JP2699341B2 - 撮像素子の信号処理方式 - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は、高解像度撮像素子から放送用テレビジョン
信号方式に適合する形で撮像信号を読出して静止画像を
モニタ、記録再生できるようにした撮像装置の信号処理
方式に関する。 （従来の技術） 従来、CCD等の固体撮像素子にあっては、数十万程度
の有効画素数をもったものが一般的であり、この程度の
画素数の固体撮像素子にあっては２対１インタレースに
よる放送用テレビジョンの水平走査周波数でサンプリン
グして読出していることから、そのまま汎用のテレビジ
ョンモニタに写し出すことができ、またVTRや電子スチ
ルカメラ用に開発されたフロッピディスクへの記録が可
能であった。 一方、近年にあっては、放送用テレビジョンの有効水
平走査線数の２倍の垂直有効画素をもつ高解像度の撮像
素子（120万画素程度）が実用化されるに至り、このよ
うな高解像度の撮像素子の信号処理にあっては、２対１
インタレース方式とした場合、放送用テレビジョンの水
平走査周波数の２倍の水平走査周波数により撮像素子を
駆動して読出すようになり、そのため現行の放送用テレ
ビジョン方式と水平走査線の数が違うため、高解像度撮
像素子の駆動方式に合せた特別なテレビジョンモニタで
出力画像を見なければならず、また画像信号の記録再生
も専用の装置が必要であった。 （発明が解決しようとする問題点） しかしながら、現行の放送用テレビジョン信号方式に
適合していない高解像度撮像素子の信号処理方式にあっ
ては、専用のモニタや記録再生装置を必要とすることか
ら、回路構成が複雑化すると共に装置が大型化し、当然
にコストアップを招いており、高解像度撮像素子を手軽
に使用することが困難であった。 （問題点を解決するための手段） 本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされた
もので、高解像度の撮像素子であっても、現行の放送用
テレビジョン信号方式を採用した汎用のテレビジョンモ
ニタが使用でき、且つVTRや電子スチルカメラのフロッ
ピディスクへの静止画像の記録を可能とし、更に記録後
の再生処理により高解像度の静止画像が得られるように
した撮像装置の信号処理方式を提供することを目的とす
る。 この目的を達成するため本発明にあっては、放送用テ
レビジヨンの有効走査線数の２倍の垂直有効画像をもつ
撮像手段（撮像素子）を４対１のインタレースにより放
送用テレビジョンの水平走査周波数により水平走査し、
１走査期間内を有効水平画素数の半分のサンプル数でサ
ンプリングして読出し、且つ各走査線の読出し順は、第
１フィールドでは全体の走査線数の４分の１を３本の走
査線を飛び越す形で読出し、第２フィールドでは第１フ
ィールドで飛び越した３本の走査線の中間の走査線を読
出し、第３フィールドでは第１フィールドと第２フィー
ルドの間の走査線を読出し、更に第４フィールドでは残
りの走査線を読出すようにしたものである。 （作用） このような本発明の構成によれば、放送用テレビジョ
ンの有効走査線数の２倍の垂直有効画素数の高い解像度
の撮像素子であっても、放送用テレビジョンの水平走査
周波数による４対１のインタレースによる読出しであ
り、且つ各走査線を有効水平画素数の半分のサンプル数
でサンプリングして帯域圧縮を施していることから、例
えば第１フィールドと第２フィールド又は第３フィール
ドと第４フィールドを１フレームとすることで擬似的に
通常の２対１インタレースによるテレビジョン信号の１
フレームとして扱うことで通常のテレビジョンモニタに
映し出すことができる。 また４対１インタレースによる第１乃至第４フィール
ドのそれぞれについて、画面の水平方向における各サン
プリング点を、例えば同じフィールドの隣接する走査線
間で180°位相が異なる点をサンプリングすることによ
り、上下のサンプリング点での補間をもって高い解像度
の静止画像を得ることができる。 （実施例） 第１図は放送用テレビジョンの有効走査線数の２倍の
垂直有効画素を持つ高解像度の撮像素子（撮像手段）を
対象とした本発明による画像読出し処理の一実施例を示
した説明図である。 即ち、第１図は撮像素子の撮像画面（有効撮像画面）
の走査順と読出し後のサンプル点をその一部を取出して
模式的に示したものである。 即ち、本発明における撮像素子は通常のテレビジョン
垂直有効画素数の２倍の垂直有効画素数を持つものを対
象としており、この撮像素子を４対１のインターレース
によってA,B,C,Dの４フィールドで一画面（１フレー
ム）を構成するように読出す。 まず第１フィールドでは、走査線An（ｎは整数）及び
Ｎn+1で示すＡフィールドを通常のテレビジョンの水平
走査周波数で読出す。このＡフィールドの読出しで得ら
れた信号に対し、走査線Anはａ点をサンプリングし、ま
た次の走査線Ａn+1による読出信号にあっては水平方向
の同じ位置となるａ点をサンプリングする。このときの
サンプリング周期は水平有効画素数の1/2のサンプリン
グ数となる。 即ち、第１フィールドにあっては、全体の走査線数の
1/4の走査線を３走査線飛び越した形で順次読出すよう
になる。 このようにＡフィールドについて読出された信号を通
常のテレビジョンカメラと同様の信号処理を行なって出
力すると、通常のテレビジョンにおけるフィールド画像
の走査速度と信号帯域を持った信号として取扱うことが
できる。 第２フィールドでは走査線Cn（ｎは整数）及びＣn+1
で示すＣフィールドを同様に走査する。即ち、走査線Cn
にあっては読出し後にｃ点をサンプリングし、走査線Ｃ
n+1にあっても同じ位置となるｃ点をサンプリングし、
Ａフィールドと同様に出力する。即ち、第２フィールド
にあっては、第１フィールド（Ａフィールド）で飛び越
した３本の走査線の中間の走査線を順次読出すようにな
る。 このように第１及び第２フィールドの読出しでＡフィ
ールド及びＣフィールドの信号が得られれば、通常の２
対１のインターレースのテレビジョン信号の１フレーム
として擬似的に取扱うことができ、通常のテレビジョン
でモニターすることができる。 第３フィールドでは走査線Bn（ｎは整数）及びＢn+1
で示すＢフィールドを読出し、読出した後にＡフィール
ドのサンプリング点ａと逆位相のサンプリング点ｂでサ
ンプリングして同様に出力する。即ち、第３フィールド
では第１フィールド（Ａフィールド）と第２フィールド
（Ｃフィールド）の間の走査線を順次読出すようにな
る。 更に、第４フィールドでは走査線Dn（ｎは整数）及び
Ｄn+1に示すようにＤフィールドで読出し、読出し後の
Ｄフィールドにおけるサンプリング点ｄは、第２フィー
ルドとなるＣフィールドのサンプリング点ｃに対し逆位
相のサンプル点としてサンプリングして同様に出力す
る。 このため、Ｂフィールド及びＤフィールドの２フィー
ルドで通常の２対１インターレースのテレビジョン信号
の１フレームとして擬似的に取扱うこともでき、Ａフィ
ールドとＣフィールドの場合と同様、通常のテレビジョ
ンでモニタすることもできる。 一方、第１図に示した４対１インターレースによる撮
像素子の読出しで高解像度画像を得るためには、A,B,C,
Dの各フィールドの走査線の欠けているサンプル点を空
間上の上下のサンプル点で補間すれば、垂直及び水平共
に高解像度の画像を得ることができる。 第２図は第１図に示したサンプリングで得られる空間
周波数領域での解像度を示した模式図であり、Ｙ軸は走
査線数Ｎを、Ｘ軸はサンプリングの空間周波数fsを示
す。 この第２図において、１フィールドの画像はＩの領域
を再現し、また２フィールドの画像（２対１インターレ
ース時に擬似１フレーム）はＩとIIの領域を再現し、更
に４フィールド（１フレーム）の画像にあってはＩとII
とIIIの領域を再現することができる。 第３図は本発明の４対１インターレースによる撮像素
子の読出し後に行なう他のサンプリング方式を示した説
明図であり、この第３図の実施例にあっては第１図と対
比して明らかなように、A,B,C及びＤフィールドの各フ
ィールドのそれぞれにおいて、走査線毎のサンプリング
点の位相反転を行なったことを特徴とする。例えば、Ａ
フィールドとなる走査線AnとＡn+1をみると、走査線An
のサンプル点ａに対し次の走査線Ａn+1のサンプル点ａ
は180°位相が異なった点をサンプリングするようにし
ている。この点はＢフィールドの走査線BnとＢn+1、Ｃ
フィールドの走査線CnとＣn+1、及びＤフィールドの走
査線DnとDn＋１の間についても同様である。 第４図は撮像素子から読出された白黒テレビジョン信
号の記録再生を行なう本発明の一実施例を示したブロッ
ク図である。 第４図において、１は撮像素子であり、撮像素子１は
垂直有効画素数が通常のテレビジョンの水平有効走査線
数の２倍あり、且つ水平画素数も充分多い撮像素子であ
る。この撮像素子１は第1,3図に示したように４対１の
インターレースで走査され、１画面を４フィールドに分
けて映像信号を出力する。 ２は通常のテレビジョンカメラに設けたと同じプロセ
ス回路であって、充分な周波数特性を持ち、撮像素子の
出力にガンマ補正、ホワイトクリップ等の信号処理を施
す。 ３は帯域圧縮のためのサンプルホールド回路であり、
プロセス回路２の出力を第１図、又は第３図のサンプル
点に示したようにサンプルホールドする。 ４はローパスフィルタであり、映像信号をサンプルホ
ールド周波数で決まる周波数帯域に制限する。５は同期
付加回路であり、同期信号発生回路5aより出力される通
常のテレビジョンの２対１インターレースにおける水平
及び垂直同期信号をローパスフィルタ４からの映像信号
に付加する。このため同期付加回路５からの出力は通常
のテレビジョン用複合映像信号として取扱うことができ
る。 40は記録再生装置であり、通常のVTRや電子スチルカ
メラに用いられるフロッッピーディスクの記録再生装置
が用いられ、記録再生装置40には記録部６と再生部７が
設けられる。この記録再生装置40の記録部６に対して
は、同期付加回路５より同期信号が付加された複合映像
信号が与えられ、記録部６は通常のテレビジョン信号の
２フレーム分（４フィールド分）が記録できる。同様に
再生部７についても記録された通常のテレビジョン信号
の２フレーム分（４フィールド分）を再生することがで
きる。 再生部７に続いてはサンプルホールド回路８が設けら
れ、サンプルホールド回路８は再生部７からの再生信号
をサンプルホールドし、このサンプルホールドパルスと
してはサンプルホールド回路３で使用するサンプルホー
ルドパルスと同じ位相のものが使用される。９は画素補
間回路であって、１フィールド内で走査線間の画素補間
処理を行ない、その結果、１フィールドについての水平
解像度の高い映像信号を得ることができる。10は通常の
テレビジョンモニタである。 一方、サンプルホールド回路８の出力は画素補間回路
11に与えられており、この画素補間回路11はサンプルホ
ールド回路８から得られた４フィールド分の再生信号を
使用して、例えば第１図に示すサンプル点の欠けた部分
を補間する画素補間処理を行なう。この画素補間回路11
からの出力信号は垂直解像度が通常の２倍あり、水平解
像度についてもサンプリング周波数付近まで回った高い
解像度を有することになる。12は４フィールド間の画素
補間を行なった画素補間回路11の出力をプリントするプ
リンタであり、高画質のプリント画像を得ることができ
る。 第５図は本発明の他の実施例を示したブロック図であ
り、この実施例はカラーテレビジョン信号の記録再生を
対象とし、且つ記録再生器としてスチルビデオフロッピ
ーディスクを用いたことを特徴とする。 そこで、第５図の実施例をその作用とともに説明する
と、まず13は撮像素子であり、垂直画素数が通常のテレ
ビジョン水平有効走査線数の２倍あり、水平画素数も充
分多い撮像素子であって、第1,3図に示したように４対
１のインターレースで１画面を４フィールドに分けて映
像信号を出力する。 14は輝度信号のプロセス回路、15は色信号のプロセス
回路であって、それぞれ通常のカラーテレビジョンカメ
ラのプロセス回路と同じ信号処理を行ない、輝度信号プ
ロセス回路14からは輝度信号Ｙが出力され、色信号プロ
セス回路15からは色差信号として（Ｒ−Ｙ），（Ｂ−
Ｙ）信号が出力される。 輝度信号プロセス回路14から出力されたＹ信号は第４
図の実施例と同様、サンプルホールド回路16によるサン
プリングで帯域圧縮された後、ローパスフィルタ19によ
り帯域制御され、スチルビデオフロッピー記録回路21に
よりスチルビデオフロッピーディスクに記録される。一
方、色信号プロセス回路15からの色差信号（Ｒ−Ｙ），
（Ｂ−Ｙ）はマルチプレクサスイッチ回路17で線順次化
される。このマルチプレクサスイッチ回路17による色差
信号の線順次化の順は、第６図の走査線An,An+1,Bn,B
n+1,Cn,Cn+1,Dn,Dn+1（但し、ｎは正の整数）に示すよ
うに、１フィールド内で（Ｒ−Ｙ）信号と（Ｂ−Ｙ）信
号が交互に出力されるようにしており、且つ前半の２フ
ィールド（第１フィールドのAn,An+1と第２フィールド
のCn,Cn+1）と後半の２フィールド（第３フィールドのB
n,Bn+1と第４フィールドのDn,Dn+1）で線順次化順が逆
になるようにしている。 このような線順次化により１フィールド内でも色信号
の再生が可能であり、且つ４フィールド（１画面）での
色信号の補間再生がスムースに行なえるようになる。 再び第５図を参照するに、第６図に示すような色差信
号の線順次化が行なわれたマルチプレクサスイッチ回路
17からの出力はサンプルホールド回路18でサンプリング
されることで帯域圧縮が施され、更にローパスフィルタ
20によって色信号を帯域制限し、スチルビデオフロッピ
ー記録回路21によりスチルビデオフロッピーに記載され
る。 尚、サンプルホールド回路16,18のサンプリング周波
数はスチルビデオフロッピーディスクに対する記録帯域
周波数がナイキスト周波数となるように設定されてお
り、そのサンプリング位相は第１図又は第３図に示した
サンプリング点の関係が保存されるようにしている。 次に、スチルビデオフロッピーからの再生系を説明す
ると、22はスチルビデオフロッピー再生回路であり、ス
チルビデオフロッピー再生回路22から得られた輝度信号
はサンプルホールド回路23に出力され、また色信号はサ
ンプルホールド回路24に出力される。サンプルホールド
回路23,24は記録系のサンプルホールド回路16,18と同様
の位相で再生された輝度信号及び色信号をサンプルホー
ルドする。 ここで、再生信号をテレビジョンモニタで見る場合に
は、サンプルホールド回路24から出力された色差信号は
同時化回路25で色差信号（Ｒ−Ｙ）と（Ｂ−Ｙ）が同時
化され、サンプルホールド回路23からの輝度信号Ｙは同
時化回路25で同時化された色差信号（Ｒ−Ｙ），（Ｂ−
Ｙ）と共に画素補間回路26に与えられて１フィールド内
での画素補間が施され、エンコーダ回路27で標準カラー
テレビジョンの複合映像信号に変換され、カラーテレビ
ジョンモニタ28に再生画像を映し出すようになる。 一方、スチルビデオフロッピーの再生信号から高解像
度のプリンタ画像を得る場合には、サンプルホールド回
路23からの輝度信号Ｙ及びサンプルホールド回路24から
の色差信号（Ｒ−Ｙ），（Ｂ−Ｙ）を画素補間回路29に
与えて４フィールド間の画素補間を施し、デコーダ回路
30により画素補間後の輝度信号Ｙ、色差信号（Ｒ−
Ｙ），（Ｂ−Ｙ）を用いてR,G,Bの３原色信号、又はシ
アン，マゼンダ，イエロー等の３補色信号と黒信号等の
信号にデコードし、カラープリンタ31でプリントアウト
するようになる。 尚、画素補間回路29における４フィールド間の画素補
間においては、記録媒体としてのビデオフロッピーディ
スクがフィールドメモリとなるため、特に画素補間用の
フィールドメモリを持つ必要はない。 更に、第５図の実施例における撮像素子13として、マ
ルチプレクサスイッチ回路17による線順次化色差信号処
理の代わりに、同様な線順次色差信号を多重化する単板
カラー化フィルタを備えた固体撮像素子を使用すれば、
非常に簡単に第６図の装置を構成することができる。 このための単板カラー化フィルタとして、例えば第６
図に示すように、水平ｍ番目の画素とｍ＋１番目の画素
（但し、ｍは正の整数）のフィルタの繰り返しがある。
即ち、Yeは黄色透過フィルタ、Mgはマゼンダ透過フィル
タ、Cyはシアン透過フィルタ、Ｇはグリーン透過フィル
タであり、各画素にこれら４色フィルタのうちの２色を
組合わせた分割フィルタを図示のようにそれぞれ設ける
ことで、撮像素子13の４対１のインターレースによる読
出しで得られた色信号が線順次化された色信号を含むこ
とになる。 （発明の効果） 以上説明してきたように本発明によれば、放送用テレ
ビジョン信号の有効走査線数の２倍の垂直有効画素をも
つ撮像手段を４対１のインターレースにより読出して有
効水平画素数の半分のサンプリング数でサンプリングす
ることにより帯域圧縮し、且つ各走査線の読出順を第１
フィールドでは全体の走査線数の４分の１を３本の走査
線を飛び越す形で読出し、第２フィールドでは第１フィ
ールドで飛び越した３本の走査線の中間の走査線を読出
し、第３フィールドでは第１フィールドと第２フィール
ドの間の走査線を読出し、更に第４フィールドでは残り
の走査線を読出すようにしたため、高解像度の撮像素子
を使用したシステムであっても、記録再生装置は通常の
テレビジョン信号用と同じものが使用でき、更に記録後
の再生信号の補間処理により高解像のモニタ画像、及び
プリント画像を得ることができる。 また、本発明の記録媒体として電子スチルカメラで使
用されるスチルビデオフロッピーを使用すれば、スチル
ビデオフロッピーの主な規格を何ら変更することなく、
また高解像度の撮像素子の信号処理に大規模な付加回路
を使用することなく高解像度のプリント画像を得ること
ができる。 更に、撮像素子として色差線順次単板カラー化された
固体撮像素子を使用すれば、比較的簡単に高解像度のカ
ラー画像を得ることのできるスチルビデオカメラシステ
ムを実現することができる。
信号方式に適合する形で撮像信号を読出して静止画像を
モニタ、記録再生できるようにした撮像装置の信号処理
方式に関する。 （従来の技術） 従来、CCD等の固体撮像素子にあっては、数十万程度
の有効画素数をもったものが一般的であり、この程度の
画素数の固体撮像素子にあっては２対１インタレースに
よる放送用テレビジョンの水平走査周波数でサンプリン
グして読出していることから、そのまま汎用のテレビジ
ョンモニタに写し出すことができ、またVTRや電子スチ
ルカメラ用に開発されたフロッピディスクへの記録が可
能であった。 一方、近年にあっては、放送用テレビジョンの有効水
平走査線数の２倍の垂直有効画素をもつ高解像度の撮像
素子（120万画素程度）が実用化されるに至り、このよ
うな高解像度の撮像素子の信号処理にあっては、２対１
インタレース方式とした場合、放送用テレビジョンの水
平走査周波数の２倍の水平走査周波数により撮像素子を
駆動して読出すようになり、そのため現行の放送用テレ
ビジョン方式と水平走査線の数が違うため、高解像度撮
像素子の駆動方式に合せた特別なテレビジョンモニタで
出力画像を見なければならず、また画像信号の記録再生
も専用の装置が必要であった。 （発明が解決しようとする問題点） しかしながら、現行の放送用テレビジョン信号方式に
適合していない高解像度撮像素子の信号処理方式にあっ
ては、専用のモニタや記録再生装置を必要とすることか
ら、回路構成が複雑化すると共に装置が大型化し、当然
にコストアップを招いており、高解像度撮像素子を手軽
に使用することが困難であった。 （問題点を解決するための手段） 本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされた
もので、高解像度の撮像素子であっても、現行の放送用
テレビジョン信号方式を採用した汎用のテレビジョンモ
ニタが使用でき、且つVTRや電子スチルカメラのフロッ
ピディスクへの静止画像の記録を可能とし、更に記録後
の再生処理により高解像度の静止画像が得られるように
した撮像装置の信号処理方式を提供することを目的とす
る。 この目的を達成するため本発明にあっては、放送用テ
レビジヨンの有効走査線数の２倍の垂直有効画像をもつ
撮像手段（撮像素子）を４対１のインタレースにより放
送用テレビジョンの水平走査周波数により水平走査し、
１走査期間内を有効水平画素数の半分のサンプル数でサ
ンプリングして読出し、且つ各走査線の読出し順は、第
１フィールドでは全体の走査線数の４分の１を３本の走
査線を飛び越す形で読出し、第２フィールドでは第１フ
ィールドで飛び越した３本の走査線の中間の走査線を読
出し、第３フィールドでは第１フィールドと第２フィー
ルドの間の走査線を読出し、更に第４フィールドでは残
りの走査線を読出すようにしたものである。 （作用） このような本発明の構成によれば、放送用テレビジョ
ンの有効走査線数の２倍の垂直有効画素数の高い解像度
の撮像素子であっても、放送用テレビジョンの水平走査
周波数による４対１のインタレースによる読出しであ
り、且つ各走査線を有効水平画素数の半分のサンプル数
でサンプリングして帯域圧縮を施していることから、例
えば第１フィールドと第２フィールド又は第３フィール
ドと第４フィールドを１フレームとすることで擬似的に
通常の２対１インタレースによるテレビジョン信号の１
フレームとして扱うことで通常のテレビジョンモニタに
映し出すことができる。 また４対１インタレースによる第１乃至第４フィール
ドのそれぞれについて、画面の水平方向における各サン
プリング点を、例えば同じフィールドの隣接する走査線
間で180°位相が異なる点をサンプリングすることによ
り、上下のサンプリング点での補間をもって高い解像度
の静止画像を得ることができる。 （実施例） 第１図は放送用テレビジョンの有効走査線数の２倍の
垂直有効画素を持つ高解像度の撮像素子（撮像手段）を
対象とした本発明による画像読出し処理の一実施例を示
した説明図である。 即ち、第１図は撮像素子の撮像画面（有効撮像画面）
の走査順と読出し後のサンプル点をその一部を取出して
模式的に示したものである。 即ち、本発明における撮像素子は通常のテレビジョン
垂直有効画素数の２倍の垂直有効画素数を持つものを対
象としており、この撮像素子を４対１のインターレース
によってA,B,C,Dの４フィールドで一画面（１フレー
ム）を構成するように読出す。 まず第１フィールドでは、走査線An（ｎは整数）及び
Ｎn+1で示すＡフィールドを通常のテレビジョンの水平
走査周波数で読出す。このＡフィールドの読出しで得ら
れた信号に対し、走査線Anはａ点をサンプリングし、ま
た次の走査線Ａn+1による読出信号にあっては水平方向
の同じ位置となるａ点をサンプリングする。このときの
サンプリング周期は水平有効画素数の1/2のサンプリン
グ数となる。 即ち、第１フィールドにあっては、全体の走査線数の
1/4の走査線を３走査線飛び越した形で順次読出すよう
になる。 このようにＡフィールドについて読出された信号を通
常のテレビジョンカメラと同様の信号処理を行なって出
力すると、通常のテレビジョンにおけるフィールド画像
の走査速度と信号帯域を持った信号として取扱うことが
できる。 第２フィールドでは走査線Cn（ｎは整数）及びＣn+1
で示すＣフィールドを同様に走査する。即ち、走査線Cn
にあっては読出し後にｃ点をサンプリングし、走査線Ｃ
n+1にあっても同じ位置となるｃ点をサンプリングし、
Ａフィールドと同様に出力する。即ち、第２フィールド
にあっては、第１フィールド（Ａフィールド）で飛び越
した３本の走査線の中間の走査線を順次読出すようにな
る。 このように第１及び第２フィールドの読出しでＡフィ
ールド及びＣフィールドの信号が得られれば、通常の２
対１のインターレースのテレビジョン信号の１フレーム
として擬似的に取扱うことができ、通常のテレビジョン
でモニターすることができる。 第３フィールドでは走査線Bn（ｎは整数）及びＢn+1
で示すＢフィールドを読出し、読出した後にＡフィール
ドのサンプリング点ａと逆位相のサンプリング点ｂでサ
ンプリングして同様に出力する。即ち、第３フィールド
では第１フィールド（Ａフィールド）と第２フィールド
（Ｃフィールド）の間の走査線を順次読出すようにな
る。 更に、第４フィールドでは走査線Dn（ｎは整数）及び
Ｄn+1に示すようにＤフィールドで読出し、読出し後の
Ｄフィールドにおけるサンプリング点ｄは、第２フィー
ルドとなるＣフィールドのサンプリング点ｃに対し逆位
相のサンプル点としてサンプリングして同様に出力す
る。 このため、Ｂフィールド及びＤフィールドの２フィー
ルドで通常の２対１インターレースのテレビジョン信号
の１フレームとして擬似的に取扱うこともでき、Ａフィ
ールドとＣフィールドの場合と同様、通常のテレビジョ
ンでモニタすることもできる。 一方、第１図に示した４対１インターレースによる撮
像素子の読出しで高解像度画像を得るためには、A,B,C,
Dの各フィールドの走査線の欠けているサンプル点を空
間上の上下のサンプル点で補間すれば、垂直及び水平共
に高解像度の画像を得ることができる。 第２図は第１図に示したサンプリングで得られる空間
周波数領域での解像度を示した模式図であり、Ｙ軸は走
査線数Ｎを、Ｘ軸はサンプリングの空間周波数fsを示
す。 この第２図において、１フィールドの画像はＩの領域
を再現し、また２フィールドの画像（２対１インターレ
ース時に擬似１フレーム）はＩとIIの領域を再現し、更
に４フィールド（１フレーム）の画像にあってはＩとII
とIIIの領域を再現することができる。 第３図は本発明の４対１インターレースによる撮像素
子の読出し後に行なう他のサンプリング方式を示した説
明図であり、この第３図の実施例にあっては第１図と対
比して明らかなように、A,B,C及びＤフィールドの各フ
ィールドのそれぞれにおいて、走査線毎のサンプリング
点の位相反転を行なったことを特徴とする。例えば、Ａ
フィールドとなる走査線AnとＡn+1をみると、走査線An
のサンプル点ａに対し次の走査線Ａn+1のサンプル点ａ
は180°位相が異なった点をサンプリングするようにし
ている。この点はＢフィールドの走査線BnとＢn+1、Ｃ
フィールドの走査線CnとＣn+1、及びＤフィールドの走
査線DnとDn＋１の間についても同様である。 第４図は撮像素子から読出された白黒テレビジョン信
号の記録再生を行なう本発明の一実施例を示したブロッ
ク図である。 第４図において、１は撮像素子であり、撮像素子１は
垂直有効画素数が通常のテレビジョンの水平有効走査線
数の２倍あり、且つ水平画素数も充分多い撮像素子であ
る。この撮像素子１は第1,3図に示したように４対１の
インターレースで走査され、１画面を４フィールドに分
けて映像信号を出力する。 ２は通常のテレビジョンカメラに設けたと同じプロセ
ス回路であって、充分な周波数特性を持ち、撮像素子の
出力にガンマ補正、ホワイトクリップ等の信号処理を施
す。 ３は帯域圧縮のためのサンプルホールド回路であり、
プロセス回路２の出力を第１図、又は第３図のサンプル
点に示したようにサンプルホールドする。 ４はローパスフィルタであり、映像信号をサンプルホ
ールド周波数で決まる周波数帯域に制限する。５は同期
付加回路であり、同期信号発生回路5aより出力される通
常のテレビジョンの２対１インターレースにおける水平
及び垂直同期信号をローパスフィルタ４からの映像信号
に付加する。このため同期付加回路５からの出力は通常
のテレビジョン用複合映像信号として取扱うことができ
る。 40は記録再生装置であり、通常のVTRや電子スチルカ
メラに用いられるフロッッピーディスクの記録再生装置
が用いられ、記録再生装置40には記録部６と再生部７が
設けられる。この記録再生装置40の記録部６に対して
は、同期付加回路５より同期信号が付加された複合映像
信号が与えられ、記録部６は通常のテレビジョン信号の
２フレーム分（４フィールド分）が記録できる。同様に
再生部７についても記録された通常のテレビジョン信号
の２フレーム分（４フィールド分）を再生することがで
きる。 再生部７に続いてはサンプルホールド回路８が設けら
れ、サンプルホールド回路８は再生部７からの再生信号
をサンプルホールドし、このサンプルホールドパルスと
してはサンプルホールド回路３で使用するサンプルホー
ルドパルスと同じ位相のものが使用される。９は画素補
間回路であって、１フィールド内で走査線間の画素補間
処理を行ない、その結果、１フィールドについての水平
解像度の高い映像信号を得ることができる。10は通常の
テレビジョンモニタである。 一方、サンプルホールド回路８の出力は画素補間回路
11に与えられており、この画素補間回路11はサンプルホ
ールド回路８から得られた４フィールド分の再生信号を
使用して、例えば第１図に示すサンプル点の欠けた部分
を補間する画素補間処理を行なう。この画素補間回路11
からの出力信号は垂直解像度が通常の２倍あり、水平解
像度についてもサンプリング周波数付近まで回った高い
解像度を有することになる。12は４フィールド間の画素
補間を行なった画素補間回路11の出力をプリントするプ
リンタであり、高画質のプリント画像を得ることができ
る。 第５図は本発明の他の実施例を示したブロック図であ
り、この実施例はカラーテレビジョン信号の記録再生を
対象とし、且つ記録再生器としてスチルビデオフロッピ
ーディスクを用いたことを特徴とする。 そこで、第５図の実施例をその作用とともに説明する
と、まず13は撮像素子であり、垂直画素数が通常のテレ
ビジョン水平有効走査線数の２倍あり、水平画素数も充
分多い撮像素子であって、第1,3図に示したように４対
１のインターレースで１画面を４フィールドに分けて映
像信号を出力する。 14は輝度信号のプロセス回路、15は色信号のプロセス
回路であって、それぞれ通常のカラーテレビジョンカメ
ラのプロセス回路と同じ信号処理を行ない、輝度信号プ
ロセス回路14からは輝度信号Ｙが出力され、色信号プロ
セス回路15からは色差信号として（Ｒ−Ｙ），（Ｂ−
Ｙ）信号が出力される。 輝度信号プロセス回路14から出力されたＹ信号は第４
図の実施例と同様、サンプルホールド回路16によるサン
プリングで帯域圧縮された後、ローパスフィルタ19によ
り帯域制御され、スチルビデオフロッピー記録回路21に
よりスチルビデオフロッピーディスクに記録される。一
方、色信号プロセス回路15からの色差信号（Ｒ−Ｙ），
（Ｂ−Ｙ）はマルチプレクサスイッチ回路17で線順次化
される。このマルチプレクサスイッチ回路17による色差
信号の線順次化の順は、第６図の走査線An,An+1,Bn,B
n+1,Cn,Cn+1,Dn,Dn+1（但し、ｎは正の整数）に示すよ
うに、１フィールド内で（Ｒ−Ｙ）信号と（Ｂ−Ｙ）信
号が交互に出力されるようにしており、且つ前半の２フ
ィールド（第１フィールドのAn,An+1と第２フィールド
のCn,Cn+1）と後半の２フィールド（第３フィールドのB
n,Bn+1と第４フィールドのDn,Dn+1）で線順次化順が逆
になるようにしている。 このような線順次化により１フィールド内でも色信号
の再生が可能であり、且つ４フィールド（１画面）での
色信号の補間再生がスムースに行なえるようになる。 再び第５図を参照するに、第６図に示すような色差信
号の線順次化が行なわれたマルチプレクサスイッチ回路
17からの出力はサンプルホールド回路18でサンプリング
されることで帯域圧縮が施され、更にローパスフィルタ
20によって色信号を帯域制限し、スチルビデオフロッピ
ー記録回路21によりスチルビデオフロッピーに記載され
る。 尚、サンプルホールド回路16,18のサンプリング周波
数はスチルビデオフロッピーディスクに対する記録帯域
周波数がナイキスト周波数となるように設定されてお
り、そのサンプリング位相は第１図又は第３図に示した
サンプリング点の関係が保存されるようにしている。 次に、スチルビデオフロッピーからの再生系を説明す
ると、22はスチルビデオフロッピー再生回路であり、ス
チルビデオフロッピー再生回路22から得られた輝度信号
はサンプルホールド回路23に出力され、また色信号はサ
ンプルホールド回路24に出力される。サンプルホールド
回路23,24は記録系のサンプルホールド回路16,18と同様
の位相で再生された輝度信号及び色信号をサンプルホー
ルドする。 ここで、再生信号をテレビジョンモニタで見る場合に
は、サンプルホールド回路24から出力された色差信号は
同時化回路25で色差信号（Ｒ−Ｙ）と（Ｂ−Ｙ）が同時
化され、サンプルホールド回路23からの輝度信号Ｙは同
時化回路25で同時化された色差信号（Ｒ−Ｙ），（Ｂ−
Ｙ）と共に画素補間回路26に与えられて１フィールド内
での画素補間が施され、エンコーダ回路27で標準カラー
テレビジョンの複合映像信号に変換され、カラーテレビ
ジョンモニタ28に再生画像を映し出すようになる。 一方、スチルビデオフロッピーの再生信号から高解像
度のプリンタ画像を得る場合には、サンプルホールド回
路23からの輝度信号Ｙ及びサンプルホールド回路24から
の色差信号（Ｒ−Ｙ），（Ｂ−Ｙ）を画素補間回路29に
与えて４フィールド間の画素補間を施し、デコーダ回路
30により画素補間後の輝度信号Ｙ、色差信号（Ｒ−
Ｙ），（Ｂ−Ｙ）を用いてR,G,Bの３原色信号、又はシ
アン，マゼンダ，イエロー等の３補色信号と黒信号等の
信号にデコードし、カラープリンタ31でプリントアウト
するようになる。 尚、画素補間回路29における４フィールド間の画素補
間においては、記録媒体としてのビデオフロッピーディ
スクがフィールドメモリとなるため、特に画素補間用の
フィールドメモリを持つ必要はない。 更に、第５図の実施例における撮像素子13として、マ
ルチプレクサスイッチ回路17による線順次化色差信号処
理の代わりに、同様な線順次色差信号を多重化する単板
カラー化フィルタを備えた固体撮像素子を使用すれば、
非常に簡単に第６図の装置を構成することができる。 このための単板カラー化フィルタとして、例えば第６
図に示すように、水平ｍ番目の画素とｍ＋１番目の画素
（但し、ｍは正の整数）のフィルタの繰り返しがある。
即ち、Yeは黄色透過フィルタ、Mgはマゼンダ透過フィル
タ、Cyはシアン透過フィルタ、Ｇはグリーン透過フィル
タであり、各画素にこれら４色フィルタのうちの２色を
組合わせた分割フィルタを図示のようにそれぞれ設ける
ことで、撮像素子13の４対１のインターレースによる読
出しで得られた色信号が線順次化された色信号を含むこ
とになる。 （発明の効果） 以上説明してきたように本発明によれば、放送用テレ
ビジョン信号の有効走査線数の２倍の垂直有効画素をも
つ撮像手段を４対１のインターレースにより読出して有
効水平画素数の半分のサンプリング数でサンプリングす
ることにより帯域圧縮し、且つ各走査線の読出順を第１
フィールドでは全体の走査線数の４分の１を３本の走査
線を飛び越す形で読出し、第２フィールドでは第１フィ
ールドで飛び越した３本の走査線の中間の走査線を読出
し、第３フィールドでは第１フィールドと第２フィール
ドの間の走査線を読出し、更に第４フィールドでは残り
の走査線を読出すようにしたため、高解像度の撮像素子
を使用したシステムであっても、記録再生装置は通常の
テレビジョン信号用と同じものが使用でき、更に記録後
の再生信号の補間処理により高解像のモニタ画像、及び
プリント画像を得ることができる。 また、本発明の記録媒体として電子スチルカメラで使
用されるスチルビデオフロッピーを使用すれば、スチル
ビデオフロッピーの主な規格を何ら変更することなく、
また高解像度の撮像素子の信号処理に大規模な付加回路
を使用することなく高解像度のプリント画像を得ること
ができる。 更に、撮像素子として色差線順次単板カラー化された
固体撮像素子を使用すれば、比較的簡単に高解像度のカ
ラー画像を得ることのできるスチルビデオカメラシステ
ムを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明による固体撮像素子の４対１インターレ
ースによる読出しと読出し後の各走査線のサンプル点を
示した説明図、第２図は第１図のサンプル点によるフィ
ールド信号の空間周波数領域における解像度を示した模
式図、第３図は本発明による撮像素子の４対１インター
レースによる読出しと読出し後の他のサンプル点を示し
た説明図、第４図は白黒テレビジョン信号の記録再生を
例にとって本発明の一実施例を示したブロック図、第５
図はカラーテレビジョン信号の記録再生を例にとって本
発明の他の実施例を示したブロック図、第６図は色差信
号の線順次化を撮像素子自体で行なうための単一カラー
化フィルタの配置状態を示した説明図である。 1,13:撮像素子 2:プロセス回路 3,8,16,18,23,24:サンプルホールド回路 4,19,20:ローパスフィルタ 5:同期付加回路 5a:同期信号発生回路 6:記録部 7:再生部 9,11,26,29:画素補間回路 10:テレビジョンモニタ 12:プリンタ 14:輝度信号プロセス回路 15:色信号プロセス回路 17:マルチプレクサスイッチ回路 21:スチルフロッピー記録回路 22:スチルフロッピー再生回路 25:同時化回路 27:エンコーダ回路 28:カラーテレビジョンモニタ 30:デコーダ回路 3:カラープリンタ 40:記録再生装置
ースによる読出しと読出し後の各走査線のサンプル点を
示した説明図、第２図は第１図のサンプル点によるフィ
ールド信号の空間周波数領域における解像度を示した模
式図、第３図は本発明による撮像素子の４対１インター
レースによる読出しと読出し後の他のサンプル点を示し
た説明図、第４図は白黒テレビジョン信号の記録再生を
例にとって本発明の一実施例を示したブロック図、第５
図はカラーテレビジョン信号の記録再生を例にとって本
発明の他の実施例を示したブロック図、第６図は色差信
号の線順次化を撮像素子自体で行なうための単一カラー
化フィルタの配置状態を示した説明図である。 1,13:撮像素子 2:プロセス回路 3,8,16,18,23,24:サンプルホールド回路 4,19,20:ローパスフィルタ 5:同期付加回路 5a:同期信号発生回路 6:記録部 7:再生部 9,11,26,29:画素補間回路 10:テレビジョンモニタ 12:プリンタ 14:輝度信号プロセス回路 15:色信号プロセス回路 17:マルチプレクサスイッチ回路 21:スチルフロッピー記録回路 22:スチルフロッピー再生回路 25:同時化回路 27:エンコーダ回路 28:カラーテレビジョンモニタ 30:デコーダ回路 3:カラープリンタ 40:記録再生装置
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 １．放送用テレビジョンの有効走査線数の２倍の垂直有
効画像をもつ撮像手段を４対１のインターレースをもっ
て放送用テレビジョンの水平走査周波数により読出して
有効水平画素数の半分のサンプル数でサンプリングし、
且つ前記各走査線の読出し順は、第１フィールドでは全
体の走査線数の４分の１の走査線を３本の走査線を飛び
越した形で読出し、第２フィールドでは前記第１フィー
ルドで飛び越した３本の走査線の中間の走査線を読出
し、第３フィールドでは前記第１フィールドと第２フィ
ールドの間の走査線を読出し、更に第４フィールドでは
残りの走査線を読出すようにしたことを特徴とする撮像
装置の信号処理方式。 ２．前記４対１のインターレースによる読出は、前半の
第１フィールドと第２フィールド、及び後半の第３フィ
ールドと第４フィールドとの各フィールド間で、画面の
水平方向に180°位相の異なる画素をサンプリングした
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の撮像装置
の信号処理方式。 ３．前記４対１のインターレースによる読出は、第１乃
至第４のフィールドのそれぞれにおいて、１フィールド
内に隣接する走査線間で画面の水平方向に180°位相の
異なる点をサンプリングしたことを特徴とする特許請求
の範囲第１項記載の撮像装置の信号処理方式。 ４．前記４対１のインターレースによる読出は、第１乃
至第４のフィールドのそれぞれにおいて色信号は１フィ
ールド内で線順次色差信号となり、且つ前半の第１及び
第２フィールドと後半の第３及び第４フィールドとで線
順次色差信号の出力順が逆になるようにしたことを特徴
とする特許請求の範囲第１項記載の撮像装置の信号処理
方式。 ５．前記撮像手段として、第１乃至第４のフィールドの
それぞれにおいて色信号は１フィールド内で線順次色差
信号となり、且つ前半の第１及び第２フィールドと後半
の第３及び第４フィールドで線順次色差信号の出力順が
逆になるように色差順次カラー化フィルタを撮像面に備
えることにより単板カラー化された固体撮像素子を用い
たことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の撮像装
置の信号処理方式。 ６．前記撮像手段より４対１のインターレースで読出し
た信号をスチルビデオフロッピーへの記録信号に変換す
る信号処理手段を備えた特許請求の範囲第１項記載の撮
像装置の信号処理方式。 ７．適宜の記録手段に記録された前記撮像手段の４対１
のインターレースで読出されたフィールド信号の再生時
に、該再生信号を前記撮像素子からの読出時と同様のサ
ンプリング点で再度サンプリングし、該サンプリング後
に１フィールド内での画素補間処理を施して２対１のイ
ンターレースのテレビジョン複合映像信号として出力す
るようにしたことを特徴とする特許請求の範囲第１項乃
至第６項記載の撮像装置の信号処理方式。 ８．適宜の記録手段に記録した前記撮像手段からの４対
１のインターレースによるフィールド信号の再生時に、
該再生信号を撮像手段からの読出時と同じ各サンプリン
グ点で再度サンプリングし、該サンプリング後に第１乃
至第４フィールドの４フィールド間での画素補間により
印刷用の高解像度信号を出力するようにしたことを特徴
とする特許請求の範囲第１項乃至第６項記載の撮像装置
の信号処理方式。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62030876A JP2699341B2 (ja) | 1987-02-13 | 1987-02-13 | 撮像素子の信号処理方式 |
| US07/396,802 US4924313A (en) | 1987-02-13 | 1989-08-21 | Still picture signal processing apparatus having high resolution image pickup device with 4-to-1 interlace |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62030876A JP2699341B2 (ja) | 1987-02-13 | 1987-02-13 | 撮像素子の信号処理方式 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63198486A JPS63198486A (ja) | 1988-08-17 |
| JP2699341B2 true JP2699341B2 (ja) | 1998-01-19 |
Family
ID=12315934
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62030876A Expired - Lifetime JP2699341B2 (ja) | 1987-02-13 | 1987-02-13 | 撮像素子の信号処理方式 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4924313A (ja) |
| JP (1) | JP2699341B2 (ja) |
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|---|---|---|---|---|
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| CN1219395C (zh) | 2002-01-30 | 2005-09-14 | 株式会社理光 | 摄像装置和摄像方法 |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| US2921124A (en) * | 1956-12-10 | 1960-01-12 | Bell Telephone Labor Inc | Method and apparatus for reducing television bandwidth |
| US4047204A (en) * | 1974-12-20 | 1977-09-06 | American Optical Corporation | Variable interlace display |
| US4168509A (en) * | 1977-09-12 | 1979-09-18 | Texas Instruments Incorporated | Method for transmitting and receiving compatible high resolution television pictures |
| FR2485846A1 (fr) * | 1980-06-27 | 1981-12-31 | Thomson Csf | Systeme de television a haute definition |
| US4707728A (en) * | 1982-02-24 | 1987-11-17 | Rca Corporation | Compatible HDTV with increased vertical and horizontal resolution |
| JPS6162286A (ja) * | 1984-09-04 | 1986-03-31 | Univ Nagoya | 画像信号帯域圧縮方式 |
| US4819059A (en) * | 1987-11-13 | 1989-04-04 | Polaroid Corporation | System and method for formatting a composite still and moving image defining electronic information signal |
-
1987
- 1987-02-13 JP JP62030876A patent/JP2699341B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1989
- 1989-08-21 US US07/396,802 patent/US4924313A/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US4924313A (en) | 1990-05-08 |
| JPS63198486A (ja) | 1988-08-17 |
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