JPS58173989A - 撮像装置 - Google Patents

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】 本発明はビデオカメラ、特に高解像な静止画撮像機能を
有する撮像装置に関する。

近年ビデオカメラの撮像素子としてＬＳＩ技術を応用し
た固体撮像素子を用いる方法が注目を集めている。この
固体撮像素子を用いた撮像装置は各種の方式が知られて
いるが、以下、これらの中でも動いている画像を撮像し
た場合の画面の流れが少なく、色情報の解像度が高く、
かっ色再現手段として水平同期信号周期の遅延線などの
高価な部品を使用する必要が無いなどの利点を有するい
わゆる２線同時読み出し方式による撮像装置につき説明
する。

第１図は、この方式の撮像装置の一例を示す模式的な構
成ブロック図であ如、１は固体撮像素子、２は輝度信号
再生マトリクス、３は色信号再生マ）　ＩＪクス、４は
固体撮像素子を駆動し、走査するための駆動走査回路で
ある。撮像素子１の受光部分は模式的に図示されている
ように水平および垂直方向に基板の目状に分割された数
多くの絵素から成シ、それぞれの絵素上には、それぞれ
原色あるいは互いに補色関係にある色フィルタが規則的
に配置されている。図示の例では第１番目の水平ライン
（１）では走向方向すなわち左から白色（以後は記号Ｗ
で表わす）フィルタと緑色（以後は記号Ｇで表わす）フ
ィルタが交互に配列され、第２木目の水平ライン（２）
では同じく左からシアン色（以後は記号Ｃｙで表わす）
フィルタと黄色（以後記号でＹｅと表わす）フィルタが
交互に配列されている。ＮＴＳＣテレビジョン方式のビ
デオカメラの場合、この配列の数は水平方向に約４００
であり、この数が撮影画像の水平方向の分解能に対応し
ている。また垂直方向の配列の数はＮＴＳＣテレビジョ
ン方式の場合、５２５本である。（実際の撮像素子では
、画面の上端と下端にあたる部分に必ずＴＶ受像機で表
示されない部分を有することを考慮して、約４９０本前
後となっているが、本発明の趣旨はこの本数に直接係わ
らないので以後も配列の数を５２５として説明するｄ・
・　　、、。

さて、二線同時読出し方式では、駆動走査回路４よシ、
撮像素子１の端子１０３に（実際は複数の端子にそれぞ
れ異なる信号）が入力され、撮像素子１の端子１０１に
は水平走査線（１）の信号が図の左端から右方向に順次
Ｗ、Ｇ、Ｗ、Ｇ。

・・・・・・・・・・・・の順に走査出力され、同時に
撮像素子１の端子１０２には水平走査線（２）の信号が
図の左端から右方向に順次ＣｙＨＹｅ　＊　Ｃｙｒ　Ｙ
ｅ　＋・・・・・・・・・・・・の順に走査・出力され
る。この場合、端子１ｏ１．端子１０２はそれぞれ端子
１０１　Ｗ、　１０１　Ｇおよび１０２Ｃｙ　、　１０
２Ｙｅの２端子から成り、端子ｔｏｔＷ＋１０１　Ｇ　
、　１０２Ｃｙ　、　１０２ＹｅにはそれぞれＷ、Ｇ。

Ｃｙ、７ｅの各色フィルタに対応した信号が出力される
。このようにして水平走査線（１）及び（２）の走査、
出力が終了したら端子１０１には走査線（３）の、また
端子１０２には走査線（４）の走査、出力が同様に行な
われる。それ以降はそれぞれの水平走査線の走査、出力
が終了すると順次下段の水平走査線の走査、出力が行な
われるため、端子１０１には走査線（１）　−（３）→
（５）→・・・・・・・・・→（ｓ　２３）→（５２５
）の信号が、端子１０２には走査線（２）→（４）→（
６）→・・・・・・・・・→（５２４）の信号があられ
れる。この走査に要する時間は、ＮＴＳＣテレビジョン
方式の・　３　・ 場合六秒である。（以後、この時間のことを垂直同期信
号周期、又は１フイ一ルド時間と表わす。）すなわち、
撮像素子１に結像した被写体の像は１フイ一ルド時間で
走査が完了したことになる。この走査に伴なう撮像信号
の出力は以下の様に行なわれる。先ず被写体の明暗に対
応する輝度信号は、端子１０１と端子１０２にあられれ
る信号を輝度信号再生マ）　ＩＪクス２で合成すること
によシ端子２００の出力として得られる。

第１図に示し九色フィルタ配置の場合、輝度信号再生マ
トリクス２は加算回路で良い。すなわち、ＮＴＳＣテレ
ビジョン方式の場合、輝度信号（以後は記号Ｙで懺わす
）は、三原色である赤、緑、青（以後はそれぞれの色を
記号Ｒ２、Ｇ、Ｂと表わす）を用いて略　３：６：１の
合成比で得られるが、配置する色フィルタの透過率は通
常Ｒ，Ｇの透過率はほぼ等しく、Ｂの透過率はその１／
３程度であるので、ＹはＹ＝Ｒ＋２Ｇ＋Ｂとなる合成比
が望ましい。すなわち、第１回の色フィルタ配置でＷ＝
Ｒ＋Ｇ十Ｂ、Ｃｙ＝Ｇ＋Ｂ。

６４　。

Ｙｅ＝Ｇ＋Ｒであり、かつＢは前述の如く他の２色Ｒ，
Ｇに対して数分の１程度の量であることを考慮すれば端
子１０１と端子１０２の合成信号は常にＷ　＋Ｃｙ　＊
　Ｙ　Ｈ又はＱ＋Ｙｅ：Ｙのいずれかの信号があられれ
るから実用上十分な精度の輝度信号が得られる。一方、
色信号も端子１０１と端子１０２にあられれる信号を色
信号再生マ）　ＩＪクス３で合成することによシ得られ
る。第１図に示した色フィルタ配置の場合、色信号再生
マトリクス３は端子１０１および１０２に出力される信
号を必要に応じてサンプ、ホールドなどの処理を行ない
合成することによシＲ，Ｂ信号をそれぞれ２０１冗　お
よび２０１Ｂ　に出力しうる。更に具体的にはＲ信号は
端子１０１．１０２ｃｙにあられれる信号＋７）差ト、
端子１０２Ｙａ　、端子１０１Ｇにあられれる信号の差
を加算した信号を端子２０′ｌＨに出力し、Ｂ信号は端
子１０１Ｗ、　１０２Ｙ、にあられれる信号の差と、端
子１０１Ｃｙ、　１０２Ｇ　　にあられれる信号の差を
加算した信号を端子２０１Ｂ　　に出力すれば良い。

以上説明したように、第１図に示した構成では垂直同期
信号周期の間に画像の全面を走査、読し、輝度信号Ｙと
色信号Ｒ，Ｂを端子２００．２０１に出力することがで
きる。

この場合、輝度信号の分解能は、水平走査線方向には絵
素の数だけの分解能を有することは明白であるが、垂直
方向の分解能は、輝度信号を再生するために上下２つの
絵素よりの出力信号すなわち端子１０１．１０２の出力
信号同志を合成することにより混合して得ているために
、垂直方向に数える絵素の数の−しか持たない。従つて
この方式の撮像装置ではこの次の垂直同期信号周期の読
み出しは、同時に走査読出す水平ラインを一本下にずら
し、先ず最初は水平ライン（２）と水平ライン（３）と
同時に走査、読出し、次に水平ライン（４）と水平ライ
ン（５）を同時に走査、読出すというように画面全部の
水平ラインを走査読出す、いわゆる擬似インタレース走
査を行なうことによりＴＶモニタ画面上で目の残像を利
用した視覚補間操作をしている。この擬似インタレース
走査は、厳密な意味では先に述べた垂直方向の解像度の
劣化を防いだり、解像度を向上しているわけではないが
その補間操作によりモニタ画面上での画像のりんかく、
特に斜め線のりんかくがスムーズに見えるため、視覚的
な分解能の向上効果を得ることができる。

以上が２線同時読出し方式による撮像装置の動画カメラ
としての動作の説明であり、この方式の撮像装置として
は第１図に示した構成の他に、撮像素子１として、はぼ
同図の構成であるが色フィルタの色配置が異なるもの、
色フィルタの色、配置が異なるだけではなくその繰り返
し周期が異なるもの、出力線が各色毎ではなく数種類の
色について時分割多重しであることによシ出力線の数を
へらしであるものなどがあシ、　　　　′その形式によ
って駆動走査回路４．輝度信号再生マトリクス２１電信
号再生マトリクス３の構造が異なるが、いずれの場合も
同様の撮像装置を構成することができる。

さて、この２線同時読出し方式の撮像装置をシャッタと
組み合せ、シャッタの開いている瞬間の１回限りの静止
画撮像に応用する場合、以下に述べる問題点を有する。

この問題点は、静止画撮像の場合に前述した擬似インタ
レース走査による視感上の分解能向上効果を期待するわ
けにはいかないことから生じる。すなわち、静止画撮像
では、通常のフィルムを用いたスチルカメラと同様に、
動いている被写体の動きを静止した像として捕える必要
性からシャッタを開放する時間が短かい場合が多く、撮
像素子１は瞬時に一度だけ霧光され、この露光に対応す
る信号は前記した第１回目の垂直同期信号周期の走査、
読出しが可能であるが、これに読いて第２回目の垂直同
期信号周期の走査、読出しを行っても、この場合はシャ
ッタが閉じてしまい露光されていないので必要な信号を
得ることができない。従ってこの２回の垂直同期信号周
期に対応する端子２００．２０１よシの映像信号を不図
示記録媒体に記録し、これを交互に読み出し再生しても
、擬似インタレースによる視感上の分解能向上効果が得
られないばかりか、垂直同期信号周期毎すなわちｉ秒毎
に撮影した画像と、何も写っていない暗い画面が交互に
ＴＶモニタ画面でくシ返し再生されるため、いわゆる面
フリッカ現象となり、再生画面の質が著るしく劣化して
しまう。

この面フリッカ現象は、何も記録されていない第２番目
の垂直同期信号周期に対応する信号によるものであるこ
とを考えれば、１７画面上にこの信号を表示するかわり
に、第１番目の垂直同期信号周期の信号を重ねて表示す
るいわゆるフィールド画再生をすることにすれば直フリ
ッカ現象を防止することができるが、この場合は前述し
た擬似インタレース走査による分解能の向上効果を得る
ことができないので、静止画像の再生におけ衣乗直方向
の分解能が低下し、再生画質が悪くなる。

本発明の目的は、上記した欠点のない、良好な静止画像
、再生が可能な撮像装置を提供することにある。

上記した静止画像撮影における欠点は、上下２本の走査
線から輝度信号を合成し、再圧していたこと自身による
。そこで輝度信号は各々の水平ライン毎に再生して垂直
方向の分解能を向上し、色信号は輝度信号に要求される
分解能より低いので、従来通り上下２本の走査線から再
生する。なお、この場合、第１番目および第２番目の垂
直同期信号周期に対応する信号が同時に出力されるので
、それぞれの垂直同期信号周期の信号に対応する２組の
記録トラックを用意し、これらに同時に記録する。

以下本発明の一実施例を第２図の構成ブロック図を用い
て説明する。同図で、１，２．３はそれぞれ第１図を用
いて説明した撮像素子、輝度信号再生マトリクス、およ
び色信号再生マトリクス、４は同じく駆動走査回路であ
るが、静止画撮像の場合は不図示のシャッタの動きに連
動してその駆動走査を行ったシ、停止したりする機能が
付加されている。５ａ、５ｂは共に輝度信号再生マトリ
クス、　６ｍ、６ｂ、　７　　は記録トラック。

８は切替釦である。先ず切替釦８が動画撮像を指示して
いる場合のこの構成の動作は第１図を用いて説明した撮
像動作がそのまま行かわれ、端子２００には輝度信号が
、端子２０１Ｒ，２０１Ｂには色信号が出力される。次
に切替釦８が静止画撮像を指示している場合は、不図示
のシャッタにより撮像素子１には被写体の静止画像が露
光され、駆動走査回路４が、前述した動画撮像の場合と
同様の手順で撮像素子・１を駆動、走査する。

従って端子１ｏｘｗ、ｌ０ＩＧ、　１０２Ｃｙ、　１０
２Ｙ＠ｌには動画撮像の場合と同じ信号が同じ順序で出
力される。

ここで着眼すべきは、端子１０１Ｗ〜１０２Ｙ、にあら
れれる信号はそれぞれ輝度信号成分の半分以上の割合を
占めるＧ成分を含んでいるため、それぞれの端子に接続
されている色フィルタの透過率を考慮して合成すれば輝
度信号として用いても実用上差しつかえないことである
。そこで、輝度信号再生マトリクス５ａには奇数の水平
走査線上にある絵素信号が出力される端子１０１ｙ、１
０１Ｇの出力信号を導いて合成し、輝度信号再生マトリ
クス５ｂには偶数の水平走査線上にある絵素・　１１　
・ 信号が出力される端子１０２Ｃｙ、　１０２Ｙａの出力
信号を導いて合成すれば輝度信号再生マ）ＩＪクス５ｍ
。

５ｂにはそれぞれ奇数および偶数の水平走査線の信号が
出力されることになる。これらの信号は、同時刻に出力
されるため、それぞれの出力信号を例えば磁気ディスク
あるいは磁気テープに設置された別々の記録トラック６
ａ、９ｂに記録する。

とのようにすると記録トラック６＆上には奇数番の水平
走査線の輝度信号が走査線（１）　、　（１）　、　（
１＄）・・・の順に、記録トラック６ｂ上には偶数番の
水平走査線の輝度信号が走査線（２）　、　（４）　、
　（６）　、　（８）　、・・・・・・・・・の順に記
録されることになるため、ＴＶモニタにこの記録画像を
再生する場合は、先ず記録トラック６ａの記録信号を１
垂直間期信号周期で読出し再生し、次の垂直同期信号周
期に記録トラック６ｂの記録信号を読出し再生する手順
をくシ返せば、通常のテレビジョン方式のとびこし走査
再生を行ないながら撮像素子１の水平走査線の数だけの
垂直方向分解能を有する高解像な静止画再生が可能であ
る。、なお、輝度信号再生マ゛　１２゜ トリクス５ｂと記録トラック６ｂの間に水平走査線を走
査する周期の約Ｔの遅延時間を有する遅延線９が挿入さ
れている理由は、ＴＶモニタ画像の走査線飛び越しを円
滑に行なうためであり、これを挿入しないと再生画面の
上部にひきつれ状の画面歪、いわゆるスキューを生じて
しまう。

従って、このスキューを許容しうる場合はこの遅延線９
を省略することができる。以上が静止　　　　゛面撮像
時おける高分解能の輝度信号再生、記録方法である。一
方、色信号は動画撮像と全１（１同様に色信号再生マト
リクス３で再生し、記録トラック７に記録する。従って
色信号の分解能は、この場合、輝度信号の半分であるが
、通常、色信号の分解能は、輝度信号のそれの数分の１
程度でも再生画像の画質はほとんど劣化しないととが知
られておシ、実用上この方法は十分な再生画質を提供し
うる。

以上、第２図に示した実施例を用いて説明した本発明に
よる撮像装置によれば、操作釦の切替により良好な動画
撮像および静止画撮像が可能である。

なお、第２図の構成では輝度信号を記録しまた記録トラ
ック６ａ、　６ｂに対応した色信号を別の記録トラック
７に記録したが、この記録トラック７は記録トラック６
ａ、６ｂの上によく知られているＮＴＳＣ，ＰＡＬ、　
ＳＲＣＡＭ　などのテレビジョン方式に類似の手段、あ
るいはＶＴＲ，ビデオディスクなどに用いられている手
段を応用した周波数多重などの手段により多重しても良
い。この場合、トラック６ｂに多重する色信号成分にも
遅延線９と同一の遅延時間を有する遅延線を挿入するか
、又は信号を多重した後に遅延線９を挿入する必要があ
る。

また、第２図を用いて説明した構成では、撮像素子とし
てＷ、Ｇのくり返しを奇数水平ラインに、Ｃｙ＋Ｙｅの
くり返しを偶数水平ラインに配置した例を用いて説明し
たが、本発明の本質が、奇数と偶数の水平ラインを同時
に読出している形式撮像素子を用いて、動画撮像時は擬
似インタレース走査により視感的に垂直方向の分解能を
向上し、静止画撮像時は複数の記録トラックに、奇数番
目、偶数番目の水平ラインの信号から再生した輝度信号
を同時に記録するととにょシ分解能を確保していること
にあることに鑑みれば、同図の色フィルタ配置を入れか
えたシ、又はＷ　＝　Ｇ　Ｔ　Ｃｙ　、ＹａＯ色フィル
タのかわシに互いに補色関係にある別の色フィルタを用
いだ択又は同一色の色フィルタの水平方向、垂直方向の
くシ返し周期を変更したりしても、同様の効果が得られ
ることは明白であυ、これらは全て本発明の意図すると
ころである。

【図面の簡単な説明】

第１図は奇数番目および偶数番目の水平ラインを同時に
読出す形式の動画撮像装置を示す構成ブロック図、第２
図は本発明の一実施例を示す動画および静止画両方の撮
像機能を有する撮像装置の構成ブロック図である。 １・・・撮像素子　２　、　ＩＳａ、　５ｂ・・・輝度
信号再生マトリクス　３　、６ａ、　６ｂ・・・色信号
再生７トリクス４・・・駆動走督回路 、１５　。 ６ａ、　６ｂ、　？・・・記録トラック８・・・切替釦 ９・・・遅延線 代理人弁理士　薄　１）梨′−幸 ｌ：′ （４） 、　、シ／ ”　１７゜ °　１６゜ 第１図 ａ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　複数の水平ラインを同時に読出して輝度信号成分と
   色信号成分を抽出する撮像素子を用いた撮像装置におい
   て、切替スイッチを具備し、該切替スイッチの操作によ
   り該複数の水平ラインから同時に読出された信号を混合
   処理することにより輝度信号成分と色信号成分を得る第
   １の手段と、少くとも輝度信号成分はそれぞれの水平ラ
   インから得る第２の手段を切替えることを特徴とする撮
   像装置。 ２　上記第２の手段の出力信号のうち、偶数本ことを特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載の撮像装置。