JP2000341708A - 撮像装置 - Google Patents
撮像装置Info
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- JP2000341708A JP2000341708A JP11152197A JP15219799A JP2000341708A JP 2000341708 A JP2000341708 A JP 2000341708A JP 11152197 A JP11152197 A JP 11152197A JP 15219799 A JP15219799 A JP 15219799A JP 2000341708 A JP2000341708 A JP 2000341708A
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Landscapes
- Color Television Image Signal Generators (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 水平画素1280,垂直画素720の順次走
査方式のテレビジョン規格である720p方式用の撮像
装置を汎用のVGA対応の全画素読み出し方式の固体撮
像素子にて構成して提供する。 【解決手段】 水平・垂直方向に画素ピッチの1/2だ
けずらして配置されたVGA対応の全画素読み出し方式
の固体撮像素子3〜5より出力される各色信号をフレー
ムメモリ305、405、505にて、垂直有効画素数
を略3/4にすると共に時間軸変換し、フレームメモリ
305、405、505より出力された各色信号および
補間信号より高周波輝度信号と各色の低周波信号とを生
成し、この高周波輝度信号と各色の低周波信号とより7
20p方式の映像信号を生成するよう構成した。
査方式のテレビジョン規格である720p方式用の撮像
装置を汎用のVGA対応の全画素読み出し方式の固体撮
像素子にて構成して提供する。 【解決手段】 水平・垂直方向に画素ピッチの1/2だ
けずらして配置されたVGA対応の全画素読み出し方式
の固体撮像素子3〜5より出力される各色信号をフレー
ムメモリ305、405、505にて、垂直有効画素数
を略3/4にすると共に時間軸変換し、フレームメモリ
305、405、505より出力された各色信号および
補間信号より高周波輝度信号と各色の低周波信号とを生
成し、この高周波輝度信号と各色の低周波信号とより7
20p方式の映像信号を生成するよう構成した。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は水平有効画素数12
80、垂直有効画素数720で順次走査のSMPTE
296M準拠(720p方式)のテレビジョン信号のフ
ォーマットに対応した映像信号を撮像することができる
撮像装置に関する。
80、垂直有効画素数720で順次走査のSMPTE
296M準拠(720p方式)のテレビジョン信号のフ
ォーマットに対応した映像信号を撮像することができる
撮像装置に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、高解像度のテレビジョン方式が複
数提案されており、米国のデジタルテレビジョンフォー
マットの一つとして水平有効画素1280、垂直有効画
素720で順次走査のテレビジョン信号規格である72
0p方式(水平走査線数:720本、アスペクト比1
6:9、順次走査)がある。この720p方式の特に、
スタジオ規格としてSMPTE 296Mが制定されて
おり、今後のデジタルテレビジョン放送の普及に伴いハ
イビジョンや米国のATVといった今後の高画質化放送
に向けて720p方式の撮像装置も要望されている。、
テレビ信号に代表される各種映像信号として、NTSC
(有効水平走査線数:約480本、アスペクト比4:
3)以外に、ワイドクリアビジョン(有効水平走査線
数:約480本、アスペクト比16:9)が実用化され
ている。
数提案されており、米国のデジタルテレビジョンフォー
マットの一つとして水平有効画素1280、垂直有効画
素720で順次走査のテレビジョン信号規格である72
0p方式(水平走査線数:720本、アスペクト比1
6:9、順次走査)がある。この720p方式の特に、
スタジオ規格としてSMPTE 296Mが制定されて
おり、今後のデジタルテレビジョン放送の普及に伴いハ
イビジョンや米国のATVといった今後の高画質化放送
に向けて720p方式の撮像装置も要望されている。、
テレビ信号に代表される各種映像信号として、NTSC
(有効水平走査線数:約480本、アスペクト比4:
3)以外に、ワイドクリアビジョン(有効水平走査線
数:約480本、アスペクト比16:9)が実用化され
ている。
【0003】720p方式に対応した撮像装置を実現す
る場合、その一つの方法として、720pの撮像素子を
用いて撮像することが考えられる。720p方式に対応
した撮像素子は、その画素数が100万画素で、撮像素
子からの読出しクロックが1チャンネルの場合、74.
25MHzで、2チャンネル読出しの場合でも37.1
25MHzとなり、非常に高周波数のクロック信号に対
応する大規模な回路構成が必要となり、また、撮像素子
自体のコストも高価であった。
る場合、その一つの方法として、720pの撮像素子を
用いて撮像することが考えられる。720p方式に対応
した撮像素子は、その画素数が100万画素で、撮像素
子からの読出しクロックが1チャンネルの場合、74.
25MHzで、2チャンネル読出しの場合でも37.1
25MHzとなり、非常に高周波数のクロック信号に対
応する大規模な回路構成が必要となり、また、撮像素子
自体のコストも高価であった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上述したように720
p方式用の撮像素子を使用すると、撮像素子のコストが
高く、また、放送局用などで要求される3板式の撮像装
置を構成するためには、当然撮像素子が3枚必要であ
り、このように3枚の撮像素子を使用して撮像装置を構
成すると装置全体として極めて価格が高いものになって
しまい、また、撮像素子よりの読み出しクロック信号が
高周波数のため、消費電力が大きく、また、撮像素子や
駆動回路における発熱が顕著となり、放熱のための構造
を十分確保する必要があるため、カメラヘッドの小型化
が困難であるという種々の問題点を有していた。
p方式用の撮像素子を使用すると、撮像素子のコストが
高く、また、放送局用などで要求される3板式の撮像装
置を構成するためには、当然撮像素子が3枚必要であ
り、このように3枚の撮像素子を使用して撮像装置を構
成すると装置全体として極めて価格が高いものになって
しまい、また、撮像素子よりの読み出しクロック信号が
高周波数のため、消費電力が大きく、また、撮像素子や
駆動回路における発熱が顕著となり、放熱のための構造
を十分確保する必要があるため、カメラヘッドの小型化
が困難であるという種々の問題点を有していた。
【0005】本発明はこの点に着目してなされたもので
あり、水平画素1280,垂直画素720の順次走査方
式のテレビジョン規格である720p方式用の高価な撮
像素子を用いることなく、720p方式の撮像装置を構
成することができ、汎用のVGA対応の全画素読み出し
方式の固体撮像素子にて構成可能で、コスト増加するこ
となく、回路規模の増大を防止することができ、高周波
数のクロック信号による発熱も回避でき、装置の小型化
を実現できるという撮像装置を提供することを目的とす
る。
あり、水平画素1280,垂直画素720の順次走査方
式のテレビジョン規格である720p方式用の高価な撮
像素子を用いることなく、720p方式の撮像装置を構
成することができ、汎用のVGA対応の全画素読み出し
方式の固体撮像素子にて構成可能で、コスト増加するこ
となく、回路規模の増大を防止することができ、高周波
数のクロック信号による発熱も回避でき、装置の小型化
を実現できるという撮像装置を提供することを目的とす
る。
【0006】
【課題を解決するための手段】以上の課題を解決するた
めに、本発明にかかる撮像装置は、入射光を色分解して
緑(G)、赤(R)、青(B)の各色光を得る色分解光
学系と、水平有効画素数640、垂直有効画素数480
の全画素読み出し方式の前記緑(G)光を受光し光電変
換してG信号を出力する第1の固体撮像素子と、水平有
効画素数640、垂直有効画素数480の全画素読み出
し方式の前記赤(R)光を受光し光電変換してR信号を
出力する第2の固体撮像素子と、水平有効画素数64
0、垂直有効画素数480の全画素読み出し方式の前記
青(B)画像を受光し光電変換してB信号を出力する第
3の固体撮像素子とを備え、前記第1の固体撮像素子の
空間位置に対して前記第2の固体撮像素子および第3の
固体撮像素子の少なくとも一方、もしくは両方を水平方
向および垂直方向に関して、それぞれ前記固体撮像素子
の画素ピッチの1/2倍の距離だけずらした位置に配置
し、前記第1の固体撮像素子、前記第2の固体撮像素
子、および前記第3の固体撮像素子のそれぞれの出力信
号の垂直有効画素数の略3/4の信号を出力する手段
と、時間軸変換を行う変換手段と、前記変換手段から出
力された各色の信号と前記各色の信号を補間して生成し
た補間信号とを合成して水平有効画素1280、垂直有
効画素720の各色の低周波信号および高周波輝度信号
を生成する信号処理部と、前記信号処理部から出力され
る前記各色の低周波信号と前記高周波輝度信号とから水
平有効画素1280、垂直有効画素720の順次走査の
映像信号を生成出力する生成手段とを有するように構成
したことを特徴とする。
めに、本発明にかかる撮像装置は、入射光を色分解して
緑(G)、赤(R)、青(B)の各色光を得る色分解光
学系と、水平有効画素数640、垂直有効画素数480
の全画素読み出し方式の前記緑(G)光を受光し光電変
換してG信号を出力する第1の固体撮像素子と、水平有
効画素数640、垂直有効画素数480の全画素読み出
し方式の前記赤(R)光を受光し光電変換してR信号を
出力する第2の固体撮像素子と、水平有効画素数64
0、垂直有効画素数480の全画素読み出し方式の前記
青(B)画像を受光し光電変換してB信号を出力する第
3の固体撮像素子とを備え、前記第1の固体撮像素子の
空間位置に対して前記第2の固体撮像素子および第3の
固体撮像素子の少なくとも一方、もしくは両方を水平方
向および垂直方向に関して、それぞれ前記固体撮像素子
の画素ピッチの1/2倍の距離だけずらした位置に配置
し、前記第1の固体撮像素子、前記第2の固体撮像素
子、および前記第3の固体撮像素子のそれぞれの出力信
号の垂直有効画素数の略3/4の信号を出力する手段
と、時間軸変換を行う変換手段と、前記変換手段から出
力された各色の信号と前記各色の信号を補間して生成し
た補間信号とを合成して水平有効画素1280、垂直有
効画素720の各色の低周波信号および高周波輝度信号
を生成する信号処理部と、前記信号処理部から出力され
る前記各色の低周波信号と前記高周波輝度信号とから水
平有効画素1280、垂直有効画素720の順次走査の
映像信号を生成出力する生成手段とを有するように構成
したことを特徴とする。
【0007】
【発明の実施の形態】図1は本発明の撮像装置の実施例
を示す図である。図1において、1はレンズ、2は入射
光をRGB各色に色分解するプリズム、3、4、5はそ
れぞれR用の固体撮像素子、G用の固体撮像素子、B用
の固体撮像素子、6はアナログ信号処理回路部、30
1、401、501は相関二重サンプリング部(CD
S)、302、402、502はCDS301、40
1、501の出力信号のレベルを調整するAGC回路、
303、403、503はAD変換器、7はデジタル信
号処理部、304、404、504はガンマ(γ)補正
部、305、405、505はフレームメモリ、30
6、406、506は各色の低周波信号生成部(RL生
成部、GL生成部、BL生成部)、701は高周波輝度
信号生成部(YH生成部)、702は輝度信号処理部
(Y処理部)、703、706、707はDA変換器、
704は低周波輝度信号生成部(YL生成部)、705
は色差信号処理部、8は出力回路部、801、803、
805はローパスフィルタ(LPF)、802、80
4、806は75Ωドライバ部、807は輝度信号出力
端子(Y)、808、809はコンポーネント形式の色
信号出力端子(PR、PB)である。
を示す図である。図1において、1はレンズ、2は入射
光をRGB各色に色分解するプリズム、3、4、5はそ
れぞれR用の固体撮像素子、G用の固体撮像素子、B用
の固体撮像素子、6はアナログ信号処理回路部、30
1、401、501は相関二重サンプリング部(CD
S)、302、402、502はCDS301、40
1、501の出力信号のレベルを調整するAGC回路、
303、403、503はAD変換器、7はデジタル信
号処理部、304、404、504はガンマ(γ)補正
部、305、405、505はフレームメモリ、30
6、406、506は各色の低周波信号生成部(RL生
成部、GL生成部、BL生成部)、701は高周波輝度
信号生成部(YH生成部)、702は輝度信号処理部
(Y処理部)、703、706、707はDA変換器、
704は低周波輝度信号生成部(YL生成部)、705
は色差信号処理部、8は出力回路部、801、803、
805はローパスフィルタ(LPF)、802、80
4、806は75Ωドライバ部、807は輝度信号出力
端子(Y)、808、809はコンポーネント形式の色
信号出力端子(PR、PB)である。
【0008】入射光はレンズ1を通過した後、プリズム
2にてRGBの3色に分離され、撮像素子3、4、5に
入射する。固体撮像素子3、4、5は、例えば、全画素
をそのままノンインターレース走査で読み出す、全画素
独立読み出しが可能なVGA対応(水平有効画素数64
0画素、垂直有効画素数480画素)のものである。
2にてRGBの3色に分離され、撮像素子3、4、5に
入射する。固体撮像素子3、4、5は、例えば、全画素
をそのままノンインターレース走査で読み出す、全画素
独立読み出しが可能なVGA対応(水平有効画素数64
0画素、垂直有効画素数480画素)のものである。
【0009】VGA対応の固体撮像素子は安価であるが
画素数が少ないため、3つの固体撮像素子3、4、5を
空間斜めずらしに配置して解像度を向上させる。具体的
には、図2(a)(b)に示すように各色の固体撮像素
子の画素ピッチをPx、垂直方向の画素ピッチをPyと
した場合に、G用の固体撮像素子4の各画素に対してR
用の固体撮像素子3の各画素およびB用の固体撮像素子
5の各画素を、水平方向に1/2Px(図2(a))、
垂直方向に1/2Py(図2(b))だけずらして配置
する。
画素数が少ないため、3つの固体撮像素子3、4、5を
空間斜めずらしに配置して解像度を向上させる。具体的
には、図2(a)(b)に示すように各色の固体撮像素
子の画素ピッチをPx、垂直方向の画素ピッチをPyと
した場合に、G用の固体撮像素子4の各画素に対してR
用の固体撮像素子3の各画素およびB用の固体撮像素子
5の各画素を、水平方向に1/2Px(図2(a))、
垂直方向に1/2Py(図2(b))だけずらして配置
する。
【0010】G用の固体撮像素子4の各画素に対してR
用の固体撮像素子3の各画素およびB用の固体撮像素子
5の各画素をずらすのは、輝度信号を生成する際におけ
るG信号の寄与する比率(例えば、NTSC方式では
0.59)と、R信号の寄与する比率(例えば、NTS
C方式では0.30)およびB信号の寄与する比率(例
えば、NTSC方式では0.11)とが同程度であるた
めであり、さらに、上述したように3枚の固体撮像素子
を画素ずらして配置して、さらに、後述するような補間
処理、つまり、に各色の映像信号の画素数を水平方向お
よび垂直方向にそれぞれ2倍に拡大して全体として4倍
の画素数となるような補間処理を行うことで解像度の向
上を実現できる。
用の固体撮像素子3の各画素およびB用の固体撮像素子
5の各画素をずらすのは、輝度信号を生成する際におけ
るG信号の寄与する比率(例えば、NTSC方式では
0.59)と、R信号の寄与する比率(例えば、NTS
C方式では0.30)およびB信号の寄与する比率(例
えば、NTSC方式では0.11)とが同程度であるた
めであり、さらに、上述したように3枚の固体撮像素子
を画素ずらして配置して、さらに、後述するような補間
処理、つまり、に各色の映像信号の画素数を水平方向お
よび垂直方向にそれぞれ2倍に拡大して全体として4倍
の画素数となるような補間処理を行うことで解像度の向
上を実現できる。
【0011】上述したそれぞれの固体撮像素子の画素数
の4倍の画素数に当てはめた場合、RGBそれぞれの色
の画素が実際に存在するそれぞれの画素を示したのが図
3(a)(b)(c)で、これらを合成した画素を示し
たのが、図3(d)である。図3(d)に示すようにR
用の実在する画素とB用の実在する画素とは空間的に同
一な位置に別個に存在している。
の4倍の画素数に当てはめた場合、RGBそれぞれの色
の画素が実際に存在するそれぞれの画素を示したのが図
3(a)(b)(c)で、これらを合成した画素を示し
たのが、図3(d)である。図3(d)に示すようにR
用の実在する画素とB用の実在する画素とは空間的に同
一な位置に別個に存在している。
【0012】以下に、実在する画素を用いての補間につ
いて説明する。プリズム2で色分解されたRGB各色の
光線は撮像素子3、4、5にてそれぞれ光電変換されR
GB信号としてアナログ信号処理部6にそれぞれ入力さ
れる。アナログ信号処理部6ではRGB信号はそれぞれ
CDS301、401、501にて相関二重サンプリン
グ処理によりS/Nが改善され、その後AGC回路30
2、402、502にて所定のレベルに調整され、図示
せぬホワイトバランス処理部にてホワイトバランスに関
する処理が施された後、AD変換器303、403、5
03に入力されてそれぞれデジタル信号に変換されたR
GB信号はそれぞれデジタル信号処理部7に入力され
る。
いて説明する。プリズム2で色分解されたRGB各色の
光線は撮像素子3、4、5にてそれぞれ光電変換されR
GB信号としてアナログ信号処理部6にそれぞれ入力さ
れる。アナログ信号処理部6ではRGB信号はそれぞれ
CDS301、401、501にて相関二重サンプリン
グ処理によりS/Nが改善され、その後AGC回路30
2、402、502にて所定のレベルに調整され、図示
せぬホワイトバランス処理部にてホワイトバランスに関
する処理が施された後、AD変換器303、403、5
03に入力されてそれぞれデジタル信号に変換されたR
GB信号はそれぞれデジタル信号処理部7に入力され
る。
【0013】上述したホワイトバランスに関する信号処
理については、後述するデジタル信号処理部にて行うこ
とも可能である。
理については、後述するデジタル信号処理部にて行うこ
とも可能である。
【0014】デジタル信号処理部7ではガンマ(γ)補
正部304、404、504にて、固体撮像素子3、
4、5の光電変換特性による階調(色調)の非直線性を
改善するための係数を各色信号に乗算するガンマ補正を
施された後、垂直有効画素数480画素(実際の画素数
は494画素程度)の各色信号はそれぞれフレームメモ
リ305、405、505に書き込まれ、垂直有効画素
数360画素(実際の画素数は364画素程度)で読み
出される。つまり、読み出しの垂直有効画素は720p
方式の垂直有効画素の半分である。また、書き込みのク
ロック周波数と読み出しのクロック周波数とを所定の関
係に設定することにより、出力される映像信号が720
p方式の映像信号として出力されるように時間軸変換を
行う。
正部304、404、504にて、固体撮像素子3、
4、5の光電変換特性による階調(色調)の非直線性を
改善するための係数を各色信号に乗算するガンマ補正を
施された後、垂直有効画素数480画素(実際の画素数
は494画素程度)の各色信号はそれぞれフレームメモ
リ305、405、505に書き込まれ、垂直有効画素
数360画素(実際の画素数は364画素程度)で読み
出される。つまり、読み出しの垂直有効画素は720p
方式の垂直有効画素の半分である。また、書き込みのク
ロック周波数と読み出しのクロック周波数とを所定の関
係に設定することにより、出力される映像信号が720
p方式の映像信号として出力されるように時間軸変換を
行う。
【0015】フレームメモリ305、405、505に
て時間軸変換されたRGB信号はRL生成部306、G
L生成部406、BL生成部506にそれぞれ入力され
て、以下に示す式(1)〜(12)に従って、Rの低周
波信号RL、Gの低周波信号GL、およびBの低周波信
号BLが生成される。 GL(2,2)=(G(0,2)+2G(2,2)+G(4,2)+G(2,0)+2G(2,2)+G(2,4))/8 (1) GL(3,2)=(G(2,0)+2G(2,2)+G(2,4)+G(4,0)+2G(4,2)+G(4,4))/8 (2) GL(2,3)=(G(0,2)+2G(2,2)+G(4,2)+G(0,4)+2G(2,4)+G(4,4))/8 (3) GL(3,3)=(G(2,2)+2G(4,2)+G(2,4)+G(4,4))/4 (4) RL(2,2)=(R(1,1)+R(3,1)+R(1,3)+R(3,3))/4 (5) RL(3,2)=(R(1,1)+2R(3,1)+R(5,1)+R(1,3)+2R(3,3)+R(5,3))/8 (6) RL(2,3)=(R(1,1)+2R(1,3)+R(1,5)+R(3,1)+2R(3,3)+R(3,5))/8 (7) RL(3,3)=(R(1,3)+2R(3,3)+R(5,3)+R(3,1)+2R(3,3)+R(3,5))/8 (8) BL(2,2)=(B(1,1)+B(3,1)+B(1,3)+B(3,3))/4 (9) BL(3,2)=(B(1,1)+2B(3,1)+B(5,1)+B(1,3)+2B(3,3)+B(5,3))/8 (10) BL(2,3)=(B(1,1)+2B(1,3)+B(1,5)+B(3,1)+2B(3,3)+B(3,5))/8 (11) BL(3,3)=(B(1,3)+2B(3,3)+B(5,3)+B(3,1)+2B(3,3)+B(3,5))/8 (12)
て時間軸変換されたRGB信号はRL生成部306、G
L生成部406、BL生成部506にそれぞれ入力され
て、以下に示す式(1)〜(12)に従って、Rの低周
波信号RL、Gの低周波信号GL、およびBの低周波信
号BLが生成される。 GL(2,2)=(G(0,2)+2G(2,2)+G(4,2)+G(2,0)+2G(2,2)+G(2,4))/8 (1) GL(3,2)=(G(2,0)+2G(2,2)+G(2,4)+G(4,0)+2G(4,2)+G(4,4))/8 (2) GL(2,3)=(G(0,2)+2G(2,2)+G(4,2)+G(0,4)+2G(2,4)+G(4,4))/8 (3) GL(3,3)=(G(2,2)+2G(4,2)+G(2,4)+G(4,4))/4 (4) RL(2,2)=(R(1,1)+R(3,1)+R(1,3)+R(3,3))/4 (5) RL(3,2)=(R(1,1)+2R(3,1)+R(5,1)+R(1,3)+2R(3,3)+R(5,3))/8 (6) RL(2,3)=(R(1,1)+2R(1,3)+R(1,5)+R(3,1)+2R(3,3)+R(3,5))/8 (7) RL(3,3)=(R(1,3)+2R(3,3)+R(5,3)+R(3,1)+2R(3,3)+R(3,5))/8 (8) BL(2,2)=(B(1,1)+B(3,1)+B(1,3)+B(3,3))/4 (9) BL(3,2)=(B(1,1)+2B(3,1)+B(5,1)+B(1,3)+2B(3,3)+B(5,3))/8 (10) BL(2,3)=(B(1,1)+2B(1,3)+B(1,5)+B(3,1)+2B(3,3)+B(3,5))/8 (11) BL(3,3)=(B(1,3)+2B(3,3)+B(5,3)+B(3,1)+2B(3,3)+B(3,5))/8 (12)
【0016】ここで式(1)(8)(12)は画像が実
在する位置での低周波信号の生成を示しており、残りの
式は画素が実在しない位置での低周波信号の生成、つま
り、実在する周囲の画素を用いた補間による生成を示し
ている。式(1)〜(12)に従って、低周波信号を生
成することにより画素が実在する位置と画素が実在しな
い位置において、ほぼ等しい周波数の低周波数信号が生
成される。
在する位置での低周波信号の生成を示しており、残りの
式は画素が実在しない位置での低周波信号の生成、つま
り、実在する周囲の画素を用いた補間による生成を示し
ている。式(1)〜(12)に従って、低周波信号を生
成することにより画素が実在する位置と画素が実在しな
い位置において、ほぼ等しい周波数の低周波数信号が生
成される。
【0017】次に、色差信号について説明する。まず、
RL生成部306、GL生成部406、BL生成部50
6より出力される各信号は低周波輝度信号生成部(YL
生成部)704に入力され、式(13)に従って輝度低
周波信号(YL)信号が生成される。式(13)はSM
PTE 296Mに示されている輝度・色差信号方程式
である。 YL=0.7152GL+0.0722BL+0.2126RL (13)
RL生成部306、GL生成部406、BL生成部50
6より出力される各信号は低周波輝度信号生成部(YL
生成部)704に入力され、式(13)に従って輝度低
周波信号(YL)信号が生成される。式(13)はSM
PTE 296Mに示されている輝度・色差信号方程式
である。 YL=0.7152GL+0.0722BL+0.2126RL (13)
【0018】フレームメモリ305、405、505に
て時間軸変換されたRGB信号は高周波輝度信号生成部
(YH生成部)701にそれぞれ入力されて、以下に示
す式(14)〜(22)に従って高周波輝度信号(Y
H)信号が生成される。YHHは水平高周波輝度信号を
示し、YVHは垂直高周波輝度信号を示し、高周波輝度
信号は式(14)に示されるようにYHHとYVHとの
加算により求められる。式(15)〜(18)は画素が
実在する位置での高周波輝度信号生成式であり、(1
9)〜(22)は画素が実在しない位置での高周波輝度
信号生成式であり、式(15)〜(18)で求めた高周
波輝度信号より補間処理することで生成される。 YH(x,y)=(YHH(x,y)+YVH(x,y))/2 (14) YHH(2,2)=(2G(2,2)-G(0,2)-G(4,2))/4 (15) YVH(2,2)=(2G(2,2)-G(2,0)-G(2,4))/4 (16) YHH(3,3)=(2R(3,3)-R(1,3)-R(5,3)+2B(3,3)-B(1,3)-B(5,3))/8 (17) YVH(3,3)=(2R(3,3)-R(3,1)-R(3,5)+2B(3,3)-B(3,1)-B(3,5))/8 (18) YHH(3,2)=(YHH(3,1)/2+YHH(3,3))/2 (19) YVH(3,2)=(YVH(2,2)/2+YVH(4,2))/2 (20) YHH(2,3)=(YHH(2,2)/2+YHH)(2,4)/2 (21) YVH(2,3)=(YVH(1,3)/2+YVH(3,3))/2 (22)
て時間軸変換されたRGB信号は高周波輝度信号生成部
(YH生成部)701にそれぞれ入力されて、以下に示
す式(14)〜(22)に従って高周波輝度信号(Y
H)信号が生成される。YHHは水平高周波輝度信号を
示し、YVHは垂直高周波輝度信号を示し、高周波輝度
信号は式(14)に示されるようにYHHとYVHとの
加算により求められる。式(15)〜(18)は画素が
実在する位置での高周波輝度信号生成式であり、(1
9)〜(22)は画素が実在しない位置での高周波輝度
信号生成式であり、式(15)〜(18)で求めた高周
波輝度信号より補間処理することで生成される。 YH(x,y)=(YHH(x,y)+YVH(x,y))/2 (14) YHH(2,2)=(2G(2,2)-G(0,2)-G(4,2))/4 (15) YVH(2,2)=(2G(2,2)-G(2,0)-G(2,4))/4 (16) YHH(3,3)=(2R(3,3)-R(1,3)-R(5,3)+2B(3,3)-B(1,3)-B(5,3))/8 (17) YVH(3,3)=(2R(3,3)-R(3,1)-R(3,5)+2B(3,3)-B(3,1)-B(3,5))/8 (18) YHH(3,2)=(YHH(3,1)/2+YHH(3,3))/2 (19) YVH(3,2)=(YVH(2,2)/2+YVH(4,2))/2 (20) YHH(2,3)=(YHH(2,2)/2+YHH)(2,4)/2 (21) YVH(2,3)=(YVH(1,3)/2+YVH(3,3))/2 (22)
【0019】次に高周波輝度信号生成部(YH生成部)
701の出力信号と低周波輝度信号生成部(YL生成
部)704の出力信号とが輝度信号処理部(Y処理部)
702に供給され、輝度信号処理部(Y処理部)702
では式(23)に従って広帯域(高精細)輝度信号YW
を生成する。 YW=YL+k1YH (23) 式(23)の係数k1は通常1以上の数値であり、k1
が大きいほど高周波成分が強調されシャープな画像が得
られる。但しk1を大きくしすぎると高周波のノイズも
強調されることになるので、ユーザの好みに応じて可変
できるように構成する場合もある。ノイズは信号レベル
が小さいほど目立つ特徴を有しているので、k1を信号
のレベルに応じて可変できるように構成してもよい。
701の出力信号と低周波輝度信号生成部(YL生成
部)704の出力信号とが輝度信号処理部(Y処理部)
702に供給され、輝度信号処理部(Y処理部)702
では式(23)に従って広帯域(高精細)輝度信号YW
を生成する。 YW=YL+k1YH (23) 式(23)の係数k1は通常1以上の数値であり、k1
が大きいほど高周波成分が強調されシャープな画像が得
られる。但しk1を大きくしすぎると高周波のノイズも
強調されることになるので、ユーザの好みに応じて可変
できるように構成する場合もある。ノイズは信号レベル
が小さいほど目立つ特徴を有しているので、k1を信号
のレベルに応じて可変できるように構成してもよい。
【0020】また、低周波輝度信号生成部(YL生成
部)704より出力される低周波輝度信号YLは、RL
生成部306より出力されるRの低周波信号RL、およ
びBL生成部506より出力されるBの低周波信号BL
と共に色差信号処理部705にも供給される。色差信号
処理部705では BL−YL、 RL−YL、 の演算により色差信号BL−YLおよびRL−YLが生
成される。
部)704より出力される低周波輝度信号YLは、RL
生成部306より出力されるRの低周波信号RL、およ
びBL生成部506より出力されるBの低周波信号BL
と共に色差信号処理部705にも供給される。色差信号
処理部705では BL−YL、 RL−YL、 の演算により色差信号BL−YLおよびRL−YLが生
成される。
【0021】上述した広帯域(高精細)輝度信号(YW
信号)、色差信号(BL−YL信号、RL−YL信号)
はD/Aコンバータ703、706、707に入力さ
れ、それぞれアナログ信号にデジタル/アナログ変換さ
れた後に、出力回路部8に供給される。
信号)、色差信号(BL−YL信号、RL−YL信号)
はD/Aコンバータ703、706、707に入力さ
れ、それぞれアナログ信号にデジタル/アナログ変換さ
れた後に、出力回路部8に供給される。
【0022】出力回路部8では、ローパスフィルタ(L
PF)801、803、805により信号帯域外の高周
波ノイズを除去した後、75Ωドライバ802、80
4、806にて出力インピーダンスの整合やレベル調整
を行った後、出力端子807、808、809より図示
しない表示装置や記録装置に出力される。
PF)801、803、805により信号帯域外の高周
波ノイズを除去した後、75Ωドライバ802、80
4、806にて出力インピーダンスの整合やレベル調整
を行った後、出力端子807、808、809より図示
しない表示装置や記録装置に出力される。
【0023】通常、出力回路部8に入力されるBL−Y
L信号、RL−YL信号は図示しないレベル調整回路に
おいて、式(24)(25)に従って、PB信号、PR
信号に変換される。 PB=0.5389(BL−YL) (24) PR=0.6350(RL−YL) (25)
L信号、RL−YL信号は図示しないレベル調整回路に
おいて、式(24)(25)に従って、PB信号、PR
信号に変換される。 PB=0.5389(BL−YL) (24) PR=0.6350(RL−YL) (25)
【0024】なお、BL−YL信号、RL−YL信号よ
りPB信号、PR信号への変換は、必ずしも出力回路部
8にて行う必要はなく、例えば、デジタル信号処理部7
において変換処理を実行してもよい。
りPB信号、PR信号への変換は、必ずしも出力回路部
8にて行う必要はなく、例えば、デジタル信号処理部7
において変換処理を実行してもよい。
【0025】また通常、出力回路部8の出力端子80
7、808、809より出力されるY信号、PB信号、
PR信号には図示しない同期信号発生回路において生成
された同期信号が画像信号のブランキング期間に付加さ
れて出力される。結果としてフレームメモリ305、4
05、505からそれぞれ読み出された水平有効画素数
640画素、垂直有効画素数360画素のそれぞれ水平
方向2倍の画素数、垂直方向2倍の画素数である水平有
効画素数1280画素、垂直有効画素数720画素の信
号、つまり720p方式の映像信号が出力される。
7、808、809より出力されるY信号、PB信号、
PR信号には図示しない同期信号発生回路において生成
された同期信号が画像信号のブランキング期間に付加さ
れて出力される。結果としてフレームメモリ305、4
05、505からそれぞれ読み出された水平有効画素数
640画素、垂直有効画素数360画素のそれぞれ水平
方向2倍の画素数、垂直方向2倍の画素数である水平有
効画素数1280画素、垂直有効画素数720画素の信
号、つまり720p方式の映像信号が出力される。
【0026】図4は本発明になる撮像装置の他の実施例
を示す図で、図4に示した撮像装置はG信号、R信号、
B信号を出力信号として出力する場合のブロック図であ
る。図4において、デジタル信号処理部71への入力ま
での構成や動作については図1と同一であるので、その
説明を省略する。また、図4において図1との部分につ
いては同一の符号を付してその説明を省略する。
を示す図で、図4に示した撮像装置はG信号、R信号、
B信号を出力信号として出力する場合のブロック図であ
る。図4において、デジタル信号処理部71への入力ま
での構成や動作については図1と同一であるので、その
説明を省略する。また、図4において図1との部分につ
いては同一の符号を付してその説明を省略する。
【0027】図4においてデジタル信号処理部71に入
力されたRGB信号は、γ補正部304、404、50
4にてガンマ補正された垂直有効画素480(通常は4
94画素程度)の信号をフレームメモリ305、40
5、505にそれぞれ一旦書き込み、読み出す際に72
0画素の半分である360画素(通常は364画素程
度)で読み出すと共に図1で説明したように時間軸変換
を行う。
力されたRGB信号は、γ補正部304、404、50
4にてガンマ補正された垂直有効画素480(通常は4
94画素程度)の信号をフレームメモリ305、40
5、505にそれぞれ一旦書き込み、読み出す際に72
0画素の半分である360画素(通常は364画素程
度)で読み出すと共に図1で説明したように時間軸変換
を行う。
【0028】フレームメモリ305、405、505か
らそれぞれ読み出された信号はGL生成部406、RL
生成部306、BL生成部506および高周波輝度信号
生成部(YH生成部)701にそれぞれ入力される。こ
の際には図1で説明した場合と同様に生成式(1)から
(12)および式(14)に従ってYH生成部701よ
り高周波輝度信号、およびGL生成部406、RL生成
部306、BL生成部506よりそれぞれRの低周波信
号RL、Gの低周波信号GL、およびBの低周波信号B
Lが出力される。高周波輝度信号と各色の低周波信号と
は、それぞれ図4に示すようにRの広帯域(高精細)信
号生成部(RW生成部)307、Gの広帯域(高精細)
信号生成部(GW生成部)407、Bの広帯域(高精
細)信号生成部(BW生成部)507にそれぞれ供給さ
れて式(26)から(28)に従って各色の広帯域(高
精細)色信号GW、BW、RWが生成される。 GW=GL+k2YH (26) BW=BL+k2YH (27) RW=RL+k2YH (28) 上式のk2に関しては式(23)のk1と同様に決定さ
れる。
らそれぞれ読み出された信号はGL生成部406、RL
生成部306、BL生成部506および高周波輝度信号
生成部(YH生成部)701にそれぞれ入力される。こ
の際には図1で説明した場合と同様に生成式(1)から
(12)および式(14)に従ってYH生成部701よ
り高周波輝度信号、およびGL生成部406、RL生成
部306、BL生成部506よりそれぞれRの低周波信
号RL、Gの低周波信号GL、およびBの低周波信号B
Lが出力される。高周波輝度信号と各色の低周波信号と
は、それぞれ図4に示すようにRの広帯域(高精細)信
号生成部(RW生成部)307、Gの広帯域(高精細)
信号生成部(GW生成部)407、Bの広帯域(高精
細)信号生成部(BW生成部)507にそれぞれ供給さ
れて式(26)から(28)に従って各色の広帯域(高
精細)色信号GW、BW、RWが生成される。 GW=GL+k2YH (26) BW=BL+k2YH (27) RW=RL+k2YH (28) 上式のk2に関しては式(23)のk1と同様に決定さ
れる。
【0029】このようにして生成されたGW、RW、B
W信号はD/Aコンバータ708、709、710それ
ぞれにおいてデジタル・アナログ変換された後、出力回
路部8を介して図示しない図示しない表示装置や記録装
置等に出力される。また、図示していない同期信号発生
回路部にて生成された同期信号(HD、VD)も同時に
出力される。
W信号はD/Aコンバータ708、709、710それ
ぞれにおいてデジタル・アナログ変換された後、出力回
路部8を介して図示しない図示しない表示装置や記録装
置等に出力される。また、図示していない同期信号発生
回路部にて生成された同期信号(HD、VD)も同時に
出力される。
【0030】図1および図4に示した撮像装置では、フ
レームメモリ305、405、505それぞれに固体撮
像素子から出力される有効画素全てを書き込み、読み出
しの際に必要な画素(垂直画素で360+α)だけを読
み出す様に構成した実施例を説明したが、書き込みの際
に読み出しに必要な画素のみを書き込むように構成する
ことも可能である。このように構成した場合は、図1あ
るいは図4に示した場合に比してメモリ容量を25%減
少させることが可能である。つまり図1および図4にお
いて、各色の固体撮像素子の有効出力信号をガンマ補正
した後の各色の信号のうち、垂直画素360+α(通常
364程度)のみを書き込み、読み出し時には垂直画素
360+αを読み出すと共に、図1と同様に時間軸変換
を行う。
レームメモリ305、405、505それぞれに固体撮
像素子から出力される有効画素全てを書き込み、読み出
しの際に必要な画素(垂直画素で360+α)だけを読
み出す様に構成した実施例を説明したが、書き込みの際
に読み出しに必要な画素のみを書き込むように構成する
ことも可能である。このように構成した場合は、図1あ
るいは図4に示した場合に比してメモリ容量を25%減
少させることが可能である。つまり図1および図4にお
いて、各色の固体撮像素子の有効出力信号をガンマ補正
した後の各色の信号のうち、垂直画素360+α(通常
364程度)のみを書き込み、読み出し時には垂直画素
360+αを読み出すと共に、図1と同様に時間軸変換
を行う。
【0031】さらに、上述した実施例では、固体撮像素
子からの出力信号を読み出すときに固体撮像素子の有効
画素全てを読み出しているが、手ぶれ補正対応の固体撮
像素子を駆動する技術を利用して必要な画素のみ、即ち
垂直有効画素で360+αのみを読み出すことが可能で
ある。この場合は固体撮像素子の水平転送クロックを上
述した実施例に比して25%程度低く設定することが可
能であり、消費電力や発熱を低減させることができ、ま
た、フレームメモリ305、405、505が不要とな
るのでコスト削減を図ることも可能となる。
子からの出力信号を読み出すときに固体撮像素子の有効
画素全てを読み出しているが、手ぶれ補正対応の固体撮
像素子を駆動する技術を利用して必要な画素のみ、即ち
垂直有効画素で360+αのみを読み出すことが可能で
ある。この場合は固体撮像素子の水平転送クロックを上
述した実施例に比して25%程度低く設定することが可
能であり、消費電力や発熱を低減させることができ、ま
た、フレームメモリ305、405、505が不要とな
るのでコスト削減を図ることも可能となる。
【0032】
【発明の効果】以上詳述したように本発明になる撮像装
置は、水平画素1280,垂直画素720の順次走査方
式のテレビジョン規格である720p対応の撮像装置を
構成するにあたり、専用の固体撮像素子を使用すること
なく、汎用のVGA対応の全画素読み出し方式の固体撮
像素子にて構成可能で、コスト増加することなく、回路
規模の増大を防止することができ、高周波数のクロック
信号による発熱も回避でき、装置の小型化を実現できる
という利点を有する。
置は、水平画素1280,垂直画素720の順次走査方
式のテレビジョン規格である720p対応の撮像装置を
構成するにあたり、専用の固体撮像素子を使用すること
なく、汎用のVGA対応の全画素読み出し方式の固体撮
像素子にて構成可能で、コスト増加することなく、回路
規模の増大を防止することができ、高周波数のクロック
信号による発熱も回避でき、装置の小型化を実現できる
という利点を有する。
【0033】
【図1】図1は本発明の撮像装置の実施例を示す図であ
る。
る。
【図2】図2は図1に示した撮像装置に使用される固体
撮像素子の画素ずらし配置の一例を示す図である。
撮像素子の画素ずらし配置の一例を示す図である。
【図3】図3は図1に示した撮像装置に使用される固体
撮像素子の画素配置の一例を示す図である。
撮像素子の画素配置の一例を示す図である。
【図4】図4は本発明の撮像装置の他の実施例を示す図
である。
である。
1…レンズ、 2…プリズム、 3、4、5…固体撮像素子 6…アナログ信号処理部、 7、71…デジタル信号処理部、 8…出力回路部 301、401、501…CDS(相関二重サンプリン
グ部)、 302、402、502…AGC回路、 303、403、503…AD変換器、 304、404、504…γ補正部、 305、405、505…フレームメモリ、 306、406、506…低周波信号生成部(RL生成
部、GL生成部、BL生成部)、 307、407、507…広帯域(高精細)信号生成部
(RW生成部、GW生成部、BW生成部)、 701…高周波輝度信号生成部(YH生成部)、 702…輝度信号処理部(Y処理部)、 703、706、707…DA変換器、 704…低周波輝度信号生成部(YL生成部)、 705…色差信号処理部、 801、803、805、810、811…ローパスフ
ィルタ(LPF)、 802、804、806…75オームドライバ部、 807…輝度信号出力端子、 808、809…色信号出力端子
グ部)、 302、402、502…AGC回路、 303、403、503…AD変換器、 304、404、504…γ補正部、 305、405、505…フレームメモリ、 306、406、506…低周波信号生成部(RL生成
部、GL生成部、BL生成部)、 307、407、507…広帯域(高精細)信号生成部
(RW生成部、GW生成部、BW生成部)、 701…高周波輝度信号生成部(YH生成部)、 702…輝度信号処理部(Y処理部)、 703、706、707…DA変換器、 704…低周波輝度信号生成部(YL生成部)、 705…色差信号処理部、 801、803、805、810、811…ローパスフ
ィルタ(LPF)、 802、804、806…75オームドライバ部、 807…輝度信号出力端子、 808、809…色信号出力端子
Claims (3)
- 【請求項1】入射光を色分解して緑(G)、赤(R)、
青(B)の各色光を得る色分解光学系と、 水平有効画素数640、垂直有効画素数480の全画素
読み出し方式の前記緑(G)光を受光し光電変換してG
信号を出力する第1の固体撮像素子と、 水平有効画素数640、垂直有効画素数480の全画素
読み出し方式の前記赤(R)光を受光し光電変換してR
信号を出力する第2の固体撮像素子と、 水平有効画素数640、垂直有効画素数480の全画素
読み出し方式の前記青(B)画像を受光し光電変換して
B信号を出力する第3の固体撮像素子とを備え、 前記第1の固体撮像素子の空間位置に対して前記第2の
固体撮像素子および第3の固体撮像素子の少なくとも一
方、もしくは両方を水平方向および垂直方向に関して、
それぞれ前記固体撮像素子の画素ピッチの1/2倍の距
離だけずらした位置に配置し、 前記第1の固体撮像素子、前記第2の固体撮像素子、お
よび前記第3の固体撮像素子のそれぞれの出力信号の垂
直有効画素数の略3/4の信号を出力する手段と、 時間軸変換を行う変換手段と、 前記変換手段から出力された各色の信号と前記各色の信
号を補間して生成した補間信号とを合成して水平有効画
素1280、垂直有効画素720の各色の低周波信号お
よび高周波輝度信号を生成する信号処理部と、 前記信号処理部から出力される前記各色の低周波信号と
前記高周波輝度信号とから水平有効画素1280、垂直
有効画素720の順次走査の映像信号を生成出力する生
成手段とを有する撮像装置。 - 【請求項2】前記生成手段は前記各色の低周波信号を所
定の比率で加算して低周波輝度信号を生成し、前記高周
波輝度信号と前記低周波輝度信号とを加算して広帯域輝
度信号を生成する請求項1項記載の撮像装置。 - 【請求項3】前記生成手段は前記各色の低周波信号に前
記高周波輝度信号加算して広帯域色信号を生成する請求
項1項記載の撮像装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11152197A JP2000341708A (ja) | 1999-05-31 | 1999-05-31 | 撮像装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11152197A JP2000341708A (ja) | 1999-05-31 | 1999-05-31 | 撮像装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2000341708A true JP2000341708A (ja) | 2000-12-08 |
Family
ID=15535190
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP11152197A Pending JP2000341708A (ja) | 1999-05-31 | 1999-05-31 | 撮像装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2000341708A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7911515B2 (en) | 2007-09-20 | 2011-03-22 | Victor Company Of Japan, Ltd. | Imaging apparatus and method of processing video signal |
-
1999
- 1999-05-31 JP JP11152197A patent/JP2000341708A/ja active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7911515B2 (en) | 2007-09-20 | 2011-03-22 | Victor Company Of Japan, Ltd. | Imaging apparatus and method of processing video signal |
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