JPH0220990A

JPH0220990A - 固体撮像装置

Info

Publication number: JPH0220990A
Application number: JP63170685A
Authority: JP
Inventors: Takahito Katagiri; 片桐　孝人
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1988-07-08
Filing date: 1988-07-08
Publication date: 1990-01-24

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、高品位テレビジョン信号を撮像するカメラ
に係わり、特に小形で簡易な構造で実現できる固体撮像
装置に関する（従来技術）近年、高品位テレビジョン（ハイビジョン）方式が開発
され試験放送が行われている。この放送は、衛星通信経
路を伝送路として利用しているが、広帯域なハイビジョ
ン信号を伝送するためにＭ　Ｕ　Ｓ　Ｅ　（Ｍｕｌｔｉ
ｐｌｅ　５ｕｂ−Ｎｙｑｕｉｓｔ　ＳａｍｐｌｉｎｇＥ
ｎｃｏｄｉｎｇ）方式を採用している。ＭＵＳＥ方式は
、送信側で信号帯域圧縮を行なって放送し、受信側でＭ
ＵＳＥデコーダによってもとのハイビジョン信号に復号
するという形態を取っている。

ここでＭＵＳＥ方式について簡単に説明する。

第６図はＭＵＳＥエンコーダの概略図であり、第７図は
サンプリングパターンの説明図である。

なお、第８図のＭＵＳＥエンコーダ及び第７図のサンプ
リングパターン図は、文献「日経エレクトロニクス　１
９８７１１．２　Ｎｏ、４３３　１８９頁乃至２１２頁
」に記載されている。

第６図において、Ｒ，Ｇ、Ｂはハイビジョン信号であり
マトリックス回路８０１に入力され１色差信号である（
Ｒ−Ｙ）、（Ｂ−Ｙ）信号、輝度信号であるＹ信号に変
換され、次段の低域フィルタ部８０２に供給される。Ｙ
信号は、約２１〜２２　Ｍｌｌｚの遮断周波数を持つ低
域フィルタＬＰＦ３を通り、また（Ｒ−Ｙ）、（Ｂ−Ｙ
）信号はそれぞれ約７　ＭＨｚの遮断周波数を持つ低域
フィルタＬＰＦＩ。

ＬＰＰ２を通り、アナログデジタル（以下Ａ／Ｄと記す
）変換部８０３に供給される。Ａ／Ｄ変換部８０３では
、Ｙ信号を４８．６ＭＨｚ　、色差信号を１６．２ＭＨ
ｚの周波数でサンプリングする。

次にＹ信号（第７図（ａ２）のサンプリングパターン）
は、フィールド間前置フィルタ８０８、フィールド内前
置フィルタ８０９、動き検出部８１０、動きベクトル検
出部８１１に入力される。

フィールド間前置フィルタ８０８では、前フィールドの
データを用いて画像の斜め方向の帯域制限が行なわれ、
次段の第１サブサンプラ８１３ではいわゆるフィールド
間オフセットサブサンプリングが行われる。このサブサ
ンプリングパターンは、第７図（ｂ２）に示すように、
２４４ＭＨｚのデータレートとなる。さらに第１サブサ
ンプラ８１３の出力は、’　１２ＭＨｚ低域フィ低域フ
ィルタ８１６、レートアップ（第７図（ｃ２）のサンプ
リングパターン）されながら、第７図（ｃｌ）に示すよ
うに１２．１５ＭＨｚの帯域制限を受け、混合部８１５
に入力される。

上記のフィールド間前置フィルタ８０８．第１サブサン
プラ８１３　、１２Ｍｌ１ｚ低域フイルタ８１６の経路
が、Ｙ静止画処理系であり、Ｙ静止画信号を混合部８１
５に供給している。さらに、混合部８１５には、Ｙ動画
系からのＹ動画信号も供給される。Ｙ動画系は、フィー
ルド内前置フィルタ８０９により構成される。フィール
ド内前置フィルタ８０９では、Ｙ信号に対して水平約１
６．２ＭＩＩｚ　。

垂直（１１２５／４）　　ＣＣｐｈ　：サイクルバービ
クチャーハイト）に帯域制限を行なってＹ動画信号を得
ている。混合部８１５では、Ｙ静止画信号とＹ動画信号
の混合比が、動き検出部８１０からのＹ動き検出信号に
応じて調整される。混合部８１５の出力は、周波数変換
部８２０に入力され、４Ｂ、６ＭＩＩｚの周波数から３
２．４Ｍ１ｌｚの周波数にレート変換される（第７図（
ｄｌ）のスペクトラムと同図（ｄ２）のサンプリングパ
ターン）。次に、第２サブサンプラ８１８に入力され、
フレーム間オフセットサブサンリングされ第７図（２ｄ
）に示すサンプリングパターンを示すデータとなりＴ　
ＣＩ　　（ｔＩＩＩｌｅｃｏＩａｐｒｅｓｓｅｄ　ｉｎ
ｔｅｇｒａｔｉｏｎ）スイッチ回路８２１に供給される
′。

次に色差信号（Ｃ信号）系について説明する。

先ずＡ／Ｄ変換部８０３からの（Ｒ−Ｙ）。

（Ｂ−Ｙ）信号は、それぞれ線順次変換部８０４におい
て、ライン毎に（Ｒ−Ｙ）、（Ｂ−Ｙ）信号が交互に繰
返す１つのＣ信号に変換される。このＣ信号は、フィー
ルド間前置フィルタ８０６、フィールド内前置フィルタ
８０７、動き検出部８０５へ０（給される。フィールド
間前置フィルタ８０６では、前フィールドのデータを用
いながら画像の斜め方向の帯域制限が行われ、次段の第
１サブサンプラ８１２ではフィールド間オフセットサブ
サンプリングが行われる。この第１サブサンプラ８１２
の出力は、データレ−）８．１ＭＩＩｚのＣ静止画信号
として混合部８１４に入力される。この混合部８１４に
は、Ｃ動画信号も供給されている。

Ｃ動画信号は、フィールド内前置フィルタ８０７におい
て、Ｃ信号が水平約４ＭＩＩｚ、垂直１１２５／８　ｃ
ｐｈに帯域制限された信号である。混合部８１４では、
Ｃ静止画信号とＣ動画信号との混合比がＣ動さ検出信号
に応じて調整される。Ｃ動き検出信号は、動き検出部８
０５から得られている。混合部８１４の出力は、第２サ
ブサンプラ８１７に入力され、ここで、第７図（ｆ）に
示すサンプリングパターンを持つ４゜０５Ｍ１ｌｚの信
号となる。第２サブサンプラ８１７の出力は、１／４時
間圧縮部８１９に人力され１６．２Ｍ１ｌｚの信号とな
りＴＣＩスイッチ回路８２１に（ｊｋ給される。

ＴＣＩスイッチ回路８２１においては、Ｙ信号８３２の
水平ブランキング期間中にＣ信号８３５が多重されたい
わゆるＴＣＩ信号が作成され、ＴＣＩ信号は同期及び制
御信号付加回路８２２に供給される。同期及び制御信号
付加回路８２２では、水平、垂直の同期信号及び動きベ
クトル検出部８１１からの画面全体の動き移動量を表わ
すベクトル信号、更にフィールド・フレーム間のオフセ
ットサンプルの位相等の制御信号等が付加される。同期
及び制御信号付加回路８２２の出力は、Ｄ／Ａ変換部８
２３にてアナログ変換され、８．１Ｍ１ｌｚの遮断周波
数特性を持つ低域フィルタ８２４を介してＭＵＳＥ信号
として出力される。

上記のように、ＭＵＳＥ方式により約２２　Ｍｌｌｚの
ハイビジョン信号が約８Ｍ１ｌｚにまで圧縮されること
になる。

ところで、ＭＵＳＥ方式は、単に伝送のみの利用にとど
まらず、将来各家庭でのハイビジョンパッケージ機器に
も利用されることが充分予想される。これは、記録系に
おいてはその信号帯域と記録時間は、−船釣にはトレー
ド・オフの関係にあるが、ＭＵＳＥ方式により信号圧縮
を行なうことにより長時間記録が可能となるからである
。特に家庭用ハイビジョンビデオテープレコーダを考え
た場合、ＭＵＳＥ方式の信号そのもを記録再生できるこ
とが便利である。

一方、従来からのテレビジョン方式に適応したビデオシ
ステムは、放送信号のみならず、ビデオカメラを利用し
て手軽に被写体を録画できるシステムとして開発されて
いる。そこで、ハイビジョン信号を扱う場合にも、業務
用だけでなく、一般家庭でも手軽に扱えるハイビジョン
機器の開発が要望される。

そこで、ハビジョン信号を録画できるビデオカメラを考
えた場合、当然上述したようなＭＵＳＥ方式エンコーダ
が必要となる。しかしながら、上記したように、従来の
ＭＵＳＥ方式エンコーダは、大変複雑で大掛りなもので
あり、手軽に一般家庭で使用するカメラに組込むには困
難である。これを回避するために特開昭６２−１７２８
８０号公報において「簡易エンコード方式」が提案され
ている。この文献では、簡易方式Ａ、Ｂ、Ｃが掲載され
ている。Ａは全画面を静止画信号として処理する方式、
Ｂは全画面を動画信号として処理する方式、ＣはＡ、Ｂ
の方式を簡単な動き検出により切換える方式である。

各方式の代表例を第８図（ａ）、（ｂ）、（ｅ）に示し
て簡単に説明する。

第８図（ａ）において、アナログ値のＲ，Ｇ。

Ｂ信号は、マトリックス回路８０１において、（Ｒ−Ｙ
）、（Ｂ−Ｙ）信号及びＹ信号に変換される。（Ｒ−Ｙ
）、（Ｂ−Ｙ）信号及びＹ信号は、低域フィルタ部８０
２を介してＡ／Ｄ変換部８０３に入力される。Ａ／Ｄ変
換部８０３では、サンプル位相を決定するクロックは、
Ｙ信号に関して１８．２ＭＨｚ　ＳＣ信号に関して４．
０５ＭＨｚであり、ＭＵＳＥ方式のサンプリング位相を
満足するように設定されている。即ち、Ｙ信号について
はフィールド毎に９０°づつ位相が変わり、更にライン
間で反転したクロックであり、またＣ信号についてはフ
ィールド毎に９０°づつ、更に２ライン間で反転する位
相のクロックである。Ａ／Ｄ変換部８０３の出力は、Ｔ
ＣＩエンコーダ８３１に入力され、（Ｒ−Ｙ）　　　（
Ｂ−Ｙ）信号はそれぞれ１／４倍に時間圧縮されまた線
順次化され、Ｙ信号の水平ブンランキング期間に多重さ
れる。ＴＣＩエンコーダ８３１の出力は、同期及び制御
信号付加回路８２２において同期信号や制御信号が付加
され、Ｄ／Ａ変換部８２３に入力される。そして８．１
ＭＨｚ低域フィルタ８２４を介して導出される。

第８図（ｂ）は、同図（ａ）と比べてＡ／Ｄ変換部８０
３のクロックレートと、フィールド内２次元（前置）フ
ィルタ８０９、第２サブサンプラ８１７が追加されてい
る点である。他の部分は第８図（ａ）の回路と同じであ
る。

Ａ／Ｄ変換部８０３のクロックは、Ｙ信号、Ｃ信号共に
第８図（ａ）の回路の２倍のレートである。そしてその
位相は、フィールド間でのみ反転した位相である。デジ
タル化されたＹ信号とＣ信号とは、ＴＣＩエンコーダ８
３１において多重化される。ＴＣＩエンコーダ８３１の
出力信号は、フィールド内前置フィルタ８０９において
、画像の斜め成分の空間周波数領域が帯域制限されて出
力される。この信号は、第２サブサンプラ８１７によっ
て、フィールド毎に９０″づつ位相が変化し、Ｙ信号部
分についてはライン毎に、Ｃ信号部分については２ライ
ン毎に位相が反転する１８ＭＩＩｚのクロックレートに
よりシフトサブ・サンプリングされる。以後は先の回路
と同様に同期及び制御信号付加回路８２２、Ｄ／Ａ変換
部８２３．８．ＩＭＨｚ低域フィルタ８２４を介して導
出される。

第８図（Ｃ）の回路では、ＴＣＩエンコーダ８３１まで
゛の信号処理は、同図（ｂ）の回路と全く同様である。

ＴＣＩエンコーダ８３１の出カバ、フィールド内２次元
フィルタ８０９を介して第２サブサンプラ８１７ｂに入
力されるとともに、直接第２サブサンプラ８１７ｂに入
力される。ここで、フィールド内２次元フィルタ８０９
、第２サブサンプラ８１７ｂの経路は、第８図（ｂ）と
全く同じ機能であり動画系である。また直接第２サブサ
ンプラ８１７ａに入力する経路は、第８図（ａ）と等価
であり静止画系である。すなわちこの経路は、所定の位
相に従ったサブサンプリングを行なうのみであり、信号
の帯域制限を行なうことはない。この２つの経路の信号
は混合部８３３に入力され、動き検出部８３２からの動
き検出信号によりその混合比が制御される。以後は、先
の回路と同様に同期及び制御信号付加回路８２２、Ｄ／
Ａ変換部８２３．８．ＩＭＩＩｚ低域フィルタ８２４を
介して導出される。

（発明が解決しようとする課題）第８図に示したＭＵＳＥ方式用簡易エンコーダは、放送
業務用エンコーダと比較すれば格段とハードウェアが減
少している。しかし、このエンコーダがカメラに内蔵さ
れるとなると、効果的であるとは言えない。

家庭用として普及している現行方式のカラーカメラは、
はとんどが固体撮像素子を用いて小形。

軽量化を図っている。また最近は、素子の高密度化が進
み解像度もすぐれたカメラが開発されている。これらの
状況から見ると、／Ｎビジョン機器としても固体撮像素
子を用いたカメラが要望されるのは必至である。

しかしながら、第８図に示したような簡易エンコーダを
固体撮像素子を用いたカメラに組合わせるとなると、Ｒ
，Ｇ、Ｂ信号用として３個の固体撮像素子が必要となる
。また、上記した簡易エンコーダの性能を限界まで活か
すには、各固体撮像素子の画素数は、横方向に９ｔｌＯ
（ＭＵＳＥ方式の３２　、４ＭＨｚレートでの１水平期
間におけるサンプル数）Ｘｏ、７８（ＭＵＳ方式の水平
有効期間）が必要であり、また縦方向に１０３２　（Ｍ
Ｕ　Ｓ　Ｅ方式の１フレーム有効′走査線数）が必要で
ある。よって全画素数としては、約７７万画素となり非
常に高密度の固体撮像素子が必要となる。しかし、上記
簡易エンコーダは、マトリックス演算の後、２つの色差
信号は４ＭＨｚ程度の帯域に制限されるので、せっかく
の高密度固体撮像素子が有効に利用されないという無駄
が生じる。

そこでこの発明は、固体撮像素子数が少なく、その画素
を有効に利用でき、かつ大幅な小形、軽量化を図れる固
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）この発明は、同一光学系からの入射光がノ＼−フミラー
を介して入射し、それぞれ光学像が撮像面に結像される
輝度信号用の固体撮像素子と色差信号用の固体撮像素子
とを有し、輝度信号用の第１の固体撮像素子の画素配列
をフィールド間でオフセットしたサンプルパターンのレ
ートで得るように配列し、また、色差信号用の第２の固
体撮像素子の画素配列を色信号と輝度信号のペアが線順
次変換された信号で得られるように配列し、第１の固体
撮像素子からの輝度信号を量子化するとともに、第２の
固体撮像素子からの信号を線順次色差信号に変換して時
間軸圧縮し、この圧縮した色信号と上記量子化した輝度
信号とを時分割多重してハイビジョンの基本信号とする
ように構成したものである。

（作用）上記の手段により、固体撮像素子の画素配列と読出し周
波数の関係により、輝度信号経路については、特別にオ
フセットサンプリングの処理が不要となり、また色信号
処理経路については線順次変換処理は敢えて必要なくな
る。

（実施例）以下、この発明の実施例を図面を参照して説明する。

第１図はこの発明の一実施例である。光学系を形成する
撮像レンズ１により集光された光は、ハーフミラ−２と
通して分光され、一方は光学ブリフィルタ３、色（透明
）フィルタ４を介して輝度信号用の固体撮像素子５の撮
像面に結像され、他方は光学プリフィルタロ、色（多色
）フィルタ７を介して色差信号用の固体撮像素子８の撮
像面に結像される。

上記光学ブリフィルタ３と６は、第２図に示すような空
間周波数特性を持つ。そして輝度Ｙに関しては、横方向
約５６２　ｃｐｖ　　（サイクル　ピクチャワイド）　
　（２４，３ＭＨｚに相当）、縦方向約５１６ｃｐｈ　
（１１２５／Ｚ　ｃｐｈ相当）、色差Ｃに関しては、横
方向約１８８　ｃｐｖ　（８，１５ＭＨｚ相当）、縦方
向約２５８ｃｐｈ　（１１２５／４　ｃｐｈ相当）に制
限している。ここでＭＵＳＥ方式をみると、原サンプル
４８．８Ｍｔ（ｚに於けるナイキスト限界周波数は２４
．３Ｍ）ｌｚ　、また同レートでは１水平期間の有効サ
ンプル数は１４４０ｘＯ，７Ｂ−１１２３サンプルであ
る。また垂直に関しても有効走査線数は１０３２本であ
る。従って、上記第２図の制限された帯域は、はぼＭＵ
ＳＥ静止画解像度に相当している。また色フィルタ４は
、第３図に実線で示すような分光特性Ｙを持ち、色フィ
ルタフは、分光特性ＢとＲを持つように設定されている
。

第４図は、上記輝度信号用の固体撮像素子５の画素配列
の一例である。

受光素子４０１，４０２．・・・４１２・・・は、垂直
方向に１０３２画素、水平方向に各ライン毎に５６２画
素であり市松状（オフセット状）に配列され、ｎライン
、（ｎ＋１）ラインと、（ｎ＋１）。

（ｎ＋３）は、インターレースの関係にある。つまり、
各画素の配列がすでにフィールド間オフセットの関係で
配列されている。

この固体撮像素子５の動作は次のようになる。

今、仮に奇数フィールドであるとすると、受光素子４０
１に蓄積された電荷は、読出しゲート４２１を介して垂
直転送ＣＣＤ４４１に送り込まれる。同時に受光素子４
０２，４０３，４０７゜４０８．４０９・・・の電荷も
それぞれ各ゲート４２２．４２３，４２７，４２８，４
２９・・・を介して各垂直転送ＣＤＤ４４１，４４２，
４４３・・・に送り込まれる。これにより奇数フィール
ドの１フイールド・分のデータが垂直転送ＣＣＤに移さ
れたことになる。このときゲート４２４，４２５゜４２
６．４３０，４３１，４３２は閉じている。

各対応する垂直転送ＣＣＤ４４１〜４４３・・・に送り
込まれた電荷は、ゲート４５１，４５２゜４５３・・・
を介して水平転送ＣＣＤ４６２にライン単位で送り込ま
れる。そして水平転送ＣＣＤ４６２の電荷は、１ライン
期間に高速クロックにより出力増幅器４７０を介して導
出される。このように垂直転送ＣＯＤに送込まれた１フ
イ一ルド分のデータが１フイ一ルド期間に読み出される
。

次の偶数フィールドでは、受光素子４０４゜４０５．４
０６，４１０，４１１．４１２・・・に蓄えられた電荷
がそれぞれ対応する垂直転送ＣＣＤ４４１〜４４７・・
・ヘゲート４２４，４２５゜４２６、．４３０，４３１
，４３２・・・を介して転送される。このときは、ゲー
ト４２１，４２２゜４２３．４２７，４２８，４２９・
・・は閉じている。

これにより偶数フィールドのデータが垂直転送ＣＣＤに
移されたことになる。この後は、奇数フィールドの場合
と同様に、偶数フィールドの信号が出力増幅器４７０を
介して出力される。

上記のように読み出される信号の水平転送のレートは、
２４．３ＭＩＩｚであり、結果として４Ｌ６ＭＩ［ｚで
正方格子状にサンプルした各データをフィールド間オフ
セットサブサンプリングした場合（つまり第６図の第１
サブサンプラでサンプリングした場合）の出カバターン
（第７図（ｂ２））と等しいものとなる。

第１図（ａ）に戻って説明する。

上述した輝度信号用固体撮像素子５の出力は、Ａ／Ｄ変
換部２１に入力され量子化される。そして、１２Ｍ）Ｉ
ｚ低域フィルタ２２に人力され、４８，６ＭＨｚにレー
トアップされるとともに１２．１５ＭＨｚの帯域制限を
受け、周波数変換部２３に入力される。

周波数変換部２３では、４８．６ＭＨｚから３２．４Ｍ
Ｈｚへの周波数変換が行われ、その変換出力は第２サブ
サンプラ２４に入力される。第２サブサンプラ２４では
、フレーム間オフセットサンプリングが行われ、１６．
２ＭＩ（ｚの信号（第７図（ｅ）に相当）を得る。そし
てこの信号はＴＣＩスイッチ回路１４に供給される。

上記のＡ／Ｄ変換部２１から第２サブサンプラ２４まで
の信号処理内容は、第６図に示したＭＵＳＥエンコーダ
のＹ信号処理系において、混合部８１５のＹ静止画信号
を選択導出したのと全く等価である。

次に、第１図の色差信号用固体撮像素子８側から入力す
る信号処理系について説明する。

第５図は色フィルタ７および固体撮像素子８の画素配列
の例を示している。色フィルタの色素構造は、水平方向
にＲ（赤）とＹ（透明）が交互に繰返すラインと、Ｂ（
青）とＹが交互に繰返すラインとが、垂直方向へ２ライ
ン毎に繰返して配列された構造である。従って、この固
体撮像素子８の信号を読み出せば、第８図における線順
次変換部８０４での処理に相当する処理が既に固体撮像
素子８上ですでに行われていることになる。固体撮像素
子８の受光素子５０１，５０２．・・・は、水平方向に
約３７４画素、垂直方向に１０３２画素配列され、ｎ、
（ｎ＋２）ラインと、（ｎ＋１）。

（ｎ＋３）ラインとはインターレースの関係にある。

この固体撮像素子８の信号読み出し動作について説明す
る。

今、奇数フィールドであるとすと、受光素子５０１．５
０２，５０３，５０４，５０９゜５１０．５１１，５１
２に蓄積されている電荷がそれぞれ対応するゲート５２
１，５２２，５２３゜５２４．５２９，５３０，５３１
．５３２を介して垂直転送ＣＣＤ５４１，５４２，５４
３゜５４４・・・に送り込まれる。このとき読み出しゲ
ート５２５〜５２８，５３３〜５３６は閉じられている
。各垂直転送ＣＣＤ５４１〜５４４の電荷はゲート５５
１〜５５４を介してライン単位で水平転送ＣＣＤ５７１
に送り込まれる。水平転送は、ｌＢ、２Ｍｔｌｚで行わ
れ、出力増幅器５８１を介して導出される。

次に偶数フィールドでは、受光素子５０５゜５０６．５
０７，５０８，５１３，５１４゜５１５、　５′１６に
蓄積されている電荷がそれぞれ対応するゲート５２５，
５２６，５２７，５２８゜５３３．５３４，５３５，５
３６を介して垂直転送Ｃ０Ｄ５４１，５４２，５４３，
５４４・・・に送り込まれる。このとき、ゲート５２１
，５２２゜５２３．５２４，５２９，５３０，５３１゜
５３２は閉じられている。この後は、奇数フィールドの
場合と同様に偶数フィールドの信号が出力増幅器５８１
を介して導出される。

上記固体撮像素子８における色フィルタフの各Ｒ，Ｂ、
Ｙの分光特性は、第３図に示すような特性である。この
分光特性は、基準照明の色温度において被写体が無彩色
のとき出力増幅器５８１から得られるＶＲ（赤色信号）
、ＶＢ（青色信号）、ＶＹ　　（輝度信号）が次式を満
たすように設定されている′。

ＶＲ−ＶＹ　ＳＶＢ　−ＶＹ　　　　　　・　（１）従
って、ＭＵＳＥ方式における２つの色差信号（Ｒ−Ｙ）
と（Ｂ−Ｙ）とは、色差信号用固体撮像素子８から出力
される信号と、この信号を１画素（１６，２ＭＨｚレー
ト）分遅延した信号の差分を取ることにより得られる。

これを実現したのが第１図のＡ／Ｄ変換部１０と色信号
処理部１１である。即ち、固体撮像素子８からの信号を
１６ＭＩ（ｚレートでデジタル変換すると、Ｒ（又はＢ
）信号とＹ信号とが交互に繰返す信号となる。この信号
は、色信号処理回路１１の単位遅延素子３３を介して減
算器３４に入力されるとともに直接減算器３４に入力さ
れる。よって減算器３４からは、第ｎラインで（Ｒ−Ｙ
）信号と（Ｙ−Ｒ）信号とが交互に繰返して出力される
。

ここで、減算器３４の出力を第１サブサンプラ３５によ
りフィールド間オフセットサブサンプリングし、８．１
ＭＨｚレートに変換すると、あるフィールドでは（Ｒ−
Ｙ）（又は（Ｂ−Ｙ）ｌ信号が得られるが、次のフィー
ルドでは（Ｙ−Ｒ）（又は（Ｙ−Ｂ）ｌ信号となる。そ
こで（Ｙ−Ｒ）（又は（Ｙ−Ｂ）ｌ信号を反転回路３６
に通して、（Ｒ−Ｙ）（又は（Ｂ−Ｙ）ｌ信号を準備し
、セレクタ３７に供給する。このセレクタ３７は、第１
サブサンプラ３５の出力が（Ｒ−Ｙ）（又は（Ｂ−Ｙ）
］　信号であるときは、これを選択して導出し、（Ｙ−
Ｒ）（又は（Ｙ−Ｂ）ｌ信号であるときは、これを反転
した反転回路３６の出力を選択して導出するように制御
される。セレクタ３７の制御信号は、タイミング回路１
３から得られており、このタイミング発生回路１３は固
体撮像素子５及び８を駆動するためのタイミングパルス
を発生している駆動回路１２に対しても基準パルスを与
えている。したがって、第１サブサンプラ３５によるフ
ィールド間オフセットサブサンプリングのクロックタイ
ミングと、固体撮像素子８の読み出しタイミングとを所
定の関係に設定すれば、（Ｒ−Ｙ）（又は（Ｂ−Ｙ）ｌ
信号が得られるフィールドと、（Ｙ−Ｒ）（又は（Ｙ−
Ｂ）１信号が得られるフィールドとがわかるので、上記
の反転回路３６の出力を選択するフィールドタイミング
を決めることができる。

セレクタ３７の出力（色差信号）は、第２サブサンプラ
３８に入力され、伝送帯域を狭くするためにここでフレ
ーム間オフセットサブサンリングされ、４．０５ＭＨｚ
レートの信号となる。この信号は、時間圧縮回路３９に
入力されｌ／４時間圧縮を受けて、Ｙ信号と同じ１８．
２ＭＨｚレートの信号となり、ＴＣＩスイッチ回路１４
へ入力される。

ＴＣＩスイッチ回路１４では、Ｙ信号と色信号処理回路
１１からのＣ信号とを切換えて出力するもので、Ｙ信号
の水平ブランキング期間中にＣ信号を多重化して出力す
る。

ＴＣＩスイッチ回路１４からの信号は、同期及び制御信
号付加回路１５に入力され、ＭＵＳＥ方式の規格に沿っ
た同期信号及びデコーダ側で用いられる制御信号を付加
され、Ｄ／Ａ変換部１６に入力されアナログ変換される
。そして、８．１ＭＨｚ低域フィルタ１７を介してＭＵ
ＳＥ信号として出力端子１８に導出される。

なお、時間圧縮回路３９については、色差信号用固体撮
像素子８からの読み出しレートが、１８．２ＭＨｚでな
く　６４．８ＭＨｚであれば、時間圧縮は不要となる。

この場合、Ａ／Ｄ変換部１０のクロックも６４．８Ｍｔ
ｌｚであり、このレートの信号は第１サブサンプラ３５
では３２．４ＭＨｚレートとなり、第２サブサンプラ３
８で１６．２ＭＨｚとなる。

上記したようにこの実施例では、固体撮像素子を輝度信
号用と色差信号用との２つを用意し、その画素配列を工
夫することによりＭＵＳＥデコーダで最も回路規模の増
大が伴う部分を一挙に削減することができる。

第１図（ｂ）はこの発明の他の実施例である。

先の実施例と異なる部分は、輝度信号用固体撮像素子５
からＩＣスイッチ回路１４までの経路であるので、この
部分について説明する。他の部分は第１図（ａ）と同じ
符号を付している。先の実施例では、Ａ／Ｄ変換部２１
の出力（２４，８Ｍ１ｌｚ）を１２Ｍ１ｌｚ低域フイル
タ２２でデジタル的に帯域制限し、その出力を周波数変
換部２３で３２．４ＭＨｚに周波数変換し、次に第２サ
ブサンプラ２４でフレーム間フセットサンプリングして
１６．２ＭＨｚに帯域圧縮した。′しかじ、第１図（ｂ
）の実施例のように、Ａ／Ｄ変換部１０の前のアナログ
段階でアナログ的に１２旧１ｚ低域フイルタ９で帯域制
限して、Ａ／Ｄ変換部１０で３２．４ＭＨｚのレートで
量子化すれば、先の実施例のような周波数変換部２３は
不要となるし、更にＡ／Ｄ変換部１０で第２サブサンプ
ラのサンプリング位相に従った１６．２ＭＨｚのレート
のクロックで量子化を行なえば第２サブサンプラ２４も
不要となる。

［発明の効果］以上説明したようにこの発明によれば、ＭＵＳＥエンコ
ーダを簡単な構成で実現でき、従来のＭＵＳＥエンコー
ダの信号処理部の規模１価格１重量を大幅に軽減できる
。そしてカメラの小形、軽量化を実現しハイビジョン機
器を手軽に使用するのに寄与できるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）はこの発明の一実施例を示す構成説明図、
第１図（ｂ）はこの発明の他の実施例を示す構成説明図
、第２図は第１図（ａ）のカメラ部の空間周波数特性を
示す図、第３図はこの発明に係わるカメラ部の分光特性
を示す図、第４図は第１図（ａ）の輝度信号用固体撮像
素子の画素配列例を示す説明図１、第５図はこの発明に
係わる色フィルタ付き固体撮像素子の画素配列例を示す
説明図、第６図は従来のＭＵＳＥエンコーダの構成を示
す図、第７図はＭＵＳＥエンコーダの信号処理の過程を
説明するために示した説明図、第８図は従来の簡易ＭＵ
ＳＥエンコーダの例を示す図である。１・・・撮像レンズ、２・・・ハーフミラ−３，６・・
・光学フィルタ、４．７・・・色フィルタ、５，８・・
・固体撮像素子、１０・・・Ａ／Ｄ変換部、１１・・・
色信号処理部、１２・・・駆動回路、１３・・・タイミ
ング発生回路、１４・・・ＴＣＩスイッチ回路、１５・
・・同期及び制御信号付加回路、１６・・・Ｄ／Ａ変換
部、１７−８．１ＭＨｚ低域フィルタ、１０，２１．２
６−・・Ａ／Ｄ変換部、９　、　２２　＝−１２ＭＨｚ
低域フィルタ、２３・・・周波数変換部、２４・・・サ
ブサンプラ。出願人代理人　弁理士　鈴江武彦ｃｙｃｌ！ｅ／ｈｉｇｈｔ第図第図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）同一光学系からの入射光が分光されて入射し、光
学像がそれぞれの撮像面に結像される輝度信号用の第１
の固体撮像素子及び色フィルタを有した色差信号用の第
２の固体撮像素子を有し、前記第１の固体撮像素子の画
素配列はその読み出し信号がフィールド間でオフセット
したサンプルパターンのレートで得るように配列され、
前記第２の固体撮像素子の画素配列はその読み出し信号
が色信号と輝度信号のペアを線順次配列した信号で得ら
れるように配列された撮像部と、前記第１の固体撮像素子からの輝度信号を少なくとも量
子化する第１の手段と、前記第２の固体撮像素子からの線順次信号を色差信号に
演算変換して時間軸圧縮する第２の手段と、前記圧縮した色差信号と上記量子化した輝度信号とを時
分割多重してハイビジョンの基本信号として出力する第
３の手段とを具備したことを特徴とする固体撮像装置。
（２）上記第２の固体撮像素子の画素に対応する色フィ
ルタ配列は、その読み出し信号に含まれる２つの色相の
信号が走査線毎に交互に繰返す配列であることを特徴と
する請求項第１項記載の固体撮像装置。
（３）上記第２の固体撮像素子の画素に対応する色フィ
ルタ配列は、水平方向に隣りあう画素がＲ（赤）とＹ（
透明）フィルタの第１のペアまたはＢ（青）とＹ（透明
）フィルタの第２のペア繰返しであり、かつ第１と第２
のペアによる各ラインが垂直方向に２ラインずつ繰返し
て配列されていることを特徴とする請求項第１項記載の
固体撮像装置。
（４）上記第２の手段は、上記第２の固体撮像素子から
読み出された各単位画素信号をアナログデジタル変換す
るＡ／Ｄ変換部と、このＡ／Ｄ変換部の出力を１クロッ
ク分遅延した信号と遅延しない信号との減算処理を行な
い第１段階の色差信号を得る減算器と、この減算器の出
力をフィールド間オフセットサブサンプリングする第１
のサブサンプラと、この第１のサブサンプラの出力とこ
の出力を反転したものをフィールド毎に交互に選択して
第２段階の色差信号を得るセレクタ手段とを具備したこ
とを特徴とする請求項第１項記載の固体撮像装置。
（５）上記第１の固体撮像素子の画素配列は、走査線毎
にオフセットして配列されたことを特徴とする請求項第
１項記載の固体撮像装置。
（６）上記第１の手段は、上記第１の固体撮像素子の出
力を上記画素単位レートでアナログデジタル変換するＡ
／Ｄ変換器と、このＡ／Ｄ変換器の出力を所定の遮断周
波数で帯域制限を行ないレートアップする低域フィルタ
と、この低域フィルタの出力を周波数変換する周波数変
換部と、この周波数変換部の出力をフレーム間オフセッ
トサブサンプリングして低レートにするサブサンプラと
を具備することを特徴とする請求項第１項記載の固体撮
像装置。
（７）上記第１の手段は、上記第１の固体撮像素子の出
力を所定の遮断周波数で帯域制限を行なう低域フィルタ
と、この低域フィルタの出力を低いレートのクロックで
アナログデジタル変換して前記第３の手段に供給するＡ
／Ｄ変換部とを具備したことを特徴とする請求項第１項
記載の固体撮像装置。