JPH04324789A

JPH04324789A - 固体撮像装置

Info

Publication number: JPH04324789A
Application number: JP3094315A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Takayama; 淳高山; Tetsushi Takaba; 鷹羽　哲史; Takashi Minaki; 皆木　隆志; Hiroshi Sato; 裕志佐藤; Yuji Hasegawa; 裕士長谷川
Original assignee: Konica Minolta Inc
Current assignee: Konica Minolta Inc
Priority date: 1991-04-24
Filing date: 1991-04-24
Publication date: 1992-11-13

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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ＣＣＤに代表される固
体撮像素子を使用する固体撮像装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、ＣＣＤに代表される固体撮像素子
を用い、該固体撮像素子からの画像信号を処理して、記
録媒体に記録するスチルビデオカメラが普及している。また、複数の固体撮像素子を用いるものとして、２板式
あるいは３板式のカメラもある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来に
あっては、複数の固体撮像素子を効果的に利用して、例
えば画質の向上、ムービーとスチルとの兼用などを狙っ
たものはなく、コスト高となる割りには、性能の向上が
不十分であった。本発明は、このような従来の問題点に
鑑み、複数の固体撮像素子を用いて、高効率な撮影を行
うことのできる固体撮像装置を提供することを目的とす
る。

【０００４】

【課題を解決するための手段】このため、本発明は、光
学系を介して導かれる光を少なくとも２つに分光する分
光手段と、各分光路にそれぞれ配置された固体撮像素子
と、各固体撮像素子をそれぞれ独立に駆動する駆動回路
と、これらの固体撮像素子の出力信号を処理する信号処
理回路と、これらの信号処理回路により処理された信号
を記録媒体に記録する記録回路とを備え、さらに下記（
１）〜（６）のいずれかの構成を備える固体撮像装置を
提供する。

【０００５】（１）　　１つの固体撮像素子を輝度信号
用、他の１つの固体撮像素子を色信号用とし、輝度信号
用固体撮像素子の露光時間が短くなるように、両固体撮
像素子の露光条件を互いに異ならせる。（２）　　上記（１）において、分光手段により輝度信
号用固体撮像素子への光量配分を多くして、両固体撮像
素子の露光条件を変化させる。

【０００６】（３）　　上記（１）又は（２）において
、輝度信号用固体撮像素子を多画素、色信号用固体撮像
素子を少画素とする。（４）　　１つの固体撮像素子をその駆動回路により連
続的に駆動するようにしてムービー用、他の１つの固体
撮像素子をスチル用とする。（５）　　上記（４）において、ムービー用固体撮像素
子を少画素、スチル用固体撮像素子を多画素とする。

【０００７】（６）　　２個の固体撮像素子を同一仕様
として、これらの固体撮像素子により１フレーム分の画
像を得るように構成する。

【０００８】

【作用】上記の構成においては、次の作用が得られる。（１）　　輝度信号用固体撮像素子について、色信号用
固体撮像素子に較べ、露光時間が短くなるように、両固
体撮像素子の露光条件を互いに異ならせることにより、
解像度に大きく寄与する輝度信号用固体撮像素子につい
て高速シャッタ又は絞り込みが可能となり、手ブレ・ボ
ケを防止できる。

【０００９】（２）　　分光手段により輝度信号用固体
撮像素子への光量配分を多くすることで、輝度信号用固
体撮像素子の露光時間を短くすることができる。（３）　　輝度信号用固体撮像素子を多画素、色信号用
固体撮像素子を少画素とすることで、全体として低コス
ト化を図りながらも解像度が向上する。また、色信号用
固体撮像素子の感度が高くなり（感度は各画素の受光面
積に支配されるから）、輝度信号用固体撮像素子に多く
光量を回せるようになる結果、輝度信号用固体撮像素子
の露光時間を短くすることができる。

【００１０】（４）　　１つの固体撮像素子をムービー
用、他の１つの固体撮像素子をスチル用とすることで、
ムービー／スチル兼用機を実現できる。（５）　　ムービー用固体撮像素子を少画素、スチル用
固体撮像素子を多画素とすることで、スチル画像の解像
度が向上する。（６）　　２個の固体撮像素子を同一仕様として、これ
らの固体撮像素子により１フレーム分の画像を得ること
ができる。

【００１１】

【実施例】以下に本発明の実施例を説明する。図１はＣ
ＣＤを２枚使用した固体撮像装置を示している。光学系
すなわち撮像レンズ１及び絞り２を介して導かれた光は
、分光手段としてのプリズム（ビームスプリッタ）３の
ハーフミラー面３ａにより分光され、一方は光学フィル
タ（オプチカルローパスフィルタ）４を介して第１のＣ
ＣＤ５に導かれ、また、他方は光学フィルタ６を介して
第２のＣＣＤ７に導かれる。

【００１２】ここで、第１のＣＣＤ５は輝度信号を取出
すための専用（輝度信号用ＣＣＤ）とし、第２のＣＣＤ
７は色信号（あるいは色差信号）を取出すための専用（
色信号用ＣＣＤ）とする。輝度信号用ＣＣＤ５には、輝
度信号を作るための専用の色フィルタ（例えば補色モザ
イクフィルタ、ＲＧＢストライプフィルタ）を載せるか
、フィルタを載せないでＢ／Ｗ−ＣＣＤを使用する。また、輝度信号は広帯域を必要とする場合が多いので、
なるべく色信号用ＣＣＤ７より画素数の多いものを使用
する。

【００１３】色信号用ＣＣＤ７には、色信号（あるいは
色差信号）を作るための専用の色フィルタ（例えば補色
モザイクフィルタ、ＲＧＢストライプフィルタ）を載せ
る。色信号用ＣＣＤ７では色信号だけでなく狭帯域の輝
度信号を作ることもできる。一般的に色信号は輝度信号
に較べ帯域は狭くてよい。図２は回路構成を示している
。

【００１４】システムコントローラ１０の支配の下、輝
度信号用ＣＣＤ５及び色信号用ＣＣＤ７はそれぞれＣＣ
Ｄ駆動回路１１，１２により独立に駆動され、各ＣＣＤ
５，７の出力信号は信号処理回路（プロセス回路）１３
，１４により処理され、記録回路１５により輝度信号（
Ｙ信号）及び色信号（Ｃ信号）が記録媒体１６に記録さ
れる。尚、１７は自動露出調整（ＡＥ）部、１８は自動
焦点調整（ＡＦ）部である。

【００１５】ここにおいて、プリズム３のハーフミラー
面３ａの調製により、輝度信号用ＣＣＤ５と色信号用Ｃ
ＣＤ７とへの光量配分を変えることにより、両者の露光
時間を変えることができる。具体的には、輝度信号用Ｃ
ＣＤ５により多くの光が行くようにすることにより、輝
度信号用ＣＣＤ５の露光時間を短くすることができる。

【００１６】また、輝度信号用ＣＣＤ５と色信号用ＣＣ
Ｄ７との画素数を変え、輝度信号用ＣＣＤ５に対して色
信号用ＣＣＤ７の画素数を少なくすることにより、画素
数が少ない分、各画素の受光面積が増大することから、
色信号用ＣＣＤ７の感度が高くなる。従って、輝度信号
用ＣＣＤ５に多く光量を回せるようになる結果、輝度信
号用ＣＣＤ５の露光時間を短くすることができる。この
ように色信号用ＣＣＤ７に画素数の少ないＣＣＤを使用
すれば、価格を安くできる利点もある。

【００１７】本発明は、輝度信号用ＣＣＤ５の露光時間
を色信号用ＣＣＤ７より短くすることにより、手ブレ・
ボケ等の影響を軽減しようとするものである。輝度信号
用ＣＣＤ５への光量を例えば８０％とし、色信号用ＣＣ
Ｄ７への光量を残りの２０％とすると、輝度信号用ＣＣ
Ｄ５の露光時間ｔに対して色信号用ＣＣＤ７の露光時間
は４ｔとなり、輝度信号用ＣＣＤ５でより速いシャッタ
が切れる。これにより、手ブレなどを軽減させることが
できる。

【００１８】輝度信号は一般的に色信号よりも周波数（
ｆ）帯域が広く、解像度・解像感がこれにより決まって
くる。これに対し、色信号は輝度信号に較べｆ帯域が狭
く、解像度・解像感にはそれほど大きく寄与していない
。手ブレなどの露光期間中にカメラが動いたりしたとき
には結果として輝度信号のｆ帯域が狭くなっているわけ
である。これを防止又は軽減させるためには露光時間を
できるだけ短くすることが対策の一つとして有効である
。

【００１９】図３は輝度信号用ＣＣＤ（Ｙ−ＣＣＤ）５
の露光時間を色信号用ＣＣＤ（Ｃ−ＣＣＤ）７に対して
短くすることにより手ブレを軽減する場合のタイミング
チャートである。図中、Ｅ１，Ｅ２が各ＣＣＤの露光時
間、ＡがＣＣＤから信号を読出す期間、Ｒが記録媒体に
記録する期間である。Ｅ１はＥ２より短い。露光時期と
してはＥ１がＥ２の中央にくるのが望ましいが、Ｅ２期
間内であれば露光位置を変えることが可能である。また
、Ａ期間はＥ期間終了後すぐが望ましいが、輝度信号及
び色信号の処理の方法により変わってくる。

【００２０】記録媒体が磁気フロッピーなどの場合は、
記録するタイミング（Ｒ期間）は、図３のようになる。また、信号処理がアナログの場合は、輝度信号と色信号
とを同時に読出す必要がある（Ａ期間）。信号処理及び
記録は、同時に、ＰＧを基準にして行われ、信号を読出
しながら記録していくことになる。一時記憶用のメモリ
などを持つシステムであれば、図４に示すように、露光
終了後すぐに読出し、メモリにストアしておくことがで
きる。そして、ストア後別々に信号処理するか、または
両方がストアし終わってから同時に信号処理を行う。記
録媒体がメモリなどの任意のタイミングで記録できる場
合は、信号処理を行ってから、又は同時に、記録媒体に
書込んでいくことになる。輝度信号と色信号との記録を
別々に行う場合は、図４に示すように、それぞれ記録媒
体に書込まれる時期が違ってくることになる。図には示
していないが、信号処理を行いながらそれと並行して記
録していくこともできる。

【００２１】また、輝度信号用ＣＣＤ５へ行く光量が多
ければ、それだけ絞りを小さくすることができるので、
これによりピントなどが多少ずれた場合のボケを最小限
に抑えることができる。このときはシャッター速度より
絞りを優先することになる。この場合、各ＣＣＤにそれ
ぞれ別々に絞りを設けるのはコスト的にもスペース的に
もデメリットが大きい。そこで、１個の絞りで行えるよ
うにすることが望ましい。１個の絞りで行うときには、
図５に示すように、絞りをクローズ状態（ｔ０　）から
開いていき、先に輝度信号用ＣＣＤ５において露光を終
了し（ｔ１　）、さらに開いたところで色信号用ＣＣＤ
７が露光を終了（ｔ２　）するようなシステムが考えら
れる。図５において、ｔ０　〜ｔ１　が輝度信号用ＣＣＤ５の
露光時間、ｔ０　〜ｔ２　が色信号用ＣＣＤ７の露光時
間となる。尚、ｔ２後のｔ３　で絞りを閉じ始め、ｔ４
　でクローズ状態となる。

【００２２】また、図１において、プリズム３の面３ｂ
に、第１のＣＣＤ５用のオプチカルローパスフィルタを
、また、プリズム３の面３ｃに、第２のＣＣＤ７用のオ
プチカルローパスフィルタを、それぞれ回折格子などに
より、一体的に作成することにより、光学系の小型化、
低コスト化を実現することができる。また、このとき赤
外（ＩＲ）カットフィルタを間に挟む（プリズムにはり
つけ、その上に回折格子を形成する）ことにより、ＩＲ
カットフィルタの対候性を向上させることもできる。Ｃ
ＣＤ５，７で共通のＩＲカットフィルタを使用できる場
合はプリズムの前にはりつけることも考えられる。

【００２３】図６には他の実施例を示している。これは
２個のＣＣＤのうち一方を連続的に駆動してムービーと
して利用できるようにしたものである。光学系２０を介
して導かれた光は、分光手段としてのプリズム２３のハ
ーフミラー面２３ａにより分光され、一方は第１のＣＣ
Ｄ２５に導かれ、また、他方は第２のＣＣＤ２７に導か
れる。

【００２４】システムコントローラ３０の支配の下、第
１のＣＣＤ２５及び第２のＣＣＤ２７はそれぞれＣＣＤ
駆動回路３１，３２により独立に駆動される。ここで、
第１のＣＣＤ２５は、ムービー用に使用されていて、連
続的に駆動される（ムービー用ＣＣＤ）。第２のＣＣＤ
２７は、スチル用で、スチル画像を撮影するときに駆動
される（スチル用ＣＣＤ）。

【００２５】各ＣＣＤ２５，２７の出力信号は信号処理
回路３３により処理され、ムービー用ＣＣＤ２５からの
信号はビデオ信号として出力され、スチル用ＣＣＤ２７
からの信号は記録回路３５により記録媒体３６に記録さ
れる。尚、４０は電子ビューファインダー（ＥＶＦ）で
ある。ムービー用ＣＣＤ２５及びスチル用ＣＣＤ２７は
、同じものを使用してもよいが、ムービー用ＣＣＤ２５
には画素数が少な目でも感度の高いもの、スチル用ＣＣ
Ｄ２７には感度が低め目でも画素数が多いもの（高解像
度のもの）を使用するのが望ましい。同じ仕様のＣＣＤ
を使用した場合には、２板式ムービー／スチルカメラと
しても使用することができる。但しこの場合はＣＣＤの
取付精度を高くする必要がある。別々に使用する場合は
２板式カメラに較べてそれほどの取付精度を要求されな
い。

【００２６】尚、ムービー用ＣＣＤ２５をスチル撮影の
ためのモニタ用として使用することができる。また、ス
チル撮影のとき、ムービー用ＣＣＤ２５をＡＥ，ＡＦ，
ＡＷＢ（自動白バランス調整）などの情報収集用に利用
することができる。すなわち、ムービー用ＣＣＤ２５は
連続して動作しているので、その出力信号を使ってＡＥ
、ＡＦ、ＡＷＢなどを最適化するためのパラメータをス
チル撮影前に予め決めておくことができるのである。

【００２７】さらに、ムービー用ＣＣＤ２５を用い、Ｅ
ＶＦなどのモニタ画像上にスチル撮影のレリーズの状態
を表示させることができる。この場合はカラーでなくて
もよいのでＢ／Ｗ−ＣＣＤを使用することも可能である
。すなわち、ＥＶＦを使用するスチルカメラにおいて、レ
リーズを押したときにＥＶＦ上に何らかの信号を表示す
ることができる。これはメカシャッタ等を使用しないた
めシャッタ音がほとんどしないので、いつシャッタが切
れたかわからないことに対する一つの対策となる。例え
ば、画面を一瞬黒あるいは白くすることとか（図７のＡ
）、何らかの文字や図形（枠など）を表示したりするこ
と（図７のＢ）が考えられる。また、ハーフシャッタ（
レリーズ半押し）と、シャッタが切れたこととを区別で
きるような表示をさせることも効果的と考えられる（図
７のＣ）。例えばハーフシャッタ時は「ＲＥＡＤＹ」の
表示、シャッタＯＮ時は「ＧＯ！」の表示とする。この
他、表示の色を変えたり、ハーフシャッタ時は点滅させ
るなどすることも効果的である。

【００２８】ムービー／スチル兼用機においては、ムー
ビー動作中にスチル撮影用のストロボを発光させる場合
が問題となるが、かかる場合、ムービー用ＣＣＤに影響
を与えないように、ストロボを発光させ、スチル用ＣＣ
Ｄで撮影を行う。すなわち、ムービーのシャッター速度
が１／６０秒のときは、垂直ブランキング期間ＶＢＬＫ
　（図８参照）に発光させる。

【００２９】このようにすれば、モニタ上にストロボ光
の影響が出なくて済む。但し、実際にはＣＲＴ上には画
面が全て表示されるわけではないので、垂直ブランキン
グ期間ＶＢＬＫ　から多少はみ出してもあまり問題とは
ならない。垂直ブランキング期間ＶＢＬＫ　の前後４Ｈ
（水平ブランキング）位で、少なくともＰＧパルスの立
下がりよりも後であれば問題とならない。以上の観点か
ら図８にストロボ発光可能期間を示している。

【００３０】また、ムービー用ＣＣＤの露光時間が１／
６０秒より露光時間が短いときは、露光期間以外であれ
ばストロボを発光させることが可能である。次に、２個
のＣＣＤを同一仕様として、これらのＣＣＤにより１フ
レーム分の画像を得る実施例について説明する。通常、
ＣＣＤシャッター（電子シャッター）を使用した場合、
フィールド画像しか得られなかったが、ＣＣＤを２つ使
用することにより、それぞれのＣＣＤからＯＤＤ、ＥＶ
ＥＮフィールドを読出すことにより、１フレーム分の画
像を形成することができる。図９にタイミングチャート
を示してある。ＣＣＤ１（ＯＤＤ用）とＣＣＤ２（ＥＶ
ＥＮ用）との露光時間は同じであるが、読出しはＯＤＤ
、ＥＶＥＮ（又はその逆）の順で行う。信号を一時記憶
しておくメモリがある場合は同時に読出すことも可能で
ある。その方が両フィールドのＳ／Ｎなどを同じにでき
る点で有効である。

【００３１】このように２つの同じＣＣＤを使用するこ
とによりフレーム撮影を行うことができる。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、２
個の固体撮像素子を用いて、輝度信号用と色信号用とに
使い分け、光量配分を変えるなどして、露光条件を互い
に異ならせ、輝度信号用固体撮像素子の露光時間を短く
することで、解像度に大きく寄与する輝度信号用固体撮
像素子について高速シャッタ又は絞り込みが可能となり
、手ブレ・ボケを防止できるという効果が得られる。ここで、輝度信号用固体撮像素子に較べ、色信号用固体
撮像素子を少画素とすることで、全体として低コスト化
を図りながらも解像度が向上する。

【００３３】また、ムービー用とスチル用とに使い分け
ることで、ムービー／スチル兼用機を実現できるという
効果が得られる。ここで、ムービー用固体撮像素子を少
画素、スチル用固体撮像素子を多画素とすることで、全
体として低コスト化を図りながらもスチル画像の解像度
が向上する。さらに、同一仕様の固体撮像素子を２個使
用することにより、１フレーム分の画像を得ることがで
きるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】　　第１の実施例を示す概略図

【図２】　　同
上実施例の回路構成図

【図３】　　同上実施例の露光・読出し・記録のタイミ
ングチャート

【図４】　　同上実施例の露光・読出し・記録の別のタ
イミングチャート

【図５】　　絞りと露光時間との関係を示す線図

【図６
】　　第２の実施例を示す概略図

【図７】　　ＥＶＦに
よるレリーズ状態の表示例を示す図

【図８】　　ストロ
ボ発光可能期間を示す図

【図９】　　第３の実施例を示
す露光・読出しのタイミングチャート

【符号の説明】

１　　撮像レンズ２　　絞り３　　プリズム３ａ　　ハーフミラー面５　　第１のＣＣＤ（輝度信号用ＣＣＤ）７　　第２の
ＣＣＤ（色信号用ＣＣＤ）１０　　システムコントロー
ラ１１，１２　　ＣＣＤ駆動回路１３，１４　　信号処理回路１５　　記録回路１６　　記録媒体２０　　光学系２３　　プリズム２３ａ　　ハーフミラー面２５　　第１のＣＣＤ（ムービー用ＣＣＤ）２７　　第
２のＣＣＤ（スチル用ＣＣＤ）３１，３２　　ＣＣＤ駆
動回路３０　　システムコントローラ３３　　信号処理回路３５　　記録回路３６　　記録媒体４０　　ＥＶＦ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光学系を介して導かれる光を少なくとも２
つに分光する分光手段と、各分光路にそれぞれ配置され
た固体撮像素子と、各固体撮像素子をそれぞれ独立に駆
動する駆動回路と、これらの固体撮像素子の出力信号を
処理する信号処理回路と、これらの信号処理回路により
処理された信号を記録媒体に記録する記録回路とを備え
、１つの固体撮像素子を輝度信号用、他の１つの固体撮
像素子を色信号用とし、輝度信号用固体撮像素子の露光
時間が短くなるように、両固体撮像素子の露光条件を互
いに異ならせたことを特徴とする固体撮像装置。
【請求項２】分光手段により輝度信号用固体撮像素子へ
の光量配分を多くして、両固体撮像素子の露光条件を変
化させたことを特徴とする請求項１記載の固体撮像装置
。
【請求項３】輝度信号用固体撮像素子を多画素、色信号
用固体撮像素子を少画素としたことを特徴とする請求項
１又は請求項２記載の固体撮像装置。
【請求項４】光学系を介して導かれる光を少なくとも２
つに分光する分光手段と、各分光路にそれぞれ配置され
た固体撮像素子と、各固体撮像素子をそれぞれ独立に駆
動する駆動回路と、これらの固体撮像素子の出力信号を
処理する信号処理回路と、これらの信号処理回路により
処理された信号を記録媒体に記録する記録回路とを備え
、１つの固体撮像素子をその駆動回路により連続的に駆
動するようにしてムービー用、他の１つの固体撮像素子
をスチル用としたことを特徴とする固体撮像装置。
【請求項５】ムービー用固体撮像素子を少画素、スチル
用固体撮像素子を多画素としたことを特徴とする請求項
４記載の固体撮像装置。
【請求項６】光学系を介して導かれる光を少なくとも２
つに分光する分光手段と、各分光路にそれぞれ配置され
た固体撮像素子と、各固体撮像素子をそれぞれ独立に駆
動する駆動回路と、これらの固体撮像素子の出力信号を
処理する信号処理回路と、これらの信号処理回路により
処理された信号を記録媒体に記録する記録回路とを備え
、２個の固体撮像素子を同一仕様として、これらの固体
撮像素子により１フレーム分の画像を得るように構成し
たことを特徴とする固体撮像装置。