JP2002010142A - 撮像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 画素配列により、水平方向全領域わたって、
単位画素の受光部以外の部分に結像する被写体情報を得
ることが不可能である。 【解決手段】 撮像素子１は、受光部と非受光部とから
なる単位画素の幾何学的構造は同一であるが、水平方向
に隣接する２つの単位画素については、上下１８０度反
転して交互に配置されている。ラインメモリ３、４及び
５によりそれぞれ読み出される同一ライン２回読み出し
信号の各１ラインを光学的１ライン信号と考えると、光
学的２ライン分の信号と、隣接する光学的１ライン分の
信号からなる計３本の光学的ライン信号が補間回路６に
入力される。補間回路６は、撮像素子１の光学的ライン
上の欠落している受光部に補間データを合成した、垂直
方向画素数の２倍の画素数の信号を出力する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は撮像装置に係り、特
に幾何学的に同一構造を持つ単位画素を配列した固体撮
像素子を使用した撮像装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図１４は従来の撮像装置における画素配
置の一例の概略図を示す。この撮像装置は、各単位画素
がフォトダイオードからなる受光部１０１と、数個の騒
動用トランジスタからなる非受光部１０２からなる固体
撮像素子が一定間隔で２次元的に配列されている。この
従来の撮像装置では、図示しないレンズを通して被写体
からの光が固体撮像素子上に結像し、各受光部１０１に
て光電変換された受光量に応じた信号が、所定の順番で
読み出され、２次元画像情報が得られる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかるに、固体撮像素
子上に結像する被写体からの光のうち、実際に光電変換
される画像情報は、画素配列ピッチにて決まる単位画素
面積のうち、受光部１０１の面積による画像情報のみで
あり、また、画素配列により、水平方向全領域わたっ
て、受光部１０１以外の部分に結像する被写体情報を得
ることが不可能である。

【０００４】本発明は上記の点に鑑みなされたもので、
特に水平方向全領域わたって、受光部以外の部分に結像
する被写体情報を得る固体撮像素子を使用した高解像度
撮像システムに好適な撮像装置を提供することを目的と
する。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は上記の目的を達
成するため、全面積の一部が受光部とされた単位画素
を、受光部の位置が水平方向で隣接する単位画素同士で
互いに１８０度反転した位置になるように配置すると共
に、ほぼ同一間隔にて２次元的に複数の単位画素を配列
した固体撮像素子と、固体撮像素子から順番に読み出さ
れた撮像信号のうち、同一ラインの撮像信号を１水平走
査期間毎に２回ずつ読み出し、この読み出し信号に基づ
いて同一ラインの２信号と、同一ラインよりも上又は下
のラインの少なくとも１信号とを並列に出力する同時化
手段と、同時化手段からの少なくとも３信号に基づい
て、単位画素のうち受光部が存在しない位置における画
素データとして、受光部が存在しない位置の周辺の複数
の受光部の画素データを補間により生成する補間回路と
を有する構成としたものである。

【０００６】本発明では、同時化手段からの少なくとも
３信号に基づいて、単位画素のうち受光部が存在しない
位置における画素データとして、受光部が存在しない位
置の周辺の複数の受光部の画素データを補間により生成
するようにしたため、受光部が存在しない位置からも画
素データを得ることができる。

【０００７】ここで、上記の同時化手段は、撮像信号を
記憶してから１水平走査期間毎に２回ずつ読み出す第１
のラインメモリと、第１のラインメモリから読み出され
た撮像信号を第１のラインメモリの読み出し速度と同じ
速度で書き込んだ後読み出す第２のラインメモリと、第
２のラインメモリから読み出された撮像信号を第１のラ
インメモリの読み出し速度と同じ速度で書き込みだ後読
み出す第３のラインメモリとよりなり、第１、第２及び
第３のラインメモリから同時化された３信号を出力する
ことを特徴とする。

【０００８】また、本発明は上記の目的を達成するた
め、全面積の一部が受光部とされた単位画素を、受光部
の位置が水平方向で隣接する単位画素同士で互いに１８
０度反転した位置になるように配置され、かつ、ほぼ同
一間隔にて２次元的に複数の単位画素を配列されると共
に、一方の受光部以外の位置に他方の受光部が位置する
よう、光学的に配置された第１及び第２の固体撮像素子
と、第１及び第２の固体撮像素子のうち一方の固体撮像
素子の水平方向１画素毎に、異なる２色の光を交互に入
射させるカラーフィルタと、第１及び第２の固体撮像素
子から別々に順番に読み出された第１及び第２の撮像信
号のうち、同一ラインの第１及び第２の撮像信号を１水
平走査期間毎に２回ずつ並列に読み出し、これら２つの
読み出し信号をそれぞれ１画素伝送期間毎に交互に時系
列的に合成して点順次信号を生成する点順次信号生成手
段と、点順次信号生成手段から取り出された点順次信号
に基づき、同一ラインの２つの点順次信号と、同一ライ
ンよりも上又は下のラインの少なくとも１つの点順次信
号とを並列に出力する同時化手段と、同時化手段からの
少なくとも３つの点順次信号に基づいて、色信号を生成
する色信号生成回路と、同時化手段からの少なくとも３
つの点順次信号のうち、異なるラインの２つの点順次信
号に基づいて、輝度信号を生成する輝度信号生成回路と
を有する構成としたものである。

【０００９】本発明では、同一ラインの２つの点順次信
号と、同一ラインよりも上又は下のラインの少なくとも
１つの点順次信号とからなる、点順次同時化信号に基づ
いて、色信号及び輝度信号を生成するようにしたため、
カラーフィルタが２色の画素単位の交互配置構成であっ
ても、同時化された色信号を生成することができる。

【００１０】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て図面と共に説明する。図１は本発明になる撮像装置の
第１の実施の形態のブロック図、図２は図１中の撮像素
子１の一例の画素配列を示す。本実施の形態の撮像装置
は、被写体からの入射光を光電変換して撮像信号を得る
撮像素子１と、撮像信号をディジタル信号に変換するＡ
／Ｄコンバータ２と、第１のラインメモリ３、第２のラ
インメモリ４、第３のラインメモリ５及び補間回路６と
から構成されている。

【００１１】撮像素子１は、受光部と非受光部とからな
る単位画素の幾何学的構造は同一であるが、例えば図２
にその画素配列を示すように、水平方向に隣接する２つ
の単位画素については、一方の単位画素の受光部１１ａ
が上で、かつ、非受光部１２ａが下であるのに対し、他
方の単位画素の受光部１１ｂが下で、かつ、非受光部１
２ｂが上に位置するように、水平方向に隣接する２つの
単位画素に対して上下１８０度反転して交互に配置さ
れ、垂直方向には同一の向きで配置されている。

【００１２】また、水平方向の各画素は、単位画素毎に
１８０度反転して交互に配置されることにより、ライン
選択制御信号の配線１３が接続されている。これによ
り、各ラインの撮像信号は、．．Ｓ_L-1、Ｓ_L、
Ｓ_L+1、．．．で表され、また、同じラインでも単位画
素毎に交互に１８０度反転しているので光学的なライン
としては２本あることになる。すなわち、例えば、図２
に示すように、第Ｌラインでは、撮像信号はＳ_Lである
が、光学的なラインとしては（Ｌ）’と（Ｌ）の２本あ
る。

【００１３】次に、図１の第１の実施の形態の動作につ
いて、図３のタイミングチャートを併せ参照して説明す
る。撮像素子１は、被写体からの光を光電変換して得た
信号を、画素配列に従って順次読み出される様に制御さ
れる。撮像素子１の読み出し信号（撮像信号）は、Ａ／
Ｄコンバータ２によりディジタルデータに変換された
後、一旦、第１のラインメモリ３に記憶される。第１の
ラインメモリ３は、入力を共通とする２本のラインメモ
リ３ａ及び３ｂと、それらの出力の一方を選択するスイ
ッチ３ｃとで構成されており、ライン毎に交互にライン
メモリ３ａ及び３ｂに書き込み、書き込んでいない方の
ラインメモリに対しては、書き込み時の２倍の周波数で
読み出し動作が行われる様に制御される。

【００１４】すなわち、図３（ａ）に示すように、Ｌ−
１番目のライン読み出し時はディジタル信号に変換され
ている撮像信号（以下、画像データともいう）Ｓ_L-1が
ラインメモリ３ａに書き込まれ、次のＬ番目のライン読
み出し時はディジタル信号に変換されている撮像信号
（以下、画像データともいう）Ｓ_Lがラインメモリ３ｂ
に書き込まれ、次のＬ＋１番目のライン読み出し時はデ
ィジタル信号に変換されている撮像信号（以下、画像デ
ータともいう）Ｓ_L+1がラインメモリ３ａに書き込ま
れ、以下、１水平走査期間（１Ｈ）毎に上記の動作が繰
り返される。

【００１５】また、上記のラインメモリ３ａ及び３ｂは
書き込み動作をしていない時は、書き込み時に比べて２
倍の速度で読み出し動作を行うように制御されるため、
例えばラインメモリ３ｂに撮像信号Ｓ_Lが書き込まれて
いる１Ｈ期間では、図３（ｂ）に模式的に示すように、
ラインメモリ３ａからは直前に書き込まれた１Ｈ分の撮
像信号Ｓ_L-1が繰り返して２回読み出される。同様に、ラ
インメモリ３ａに撮像信号Ｓ_L+1が書き込まれている１
Ｈ期間では、図３（ｃ）に模式的に示すように、ライン
メモリ３ｂからは直前に書き込まれた１Ｈ分の撮像信号
Ｓ_Lが繰り返して２回読み出される。

【００１６】スイッチ３ｃは読み出し動作をしている方
のラインメモリの出力信号を選択するように切り替え制
御されるため、スイッチ３ｃからは図３（ｄ）に示すよ
うに、書き込み時の２倍の速度で読み出された倍速読み
出し画像データが取り出され、図１の第２のラインメモ
リ４に書き込まれた後、第１のラインメモリ３と同じ読
み出し速度で読み出される。これにより、第２のライン
メモリ４の出力データは、図３（ｅ）に示すようにＨ／
２期間遅延された信号とされ、補間回路６に供給される
一方、次段の第３のラインメモリ５に書き込まれた後、
ラインメモリ３及び４と同じ読み出し速度で読み出され
て更にＨ／２期間遅延され、同図（ｆ）に示すデータと
されて出力される。

【００１７】ここで、上記の第１、第２、第３のライン
メモリ３、４、５の各出力データは、図３（ｄ）、
（ｅ）、（ｆ）に示したように、Ｈ／２期間ずつ時間差
があり、同じ期間では、水平方向の画素位置が同一とな
るよう、読み出し制御されている。すなわち、ラインメ
モリ３、４及び５によりそれぞれ読み出される同一ライ
ン２回読み出し信号の各１ラインを光学的１ライン信号
と考えると、光学的２ライン分の信号と、隣接する光学
的１ライン分の信号からなる計３本の光学的ライン信号
が同時に得られる。例えば、ラインメモリ３から画像デ
ータＳ_Lが出力されているＨ／２期間では、ラインメモ
リ４及び５からはそれぞれ電気的には同一ラインである
が、光学的には千鳥状の画像情報を含んでいる画像デー
タＳ_L-1が読み出され、光学的ラインとしては図２に
（Ｌ）’、（Ｌ−１）及び（Ｌ−１）’で示す３本の同
時化信号が得られる。

【００１８】なお、図３及び後述の図５中、Ｄ_P-1、
Ｄ_P、Ｄ_P+1は、その光学的ラインにおける、図２にＰ−
１、Ｐ、Ｐ＋１で示す画素位置の画素データを示す。ま
た、図３中、斜線で示した光学的ライン（Ｌ−１）の画
素位置Ｐは、図２に示すように、受光部が存在しない位
置であり、この位置の画素データは後述する補間回路６
で補間処理されて求められる。このようにして生成され
た、光学的３ライン同時化信号は、図１の補間処理回路
６に入力される。

【００１９】図４は補間処理回路６の一実施の形態のブ
ロック図を示す。同図に示すように、この補間処理回路
６は、遅延回路１５〜１８と、加算回路１９と、乗算器
２０及びスイッチ２１から構成されている。遅延回路１
５〜１８のそれぞれは、水平方向の１画素転送期間分の
遅延時間を有している。乗算器２０は入力データを係数
１／４を乗算して補間データを出力する。スイッチ２１
は、乗算器２０の出力データ及び遅延回路１６の出力デ
ータの一方を選択する。

【００２０】次に、この図４の補間処理回路６の動作に
ついて図５のタイミングチャートと、入力される光学的
３ライン同時化信号の光学的な読み出し位置と、補間処
理回路６で新たに生成される信号の等価的な光学的位置
を示す図６と共に説明する。補間処理回路６は、以下に
示す様に補間処理が行われ、受光部以外の光学的位置に
相当する補間信号を生成する。なお、図３のタイミング
チャートにも補間回路６にて生成される信号の等価的な
タイミング位置を示した。

【００２１】図４において、図１の第１のラインメモリ
３から取り出された図３（ｄ）及び図５（ｄ）に示す光
学的ライン（Ｌ）’の画像データ（Ｓ_L）は、遅延回路
１５に供給されて１画素転送期間遅延されて図５（ｇ）
に示す画像データとされる。また、図１の第３のライン
メモリ５から取り出された図３（ｆ）及び図５（ｆ）に
示す光学的ライン（Ｌ−１）’の画像データ（Ｓ_L-1）
は、遅延回路１８に供給されて１画素転送期間遅延され
て、図５（ｉ）に示す画像データとされる。

【００２２】また、図１の第２のラインメモリ４から取
り出された図３（ｅ）及び図５（ｅ）に示す光学的ライ
ン（Ｌ−１）の画像データ（Ｓ_L-1）は、加算回路１９
に直接に供給される一方、縦続接続された遅延回路１６
及び１７により計２画素転送期間遅延されて、図５
（ｊ）に示す画像データとされる。

【００２３】加算回路１９は上記の遅延回路１５、１７
及び１８から取り出された、図５（ｇ）、（ｊ）及び
（ｉ）に示す画像データと、第２のラインメモリ４から
取り出された図３（ｅ）及び図５（ｅ）に示す画像デー
タとを加算合成して乗算器２０に供給する。乗算器２０
は加算回路１９からの加算合成データに係数１／４を乗
算して、図５（ｋ）に示すようにレベルが調整され補間
された画像データｋを出力する。スイッチ２１は遅延回
路１６からの補間されていない画像データｈと乗算器２
０からの補間データｋを後述するように画素単位で選択
し、図５（ｌ）に示す画像データを出力する。ただし、
隣接する光学的ラインの受光部の位置が１８０度異なる
ので、スイッチ２１は倍速ライン周期毎にその切り替え
位相が逆転される。

【００２４】これにより、受光部以外の光学的位置に相
当するタイミング（図１及び図６に示すＰ）において
は、前記光学的３ライン同時化信号の１ライン目（Ｌ−
１）’と３ライン目（Ｌ）’の水平タイミングＰの位置
にある２つの画素、及び２ライン目（Ｌ−１）の前後の
タイミング（Ｐ−１）と（Ｐ＋１）の２つの画素の、計
４画素の加算平均によって生成された、乗算器２０から
の補間信号を、元々２ライン目（Ｌ−１）のＰの位置に
あった信号とスイッチ２１により置き換え、図６に１４
で示す新たな２ライン目の画素として出力する。上記の
例では、２ライン目を基準に説明したが、この処理をラ
イン毎に繰り返し行うことにより、全てのラインの補間
処理が行われる。

【００２５】その結果、補間回路６の出力信号は、撮像
素子１の光学的ライン上の欠落している受光部に補間デ
ータを合成した、垂直方向画素数（ライン数）の２倍の
画素数の信号となっており、その各ライン信号は撮像素
子１の受光部以外の位置に相当する信号を等価時に埋め
合わせることによって、垂直方向の光学的解像度が向上
したものとなる。

【００２６】なお、上記の実施の形態では、光学的３ラ
イン同時化信号を用いて、単純加算平均にて補間信号を
生成したが、第２のラインメモリ４以降のラインメモリ
を３ライン以上に増やし、４ライン分以上の信号をもと
に任意の加重平均演算にて、補間信号を生成してもよ
い。

【００２７】次に、本発明の第２の実施の形態について
説明する。図７は本発明の第２の実施の形態のブロック
図を示す。この実施の形態は、撮像素子を２枚用いた例
を示す。図７において、レンズ（図示せず）を通過した
被写体からの光は、ダイクロイックミラー２４を介して
グリーン成分とマゼンタ成分に分けられ、各々第１、第
２の撮像素子１ａ及び１ｂの受光面に結像する。撮像素
子１ａ及び１ｂはいずれも図２に示した画素配列とされ
ている。

【００２８】図８は前記第１、第２の撮像素子１ａ及び
１ｂで受光できる色成分の波長対相対感度特性を示す。
すなわち、第１の撮像素子１ａには、図８（ａ）に示す
分光特性のダイクロイックミラー２４により反射され
た、図８（ａ）にIIで示す波長領域の被写体のグリーン
成分のみが結像する。一方、被写体からの光は、ダイク
ロイックミラー２４の図８（ａ）にI及びIIIで示す通過
波長領域のマゼンタ成分がダイクロイックミラー２４を
透過して第２の撮像素子１ｂに入射される。

【００２９】ここで、第２の撮像素子１ｂには、水平方
向１画素おきに、図８（ｂ）にＲで示す透過分光特性の
レッドのカラーフィルタと同図（ｂ）にＢで示す透過分
光特性のブルーのカラーフィルタがオンチップされてい
るため、上記のマゼンタ入射色成分は、上記のカラーフ
ィルタによりレッドとブルーの色成分に分離され、各々
水平方向１画素おきに受光面に結像する。

【００３０】第１及び第２の撮像素子１ａ及び１ｂは、
一方の単位画素中、受光部を除いた部分に他方の受光部
が光学的に結合される様、ダイクロイックミラー２４へ
の取り付けが行われている。すなわち、２つの撮像素子
１ａ及び１ｂで同時に得られる光学像の受光部配列は、
等価的に図９の様になる。

【００３１】第１及び第２の撮像素子１ａ及び１ｂから
取り出された、各色信号成分の撮像信号は、Ａ／Ｄコン
バータ２５、２６でそれぞれディジタル信号に変換され
た後、カラー映像信号生成回路２７に入力される。

【００３２】図１０は図７中に示すカラー映像信号生成
回路２７の一実施の形態のブロック図を示す。第１の撮
像素子１ａから取り出されたグリーン成分の撮像信号
（Ｇ信号）は、図７のＡ／Ｄコンバータ２５を通して図
１０の第１のラインメモリ３１を構成する２つのライン
メモリ３１ａ及び３１ｂにそれぞれ供給される。同時
に、第２の撮像素子１ｂから取り出されたレッド成分の
信号（Ｒ信号）とブルー成分の信号（Ｂ信号）との点順
次色信号である撮像信号は、図７のＡ／Ｄコンバータ２
６を通して図１０の第２のラインメモリ３２を構成する
２つのラインメモリ３２ａ及び３２ｂにそれぞれ供給さ
れる。

【００３３】上記の第１、第２のラインメモリ３１、３
２では、第１の実施の形態と同様に、１回のラインデー
タ書き込みに対し、１Ｈ期間で２回の同一ラインデータ
読み出しが行われる。第１、第２のラインメモリ３１、
３２内のスイッチ３１ｃ、３２ｃから取り出された、こ
の２つの倍速読み出し信号は、次段のセレクタ回路３３
にて、水平方向１画素毎に交互に選択され、その結果セ
レクタ回路３３からはある１Ｈ期間の前半では図１１に
（Ｌ）’で示す光学的ラインの第１のラインメモリ３１
の出力Ｇ信号成分と、第２のラインメモリ３２の出力Ｒ
信号成分とが画素単位で合成された点順次信号が取り出
され、同じ１Ｈ期間の後半では、セレクタ回路３３の切
り替え位相が反転されることにより、図１１に（Ｌ）で
示す光学的ラインの第１のラインメモリ３１の出力Ｇ信
号成分と、第２のラインメモリ３２の出力Ｂ信号成分と
が画素単位で合成された点順次信号が取り出される。以
下、同様の動作が繰り返される。

【００３４】セレクタ回路３３の出力点順次信号は、図
１０に示す次段の第３のラインメモリ３４に入力されて
１Ｈ期間の半分の期間（すなわち、ラインメモリ３１、
３２の読み出し速度と同じ速度）で書き込みが行われた
後、１Ｈ期間の半分の期間で読み出される一方、色信号
生成回路３７へも入力される。第３のラインメモリ３４
により倍速の１Ｈ期間遅延された点順次信号は、輝度信
号生成回路３６及び色信号生成回路３７にそれぞれ供給
される一方、第４のラインメモリ３５により第３のライ
ンメモリ３４と同様にして倍速の１Ｈ期間遅延された
後、輝度信号生成回路３６及び色信号生成回路３７にそ
れぞれ供給される。

【００３５】第３、第４のラインメモリ３４、３５はセ
レタタ回路３３の出力信号と水平方向のタイミングが一
致する様に読み出し制御されており、その結果、色信号
生成回路３７の入力信号は、例えば図１１に（Ｌ）、
（Ｌ）’及び（Ｌ−１）で示す光学的３ライン同時化信
号となっている。色差信号生成回路３７は、入力される
光学的３ライン同時化信号から色差信号Ｒ−ＹＬと色差
信号Ｂ−ＹＬを生成する。一方、輝度信号生成回路３６
は、第３、第４のラインメモリ３４、３５から入力され
る光学的２ライン同時化信号から輝度信号ＹＨを生成す
る。

【００３６】図１２は色信号生成回路３７の一実施の形
態のブロック図を示す。各々１画素転送期間の遅延時間
を有する遅延回路４１及び４２の縦続回路と加算回路４
３に光学的３ライン同時化信号のうちの例えば光学的ラ
イン（Ｌ）の点順次信号が入力され、遅延回路４４及び
４５の縦続回路と加算回路４６に光学的ライン（Ｌ）’
の点順次信号が入力され、遅延回路４７及び４８の縦続
回路と加算回路４９に光学的ライン（Ｌ−１）の点順次
信号が入力される。加算回路４３の出力信号は、加算回
路４９に供給され、４画素の同じ色信号成分からなる加
算信号とされた後、乗算回路５０で係数１／４と乗算さ
れて加算平均化される。また、遅延回路４１及び４７と
加算回路４６から出力された４画素の同じ色信号成分が
加算回路５１で加算された後、乗算回路５２で係数１／
４と乗算されて加算平均化される。

【００３７】また、遅延回路４１、４７からの２画素の
同じ色信号成分が加算回路５３で加算された後、乗算回
路５４で１／２倍されて加算平均化される。更に、加算
回路４６で加算された２画素の同じ色信号成分が乗算回
路５５で１／２倍されて加算平均化される。スイッチ５
６は遅延回路４４からＧ信号成分が取り出されるときは
Ｇ信号成分を選択し、取り出されない時には乗算回路５
２から取り出される平均化されたＧ信号成分を選択す
る。また、スイッチ５７及び５８はそれぞれ４つ切り替
え端子を有し、画素単位で切り替え動作を行い、スイッ
チ５７は、遅延回路４４からの入力信号がＲ信号である
ときは、そのＲ信号を選択し、そうでない時は乗算回路
５５、５４又は５０の出力加算平均化Ｒ信号を補間デー
タとして選択する。同様に、スイッチ５８は、遅延回路
４４からの入力信号がＢ信号であるときは、そのＢ信号
を選択し、そうでない時は乗算回路５５、５４又は５０
の出力加算平均化Ｂ信号を補間データとして選択する。

【００３８】スイッチ５６、５７及び５８からそれぞれ
出力された、光学的欠落部分に補間データが挿入された
色信号ＧＬ’、ＲＬ’及びＢＬ’は、低域フィルタ（Ｌ
ＰＦ）５９、６０及び６１で帯域が制限されて色信号Ｇ
Ｌ、ＲＬ及びＢＬとされた後、色差マトリクス回路６２
にそれぞれ入力され、ここで公知の演算式による演算に
より２種類の色差信号Ｒ−ＹＬとＢ−ＹＬが生成され
る。

【００３９】図１３は図１０中の輝度信号生成回路３６
の一例のブロック図を示す。図１３において、入力され
た光学的２ライン同時化信号の各ライン信号を、１画素
伝送期間の遅延時間を有する遅延回路６１、６２を通し
て加算回路６３に供給すると共に直接加算回路６３に供
給して水平／垂直の各隣接２画素データ、計４画素デー
タを加算した後、乗算回路６４で１／４倍することで加
算平均し、その加算平均信号をＬＰＦ６５で帯域制限し
て輝度信号ＹＨとして出力する。

【００４０】その結果、輝度信号生成回路３６の出力輝
度信号ＹＨは、撮像素子１ａ及び１ｂの垂直方向画素数
（ライン数）の２倍のライン数の信号となっており、撮
像素子１ａ及び１ｂの各垂直方向配列位置に相当するラ
イン信号と、撮像素子１ａ及び１ｂの垂直方向配列位置
の略中間位置に相当するライン信号とを繰り返して出力
するものである。以上の結果、垂直方向の解像度が向上
した倍速データからなるカラー映像信号出力が得られ
る。

【００４１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
少なくとも３つ同時化信号に基づいて、単位画素のうち
受光部が存在しない位置における画素データとして、受
光部が存在しない位置の周辺の複数の受光部の画素デー
タを補間により生成することにより、受光部が存在しな
い位置からも画素データを得られるようにしたため、撮
像素子の垂直方向の画素数の２倍の画素数の画像信号を
得ることができ、画像信号の高解像度化ができる。

【００４２】また、本発明によれば、同一ラインの２つ
の点順次信号と、同一ラインよりも上又は下のラインの
少なくとも１つの点順次信号とからなる、点順次同時化
信号に基づいて、色信号及び輝度信号を生成することに
より、カラーフィルタが２色の画素単位の交互配置構成
であっても、同時化された色信号を生成することができ
るため、第１及び第２の固体撮像素子を駆動しているフ
レーム周期と略同一時間内で、第１及び第２の固体撮像
素子上の実際の垂直方向の画素数の２倍の垂直画素数
（ライン数）の高解像度カラー映像信号を出力すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明になる撮像装置の第１の実施の形態のブ
ロック図である。

【図２】図１中の撮像素子の画素配列の一実施の形態を
示す図である。

【図３】図１の動作説明用タイミングチャートである。

【図４】図１中の補間回路の一実施の形態のブロック図
である。

【図５】図４の動作説明用タイミングチャートである。

【図６】図４の補間回路に入力される同時化された３ラ
イン信号の光学的な読み出し位置と、補間回路で新たに
生成される信号の等価的な光学的位置を示す図である。

【図７】本発明になる撮像装置の第２の実施の形態のブ
ロック図である。

【図８】図７中の２つの撮像素子で受光できる色成分を
示す図である。

【図９】図７中の２つの撮像素子で同時に得られる光学
像の受光部配列を等価的に示す図である。

【図１０】図７中のカラー映像信号生成回路の一実施の
形態のブロック図である。

【図１１】図１０中の要部の信号を模式的に示す図であ
る。

【図１２】図１０中の色信号生成回路の一例のブロック
図である。

【図１３】図１０中の輝度信号生成回路の一例のブロッ
ク図である。

【図１４】従来の撮像装置における画素配置の一例を示
す図である。

【符号の説明】

１、１ａ、１ｂ 撮像素子 ２、２５、２６ Ａ/Ｄコンバータ ３、３１ 第１のラインメモリ ４、３２ 第２のラインメモリ ５、３４ 第３のラインメモリ ６ 補間回路 １１ａ、１１ｂ 受光部 １２ａ、１２ｂ 非受光部 １３ 配線 １４ 補間画素位置 ２４ ダイクロイックミラー ２７ カラー映像信号生成回路 ３３ セレクタ回路 ３５ 第４のラインメモリ ３６ 輝度信号生成回路 ３７ 色信号生成回路 ６２ 色差マトリクス回路

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 全面積の一部が受光部とされた単位画素
   を、前記受光部の位置が水平方向で隣接する単位画素同
   士で互いに１８０度反転した位置になるように配置する
   と共に、ほぼ同一間隔にて２次元的に複数の前記単位画
   素を配列した固体撮像素子と、 前記固体撮像素子から順番に読み出された撮像信号のう
   ち、同一ラインの撮像信号を１水平走査期間毎に２回ず
   つ読み出し、この読み出し信号に基づいて前記同一ライ
   ンの２信号と、前記同一ラインよりも上又は下のライン
   の少なくとも１信号とを並列に出力する同時化手段と、 前記同時化手段からの少なくとも３信号に基づいて、前
   記単位画素のうち前記受光部が存在しない位置における
   画素データとして、前記受光部が存在しない位置の周辺
   の複数の前記受光部の画素データを補間により生成する
   補間回路とを有することを特徴とする撮像装置。
2. 【請求項２】 前記同時化手段は、前記撮像信号を記憶
   してから１水平走査期間毎に２回ずつ読み出す第１のラ
   インメモリと、前記第１のラインメモリから読み出され
   た撮像信号を前記第１のラインメモリの読み出し速度と
   同じ速度で書き込んだ後読み出す第２のラインメモリ
   と、前記第２のラインメモリから読み出された撮像信号
   を前記第１のラインメモリの読み出し速度と同じ速度で
   書き込んだ後読み出す第３のラインメモリとよりなり、
   前記第１、第２及び第３のラインメモリから前記同時化
   された３信号を出力することを特徴とする請求項１記載
   の撮像装置。
3. 【請求項３】 全面積の一部が受光部とされた単位画素
   を、前記受光部の位置が水平方向で隣接する単位画素同
   士で互いに１８０度反転した位置になるように配置さ
   れ、かつ、ほぼ同一間隔にて２次元的に複数の前記単位
   画素を配列されると共に、一方の受光部以外の位置に他
   方の受光部が位置するよう、光学的に配置された第１及
   び第２の固体撮像素子と、 前記第１及び第２の固体撮像素子のうち一方の固体撮像
   素子の水平方向１画素毎に、異なる２色の光を交互に入
   射させるカラーフィルタと、 前記第１及び第２の固体撮像素子から別々に順番に読み
   出された第１及び第２の撮像信号のうち、同一ラインの
   第１及び第２の撮像信号を１水平走査期間毎に２回ずつ
   並列に読み出し、これら２つの読み出し信号をそれぞれ
   １画素伝送期間毎に交互に時系列的に合成して点順次信
   号を生成する点順次信号生成手段と、 前記点順次信号生成手段から取り出された前記点順次信
   号に基づき、同一ラインの２つの点順次信号と、前記同
   一ラインよりも上又は下のラインの少なくとも１つの点
   順次信号とを並列に出力する同時化手段と、 前記同時化手段からの少なくとも３つの点順次信号に基
   づいて、色信号を生成する色信号生成回路と、 前記同時化手段からの少なくとも３つの点順次信号のう
   ち、異なるラインの２つの前記点順次信号に基づいて、
   輝度信号を生成する輝度信号生成回路とを有することを
   特徴とする撮像装置。