JPH06339146A - テレビジョンカメラ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 現在広く利用されている撮像素子を利用し
て、簡便な手法でハイビジョンなどの高精細な画像信号
を得ることができる実用性の高いテレビジョンカメラを
提供する。 【構成】 色分解光学系１４によって分離されたＲ／
Ｂ，Ｇ１，Ｇ２の光は、手ぶれ補正機能付きＰＡＬ方式
の撮像素子２４，２６，２８にそれぞれ入射する。Ｇ
１，Ｇ２の撮像素子２６，２８は水平又は垂直方向に１
画素又は１／２画素ピッチ画素ずらしが行われて配置さ
れている。また、各撮像素子は、シャッタモードで駆動
されてフレーム読出しが行われるので、良好な解像度が
得られるようになる。また、得られた信号中の高帯域成
分を補間するなどを行って、帯域の広い信号を得ること
ができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はテレビジョンカメラにか
かり、更に具体的には、ＰＡＬなどの従来方式のＣＣＤ
撮像素子を利用して、ハイビジョンなどの従来より高い
解像度の方式に対応する業務用あるいは民生用のハイビ
ジョンカメラに関する。

【０００２】

【従来の技術】現在のＮＴＳＣ方式のテレビジョンで
は、画面表示は４：３のアスペクト比となっているが、
最近では、より高精細なものとしてハイビジョンが実用
化されている。ハイビジョンの概略の規格は次の表１に
示すようになっており、画面の精細度は従来のＮＴＳＣ
方式よりも３〜５倍となっている。

【０００３】

【表１】

【０００４】この表１に示すように、水平走査線数はＮ
ＴＳＣ方式が５２５本，ＰＡＬ方式が６２５本であるの
に対し、ハイビジョンではそれらの約２倍の１１２５本
となっている。また、水平方向の画素数は１９２０とな
っている。

【０００５】このようなハイビジョン用のＣＣＤカメラ
としては、イメージサイズが１インチの２００万画素
（水平１９２０画素×垂直１０３６画素）の撮像素子を
用いたものがある（昭和６３年１０月２８日テレビジョ
ン学会技術報告「ハイビジョンＣＣＤカラーカメラ」参
照）。ところが、このハイビジョンカメラでは、１イン
チ光学系を必要とするため、非常に装置が大型化すると
ともに重量も重くなり、ハンディカメラとしては実用的
とはいえない。

【０００６】そこで、イメージサイズが２／３インチの
１３０万画素（水平１２５８画素×垂直１０３５画素）
の撮像素子を用いたものが提案されている（１９９１年
１０月２５日テレビジョン学会技術報告「ハイビジョン
小型２／３インチＣＣＤカメラ」、テレビジョン学会誌
Vol.47,No.2,pp.203〜211(1993)「デュアルグリーン方
式を用いたハイビジョン２／３インチ小型ＣＣＤカメ
ラ」参照）。この従来技術によれば、画素数が減って犠
牲になった解像度は空間画素ずらしの手法で補うことに
なる。画素ずらしによる解像度向上手法としては、ＲＧ
Ｂ方式やデュアルグリーン方式がある。

【０００７】図１５には、Ｒ，Ｇ，Ｂそれぞれに専用の
撮像素子を用いるＲＧＢ方式が示されている。被写体か
らの光は、撮像レンズ１００，色分解光学系１０２によ
ってＲ，Ｇ，Ｂに分解され、Ｒ，Ｇ，Ｂの撮像素子１０
４，１０６，１０８にそれぞれ入射する。各撮像素子の
出力信号は、アンプ１１０，１１２，１１４でそれぞれ
増幅されて出力される。

【０００８】この方式では、図１６に示すように、Ｒ，
ＢをＧに対して水平方向に半ピッチ（１／２画素ピッ
チ）ずらした光学的位置に張り合わせる。なお、Ｒ，Ｂ
は同位相である。このような画素ずらしによって、水平
解像度の改善と折り返しノイズのキャンセルを行い、全
体として画質改善を図る。しかし、この方式では、Ｒ，
Ｇ，Ｂの各分解画像のフォーカス点が異なることによる
倍率色収差が出やすく、Ｒ，Ｇ，Ｂによって画面上にお
ける像の大きさが異なることになる。

【０００９】次に、図１７には、２つのＧ用撮像素子を
用いるデュアルグリーン方式が示されている。このデュ
アルグリーン方式は、前記ＲＧＢ方式における周辺解像
度低下を改善するために提案されたもので、Ｒ，Ｂには
一枚の撮像素子が用いられ、Ｇには２枚の撮像素子が用
いられる。

【００１０】被写体からの光は、撮像レンズ１００，色
分解光学系１２０によって，Ｇ１，Ｇ２，Ｂ／Ｒに分解
される。Ｇ１，Ｇ２は、撮像素子１２２，１２４にそれ
ぞれ入射する。また、Ｂ／Ｒは、Ｂ，Ｒの色フィルタ１
２６を介して撮像素子１２８に入射する。撮像素子１２
２，１２４の出力信号は、アンプ１３０，１３２でそれ
ぞれ増幅された後、加算器１３４で加算されて出力され
る。また、撮像素子１２８の出力信号は、アンプ１３６
で増幅された後、スイッチ１３８でＲ，Ｂに分離されて
出力される。

【００１１】この方式では、図１８に示すように、Ｇ
１，Ｇ２を水平方向に半ピッチずらしており、これによ
って折り返し成分が完全にキャンセルされるとともに、
同じ色チャンネル間で画素ずらしを行っているので、倍
率色収差の影響もない。このように、Ｇの信号について
は高解像度成分を得ることができ、全体として解像度が
向上する。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】ところで、いずれの方
式であってもハイビジョン用ＣＣＤ撮像素子は現在のと
ころ大変高価であり、より廉価な業務用，民生用のハイ
ビジョンカメラが要望されている。しかし、現在の撮像
素子では全画素について独立で信号読出しを行うことが
できない，安価な光学レンズを用いると倍率色収差が大
きくなるというような制約があり、このようなことも考
慮しなければならない。

【００１３】本発明は、これらの点に着目したもので、
現在広く利用されている撮像素子を利用して、簡便な手
法でハイビジョンなどの高精細な画像信号を得ることが
できる実用性の高いテレビジョンカメラを提供すること
を、その目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明のテレビジョンカメラは、高精細テレビジョ
ンのアスペクト比に対応する規定領域を設定した手ぶれ
補正機能付きＰＡＬ方式の撮像素子を、Ｇについて複数
用意するとともに画素ずらしを行って配置し、それらを
シャッタモードで駆動してフレーム読出しの手法で信号
を読み出すことを特徴とする。

【００１５】第２の発明は、前記テレビジョンカメラに
おいて、前記画素ずらしは、いずれか１つのＧの撮像素
子を、他のいずれかのＧの撮像素子に対して、水平又は
垂直の少なくとも一方の方向に、１／２又は１画素ピッ
チずらした画素ずらしであることを特徴とする。

【００１６】第３の発明は、前記いずれかのテレビジョ
ンカメラにおいて、Ｂ，Ｒの撮像素子を、Ｂ及びＲの色
フィルタを用いた単板式、Ｂ，Ｒ毎に独立して単板で構
成した２板式、Ｂ＋Ｒ及びＲの色フィルタを用いた単板
式のいずれかの構成としたことを特徴とする。

【００１７】

【作用】本発明によれば、現在市販されているＰＡＬ用
の手ぶれ補正機能付きの撮像素子が用いられる。そし
て、Ｇについては複数の撮像素子を用いるとともに、画
素ずらしが行われる。また、各撮像素子は、シャッタモ
ードで駆動されフレーム読出しが行われる。これらの手
法により、得られる画像信号の周波数帯域が広がるよう
になり、安価な撮像素子を用いて良好な帯域特性の映像
信号が得られる。

【００１８】

【実施例】以下、本発明によるテレビジョンカメラの実
施例について、添付図面を参照しながら詳細に説明す
る。

【００１９】＜実施例の基本的前提＞まず、以下に示す
各実施例の基本的前提について説明する。 必要な画素数 ハイビジョンの規格については前記表１に概略を示した
が、本発明はこのハイビジョンのフルスペックのビデオ
カメラを得ることを目的としているわけではなく、可能
な限りそれに近いものを安価に得ることを目的としてい
る。例えば、民生用ハイビジョン用ＶＴＲ（いわゆるＷ
−ＶＨＳ）の性能が輝度帯域で１３ＭＨｚ程度，色信号
帯域で４ＭＨｚ程度であるとすると、これ以上の帯域の
画像信号を得たとしてもあまり意味がないことになる。
そこで、このような信号の周波数帯域と必要画素数とを
検討すると、表２に示すようになる。

【００２０】

【表２】

【００２１】この表２に示すように、まずハイビジョン
のフルスペックである水平１９２０画素の場合には周波
数は３０ＭＨｚ，走査線数９００ＴＶ本となる。水平画
素数を１６１６，８０８，４０４と低減すると、周波数
は２５ＭＨｚ，１２．５ＭＨｚ，６．２５ＭＨｚとな
る。これらの関係からすると、輝度領域で１３ＭＨｚ程
度を得ようとすると、約８００画素，４００ＴＶ本程度
でよいことになる。以下の実施例では、これを目安とし
ている。

【００２２】ハイビジョンイメージエリアの設定 次に、撮像素子上におけるハイビジョンのアスペクト比
１６：９に相当するイメージエリアの設定について説明
する。以下の実施例では、一般に提供されている安価な
１／３インチのイメージサイズをもつＰＡＬ方式用の撮
像素子であって、手ぶれ補正されたもの（水平８５８画
素×垂直７２６画素）が用いられる。手ぶれ補正されて
いるため、イメージエリアの全領域で画素数が約２５％
多くなっている。

【００２３】本実施例では、このようなＰＡＬ方式の市
販の撮像素子をハイビジョン用に利用するが、ハイビジ
ョンのフレーム当りの有効走査線数１０３５ＴＶ本を確
保することは不可能であるので、図６に示すように、そ
の１／２，すなわち５１６ＴＶ本の水平有効走査線数を
確保することとする。そして、この垂直方向の画素数５
１６と、撮像素子の寸法と、ハイビジョンのアスペクト
比横：縦＝１６：９から水平方向の画素数を求めると８
０４画素となる。このようにして求めたハイビジョンの
アスペクト比１６：９の規定領域ＷＨが、同図に斜線で
示されている。

【００２４】なお、このハイビジョン規定領域ＷＨの撮
像素子上における水平，垂直方向の位置は適宜設定して
もよい。図示の例では、垂直方向はほぼイメージエリア
領域の中央，水平方向は左側に寄せてハイビジョン規定
領域ＷＨが設定されている。このハイビジョン規定領域
ＷＨ以外の不必要な部分の電荷信号の掃捨てと規定領域
ＷＨ内の信号読出し手法については、例えば特願平３−
３２９９４２号として出願されたものがある。表３に
は、ＰＡＬ方式撮像素子の規格例が参考までに示されて
いる。

【００２５】

【表３】

【００２６】次に、撮像素子からの信号読出手法につ
いて説明する。よく知られているように、信号読出しの
手法としては、フィールド読出しとフレーム読出しがあ
る。 ａ．フィールド読出し これは垂直方向の２つの画素を同時に読み出す手法で、
通常この手法で信号読出しが行われている。図１６には
その様子が示されており、例えば最初のフィールドで
は、矢印ＦＡ，ＦＢで示すように、２ラインずつ電荷信
号が転送路Ｌから読み出される。そして、次のフィール
ドでは、矢印Ｆａ，Ｆｂで示すように、前回と異なる組
み合わせの２ラインについて電荷信号を読み出すこと
で、インターレースを実現している。２ライン同時読出
しを行うため、信号量はほぼ２倍となるが、解像度が低
下することになる。

【００２７】ｂ．フレーム読出し これは１ラインずつ信号を読み出す手法で、１ラインお
きに信号を読み出すことでインターレースを実現してい
る。図７にはその様子が示されており、例えば最初のフ
ィールドでは、矢印ＦＭ，ＦＮで示すように、１ライン
おきに電荷信号が転送路Ｌから読み出される。そして、
次のフィールドでは、矢印Ｆｍ，Ｆｎで示すように、前
回信号読出しが行われなかったラインについて電荷信号
が読み出される。

【００２８】１ラインおきに信号が読み出されるため、
垂直解像度は向上するものの電荷の蓄積時間が２ライン
同時読出しの場合の２倍，すなわち通常のテレビジョン
規格では１／３０秒となるので残像現象が生ずる。そこ
で、以下の実施例では、感度は半分になるが、シャッタ
モードで動作を行って１／６０秒の蓄積時間としてい
る。なお、シャッタモードでは、各画素の不要電荷は同
図に矢印Ｆｅで示すように基板掃き出しの手法で捨てら
れる。

【００２９】＜第１実施例＞次に、本発明の第１実施例
について説明する。図２には、第１実施例の撮像装置が
示されている。同図において、被写体からの光の入射側
には撮像光学系１０，光学フィルタ（ＬＰＦ）１２がそ
れぞれ設けられている。そして、光学フィルタ１２の光
透過側には、色分解光学系１４が設けられている。

【００３０】色分解光学系１４の光入射側は、Ｒ（赤）
／Ｂ（青）の光成分を取り出すためのＲ／Ｂプリズム１
６が配置されている。このＲ／Ｂプリズム１６の光出力
側には、Ｇ（緑）の光成分の一部を取り出すためのＧ１
プリズム１８が配置されている。更に、Ｇ１プリズム１
８の光出力側には、残りのＧの光成分を取り出すための
Ｇ２プリズム２０が配置されている。これらのプリズム
構成は、図１７に示したデュアルグリーン方式の場合の
ものと同様である。

【００３１】Ｒ／Ｂプリズム１６のＲ／Ｂ光出力側に
は、Ｒ，Ｂのフィルタが交互に配列された色フィルタ
（ＬＰＦ）２２，Ｒ／Ｂの撮像素子２４がそれぞれ設け
られている。また、Ｇ１プリズム１８のＧ光出力側に
は、Ｇ１の撮像素子２６が設けられており、Ｇ２プリズ
ム２０のＧ光出力側には、Ｇ２の撮像素子２８が設けら
れている。

【００３２】次に、撮像素子２４，２６，２８の電荷信
号出力側には、相関二重サンプリング回路３０，３２，
３４がそれぞれ接続されており、相関二重サンプリング
回路３０，３２，３４の出力側にはプロセス処理回路３
６が接続されている。このプロセス処理回路３６は、信
号の合成，黒レベル調整（ＯＢ）やガンマ補正，コント
アなどを行うためのもので、その出力側は時間軸変換回
路３８に接続されている。この時間軸変換回路３８は、
入力側の通常ＣＣＤの処理速度を出力側のハイビジョン
対応の処理速度に変換するためのもので、その出力側は
マトリクス回路４０に接続されている。マトリクス回路
４０は、入力信号からＹ（輝度），Ｐr（Ｒ−Ｙの色差
信号），Ｐb（Ｂ−Ｙの色差信号）を得るためのもので
ある。

【００３３】次に、図３を参照しながら、撮像素子２
４，２６，２８の配置について説明する。最初に、垂直
方向の配置について同図（Ａ），（Ｂ）を参照しながら
説明する。まず、Ｒ／Ｂの撮像素子２４は、同図（Ａ）
に示すように、Ｇ１の撮像素子２６と水平垂直いずれの
方向についても同位相となるように配置する。次に、Ｇ
１，Ｇ２の撮像素子２６，２８については、垂直方向に
は同図（Ｂ）に示すように１画素ピッチ分ずらした位相
で、水平方向には同図（Ｃ）に示すように１／２画素ピ
ッチ分ずらした位相で配置する。

【００３４】図１には、このような位相で配置された撮
像素子２４，２６，２８の画素の組み合わせた様子が示
されている。Ｒ／Ｂの撮像素子２４については、同図
（Ａ）に示すように、色フィルタ２２が水平方向に１画
素ずつ交互に配列されているため、Ｒ，Ｂの画素が水平
方向に交互に配列されることになる。これらは、上述し
たようにフレーム読出しの手法で１ラインおきに読み出
される。図中、実線は第１フィールドで読み出される画
素を示し、破線は第２フィールドで読み出される画素を
示す。

【００３５】次に、同図（Ｂ）において、Ｇ１について
は同図（Ａ）と同様である。Ｇ２については、水平方向
に１／２画素ピッチ，垂直方向に１画素ピッチの画素ず
らしが行われているので、同図（Ｂ）に示すようにＧ１
の画素に対してモザイク状になる。

【００３６】詳述すると、図４には、Ｇ１，Ｇ２の撮像
素子２６，２８におけるハイビジョン領域ＷＨのフレー
ム読出しの様子が示されている。Ｇ１については、同図
（Ａ）に示すように、第１フィールドでｍ＋１，ｍ＋
３，ｍ＋５，……の実線矢印のラインの電荷信号が読み
出され、第２フィールドでｍ＋２，ｍ＋４，ｍ＋６，…
…の破線矢印のラインの電荷信号が読み出される。Ｇ２
についても同様で、同図（Ｂ）に示すように、第１フィ
ールドでｍ＋１，ｍ＋３，ｍ＋５，……の実線矢印のラ
インの電荷信号が読み出され、第２フィールドでｍ＋
２，ｍ＋４，ｍ＋６，……の破線矢印のラインの電荷信
号が読み出される。

【００３７】ところが、垂直方向には１画素ピッチの画
素ずらしが行われているので、画像上の同一ラインでみ
ると、Ｇ１とＧ２とでフィールドが異なることになる。
従って、それらを合成して示すと、Ｇ１，Ｇ２の実線の
画素と破線の画素とが垂直方向に交互に並ぶことにな
る。しかも、水平方向にも１／２画素ピッチ画素ずらし
が行われているので、結果的に図１（Ｂ）に示すような
画素配列となる。

【００３８】次に、Ｇ１，Ｇ２の撮像素子２６，２８の
信号処理回路を更に詳細に示すと、例えば図５に示すよ
うな構成となっている。上述した相関二重サンプリング
回路３２，３４の出力側はＡ／Ｄ変換器４２，４４が接
続されており、それらの出力側は補間回路４６，４８に
相互に接続されている。そして、補間回路４６，４８の
出力側は、時間軸変換回路５０，５２を介してライン切
換スイッチ５４の切換入力側にそれぞれ接続されてお
り、その切換出力側から合成後のＧ信号が出力されるよ
うになっている。

【００３９】次に、以上のように構成された第１実施例
の動作を説明する。被写体（図示せず）からの光は、撮
像光学系１０，全体の帯域を限定させる光学フィルタ１
２を各々介して色分解光学系１４に入射する（図２参
照）。色分解光学系１４では、まずＲ／Ｂプリズム１６
のマゼンタのダイクロイックミラーによってＲ，Ｂの光
が分離され、これらの光は色フィルタ２２を介して撮像
素子２４に入射する。色フィルタ２２の作用によって、
光をＲ，Ｂの帯域幅に限定することで折り返しノイズが
低減される。

【００４０】上述したように、Ｒ／Ｂの撮像素子２４と
して用いられているＰＡＬ方式撮像素子の１６：９のエ
リアＷＨ（図６参照）に含まれる８０４×５１６画素
（約４０万画素）には、図１（Ａ）に示すように交互に
Ｒ，Ｂの色フィルタ２２（図２参照）を介して光が入射
している。従って、Ｒのみ，Ｂのみに着目すると、画素
数は約４００×２５０画素（約２０万画素）となる。こ
れを周波数帯域の点からみると、前記表２からほぼ６Ｍ
Ｈｚとなる。

【００４１】つまり、Ｒ，Ｂを１枚のＣＣＤで構成する
ことで約６ＭＨｚの色信号帯域が得られることになる。
他方、上述したように、民生用ハイビジョン用ＶＴＲの
性能は輝度帯域で１３ＭＨｚ程度，色信号帯域で４ＭＨ
ｚ程度である。従って、色信号についてはかかるＶＴＲ
の性能を十分満たすことになる。

【００４２】撮像素子２４ によって得られたこのよう
なＲ，Ｂの信号は、相関二重サンプリング回路３０によ
るサンプリングの後、プロセス処理回路３６，時間軸変
換回路３８，マトリクス回路４０による処理を受ける。

【００４３】次に、Ｒ／Ｂプリズム１６を透過したＧの
成分は、Ｇ１プリズム１８とＧ２プリズム２０との境界
に形成されたハーフミラーによって２分され、それぞれ
Ｇ１，Ｇ２の撮像素子ＣＣＤに分割入射する。そして、
上述したように、１／６０秒のシャッタモード動作でフ
レーム読出しの手法によって１ラインおきに信号の読出
しが行なわれる。すなわち、第１フィールドでは図１
（Ｂ）の実線の画素の電荷信号が読み出され、第２フィ
ールドでは同図の破線の画素の電荷信号が読み出され
る。なお、Ｇ１，Ｇ２の撮像素子２６，２８の信号読出
しを同時に行うようにすると回路構成上都合がよいが、
後段で時間軸変換を行っているなどの理由から必ずしも
同時である必要はない。

【００４４】次に、撮像素子２６，２８から出力された
信号には、相関二重サンプリング回路３２，３４による
サンプリングの後、Ａ／Ｄ変換器４２，４４によってデ
ジタル信号に変換され、更に補間回路４６，４８による
補間処理が行われる。

【００４５】この補間の手法の１つとしては、 最初のライン（例えば第１フィールドの第１ライン）
については、Ｇ１の撮像素子２６から得られた信号の低
周波成分とＧ２の撮像素子２８から得られた信号の高周
波成分を加算する， 次のライン（例えば第１フィールドの第２ライン）に
ついては、逆にＧ２の撮像素子２８から得られた信号の
低周波成分とＧ１の撮像素子２６から得られた信号の高
周波成分を加算する，がある。

【００４６】他の補間の手法としては、 最初のライン（例えば第１フィールドの第１ライン）
については、Ｇ１の撮像素子２６から得られた信号とＧ
２の撮像素子２８から得られた信号の高周波成分を加算
する， 次のライン（例えば第１フィールドの第２ライン）に
ついては、逆にＧ２の撮像素子２８から得られた信号と
Ｇ１の撮像素子２６から得られた信号の高周波成分を加
算する，がある。

【００４７】補間後の信号に対しては、時間軸変換回路
５０，５２による時間軸変換，ライン切換スイッチ５４
によるいずれの信号を出力するかのライン切換えが行わ
れて、所望のものがＧの映像信号として出力されること
になる。この信号は、Ｒ，Ｂの信号とともにマトリクス
回路４０に供給され、ここで所定のマトリクス処理が行
われて、輝度信号Ｙ，色差信号Ｐr，Ｐb が得られる。

【００４８】図８には、水平方向の解像度（ＴＶ本）と
垂直方向の解像度（ＴＶ本）との関係が示されている。
Ｇ１，Ｇ２と２つの撮像素子をＧ用に用いているので全
体では同図に実線で示すように水平７５０ＴＶ本，垂直
５００ＴＶ本程度となるが、斜め解像度は低下してい
る。

【００４９】このように、本実施例によれば、ハイビジ
ョンの規格に相当する水平，垂直方向の画素数の映像信
号が得られるわけではないが、一般に提供されている安
価なＰＡＬ用の撮像素子を利用して、民生用のハイビジ
ョンＶＴＲには十分な帯域の映像信号を得ることができ
る。

【００５０】＜第２実施例＞次に、図９及び図１０を参
照しながら本発明の第２実施例について説明する。な
お、上述した第１実施例と同様の構成部分又は第１実施
例に対応する構成部分には同一の符号を用いることとす
る（第３実施例以下についても同様）。前記第１実施例
は３板式であるが、この第２実施例ではＲ，Ｂにそれぞ
れ撮像素子を用意して全体で４板式の構成となってい
る。Ｇ１，Ｇ２については前記第１実施例と同様であ
る。

【００５１】図１０には、本実施例の色分解光学系が示
されている。同図において、光入射側は、Ｒの光成分を
取り出すためのＲプリズム６０が配置されている。Ｒプ
リズム６０の光出力側には、Ｂの光成分を取り出すため
のＢプリズム６２が配置されている。更に、Ｂプリズム
６２の光出力側には、Ｇの光成分を取り出すためのＧプ
リズム６４が配置されている。本実施例では、更に、Ｇ
プリズム６４にハーフミラー６６が設けられており、こ
れによってＧの光が２分割されるようになっている。そ
して、各プリズム６０，６２，６４のＲ，Ｇ，Ｂの光の
出力側には、撮像素子６８，７０，２６，２８がそれぞ
れ設けられている。

【００５２】以上のように、本実施例の色分解光学系
は、Ｂ及びＲについては一般的なものと同様となってい
るが、Ｇについては２分割されて２つの撮像素子にそれ
ぞれ入射するようになっており、全体で４板の構成とな
っている。なお、Ｇ１の撮像素子２６の結像はハーフミ
ラー６６による反射像であるため、他の撮像素子の結像
に対して左右が反転している。このため、撮像素子２６
については、例えばラインメモリやフレームメモリによ
る左右反転読出しを行って、正規画像を得るようにす
る。

【００５３】図９には、各撮像素子の画素の配列の様子
が示されており、Ｒについては同図（Ａ），Ｂについて
は同図（Ｂ）に示すようになる。なお、Ｇ１，Ｇ２につ
いては同図（Ｃ）のようになり、これは前記第１実施例
と同様である。

【００５４】このように、第２実施例によれば、Ｒ，Ｂ
それぞれに専用の撮像素子６８，７０が用いられる。従
って、前記第１実施例と比較して、Ｒ，Ｂの信号帯域が
倍の１２ＭＨｚ以上となり、色信号の改良が図られる。
また、前記第１実施例では、各Ｒ，Ｂが単板構成となっ
ているため、色フィルタ２２を用いている。この色フィ
ルタ２２としてはいわゆる有機フィルタを使用すること
になるが、そのフィルタ特性は色分解光学系で使用され
るダイクロイックフィルタよりも一般に悪い。ところ
が、本実施例では、色分解光学系のダイクロイックフィ
ルタによってＲ，Ｂが分離されているので、色再現特性
が改善されるようになる。

【００５５】＜第３実施例＞次に、図１１を参照しなが
ら第３実施例について説明する。この第３実施例は、
Ｒ，Ｂについては第１実施例と同様にＲ／Ｂの単板構成
とし、Ｇ用に３つの撮像素子を用いて全体で４板構成と
したものである。すなわち、図１０に（ ）で示すよう
に、Ｒプリズム６０の代わりにＲ／Ｂプリズムを用いて
Ｒの撮像素子６８の代わりにＲ／Ｂの撮像素子及び色フ
ィルタを配置する。また、Ｂプリズム６２の代わりにＧ
プリズムを用いてＧの光を３分割し、Ｂプリズム７０の
代わりにＧ１の撮像素子を配置する。そして、撮像素子
２６，２８のかわりにＧ２，Ｇ３の撮像素子を配置す
る。

【００５６】次に、図１１を参照しながら各撮像素子の
画素ずらしにおいて説明する。なお、同図中、Ｇ１，Ｇ
２を重ねて表示すると却って分りにくくなるので、多少
ずらして表示している（以下の実施例でも同様）。Ｇ２
は、Ｇ１に対して垂直方向に１画素ピッチずらすととも
に、水平方向には同位相に配置する。また、Ｇ３は、Ｇ
１に対して垂直，水平両方向にそれぞれ１／２画素ピッ
チずらして配置する。また、Ｒ／Ｂは、Ｇ３と同じ位相
で配置する（図示せず）。

【００５７】前記第１及び第２実施例の場合、信号の帯
域は広がるものの垂直解像度は５００ＴＶ本程度であ
る。この第３実施例は、５００ＴＶ本以上の垂直解像度
を得ることができるようにしたものである。Ｇ１，Ｇ
２，Ｇ３は同時に信号読出しを行い、これらの３ライン
の信号で２ラインを形成する。例えば、第１フィールド
の最初のラインでは、Ｇ１の低周波成分とＧ３の高周波
成分を加える。次のラインは、Ｇ２の低周波成分とＧ３
の高周波成分を加えるという具合である。

【００５８】また、第２フィールドの最初のラインで
は、Ｒ／Ｂのラインの低周波成分にＧ１，Ｇ２の高周波
成分を加える。次のラインでは、Ｇ３の低周波成分にＧ
１，Ｇ２の高周波成分を加えるという具合である。この
ようにすることで、インターレース効果によって垂直解
像度の向上を図ることができる。なお、前記第１実施例
と同様に斜め解像度が低下するようになる。

【００５９】＜第４実施例＞次に、図１２を参照しなが
ら第４実施例について説明する。この第４実施例は、Ｒ
／Ｂの撮像素子と、Ｇ１〜Ｇ３の３つの撮像素子を用い
る点で前記第３実施例と同様であるが、Ｇ３をＧ１に対
して水平方向に１／２画素ピッチずらして配置し、垂直
方向には同位相とした点で異なる。この実施例によれ
ば、第３実施例と比較して垂直解像度は５００ＴＶ本程
度であるが、水平解像度や斜め解像度が改善される。

【００６０】＜第５，第６実施例＞次に、図１３を参照
しながら第５，第６実施例について説明する。まず、第
５実施例から説明すると、Ｒ，Ｂについては第１実施例
と同様である。本実施例では、Ｇ１〜Ｇ４の撮像素子が
用いられて全体で５板構成となっている。Ｇ２は、Ｇ１
に対して垂直方向に１画素ピッチずらして配置する。Ｇ
３，Ｇ４は、Ｇ１に対して水平，垂直両方向に１／２画
素ピッチずらすとともに、Ｇ４はＧ３に対して更に垂直
方向に１画素ピッチずらして配置する。

【００６１】すなわち、図１１に示した第３実施例のＧ
３に対し、Ｇ４垂直方向に１画素ピッチずらした構成と
なっている。このように、Ｇ４を更に加えることで、第
３実施例よりも更に垂直解像度の向上を図ることができ
る。次に、第６実施例は、前記第５実施例においてＲ，
Ｂをそれぞれ独立して単板構成とし、全体でＲ，Ｂ，Ｇ
１〜Ｇ４の６板構成としたものである。第５実施例と比
較して色信号の帯域が広げるようになり、色再現性が改
善される。

【００６２】＜第７実施例＞次に、図１４を参照しなが
ら第７実施例について説明する。この実施例は、単板で
Ｒ／Ｂの両方の信号を得る撮像素子を用いる第１，第
３，第４，第５実施例に適用可能なものである。Ｒ／Ｂ
の撮像素子の色フィルタは、図１４に示すように、Ｒ＋
ＢとＲとが水平方向に交互に配列された構成となってい
る。つまり、図１（Ａ）と比較してＢの代わりにＲ＋Ｂ
のフィルタを用いた構成となっている。

【００６３】この実施例によれば、Ｒ＋Ｂの信号からＲ
の信号を差し引くことでＢの信号が得られる。また、こ
のようにして求めたＢの信号をＲ＋Ｂの信号から差し引
くことでＲの信号が得られる。このような演算を行うこ
とで、解像度やＳ／Ｎの改善を図ることができる。な
お、この手法は、特公昭３−１３９０８４号公報に開示
されている。

【００６４】＜第８，第９実施例＞次に、図１９を参照
しながら本発明の第８，第９実施例について説明する。
これらの実施例も、単板でＲ／Ｂの両方の信号を得る撮
像素子を用いる第１，第３，第４，第５実施例に適用可
能なものである。

【００６５】まず、第８実施例では、同図（Ａ）に示す
ように、Ｒ／Ｂの撮像素子の色フィルタがフィールドチ
ドリの配列となっている。例えば、同図の実線で示す第
１フィールドの画素に着目すると、Ｒ，Ｂが垂直，水平
両方向に交互に配列された状態となる。同図の破線で示
す第２フィールドの画素に着目しても、同様に、Ｒ，Ｂ
が垂直，水平両方向に交互に配列された状態となる。

【００６６】次に、第９実施例では、同図（Ｂ）に示す
ように、Ｒ／Ｂの撮像素子の色フィルタがフレームドチ
ドリの配列となっている。例えば、同図の実線で示す第
１フィールドの画素に着目すると、Ｒ，Ｂが垂直方向に
は同一のものが連続して配列され、水平両方向には交互
に配列された状態となる。同図の破線で示す第２フィー
ルドの画素に着目しても、同様である。しかし、両者を
合わせてフレームでみると、垂直方向にもＲ，Ｂが交互
に配列された状態となる。これら第８，第９実施例によ
れば、Ｒ／Ｂにおいて水平，垂直両方向の解像度が向上
する。

【００６７】＜他の実施例＞なお、本発明は、何ら上記
実施例に限定されるものではなく、例えば次のようなも
のも含まれる。 （１）前記実施例において、Ｇ用の複数の撮像素子の各
画素に対して、それらの開口が重ならないようにマスク
を設けるようにすれば、感度は低下するものの解像度の
向上を図ることができる。例えば、第１実施例において
Ｇ１，Ｇ２を交互に垂直方向にマスクを設けると、図８
に点線で示すように１０００ＴＶ本程度の垂直方向の解
像度を得ることができる。

【００６８】（２）画素ずらしも何ら上記実施例に限定
されるものではなく、例えばいずれかのＧに対してＲや
Ｂ，あるいはＲ／Ｂを１／２画素ピッチ水平方向にずら
すなど、必要に応じて適宜行ってよい。 （３）前記実施例は、本発明をハイビジョン用のカメラ
に適用したものであるが、他の規格の高精細テレビジョ
ンにも同様に適用可能である。

【００６９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によるテレ
ビジョンカメラによれば次のような効果がある。 （１）ＰＡＬ用の手ぶれ補正機能付き撮像素子をＧにつ
いては複数用いるとともに、シャッタモード駆動を行っ
てフレーム読出しすることとしたので、ハイビジョンな
どの高精細テレビジョン用カメラを安価に提供できる。

【００７０】（２）複数のＧの撮像素子については、水
平又は垂直方向に画素ずらしを行うこととしたので、良
好な解像度を得ることができる。 （３）更に、Ｒ，Ｂの撮像素子を、Ｒ／Ｂ単板構成，独
立２板構成，Ｒ＋Ｂ／Ｒ単板構成など各種の構成とする
ことにより、構成の簡素化による低コスト化，高解像度
化などの効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるテレビジョンカメラの第１実施例
における画素配列を示す説明図である。

【図２】前記第１実施例の主要部を示すブロック図であ
る。

【図３】前記第１実施例における各撮像素子の画素ずら
しの様子を示す説明図である。

【図４】前記第１実施例におけるフィールド毎の走査の
様子を示す説明図である。

【図５】前記第１実施例におけるＧの信号処理回路を示
すブロック図である。

【図６】ＰＡＬ用ＣＣＤ上におけるハイビジョンのアス
ペクト比の領域設定の様子を示す説明図である。

【図７】シャッタモード，フレーム読出しを示す説明図
である。

【図８】水平，垂直方向の走査線数を示すグラフであ
る。

【図９】本発明の第２実施例における画素配列の様子を
示す説明図である。

【図１０】前記第２実施例における色分解光学系を示す
説明図である。

【図１１】本発明の第３実施例における画素配列の様子
を示す説明図である。

【図１２】本発明の第４実施例における画素配列の様子
を示す説明図である。

【図１３】本発明の第５，第６実施例における画素配列
の様子を示す説明図である。

【図１４】本発明の第７実施例における画素配列の様子
を示す説明図である。

【図１５】従来のＲＧＢ方式のテレビジョンカメラを示
す構成図である。

【図１６】前記従来例における画素配列の様子とフィー
ルド読出しの手法を示す説明図である。

【図１７】従来のデュアルグリーン方式のテレビジョン
カメラを示す構成図である。

【図１８】前記従来例における画素配列の様子を示す説
明図である。

【図１９】本発明の第８，第９実施例における画素配列
の様子を示す説明図である。

【符号の説明】

１０…撮像光学系、１２…光学フィルタ、１４…色分解
光学系、１６…Ｒ／Ｂプリズム、１８…Ｇ１プリズム、
２０…Ｇ２プリズム、２２…色フィルタ、２４…Ｒ／Ｂ
の撮像素子、２６…Ｇ１の撮像素子、２８…Ｇ２の撮像
素子、３０，３２，３４…相関二重サンプリング回路、
３６…プロセス処理回路、３８，５０，５２…時間軸変
換回路、４０…マトリクス回路、４２，４４…Ａ／Ｄ変
換器、４６，４８…補間回路、６０…Ｒプリズム、６２
…Ｂプリズム、６４…Ｇプリズム、６６…ハーフミラ
ー、６８…Ｒの撮像素子、７０…Ｂの撮像素子、ＷＨ…
ハイビジョンの規定領域。

フロントページの続き (72)発明者 吉田 政二 神奈川県横浜市神奈川区守屋町３丁目12番 地 日本ビクター株式会社内 (72)発明者 北村 宏行 神奈川県横浜市神奈川区守屋町３丁目12番 地 日本ビクター株式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 高精細テレビジョンのアスペクト比に対
   応する規定領域を設定した手ぶれ補正機能付きＰＡＬ方
   式の撮像素子を、Ｇについて複数用意するとともに画素
   ずらしを行って配置し、それらをシャッタモードで駆動
   してフレーム読出しの手法で信号を読み出すことを特徴
   とするテレビジョンカメラ。
2. 【請求項２】 請求項１記載のテレビジョンカメラにお
   いて、前記画素ずらしは、いずれか１つのＧの撮像素子
   を、他のいずれかのＧの撮像素子に対して、水平又は垂
   直の少なくとも一方の方向に、１／２又は１画素ピッチ
   ずらした画素ずらしであることを特徴とするテレビジョ
   ンカメラ。
3. 【請求項３】 請求項１又は２のいずれかに記載のテレ
   ビジョンカメラにおいて、Ｂ，Ｒの撮像素子を、Ｂ及び
   Ｒの色フィルタを用いた単板式、Ｂ，Ｒ毎に独立して単
   板で構成した２板式、Ｂ＋Ｒ及びＲの色フィルタを用い
   た単板式のいずれかの構成としたことを特徴とするテレ
   ビジョンカメラ。