JP2000228775A - Four-plate ccd-type fast image pickup device - Google Patents
Four-plate ccd-type fast image pickup deviceInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、撮像素子の駆動速
度を増加させることなく通常(例えば、NTSC標準方
式やハイビジョン方式における60コマ/秒)の倍のコ
マ数のテレビジョン信号を出力することのできるCCD
型4板式高速撮像装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of outputting a television signal having a frame number twice as large as that of a normal (for example, 60 frames / sec in the NTSC standard system or the Hi-Vision system) without increasing the driving speed of an image pickup device. CCD that can
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a high-speed imaging device of a four-plate type.
【0002】[0002]
【従来の技術】撮像装置の時間あたりのコマ数を増加す
るためには、撮像素子の駆動速度を増加させる必要があ
る。しかしながら、撮像素子を高速で駆動することは、
発熱、消費電力の増大などの問題を生じ、現在多く使わ
れているCCD撮像素子では、転送効率の低下から画質
の維持が困難である。これらの問題は、特に高精細な撮
像素子で顕著である。2. Description of the Related Art In order to increase the number of frames per time of an image pickup apparatus, it is necessary to increase the driving speed of an image pickup device. However, driving the image sensor at high speed requires
Problems such as heat generation and increase in power consumption occur, and it is difficult to maintain image quality of a CCD image pickup device that is currently widely used due to a decrease in transfer efficiency. These problems are remarkable especially in a high-definition imaging device.
【0003】撮像素子の駆動速度を増加させないで、撮
像装置の時間あたりのコマ数を増加する方法として、菅
原、「ハイビジョンスローモーションカメラ」日本放送
協会放送技術研究所、平成10年技研公開講演・研究発
表予稿集、平成10年5月29日、に記載のように、4
板分解光学系と画素ずらしの技術を組み合わせた撮像方
式がある。As a method of increasing the number of frames per time of an image pickup device without increasing the driving speed of an image pickup device, Sugawara, "Hi-Vision Slow-Motion Camera", Japan Broadcasting Corporation, Broadcasting Technology Research Institute, Giken Public Lecture, 1998 As described in the Research Proceedings, May 29, 1998, 4
There is an imaging method that combines a plate disassembling optical system and a pixel shifting technique.
【0004】4板分解光学系は、人の視覚が敏感で輝度
信号の大きな部分を占める緑色光に他の色光に比して多
くの(2倍の)サンプル点を与えるように分解光学系を
構成したもので、図1に示すように、入射光を、最初の
反射面で青色光(B)、次の反射面で赤色光(R)を分
離する。また、直進した緑色光はハーフミラーにより2
つ(G1とG2)に分解される。[0004] The four-plate resolution optical system is designed so that green light, which is sensitive to human vision and occupies a large part of the luminance signal, has more (double) sample points than other color lights. As shown in FIG. 1, incident light is separated into blue light (B) at a first reflection surface and red light (R) at a second reflection surface. In addition, the green light that has traveled straight is
(G1 and G2).
【0005】4板分解光学系を用いた高速撮像装置にお
いては、時間あたりのコマ数が2倍となっている緑色光
の信号と同じ時間あたりのコマ数の赤色光と青色光の信
号を得るために、赤、青色光の撮像素子の駆動および信
号処理法を変更しなければならない。そのため、上記講
演・研究発表予稿集記載の方法では、赤、青色光用にも
緑色光用と同じIT(Interline Transfer) 型またはF
IT(Frame Interline Transfer) 型のCCD撮像素子
を用いる4板式高速撮像装置において、赤、青色光用の
撮像素子に限ってこれらの素子の駆動時に垂直転送路か
ら水平転送路への電荷の転送を2段連続して行うことに
より水平転送路の駆動速度を増すことなくフレーム周波
数を2倍にし、また走査線補間により通常の走査線数を
確保して出力していた。In a high-speed imaging apparatus using a four-plate resolution optical system, a red light signal and a blue light signal having the same number of frames per time as a green light signal whose number of frames per time is doubled are obtained. Therefore, it is necessary to change the driving and signal processing methods of the red and blue light imaging devices. Therefore, in the method described in the above proceedings, the same IT (Interline Transfer) type or F type for red and blue light as for green light is used.
In a four-chip high-speed image pickup device using an IT (Frame Interline Transfer) type CCD image pickup device, charge transfer from the vertical transfer path to the horizontal transfer path is performed only when the red and blue light image pickup devices are driven. The frame frequency is doubled without increasing the driving speed of the horizontal transfer path by performing two steps continuously, and the normal number of scanning lines is secured and output by scanning line interpolation.
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】上記従来の4板式高速
撮像装置の問題点を理解するためには、IT型またはF
IT型CCD撮像素子の構成の理解が前提となる。図2
は、IT型CCD撮像素子の構成を示している。図2に
おいて、垂直有効期間内にフォトダイオード201に入
射した光は電荷に変換され蓄積される。その電荷は垂直
帰線期間内に垂直転送路202に転送される。その際
に、インタレース動作とするためにフィールドごとに組
み合わせを変えて上下の2画素が加算される。垂直転送
路202上の電荷は、垂直有効期間内の水平帰線期間内
に垂直転送パルス供給端子203に供給される垂直転送
パルスにより駆動されて垂直転送路202から水平転送
路204に転送される。水平転送路204に転送された
電荷は、水平転送パルス供給端子205に供給される水
平転送パルスにより駆動されて水平読み出し増幅器20
6に送られ、所定レベルの映像信号となり出力端子20
7から撮像出力信号として取り出される。In order to understand the problems of the conventional four-chip type high-speed imaging apparatus, it is necessary to use an IT type or F-type imaging apparatus.
An understanding of the configuration of the IT-type CCD image sensor is a prerequisite. FIG.
Shows the configuration of an IT-type CCD imaging device. In FIG. 2, light incident on the photodiode 201 during the vertical effective period is converted into an electric charge and accumulated. The charge is transferred to the vertical transfer path 202 within a vertical blanking period. At this time, the upper and lower two pixels are added by changing the combination for each field in order to perform the interlaced operation. The charges on the vertical transfer path 202 are driven by the vertical transfer pulse supplied to the vertical transfer pulse supply terminal 203 during the horizontal retrace period in the vertical effective period, and are transferred from the vertical transfer path 202 to the horizontal transfer path 204. . The electric charge transferred to the horizontal transfer path 204 is driven by a horizontal transfer pulse supplied to a horizontal transfer pulse supply terminal 205, and
6 and becomes a video signal of a predetermined level to output terminal 20
7 is taken out as an imaging output signal.
【0007】上記講演・研究発表予稿集記載の方法で
は、垂直転送路202から水平転送路204への電荷の
転送(図2参照)を1水平帰線期間内に2段行ってい
る。しかしこのままでは、フレーム周波数は2倍になる
ものの1フレームを構成する撮像素子出力の走査線数が
半分になるので、通常の走査線数を確保するためにはこ
れを補間して出力しなければならない。その際に、単純
な繰り返しによる走査線補間を行った場合、インタレー
ス駆動と上記の1水平帰線期間内に2段の垂直転送を行
うことに起因して、撮像時の画素の重心位置が補間後に
逆転する。この状況を、図3に示す。In the method described in the above-mentioned lecture / research presentation draft, charge transfer from the vertical transfer path 202 to the horizontal transfer path 204 (see FIG. 2) is performed in two stages within one horizontal retrace period. However, in this case, although the frame frequency is doubled, the number of scanning lines of the image sensor output constituting one frame is halved. In order to secure the normal number of scanning lines, it is necessary to interpolate and output the number of scanning lines. No. At that time, when the scanning line interpolation by simple repetition is performed, the center of gravity of the pixel at the time of imaging is changed due to the interlace driving and the two-stage vertical transfer performed within the one horizontal retrace period. Reverse after interpolation. This situation is shown in FIG.
【0008】図3につき、従来のCCD型4板式高速撮
像装置では、撮像時の画素の重心位置が逆転することを
詳細に説明する。図3において、インタレース駆動では
フィールド(偶、奇フィールド)により処理の違いがあ
るので、偶数フィールドの処理を左側に、奇数フィール
ドの処理を右側に示している。図3中、符号301は図
2に示すIT型CCD撮像素子を構成する垂直方向に並
んだフォトダイオード201の1列をイメージしてい
る。Referring to FIG. 3, it will be described in detail that the center of gravity of the pixel is reversed at the time of imaging in the conventional CCD type four-chip high-speed imaging apparatus. In FIG. 3, in interlaced driving, there is a difference in processing depending on fields (even and odd fields). Therefore, even field processing is shown on the left and odd field processing is shown on the right. In FIG. 3, reference numeral 301 represents one column of the photodiodes 201 arranged in the vertical direction which constitute the IT type CCD image pickup device shown in FIG.
【0009】垂直方向に並んだフォトダイオード301
の電荷はインタレース駆動により上下の画素が垂直転送
路で加算され、302,306(それぞれ、偶、奇フィ
ールド)となる。さらに上記駆動(電荷の転送を1水平
期間内に2段行うこと)により走査線が、加算されるの
で、計4画素が加算された信号303,307(それぞ
れ、偶、奇フィールド)として、通常のテレビジョン信
号の2倍のフレーム周波数を有する撮像出力信号がIT
型CCD撮像素子から出力される。Photodiodes 301 arranged vertically
The upper and lower pixels are added in the vertical transfer path by the interlaced driving to form 302 and 306 (even and odd fields, respectively). Further, the scanning lines are added by the above-mentioned driving (the charge transfer is performed in two stages within one horizontal period). Therefore, signals 303 and 307 (even and odd fields, respectively) obtained by adding a total of four pixels are usually used. Imaging output signal having a frame frequency twice as high as that of the television signal of
Output from the CCD image sensor.
【0010】一方、この撮像出力信号は通常のテレビジ
ョン信号の半分の走査線数しか有していないため、1/
2に時間軸圧縮したうえで走査線補間をして通常の走査
線数にする必要がある。しかし、通常の走査線数とする
ために、符号303,307で示す撮像出力信号に符号
304,308(それぞれ、偶、奇フィールド)で示す
走査線補間のための係数1を掛けて走査線数を倍にする
(偶、奇フィールドについて、それぞれ符号305,3
09で示す)と、得られた最終的な信号について、例え
ば、撮像出力信号303に対応する走査線数が倍増され
たサンプル305−2と同じく撮像出力信号307に対
応するサンプル309−1との間で画素の重心位置の逆
転が生じる。すなわち、本来、画面上部に位置すべき撮
像出力信号303から生成したサンプル305−2が、
撮像出力信号307から生成したサンプル309−1よ
り画面上で下方に位置している。サンプル305−4と
サンプル309−3についても同様である。これは、画
面上は垂直解像度の劣化、斜めの直線が鋸歯状になるな
どの結果として現れる。On the other hand, since this imaging output signal has only half the number of scanning lines as a normal television signal,
It is necessary to compress the time axis to 2 and then perform the scanning line interpolation to obtain the normal number of scanning lines. However, in order to obtain the normal number of scanning lines, the number of scanning lines is calculated by multiplying the imaging output signals indicated by reference numerals 303 and 307 by a coefficient 1 for scanning line interpolation indicated by reference numerals 304 and 308 (even and odd fields, respectively). (For the even and odd fields, reference numerals 305 and 3 respectively)
09) and the sample 309-1 corresponding to the imaging output signal 307 as well as the sample 305-2 in which the number of scanning lines corresponding to the imaging output signal 303 is doubled. Inversion of the position of the center of gravity of the pixel occurs between them. That is, the sample 305-2 generated from the imaging output signal 303 that should be located at the top of the screen is
It is located below the sample 309-1 generated from the imaging output signal 307 on the screen. The same applies to sample 305-4 and sample 309-3. This appears as a result of deterioration of the vertical resolution on the screen, sawtoothed oblique straight lines, and the like.
【0011】本発明の目的は、CCD型4板式高速撮像
装置を実現するにあたって、CCD撮像素子からの撮像
出力信号の画素重心位置(サンプル)が走査線補間した
後に逆転することのないCCD型4板式高速撮像装置を
提供することにある。SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to realize a CCD type four-chip high-speed image pickup apparatus in which a pixel centroid position (sample) of an image pickup output signal from a CCD image pickup device does not reverse after scanning line interpolation. An object of the present invention is to provide a plate-type high-speed imaging device.
【0012】また、本発明の目的は、CCD撮像素子の
水平転送路への駆動パルスの供給の仕方を工夫すること
によって、原理的に画素重心位置の逆転現象が生じ得な
いCCD型4板式高速撮像装置を実現することにある。Another object of the present invention is to provide a CCD type four-chip high-speed type in which the reversal phenomenon of the pixel center of gravity cannot occur in principle by devising a method of supplying a driving pulse to the horizontal transfer path of the CCD image sensor. It is to implement an imaging device.
【0013】[0013]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明CCD型4板式高速撮像装置は、1つの入力
光に対して緑色の光出力を2系統、赤色と青色の各光出
力をそれぞれ1系統ずつ発生させる色分解系とそれら各
光出力を電気信号に変換する4個のCCD撮像素子とを
具え、該4個のCCD撮像素子のうち緑色光用の2個の
CCD撮像素子についてそれぞれのCCD撮像素子を時
間軸上で互いに位相をずらして駆動し時間軸を1/2に
圧縮した後に各圧縮信号を合成して2倍速の緑色光信号
を得るように構成したCCD型4板式高速撮像装置にお
いて、赤色光および青色光用の各CCD撮像素子につい
てそれぞれのCCD撮像素子をインタレース駆動すると
ともに1水平帰線期間内に2段垂直転送した後に、該2
段垂直転送して得られた信号の時間軸を1走査線期間毎
に1/2に圧縮しかつ該圧縮された信号が前記1走査線
期間内で2回連続する信号と該信号を水平方向画素数分
遅延させた信号とを加算し、該加算により得られた信号
のレベルを1/2にするか、または、前記加算前に各信
号のレベルを1/2にした後加算して2倍速の赤色光お
よび青色光信号の走査線補間を行う信号処理手段を具え
たことを特徴とするものである。In order to achieve the above object, a CCD type four-chip high-speed imaging apparatus according to the present invention provides two systems of green light output for one input light, and red and blue light output. And a color separation system for generating one system each, and four CCD image sensors for converting each light output into an electric signal, two of the four CCD image sensors for green light The CCD type 4 is constructed such that each CCD image pickup device is driven with its phase shifted from each other on the time axis, and the time axis is compressed to 各, and then the respective compressed signals are synthesized to obtain a double speed green light signal. In the plate-type high-speed imaging device, each of the CCD imaging devices for red light and blue light is interlaced, and after two-stage vertical transfer within one horizontal retrace period,
The time axis of the signal obtained by the vertical vertical transfer is compressed to 1/2 for each scanning line period, and the signal in which the compressed signal is repeated twice in the one scanning line period and the signal are horizontally shifted. A signal delayed by the number of pixels is added, and the level of the signal obtained by the addition is reduced to 、, or the level of each signal is reduced to 前 before the addition and then added to 2 Signal processing means for performing scanning line interpolation of double-speed red light and blue light signals is provided.
【0014】また、本発明CCD型4板式高速撮像装置
は、1つの入力光に対して緑色の光出力を2系統、赤色
と青色の各光出力をそれぞれ1系統ずつ発生させる色分
解系とそれら各光出力を電気信号に変換する4個のCC
D撮像素子とを具え、該4個のCCD撮像素子のうち緑
色光用の2個のCCD撮像素子についてそれぞれのCC
D撮像素子を時間軸上で互いに位相をずらして駆動し時
間軸を1/2に圧縮した後に各圧縮信号を合成して2倍
速の緑色光信号を得るように構成したCCD型4板式高
速撮像装置において、赤色光および青色光用の各CCD
撮像素子についてそれぞれのCCD撮像素子からの出力
信号を水平転送する水平転送路内で互いに隣接する画素
信号を加算して水平転送した後に、該水平転送して得ら
れ画素数が1/2となった各画素信号間に画素補間を行
って2倍速の赤色光および青色光信号を得る信号処理手
段を具えたことを特徴とするものである。A CCD type four-chip high-speed imaging apparatus according to the present invention is a color separation system for generating two green light outputs and one red and blue light output for one input light. Four CCs that convert each optical output to an electrical signal
D image sensor, and two CCD image sensors for green light among the four CCD image sensors have respective CCs.
A CCD type four-chip high-speed imaging device configured to drive the D image sensor with a phase shift relative to each other on the time axis and compress the time axis to 後 に, and then combine the respective compressed signals to obtain a double speed green light signal. In the device, each CCD for red light and blue light
After the pixel signals adjacent to each other are added and horizontally transferred in a horizontal transfer path for horizontally transferring the output signals from the respective CCD image pickup devices, the number of pixels obtained by the horizontal transfer is reduced to に つ い て. And a signal processing means for performing pixel interpolation between the respective pixel signals to obtain double speed red light and blue light signals.
【0015】また、本発明CCD型4板式高速撮像装置
は、前記互いに隣接する画素信号を加算するに際して
は、赤色光および青色光用の各CCD撮像素子からの出
力信号間でオフセットをかけて加算するとともに、前記
オフセットが1走査線期間および/または1フィールド
期間ごとに反転するようにしたことを特徴とするもので
ある。In addition, in the CCD type four-chip high-speed imaging apparatus of the present invention, when adding the pixel signals adjacent to each other, the addition is performed by offsetting the output signals from the CCD imaging elements for red light and blue light. In addition, the offset is inverted every one scanning line period and / or one field period.
【0016】[0016]
【発明の実施の形態】以下に添付図面を参照し、発明の
実施の形態に基づいて本発明を詳細に説明する。まず、
第1の発明について説明する。図4および図5は、第1
の発明によるCCD型4板式高速撮像装置における信号
処理の一実施形態を示している。なお、本例はハイビジ
ョン信号のCCD型4板式高速撮像装置の場合の走査線
補間であり、図4がその第1フィールド、第2フィール
ド、そして図5が同じくその第3フィールド、第4フィ
ールドにおける走査線補間を示している。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described in detail below based on embodiments of the present invention with reference to the accompanying drawings. First,
The first invention will be described. FIG. 4 and FIG.
1 shows an embodiment of signal processing in a CCD type four-chip high-speed imaging apparatus according to the invention of the present invention. Note that this example is a scanning line interpolation in the case of a CCD type four-chip high-speed imaging device for high-vision signals. FIG. 4 shows the first field and the second field, and FIG. 9 illustrates scanning line interpolation.
【0017】ここで、図4に示す第1フィールドと第2
フィールドの走査線補間は、上述の従来技術を示す図3
との比較から明らかなように、各フィールドの撮像出力
信号403,407(それぞれ、第1、第2フィール
ド)を得るところまでは、図3に示す従来のそれと変ら
ない。この得られた撮像出力信号を走査線補間するにあ
たって、本実施形態においては以下のようにする。Here, the first field and the second field shown in FIG.
Field scan line interpolation is shown in FIG.
As is clear from the comparison with FIG. 3, the process is the same as that of the conventional example shown in FIG. 3 until the image pickup output signals 403 and 407 (first and second fields, respectively) of each field are obtained. In performing the scanning line interpolation on the obtained image pickup output signal, in the present embodiment, the following is performed.
【0018】すなわち、図4に符号404,408(そ
れぞれ、第1、第2フィールド)で示すように、撮像出
力信号403,407をそのまま用いる場合と、上下の
撮像出力信号の各1/2を加算する場合とが交互に現わ
れるような補間を行う。これにより、従来の走査補間に
おいて生じていた撮像時と補間後の画素の重心位置の逆
転を防止することができる。図5に示す第3、第4フィ
ールドでは、水平帰線期間における2段転送の組み合わ
せを変えること以外は、図4と変わらないので詳細な説
明は省略する。なお、このとき、撮像出力信号503,
507は第1、第2フィールドにおける撮像出力信号4
03,407とあわせて、空間を等分に標本化してい
る。That is, as shown by reference numerals 404 and 408 (first and second fields, respectively) in FIG. 4, the case where the image pickup output signals 403 and 407 are used as they are and the case where each half of the upper and lower image pickup output signals are used. Interpolation is performed so that the addition and the addition appear alternately. As a result, it is possible to prevent the center of gravity of the pixel from being inverted at the time of imaging and after interpolation, which occurs in the conventional scanning interpolation. The third and fourth fields shown in FIG. 5 are the same as those in FIG. 4 except that the combination of the two-stage transfer in the horizontal flyback period is changed, and thus the detailed description is omitted. At this time, the imaging output signal 503,
507 is an imaging output signal 4 in the first and second fields
Together with 03,407, the space is equally sampled.
【0019】図6は、図4および図5に示した走査線補
間を行う走査線補間回路の一構成例を示し、図7は、走
査線補間回路(図6)中の各部信号を示している。図6
において、入力端子601に撮像出力信号(図4中、符
号403,407で示され、図5中符号503,507
で示される)が供給される。この信号はまた、図7
(a)である。なお、図7に示す信号は、時間長、時間
的位置が重要であるので、最上段にA〜Fまでの等間隔
の時間軸で示されている。FIG. 6 shows an example of the configuration of a scanning line interpolation circuit for performing the scanning line interpolation shown in FIGS. 4 and 5, and FIG. 7 shows signals of various parts in the scanning line interpolation circuit (FIG. 6). I have. FIG.
In FIG. 5, an imaging output signal (indicated by reference numerals 403 and 407 in FIG. 4 and reference numerals 503 and 507 in FIG. 5) is input to an input terminal 601.
) Are supplied. This signal is also shown in FIG.
(A). Note that the signal shown in FIG. 7 is represented by a time axis at equal intervals from A to F at the top because the time length and the temporal position are important.
【0020】入力端子601に供給された撮像出力信号
(a)は、読み出しクロックが書き込みクロックの2倍
の周期を有するラインFIFOで構成された速度変換回
路602において速度変換され、かつ2回連続して出力
され、図7(b)に示す信号となる。この信号は2分岐
され、一方はラインメモリ603を介し他は直接に加算
器604に供給される。ラインメモリ603によって水
平方向画素数分遅延された信号を図7(c)に示す。加
算器604で加算された信号を、1ビットのシフト動作
を行う回路からなる1/2乗算器605に供給して、そ
の出力側、すなわち出力端子606に図7(d)に示す
信号を得る。この出力信号は、図4における符号40
5,409、および図5における符号505,509で
示される走査線の信号(サンプル)となっていることが
分かる。なお、上記において1/2乗算は加算前に行っ
てもよい。The imaging output signal (a) supplied to the input terminal 601 is speed-converted by a speed conversion circuit 602 composed of a line FIFO whose read clock has a cycle twice as long as the write clock, and is continuously converted twice. And output as a signal shown in FIG. This signal is branched into two, one of which is supplied to the adder 604 via the line memory 603 and the other directly. The signal delayed by the number of pixels in the horizontal direction by the line memory 603 is shown in FIG. The signal added by the adder 604 is supplied to a 乗 算 multiplier 605 composed of a circuit that performs a 1-bit shift operation, and the signal shown in FIG. . This output signal is indicated by reference numeral 40 in FIG.
5 and 409, and signals (samples) of scanning lines indicated by reference numerals 505 and 509 in FIG. In the above, the 上 記 multiplication may be performed before the addition.
【0021】上述した実施形態では、図4を参照する
に、走査線補間された信号のうち、例えば、第1フィー
ルドの405−3にはそれ以前の4つの画素から得られ
る撮像出力信号の1/2が含まれている。従って、目的
とするイメージフォーマットに対して、フォトダイオー
ド401が上下4つずつ余分に具えられていれば本実施
形態による完全な走査線補間が可能となる。In the above-described embodiment, referring to FIG. 4, among the signals interpolated by the scanning lines, for example, 405-3 of the first field has one of the imaging output signals obtained from the four pixels preceding it. / 2 is included. Therefore, if the photodiodes 401 are provided in excess of four upper and lower portions for the target image format, complete scanning line interpolation according to the present embodiment can be performed.
【0022】次に、原理的に画素重心位置の逆転現象が
生じ得ないようにした第2の発明につき実施形態に基づ
いて説明する。第2の発明は、CCD撮像素子におい
て、垂直転送路から水平転送路に電荷を転送する(図2
参照)にあたって、水平駆動周波数を半分にして、CC
D型4板式高速撮像装置を一層実現し易くしたものであ
る。Next, a second invention in which the inversion phenomenon of the pixel barycentric position cannot be generated in principle will be described based on an embodiment. According to a second aspect of the present invention, in a CCD imaging device, charges are transferred from a vertical transfer path to a horizontal transfer path (FIG. 2).
), The horizontal drive frequency is halved and CC
This makes it easier to realize a D-type four-plate high-speed imaging device.
【0023】まず、垂直転送路から水平転送路への電荷
の転送は、従来、図8に示すように、1列の垂直転送路
に対して2相駆動される水平転送路が配置されている。
ここに、符号801は垂直転送路、802,803は水
平転送電極を示している。そして、水平転送電極80
2,803には位相の異なる水平駆動パルスH1,H2
がそれぞれ印加される。First, in the transfer of electric charges from the vertical transfer path to the horizontal transfer path, as shown in FIG. 8, a horizontal transfer path that is driven in two phases with respect to one column of vertical transfer paths is conventionally arranged. .
Here, reference numeral 801 indicates a vertical transfer path, and 802 and 803 indicate horizontal transfer electrodes. Then, the horizontal transfer electrode 80
2803, horizontal drive pulses H1 and H2 having different phases.
Are respectively applied.
【0024】これに対し、第2の発明による実施形態に
おいては、図9に示すように、2列の垂直転送路901
に対して駆動周波数を1/2にしたうえで水平転送路が
4相駆動されるようにする。これによって、撮像素子の
水平駆動速度を増加させることなくフレーム周波数を倍
にすることができる。すなわち、水平転送電極902,
903,904,905には水平駆動パルスH1,H2,H
3,H4 がそれぞれ印加され、それら駆動パルスの波形と
印加のタイミングを図10に示す。On the other hand, in the embodiment according to the second invention, as shown in FIG.
, The driving frequency is reduced to 1 /, and the horizontal transfer path is driven in four phases. Thus, the frame frequency can be doubled without increasing the horizontal drive speed of the image sensor. That is, the horizontal transfer electrodes 902,
Horizontal drive pulses H 1 , H 2 , H
3 and H 4 are applied, respectively, and the waveforms of the drive pulses and the application timing are shown in FIG.
【0025】このように、4相の駆動パルスH1,H2,H
3,H4 を水平ブランキング期間1001において印加す
ることにより、水平方向に互いに隣接する画素(2画
素)を加算することができる。水平映像期間1002に
おいては、同じく図10に示す駆動電圧を加えることに
より水平2画素を単位として信号を左方へ転送すること
ができる。なお、1001内に加える電圧をH1 ,H2
とH3 ,H4 とを交換することにより画素加算の組み合
わせを変えることができる。これを赤信号と青信号との
間で行うことにより、輝度信号の水平解像度を改善する
ことができる。Thus, the four-phase driving pulses H 1 , H 2 , H
3, by the H 4 applied in the horizontal blanking period 1001, may be added to the pixel (two pixels) adjacent to each other in the horizontal direction. In the horizontal video period 1002, a signal can be transferred to the left in units of two horizontal pixels by applying the driving voltage shown in FIG. It should be noted that the voltages applied within 1001 are H 1 , H 2
The combination of pixel addition can be changed by exchanging H 3 and H 4 . By performing this between the red signal and the blue signal, the horizontal resolution of the luminance signal can be improved.
【0026】これによって得られた表示画面は、例え
ば、図11の左上または左下に示すようになる。図11
に示す表示画面で、左上の画面を偶数フィールド、左下
の画面を奇数フィールドというように、両フィールド間
で同一ラインにおける画素加算の組み合わせを変え、ま
た、同一フィールド内においても順次のライン間で画素
加算の組み合わせを変える、つまり相互間でオフセット
をかけて画素加算を行うことにより各色信号の水平解像
度を一層改善することができる。The display screen thus obtained is, for example, as shown in the upper left or lower left of FIG. FIG.
In the display screen shown in Fig. 5, the combination of pixel addition on the same line is changed between the two fields, such as the upper left screen is an even field and the lower left screen is an odd field. The horizontal resolution of each color signal can be further improved by changing the combination of additions, that is, by performing pixel addition with offsets between them.
【0027】また、同じく図11に示すように、赤信号
と青信号間でオフセットをかけて画素加算し、点順次と
した赤色光、青色光について、緑色光と同一の画素数に
して出力するためには画素補間が必要であるが、単純な
繰り返しによる画素補間を行っても隣接走査線間または
隣接フィールド間で撮像時の水平画素重心位置が補間後
に逆転することはないので、画素補間の方法は特に問わ
ない。また、以上の処理において、最左端、最右端の画
素では加算すべきそれぞれ左または右の信号が得られな
いが、目的とするイメージフォーマットに対してフォト
ダイオードが左右に1つずつ余分にあればよい。Also, as shown in FIG. 11, pixels are added with an offset between the red signal and the blue signal, and red- and blue-light in a dot-sequential manner is output with the same number of pixels as the green light. Pixel interpolation is necessary, but even if pixel interpolation by simple repetition is performed, the horizontal pixel centroid position at the time of imaging between adjacent scanning lines or between adjacent fields does not reverse after interpolation, so the pixel interpolation method Does not matter. Also, in the above processing, the leftmost and rightmost pixels cannot obtain the left or right signal to be added, respectively, but if there is one extra photodiode on the left and right for the target image format, Good.
【0028】[0028]
【発明の効果】第1の発明によれば、CCD型4板式高
速撮像装置において赤色光および青色光用の撮像素子の
水平駆動速度を増加させることなくコマ数(フレーム周
波数)を倍にし、赤信号と青信号の走査線を補間する際
の撮像時と再生時の画素の重心位置の逆転による垂直解
像度の劣化を防止することができる。According to the first aspect of the present invention, the number of frames (frame frequency) can be doubled without increasing the horizontal drive speed of the red light and blue light imaging elements in the CCD type four-chip high-speed imaging device. It is possible to prevent the vertical resolution from being degraded due to the reversal of the barycentric position of the pixel at the time of imaging and at the time of reproduction when interpolating the scanning line of the signal and the blue signal.
【0029】また、第1の発明によれば、上述した構成
で赤信号と青信号の走査線補間を行うことにより、画像
の空間標本点(サンプル)がフィールド間で等分にオフ
セットされ、この面でも垂直解像度が向上する。According to the first aspect of the present invention, the spatial sampling points (samples) of the image are equally divided between the fields by performing the scanning line interpolation of the red signal and the blue signal in the above-described configuration. But the vertical resolution is improved.
【0030】また、水平方向に隣接する画素を加算する
第2の発明によれば、赤色光および青色光用の撮像素子
の水平駆動速度を増加させることなくコマ数(フレーム
周波数)を倍にするに際し、原理的に画素重心位置の逆
転現象が生じ得ないCCD型4板式高速撮像装置を実現
することができる。また、この隣接画素の補間を、赤信
号と青信号間でオフセットをかけて行うことにより水平
解像度を改善することができる。According to the second aspect of the present invention, in which horizontally adjacent pixels are added, the number of frames (frame frequency) is doubled without increasing the horizontal drive speed of the red light and blue light imaging elements. In this case, it is possible to realize a CCD-type four-plate high-speed imaging device in which the reversal phenomenon of the pixel center of gravity cannot occur in principle. The horizontal resolution can be improved by interpolating the adjacent pixels with an offset between the red signal and the blue signal.
【0031】なお、本発明を適用したうえでCCD撮像
素子の駆動周波数を、例えば、1.5倍にすれば、3倍
の高速撮像が可能となることはいうまでもない。It is needless to say that if the driving frequency of the CCD image pickup device is increased, for example, by 1.5 times after applying the present invention, three times as high speed image pickup can be performed.
【図1】 4板分解光学系の構成を示している。FIG. 1 shows a configuration of a four-plate resolution optical system.
【図2】 IT型CCD撮像素子の構成を示している。FIG. 2 shows a configuration of an IT-type CCD imaging device.
【図3】 従来の4板式高速撮像装置における信号処理
を示している。FIG. 3 shows signal processing in a conventional four-chip high-speed imaging apparatus.
【図4】 第1の発明によるCCD型4板式高速撮像装
置における信号処理を示している。FIG. 4 shows signal processing in the CCD type four-plate high-speed imaging apparatus according to the first invention.
【図5】 同じく第1の発明によるCCD型4板式高速
撮像装置における信号処理を示している。FIG. 5 also shows signal processing in the CCD type four-chip high-speed imaging apparatus according to the first invention.
【図6】 走査線補間回路の一構成例を示している。FIG. 6 illustrates a configuration example of a scanning line interpolation circuit.
【図7】 走査線補間回路中の各部信号を示している。FIG. 7 shows signals of various parts in the scanning line interpolation circuit.
【図8】 CCD撮像素子における、垂直転送路から水
平転送路に電荷を転送する従来の構成を示している。FIG. 8 shows a conventional configuration for transferring charges from a vertical transfer path to a horizontal transfer path in a CCD image sensor.
【図9】 第2の発明による実施形態により垂直転送路
から水平転送路に電荷を転送する構成を示している。FIG. 9 shows a configuration for transferring charges from a vertical transfer path to a horizontal transfer path according to an embodiment of the second invention.
【図10】 電荷転送のための駆動パルスの波形と印加
のタイミングを示している。FIG. 10 shows waveforms of drive pulses for charge transfer and application timings.
【図11】 第2の発明による実施形態により得られた
表示画面、および赤信号と青信号間でオフセットをかけ
て画素加算する構成を示している。FIG. 11 shows a display screen obtained by the embodiment according to the second invention, and a configuration in which pixels are added by offsetting between a red signal and a blue signal.
201 フォトダイオード 202 垂直転送路 203 垂直転送パルス供給端子 204 水平転送路 205 水平転送パルス供給端子 206 水平読み出し増幅器 207 出力端子 301 ,401,501 フォトダイオード 302,306,402,406,502,506 垂
直転送路での加算後の走査線 303,307,403,407,503,507 撮
像出力信号 304,308,404,408,504,508 走
査線補間のための係数 305,305−1,305−2,305−3,305
−4,309,309−1,309−2,309−3,
309−4,405,405−1,405−2,405
−3,405−4,409,409−1,409−2,
409−3,409−4,505,509 走査線補間
後の信号(サンプル) 601 入力端子 602 速度変換回路 603 ラインメモリ 604 加算器 605 1/2乗算器 606 出力端子 801,901 垂直転送路 802,803,902,903,904,905 水
平転送電極 1001 水平ブランキング期間 1002 水平映像期間201 photodiode 202 vertical transfer path 203 vertical transfer pulse supply terminal 204 horizontal transfer path 205 horizontal transfer pulse supply terminal 206 horizontal readout amplifier 207 output terminal 301, 401, 501 photodiode 302, 306, 402, 406, 502, 506 vertical transfer Scan lines 303, 307, 403, 407, 503, and 507 imaging output signals 304, 308, 404, 408, 504, 508 coefficients for scan line interpolation 305, 305-1, 305-2, 305-3, 305
-4,309,309-1,309-2,309-3,
309-4,405,405-1,405-2,405
-3,405-5,409,409-1,409-2,
409-3, 409-4, 505, 509 Signal (sample) after scanning line interpolation 601 Input terminal 602 Speed conversion circuit 603 Line memory 604 Adder 605 1/2 multiplier 606 Output terminal 801 901 Vertical transfer path 802 803, 902, 903, 904, 905 Horizontal transfer electrode 1001 Horizontal blanking period 1002 Horizontal video period
フロントページの続き (72)発明者 藤田 欣裕 東京都渋谷区神南2丁目2番1号 日本放 送協会 放送センター内 Fターム(参考) 5C065 AA01 BB38 CC01 DD02 DD07 DD26 EE01 GG13 GG21 GG23 GG30 Continuation of the front page (72) Inventor Yoshihiro Fujita 2-2-1 Jinnan, Shibuya-ku, Tokyo Japan Broadcasting Corporation Broadcasting Center F-term (reference) 5C065 AA01 BB38 CC01 DD02 DD07 DD26 EE01 GG13 GG21 GG23 GG30
Claims (3)
系統、赤色と青色の各光出力をそれぞれ1系統ずつ発生
させる色分解系とそれら各光出力を電気信号に変換する
4個のCCD撮像素子とを具え、該4個のCCD撮像素
子のうち緑色光用の2個のCCD撮像素子についてそれ
ぞれのCCD撮像素子を時間軸上で互いに位相をずらし
て駆動し時間軸を1/2に圧縮した後に各圧縮信号を合
成して2倍速の緑色光信号を得るように構成したCCD
型4板式高速撮像装置において、 赤色光および青色光用の各CCD撮像素子についてそれ
ぞれのCCD撮像素子をインタレース駆動するとともに
1水平帰線期間内に2段垂直転送した後に、該2段垂直
転送して得られた信号の時間軸を1走査線期間毎に1/
2に圧縮しかつ該圧縮された信号が前記1走査線期間内
で2回連続する信号と該信号を水平方向画素数分遅延さ
せた信号とを加算し、該加算により得られた信号のレベ
ルを1/2にするか、または、前記加算前に各信号のレ
ベルを1/2にした後加算して2倍速の赤色光および青
色光信号の走査線補間を行う信号処理手段を具えたこと
を特徴とするCCD型4板式高速撮像装置。1. A green light output for one input light is 2
A color separation system for generating each of the red and blue light outputs one by one, and four CCD image pickup devices for converting the respective light outputs into electric signals; The two CCD image sensors for light are driven with their phases shifted from each other on the time axis, and the time axis is compressed to 後 に. CCD configured to obtain
In the four-plate type high-speed imaging device, the CCD image sensors for red light and blue light are interlaced and each stage is vertically transferred within one horizontal retrace period. The time axis of the signal obtained by
2, a signal in which the compressed signal is repeated twice in the one scanning line period and a signal obtained by delaying the signal by the number of pixels in the horizontal direction are added, and the level of the signal obtained by the addition is added. Or a signal processing means for performing the scanning line interpolation of the double speed red light and blue light signals by adding the levels of the respective signals to 1/2 before the addition and then adding the signals. A CCD type four-plate high-speed imaging device characterized by the following.
系統、赤色と青色の各光出力をそれぞれ1系統ずつ発生
させる色分解系とそれら各光出力を電気信号に変換する
4個のCCD撮像素子とを具え、該4個のCCD撮像素
子のうち緑色光用の2個のCCD撮像素子についてそれ
ぞれのCCD撮像素子を時間軸上で互いに位相をずらし
て駆動し時間軸を1/2に圧縮した後に各圧縮信号を合
成して2倍速の緑色光信号を得るように構成したCCD
型4板式高速撮像装置において、 赤色光および青色光用の各CCD撮像素子についてそれ
ぞれのCCD撮像素子からの出力信号を水平転送する水
平転送路内で互いに隣接する画素信号を加算して水平転
送した後に、該水平転送して得られ画素数が1/2とな
った各画素信号間に画素補間を行って2倍速の赤色光お
よび青色光信号を得る信号処理手段を具えたことを特徴
とするCCD型4板式高速撮像装置。2. A green light output for one input light is 2
A color separation system for generating each of the red and blue light outputs one by one, and four CCD image pickup devices for converting the respective light outputs into electric signals; The two CCD image sensors for light are driven with their phases shifted from each other on the time axis, and the time axis is compressed to 後 に. CCD configured to obtain
In a four-chip type high-speed imaging device, pixel signals adjacent to each other are horizontally transferred in a horizontal transfer path for horizontally transferring output signals from the respective CCD image pickup devices for each of the red and blue light CCD image pickup devices. And a signal processing unit for performing pixel interpolation between the pixel signals of which the number of pixels obtained by the horizontal transfer is halved to obtain double speed red light and blue light signals. CCD type 4-plate high-speed imaging device.
いて、前記互いに隣接する画素信号を加算するに際して
は、赤色光および青色光用の各CCD撮像素子からの出
力信号間でオフセットをかけて加算するとともに、前記
オフセットが1走査線期間および/または1フィールド
期間ごとに反転するようにしたことを特徴とするCCD
型4板式高速撮像装置。3. The four-chip high-speed imaging apparatus according to claim 2, wherein, when adding the pixel signals adjacent to each other, an offset is applied between output signals from respective CCD image pickup devices for red light and blue light. A CCD, wherein the offset is inverted every one scanning line period and / or one field period.
Four-panel high-speed imaging device.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11028484A JP2000228775A (en) | 1999-02-05 | 1999-02-05 | Four-plate ccd-type fast image pickup device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11028484A JP2000228775A (en) | 1999-02-05 | 1999-02-05 | Four-plate ccd-type fast image pickup device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2000228775A true JP2000228775A (en) | 2000-08-15 |
Family
ID=12249948
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP11028484A Pending JP2000228775A (en) | 1999-02-05 | 1999-02-05 | Four-plate ccd-type fast image pickup device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2000228775A (en) |
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-
1999
- 1999-02-05 JP JP11028484A patent/JP2000228775A/en active Pending
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