ装置には、ＣＣＤ（電荷結合デ
バイス）と光電変換素子を組み合わせた固体撮像デバイ
スが採用されている。この種の固体撮像デバイスは、集
積化の技術向上と共に、その画素数の増大が図られ、高
画質を得るビデオカメラ装置の実現に貢献している。

しかし、多画素化を進めると微細加工が必要となる故、
設備負担の増加を招き、歩溜りも劣化する。また、多画
素化を実現できたとしても、ＨＤ　Ｔ　Ｖ　（Ｈｌｇｈ
　Ｄｅｆｅｎｉｔｌｏｎ　ＴＶ）方式の場合には輝度信
号の周波数帯域が２０　ＭＨｚ以上に高くなり、ＣＣＤ
の水平転送に際し、駆動電力が大きくなってしまうので
、電源部（例えばバッテリ）の大型化、重量増大が生じ
、カメラの小型化が困難となる。さらに、多画素化を行
うと、１画素の大きさがますます小さくなり、取扱う信
号電荷が減少するために感度、Ｓ／Ｎが悪化する。また
、結像面に微細な傷があった場合、画面上では相対的に
大きな画像欠落となって現れる。したがって、良品を歩
溜りよく製造することが困難である。

これに対して、多画素化に伴ってデバイス面積を大きく
することにより、感度、Ｓ／Ｎの低下を防ぐことも考え
られる。しかし、大きな面積の半導体デバイスを歩溜り
良く製造することは困難である。

したがって、デバイス面積を維持したまま固体撮像デバ
イスの画素数を無限に増大していくことは不可能であり
、たとえデバイス面積を大きくするにしても、大面積の
デバイスを製造するには限界があり、またカメラ装置の
小型化に支障が生じる。

（発明が解決しようとする課題）以上述べたように従来のビデオカメラ装置では、撮像系
において、固体撮像デバイスの画素数増大が困難であり
、これが高精彩化、多機能化の制約となっている。

この発明は上記の課題を解決するためになされたもので
、固体撮像デバイスの画素数をデバイス面積を広げるこ
となく増大することができ、これによって高精彩化、多
機能化を実現できるビデオカメラ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）上記目的を達成するためにこの発明に係るビデオカメラ
装置は、撮像レンズを介して入射した光を２つに分岐する分解光
学系と、上記分解光学系で分岐された一方の光が入射され、上記
撮像レンズにより入射光の光学像が結像される結合面に
複数の光電変換素子を画素として垂直方向及び水平方向
に配列し、各光電変換素子に発生する電荷を順次取り出
して撮像信号として出力する第１の固体撮像デバイスと
、上記分解光学系で分岐された他方の光が入射され、上記
撮像レンズにより入射光の光学像が結像される結合面に
、複数の光電変換素子を画素として、上記第１の固体撮
像デバイスの結像面に配列した光電変換素子の間隔と同
一間隔で、かつ上記第１の固体撮像デバイスの結像面の
光電変換素子に対して対応する光電変換素子が相対的に
少なくとも垂直方向に１／２垂直画素ピッチずれるよう
にして、垂直方向及び水平方向に配列し、各光電変換素
子の発生電荷を順次取り出して撮像信号として出力する
第２の固体撮像デバイスと、上記第１と第２の固体撮像
デバイスから出力される各撮像信号を入力して映像信号
に変換処理する信号変換処理手段と、を具備することを第１の特徴とする。

上記対１の特徴とする構成において、上記第２の固体撮
像デバイスは、複数の光電変換素子を、上記第１の固体
撮像デバイスの結像面の光電変換素子に対して対応する
光電変換素子が相対的に垂直方向に１／２垂直画素ピッ
チ、水平方向に１／２水平画素ピッチずれるようにして
、垂直方向及び水平方向に配列することを第２の特徴と
する。

上記第１の特徴とする構成において、信号変換処理手段
は、上記第１と第２の固体撮像デバイスから出力される
撮像信号をフィールド毎に交互に選択入力する入力切換
手段を備え、この手段を経て入力される撮像信号をイン
ターレース方式の映像信号に変換処理することを第３の
特徴とする。

上記第１の特徴とする構成において、上記信号変換処理
手段は、上記第１と第２の固体撮像デバイスから出力さ
れる撮像信号を走査ライン毎に交互に選択入力する入力
切換手段を備え、この手段を経て入力される撮像信号を
ノンインターレース方式の映像信号に変換処理すること
を第４の特徴とする。

上記第１の特徴とする構成において、上記信号変換処理
手段は、上記第１と第２の固体撮像デフ１イスから出力
される撮像信号を交互に選択入力する第１の入力切換手
段と、上記第１と第２の固体撮像デバイスから出力され
る撮像信号を加算する加算手段と、上記撮像レンズから
の入射光の光ごが上記第１と第２の固体撮像デバイスの
許容下限値以上で上記第１の入力切換手段の出力を選択
し、許容下限値未満で上記加算手段の出力を選択する第
２の入力切換手段とを備え、この手段を経て入力される
撮像信号を映像信号に変換処理することを第５の特徴と
する。

上記第１の特徴とする構成において、上記第１の固体撮
像デバイスは、上記結像面上に配置され、上記複数の光
電変換素子に対向する位置にそれぞれ色フィルタが形成
されたカラーフィルタアレイを備え、上記第２の固体撮像デバイスは、上記結像面上に配置さ
れ、上記複数の光電変換素子に対向する位置にそれぞれ
色フィルタが上記第１の固体撮像デバイス側の色フィル
タと同一配列で形成されたカラーフィルタアレイを備え
、上記信号変換処理手段は、上記第１と第２の固体撮像デ
バイスから出力される各撮像信号を入力してカラー映像
信号に変換処理することを第６の特徴とする。

上記第１の特徴とする構成において、上記第１の固体撮
像デバイスは、上記結像面上に配置され、上記複数の光
電変換素子に対向する位置にそれぞれ色フィルタが形成
されたカラーフィルタアレイを備え、上記第２の固体撮像デバイスは、上記結像面上に配置さ
れ、上記複数の光電変換素子に対向する位置にそれぞれ
色フィルタが上記第１の固体撮像デバイス側の色フィル
タとは異なる配列で形成されたカラーフィルタアレイを
備え、上記信号変換処理手段は、上記第１と第２の固体撮像デ
バイスからの撮像信号を色分離する色分離手段を備え、
この色分離手段で分離された各色信号からカラー映像信
号を生成することを第７の特徴とする。

（作用）上記第１の特徴とする構成では、分解光学系で撮像レン
ズを介して入射した光を２つに分岐し、一方の光を第１
の固体撮像デバイスに、他方の光を第２の固体撮像デバ
イスに導く。第１の固体撮像デバイスと第２の固体撮像
デバイスの画素配列が、少なくとも垂直方向に１／２画
素ピッチずれているので、結果的に垂直方向の画素数を
デバイス面積を広げることなく２倍にすることができる
。

上記第２の特徴とする構成では、第１の固体撮像デバイ
スと第２の固体撮像デバイスの画素配列が、垂直方向た
けでなく水平方向にも１／２画素ピッチずれているので
、結果的に垂直方向、水平方向の各画素数をデバイス面
積を広げることなくそれぞれ２倍にすることができる。

上記第３の特徴とする構成では、第１と第２の固体撮像
デバイスから出力される撮像信号を利用して、フィール
ド毎に交互に選択入力することにより、撮像信号を容易
にインターレース方式の映像信号に変換することができ
る。

上記第４の特徴とする構成では、第１と第２の固体撮像
デバイスから出力される撮像信号を利用して、ライン毎
に交互に選択入力することにより、撮像信号を容易にノ
ンインターレース方式の映像信号に変換することができ
る。

上記第５の特徴とする構成では、第１の人力切換手段に
より上記第１と第２の固体撮像デバイスから出力される
撮像信号を交互に選択入力すると共に、上記第１と第２
の固体撮像デバイスから出力される撮像信号を加算して
おき、第２の入力切換手段により撮像レンズからの入射
光の光量が上記第１と第２の固体撮像デバイスの許容下
限値以上のときは上記第１の入力切換手段の出力を選択
し、許容下限値未満で上記加算手段の出力を選択するよ
うにしているので、入射光量が低下して許容下限値未満
となっても、自動的に加算出力に切り換えられ、信号レ
ベルが２倍になり、撮像が可能となる。

上記第６、第７の特徴とする構成では、いずれも光電変
換素子上に色フィルタを配置したものであるが、第６の
特徴とする構成が第１と第２の固体撮像デバイスとで同
じ色フィルタを同一配列としているのに対し、第７の特
徴とする構成は互いに異なる色フィルタを用いている。

しかし、いずれの方式であっても色分離回路に等して各
色信号を取り出すので、カラー映像信号を得ることがで
きる。

（実施例）以下、図面を参照して、この発明の詳細な説明する。

第１図はこの発明に係るビデオカメラ装置の構成を示す
ものである。撮像レンズ１００を通った光は分解光学系
２００に導かれる。分解光学系２００はハーフプリズム
を用いて、正面から入射した光を反射面２０１で半分ず
つに分岐するもので、一方の光は第１の固体撮像デバイ
スＣＣＤＩの結像面に導かれ、他方の光は第２の固体撮
像デバイスＣＣＤ２の結像面に導かれる。各固体撮像デ
バイスＣＣＤＩとＣ０Ｄ２で得られた撮像信号はそれぞ
れ信号変換処理部３００に導かれ、ここで映像信号に変
換される。

上記第１と第２の固体撮像デバイスＣＣＤＩとＣＣＤ２
には、例えば第２図に示すフレームインターライン型の
ものを使用する。すなわち、ここで用いる固体撮像デバ
イスは、第２図に示すように、撮像部２１と蓄積部２２
を有する。

撮像部２１は光電変換素子による画素Ｐを２次元に配列
して結像面を形成している。その画素配列の間にはそれ
ぞれ縦方向（垂直方向）に垂直転送部ｖＳが設けられて
いる。この垂直転送部■ＳはＣＣＤ　（電荷転送素子）
により構成され、フィールドシフト制御により画素Ｐに
溜まった信号電荷が一斉に移されると、第１の駆動パル
スＣＰＩにより、その電荷をライン単位で垂直方向に転
送する。この転送電荷はＣＣＤで構成される蓄積部２２
に一旦高速で移される。蓄積部２２に移された電荷は第
２の駆動パルスＣＰ２により水平転送部Ｈ３にライン単
位で読み出され、次に第３の駆動パルスＣＰ３により水
平転送部ＨＳから水平ライン周期で出力端子２３に導出
され、ここから撮像信号として出力される。

このように蓄積部２２を有する固体撮像デバイスは、撮
像部２１で得られた信号電荷を、不要なものは高速で掃
出し、必要なものは蓄積部２２１；蓄積させることがで
きる。したがって、まず画素Ｐに溜まった不要な信号電
荷を掃出した後、次に正確に設定した露光時間の経過後
に信号電荷を蓄積部２１に転送するようにすれば、必要
な信号電荷を蓄積し、必要な速度で読出し出力すること
ができる。

次に、第１と第２の固体撮像デバイスＣＣＤＩとＣＣＤ
２の関係について説明する。第３図（ａ）〜（ｃ）はそ
の例を示すものであり、第３図（ａ）は同図（ｂ）、（
ｃ）に示す第１と第２の固体撮像デバイスＣＣＤＩ、Ｃ
ＣＤ２の結像面上に形成される光電変換素子による画素
Ｐの相対的位置関係を示し、第３図（ｂ）は同図（ａ）
の第１の固体撮像デバイスＣＣＤＩの画素Ｐの配列、第
３図（Ｃ）は同図（ａ）の第２の固体撮像デバイスＣＣ
Ｄ２の画素Ｐの配列を示している。

すなわち、第１の固体撮像デバイスＣＣＤＩは上記分解
光学系２００で分岐された一方の光が入射され、上記撮
像レンズ１００により入射光の光学像が結像される結合
面に、複数の光電変換素子を画素Ｐとして、水平方向及
び垂直方向に配列し、各画素Ｐに発生する電荷を順次取
り出して撮像信号として出力するものである。つまり、
第１の固体撮像デバイスＣＣＤＩの各画素Ｐは第３図（
ａ）中実線で示す位置に配置される。

第２の固体撮像デバイスＣ０Ｄ２は、上記分解光学系２
００で分岐された他方の光が入射され、上記撮像レンズ
１００により入射光の光学像が結像される結合面に、複
数の光電変換素子を画素Ｐとして、上記第１の固体撮像
デバイスＣＣＤＩの結像面に配列した画素Ｐの間隔と同
一間隔で、かつ上記ｆｆ１ｌの固体撮像デバイスＣＣＤ
Ｉの結像面の画素に対して対応する画素が相対的に水平
方向に１７２水平画素ピッチ（１／２Ｐｘ）、垂直方向
に１／２垂直画素ピッチ（１／２Ｐｙ）だけずれるよう
にして配列し、各画素Ｐに発生する電荷を順次取り出し
て撮像信号として出力するものである。つまり、第２の
固体撮像デバイスＣＣＤ２の各画素Ｐは第３図（ａ）中
点線で示す位置に配置される。

上記のような構成による第１と第２の固体撮像デバイス
ＣＣＤＩとＣＣＤ２の出力信号を用いれば、垂直方向お
よび水平方向の解像度をそれぞれ２倍にすることができ
、高精細な映像信号を得ることができる。例えば、第１
の固体撮像デバイスＣＣＤＩから第１のフィールド用の
信号として走査ライン５００本を得、次に第２の固体撮
像デバイスＣＣＤ２から第２のフィールド用の信号とし
て走査ライン５００本を得ると、第１と第２のフィール
ドで合計１０００本の走査ライン信号を得ることができ
、垂直解像度を２倍にすることができる。また、水平方
向に関しても、第１と′Ｍ４２の固体撮像デバイスＣＣ
Ｄ１とＣＣＤ２は画素の配置が１／２水平画素ピッチだ
けずれているから、１フレ一ム単位では水平方向にも２
倍の画素数となり、水平方向の解像度も２倍に向上でき
ることになる。

第４図（ａ）は上記した信号変換処理部３００をさらに
具体的に示すものである。この信号変換処理部３００は
スイッチ部３０１とエンコーダ部３０３とで構成される
。スイッチ部３０１には制御端子３０２を介してフィー
ルド毎の切換えを行うための垂直パルスＶｐが供給され
る。スイッチ部３０１は端子３０２からの垂直パルスＶ
ｐに応じてフィールド毎に第１の固体撮像デバイスＣＣ
ＤＩの出力信号、第２の固体撮像デバイスＣＣＤ２の出
力信号を交互に選択して導出する。

導出された信号はエンコーダ部３０３に導かれ、利得制
御、クランプ処理、同期信号の付加などが行われ、映像
信号に変換された後、出力端子３０４へ導出される。

尚、エンコーダ部３０３は通常のビデオカメラ装置に用
いられるものでよい。例えば、テレビジョンエンジニア
リングハンドブック（マグロウヒル社、１９５７年）の
チャプタ９．９−４５に記載される回路を利用できる。

この発明は、端子３０２に供給される信号を上記の垂直
パルスＶｐに限定するものではなく、水嘔パルスＨｐで
あってもよい。水平パルスＨｐを供給した場合、スイッ
チ部３０１は第１と第２の固体撮像デバイスＣＣＤＩと
ＣＣＤ２の各出力信号を走査ライン毎に切換え選択して
導出し、ノンインターレースの線順次信号を得ることが
できる。

この信号はモニタ側で高精細なテレビジョン信号を復調
する場合に有効である。特に高精細テレビジョン受像機
の走査線変換回路の出力側へ直接入力することも杓゛効
である。

また、この発明はスイッチ部３０１の使用形態として、
次のような形態を実現できる。すなわち、スイッチ部３
０１に端子３０５を介して選択信号を与え、いずれか一
方の固体撮像デバイスの出力信号のみを継続して選択導
出する使用形態である。

このように使用できることにより、例えばいずれか一方
の固体撮像デバイスが故障した場合、他方の固体撮像デ
バイスの出力を利用して撮像信号を得ることができる。

また、このビデオカメラ装置がＨＤＴＶ用であって、カ
メラ出力を記録するビデオテープレコーダが通常のＮＴ
ＳＣ方式のものであった場合、選択信号を与えていずれ
か一方の固体撮像デバイスの出力のみを選択し、このと
きに得られる映像信号をビデオテープレコーダに導出す
るようにすれば、従来のＮＴＳＣ方式のビデオカメラ装
置と同様に使用することができる。

ところで、上記信号変換処理部３００をさらに発展させ
、第４図（ｂ）に示すように構成すれば、より一層の多
機能化を実現できる。第４図（ｂ）において同図（ａ）
と同一部分には同一符号を付して、その説明を省略する
。この信号変換処理部３００では、第１と第２の固体撮
像デバイスＣＣＤＩとＣＣＤ２の各出力を第１のスイッ
チ部３０１に入力してインターレース出力、ノンインタ
ーレース出力、任意選択出力を得ると共に、加算器３０
６に入力して両信号を加算出力を得る。

そして、第１のスイッチ部３０１の出力と加算器３０６
の出力を第２のスイッチ部３０７に入力し、制御端子３
０８からの切換制御信号に応じて３０１か３．０６のど
ちらか一方の出力を選択して上記エンコーダ部３０３に
導出するようにしている。

上記構成によれば、上記のインターレースモード、ノン
インターレースモード、任意選択モードと共に、自動高
感度撮像モードの機能を実現できる。すなわち、この自
動高感度撮像モートは、第１と第２の固体撮像デバイス
ＣＣＤＩ、ＣＣＤ２の出力を加算すれば、分解光学系２
００のハーフプリズムで２分された光を合成して受光し
たことになり、信号振幅を２倍にすることができること
を利用したもので、撮像レンズ１００からの入射光の光
量が固体撮像デバイスの許容下限値以上か否かを判別し
、その判別結果に応じた切換制御信号を端子３０８を介
して第２のスイッチ部３０７に供給して、下限値以上の
ときは第１のスイッチ部３０１の出力を選択させ、下限
値未満のときは加算器３０６の出力を選択させるモード
である。

このモードを利用すれば、例えば入射光量が低下して、
もはや有効な撮像信号が得られなくなっても、自動的に
加算器３０６の出力に切換えられ、信号レベルが２倍に
なるので、画質は低下するものの、かなり暗い場所でも
撮像が可能となる。但し、加算時には、各固体撮像デバ
イスＣＣＤＩ。

ＣＣＤ２の駆動タイミングを一致させるか、あるいは一
方の撮像信号を遅延させて他方の撮像信号のタイミング
に合わせる必要がある。

尚、上記のように固体撮像デバイスＣＣＤＩ。

ＣＣＤ２の各出力を直接加算しなくても、第１と第２の
固体撮像デバイスＣＣＤＩとＣＣＤ２の出力信号を並列
に処理するようにし、それぞれの信号について色信号分
離を行った後に加算するようにしても同様に実施可能で
ある。

第５図（ａ）乃至（Ｃ）は上記第１と第２の固体撮像デ
バイスＣＣＤＩとＣ０Ｄ２がカラ一固体撮像デバイスで
ある場合の、結像面上に配置されるカラーフィルタアレ
イの実施例を示している。

第５図（ａ）は同図（ｂ）、（ｃ）に示す第１と第２の
固体撮像デバイスＣＣＤＩ、ＣＣＤ２におけるカラーフ
ィルタアレイＣＦＡＩ、ＣＦＡ２の結像面上の相対的位
置関係を示し、第５図（ｂ）は同図（ａ）の第１の固体
撮像デバイスＣＣＤＩのカラーフィルタアレイＣＦＡＩ
の各画素に対応する色フィルタＣＦの配列、第５図（Ｃ
）は同図（ａ）の第２の固体撮像デバイスＣＣＤ２のカ
ラーフィルタアレイＣＦＡ２の各画素に対応する色フィ
ルタＣＦの配列を示している。各カラーフィルタアレイ
ＣＦＡＩ、ＣＦＡ２は両方とも同様な市松状の配列構成
であり、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の色フィルタＣ
Ｆを有する。すなわち、横方向に１個おきにＧがストラ
イブ状に配列され、残りの部分にＲとＢが市松状に配列
されるもので、縦方向にＲ，Ｂ、Ｒ，Ｂ、・・・の繰返
しパターン、横方向にＲ，Ｇ、Ｂ、Ｇ、Ｒ，Ｇ、・・・
の繰返しパターンを形成している。これらの色フィルタ
ＣＦはそれぞれ第３図（ａ）乃至（ｃ）に示した画素に
対応する位置に配置されるものであるから、第５図（ａ
）に示すように水平方向に１　／　２　Ｐ　ｘ　。

垂直方向に１／２Ｐｙずつずれるように配置される。

この実施例においても、先の実施例と同様な読出しが行
われる。すなわち、インターレース方式の映像信号を得
る場合、例えば第１の固体撮像デバイスＣＣＤＩの出力
を第１（奇数）のフィールド用の信号として用い、第２
の固体撮像デバイスＣＣＤ２の出力を第２（偶数）のフ
ィールド用の信号として用いることができる。また、ノ
ンインターレース方式の映像信号を得る場合、第１と第
２の固体撮像デバイスＣＣＤＩとＣＣＤ２の出力信号を
、１走査ライン毎に交互に選択して用いればよい。但し
、ノンインターレースモードでは各デバイスＣＣＤＩ、
ＣＣＤ２’に対する駆動パルスの周波数をインターレー
スモード時の２倍にする必要がある。

第６図は上記カラーフィルタアレイＣＦＡＩ。

ＣＦＡ２を有する固体撮像デバイスＣＣＤＩとＣＣＤ２
の出力信号から色信号を分離して映像出力を得るまでの
信号変換処理部４００の構成例を示している。

まず、インターレースモードでは、スイッチ部４０１に
制御端子４０２を介して垂直パルスＶｐを与え、フィー
ルド毎に第１と第２の固体撮像デバイスＣＣＤＩ、ＣＣ
Ｄ２の出力信号を交互に選択して導出させる。また、ノ
ンインターレースモー、ドでは、スイッチ部４０１に端
子４０２を介して水平パルスＨｐを与え、走査ライン毎
に第１と第２の固体撮像デバイスＣＣＤＩとＣＣＤ２の
出力信号を選択して導出させる。

第７図（ａ）乃至（ｄ）は上記のシステムがインターレ
ースモードで使用される場合のスイッチ出力を説明する
ための波形図である。端子４０２には、第７図（ａ）に
示すように１／６０［ｓ］毎、つまり１フイールド走査
期間毎に反転する垂直パルスＶｐを与える。一方、第１
の固体撮像デバイスＣＣＤＩからは、第７図（ｂ）に示
すように垂直パルスＶｐがハイレベルの期間毎に、つま
り奇数フィールドの期間毎に蓄積信号を読出し、奇数フ
ィールド信号Ｖｌ、Ｖ２．Ｖ３．・・・とする。

マタ、第２の固体撮像デバイスＣＣＤ２かラバ、第７図
（Ｃ）に示すように垂直パルスＶｐがローレベルの期間
毎に、つまり偶数フィールドの期間毎に蓄積信号を読出
し、偶数フィールド信号Ｖｌ’　　　Ｖ２’　　　Ｖ３
’　　　・・・とする。このように設定すれば、スイッ
チ部４０１には奇数フィールド信号Ｖｌ、Ｖ２．Ｖ３．
・・・と偶数フィールド信号Ｖｌ’、Ｖ２’、Ｖ３’、
・・・が交互に導入されるので、垂直パルスＶｐにより
スイッチ部４０１を切換制御することによって、第７図
（ｄ）に示すよう１．：Ｖｌ、Ｖｌ’　、Ｖ２．Ｖ２’
　、Ｖ３゜Ｖ３’　　・・・の順に出力することができ
、インターレース信号を得ることができる。

第８図（ａ）乃至（ｄ）は上記のシステムがノンインタ
ーレースモードで使用される場合のスイッチ出力を説明
するための波形図である。端子４０２には、第８図（ａ
）に示すように６４［μＳ］毎、つまり１ライン走査期
間毎に反転する水平パルスＨｐを与える。一方、第１の
固体撮像デバイスＣＣＤＩからは、第８図（ｂ）に示す
ように水平パルスＨｐがハイレベルの期間毎に、つまり
奇数ラインの期間毎に蓄積部から順次ライン信号を読出
し、奇数ライン信号Ｈ１，Ｈ２゜Ｈ３，・・・とする。

また、第２の固体撮像デバイスＣ０Ｄ２からは、第８図
（Ｃ）に示すように水平パルスＨｐがローレベルの期間
毎に、つまり偶数ラインの期間毎に蓄積部から順次ライ
ン信号を読出し、偶数ライン信号Ｈ１’　、Ｈ２’、Ｈ
３’・・・とする。このように設定すれば、スイッチ部
４０１には奇数ライン信号Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３，・・・と
偶数ライン信号ＨＬ’　、Ｈ２’　、Ｈ３’　、・・・
が交互に導入されるので、水平パルスＶｐによりスイッ
チ部４０１を切換制御することによって、第８図（ｄ）
に示すようにＨｌ、Ｈｌ　　、Ｈ２゜Ｈ２’　　Ｈ３，
Ｈ３’、・・・の順に出力することができ、ノンインタ
ーレース信号を得ることができる。

上記のようにしてスイッチ部４０１で選択導出されたイ
ンターレース信号あるいはノンインターレース信号は、
カラーフィルタアレイの水平方向の画素配列順、つまり
第９図（ａ）に示すようにＧ、Ｒ，Ｇ、Ｂ、　・・・の
順となって色分離回路４０３に供給される。この色分離
回路４０３はゲート端子４０７を介して供給されるゲー
トパルスに応じて入力信号からＧ、Ｒ，Ｈの各画素成分
を分離するもので、第９図（ｂ）に示すＧ用ゲートパル
スにより第９図（ｃ）に示すようにＧ信号を取出す。同
様に、第９図（ｄ）に示すＲ用ゲートパルスにより第９
図（ｅ）に示すようにＲ信号を取出し、第９図（ｆ）に
示すＢ用ゲートパルスにより第９図（ｇ）に示すように
Ｂ信号を取出す。

さらにこの色分離回路４０３は、分離したＲ、Ｇ。

Ｂの信号から輝度信号高域成分ＹＨを抽出する。

これらの信号はマトリックス回路４０４に供給される。

マトリックス回路４０４は入力されたＲｌＧ、Ｂ信号か
ら輝度信号Ｙを生成し、この輝度信号Ｙを用いて色差信
号（Ｒ−Ｙ）、（Ｂ−Ｙ）を生成する。これらの色差信
号（Ｒ−Ｙ）、（Ｂ−Ｙ）は輝度信号高域成分Ｙ　Ｈと
共にカラーエンコーダ部４０５に供給されてエンコード
され、インターレースあるいはノンインターレースのカ
ラー映像信号となり、出力端子４０６に導かれる。これ
によって出力端子４０６より高品位なカラー映像信号を
得ることができる。

尚、上記実施例において、カラーフィルタアレイの種類
としては各種の配列が考えられるが、Ｒ２Ｏ，Ｂのスト
ライプ状の配列、補色フィルタ配列、周波数インターリ
ーブ配列、色差順次配列など、各種配列のカラーフィル
タアレイにこの発明を適用しても同様に実施可能である
。

第１０図（ａ）乃至（ｃ）は上記第１と第２の固体撮像
デバイスＣＣＤ１とＣＣＤ２が固体撮像デバイスである
場合のカラーフィルタアレイの他の実施例を示している
。第１０図（ａ）は同図（ｂ）、（Ｃ）に示す第１と第
２の固体撮像デバイスＣＣＤＩ、ＣＣＤ２におけるカラ
ーフィルタアレイＣＦＡＩ、ＣＦＡ２の結像面上の相対
的位置関係を示し、第１０図（ｂ）はは同図（ａ）の第
１の固体撮像デバイスＣＣＤＩの各画素に対応するカラ
ーフィルタアレイＣＦＡＩの色フィルタＣＦの配列、第
１０図（ｃ）は同図（ａ）の第２の固体撮像デバイスＣ
ＣＤ２の各画素に対応するカラーフィルタアレイＣＦＡ
２の各画素に対応する色フィルタＣＦの配列を示してい
る。

上記第１の固体撮像デバイスＣＣＤＩのカラーフィルタ
アレイＣＦＡＩはＧ（緑）の色フィルタＣＦをストライ
プ状に配列し、第２の固体撮像デバイスＣ０Ｄ２のカラ
ーフィルタアレイＣＦＡ２はＲ（赤）、Ｂ（青）の色フ
ィルタＣＦを水平、垂直方向に交互に配列して構成され
る。両カラーフィルタアレイＣＦＡＩ、ＣＦＡ２の各色
フィルタは、第１０図（ａ）に示すように、水平画素ピ
ッチＰｘ、垂直画素ピッチｐｙがそれぞれ１／２画素ず
つずれるように配置される。つまり、実質的にはＧが市
松状に、残りの部分にＲとＢが市松状に配置される。こ
のような配置関係によれば、解像度に比較的強い影響を
与えるＧが細かく配置され、Ｒと８は均等に少し粗く配
置されることになるので、色バランスのよい信号を得る
ことができる。

上記のアレイＣＦＡＩ、ＣＦＡ２を用いた固体撮像デバ
イスＣＣＤ１．ＣＣＤ２において、垂直方向に５００画
素のものを使用し、第１０図（ａ）の走査線１，２，３
，４．・・・というように、第１と第２の固体撮像デバ
イスＣＣＤＩとＣＣＤ２からノンインターレスで信号を
読み出す。この場合、第１の走査線ではＧ信号、第２の
走査線ではＲとＢの順次信号が得られ、以後同様にして
、奇数番目の走査線ではＧ信号、偶数番口の走査線では
ＲとＢの順次信号が得られることになる。そして、合計
では１０００本の走査線の信号となり、これによって高
精細な画像を得ることができる。

さらに、上記の読出し状態において、無彩色時のＧ信号
とＲ，Ｂ順次信号が等振幅で得られるように、各信号紅
路に設けられている利得制御増幅器（図示せず）を調整
する。これにより、輝度信号は１０００本の全てのライ
ンに渡って得られることになり、また色信号はＧとＲ，
Ｂの線順次で得られることになる。このように輝度信号
の情報を十分にｉ与ることは、解像度を向上させる上で
重要である。

ところで上記実施例では、第２の固体撮像デバイスＣＣ
Ｄ２におけるカラーフィルタアレイがＲとＢを交互に配
列されるものとしたが、ＲとＢをストライブ状に配列さ
せてもよい。この場合、フィルタ部の作成工程中に上下
方向について蛇行するような配置ずれが生じても、再現
時に混色することがないため、精度の点で比較的ｎ利で
あり、製造が容易であるという利点がある。

また、上記実施例において、分解光学系２００にはハー
フプリズムに代わってダイクロイ・ツタプリズムを用い
、特定波長の光（ここではＧ）と他の光とに分離するよ
うにするとよい。この場合、撮像レンズ１００からの光
をダイクロイックプリズムによりＧの光線とＲ／Ｂの光
線とに分離し、Ｇの光線を第１の固体撮像デバイスＣＣ
ＤＩに、Ｒ／Ｂの光線を第２の固体撮像デバイスＣＣＤ
２に入射させる。この構成によれば、ノ〜−フプリズム
により１／２ずつ光量を分割する場合に比べて光の利用
率が２倍に向上するので、カメラの高感度化に寄与する
ことができる。また、ＣＣＤ２の色フィルタＣＦとして
はＲとＢに代わって、Ｙｅ（イエロー）とＣｙ　　（シ
アン）を用いることができる。この場合、第１１図（ａ
）に示すように、Ｒに比べてＹｅの方が透過率が高く、
同図（ｂ）に示すようにＢに比べてＣｙの方が透過率が
高いため、光の吸収が少なくなるので、光の利用効率が
向上し、高感度となる。さらにまた、ＣＣＤＩに設けら
れるカラーフィルタアレイＣＦＡＩには、ダイクロイッ
クプリズムにより分離されたＧ光線だけが導入されるの
で、Ｇのフィルタ部を形成しなくてもよく、必要に応じ
て補色フィルタを形成するだけでよい。

第１２図は第１０図（ａ）乃至（ｃ）に示したカラーフ
ィルタアレイＣＦＡＩ、ＣＦＡ２を備えた固体撮像デバ
イスＣＣＤＩ、ＣＣＤ２を用いた場合の信号変換処理部
５００の例を示している。

まず、第１の固体撮像デバイスＣＣＤ１からのＧ信号は
、マトリックス回路５０２に直接供給され、第２の固体
撮像デバイスＣＣＤ２からのＲ及びＢ信号は色分離回路
５０１でＲ信号とＢ信号とに分離された後、マトリック
ス回路５０２に供給される。以後の処理は第６図の場合
と同様であり、マトリックス回路５０２において色差信
号（Ｒ−Ｙ）、（Ｂ−Ｙ）及び輝度信号高域成分Ｙ　Ｈ
を生成し、カラーエンコーダ５０３で所定のエンコード
を実行してカラー映像信号を生成し、出力端子５０４に
導出する。これにより出力端子５０４７５）ら高品位な
カラー映像信号を得ることができる。

但し、この実施例は走査ライン毎に切換えて導出するノ
ンインターレース動作のみ有効である（第８図（ａ）乃
至（ｄ）参照）。これは、前述した手法によりインター
レース動作を行うと、奇数フィールドでＧ表示のみとな
り、偶数フィールドでＲ，Ｂ表示のみとなってしまうか
らである。

第１３図は上記信号変換処理部５００を改良してインタ
ーレース動作を可能とした場合の構成を示している。第
１３図において、第１２図と同一部分には同一符号を付
して示し、ここでは異なる部分を中心に説明する。

この信号変換処理部５００では、第１の固体撮像デバイ
スＣＣＤＩから得られるＧ信号は第１のスイッチ部５０
７の一方の入力端に導出されると共に、第１のフィール
ドメモリ５０５によって１フイールド遅延されて同スイ
ッチ部５０７の他方の入力端に導出される。また、第２
の固体撮像デバイスＣＣＤ２から得られるＲ／Ｂ信号は
第２のスイッチ部５０８の一方の入力端に導出されると
共に、第２のフィールドメモリ５０６によって１フイー
ルド遅延されて同スイッチ部５０８の他方の入力端に導
出される。第１のスイッチ部５０７は奇数フィールドで
ＣＣＤＩから直接送られてくるＧ信号を選択導出し、偶
数フィールドで第１のフィールドメモリ５０５によって
１フイールド遅延されたＧ′信号を選択導出するように
切換制御される。この第１のスイッチ部５０７て導出さ
れたＧ、Ｇ’倍信号前記マトリックス回路５０２に送ら
れる。第２のスイッチ部５０８は奇数フィールドで第２
のフィールドメモリ５０６によって１フイールド遅延さ
れたＲ’　／Ｂ’信号を選択導出し、偶数フィールドで
ＣＣＤ２から直接送られてくるＲ／Ｂ信号を選択導出す
るように切換制御される。この第２のスイッチ部５０８
で導出されたＲ’　／Ｂ’　、Ｒ／Ｂ信号は順次色分離
回路５０１でＲ’　、Ｒ信号、Ｂ’、Ｂ信号に分離され
た後、上記マトリックス回路５０２に送られる。

すなわち、第１と第２の固体撮像デバイスＣＣＤＩ、Ｃ
ＣＤ２からはそれぞれ第１４図（ａ）、（ｂ）に示すタ
イミングでＧ信号、Ｒ／Ｂ信号が得られる。そこで、Ｇ
信号、Ｒ／Ｂ信号についてそれぞれ１フイールド遅延さ
せてＧ′信号、Ｒ’　／Ｂ’信号を生成する。そして、
第１と第２のスイッチ部５０７，５０８でそれぞれＧ信
号とＧ′信号、Ｒ’　／Ｂ’信号とＲ／Ｂ信号を交互に
導出して第１４図（ｃ）、（ｄ）に示すような連続信号
を得る。これによって、奇数フィールドではＧ信号とＲ
’　／Ｂ’信号によるカラー映像信号が得られ、偶数フ
ィールドではＧ′信号とＲ／Ｂ信号によるカラー映像信
号が得られるようになる。この構成において、第１と第
２のスイッチ部５０７，５．０８を共に図中上側に接続
するように制御すれば、第１２図の構成と同じになり、
これによってノンインターレースモードも実現できる。

したがって、以上各実施例の構成によれば、固体撮像デ
バイスの画素数をデバイス面積を広げることなく増大す
ることができ、これによって高精彩化あるいは多機能化
を実現することができる。

〔発明の効果〕

以上のようにこの発明によれば、固体撮像デバイスの画
素数をデバイス面積を広げることなく増大することがで
き、これによって高精彩化、多機能化を実現できるビデ
オカメラ装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す構成図、第２図は同
実施例に用いられる固体撮像デバイスの一例を示す構成
図、第３図（ａ）乃至（ｃ）は同実施例に用いられるｍｌと
第２の固体撮像デバイスの画素配列の関係を示す配列構
成図、第４図（ａ）は同実施例の信号変換処理部の具体的な構
成を示すブロック回路図、第４図（ｂ）は同図（ａ）の信号変換処理部に自動感度
切換機能を付加した場合の具体的な構成を示すブロック
回路図、第５図（ａ）乃至（ｃ）は上記第１と第２の固体撮像デ
バイスがカラー固体撮像デバイスである場合の、第１と
第２のデバイスのカラーフィルタアレイの配列関係を示
す配列構成図、第６図は第５図（ａ）乃至（ｃ）の固体撮像デバイスを
用いた場合の信号変換処理部の例を示すブロック回路図
、第７図（ａ）乃至（ｃｌ）は第６図の信号変換処理部に
おけるインターレースモード時のスイッチ出力を説明す
るための波形図、第８図（ａ）乃至（ｄ）は第６図の信号変換処理部にお
けるノンインターレースモード時のスイッチ出力を説明
するための波形図、第９図（ａ）乃至（ｇ）は第６図の色分離回路の各部信
号波形例を示す波形図、第１０図（ａ）乃至（ｃ）は第１と第２のデバイスのカ
ラーフィルタアレイの他の配列関係を示す配列構成図、第１１図（ａ）、（ｂ）はそれぞれ上記カラーフィルタ
アレイの色フィルタとして利用できる補色フィルタの特
性を説明するための特性図、第１２図は第１０図のカラ
ーフィルタアレイを用いた場合の信号変換処理部の具体
的な構成を示すブロック回路図、第１３図は第１０図のカラーフィルタアレイを用いた場
合の信号変換処理部の他の具体的な構成を示すブロック
回路図、第１４図（ａ）乃至（ｄ）は第１３図の信号変換処理部
のインターレース動作を説明するための波形図である。１００・・・撮像レンズ、２００・・・分解光学系、Ｃ
ＣＤＩ、ＣＣＤ２・・・固体撮像デバイス、３００・・
・信号変換処理部、２１・・・撮像部、２２・・・蓄積
部、ＶＳ・・・垂直転送部、ＨＳ・・・水平転送部、Ｃ
ＰＩ〜ＣＰ３・・・駆動パルス、Ｐｘ・・・水平画素ピ
ッチ、ｐｙ・・・垂直画素ピッチ、３０１，３０７・・
・スイッチ部、３０３・・エンコーダ部、Ｖｐ・・・垂
直パルス、Ｈｐ・・・水平パルス、３０６・・・加算器
、ＣＦＡＩ。ＣＦＡ２・・・カラーフィルタアレイ、ＣＦ・・・色フ
ィルタ、４００・・・信号変換処理部、４０１・・・ス
イッチ部、４０３・・色分離回路、４０４・・・マトリ
ックス回路、４０５・・・カラーエンコーダ部、５００
・・・信号変換処理部、５０１・・・色分離回路、５０
２・・・マトリックス回路、５０３・・・カラーエンコ
ーダ部、５０５．５０６・・・フィールドメモリ、５０
７゜５０８・・・スイッチ部。Ｐ１出願人代理人　弁理士　鈴　江　武　彦第２図第３鵠第７図箪８図、？Ｌ）第９図５皮！（ｎｍ）（ａ）５皮長（ｎｍ）（ｂ）Ｉ１１１図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）撮像レンズを介して入射した光を２つに分岐する
分解光学系と、上記分解光学系で分岐された一方の光が入射され、上記
撮像レンズにより入射光の光学像が結像される結合面に
複数の光電変換素子を画素として垂直方向及び水平方向
に配列し、各光電変換素子に発生する電荷を順次取り出
して撮像信号として出力する第１の固体撮像デバイスと
、上記分解光学系で分岐された他方の光が入射され、上記
撮像レンズにより入射光の光学像が結像される結合面に
、複数の光電変換素子を画素として、上記第１の固体撮
像デバイスの結像面に配列した光電変換素子の間隔と同
一間隔で、かつ上記第１の固体撮像デバイスの結像面の
光電変換素子に対して対応する光電変換素子が相対的に
少なくとも垂直方向に１／２垂直画素ピッチずれるよう
にして、垂直方向及び水平方向に配列し、各光電変換素
子の発生電荷を順次取り出して撮像信号として出力する
第２の固体撮像デバイスと、上記第１と第２の固体撮像デバイスから出力される各撮
像信号を入力して映像信号に変換処理する信号変換処理
手段と、を具備するビデオカメラ装置。
（２）上記第２の固体撮像デバイスは、複数の光電変換
素子を、上記第１の固体撮像デバイスの結像面の光電変
換素子に対して対応する光電変換素子が相対的に垂直方
向に１／２垂直画素ピッチ、水平方向に１／２水平画素
ピッチずれるようにして、垂直方向及び水平方向に配列
することを特徴とする請求項（１）記載のビデオカメラ
装置。
（３）上記信号変換処理手段は、上記第１と第２の固体
撮像デバイスから出力される撮像信号をフィールド毎に
交互に選択入力する入力切換手段を備え、この手段を経
て入力される撮像信号をインターレース方式の映像信号
に変換処理することを特徴とする請求項（１）記載のビ
デオカメラ装置。
（４）上記信号変換処理手段は、上記第１と第２の固体
撮像デバイスから出力される撮像信号を走査ライン毎に
交互に選択入力する入力切換手段を備え、この手段を経
て入力される撮像信号をノンインターレース方式の映像
信号に変換処理することを特徴とする請求項（１）記載
のビデオカメラ装置。
（５）上記信号変換処理手段は、上記第１と第２の固体
撮像デバイスから出力される撮像信号を交互に選択入力
する第１の入力切換手段と、上記第１と第２の固体撮像
デバイスから出力される撮像信号を加算する加算手段と
、上記撮像レンズからの入射光の光量が上記第１と第２
の固体撮像デバイスの許容下限値以上で上記第１の入力
切換手段の出力を選択し、許容下限値未満で上記加算手
段の出力を選択する第２の入力切換手段とを備え、この
手段を経て入力される撮像信号を映像信号に変換処理す
ることを特徴とする請求項（１）記載のビデオカメラ装
置。
（６）上記第１の固体撮像デバイスは、上記結像面上に
配置され、上記複数の光電変換素子に対向する位置にそ
れぞれ色フィルタが形成されたカラーフィルタアレイを
備え、上記第２の固体撮像デバイスは、上記結像面上に配置さ
れ、上記複数の光電変換素子に対向する位置にそれぞれ
色フィルタが上記第１の固体撮像デバイス側の色フィル
タと同一配列で形成されたカラーフィルタアレイを備え
、上記信号変換処理手段は、上記第１と第２の固体撮像デ
バイスから出力される各撮像信号を入力してカラー映像
信号に変換処理することを特徴とする請求項（１）記載
のビデオカメラ装置。
（７）上記第１の固体撮像デバイスは、上記結像面上に
配置され、上記複数の光電変換素子に対向する位置にそ
れぞれ色フィルタが形成されたカラーフィルタアレイを
備え、上記第２の固体撮像デバイスは、上記結像面上に配置さ
れ、上記複数の光電変換素子に対向する位置にそれぞれ
色フィルタが上記第１の固体撮像デバイス側の色フィル
タとは異なる配列で形成されたカラーフィルタアレイを
備え、上記信号変換処理手段は、上記第１と第２の固体撮像デ
バイスからの撮像信号を色分離する色分離手段を備え、
この色分離手段で分離された各色信号からカラー映像信
号を生成することを特徴とする請求項（１）記載のビデ
オカメラ装置。