JPS59185491A - 固体撮像カメラ - 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】 胤１欠Ｉ 本発明は固体撮像カメラ、より具体的には、固体撮像デ
バイスを使用してテレビジョン信号を出力する固体撮像
カメラに関するものである。

色１孜１ 周知のように、たとえば電荷結合デバイスなどの固体撮
像デバイスの感光領域は、可視光領域のみならず赤外領
域に及ぶ。ある例では、０．４〜１．２　ＩＬｍの波長
の光に感応し、３．８　ｐ、ｍ伺近の波長でピーク感度
に達するものがある。

この固体撮像デバイスの撮像セルアレイ上に積層し、単
板カラー撮像デバイスを構成する分解色フィルタは、た
とえば、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）および青（Ｂ）、またはシ
アン（Ｇｙ）　、イエロー（Ｙｅ）および白（無色透明
、Ｗ）もしくはＧなどのモザイクフィルタまたはストラ
イプフィルタであるが、色素タイプのフィルタの場合は
赤外域の波長の光をほぼ９０％以上透過する。

したがって固体撮像デバイスをカラーカメラとして使用
する場合、このように赤外域に感度を有することは、色
再現性を著しく劣化させるので、固体撮像デバイスの撮
像光学系に赤外カントフィルタを挿入し、赤外域の入射
光をカットしている。さらに、モザイクフィルタまたは
ストライプフィルタにより、色情報を多重化し、１枚の
１．！、１体撮像デバイスで、カラー画像を撮影する単
板カラーカメラでは、モザイクフィルタまたは、ストラ
イプフィルタのピッチに対応した空間周波数よりも高い
空間周波数成分を含む被写体を撮影したとき色ビートを
発生し、撮像画像を著しく劣化させる。この色ビートを
防止するために、モザイクフィルタまたはストライプフ
ィルタのピッチに対応した空間周波数の近傍をカットオ
フ周波数とする光学的ローパスフィルタを挿入する。し
かし現実には、赤外領域での撮影を行ないたい状況もあ
り、そのような場合にこのような固体撮像カメラを使用
することができない欠点がある。

止−一順 したがって本発明は、高解像度の赤外撮影も行なうこと
ができる固体撮像カメラを提供することを目的とする。

先且夏１３１−ｍ 本発明によれば、固体撮像デバイスと、固体撮像デバイ
スの出力する画像信号から輝度信号およびクロマ信号を
形成し輝度信号およびクロマ信号を合成してテレビジョ
ン信号を出力する映像信号回路とを含む固体撮像カメラ
は、固体撮像デバイスの撮像光学系に配置されたときに
固体撮像デバイスへの赤外域の波長の光の入射を実質的
に阻止する赤外力・ントフィルタと、モザイクフィルタ
またはストライプフィルタタのピッチに対応した空間周
波数の近傍をカットオフ周波数とする光学的ローパスフ
ィルタと、赤外カットフィルタおよび光学的ローパスフ
ィルタを撮像光学系に配置したり、撮像光学系から除去
したりする第１の制御手段と、第１の制御手段に応じて
映像信号回路を制御する第２の制御手段とを含み、第２
の制御手段は、赤外カットフィルタおよび光学的ローパ
スフィルタが撮像光学系に配置されているときは映像信
号回路によって輝度信号およびクロマ信号を合成させて
カラー複合映像信号を出力させ、赤外カットフィルタお
よび光学的ローパスフィルタが撮像光学系に配置されて
いないときは映像信号回路によって輝度信号をテレビジ
ョン信号として出力させるものである。

１１貫立置ｊ 次に添付図面を参照して本発明による固体撮像カメラの
実施例を詳細に説明する。

図を参照すると、本発明による固体撮像カメラの実施例
は、たとえば電荷結合デバイスなどの固体撮像デバイス
１０を有し、これは２次元の撮像セルアレイの上に光学
フィルタ１２か積層されている。

このフィルタ１２は本実施例では、分解色Ｗ。

Ｇ、ＣｙおよびＹｅのフィルタセグメントがモザイク状
に配置された色素タイプのモザイクフィルタである。こ
のフィルタ１２は、固体撮像デバイス１２がクロック駆
動されラスク走査されると、いわゆる申−・搬送波周波
数分離方式で画像信号を出力３２に出力するように各フ
ィルタセグメントが配置されている。

固体撮像デバイス１２の撮像セルアレイに被写体ζ像が
結像するように撮影レンズ１４がその前方に配設され、
撮像光学系を構成している。

レンズ１４の後方には、赤外カットフィルタ１６および
光学的ローパスフィルタ１７が配設され、これは未実施
例では、図示のように枠１８によって支持されている。

この枠１８は一部に突起部２０を有し、この突起部２０
はモータまたはソレノイドなどの駆動装置２２の回転軸
２４に固着されている。これによって赤外カットフィル
タ１６および光学的ローノぐスフィルタ１７は、矢印Ａ
で示すように回転軸２４を中心として回動し、赤外カッ
トフィルタ１６および光学的ローパスフィルタ１７をレ
ンズ１４の光学軸に挿入したり、これから除去したりす
ることができる。

モータ２２は接続ＶＡ３０を通してフィルタ制御回路２
６によって制御される。フィルタ制御回路２２には、赤
外カントフィルタ１６および光学的ローパスフィルタの
挿入または除去を指示する赤外カン）・フィルタ操作ボ
タン２８か接続されている。このボタン２８を操作して
その接点を閉じると、フィルタ制御回路２Ｂは、赤外カ
ットフィルタ１６および光学的ローパスフィルタ１７を
レンズ１４の光軸から除去するように構成されている。

つぎに、固体撮像デバイス１０の出力する画像信号から
輝度信号およびクロマ信号を分離し、これを合成してテ
レビジョン信号を出力する映像信号回路について説明す
る。

固体撮像デバイス１２の画像信号出力３２は前置増幅器
３４に接続され、後者の出力３８は低域フィルタ（ＬＰ
Ｆ、）　３８および帯域フィルタ（ＢＰＦ）　４０に接
続されている。なお、固体撮像デバイス１２を駆動した
り、木装置内の各回路を同期させて制御するための回路
は、本発明の理解に直接関係ないので図示を省略しであ
る。

ＬＰＦ　３８は、固体撮像デバイス１２の出力する画像
信号のうち比較的低い周波数で変調されている輝度（Ｙ
）信号を通過させ゛て出力４２に出力し、マトリクス４
４にこれを供給する。ＢＰＦ　４０は比較的高い周波数
で変調されているＲおよびＢ成分の色信号を通過させ、
これを信号線４６を介して遅延回路４８、加算回路５０
および減算回路５２に供給する。

遅延回路４８は、ｌ水平走査（ＩＨ）期間だけ色信号を
Ｓ延させる回路であり、周知のように単一搬送波周波数
分離方式において直前の水平走査線との垂直相関をとる
ための遅延回路である。その出力５４は加算回路５０お
よび減算回路５２の他方の入力に接続されている。した
がって、加算回路５０の出力５６にはＲ成分信号が出力
され、減算回路５２の出力５８にはＢ成分信号が出力さ
れる。

マトリクス４４は、これに入力されるＹ、ＲおよびＢの
各成分信号から２つの色差信号Ｒ−ＹおよびＢ−Ｙを形
成する公知の回路である。なお、Ｙ信号はそのまま出力
６０に出力される。その輝度信号出力６０はＹ／Ｇ合成
回路６６に接続され、Ｒ−Ｙ信号出力６２およびＢ−Ｙ
信号出力６４はエンコーダ６８に接続されている。エン
コータ６８は、これに入力される色差信号Ｒ−Ｙおよび
Ｂ−Ｙからクロマ（Ｃ）信号を形成して出カフ０に出力
する回路であり、この出カフ０は接点７２を介してＹ／
Ｃ合成回路６６の他方の人カフ４に接続されている。

Ｙ’／　Ｃ合成回路６６は、マトリクス４４からのＹ信
号とエンコーダ６８からのＣ信号とを合成して、たとえ
ばＮＴＳＣ標準カラーテレビジョン方式などの標準フォ
ーマントの複合カラー映像信号に変換する回路である。

この複合カラー映像信号は出力端子７６に出力される。

　　′ 接点７２は、図示のようにエンコーダ６８の出カフ０を
Ｙ／Ｃ合成回路６６の入カフ４に接続するものであり、
フィルタ制御回路２６によって動作制御される。つまり
、接点７２はフィルタ制御回路２６に操作ボタン２８か
ら与えられる赤外カットフィルタおよび光学的ローパス
フィルタ挿入除去信号によって動作するリレー（図示せ
ず）の接点などの開閉手段であってよく、便宜りこの動
作を象徴的に実線７８で示している。なお、機械接点の
代りに、アナログ信号をスイッチングする他の電子的開
閉手段を使用してもよいことは言うまでもない。

フィルタ制御回路２Ｇは、入力端子２８から赤外カット
フィルタ１６および光学的ローパスフィルタ１７を挿入
する信号が与えられたときは、モータ２２を駆動して赤
外カットフィルタ１６および光学的ローパスフィルタ１
７をレンズ１４の光軸に挿入し、リレーを復旧させて接
点７２を閉じるようにする。

また、赤外カットフィルタ１８および光学的ローパスフ
ィルタ１７を除去する信号が入力端子から与えられたと
きは、モータ２２を駆動してレンズ１４の光軸から赤外
カットフィルタ１６および光学的ローパスフィルタ１７
を除去し、リレーを動作させて接点７２を開くようにす
る。なお、モータ２２、制御回路２６、およびこれに関
連する回路を設けず、赤外カットフィルタ１６および光
学的ローパスフィルタ１７を手動操作にて出入れし、赤
外カットフィルタ１８および光学的ローパスフィルタ１
７の光軸への挿入操作に連動して接点７２が開閉するよ
うに構成してもよい。

木”］　施例のカメラをカラーカメラとして使用する場
合は、ボタン２８を操作せす、赤外カットフィルタ１６
および光学的ローパスフィルタ１７を撮像光学系に挿入
したままにしておく。したがっ−ニノイルタ制御回路２
６は接点７２も閉じたままにする。そこで、撮像デバイ
ス１０で撮影された被写体の画像信号は、前置増幅器３
４で増幅され、ＬＰＦ　３８　、　ＢＰＦ４０、ＩＨｉ
ｉ延回路４８、加算回路５０および減算回路５２によっ
て輝度信号Ｙ、ならひに分解色信号ＲおよびＢに変換さ
れ、分解色信号ＲおよびＢはマトリクス４４で色差信号
Ｒ−ＹおよびＢ−Ｙに変換される。

色差信号Ｒ−ＹおよびＢ−Ｙはエンコーダ６８でクロマ
信号Ｃに変換され、これは、閉じている接点７２を経由
してＹ／Ｃ合成回路６６に入力され、輝度信号Ｙと合成
されてＮＴＳＣフォーマントのカラー複合映像信号とし
て出カフ６から出力される。

本装置を赤外カメラとして使用する場合は、ボタン２８
を操作してその接点を閉じる。これに応動してフィルタ
制御回路２６はモータ２２を駆動して赤外カットフィル
タ１６および光学的ローパスフィルタ１７をレンズ１４
の光軸から外すとともに、リレーを動作させて接点７２
を開放する。分解色フィルタ１２は赤外域の波長を透過
し、また固体撮像デバイスｌＯは赤外域にも十分な感度
を有するので、これによって撮像された被写体の赤外域
の画像信号は、ＬＰＦ　３８およびマトリクス４４を通
してＹ／Ｃ合成回路６６に入力される。このとき、接点
７２が開放しているのでエンコーダ８８の出力信号Ｃは
Ｙ／Ｃ合成回路６６に供給されない。したがって、Ｙ／
Ｃ合成回路６６はマトリクス４４からのＹ信号のみでテ
レビジョン信号を形成し、これを赤外域の輝度信号、す
なわち白黒の映像信号Ｙとして出カフ６から出力する。

さらに、この白黒の映像信号Ｙは、光学的ローパスフィ
ルタ１７が挿入されていないため、高解像度となり、灯
明な赤外画像が得られる。

なお本発明による固体撮像カメラを特定の実施例につい
て説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく
、本発明の範囲と精神を逸脱することなく様々な変形が
可能である。

たとえば、接点７２はエンコーダ６８の出力側に配設さ
れているが、これに限らず、たとえばＢＰＦ　、４０の
入力または出力側に配置してもよく、その他、いずれの
方法によってもクロマ信号が実質的にＹ／Ｃ合成回路６
６に入力されないようにすればよい。

以上の説明においては、表面に多色のカラーフィルタを
設けた撮像素子を用いた固体撮像カメラについて説明し
たが、本発明はこれに限られるものではなく、例えば特
開昭５３−１１８９３２号公報に示されるように撮像素
子が深さ方向に複数の受光部を有するものであり深さ方
向で色分離するようにしたものでもよい。

仇−一】 このように本発明による固体−撮像カメラは、赤外カッ
トフィルタが手操作に応動して撮像光学系に出入れ可能
に構成され、これに応じて映像回路系はカラー複合映像
信号を合成したり、または赤外域の画像を示す輝度信号
をテレビジョン信号として出力したりする。したがって
一台のカメラをカラーカメラおよび赤外カメラの両様に
選択的に使用することができる。

【図面の簡単な説明】

図は本発明による固体撮像カメラの実施例を示すブロッ
ク図である。 −・郭ノの一夢のＨ １０、、、固体撮像デバイス １２、、、分解色フィルタ １８、、、赤外カットフィルタ １？、、、光学的ローパスフィルタ １８、、、枠 ２２、、、駆動装置 ２６・・、フィルタ制御回路 ２Ｂ、、、赤外域カットフィルタ操作ボタン３８、、、
低域フィルタ ４０、、、帯域フィルタ ４４、、、マトリクス ４Ｂ、、、ＩＨ遅延回路 ５０、、、加算回路 ５２、、、減算回路 Ｈ，、’　、Ｙ／Ｃ合成回路 ８８、、、エンコーダ ？２．．接点

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、カラー固体撮像デバイスと、 該固体撮像デバイスの出力する画像信号から輝度信号お
   よびクロマ信号を形成し、該輝度信号およびクロマ信号
   を合成してテレビジョン信号を出力する映像信号回路と
   を含む固体撮像カメラにおいて、該カメラは、 前記固体撮像デバイスの撮像光学系に配置されたときは
   、該固体撮像デバイスへの赤外域の波長の光の入射を実
   質的に防止する赤外カットフィルタと、 該固体撮像デバイスへ入射する画像に、光学的なボケを
   学える光学的ローパスフィルタと、該赤外ガントフィル
   タおよび光学的ローパスフィルタを該撮像光学系に配置
   したり、該撮像光学系から除去したりする第１の制御手
   段と、第１の制御手段に応じて前記映像信号回路を制御
   する第２の制御手段とを含み、 第２の制御手段は、前記赤外カットフィルタおよび光学
   的ローパスフィルタが前記撮像光学系に配置されている
   ときは前記映像信号回路によって前記輝度信号およびク
   ロマ信号を合成させてカラー複合映像信号を出力させ、
   該赤外カットフィルタおよび光学的ローパスフィルタが
   該撮像光学系に配置されていないときは該映像信号回路
   によって該輝度信号をテレビジョン信号として出力させ
   ることを特徴とする固体撮像カメラ。 ２、特許請求の範囲第１項記載のカメラにおいて、 第１の制御手段は、手勃操作ボタンと、前記赤外カット
   フィルタおよび光学的ローパスフィルタを支持し該ボタ
   ンの操作に応動して該フィルタを前記撮像光学系に出入
   れする駆動手段とを含み、前記映像信号回路は、前記画
   像信号から輝度信号およびクロマ信号を分離する第１の
   回路と、該輝度信号およびクロマ信号を合成してテレビ
   ジョン信号を形成する第２の回路とを含み、第２の制御
   手段は、前記手動操作ボタンの操作に応動してクロマ信
   号の第１の回路から第２の回路への入力を制御する開閉
   手段を含むことを特徴とする固体撮像カメラ。