JP3064721B2 - フレーム画像作成機能付き撮像装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ビデオカメラ等の撮像
装置において高画質なフレーム画像信号を得る機能に関
するものであり、特に映像信号に演算処理を施して擬似
的にフレーム信号を作成するフレーム画像作成機能付き
撮像装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、ビデオカメラ等の撮像装置におい
ては小型・軽量・多機能化が進むと共に、撮影した画像を
静止画としてモニターに出力したりプリンタを用いて出
画することが行われている。

【０００３】従来のビデオカメラ等の撮像装置における
静止画作成機能について説明する。図１２は従来の静止
画作成機能回路を含むビデオカメラ等の撮像装置ブロッ
ク図を示すものである。図１２において、１２０１は光
電変換機能を有する撮像素子部、１２０２は撮像素子部
１２０１に対する撮像素子駆動回路、１２０３は撮像素
子１２０１の出力信号にサンプリング，増幅等の処理を
行うアナログ信号処理回路、１２０４はアナログ信号処
理回路１２０３の出力信号に対するアナログ−ディジタ
ル変換回路(以下、Ａ/Ｄ変換回路)、１２０５はＡ/Ｄ変
換されたディジタル信号を記録／再生するフィールドメ
モリ、１２０６はフィールドメモリ１２０５を制御する
メモリ制御回路、１２０７はフィールドメモリ１２０５
出力信号から輝度信号や色信号，色差信号などの生成ま
たはＲＧＢ信号処理を行うディジタル信号処理回路、１
２０８はディジタル信号処理回路１２０７の出力信号か
らＮＴＳＣ信号等のテレビジョン信号を得るエンコーダ
回路、１２０９はメモリ制御回路１２０６、ディジタル
信号処理回路１２０７を総合的に制御するシステム制御
回路である。

【０００４】以上のように構成された従来の静止画作成
機能回路を含むビデオカメラ等の撮像装置について、以
下その動作について説明する。撮像素子部１２０１から
の出力信号はアナログ信号処理及びＡ/Ｄ変換処理され
ディジタル信号となる。このディジタル信号は、メモリ
制御回路１２０６によって制御されるフィールドメモリ
１２０５に記憶され、その１フィールド期間後に読み出
されディジタル信号処理回路１２０７において輝度信号
及び色信号処理される。このとき、システム制御回路１
２０９から静止画作成の指示が出るとメモリ制御回路１
２０６は、フィールドメモリ１２０５に新しい信号の記
憶を停止し、記憶済み信号の読み出しを継続させる。そ
して、ディジタル信号処理回路１２０７はこのフィール
ドメモリ１２０５出力信号にインタレース制御を行い、
テレビジョン信号に合った静止画出力を行う。

【０００５】このように、フィールドメモリに記憶され
た１フィールドの映像信号を読み出すことによって静止
画作成を行っている。

【０００６】また、従来の擬似フレーム信号を用いた撮
像装置としては、本願出願人が先に出願した特願平４−
１９５０９６号「水平ライン補間機能付き撮像装置」が
ある。以下に、この水平ライン補間機能付き撮像装置に
ついて説明する。

【０００７】図１３は、この擬似フレーム信号を用いた
撮像装置のブロック図を示すものであり、図１３におい
て、１３０１はＲ，Ｇ，Ｂ信号から２種類の輝度信号Ｙ
１，Ｙ２及び２種類の色信号Ｃ１，Ｃ２を得るディジタ
ル信号処理回路、１３０２〜１３０５は各信号を記憶す
るフィールドメモリ、１３０６はフィールドメモリ１３
０２〜１３０５を制御するフィールドメモリ制御回路、
１３０７はＹ１，Ｙ２，Ｃ１，Ｃ２を用いて補間，拡大
を行う電子ズーム回路、１３０８はディジタル信号処理
回路１３０１、フィールドメモリ制御回路１３０６、電
子ズーム回路１３０７を総合的に制御するシステム制御
回路である。また、図１４は図１３のディジタル信号処
理回路１３０１の内部構成を示すブロック図である。同
図において、１４０１は１Ｈ期間の信号を記憶するライ
ンメモリ、１４０２は加算器、１４０３はゲイン調整を
行う1/2アンプ、１４０４は３信号から２信号Ｒ１，Ｒ
２をシステム制御回路１３０８からの情報で選択するセ
レクタ回路、１４０５，１４０６，１４０７は構成要素
１４０１〜１４０４で構成される信号選択回路、１４０
８は輝度信号Ｙ１を作成するＹ１マトリクス回路、１４
０９は輝度信号Ｙ２を作成するＹ２マトリクス回路、１
４１０は色信号Ｃ１を作成するＣ１マトリクス回路、１
４１１は色信号Ｃ２を作成するＣ２マトリクス回路、１
４１２は構成要素１４０８〜１４１１で構成されるマト
リクス回路である。

【０００８】以上のように構成された水平ライン補間機
能付き撮像装置について、以下その動作を説明する。図
１４において、信号選択回路１４０５〜１４０７では、
まず連続する２ラインの信号から３信号を作成する。次
に、セレクタ１４０４では上記３信号から２信号を選択
する。このように、連続する２ラインの信号から作成さ
れた３信号から、補間ラインを作成するのに必要な２信
号を選択することによって、任意の位置に補間信号を作
成する。この２信号の選択をセレクタ回路１４０４がシ
ステム制御回路１３０８からの制御により行い、輝度信
号のマトリクス演算をＹ１マトリクス回路１４０８とＹ
２マトリクス回路１４０９が行う。また同様に、色信号
のマトリクス演算をＣ１マトリクス回路１４１０とＣ２
マトリクス回路１４１１が行う。次に、図１３における
ディジタル信号処理回路１３０１の出力信号は、フィー
ルドメモリ制御回路１３０６の制御によりそれぞれフィ
ールドメモリ１３０２〜１３０５に記憶され、その後電
子ズーム回路１３０７ではフィールドメモリ１３０２〜
１３０５からの上記の信号を用いて補間演算を行う。補
間演算はフレーム信号の位置関係にある２ラインの信号
を用いて演算を行う。例えば図１５に示す場合は、フレ
ーム信号の位置関係にある(ｍ−１)ラインとｍラインの
信号を用いて補間演算を行う。このように、Ｙ１，Ｙ２
及びＣ１，Ｃ２信号を作成するディジタル信号処理回路
１３０１と電子ズーム回路１３０７を備えることによっ
て、画質劣化の少ないフレーム信号の位置関係にある２
ラインの輝度信号及び色信号から補間信号を作成し、水
平ライン補間信号の垂直方向の尖鋭度の劣化を減少させ
画質劣化の少ない映像を得る。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の静止画作成方法には、次のような問題点がある。すな
わち、ビデオカメラ等撮影装置は動画の撮影を目的とし
ているため、出力信号はフィールド映像信号であり、静
止画に必要な高解像度な映像を得ることはできない。ま
た、高解像度な映像信号を得るために、連続する２フィ
ールド映像信号から１フレーム映像信号を得る場合は動
きの部分が２重像になり画質劣化になるという問題点を
有していた。

【００１０】したがって、上記従来の静止画作成回路を
用いて静止画出力を行う撮像装置では、画像が劣化して
しまうという問題点を有していた。

【００１１】本発明は従来の問題点を解決するものであ
って、静止画作成を行う際に画像の高解像度を実現でき
るフレーム画像作成機能付き撮像装置を提供することを
目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明のフレーム画像作成機能付撮像装置は、異な
る３つの色信号Ｃ１、Ｃ２及びＣ３を得る手段と、前記
色信号Ｃ１に対して前記色信号Ｃ２の垂直方向の位相を
一定の位置間隔ｐ１（ｐ１≠０の実数）だけシフトさせ
る第１の垂直位相シフト部と、前記色信号Ｃ１に対して
前記色信号Ｃ３の垂直方向の位相を一定の位置間隔ｐ２
（ｐ２≠０の実数）だけシフトさせる第２の垂直位相シ
フト部と、前記色信号Ｃ１と前記垂直方向に位相シフト
された色信号Ｃ２，Ｃ３から擬似フレーム信号を得るフ
レーム演算回路と、前記フレーム演算回路出力信号から
フレーム静止画像を得るフレーム静止画回路の構成を有
している。

【００１３】また、本発明のフレーム画像作成機能付撮
像装置は、異なる３つの色信号Ｃ１，Ｃ２及びＣ３を得
る複数の固体撮像素子と、前記固体撮像素子を駆動する
複数の撮像素子駆動回路と、前記撮像素子駆動回路を制
御する駆動制御回路と、垂直内挿選択回路と、フレーム
演算回路と、前記フレーム演算回路出力信号からフレー
ム静止画像を得るフレーム静止画回路を備えたフレーム
画像作成機能付き撮像装置の構成を有している。

【００１４】

【作用】本発明は上記した構成により、第１及び第２の
垂直位相シフト部が、複数の固体撮像素子から得られる
３つの色信号の垂直方向の位相を変え、フレーム演算回
路が作成する擬似フレーム信号を用いて静止画作成処理
を行うことにより、静止画作成に伴う画質劣化を軽減す
る。

【００１５】また、撮像素子駆動回路を制御する駆動制
御回路と垂直内挿選択回路により、垂直内挿on時は前記
駆動制御回路が、前記撮像素子駆動回路を制御して前記
色信号Ｃ１に対して前記色信号Ｃ２の垂直方向の位相を
ｐ１だけシフトさせかつ前記色信号Ｃ３の垂直方向の位
相をｐ２だけシフトさせ、また垂直内挿off時は前記駆
動制御回路が、前記撮像素子駆動回路を制御して前記色
信号Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３の垂直方向の位相を一致させ、垂
直内挿on時は前記色信号Ｃ１と前記垂直方向に位相シフ
トされた色信号Ｃ２，Ｃ３から補間処理により補間水平
ライン信号を得、前記色信号Ｃ１と垂直方向に位相シフ
トされた色信号Ｃ２，Ｃ３から擬似フレーム信号を得る
疑似フレーム信号出力と、通常フィールド信号出力とを
選択することにより、画質劣化の少ない静止画信号及び
動画信号を得る。

【００１６】

【実施例】以下、本発明の実施例について、図面を参照
しながら説明する。

【００１７】図１は本発明の第１の実施例におけるフレ
ーム画像作成機能付き撮像装置のブロック図を示すもの
である。図１において、１０１は光電変換機能を有する
撮像素子部、１０２は撮像素子部１０１に対する撮像素
子駆動回路、１０３は撮像素子駆動回路１０２を制御す
る駆動制御回路、１０４は撮像素子部１０１の出力信号
にサンプリング，増幅等の処理を行うアナログ信号処理
回路、１０５はアナログ信号処理回路１０４の出力信号
に対するアナログ−ディジタル変換回路（以下、Ａ/Ｄ
変換回路）、１０６はＡ/Ｄ変換されたディジタル信号
から輝度信号や色信号，色差信号などの生成またはＲＧ
Ｂ信号処理を行うディジタル信号処理回路、１０７はデ
ィジタル信号処理回路１０６の出力信号を記憶するフィ
ールドメモリ回路、１０８はフィールドメモリ回路１０
７を制御するフィールドメモリ制御回路、１０９は駆動
制御回路１０３、フィールドメモリ制御回路１０８を総
合的に制御するシステム制御回路、１１０はディジタル
信号処理回路１０６の出力信号からＮＴＳＣ信号等のテ
レビジョン信号を得るエンコーダ回路、１１１はフィー
ルドメモリ回路１０７の出力信号からＮＴＳＣ信号等の
テレビジョン信号を得るエンコーダ回路である。

【００１８】以上のように構成された本実施例のフレー
ム画像作成機能付き撮像装置について、以下その動作に
ついて説明する。本実施例においては、色信号Ｃ１，Ｃ
２およびＣ３をそれぞれ色信号Ｒ，Ｂ，Ｇとし、Ｇ信号
に対してＲ，Ｂ信号の垂直方向にシフトする位置間隔ｐ
１、ｐ２が1/2である場合を例にとって説明する。撮像
素子部１０１から出力されるＲ，Ｇ，Ｂの複数の出力信
号はアナログ信号処理及びＡ/Ｄ変換処理されディジタ
ル信号となる。このディジタル信号はディジタル信号処
理回路１０６において輝度信号（Ｙ１，Ｙ２）及び色信
号（Ｃ１，Ｃ２）処理され、フィールドメモリ回路１０
７に出力される。フィールドメモリ回路１０７に入力さ
れた信号はフィールドメモリ制御回路１０８によってフ
レーム静止画（フレーム画像）として出力される。

【００１９】図２に駆動制御回路１０３による撮像素子
のフレーム蓄積駆動制御を示す。図２(a)に通常の撮像
素子のインタレース読み出し駆動制御、図２(b)に本実
施例における撮像素子部１０１の構成例であるＲ，Ｇ，
Ｂの各信号を得るＲ，Ｇ，Ｂ撮像素子の読み出し駆動制
御の概略を示す。図２(a)に示すように、フレーム蓄積
モードでは、oddフィールドでフィールドシフトの期間
に感光部の画素のうち、垂直方向に１つおき奇数番目の
ラインの画素の信号を読み出し、次にevenフィールドで
偶数番目のラインの画素の信号を読み出し、インターラ
イン転送を実現している。本実施例では図２(b)に示す
ように、oddフィールドでＲ，Ｇ，Ｂの撮像素子のうち
Ｒ，Ｂの撮像素子では垂直方向に奇数番目のラインの画
素の信号を、Ｇの撮像素子では偶数番目のラインの画素
の信号を読み出し、次に、evenフィールドでＲ，Ｇ，Ｂ
の撮像素子のうちＲ，Ｂの撮像素子では垂直方向に偶数
番目のラインの画素の信号を、Ｇの撮像素子では奇数番
目のラインの画素の信号を読み出している。このよう
に、フレーム蓄積駆動制御でＲ，Ｇ，Ｂの撮像素子のod
d/evenの読み出しを、Ｒ，Ｂ撮像素子とＧ撮像素子とで
逆にしている。

【００２０】次に、図３に撮像素子のフィールド蓄積駆
動制御を示す。図３(a)に通常の撮像素子のインタレー
ス読み出し駆動制御、図３(b)に本実施例における撮像
素子部１０１の他の構成例であるＲ，Ｇ，Ｂの各信号を
得るＲ，Ｇ，Ｂ撮像素子の読み出し駆動制御の概略を示
す。図３(a)に示すように、フィールド蓄積モードで
は、oddフィールドで水平転送ＣＣＤ（図示せず）に近
いラインの画素から奇数番目のラインの信号と次の偶数
番目のラインの信号を同時に加算（ＰＤmix）して読み
出し、次に、evenフィールドで加算の組合せを変え、下
から偶数番目のラインの信号と次の奇数番目のラインの
信号を同時に加算して読み出し、インターライン転送を
実現している。本実施例では図３(b)に示すように、odd
フィールドでＲ，Ｇ，Ｂの撮像素子のうちＲ，Ｂの撮像
素子では図３(a)で示したoddフィールド読み出しを、Ｇ
の撮像素子ではevenフィールド読み出しを行い、次に、
evenフィールドでＲ，Ｇ，Ｂの撮像素子のうちＲ，Ｂの
撮像素子ではevenフィールド読み出しを、Ｇの撮像素子
ではoddフィールド読み出しを行っている。このよう
に、フィールド蓄積駆動制御でＲ，Ｇ，Ｂの撮像素子の
odd/evenのＰＤmix読み出しを、Ｒ，Ｂ撮像素子とＧ撮
像素子とで逆にしている。

【００２１】上記図２及び図３に示したように、odd/ev
enの読み出しをＲ，Ｂ撮像素子とＧ撮像素子とで逆にす
ることによって、得られるＲ，Ｂ信号とＧ信号の空間的
位置（位相）は1/2ライン（１フィールドでのライン間
隔）ずれることとなる。

【００２２】以上のように本実施例では、３つの色信号
Ｒ，Ｇ，Ｂの位相をそれぞれずらすために駆動制御回路
を備えた場合を示した。これ以外にも、３つの色信号を
得るための３色分解プリズムまたは２色分解プリズムに
固体撮像素子の位置を垂直方向にずらせて接着固定する
ことによっても、３つの色信号Ｒ，Ｇ，Ｂの位相をそれ
ぞれずらすことが可能である。

【００２３】次に、得られたＲ，Ｇ，Ｂの各色信号に対
する信号処理方法を以下に示す。図４に信号処理の概略
を示す。図４(a)はＲ信号及びＢ信号と位相が合ったＧ
信号を得る処理、図４(b)はＧ信号と位相が合ったＲ信
号及びＢ信号を得る処理の概略を示す。図４に示すよう
に、Ｒ，Ｂ信号とＧ信号は位相が1/2ライン（１フィー
ルドでのライン間隔）ずれているので、信号処理には垂
直方向の位相を合わせる必要がある。そこで、図４(a)
ではＧ信号に対して連続する２ラインの平均化処理（内
挿係数1/2・1/2の補間処理）を行うことによって、Ｒ，
Ｇ，Ｂ信号の位相を一致させることができ、図４(b)で
はＲ及びＢ信号に対して連続する２ラインの平均化処理
（内挿係数1/2・1/2の補間処理）を行うことによって、
Ｒ，Ｇ，Ｂ信号の位相を一致させることができる。これ
を（数１）に示す。また、内挿係数をｗ、Ｒ，Ｂ信号と
Ｇ信号の位相をｐとすると、（数２）に示すように一般
化される。そして、（数２）において、ｗ＝０、ｐ＝１
／２の時が、（数１）の(a)である。

【００２４】

【数１】

【００２５】

【数２】

【００２６】なお、上図２，図３，図４(a)ではＧ信号
の位置を空間的にずらす制御（Ｃ1）の場合を説明、図
４(b)ではＲ及びＢ信号の位置を空間的にずらす制御
（Ｃ2）も可能である。また、Ｒ信号の位置だけ（Ｃ3）
を、Ｂ信号の位置だけ（Ｃ4）を空間的にずらす制御も
可能である。以下、この空間位置制御について説明す
る。輝度（Ｙ）信号はＲ，Ｇ，Ｂ信号によって作成さ
れ、それは（数３）で示される。

【００２７】

【数３】

【００２８】ここで、輝度信号に含まれる空間的にずれ
ている信号（Ｙa）とずれていない信号（Ｙb）は、上記
Ｃ1〜Ｃ4の場合それぞれ次式（数４）で示される。

【００２９】

【数４】

【００３０】また、色差信号（Ｒ−Ｙ及びＢ−Ｙ）は
Ｒ，Ｇ，Ｂ信号から作成され、それは（数５）で示され
る。

【００３１】

【数５】

【００３２】ここで、各色差信号に含まれる空間的にず
れている信号（Ｃa）とずれていない信号（Ｃb）は、上
記Ｃ1〜Ｃ4の場合それぞれ（数６）で示される。

【００３３】

【数６】

【００３４】映像信号全体で擬似フレーム映像信号を得
るには、（数４）及び（数６）にてＹaとＹbが略等し
く、ＣaとＣbが略等しい必要がある。このことより空間
位置制御はＣ1またはＣ2が適切であることがわかる。し
たがって、以降は空間位置制御がＣ1及びＣ2の場合の説
明のみを行う。

【００３５】次に、図４に示した信号処理概略の回路構
成例を図５に示す。図５(a)は空間位置制御がＣ1、図５
(b)はＣ2の場合である。同図(a)，(b)において、同様の
効果を示すものに関しては、同じ符号を付して省略す
る。図５(a)はＧ信号の１水平ライン期間の遅延のため
の１Ｈメモリ５０１と、加算器５０２、ゲイン調整のた
めの1/2アンプ５０３、上記（数３）に示した演算処理
を行う輝度信号マトリクス５０４と、（数５）に示した
演算処理を行う色信号マトリクス５０５を有している。
同様に、図５(b)はＲ信号及びＢ信号の１水平ライン期
間の遅延のために１Ｈメモリ５０１と、加算器５０２
と、ゲイン調整のための1/2アンプ５０３、上記（数
３）に示した演算処理を行う輝度信号マトリクス５０４
と、（数５）に示した演算処理を行う色信号マトリクス
５０５を有している。このように構成されたディジタル
信号処理回路においては、１Ｈメモリを有する垂直方向
補間機能つまり２Ｈラインの平均回路を備えることによ
り、色信号の位相を一致させることができ、以下輝度信
号処理及び色信号処理を行う。また、図５(a)，(b)より
同図(a)つまり空間位置制御がＣ1（Ｇ信号をずらす）の
方が回路規模の削減には適していることがわかる。

【００３６】また、図５に示した空間位置（位相）がず
れている色信号に対しての位相合わせは、垂直方向にＬ
ＰＦ処理を行うことになるので、高域周波数特性が劣化
する。映像信号を３つの色信号全体（例えば、Ｇ，Ｒ，
Ｂ信号からマトリクス演算により合成した輝度信号）で
見た場合、周波数特性は上記（数３）に示した演算処理
を行う輝度信号マトリクスでは、（数４）に示すように
Ｒ，Ｂ信号の位相をずらす空間位置制御Ｃ2のほうが、
Ｇ信号をずらすＣ1より高域周波数特性がすぐれてい
る。また、（数５）に示した演算処理を行う色信号マト
リクスでも、（数６）に示すように空間位置制御Ｃ2の
ほうがＣ1より高域周波数特性がすぐれている。このよ
うに、空間位置制御Ｃ2の方が補間処理を行わない時の
信号処理における高域の周波数特性では適していること
がわかる。

【００３７】また、色差信号を作成する色信号マトリク
スでは、色信号の高域周波数が異なることによって高域
周波数帯域に偽信号が発生することになる。例えば白色
を撮影した場合、色差信号Ｒ−Ｙ，Ｂ−Ｙは零レベルで
ある必要がある。しかし、上記空間位置制御Ｃ2の場
合、高域周波数帯域ではＧ信号は存在する（Ｇ≠0）が
Ｒ，Ｂ信号は存在しない（Ｒ＝Ｂ＝0）ので、色差信号
Ｒ−Ｙ，Ｂ−Ｙは（数７）に示すように零レベルではな
く偽色信号が発生する。この問題点に関しては従来技術
として説明した特願平４−１９５０９６号「水平ライン
補間機能付き撮像装置」に詳しいので、以下説明は省略
する。

【００３８】

【数７】

【００３９】次に、図１でのディジタル信号処理回路１
０６の回路構成について図６を用いて説明する。同図に
おいて、６０１は１Ｈ期間の信号を記憶するラインメモ
リ、６０２は加算器、６０３はゲイン調整を行う1/2ア
ンプ、６０４は構成要素６０１〜６０３で構成される信
号補間回路、６０５は輝度信号Ｙ１を作成するＹ１マト
リクス回路、６０６は輝度信号Ｙ２を作成するＹ２マト
リクス回路、６０７は色信号Ｃ１を作成するＣ１マトリ
クス回路、６０８は色信号Ｃ２を作成するＣ２マトリク
ス回路、６０９は構成要素６０５〜６０８で構成される
マトリクス回路、６１０は輝度信号Ｙ１及びＹ２にアパ
ーチャ，コアリング等の処理を行う輝度信号処理回路、
６１１は色信号Ｃ１及びＣ２にホワイトバランス，色再
現等の処理を行う色信号処理回路である。

【００４０】以上のように構成されたフレーム画像作成
機能付き撮像装置について、以下その動作を図７，図
８，図９を用いて説明する。図６において、信号補間回
路６０４では、連続する２ラインの信号から補間信号を
作成する。これを図７に示す。図７ではＲ，Ｂ信号がＧ
信号に対して1/2ライン垂直方向の位相がずれている
Ｒ，Ｇ，Ｂ信号から作成される信号を示している。例え
ば、Ｒ，Ｂ信号において（ｎ−２）ラインとｎラインの
信号から（ｍ−１）ラインの補間信号を、ｎラインと
（ｎ＋２）ラインの信号から（ｍ＋１）ラインの補間信
号を作成し、同様に、Ｇ信号において（ｎ−１）ライン
と（ｎ＋１）ラインの信号からｍラインの補間信号を、
（ｎ＋１）ラインと（ｎ＋３）ラインの信号から（ｍ＋
２）ラインの補間ライン信号を作成する。このように、
連続する２ラインの信号から補間信号を作成する。次
に、図６におけるマトリクス回路６０９ではＲ，Ｇ，Ｂ
の信号補間回路出力信号を用いてマトリクス信号処理を
行う。図８では図７と同様に、Ｒ，Ｂ信号がＧ信号に対
して1/2ライン垂直方向の位相がずれているＲ，Ｇ，Ｂ
信号から作成する輝度信号Ｙm-1，Ｙm，・・・及び色差
信号(Ｒ−Ｙ)m-1，(Ｒ−Ｙ)m，・・・及び(Ｂ−Ｙ)m-
1，(Ｂ−Ｙ)m，・・・を示している。図８に示すよう
に、各色信号Ｒm-1，Ｇm-1，Ｂm-1及びＲm，Ｇm，Ｂmを
（数８）に、作成される輝度信号Ｙm-1，Ｙmと色差信号
(Ｒ−Ｙ)m-1，(Ｒ−Ｙ)m及び(Ｂ−Ｙ)m-1，(Ｂ−Ｙ)mを
（数９）に示す。

【００４１】

【数８】

【００４２】

【数９】

【００４３】上記のＹ_mー1のマトリクス演算をＹ１マト
リクス回路６０５が、Ｙ_mのマトリクス演算をＹ２マト
リクス回路６０６が行う。また同様に、(Ｒ−Ｙ)_mー1，
(Ｂ−Ｙ)_mー1のマトリクス演算をＣ１マトリクス回路６
０７が、(Ｒ−Ｙ)_m，(Ｂ−Ｙ)_mのマトリクス演算をＣ２
マトリクス回路６０８が行う。また、Ｃ１及びＣ２マト
リクスでは(Ｒ−Ｙ)信号と(Ｂ−Ｙ)信号とを間引き後に
時分割で出力する。以上の動作を行う図１のディジタル
信号処理回路１０６の出力信号を図９に示す。図９での
例えば(Ｙ_m-1,1)は(ｍ−１)ラインの第１画素の輝度信
号を表わしている。図９において、色信号は色差信号が
２画素毎に間引かれて時系列化されている場合を示して
いる。同図において、Ｙ１信号として(ｍ−１)ライン、
Ｙ２信号としてｍライン信号が、それぞれ出力してい
る。

【００４４】次に、図１におけるディジタル信号処理回
路１０６の出力信号は、エンコーダ回路１１０によって
テレビジョン信号（ＴＶ１）に変換され動画として出力
する。また、ディジタル信号処理回路１０６の出力信号
はフィールドメモリ制御回路１０８の制御により任意の
瞬間の画像をそれぞれフィールドメモリ１０７に記憶さ
れ、Ｙ１及びＣ１信号から構成される第１フィールド信
号と、Ｙ２及びＣ２信号から構成される第２フィールド
信号として時系列に輝度信号Ｙ３及び色差信号Ｃ３とし
て出力され、さらに、エンコーダ回路１１１によってＹ
３信号及びＣ３信号はテレビジョン信号（ＴＶ２）に変
換され静止画として出力する。

【００４５】これを図１０を用いて説明する。図１０に
おいて、(a)はＹ１及びＣ１信号が表わす空間位置を示
し、(b)はＹ２及びＣ２信号が表わす空間位置を示し、
(c)はＹ１，Ｙ２及びＣ１，Ｃ２信号が表わす空間位置
を示している。図１０(a)のＹ１及びＣ１信号と(b)のＹ
２及びＣ２信号は、図９に示したようにディジタル信号
処理回路１０６から同時に毎フィールド出力する。そこ
で、上記のテレビジョン信号（ＴＶ１）はＹ１信号とＣ
１信号から構成され動画として出力され、Ｙ３及びＣ３
信号は第１フィールド信号として(a)の位置のＹ１及び
Ｃ１信号を出力し、第２フィールド信号として(b)の位
置のＹ２及びＣ２信号を出力し、第１及び第２のフィー
ルド信号は高画質のフレーム静止画を構成している。ま
た、テレビジョン信号（ＴＶ２）はＹ３信号とＣ３信号
を合成してコンポジット信号として第１及び第２のフィ
ールド信号が高画質のフレーム静止画を構成している。

【００４６】以上のように本実施例によれば、Ｙ１，Ｙ
２及びＣ１，Ｃ２信号を作成するディジタル信号処理回
路１０６とフィールドメモリ回路１０７及びフィールド
メモリ制御回路１０８を備えることによって、フレーム
信号の位置関係にある輝度信号及び色差信号を作成し、
同一時刻のフレーム信号を構成する２つのフィールド信
号を得ることが可能である。

【００４７】図１１は本発明の第２の実施例を示すフレ
ーム画像機能付き撮像装置のブロック図である。同図に
おいて、構成要素１１０１〜１１０８及び１１１０と１
１１１は図１の構成要素１０１〜１０８及び１１０と１
１１と同様であり、異なるのは垂直内挿SW.回路１１１
２と上記回路を総合的に制御するシステム制御回路１１
０９である。このように構成されたフレーム画像作成機
能付き撮像装置について、以下異なる点を中心に説明す
る。

【００４８】図１１において、静止画作成処理を行わな
い場合は、垂直内挿SW.回路１１１２はoff状態となり、
システム制御回路１１０９、駆動制御回路１１０３及び
撮像素子駆動回路１１０２を経て撮像素子部１１０１は
Ｒ，Ｇ，Ｂ各信号の垂直位相の合致した通常の駆動動作
を行う。他方、静止画作成機能によって静止画処理を行
う場合は、垂直内挿SW.回路１１１２はon状態となり、
システム制御回路１１０９、駆動制御回路１１０３及び
撮像素子駆動回路１１０２を経て撮像素子部１１０１は
第１の実施例の図２及び図３で示した手段によってＲ，
Ｂ信号とＧ信号の垂直位相が異なる駆動動作を行う。

【００４９】このように構成された本実施例のフレーム
画像作成機能付き撮像装置において、静止画作成処理を
行わない信号処理の場合は、空間位置（位相）が合致し
ているので、色信号に対しての位相合わせを必要とせ
ず、垂直方向のＬＰＦ処理を行う必要もないので、高域
周波数特性は劣化しない。また、フレーム静止画作成処
理を行う信号処理の場合は第１の実施例と同様に、ディ
ジタル信号処理回路１１０６によってＹ１，Ｙ２及びＣ
１，Ｃ２信号を作成し、フィールドメモリ回路１１０７
及びフィールドメモリ制御回路１１０８がフレーム静止
画を出力することが可能である。

【００５０】以上のように本実施例によれば、駆動制御
回路１１０３及び垂直内挿SW.回路１１１２を備えるこ
とにより、静止画処理を行わないときは垂直解像度劣化
の無い高解像度の映像が得られ、静止画処理を行うとき
は同一時刻のフレーム信号を構成する２つのフィールド
信号を得ることが可能である。

【００５１】なお、上記実施例において３つの色信号
Ｒ，Ｇ，Ｂの位相をずらすために撮像素子の駆動制御を
行っているが、駆動制御に加えて例えば３つの色信号を
得るための３色分解プリズムに固体撮像素子を接着固定
する際にその位置を従来とは異なり垂直方向にずらせて
接着する、または３色分解プリズム内部の屈折率を操作
して光の光路を曲げることにより色信号の位相をずらす
ことも考えられる。また、この場合、ｐ１、ｐ２の範囲
は０以上１未満としたがこれに限られるものではなく、
例えばｐ１＝１．５とすることも可能であり、この場合
はｐ１＝０．５とした場合と同様の効果が得られる（ｐ
２に関しても同様）ことは明らかである。

【００５２】また、上記実施例において３つの色信号は
固体撮像素子出力信号の場合を説明したが、フィールド
メモリまたはフレームメモリ等に記憶された信号に対し
ても同様であり、この場合、垂直方向の位相をシフトさ
せる手段として、メモリ読み出し制御を行うことができ
る。

【００５３】また、上記実施例において撮像素子部に関
してはＲ，Ｇ，Ｂ信号を出力することのみを示したが、
その構成としては３つの固体撮像素子を有し、それぞれ
Ｒ，Ｇ，Ｂ信号を得る３板式撮像装置や、２つの撮像素
子を有し一方の撮像素子はＧ信号、他方の撮像素子はＲ
信号及びＢ信号を得る２板式撮像装置の構成が考えられ
る。

【００５４】また、上記実施例において、３つの色信号
は、Ｒ，Ｇ，Ｂとしたがこれに限るものではなく、例え
ばイエロー，シアン，マゼンタの３つの色信号を使用す
ることも可能である。

【００５５】また、上記実施例において、フィールドメ
モリ回路はフィールドメモリ制御回路の制御によって任
意の瞬間の画像を記録するとともに静止画として出力す
る機能を有する説明だけを行ったが、その他の点例えば
記録可能な画像数はメモリ容量によって決定、記録する
任意の瞬間を指示する機能や画像の更新方法等はシステ
ム制御回路とフィールドメモリ制御回路を通じたSW.の
設置等によって構成することができるので、ここでの説
明は省略する。

【００５６】また、上記実施例において、出力形態とし
てインタレース方式の現行テレビジョン信号に合う場合
を説明したが、ノンインタレース方式のテレビジョン対
応の動画出力としてフレーム動画信号（Ｙ１，Ｙ２及び
Ｃ１，Ｃ２信号）を出力する、静止画用出力としてプリ
ンタの入力方式等に合わせて１フレーム画像を出力する
こともできる。

【００５７】さらに、上記実施例においては擬似フレー
ム信号（補間により作成したフレーム位置信号）として
Ｙ１，Ｙ２信号及びＣ１，Ｃ２信号を出力する場合を説
明したが、これに限ることなくＲ，Ｇ，Ｂの各信号でＲ
１，Ｒ２，Ｇ１，Ｇ２，Ｂ１，Ｂ２の擬似フレーム信号
を出力する、または、人間の目の解像度に対する感度を
考慮してＹ信号は擬似フレーム信号、Ｃ信号は通常のフ
ィールド信号を出力する場合等もある。

【００５８】

【発明の効果】以上のように本発明は、３つの色信号を
得る手段（例えば複数の固体撮像素子）と、３つの色信
号のうちの１つの色信号に対し残り２つの色信号の垂直
方向の位相を２つの信号間でそれぞれ異なる位置間隔だ
けシフトさせる位相シフト部と、疑似フレーム信号を得
るフレーム演算回路と、フレーム演算回路出力信号から
フレーム静止画像を得るフレーム静止画回路を備え、こ
の構成により２つの輝度信号と２つの色信号から静止画
を作成することにより、フレーム演算回路出力が疑似フ
レーム信号となり、高画質なフレーム静止画作成を行う
ことが可能である。

【００５９】また、本発明は、駆動制御回路及び垂直内
挿SW.回路を備えることにより、静止画処理を行わない
ときは垂直解像度劣化の無い高解像度の映像が得られ、
静止画処理を行うときは同一時刻のフレーム信号を構成
する２つのフィールド信号を得ることが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例におけるフレーム画像作
成機能付き撮像装置の構成を示すブロック図

【図２】同第１の実施例における撮像素子部のフレーム
蓄積駆動制御の動作を説明するための説明図

【図３】同第１の実施例における撮像素子部のフィール
ド蓄積駆動制御の動作を説明するための説明図

【図４】同第１の実施例におけるフレーム画像作成機能
付き撮像装置の信号処理説明図

【図５】同第１の実施例におけるフレーム画像作成機能
付き撮像装置のディジタル信号処理回路の内部構成を示
すブロック図

【図６】同第１の実施例におけるフレーム画像作成機能
付き撮像装置のディジタル信号処理回路の内部構成を示
すブロック図

【図７】図６におけるディジタル信号処理回路の動作を
説明するための説明図

【図８】図６におけるディジタル信号処理回路の他の動
作例を説明するための説明図

【図９】図６におけるディジタル信号処理回路の出力信
号の説明図

【図１０】図６におけるディジタル信号処理回路の出力
信号の他の説明図

【図１１】本発明の第２の実施例におけるフレーム画像
作成機能付き撮像装置の構成を示すブロック図

【図１２】従来例の静止画作成機能を有する撮像装置の
構成を示すブロック図

【図１３】従来例の擬似フレーム信号作成機能付き撮像
装置の構成を示すブロック図

【図１４】図１２におけるディジタル信号処理回路の内
部構成を示すブロック図

【図１５】従来例の擬似フレーム信号作成機能付き撮像
装置の動作を説明するための説明図

【符号の説明】

１０１，１１０１ 撮像素子部 １０２，１１０２ 撮像素子駆動回路 １０３，１１０３ 駆動制御回路 １０４，１１０４ アナログ信号処理回路 １０５，１１０５ アナログ−ディジタル変換回路 １０６，１１０６ ディジタル信号処理回路 １０７ フィールドメモリ回路 １０８ フィールドメモリ制御回路 １０９，１１０９ システム制御回路 １１０，１１１，１１１０，１１１１ エンコーダ回路 ５０１，６０１ １Ｈラインメモリ ５０２，６０２ 加算器 ５０３，６０３ 1/2アンプ回路 ５０４ 輝度信号マトリクス回路 ５０５ 色信号マトリクス回路 ６０５ Ｙ１マトリクス回路 ６０６ Ｙ２マトリクス回路 ６０７ Ｃ１マトリクス回路 ６０８ Ｃ２マトリクス回路 ６０９ マトリクス回路 ６１０ 輝度信号処理回路 ６１１ 色信号処理回路 １１１２ 垂直内挿SW.回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H04N 9/07,9/79

Claims (19)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 異なる３つの色信号Ｃ１，Ｃ２及びＣ３
   を得る手段と、 前記色信号Ｃ１に対して前記色信号Ｃ２の垂直方向の位
   相を一定の位置間隔ｐ１（ｐ１≠０の実数）だけシフト
   させる第１の垂直位相シフト部と、前記色信号Ｃ１に対して 前記色信号Ｃ３の垂直方向の位
   相を一定の位置間隔ｐ２（ｐ２≠０の実数）だけシフト
   させる第２の垂直位相シフト部と、 前記色信号Ｃ１と前記垂直方向に位相シフトされた色信
   号Ｃ２，Ｃ３から擬似フレーム信号を得るフレーム演算
   回路と、前記フレーム演算回路出力信号からフレーム静
   止画像を得るフレーム静止画回路を備えたフレーム画像
   作成機能付き撮像装置。
2. 【請求項２】 異なる３つの色信号Ｃ１、Ｃ２及びＣ３
   を得る手段は、複数の固体撮像素子から構成されている
   ことを特徴とする請求項１記載のフレーム画像作成機能
   付き撮像装置。
3. 【請求項３】 複数の固体撮像素子は、色信号Ｃ１を得
   る第１の固体撮像素子と、色信号Ｃ２を得る第２の固体
   撮像素子と、色信号Ｃ３を得る第３の固体撮像素子から
   なる請求項２記載のフレーム画像作成機能付き撮像装
   置。
4. 【請求項４】 複数の固体撮像素子は、色信号Ｃ１を得
   る第１の固体撮像素子と、色信号Ｃ２及びＣ３を得る第
   ２の固体撮像素子からなる請求項２記載のフレーム画像
   作成機能付き撮像装置。
5. 【請求項５】 異なる３つの色信号Ｃ１、Ｃ２及びＣ３
   は、３つの色信号Ｒ、Ｇ及びＢであることを特徴とする
   請求項１〜４の何れか一つに記載のフレーム画像作成機
   能付き撮像装置。
6. 【請求項６】 異なる３つの色信号Ｃ１、Ｃ２及びＣ３
   は、３つの色信号Ｒ、Ｇ及びＢであり、Ｃ１＝Ｇである
   ことを特徴とする請求項１〜５の何れか一つに記載のフ
   レーム画像作成機能付き撮像装置。
7. 【請求項７】 ｐ１とｐ２を、ｐ１＝ｐ２としたことを
   特徴とする請求項１〜６の何れか一つに記載のフレーム
   画像作成機能付き撮像装置。
8. 【請求項８】 ｐ１とｐ２のとる値は、０＜ｐ１＜１、
   ０＜ｐ２＜１であることを特徴とする請求項１〜７の何
   れか一つに記載のフレーム画像作成機能付き撮像装置。
9. 【請求項９】 ｐ１及びｐ２は、フィールド画像を構成
   する垂直方向のライン信号間の間隔の１／２の間隔に相
   当する量であることを特徴とする請求項１〜８の何れか
   一つに記載のフレーム画像作成機能付き撮像装置。
10. 【請求項１０】 第１の垂直位相シフト部及び第２の垂
    直位相シフト部は、複数の固体撮像素子を駆動する駆動
    回路を制御する駆動制御回路を含む構成であることを特
    徴とする請求項１〜９の何れか一つに記載のフレーム画
    像作成機能付き撮像装置。
11. 【請求項１１】 第１の垂直位相シフト部及び第２の垂
    直位相シフト部は、複数の固体撮像素子の取り付け位置
    を空間的にｐ１及びｐ２だけ垂直方向にずらして配置す
    ることを特徴とする請求項１〜９の何れか一つに記載の
    フレーム画像作成機能付き撮像装置。
12. 【請求項１２】 第１の垂直位相シフト部及び第２の垂
    直位相シフト部は、複数の固体撮像素子を駆動する駆動
    回路を制御する駆動制御回路と、複数の固体撮像素子の
    取り付け位置を空間的に一定の位置間隔だけ垂直方向に
    ずらして配置することとを含む構成であることを特徴と
    する請求項１〜９の何れか一つに記載のフレーム画像作
    成機能付き撮像装置。
13. 【請求項１３】 駆動制御回路はフレーム蓄積駆動制御
    を行い、同一時に前記複数の撮像素子の一部の撮像素子
    に対してoddフィールド読み出しを行い、残りの撮像素
    子に対してevenフィールド読み出しを行うことを特徴と
    する請求項１０記載のフレーム画像作成機能付き撮像装
    置。
14. 【請求項１４】 駆動制御回路はフィールド蓄積駆動制
    御を行い、同一時に前記複数の撮像素子の一部の撮像素
    子に対してoddフィールド読み出しを行い、残りの撮像
    素子に対してevenフィールド読み出しを行うことを特徴
    とする請求項１０記載のフレーム画像作成機能付き撮像
    装置。
15. 【請求項１５】 フレーム演算回路は、位相の異なる３
    つの色信号Ｃ１，Ｃ２及びＣ３から複数の信号を作成
    し、この複数の信号がフレーム信号の位置関係にあるこ
    とを特徴とする請求項１〜１４の何れか一つに記載のフ
    レーム画像作成機能付き撮像装置。
16. 【請求項１６】 フレーム演算回路は、位相の異なる３
    つの色信号Ｃ１，Ｃ２及びＣ３から輝度信号あるいは色
    差信号を作成し、少なくとも輝度信号は複数の信号であ
    り、この複数の輝度信号がフレーム信号を構成するフィ
    ールド信号の位置関係にあることを特徴とする請求項１
    〜１５の何れか一つに記載のフレーム画像作成機能付き
    撮像装置。
17. 【請求項１７】 フレーム静止画回路は、フレーム演算
    回路出力信号から第１のフィールド画像信号と第２のフ
    ィールド画像信号を作成することを特徴とする請求項１
    〜１６の何れか一つに記載のフレーム画像作成機能付き
    撮像装置。
18. 【請求項１８】 フレーム静止画回路は、フレーム演算
    回路出力信号から１フィールド期間にフレーム本数走査
    線を有する画像信号を作成することを特徴とする請求項
    １〜１７の何れか一つに記載のフレーム画像作成機能付
    き撮像装置。
19. 【請求項１９】 異なる３つの色信号Ｃ１，Ｃ２及びＣ
    ３を得る複数の固体撮像素子と、前記固体撮像素子を駆
    動する複数の撮像素子駆動回路と、前記撮像素子駆動回
    路を制御する駆動制御回路と、垂直内挿選択回路を有
    し、 前記垂直内挿選択回路により、垂直内挿on時は前記駆動
    制御回路が、前記撮像素子駆動回路を制御して前記色信
    号Ｃ１に対して前記色信号Ｃ２の垂直方向の位相をｐ１
    だけシフトさせ、かつ前記色信号Ｃ３の垂直方向の位相
    をｐ２だけシフトさせ、垂直内挿off時は前記駆動制御
    回路が、前記撮像素子駆動回路を制御して前記色信号Ｃ
    １，Ｃ２，Ｃ３の垂直方向の位相を一致させ、 垂直内挿on時は前記色信号Ｃ１と前記垂直方向に位相シ
    フトされた色信号Ｃ２，Ｃ３から補間処理により補間水
    平ライン信号を得、 前記色信号Ｃ１と垂直方向に位相シフトされた色信号Ｃ
    ２，Ｃ３から擬似フレーム信号を得るフレーム演算回路
    と、前記フレーム演算回路出力信号からフレーム静止画
    像を得るフレーム静止画回路を備えたフレーム画像作成
    機能付き撮像装置。