JPS5846909B2

JPS5846909B2 - テレビジョン撮像方式

Info

Publication number: JPS5846909B2
Application number: JP56126436A
Authority: JP
Inventors: 康正杉原
Original assignee: Gencorp Inc
Current assignee: Aerojet Rocketdyne Holdings Inc
Priority date: 1981-08-11
Filing date: 1981-08-11
Publication date: 1983-10-19
Also published as: JPS57111193A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は固体イメージセンサ−を用いたカラーテレビジ
ョンカメラ等において画質を改善し高品位の画像を得る
ことを目的としたテレビジョン撮像方式に関するもので
ある。

従来、カラーテレビジョンカメラについては、プランピ
コン、ビジコン等の撮像管を用いたものが実用化されて
いる。

また、低価格あるいは小型軽量化の目的のためにストラ
イプフィルターを用いた単管式カラーテレビジョンカメ
ラも数種類の提案がなされ、一部は実用に供されている
。

しかしながら、最近は半導体技術の急速な進歩により撮
像管に代替される可能性のある種々の固体イメージセン
サ−が開発されつつある。

ＣＣＤ（ＣｈａｒｇｅＣｏｕｐｌｃｄＤｅｖｉｏｅ
”・”・電荷結合素子）と称されている撮像素子も、
その一例である。

いま、固体イメージセンサ−の一種であるこのＣＣＤに
例をとって説明する。

撮像管に代るイメージセンサ−として使用するためには
、イメージセンサ−の構成要素であるＭＯＳキャパシタ
の半導体空乏層を、一平面内に規則正しく必要な数だけ
縦横に配列せしめ、この平面に画像を光学的に結像せし
めることにより、個々の空乏層は像の光の強さに応じた
電荷が蓄積される。

この電荷を外部から印加したクロックパルスまたは駆動
パルスにより順次転送し、画像情報を映像信号として取
り出すことができる。

蓄積された電荷がクロックパルスによってつの空乏層か
らつぎの空乏層に転送される時間をｔｃとすると、ｔｃ
はクロックパルスの周期に等しい。

従って、転送時間ｔｃはクロックパルスの周波数を変え
ることにより、任意に選ぶことができる。

い昔、横一列に配列した空乏層の電極数をＮとすると、
この一列の電荷を転送して読み出す時間ＴＤは、次式の
ようになる。

ＴＤ＝ＮＸｔｃこのＴＤをテレビジョン標準方式の水平走査の一周期に
等しくなるようにＮおよびｔｃを定め、さらに横一列の
転送が完了すると、縦方向に順次移行して、テレビジョ
ン標準方式の垂直走査の一周期に等しい時間内に縦方向
の転送を完了させるように各定数を定めることは容易で
あるから、従来の撮像管の代替として利用することがで
きる。

具体的には水平、垂直の帰線時間を考慮して、Ｎ。

ｔｃおよびその他の定数を決定しなければならない。

このような固体イメージセンサ−は、小型軽量にして消
費電力も少なく、信頼性も高く、多くの優れた点をもっ
ている。

さらに、従来の撮像管に比較して大きな特徴は、その構
成並びに動作原理から明白なように、画像の幾何学的歪
が極めて小さいことである。

この画像の走査のメカニズムの違いによって、新規なカ
ラーテレビジョンの撮像方式が具体化され得るのである
。

従来のカラーテレビジョンカメラは、一個ないし三個の
撮像管が使用され、光電面に結像された画像を一個の電
子ビームで横ならびに縦に連続的に走査して映像信号を
取り出している。

そのときの画像の幾何学的歪は、電子ビームの走査の直
線性によって殆んど決定される。

また、複数個の撮像管を用いるときには、各々の電子ビ
ームを時間的に、また幾何学的位置において揃えなけれ
ばならず、これは高度の技術と熟練を要した。

三個の撮像管を用いたカラーテレビジョンカメラにおい
ては、画像情報をグイクロイックミラーによって三色に
分解し、三個の撮像管によって三色の色信号に変換する
。

この場合、上記した色のレジストレーションが特に問題
となる。

また二個の撮像管を用いたカラーテレビジョンカメラ
では、一個を明度信号に他の一個を色信号に用い、例え
ばストライプフィルターを用いて赤、青の色信号を取り
出し、緑の信号は明度信号と赤、青の信号からマトリッ
クス回路によって導き出している。

さらに、一個の撮像管を用いたカラーテレビジョンカメ
ラにおいては、複雑なストライプフィルターを用いて明
度信号と色信号が導き出せるように工夫されている。

このストライプフィルターを用いて色信号を導き出すた
めに、多くの場合、ＩＨの遅延回路を用いた位相分離、
または周波数分離の方法をとっていることは周知の通り
である。

ここに、Ｈは水平走査線周波数の周期を表わす。

ストライプフィルターを用いた単管式カラーテレビジョ
ンカメラにおいては、画質の質やストライプフィルター
に起因する妨害縞やモアーレの問題があるが、レジスト
レーションの問題はない。

他方、これらに用いられるストライプフィルターは、縦
あるいは斜めの縞の組み合わせが多くの場合用いられて
いる。

また、接縦のストライプフィルターも提案された例があ
るが、電子ビームを確実に細い横縞上を走査させること
が技術上極めて困難であるため、具体化された例はまだ
ない。

これに反して、固体イメージセンサ−においては、縦縞
および横縞においても色信号を規則的に選別して導き出
すことができる。

固体イメージセンサ−は、第１図に例示したようにセン
サ一部の電極が細分化されて縦横に規則正しく配列され
、その上、時間的に正確なりロックパルスによって規則
正しく転送されるので、画像の直線性や幾何学的歪は撮
像管の場合に比し極めて優れたものにすることができる
。

固体イメージセンサ−における画像の非直線性や幾何学
的歪は、センサー電極の配列の不揃いによって生ずるも
のと、撮像に用いる光学レンズ系に起因するものとがあ
るが、いずれも撮像管を用いた場合のそれらに比して無
祝し得る程度である。

このように固体イメージセンサ−においては、センサー
電極の幾何学的配列と、光学レンズ系によって一義的に
直線性と幾何学的歪が決定されるので、色ずれの極めて
少ないカラーテレビジョンカメラや、小型軽量にして構
成並ひに回路の簡単なカラーテレビジョンカメラを具体
化することができる。

すなわち、後述するような方法によって、個々のセンサ
ー電極に色選択性をもたせることは容易であるから、カ
ラーテレビジョンに必要な色を選択する電極を決められ
た規則に従って配置１ル、正確なりロックパルスにより
決められた規則に従って転送し、さらに要すれば外部電
気回路によって処理すれば、必要なカラーテレビジョン
信号を作ることができる。

個々のセンサー電極に固有の色の選択性をもたせる方法
はいくつかある。

いま、それらのうち１゜２の例について述べる。

第１例は、例えば赤色を受は持たせたい電極には赤色の
波長の光のみを透過する塗料を、青色を受は持たせたい
電極には青色の波長の光のみを透過する塗料をそれぞれ
の電極表面に蒸着、または焼付は等の方法で固定化する
ことである。

これによって、画像中の特定の色の成分の光のみがセン
サー電極に到達して電荷を蓄積することになる。

第２例は、イメージセンサ一平面上の個々の電極に、あ
らかじめ設計された色選択性を割り当ててできるパター
ンと同じ色フィルターを作ってイメージセンサ−の前方
に配置し、このフィルター上に先ずテーキングレンズに
よって被写体を結像させ、さらにフィルターを透過した
像をリレーレンズによってイメージセンサ−電極面に結
像させる。

前もってイメージセンサ−リレーレンズおよび色フィル
ターを調整しておけば、設計された色配列で各電極が色
選択性機能をもち、前述したように必要なカラーテレビ
ジョン信号を導き出すことができる。

このように、撮像管を用いた場合には電子ビームの偏向
による非直線性のため、水平の横縞による色フィルター
を用いたカラーテレビジョンカメラは技術的に困難とさ
れていたが、固体イメージセンサ−の場合には極めて容
易に具体化することができる。

固体イメージセンサ−を用いたカラーテレビジョンカメ
ラも撮像管を用いた場合と同様に、固体イメージセンサ
−を１個用いたもの、２個用いたもの、３個用いたもの
、および４個用いたものが考えられる。

１個用いたカラーテレビジョンカメラにおいてはドツ
トフィルターまたはストライプフィルターによって広帯
域の三色の色信号を導き出す。

２個用いたカラーテレビジョンカメラにおいては、１個
を明度信号用または広帯域の緑信号用に用い、他の１個
を色信号用に用い、ドツトまたはストライプフィルター
によって二色または三色の色信号を導き出す。

この場合の色信号は狭帯域でもよい。

さらに、３個用いたカラーテレビジョンカメラにおいて
は、ダイクロツクミラーによって三色に分解した画像を
、３個のイメージセンサ−で広帯域の色信号として導き
出す方法がある。

また別な方法として、１個を明度信号用または広帯域の
緑信号用に用い、残りの２個を別々の色信号用に用いる
方法がある。

後者の場合の色信号用のイメージセンサ−から取り出さ
れる色信号は、狭帯域でもよい。

４個用いたカラーテレビジョンカメラにおいては１個を
明度信号用に用い、他の３個を３色の色信号用に用いる
。

この場合にも、色信号は狭帯域でもよい。

上記の中で特記したように、狭帯域の色信号で十分な場
合が多くあるが、この場合には使用されるイメージセン
サ−の縦横に配列される電極数を広帯域用のものに比較
して、極めて少なくすることができるので製造が容易と
なり、信頼性も向上し低価格となる。

固体イメージセンサ−を用いた場合の、ひとつの大きな
特徴ということができる。

上記の固体イメージセンサ−を用いた新規なカラーテレ
ビジョンカメラは、撮像管の代りに固体イメージセンサ
−を用いて、電子ビームの代りにクロックパルスによっ
て電荷の転送をＬ明度信号および色信号を導き出した。

この場合、１個のイメージセンサ−から一系列の信号が
時間的に連続にあるいは直列的に堆り出され、外部回路
によって別々の色信号に分離する方法がとられている。

然しなから、固体イメージセンサ−においては、内部構
成から容易に判断されるように、縦横に細分化された電
極が規則正しく配列されている。

従って、これらの電極をある規則に従って二つのグルー
プまたは三つのグループに分類し１各グループ毎に別系
列のクロックパルスで転送して電荷を取り出すように内
部の設計、製造することができる。

二つのグループに対しては二系列のクロックパルスを
三つのグループに対しては三系列のクロックパルスを同
時に加えて電荷の転送を行えば、二系列または三系列の
同時信号を導き出すことができる。

例えば、上述したようにドツトフィルターまたはストラ
イプフィルターによって、赤色と青色の二つのグループ
に電極を分類して、赤色のグループを一つにつなぎ合わ
せて一系列のクロックパルスで転送できるようにし、一
方青色のグループも一つにつなぎ合わせて別の一系列の
クロックパルスで転送できるようにして、同時に赤色と
青色の転送を行えば、赤色信号と青色信号を同時に取り
出すことができる。

また、場合によっては各グループ間に一定の時間差をつ
けて転送することも、各系列のクロックパルスの調整で
容易に行うことができる。

このように、ひとつの画像画を二系列以上のグループに
分けて、定められた時間関係を保って別別に信号を取り
出す機能は、従来の撮像方式ではなし得なかった大きな
特徴である。

この特徴を利用して、簡単にして安価な、そして性能の
よいカラーテレビジョンカメラの撮像方式を提案するこ
とができる。

例えば、イメージセンサ−の横の各列の電極を水平方向
に一個ずつ順次赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の信号を
受は持つように、Ｒ，Ｇ。

Ｂ、Ｒ，Ｇ、Ｂ・・・・・・と配列して、Ｒ，Ｇ、Ｂの
三系列のグループとして構成し、三系列のクロックパル
スで同時に転送を行えばＲ，Ｇ、Ｈの同時信号を導き出
すことができる。

第２の列は横の第１列がＲを分担し、第２列が０１第３
列がＢを分担し１さらに第４．５．６・・・・・・列
をＲ，Ｇ、Ｂ・・・・・・と繰り返すようにしてＲグ
ループＧグループＢグループの三つのグループにＬ
１１１００クロックパルスで同時に電荷の転送を行えば
Ｒ，Ｇ、Ｈの同時信号を導き出すことができる。

第３の例は第２の場合と同様に横の各列をＲ，Ｇ、Ｂ、
Ｒ，Ｇ・・・・・・の順に配列し、グループ分けを第２
の場合と違って奇数番と偶数番の二つのグループにり、
−１一系列のクロックパルスによって電荷の転送を行
えばＲ，Ｂ、Ｇ、Ｒ。

Ｂ、Ｇ・・・・・・の順の線順次信号と、Ｇ、Ｒ，Ｂ、
Ｇ。

Ｒ，Ｂ・・・・・・の順の線順次信号を同時に導き出す
ことができる。

この二つの信号の中には、一つの水平走査区間に対して
（Ｒ，Ｇ）、（Ｂ、Ｒ）・・・・・・の如く二色ずつ含
まれるが、一色不足している。

しかし、この不足している一色はその前の走査区間の中
に含まれているから、これを１水平周期の遅延回路を用
いて利用すればＲ，Ｇ、Ｈの三信号を得ることができる
。

上記には３つの例を示したが、２色の場合、３色の場合
、ドツトの場合、線の場合を考えると、無数の組み合わ
せを考えることができる。

ここに共通して云えることは、二系列以上のクロックパ
ルスにより定められた時間関係を保って別別に信号を導
き出すことである。

前項で既に少し述べたが、二系列以上のクロックパルス
による電荷の転送において、相互のクロックパルス間の
時間的関係を調整することにより、各系列の出力信号の
時間的関係を制御できることが、この固体イメージセン
サ−を用いた場合の大きな特徴である。

この性質をカラーテレビジョンの撮像方式に利用すると
、固体イメージセンサ−の構成を簡略化でき、安価なカ
ラーテレビジョンカメラを製作することができる。

例えば、カラーテレビジョンの標準方式の一つであるＮ
１５Ｃ方式においては、走査線数５２５本でｌ：２のイ
ンターレース方式を採用している。

垂直帰線期間を２ＬＨ（Ｈは一水平走査線期間）とする
と、奇数、偶数両フィールドにて４２Ｈあるから、イメ
ージセンサ−の横の列は５２５−４２−４８３列が最低
必要となる。

少し余裕をとって約５００列あれば、正規のインターレ
ースした信号を取り出すことができる。

また、奇数、偶数両フィールドで同一の電極を利用すれ
ば、約２５０列あれば足りる。

再生モーターまたは受像機において、正規のインターレ
ースをしたラスターを作ることはできるが、映像信号は
奇数、偶数両フィールドとも同一の位置の情報であるか
ら、垂直解像度が劣化するので余り好ましくはない。

しかし、使用目的によっては十分実用になるカラーテレ
ビジョンカメラを作ることができる。

上述した二系列または三系列のクロックパルスによって
電荷の転送を行い正規のインターレースをさせるために
は、二系列の場合に約１０００列、三系列の場合には約
１５００列のイメージセンサ−が必要となる。

生産技術上の観点から列の数は少ない方が良く、また妻
止りも向上する。

いま、二系列の場合を例にとり、列の数を１／２すなわ
ち約５００本に減少させて、しかも正規のインターレー
スと同等の効果を出す方法を説明する。

第１列がＲ１第２列が０１第３列がＢを分担し、さらに
繰り返ＬＲ，Ｇ、Ｂ・・・・・・の順で配列し、５００
列で構成されているとする。

奇数番目を一つのグループとし、偶数番目を他の一つの
グループとする。

これを二系列のクロックパルスによって電荷の転送を行
うのであるが、奇数フィールドにおいては同時に転送を
行う。

すなわち、第１、第２列が第１水平走査線に対応してＲ
，Ｇの信号を出し、第３、第４列が第２水平走査線に対
応してＢ、Ｈの信号を出す。

同様の転送を繰り返して、奇数フィールドの転送は５０
０列で十分である。

つぎに、偶数フィールドは第２６３水平走査線の後半か
ら始まるのであるが、この１／２区間はここで取扱って
いる問題と大きく係り合うことはないので、第２６４水
平走査線から説明をする。

偶数フィールドでは、第１列の転送が第２６３水平走査
線の始めからスタートし、第２列の転送が第２６４水平
走査線の始めからスタートするように、奇数列のグルー
プを受は持つクロックパルスを偶数列グループを受は持
つクロックパルスより１日期間だけ早くスタートさせる
。

このように、クロックパルスを調整することは外部電気
回路で容易にできる。

従って、偶数フィールドでは第２、第３列が第２６４水
平走査線に対応り、Ｇ、Ｂの信号を出す。

つぎに第４、第５列が第２６５水平走査線に対応り、Ｒ
，Ｇの信号を出す。

同様に、以下繰り返して偶数フィールドの転送を終る。

つぎの奇数フィールドでは、再び第１列と第２列が同時
に転送をスタートするようにする。

第１４図にこの様子を図示した。

このようにすると第１４図からも理解されるように奇数
、偶数フィールドの各水平走査線を分担する列の組み合
わせが互い違いになっており、正規のインターレースと
同じ効果を得ることができる。

このような考え方は三系列の場合にも同様に適用するこ
とができ、イメージセンサ−の列を半分にすることがで
きるので極めて有効である。

固体イメージセンサ−を２個以上用いるカラーテレビジ
ョンカメラにおいては、その内１個のイメージセンサ−
を明度信号用または広帯域の緑色信号用に用い、残りの
イメージセンサ−を色信号用に使用する。

周知のように現在実用化されているカラーテレビジョン
方式はいずれもミックスドパイス方式の採用により、明
度信号は広帯域であるが、色信号は狭帯域である。

例えば、Ｎ１５Ｃ方式においては、明度信号は約４．２
ＭＨｚの広帯域幅をとっているが、色信号は約０．５
ＭＨｚの狭帯域幅で十分である。

従って、いま明度信号用に横一列に４００個、縦に５０
０列のイメージセンサ−を用いたとすると、色信号用の
ものは横一列に５０個、縦に５００列のもので十分実用
になる。

また、さらに垂直方向についても、色信号の解偉度は明
度信号のそれよりも悪くても差し支えないので、色信号
用には縦方向に約２５０列あるいはさらに約１２５列の
ものを使用することかできる。

従って、１５０列の場合には奇数、偶数側フィールドに
同一の電極を使用することによって実施できる。

また１２５列の場合には奇数、偶数側フィールドに同
一電極を使用するとともに、一列の色信号をＬＨの遅延
回路を用いて２本の水平走査線に対応せしめることによ
り実施することができる。

これは、安価なカラーテレビジョンカメラの製作に有効
である。

さて、添付図面に従って本発明の詳細な説明するが、こ
の説明に先立って本発明をよりよく理解できるように、
周知のイメージセンサ−の例を第３１図について述べる
。

同図に示されるイメージセンサ−は米国フェアチャイル
ド社のモデルであるが、これはマトリクス状に配置され
た多数のホトエレメントの感光列１１，２１，３１．・
・・・・・８４等からなる光蓄積部と、上記各ホトエレ
メントと対をなして交互に配置されたアナログ・シフト
レジスタからなる電荷転送部と、上記アナログ・シフト
レジスタの最終段あるいは最終行に接続され出力用水平
アナログ・シフトレジスタからなる水平転送部とから成
立っている。

そして、これら光蓄積部の各ホトエレメントは全て共通
に接続されて駆動用のクロックパルス（φＰ）が同時に
加えられ、また電荷転送部を形成するアナログ・シフト
レジスタの列単位の配置のうち、第１．３．５・・・・
・・行目等は奇数行同志並びに第２．４．６・・・・・
・行目等は偶数行同志が共通に接続され、奇数行に対し
ては電荷転送用の一方のクロックパルス（φＶｌ）が、
また偶数行に対しても同様に他方のクロックパルス（φ
Ｖ２）が加えられ、さらに水平転送部の出力水平アナロ
グ・シフトレジスタは１個おきに相互が共通接続されて
、奇数番側には出力信号読み出し用のクロックパルス（
φＨ１）が加えられる一方、残りの偶数番側の各出力用
アナログ・シフトレジスタにも同じくクロックパルス（
φＨ２）が加えられるように構成されている。

上記構成に基づくその動作を次に述べる。

（１）照射光の強さに応じて、光蓄積部のホトエレメン
ト下の空乏層に電荷が蓄積され、当該光蓄積部に対し全
てのホトエレメントを共通に駆動するクロックパルス（
φＰ）が加えられてそのスタート時点を制御し、このク
ロックパルス（φＰ）を零にすると同時にＪ電荷転送用
のクロックパルス（φ■ｌ）を発生させて電荷転送部に
おける上記奇数行側の系統へ加えることにより、光蓄積
部の電荷は対応するアナログ・シフトレジスタへと転送
される。

但し、このとき奇数行側の電荷は転送されるか、偶数行
側には駆動用のクロックパルスが加えられていないので
電荷は転送されない。

そのため、第１回目の転送後は各列について、電荷は１
つおきに存在することになる。

従って、１行ずつ上方の行へ転送することができる。

（２）次に、上記クロックパルス（φＶｌ）を零にする
と同時に、同じく他のクロックパルス（φＶ２）を発生
させて電荷転送部における上記偶数行側の系統へ加え、
且つ水平転送部における水平アナログ・シフトレジスタ
の奇数番側の系統へも出力信号読み出し用のクロックパ
ルス（φＨ１）を加える結果、上記各１行目の電荷が水
平転送部へ転送され、他の行（第３．５．７・・・・・
・行目）の電荷は各１行ずつ垂直に上方向へ転送される
。

（３）次いで、上記クロックパルス（φＨ）を零にする
と同時に、同じく他のクロックパルス（φＨ２）を発生
させて水平転送部における水平アナログ・シフトレジス
タの偶数番側の系統へ加えると、これにより当該水平転
送部の上記各電荷は左側へ転送される。

そして、このクロックパルス（φＨ２）の出力を零にす
ると同時に、再び上記クロックパルス（φＨ１）を水平
アナログ・シフトレジスタの奇数番側の系統へ加え、こ
れら出力信号読み出し用のクロックパルス（φＨ１）と
（φＨ２）が互いに正、零の繰り返しを行うと、水平転
送部における上記各電荷は次々に左側へ転送されると共
に、上記クロックパルス（φＨ１）の繰り返しタイミン
グにおいて順次に出力信号として読み出される。

（４）上記第１行目各列の電荷が出力へ順次壜り出され
、最終列の電荷が出力へ取り出されると、電荷転送用の
クロックパルス（φＶ２）を零にする一方、再びクロッ
クパルス（φＶｌ）を加える。

このとき、最初の第３行目の電荷は第２行目へ転送され
ているから、上記クロックパルス（φＶｌ）と（φＶ２
）のやりとりで当該電荷は水平転送部へと転送される。

この後、上記と同様な動作により水平転送が行われる。

尚、その他のイメージセンサ−としては、米国ＲＣＡ社
の開発に係るモデルがあるが、その内容は例えば同社出
願の特開昭４９−６６０８２号公報において詳しく開示
されているので、ここでは詳細な説明は省略する。

以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は広帯域用の固体イメージセンサ−のセンサー電
極の配列の様子を示すもので、横列にＮ個、縦にＭ列の
配列をし、明度信号用または広帯域の色信号用に使用す
る。

また、第２図は狭帯域用の固体イメージセンサ−のセン
サー電極の配列を示し、横一列にＰ個、縦にＱ列の配列
状態となしている。

そして、これらの固体イメージセンサ−については、希
望する性能によって両者を使い分ければ合理的である。

阻し、これら第１図および第２図の固体イメージセンサ
−におけるセッサー電極については、図面上では一部省
略して簡略化した表現となっているが、実質的には上記
第３１図のイメージセンサ−の場合と略同様な基本配置
構造をもって構成され、マトリクス状に配置された多数
のホトエレメントの感光列からなる光蓄積部、各ホトエ
レメントと対をなして交互に配置されたアナログ−シフ
トレジスタよりなりクロックパルスによる駆動によって
光蓄積部からの電荷を一時蓄えたのち転送するための電
荷転送部および電荷転送部からの電荷を別のクロックパ
ルスによる駆動によって一時的に蓄えると共に配列を並
べかえて転送することにより信号出力として取り出すた
めの水平転送部を含み、またこれらの各構成要素は電荷
結合デバイスを応用したイメージセンナ−の基本動作と
略同様に動作するものである。

従って、上記の基本動作原理を応用し、クロックパルス
による駆動の方法を一系列のみならず、二系列または三
系列等のクロックパルスを用いて電荷の転送を行うこと
により複数個の信号を取り出すことができ、本願発明に
係る第３図以後の実施例に対応させることができるもの
である。

第３図に１志願次方式によって信号を摩り出す場合の一
例で、ドツトフィルターによって横の各電極がＲ，Ｇ、
Ｂ、Ｒ，Ｇ、Ｂの順に色を分類し、縦方向の各列も同じ
配列をし、一系列のクロックパルスで電荷の転送を行う
ことにより、Ｒ，Ｇ。

Ｂ、Ｔ（、Ｇ、Ｂの点順次信号か導き出せるので、外部
電気回路でリンプリングパルスによってＲ２Ｏ，Ｂの別
々の色信号に分離することができる。

色の配列の組み合わせは一定の規則に従っておれはよく
、２色、３色でも、さらにもつと多くの色でもよく、無
数の組み合わせが存在する。

さらには、各列毎に色の順序を変えても差し支えない。

第４図は二系列のクロックパルスを用いた点順次方式の
一例で、図においては各列の電極がＲ２Ｈ，Ｒ，Ｈの順
に２色を分担し、ＲのグループとＢのグループに分けて
二系列のクロックパルスで電荷の転送を行い、Ｒ信号と
Ｂ信号を同時に取り出している。

色の組み合わせは２色以上同色でもよく、また各列毎に
順序が入れ代ってもよいが、一定の規則に従って配列さ
れていればよい。

但し、外部電気回路でサンプリングパルスによって必要
な色信号に分離する必要がある。

第５図は三系列のクロックパルスを用いた点順次方式の
一例であるが、考え方は第４図の三系列の場合と同様で
あるから詳細な説明は省略する。

第６図以降は、主として線順次方式を用いた場合のいく
つかの例を示している。

各列毎に特定の色を分担し、フィルターは水平のストラ
イプフィルターを用いる。

第６図は正規のインターレースができる配列がされてい
て、ＮＴＳＣ方式ではＭは約５００列必要である。

奇数番列は第１，３゜５をＲ，Ｇ、Ｂの順に配列し、偶
数番列は第２゜４．６をＢ、Ｒ，Ｇの順に配列して、系
列のクロックパルスによって奇数フィールドは奇数番列
を偶数番フィールドには偶数番列の電荷を順次転送すれ
ば、Ｒ，Ｇ、Ｈの線順次信号を導き出すことができる。

このＲ，Ｇ、Ｈの線順次信号を、ＩＨの遅延回路を２個
とスイッチング回路を用いてＲ２Ｏ，Ｂの同時信号に変
換できることは既に周知のとおりである。

第７図は第６図を簡単化したもので、奇数、偶数両フィ
ールドにおいて同一電極列を使用するようにした。

従って、ＮＴＳＣ方式の場合にはＭが約２５０列になる
。

出力はＲ，Ｇ、Ｂの線順次信号である。

第８図、第９図は第６図、第７図に対応するものである
が、２色の線順次信号を取り出す方法であって、主とし
て２個の固体イメージセンサ−を用いたカラーテレビジ
ョンカメラの色信号用に用いられる。

第１０図から第１６図までは、二系列のクロックパルス
によって三個の線順次信号を同時に得る方法の例につい
て述べる。

第１０図は奇数番列をＲ１偶数番列をＢとし、第１，２
列が第１走査線に、第５，６列が第２走査線に対応し、
第３，４列が第２６４走査線に、第７，８列が第２６５
走査線に対応するようにして構成してＲを１グループと
し、Ｂを他のグループとして二系列のクロックパルスで
電荷の転送を行えば、正規のインターレースをしたＲ、
Ｈの同時信号が得られる。

この場合、ＮＴＳＣ方式ではＭが約１０００列必要とな
り、生産技術上の難点がある。

第１１図は第１０図の場合と同様に、二色の色信号を二
系列のクロックパルスによって同時に得る方法であるが
、奇数、偶数両フィールドにおいて同一電極列を使用す
るようにした。

従って、Ｍは第１０図の場合の１／２でよい。

第１２図は各列をＲ，Ｇ、Ｂ、Ｒ，Ｇ、Ｂ・・・・・・
の順に配列し、２列ずつ同時に電荷の転送を行い、第１
．２列が第１走査線に、第３，４列が第２走査線に対応
し、さらに偶数フィールドにおいても第１．２列を第２
６４走査線に対応させ、奇数、偶数フィールドで同一電
極を利用するよう構成したもので、Ｍが約５００列必要
である。

この場合、２系列のクロックパルスで電荷を転送するの
で、第１系列の出力はＲ，Ｂ、Ｇ、Ｒ・・・・・・の線
順次信号、第２系列はＧ、Ｒ，Ｂ、Ｇ・・・・・・の線
順次信号が出力信号となる。

この２つの信号から同時式３色信号を得るには、第１３
図のようにすればよい。

第１３図において、３はＩＨの遅延回路、４は信号切換
回路、５は切換パルス発生回路であり、端子１，２に第
１１第２系列の信号を加えると、遅延回路３の出力には
第２系列の信号がＩＨだけおくれで出てくるから、第１
、第２系列が例えばそれぞれＧ、Ｈの信号のとき、遅延
回路３の出力はＲとなって３色が同時に信号切換回路４
に入力され、リング状にＩＨ毎に色が変化するので、こ
の切換回路４にて端子６，７．８にそれぞれＲ２Ｇ、Ｈ
の連続した同時信号を導き出すことができる。

第１４図は第１２図の例にさらに改良を加えたもので、
インターレースが改善される。

固体イメージセンサ−は第１２図のものと同じものが使
用できる。

すなわち、Ｒ，Ｇ、Ｂ、Ｒ，Ｇ、Ｂ・・・・・・の順に
各列が配列され、２列ずつ電荷の転送が行われる。

第１２図の例と異なるところは、偶数フィールドの２列
ずつの組み合わせを奇数フィールドに対して一列ずらせ
ることである。

第１，２列および第３，４列が第１１第２走査線に対応
するのに対して、偶数フィールドでは第２，３列および
第４，５列がそれぞれ第２６４、第２６５走査線に対応
するように外部電気回路でクロックパルスのスタートの
調整を行う。

この第１４図の場合には、偶数フィールドのスタート時
点において、第１系列の転送を第２系列に対してＩＨ分
だけ早く始めれはよい。

但し、こうして得られた２系列の信号を第１３図の回路
に加えると不都合を生ずるので、第１５図の如く附加回
路を通す必要がある。

この第１５図において、番号１〜８については第１３図
と同じ構成であるが、１，２の端子の間に奇数、偶数フ
ィールド切換回路を追加する。

９は信号切換回路、１０が切換パルス発生回路である。

そして、奇数フィールド区間では１１．１２の入力信号
がそれぞれ端子１および２に出力され、偶数フィールド
では１１．１２の入力信号がそれぞれ端子２および１に
出力されるように、信号切換回路９によって切換えられ
る。

このようにすると、信号切換回路４への入力はいつもＲ
，Ｇ、Ｂの３色がリング状に規則に従１．）で入力され
るので、端子６，７．８に３色の連続信号を同時に摩り
出すことができる。

尚、図の（偶）は偶数フィールドの意で、その例を示し
である。

第１６図は第１２図の各列の色の配列を変えたもので、
偶数列をＲ，Ｂ交互にし、奇数列をすべてＧにしたもの
である。

従って、奇数列の信号出力はＧの連続信号であり、偶数
列はＲ，Ｈの線順次信号であるから、ＩＨの遅延回路を
用いてＲ２Ｈの連続同時信号を導き出すことは周知であ
る。

第１１図は３系列のクロックパルスによって電荷の転送
を行い、同時に３系列の信号を取り出すもので、第１７
図は２系列の場合の第１１図に対応するものであり、奇
数、偶数両フィールドにて同一電極を利用し、Ｒ，Ｇ、
Ｈの同時信号を得る。

インターレースを改善するために、２系列の場合の第１
０図に対応する配列のものが考えられるが、図示するこ
とは省略する。

この場合にＭが約１５００列必要となり、技術的にさら
に困難が伴う。

−第１８図はＭを約７５０列として良好なインター
レース画像を得るために考案されたもので、２系列の場
合の第１４図の場合と同様に奇数、偶数両フィールドに
おいて、各走査線に対応する列の組み合わせを変えたも
のである。

この第１８図における奇数フィールドにおいては第１．
２．３列が第１走査線に、第４．５．６列が第２走査線
に対応し、以下順次繰り返えし、また偶数フィールドに
おいては第３．４．５列が第２５４走査線に対応し、第
６．７．８列が第２６５走査線に対応し、以下順次繰り
返すように配列してクロックパルスのスタートの調整を
している。

このようにするためには偶数フィールドにおいて、第１
系列Ｒと第２系列Ｇの信号を取り出すために使用される
クロックパルスを、第３系列のＢのものよりもＩＨ区間
だけ早くスタートするように外部電気回路で調整すれは
よい。

尚、図示しなかったけれども、偶数フィールドにおいて
第１系列のＲのみＩＨ区間早くスタートして、第２．３
．４列が第２６４走査線に対応するように組み合わせる
ことができる。

然し乍ら、これらの二つの方法はインターレースの観点
から十分ではなく、例えば第１９図の方法によってイン
ターレースを改善することができる。

イメージセンサ−と電荷の転送は第１８図の場合と全く
同じで、外部電気回路によって偶数フィールドのみＩＨ
流の走査線に含まれるＧ信号をＩＨの遅延回路を通して
利用し、４列の信号で一本の走査線に対応せしめる。

図においては、第２゜３．４．５列を第２６４走査線に
、第５．６，７゜８列を第２６５走査線に対応せしめて
いる。

このようにすると、奇数フィールドの各走査線の中間に
偶数フィールドの走査線が入り、良好なインターレース
を得ることができる。

また、このような信号を作るには、領えは第２０図のよ
うな方法がある。

１３の端子には第２系列のＯ信号を加える。

１５はｌＨの遅延回路、１１．１６は緩衝増幅器である
が必要不可欠なものではない。

１７は信号切換回路であり、奇数フィールドで緩衝増幅
器１４からの信号を信号加算回路１９に加え、偶数フィ
ールドで緩衝増幅器１６からの信号を信号加算回路１９
に加えるように切換える。

１８は奇数、偶数フィールド切換用パルスの発生回路で
ある。

この、ようにすると端子２０への出力信号は、奇数フィ
ールドでは信号加算回路１９において端子１３への入力
信号と緩衝増幅器１４からの信号が加算されるが、元来
同じ信号である第２、第５列のＧ信号がそのまま出てく
る。

これに対して、偶数フィールドでは信号加算回路１９に
おいて端子１３への入力信号と緩衝増幅器１６からの信
号が加算されるので、相隣接する二本のＧ信号が加算さ
れる。

こうして、上記の方法を実施することができる。

このとき、緩衝増幅器１６を狭帯域（低域通過特性）と
して、隣接する二本のＧ信号の加算によって生ずる解像
度の劣化を防ぐこともできる。

第２１図は４系列のクロックパルスを用い、インターレ
ースも良好になるよう奇数、偶数フィールドの列の組み
合わせを変えている。

各列はＲ２Ｏ，Ｂ、Ｇの総り返しで色を分担している。

奇数フィールドでは４列ずつ転送を行うが、４番目の第
４，８，１２・・・・・・列のＧ信号は利用しない。

第１．２．３列のＲ，Ｇ、Ｂを第１走査線に、第５゜６
．７列のＲ，Ｇ、Ｂを第２走査線に対応させる。

これに対し、偶数フィールドでは第１系列の転送を他の
ものよりＩＨ区間だけ早くスタートさせる。

第２，６．１０の第２系列のＧ信号は、偶数フィールド
では使用しない。

従って、第３．４．５列のＢ、Ｇ、Ｒが第２６４走査線
に、第７．８．９列のＢ、Ｇ、Ｒが第２６５走査線に対
応している。

第２系列のＧ信号は奇数フィールドのみ、第４系列のＧ
信号は偶数フィールドのみにて利用するには、奇数、偶
数フィールドの切換パルス発生器と信号切換回路によっ
て簡単に実施できる。

その一実施例を第２２図に示しである。

図において、２１．２２の端子にはそれぞれ第２系列の
Ｇ信号、第４系列のＧ信号を加える。

２３は奇数フィールドの信号のみ通過させる信号ゲート
回路、２４は偶数フィールドの信号のみ通過させる信号
ゲート回路、２５は切換パルス発生回路、２６は選択さ
れた二つの信号の加算回路であり、これにより２７の端
子には連続したＧ信号が出力される。

第２３図は固体イメージセンサ−を２個、内１個を明度
信号用（以後Ｙ信号という）、１個を色信号用に用いた
例である。

既述したように、色信号は狭帯域で差し支えないので、
奇数、偶数両フィールドにおいて同電極を使用すれば、
Ｙ信号用のものの約１７２の列で構成できて画質の劣化
も殆んど問題とならない。

図では、色信号は各列がＲ，Ｂ、Ｒ，Ｂの配列のものを
示したが、点順次信号でも線順次信号でもよく、多くの
例が考えられる。

第２４図は固体イメージセンサ−を３個、内１個をＹ信
号用に他の２個を色信号用として、例えばＲ信号、Ｂ信
号に用いた例であるが、色信号はＩＨ毎に電荷の転送を
する。

すなわち、Ｙ信号の第１列と同時に色信号も第１列の転
送をする。

Ｙ信号が第３列の転送をしているとき、色信号は転送を
休止して、その区間は第１列の色信号をＩＨの遅延回路
を通して利用する。

つぎに、Ｙ信号が第５列の転送をするとき、同時に色信
号は第３列の転送を行う。

以下、同様に繰り返す。このような方法によって、色信
号用の列をＹ信号用の約１／２にすることができる。

第２５図は第２４図の例をさらに単純化したもので、色
信号用は奇数、偶数両フィールドに同一の電極を利用す
るように構成した。

このようにすれば、色信号用はＹ信号用の列の約１７４
で足りることになる。

つぎに、１系列のクロックパルスで電荷の転送を行い線
順次信号をホリ出して利用する場合において、インター
レースを改善する方法について補足的説明をする。

第２６図は第７図の方式によってＲ，Ｇ、Ｂ・・・・・
・の線順次方式による信号を取り出したときのインター
レースを改善する方法を示すブロック図である。

図において、２８はＲ，Ｇ、Ｈの線順次信号の入力端子
、２９．３０．３１はそれぞれＩＨの遅延回路、３２は
奇数、偶数フィールド切換信号発生器、３３は信号切換
回路、３４は加算回路、３５は３Ｈ区間にＩＨずつパル
スを発生するリングカウンタ、３６は信号切換回路、３
７、３８。

３９はそれぞれＲ，Ｇ、Ｂの連続信号の出力端子である
。

まず、奇数、偶数フィールド切換信号発生器３２、信号
切換回路３３、加算回路３４の動作の説明をしよう。

信号切換回路３３に入る端子２８からの信号と遅延回路
３１から入る信号は同色であるが、３Ｈの時間差がある
。

奇数、偶数フィールド切換信号発生器３２のパルスの極
性の調整によって、奇数フィールドのときには信号切換
回路３３は端子２８より入った信号を選択して加算回路
３４に入力するようにし、偶数フィールドのときには遅
延回路３１より入った信号を選択して加算回路３４に入
力するようにする。

従って、加算回路３４の出力は奇数フィールドでは各走
査線の信号がそのまま出力され、偶数フィールドにおい
ては同色の相隣接する２本の信号（３，Ｈの時間差があ
る）の相加平均が順次出力される。

尚、遅延回路２９．３０およびリングカウンタ３５、信
号切換回路３６の組み合わせによって、Ｒ，Ｇ。

Ｂの線順次信号がＲ，Ｇ、Ｂの同時式信号に変換される
ことは周知であるので、詳細な説明は省略する。

このように奇数、偶数両フィールドにおいて、各走査線
に対応する色を組み合わせる電極列の質を変えることに
より性能の改善を計ることができる。

第２７図は第８図、第９図の方式によってＲ２Ｈの線順
次信号を取り出したときの画質を改善する方法を示すブ
ロック図である。

図において、４０はＲ１、Ｂｌ、Ｒ２，Ｂ２・・・・
・・の線順次信号の入力端子、４１，４４．４５はＬＨ
の遅延回路、４２は切換パルス発生回路、４３は信号切
換回路、４６゜４７は加算回路、４８．４９はそれぞれ
Ｒ信号、Ｂ信号の出力端子である。

この内、遅延回路４１、切換パルス発生回路４２信号切
換回路４３は周知の線順次信号を同時式信号への変換回
路であり、信号切換回路４３の出力はＲ１，Ｒ１，Ｒ２
゜Ｒ２・・・・・・とＢｌ、Ｂｌ、Ｂ２、Ｂ２・
・・・・・の２系列の同時信号である。

これらの信号は同一の信号が２回ずつ繰り返されている
ので、遅延回路４４、加算回路４６を通すと一定査線前
のものとの相加平均が出力され、例えばＲｚ（Ｒｔ＋
Ｒ２）／２゜Ｒ２（Ｒ２＋Ｒ３）／２のごときＲ信号が
得られる。

すなわち、Ｂが走査されている区間は、従来はＲ１をＩ
Ｈ遅延させて補間していたのであるが、本方式では（Ｒ
１＋Ｒ２）／２で補間することによって画質の向上を計
っている。

第２８図は第９図のような場合に第２７図にさらに追加
することによってインターレースの改善を計ったもので
ある。

図において、４２は第２７図のＲ信号の出力端子と同一
である。

５０はＬＨの遅延回路５１は加算回路、５２は奇数、偶
数フィールド切換パルス発生回路、５３は信号切換回路
、５４は信号出力端子である。

端子４８からの入力信号はＲ１（Ｒ１＋Ｒ２）／２．Ｒ
２（Ｒ２＋Ｒ３）／２・・・・・・のＲの連続信号であ
るから、遅延回路５０、加算回路５１を通った当該加算
回路５１の出力はＩＨ遅れて（３Ｒ１＋Ｒ２）／４。

（Ｒ１＋３Ｒ２）／４．（３Ｒ２＋Ｒ３）／４・・・・
・・のようになる。

従って、この両信号を奇数フィールドでは端子４８から
の入力がそのまま端子５４に出力し、偶数フィールドで
は加算回路５１からの出力が端子５４に出力するように
切換えを行えばインターレースが改善される。

この第２７．２８図の方法は明度信号の場合にも適用す
ることができ、ＮＴＳＣ方式ではＭを約２５０列のイメ
ージセンサ−を用いて良好な画像を得ることができる。

また、この方法は第２４゜２５図のＲ，Ｂの信号用にも
適用できる。

また、第２７図の考え方は第３図、第４図、第５図のよ
うな点順次信号の場合にも適用することができ、遅延回
路の時間を変更することによって容易に実施することが
できる。

第２６．２７．２８図はそれぞれ画質改善のためのひと
つの例を示したものに過ぎず、同じ効果を出すための方
法は他にも存在する。

これまでの説明において、走査線の番号等、便宜上ＮＴ
ＳＣ方式を例にとって説明してきたが、他の方式例えば
ＰＡＬ、ＳＥＣＡＭ方式においても全く同様に扱うこ
とができる。

また色信号にはＲ，Ｇ、Ｂ、二色のときはＲ，Ｂを用い
て説明したが、これらも他の色を使用して伺ら支障を生
じないものである。

さらに、Ｙ信号の代用としてＣ信号を用いることがある
のも既に一般常識である。

またフィールターの色は取り出したい色信号の色と必ず
しも一致しなくても、外部電気回路によって希望する色
信号が得られればよい。

■、２のインターレースをしているテレビジョン方式に
おいては、奇数フィールドの最後が１／２Ｈ終り、偶数
フィールドの始まりが１／２Ｈの点からスタートするの
で、それに対応した電極の配列をしたイメージセンサ−
が考えられるが、本発明の本質と直接関係はないのでこ
の点については省略したが、列の構成を少し余裕をもっ
てとっておいて、あとで帰線消去信号によって処理する
ことができる。

上記具体例の説明においては、イメージセンサ−の電極
を第１図、第２図に示すように説明の簡略化のために縦
、横に配列したが、第２９図のように任意の角度で斜め
に配置しても、本発明の主旨を損うことなく同じように
取扱うことができる。

また、第３０図は各電極の分担色および信号取り出し関
係の一例を示すものであり、第Ａおよび第Ａ′系列、第
Ｂ、％−よび第Ｂ′系列、第Ｃおよび第Ｃ′系列をまと
めて信号を抽出するならば第５図と同様となり、もちろ
ん第３図、第４図にも適用できるが、例えは一列おきに
すなわち第Ａ、第Ｂ、第Ｃ１第Ａ′、第Ｂ’ Ｆ第Ｃ′
系列の順にしてもよい。

いずれにしても、色の分担色どうしを近くに配置可能な
ので、色分解能に優れたものを提供できる。

従って、上述のような方法を用いたカラーテレビジョン
カメラは、極めて小型軽量にして動作の安定なものが得
られる。

将来は、本発明による装置に映像記録装置を組み込んで
一体化し、携帯可能な撮像記録装置として具体化するこ
とが期待できる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の各実施例を説明するためのものであり、
第１図、第２図はイメージセンサ−の一部省略配列図、
第３図乃至第５図は各電極の分担色と信号取り出し関係
を示すイメージセンサ−の一部省略配列図、第６図乃至
第１１図、第１９図はイメージセンサ−の各配列と走査
線との関係を示す一部省略関係図、第１３図、第１５図
はイメージセンサ−の信号から同時信号を得るためのブ
ロック図、第２０図は第１９図の場合の信号の取り出し
方を示すブロック図、第１２図、第１４図、第１６図乃
至第１８図、第２１図はイメージセンサ−の各配列と走
査線および信号取り出しとの関係を示す関係図、第２２
図は第２１図の場合の信号の堆り出し方を示すブロック
図、第２３図乃至第２５図は複数のイメージセンサ−間
の相対位置を示す関係図、第２６図乃至第２８図は画質
改善のための附加回路を示すブロック図、第２９図は第
１図、第２図に対応する他のイメージセンサ−の一部省
略配列図、第３０図は各電極の分担色および信号取り出
し関係の一例を示すイメージセンサ−の一部省略配列図
、第３１図は本発明に係るテレビジョン撮像方式につい
ての動作原理を説明するために従来の方式に係るイメー
ジセンサ−についての構成および信号処理関係を示す図
である。

Claims

【特許請求の範囲】１固体イメージセンサ−を撮像素子として用いるカラ
ーテレビジョンカメラにおいて、一系列のクロックパル
スで電荷の転送を行い、二色または三色の順次信号を導
出せしめ、該順次信号を信号加算回路１９と信号切換回
路１７と遅延回路１５とにそれぞれ入力すると共に、同
遅延回路１５を介したＩＨの遅延せる信号を前記信号切
換回路１７に入力し、奇数フィールドには前記順次信号
を、偶数フィールドには前記遅延回路の出力を奇偶フィ
ールド切換バルブ発生回路により選択的に切換を行う信
号切換回路の出力を前記信号加算回路１９に入力せしめ
、同信号加算回路１９において同色の相隣接する二つの
信号を加算せしめて二色または三色の同時式信号に変換
する信号としたことを特徴とするテレビジョン撮像方式
。２固体イメージセンサ−を撮像素子として用いるカラ
ーテレビジョンカメラにおいて、一系列のクロックパル
スで電荷の転送を行い、二色または三色の順次信号を導
出せしめ、該順次信号を信号加算回路１９と信号切換回
路１７と遅延回路１５とにそれぞれ入力すると共に、同
遅延回路１５を介した１日の遅延せる信号を前記信号切
換回路１７に入力し、奇数フィールドには前記順次信号
を、偶数フィールドには前記遅延回路１５の出力を奇偶
フィールド切換パルス発生回路１８により選択的に切換
を行う信号切換回路１７の出力を前記信号加算回路１９
に入力せしめ、同信号加算回路１９において同色の相隣
接する二つの信号を加算せしめて二色または三色の同時
式信号に変換する信号とすると共に、前記導出せる二色
または三色の順次信号の一つである第１信号と同一色の
第２信号をも導出せしめ、同第１信号を水平走査線の奇
数フィールドのみ通過させる第１の信号ゲート回路２３
と同第１信号と同一色の第２の信号を偶数フィールドの
み通過させる第２の信号ゲート回路２４とを奇数、偶数
フィールドの切換パルス発生回路２５により切換え、両
信号ゲート回路２３．２４の出力を加算回路２６にそれ
ぞれ入力せしめ、同加算回路２６の出力を前記順次信号
の一つとしてなることを特徴とするテレビジョン撮像方
式。