JP3158802B2 - 補間機能付き映像装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、映像信号に演算処理を
施して電子的な補間処理を行う補間機能付き映像装置に
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・高倍率ズーム化、更に多機能化が進
み、光学ズームと電子的ズーム機能を連動した商品開発
が行われている。また、ユーザー層が従来のマニアに加
えて子供からお年寄りまで拡大が進むことにより、手ぶ
れによる画面揺れが発生し、電子的ズーム機能を用いた
動き補正回路を備えた撮像装置が商品化されている。

【０００３】従来の電子的ズーム機能を用いた動き補正
装置としては、例えばＴＶ学会技術報告ＶＯＬ．１１，
ＮＯ３（Ｍａｙ．１９８７）に示されている。

【０００４】また、新方式テレビジョン（１６：９アス
ペクト）と現行テレビジョン（４：３アスペクト）との
走査線変換を電子ズーム機能で行われている。

【０００５】また、従来の補間機能付き撮像装置として
は、例えば特開平１−２６１０８６号公報「撮像装置」
に示されている。

【０００６】以下に従来の、インターレース走査された
映像信号に対して補間処理を行う機能を持った撮像装置
について、特に垂直方向の補間処理（水平ライン補間）
に限って、単板式の撮像装置をもとに説明する。

【０００７】図１７は従来のインターレース走査された
映像信号の水平ラインを補間する機能を持った撮像装置
のブロック図である。固体撮像素子１は映像信号を得る
ための撮像素子である。固体撮像素子駆動回路２は、固
体撮像素子１を駆動するための回路である。アナログ信
号処理回路３は固体撮像素子１からの映像信号に対する
信号処理を行い、アナログ−ディジタル変換回路４はア
ナログ信号処理回路３で処理された信号をディジタル信
号に変換する。ディジタル信号処理回路６はアナログ−
ディジタル変換回路４からの映像信号に対しディジタル
信号処理を施すための回路である。補間処理回路７はア
ナログ−ディジタル変換回路４からの映像信号に対し補
間処理を行うための回路である。

【０００８】図１８は補間処理回路７の内部の具体的な
構成の一例である。図１８において、１ｃ，２ｃ，３ｃ
は１ラインメモリであり、３つのうち１つを書き込み、
２つを読み出しに使用し、この書き込み及び読み出しに
使用するメモリを順次入れ替えることによりリアルタイ
ムの処理を実現する。４ｃ，５ｃは３つの１ラインメモ
リのうちの２つのラインメモリから読み出された２つの
ラインの信号にそれぞれの補間係数ｗ，（１−ｗ）を乗
算する乗算器、６ｃは乗算器４ｃ，５ｃの出力信号を加
算して補間出力を出力する加算器、７ｉは２つのライン
の信号の補間係数ｗ，（１−ｗ）を発生する係数発生回
路である。

【０００９】以上のように構成された従来の撮像装置に
おける、インターレース走査された映像信号の水平ライ
ンを補間する方法に関して図４を用いて説明すると、い
まあるフィールドにおける映像信号のｋ，ｋ＋１ライン
間に（但し、ライン間の距離を１とする。）、ｋライン
からの距離とｋ＋１ラインからの距離の比が、ｗ：１−
ｗ（但し、０≦ｗ＜１）である位置に画像ラインを補間
する場合、いま上記ｋラインが１ラインメモリ３ｃに、
ｋ＋１ラインが１ラインメモリ２ｃに記憶されていると
すると、補間ラインはｋラインに係数発生回路７ｉで発
生された補間係数１−ｗを乗じたものとｋ＋１ラインに
係数発生回路７ｉで発生された補間係数ｗを乗じたもの
を加算器６ｃで加算することにより合成する。すなわ
ち、補間ラインを得るには、同フィールドのｋ，ｋ＋１
ラインを１ラインメモリ２つから読み出し、距離に応じ
た補間係数（この場合は、ｗと１−ｗ）を乗算して加算
する演算処理を行う。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の補間方法には、次のような問題点がある。すなわち、
補間処理後の映像信号の垂直方向の周波数レスポンス特
性が、補間係数により変化することである。例えば、補
間係数が１／２と１／２で補間されるラインは入力２ラ
インの完全平均となるので垂直方向の周波数レスポンス
特性は最も低くなり、補間係数が１と０で補間されるラ
インは入力信号の１ラインがそのまま出力されることに
なるので垂直方向の周波数レスポンス特性は最も高くな
る（図１９は補間係数と垂直方向の周波数レスポンス特
性の関係を示す特性図であり、補間係数が１／２付近に
近づくと垂直方向の周波数レスポンス特性が低下するこ
とがわかる。）。つまり、２つの入力ラインの中央付近
で補間された出力ラインの周波数レスポンス特性が低く
なってしまうという問題点を有していた。またこれは水
平方向の補間処理に関しても同様のことが言える。

【００１１】したがって、上記従来の補間回路を用いて
補間処理を行う映像装置では、画像の尖鋭度が劣化して
しまうという問題点を有していた。

【００１２】本発明は従来の問題点を解決するものであ
って、映像信号に対して補間処理を行う際に画像の尖鋭
度の劣化を軽減できる補間機能付き映像装置の提供を目
的とする。

【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、本発明の補間機能付き映像装置は、映像装置におい
て、補間処理により補間信号を合成する際に、補間係数
にオフセット回路によりオフセット処理を施す構成とし
ている。

【００１４】また、本発明の補間機能付き映像装置は、
映像装置において、補間処理により補間信号を合成する
際に、補間係数にオフセット回路によりオフセット処理
を施し、このオフセット処理を施された補間係数により
補間処理された映像信号に対しアパーチャ補正を行う際
に、補間係数に応じてフィールド毎にアパーチャ補正の
利得を変化させる構成としている。

【００１５】

【作用】上記の構成により、本発明の補間機能付き映像
装置は、補間処理により補間信号を合成する際に、例え
ば、補間係数が１／２の場合オフセット処理を行うこと
によって補間係数を１／２±α（例えば、α＝１／８）
に変化させ映像信号の周波数レスポンス特性の劣化を軽
減し、補間処理の際の映像信号の尖鋭度の劣化を減少さ
せる。

【００１６】また、上記の構成により、本発明の補間機
能付き映像装置は、補間処理により補間信号を合成する
際に、例えば、補間係数が１／２の場合オフセット処理
を行うことによって補間係数を１／２±α（例えば、α
＝１／８）に変化させ映像信号の周波数レスポンス特性
の劣化を軽減し、そして補間係数に応じて補間処理後の
映像信号に対して行うアパーチャ補正の利得を変化させ
ることにより周波数レスポンス特性の劣化をさらに軽減
し、補間処理の際の映像信号の尖鋭度の劣化をさらに減
少させる。

【００１７】

【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。

【００１８】図１は本発明の第１の実施例における補間
機能付き映像装置のブロック図を示すものである。同図
において、固体撮像素子１０１は映像信号を得るための
撮像素子である。固体撮像素子駆動回路１０２は、固体
撮像素子１０１を駆動するための回路である。アナログ
信号処理回路１０３は固体撮像素子１０１からの映像信
号に対する信号処理を行い、アナログ−ディジタル変換
回路１０４はアナログ信号処理回路１０３で処理された
信号をディジタル信号に変換する。ディジタル信号処理
回路１０５はアナログ−ディジタル変換回路１０４から
の映像信号に対しディジタル信号処理を施すための回路
である。補間処理回路１０６はディジタル信号処理回路
１０５からの映像信号に対し補間処理を行うための回路
であり、オフセット回路１０７は補間処理回路１０６に
おいて補間処理を行う場合のオフセット処理を行う情報
を与える回路であり、ズーム倍率決定回路１０８は補間
処理回路１０６において補間処理を行う場合の補間係数
のピッチを与える回路である。

【００１９】図２は図１に示した補間処理回路１０６の
具体的な構成例を示すブロック図である。同図におい
て、フィールドメモリ回路２０１はディジタル信号処理
回路１０５を経た映像信号を記憶しておくための回路で
あり、フィールドメモリ制御回路２０２はフィールドメ
モリ回路２０１での映像信号の読み出しのスタートアド
レスと読み出す映像信号の合計のライン数を、オフセッ
ト回路１０７とズーム倍率決定回路１０８に基づき制御
する。補間演算回路２０３は、オフセット回路１０７と
ズーム倍率決定回路１０８に基づき、フィールドメモリ
回路２０１から読み出された映像信号に対し補間処理を
施す。

【００２０】図３は補間演算回路２０３の内部の具体的
な構成例を示すブロック図である。図３において、１
ｃ，２ｃ，３ｃは１ラインメモリであり、３つのうち１
つを書き込み、２つを読み出しに使用し、この書き込み
及び読み出しに使用するメモリを順次入れ替えることに
よりリアルタイムの処理を実現する。４ｃ，５ｃは３つ
の１ラインメモリのうちの２つのラインメモリから読み
出された２つのラインの信号にそれぞれの補間係数ｗ，
（１−ｗ）を乗算する乗算器、６ｃは乗算器４ｃ，５ｃ
の出力信号を加算して補間出力を出力する加算器、７ｃ
は２つのラインの信号の補間係数ｗ，（１−ｗ）を、オ
フセット回路１０７とズーム倍率決定回路１０８に基づ
き発生する係数発生回路である。

【００２１】以上のように構成された本実施例の補間機
能付き映像装置について、以下その動作について説明す
る（但し、ここでは垂直方向の補間処理に関してのみ説
明する）。

【００２２】固体撮像素子１０１により得られた映像信
号は、アナログ信号処理回路１０３を経て、アナログ−
ディジタル変換回路１０４によりディジタル信号に変換
され、ディジタル信号処理回路１０５に送られる。ズー
ム倍率決定回路１０８は内挿処理に必要な内挿処理スタ
ート情報と内挿係数情報を補間処理回路１０６に送る。
ここで内挿処理スタート情報画像とは具体的には、後に
述べるフィールドメモリ回路２０１から映像信号を読み
出す際のスタートアドレスであり、この読み出しスター
トアドレスをズーム倍率に応じて変化させることにより
補間処理を行う。ディジタル信号処理回路１０５は映像
信号に対しディジタル信号処理を施し、補間回路１０６
に送る。補間回路１０６はディジタル信号処理回路１０
５を経た映像信号をフィールドメモリ回路２０１に記憶
し、かつズーム倍率決定回路１０８より得られた内挿処
理スタート情報によりフィールドメモリ制御回路２０２
はフィールドメモリ回路の読み出しスタートアドレスを
制御する。但し、この読み出しスタートアドレスは必ず
しも整数値とは限らないが、フィールドメモリ回路から
の映像読み出しはライン単位でしか行えないため、１ラ
イン以下の動き補正を行う場合は映像信号の補間処理が
必要となる。そのためにフィールドメモリ制御回路２０
２の制御のもとで読み出された映像信号は補間演算回路
２０３に送られる。補間演算回路２０３ではフィールド
メモリ回路２０１から読み出された映像信号を１ライン
メモリに書き込み、この書き込まれた映像信号の内、２
ラインの信号に対し係数発生回路７ｃにより発生された
補間係数により補間演算を行う。図４は補間演算の方法
を示す模式図である。補間により合成されるラインｋ’
は、ラインｋ’の上下に存在する第ｋライン及び第ｋ＋
１ラインからの距離（ライン間の距離は１とする。）に
応じた補間係数を第ｋライン及び第ｋ＋１ラインに乗算
して加算することにより合成される。この動作に関して
以下更に詳しく図を用いて説明する。

【００２３】図５はフィールドメモリ回路からの映像信
号の読み出しを模式的に表わしたものである。図５の
（ａ）において、Ｖ（０≦Ｖ＜１）はズーム開始アドレ
ス情報に相当する読み出しスタートアドレスである（垂
直方向のライン間の距離は１とする。）が、実際にフィ
ールドメモリ回路から読み出しの際はライン単位でしか
読み出しが行えないため、映像信号の読み出しはｖ３の
アドレス（ライン）から開始される。しかし、補間処理
には１ライン以下の精度が必要であるので、この読み出
された映像信号からＶで示される位置に相当する映像信
号を合成する必要がある。また、図５の（ｂ）に示すよ
うに、例えば固体撮像素子１０１が出力する映像信号の
ライン数を１フィールド当り２４０ラインとして、補間
処理のためにフィールドメモリ回路２０１から読み出す
映像信号を例えば１８０ラインに相当する部分（Ｖが整
数の場合は１８０ライン、Ｖが小数部を持つ場合は１８
０＋１ライン）とすると、その読み出した１８０ライン
相当の部分から２４０ラインの出力映像信号を補間によ
り合成する。また、このときズーム倍率は２４０／１８
０＝１．３となり、補間係数はズーム開始アドレス情報
に相当する読み出しスタートアドレスであるＶの小数部
とズーム倍率情報であるズーム倍率の逆数より決められ
る（例えば、図５の（ｃ）の様に、ズーム倍率をｒとし
て、Ｖの小数部に等しい補間係数（＝ｗ１）により、ま
ずｖ１’がｖ２とｖ３から合成され、次にｖ２’は〔Ｖ
＋（１／ｒ）〕の小数部を補間係数（＝ｗ２）としてｖ
３とｖ４から合成され、次にｖ３’は〔Ｖ＋２＊（１／
ｒ）〕の小数部を補間係数（＝ｗ３）としてｖ３とｖ４
から合成され、以下補間により合成されるｋ番目のライ
ンｖｋ’は〔Ｖ＋（ｋ−１）＊（１／ｒ）〕の小数部を
補間係数（＝ｗｋ）として補間演算により合成され
る。）。ちなみに、上記補間係数はすべて係数発生回路
７ｃで計算される。

【００２４】以上のように、フィールドメモリ回路２０
１から読み出された映像信号は補間演算回路２０３によ
り補間演算を施されるが、しかし従来の技術で述べたよ
うにこの場合、垂直方向の周波数レスポンス特性が補間
係数によって変化し、特に補間係数が１／２と１／２で
補間される場合は出力ラインが入力の２ラインの完全平
均となるので、垂直方向の周波数レスポンス特性は最も
低くなり、画質が著しく劣化する。故に、本発明におい
てはオフセット回路を設け、ズーム倍率決定回路１０８
に基づき係数発生回路７ｃが発生する補間係数を一旦オ
フセット回路１０７に送り、この補間係数が、ある画質
劣化の大きい一定の範囲の値をとる場合にはオフセット
回路１０７によりオフセット処理を施すことにより補間
処理による画質の劣化を軽減する。これを図を用いて詳
細に説明すると、図６は、補間処理による（４／３）倍
のズーム（内挿）処理を示した模式図であり、Ｋ'ライ
ンはＫラインをそのまま用い、（Ｋ＋１）’ラインはＫ
ラインと（Ｋ＋１）とから合成、（Ｋ＋２）’ラインは
（Ｋ＋１）ラインと（Ｋ＋２）とから合成、（Ｋ＋
３）’ラインは（Ｋ＋２）ラインと（Ｋ＋３）とから合
成、（Ｋ＋４）’ラインは（Ｋ＋３）ラインをそのまま
用いる場合を示しているが、この場合補間係数はそれぞ
れＫ’ラインはｗ＝０、（Ｋ＋１）’ラインはｗ＝３／
４、（Ｋ＋２）’ラインはｗ＝１／２、（Ｋ＋３）’ラ
インはｗ＝１／４、（Ｋ＋４）’ラインはｗ＝０であ
る。ここで、（Ｋ＋２）’ラインはｗ＝１／２で垂直方
向の周波数レスポンス特性が最も劣化する場合となる。
このときオフセット回路１０７は補間係数に応じて補間
係数にオフセット処理を施す。例えば図７に示すよう
に、１／８のオフセット処理を行い、（Ｋ＋２）’ライ
ンの補間係数ｗを図６で示したｗ＝１／２から、図７に
示すようにｗ＝５／８（または３／８、図示せず）に変
化する。この場合、周波数レスポンス特性が劣化する補
間係数は（Ｋ＋２）’ラインのｗ＝５／８及び（Ｋ＋
３）’ラインのｗ＝３／８となり、周波数レスポンス特
性が最も劣化するｗ＝１／２での補間処理を避けること
ができ、映像信号の垂直方向の周波数レスポンス特性の
劣化を防ぐ合成が可能となる。故に、画面全体の垂直方
向の画質劣化を抑えることが可能となる。

【００２５】以上のように係数発生回路７ｃが発生する
補間係数に対し、オフセット処理を施すオフセット回路
１０７を新たに設けることにより補間処理における補間
係数が１／２付近の周波数レスポンス特性の最も劣化す
る場合の補間処理における周波数レスポンス特性の劣化
を押え、画質劣化の少ない補間処理画像を合成すること
ができる。

【００２６】次に、本発明の第２の実施例の補間機能付
き映像装置について説明する。図８に映像信号のアスペ
クト比を示し、図９にブロック構成を示す。図１１にお
いて、図８の（ａ）はワイド画面と言われている１６：
９の画面、（ｂ）は現行のノーマル画面と言われている
４：３の画面である。ここで、４：３の画面の映像信号
を１６：９のモニター画面に写す場合、モニターの走査
により垂直方向に対し水平方向が４／３倍に拡大される
ため、被写体の図形の縦横比を等しくするには垂直方向
に電子ズームによる４／３倍の拡大処理が必要である。
この場合のブロック構成を図９に示す、図９において、
第１の実施例の図１と同じ機能ブロックには同じ符号を
記載してあるので詳しい説明は省略する。画面比４：３
の入力映像信号はアナログ信号処理回路１０３を経てア
ナログ−ディジタル変換回路１０４にてディジタル信号
となり補間処理回路１０６に入力される。補間処理回路
１０６ではズーム倍率決定回路１０８からのズーム倍率
はこの場合４／３倍の固定値となり、第１の実施例にお
ける図６及び図７に示したオフセット処理をオフセット
回路１０７が行う。この図７に示した１／８のオフセッ
ト処理により周波数レスポンス特性が最も劣化するｗ＝
１／２での補間処理を避けることができ、映像信号の垂
直方向の周波数レスポンス特性の劣化を防ぐ補間処理が
可能となる。故に、画面全体の垂直方向の画質劣化を抑
えることが可能になる。

【００２７】以上のように、映像信号のアスペクト比変
換において必要な電子ズームによる補間処理において
も、補間係数に対しオフセット処理を施すオフセット回
路１０７を新たに設けることにより補間処理における補
間係数が１／２付近の周波数レスポンス特性の最も劣化
する場合の補間処理における周波数レスポンス特性の劣
化を押え画質劣化の少ない補間処理画像を作成すること
ができる。

【００２８】なお、本実施例においては、垂直方向の補
間処理に関してのみ述べたがこれに限るものではなく、
水平方向の補間処理に関しても上記実施例と同様に補間
係数のクリップ処理を行うことにより、垂直方向と同様
の効果が得られることは言うまでもない。

【００２９】なお、上記実施例においては、補間処理は
直線近似による１次補間を例に説明を行ったがこれに限
るものではなく、例えば曲線近似による２次補間、３次
補間等の高次の補間処理を行う場合も、上記実施例で述
べた補間処理に伴う周波数レスポンス特性の劣化を回避
するための補間係数のオフセット処理が有効であること
は明かである。

【００３０】なお上記実施例においては、（４／３）倍
のズーム（内挿）処理でのオフセット値が１／８の場合
を説明したがこれに限るものではなく、例えば、１／１
６等の他のオフセット値を用いても補間係数が１／２付
近の周波数レスポンス特性の最も劣化する場合の補間処
理における周波数レスポンス特性の劣化を押えるという
同様の効果が得られることは言うまでもない。但し、図
７に示すようにオフセット値が１／８の場合の補間係数
ｗは１／８，７／８，５／８，３／８と繰り返し変化
し、このｗ＝１／８と７／８及びｗ＝５／８と３／８で
の補間処理における周波数レスポンスは等しいので、画
面全体では垂直方向において２種類の周波数レスポンス
を有するラインの繰り返しとなる。一方、オフセット値
が１／１６の場合の補間係数ｗは１／１６，１３／１
６，９／１６，５／１６と繰り返し変化し、これらの補
間係数での補間処理における周波数レスポンスは全て異
なるので、画面全体では垂直方向において４種類の周波
数レスポンスを有するラインの繰り返しとなる。このよ
うに（４／３）倍のズーム（内挿）処理においてオフセ
ット値が１／８の場合は、補間係数が１／２付近の周波
数レスポンス特性の最も劣化する場合の補間処理におけ
る周波数レスポンス特性の劣化を押えるとともに画面全
体での垂直方向のレスポンスの変化を押さえることがで
きる。

【００３１】なお第１の実施例においては、固体撮像素
子１０１から得られた映像信号を一旦フィールドメモリ
回路２０１に記憶した後に読み出し及び補間処理を行う
構成としたがこれに限るものではなく、例えば本実施例
中に新たに固体撮像素子１０１からの映像信号の読み出
しスタートアドレスを制御するための回路を設け、これ
により内挿処理スタート情報により固体撮像素子１０１
からの映像信号の読み出しスタートアドレスを移動させ
る構成とすれば、フィールドメモリ回路２０１を用いる
ことなく同様の効果が得られることは明かである。

【００３２】なお、第１の実施例においては撮像装置の
固体撮像素子に関しては特に言及しなかったが、単板式
撮像装置、２板式撮像装置、３板式撮像装置のいずれの
撮像装置においても有効であることは明かである。ま
た、固体撮像素子ではなく撮像管を用いた撮像装置にお
いても同様に本発明は有効であることは明かである。

【００３３】なお、第１の実施例においてはズーム処理
機能を持った撮像装置を例として用いたがこれに限るも
のではなく、例えば撮像装置以外に再生装置等で電子ズ
ーム処理等の補間処理を必要とする場合についても本発
明は有効であることは明かである。

【００３４】図１０は本発明の第３の実施例における補
間機能付き撮像装置のブロック図を示すものである。な
お、第１の実施例と同様の機能を持つ回路ブロックに関
しては同一の符号を付して説明を省略する。

【００３５】補間処理回路１０６は第１の実施例と同様
の機能を持つ回路であるが、補間処理に用いた補間係数
を映像信号とは別に出力する点が異なり、補間係数適応
アパーチャ回路１００１は補間処理回路１０６で補間処
理された映像信号に対しその補間係数に応じてアパーチ
ャ補正を行う回路である。

【００３６】図１１は図１０に示した補間処理回路１０
６の具体的な構成を示すブロック図である。同図におい
て、フィールドメモリ回路２０１はディジタル信号処理
回路１０５を経た映像信号を記憶しておくための回路で
あり、フィールドメモリ制御回路２０２はフィールドメ
モリ回路２０１からの映像信号の読み出しのスタートア
ドレスと読み出す映像信号の合計のライン数を、オフセ
ット回路１０７とズーム倍率決定回路１０８に基づき制
御する。補間演算回路２０３は、オフセット回路１０７
とズーム倍率決定回路１０８に基づき、フィールドメモ
リ回路２０１から読み出された映像信号に対し補間処理
を施す。

【００３７】図１２は補間演算回路２０３の内部の具体
的な構成を示すブロック図である。図１２において、１
ｃ，２ｃ，３ｃは１ラインメモリであり、３つのうち１
つを書き込み、２つを読み出しに使用し、この書き込み
及び読み出しに使用するメモリを順次入れ替えることに
よりリアルタイムの処理を実現する。４ｃ，５ｃは３つ
の１ラインメモリのうちの２つのラインメモリから読み
出された２つのラインの信号にそれぞれの補間係数ｗ，
（１−ｗ）を乗算する乗算器、６ｃは乗算器４ｃ，５ｃ
の出力信号を加算して補間出力を出力する加算器、７ｅ
は２つのラインの信号の補間係数ｗ，（１−ｗ）を、オ
フセット回路１０７とズーム倍率決定回路１０８に基づ
き発生する係数発生回路であり、この係数発生回路７ｅ
は補間演算の際に用いた補間係数を補間係数適応アパー
チャ回路１００１に出力する。

【００３８】図１３，図１４は補間係数適応アパーチャ
回路１００１の内部の具体的な構成例と動作例を示す図
である。図１３で、映像信号入力端子１ｆに入力された
補間処理後の映像信号（図１４の波形（ａ）参照）を第
１の１ラインメモリ２ｆと第２の１ラインメモリ３ｆと
で遅延してそれぞれ１水平走査期間遅延信号、２水平走
査期間遅延信号（図１４の波形（ｂ），（ｃ）参照）を
得る。第１の加算器４ｆで入力映像信号（図１４の波形
（ａ）参照）と２水平走査期間遅延信号（図１４の波形
（ｃ）参照）を加算した後１／２倍回路５ｆで１／２倍
した信号（図１４の波形（ｄ）参照）を減算回路６ｆで
１水平走査期間遅延信号（図１４の波形（ｂ）参照）か
ら減じてアパーチャ信号（図１４の波形（ｅ）参照）を
得る。一方、補間係数入力端子７ｆには補間係数ｗが入
力され、利得制御回路８ｆで、図１５に示すように補間
係数ｗに応じて変化する利得ｋが発生される。これは図
１９に示した補間係数と垂直方向の周波数レスポンス特
性の関係を示す特性図において、補間係数ｗが１／２付
近に近づくと垂直方向の周波数レスポンス特性が低下す
ることを補償するものであり、補間係数適応アパーチャ
回路１００１は補間係数ｗが０（＝１）のとき利得ｋは
最小、補間係数ｗが１／２のとき利得ｋは最大となるよ
うに変化させる。そして、乗算器９ｆで前記のアパーチ
ャ補正信号（図１４の波形（ｅ）参照）にこの利得ｋを
乗算して、アパーチャ補正信号のレベルを制御する。そ
して、この乗算器９ｆの出力は第１の１水平走査期間遅
延回路２ｆの出力信号（１水平走査期間遅延信号、図１
４の波形（ｂ）参照）に第２の加算器１０ｆで加算され
て、補間係数ｗに応じて鮮鋭度が適応的に制御された信
号（図１４の波形（ｆ）参照）が出力される。

【００３９】以上のように構成された本実施例の補間機
能付き撮像装置について、以下第１の実施例と異なる部
分を中心にその動作について説明する（但し、簡単のた
め垂直方向の補間処理に関してのみ説明する。）。

【００４０】固体撮像素子１０１により得られた映像信
号は、アナログ信号処理回路１０３を経て、アナログ−
ディジタル変換回路１０４によりディジタル信号に変換
され、ディジタル信号処理回路１０５によりディジタル
信号処理を施され、オフセット回路１０７とズーム倍率
決定回路１０８に基づき補間回路１０６において補間処
理を施された後、補間係数適応アパーチャ回路１００１
に出力される。補間係数適応アパーチャ回路１００１に
おいて補間処理を施された映像信号はアパーチャ補正を
施される。この動作に関して更に詳しく図を用いて説明
すると、図１９は補間処理による映像信号の周波数レス
ポンス特性の変化を示したグラフであるが、このように
補間処理を行う際、その補間係数に応じて映像信号の周
波数レスポンス特性が変化し映像信号の鮮鋭度が変化す
る。補間係数適応アパーチャ回路１００１は、補間処理
された映像信号に対するアパーチャ補正の利得を図１５
に示すように補間係数ｗが０（＝１）のとき利得ｋは最
小、補間係数ｗが１／２のとき利得ｋは最大となるよう
に変化させることにより、補間処理に伴う映像信号の周
波数レスポンス特性の劣化を補正するが、この時、例え
ば補間処理の際の補間係数が１／２付近の値となった場
合には周波数レスポンス特性の劣化が著しく得られるア
パーチャー信号成分が少なくなりアパーチャ補正による
周波数レスポンス特性の回復は困難となる。故に、第１
の実施例と同じく、補間係数に対するオフセット処理を
施すためのオフセット回路１０７を設け、このオフセッ
ト処理により補間係数が１／２付近の値をとる場合の画
像の周波数レスポンス特性の劣化を押え、後の補間係数
適応アパーチャ回路１００１によるアパーチャ補正の効
果を向上させ、補間処理に伴う映像信号の周波数レスポ
ンス特性の劣化をより軽減することが可能となる。

【００４１】以上のように、係数発生回路７ｅが発生す
る補間係数に対しオクセット処理を施すオフセット回路
１０７と、補間係数に対しアパーチャ補正を適応的に行
う補間係数適応アパーチャ回路１００１の両方を新たに
設けることにより補間処理における周波数レスポンス特
性の劣化を押え、さらにアパーチャ補正により画質劣化
の少ない補間処理画像を合成することができる。

【００４２】なお、第３の実施例においても第２の実施
例に示した映像信号のアスペクト比変換において必要な
電子ズームによる補間処理においても同様の効果を得る
ことができる。この場合のブロック構成を図１６（第４
の実施例）に示す。図１６において、図９と同じ機能ブ
ロックには同じ符号を記載してあるので詳しい説明は省
略する。画面比４：３の入力映像信号はアナログ信号処
理回路１０３を経てアナログ−ディジタル変換回路１０
４にてディジタル信号となり、補間処理回路１０６に入
力される。補間処理回路１０６ではズーム倍率決定回路
１０８からのズーム倍率はこの場合４／３倍の固定値と
なり、図６，図７に示したオフセット処理をオフセット
回路１０７が行い、図１３，図１４及び図１５に示した
アパーチャ補正を補間係数適応アパーチャ回路１００１
が行う。このオフセット処理と補間係数適応アパーチャ
処理により周波数レスポンス特性が最も劣化するｗ＝１
／２での補間処理を避けアパーチャによる補正を行うこ
とができ、映像信号の垂直方向の周波数レスポンス特性
の劣化を防ぐ補間処理が可能となる。故に、画面全体の
垂直方向の画質劣化を抑えることが可能になる。

【００４３】以上のように映像信号のアスペクト比変換
において必要な電子ズームによる補間処理においても、
補間係数に対しオフセット処理を施すオフセット回路１
０７と、補間係数に対しアパーチャ補正を適応的に行う
補間係数アパーチャ回路１００１を新たに設けることに
より補間処理における周波数レスポンス特性の劣化を押
え、さらにアパーチャ補正により画質劣化の少ない補間
処理画像を合成することができる。

【００４４】なお、本実施例においては、垂直方向の補
間処理に関してのみ述べたがこれに限るものではなく、
水平方向の補間処理に関しても上記実施例と同様に補間
係数に適応したアパーチャ補正を行うことにより、垂直
方向と同様の効果が得られることは言うまでもない。

【００４５】なお、本実施例においては、補間処理は直
線近似による１次補間を例に説明を行ったがこれに限る
ものではなく、例えば曲線近似による２次補間、３次補
間等の高次の補間処理を行う場合も、本実施例で述べた
補間係数に適応したアパーチャ補正処理が有効であるこ
とは明かである。

【００４６】また、補間係数適応アパーチャ回路の内部
のアパーチャ信号発生部の例として垂直方向アパーチャ
信号を発生させる部分のみ記したが、水平方向のアパー
チャ信号に関しても垂直方向の場合と同様にメモリ回
路、加算器、減算器、乗算器により構成できることは言
うまでもない。また、アパーチャ信号発生部の例として
本実施例においてはラインメモリを２個用いる構成を示
したがこれに限るものではなく、例えばラインメモリ１
個のみを用いる構成も考えられる。

【００４７】なお本実施例においては、固体撮像素子１
０１から得られた映像信号を一旦フィールドメモリ回路
２０１に記憶した後に読み出し及び補間処理を行う構成
としたがこれに限るものではなく、例えば本実施例中に
新たに固体撮像素子１０１からの映像信号の読み出しス
タートアドレスを制御するための回路を設け、これによ
り固体撮像素子１０１からの映像信号の読み出しスター
トアドレスを移動させる構成とすれば、フィールドメモ
リ回路２０１を用いることなく同様の効果が得られるこ
とは明かである。

【００４８】なお本実施例においては、テレビジョン方
式については特に言及しなかったが、ＮＴＳＣ，ＰＡＬ
どちらの方式においても同様の効果が得られることは明
かである。但し、この場合に補間処理後の出力映像信号
を入力と同じライン数の出力としたい場合は、不足する
分のライン数と同じライン数の適当なラインを補間処理
後の映像信号の画面上での上方向、下方向または上下方
向に付加することが必要となることは言うまでもない。
また、ＮＴＳＣ方式の場合に、ＮＴＳＣ方式用の固体撮
像素子ではなくそれよりも画素数の多い固体撮像素子を
使用し（この場合ＰＡＬ用の固体撮像素子の使用も考え
られる）、その固体撮像素子から得られた映像信号から
ＮＴＳＣの規格に合う分の映像信号をフィールドメモリ
回路より読み出し、補間演算回路３ｄにより補間演算を
行う場合は、最終映像出力としてＮＴＳＣと同じ画枠の
補間映像信号が得られる。また、ＰＡＬ方式の場合に、
ＰＡＬ方式用の固体撮像素子ではなくそれよりも画素数
の多い固体撮像素子を使用し、その固体撮像素子から得
られた映像信号からＰＡＬの規格に合う分の映像信号を
フィールドメモリ回路より読み出し、補間演算回路３ｄ
により補間演算を行う場合は、最終映像出力としてＰＡ
Ｌと同じ画枠の補間映像信号が得られる。

【００４９】なお、本実施例においては画像動き補正機
能を持った撮像装置を例として用いたがこれに限るもの
ではなく、例えば画像動き補正に伴う補間処理以外に、
電子ズーム処理等の補間処理を必要とする場合について
も本発明は有効であることは明かである。

【００５０】なお、本実施例においては撮像装置の固体
撮像素子に関しては特に言及しなかったが、単板式撮像
装置、２板式撮像装置、３板式撮像装置のいずれの撮像
装置においても有効であることは明かである。また固体
撮像素子ではなく撮像管を用いた撮像装置においても同
様に本発明は有効であることは明かである。

【００５１】なお、本実施例においては、補間処理回路
１０６がズーム的処理機能を持つ場合も持たない場合も
同様の効果が得られることは言うまでもないが、補間処
理回路１０６がズーム的処理機能を持つ場合には映像信
号の周波数レスポンス特性の劣化の補正は映像信号のラ
イン毎となり、補間処理回路１０６がズーム的処理機能
を持たない場合には映像信号の周波数レスポンス特性の
劣化の補正はフィールド毎となる。但しこの場合に補間
処理後の出力映像信号を入力と同じライン数の出力とし
たい場合は、不足する分のライン数と同じライン数の適
当なラインを補間処理後の映像信号の画面上での上方
向、下方向または上下方向に付加することが必要となる
ことは言うまでもない。

【００５２】なお、本実施例においては電子ズーム処理
機能を持った撮像装置を例として用いたがこれに限るも
のではなく、例えば画像動き補正機能を持った撮像装置
において電子ズーム処理等の補間処理を必要とする場合
についても本発明は有効であり、その場合は動き検出回
路を設け動き情報に基づくズーム開始アドレス情報を補
間処理回路に与える構成とすれば良いことは明らかであ
る。但し、この場合はオフセット処理による画質の向上
と動き補正精度が相反するので動き補正精度より画質向
上を重視する場合に用いることになる。

【００５３】

【発明の効果】以上のように、本発明は、補間処理機能
を持った撮像装置に、新たに補間係数にオフセット処理
を施すためのオフセット回路を設けることにより、補間
処理による映像信号の周波数レスポンス特性が最も劣化
する補間係数による補間処理を回避し、周波数レスポン
ス特性の劣化の少ない補間映像信号を得ることが可能と
なる。

【００５４】また、本発明は補間処理機能を持った撮像
装置に、新たに補間係数にオフセット処理を施すための
オフセット回路と、補間係数適応アパーチャ回路を設け
ることにより、補間処理による映像信号の周波数レスポ
ンス特性が最も劣化する補間係数による補間処理を回避
し、かつ、補間処理による映像信号の周波数レスポンス
特性が劣化した画像に対し補間係数に応じたアパーチャ
補正を行い周波数レスポンス特性の劣化のより少ない補
間映像信号を得ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例における補間機能付き映
像装置の構成を示すブロック図

【図２】同第１の実施例における補間処理回路１０６の
具体的な構成例を示すブロック図

【図３】同第１の実施例における補間処理回路１０６を
構成する補間演算回路２０３の具体的な構成例を示すブ
ロック図

【図４】同第１の実施例における補間処理の方法を説明
するための説明図

【図５】同第１の実施例におけるフィールドメモリ回路
からの映像信号の読み出しを説明するための説明図

【図６】同第１の実施例におけるオフセット処理を施さ
ない場合の補間処理を説明するための説明図

【図７】同第１の実施例におけるオフセット処理を施す
場合の補間処理を説明するための説明図

【図８】本発明の第２の実施例におけるアスペクト変換
時の補間処理を説明するための説明図

【図９】同第２の実施例におけるアスペクト変換時の補
間処理の構成を示すブロック図

【図１０】本発明の第３の実施例における補間機能付き
映像装置の構成を示すブロック図

【図１１】同第３の実施例における補間処理回路１０６
の具体的な構成例を示すブロック図

【図１２】同第３の実施例における補間処理回路１０６
を構成する補間演算回路２０３の具体的な構成例を示す
ブロック図

【図１３】同第３の実施例における補間係数適応アパー
チャ回路１００１の具体的な構成を示すブロック図

【図１４】同第３の実施例における補間係数適応アパー
チャ回路１００１の効果を説明するための説明図

【図１５】同第３の実施例における利得制御回路８ｆの
補間係数に対する利得の関係を示す特性図

【図１６】本発明の第４の実施例におけるアスペクト変
換時の補間処理の構成を示すブロック図

【図１７】従来の補間機能付き撮像装置の構成を示すブ
ロック図

【図１８】従来例における補間処理回路の構成を示すブ
ロック図

【図１９】従来例における補間処理を行う場合の、補間
係数に対する周波数レスポンス特性の変化を示す特性図

【符号の説明】

１０１ 固体撮像素子 １０２ 固体撮像素子駆動回路 １０３ アナログ信号処理回路 １０４ アナログ−ディジタル変換回路 １０５ ディジタル信号処理回路 １０６ 補間処理回路 １０７ オフセット回路 １０８ ズーム倍率決定回路 ２０１ フィールドメモリ回路 ２０２ フィールドメモリ制御回路 ２０３ 補間演算回路 １００１ 補間係数適応アパチャ回路 １ｃ，２ｃ，３ｃ １ラインメモリ １ｆ，７ｆ 入力端子 ２ｆ，３ｆ １ラインメモリ ４ｃ，５ｃ，９ｆ 乗算器 ４ｆ，６ｃ，１０ｆ 加算器 ５ｆ １／２倍乗算器 ６ｆ 減算器 ７ｃ，７ｅ，７ｉ 係数発生回路 ８ｆ 利得制御回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−57482（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−261086（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−10783（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−95532（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−83612（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−197257（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H04N 5/222 - 5/257

Claims (16)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入力映像信号に対し補間信号の空間位置
   を定める補間係数ｗ（０≦ｗ＜１）を一定間隔シフトす
   るオフセット処理を施すオフセット回路と、 前記入力映像信号に対しオフセット処理を施された補間
   係数により垂直方向の補間処理を行う補間処理回路とを
   有することを特徴とする補間機能付き映像装置 。
2. 【請求項２】 補間係数ｗ（０≦ｗ＜１）は、ズーム倍
   率決定回路より得られるズーム倍率情報ｒ（ｒ≠０）と
   入力映像信号に対しズーム処理を行う開始位置の小数部
   を設定するズーム開始アドレス情報Ｖ（０≦Ｖ＜１）を
   用いてＶ＋（ｋ−１）×(１／ｒ)の小数部(但しｋ≧２
   の自然数)により決定されることを特徴とする請求項１
   記載の補間機能付き映像装置。
3. 【請求項３】 オフセット回路は、入力映像信号の各画
   素間の距離を１とすると、補間係数ｗ（但し、０≦ｗ＜
   １）をｗ1＝ｗ−ａまたはｗ1＝ｗ＋ａ（但し、０＜ａ＜
   １，０≦ｗ1＜１）にオフセット処理することを特徴と
   する請求項１または２記載の補間機能付き映像装置。
4. 【請求項４】 オフセット回路は、入力映像信号の各画
   素間の距離を１とすると、補間係数ｗ（但し、０≦ｗ＜
   １）をｗ1＝ｗ−ａ≠１／２またはｗ1＝ｗ＋ａ≠１／２
   （但し、０＜ａ＜１，０≦ｗ1＜１）にオフセット処理
   することを特徴とする請求項１，２または３記載の補間
   機能付き映像装置。
5. 【請求項５】 ズーム倍率が４／３の場合、オフセット
   回路においてａ＝１／８とすることを特徴とする請求項
   ３または４記載の補間機能付き映像装置。
6. 【請求項６】 入力映像信号に対し補間信号の空間位置
   を定める補間係数ｗ（０≦ｗ＜１）を一定間隔シフトす
   るオフセット処理を施すオフセット回路と、 前記入力映像信号に対しオフセット処理を施された補間
   係数により垂直方向の補間処理を行う補間処理回路と、 前記補間処理回路において補間処理を施された映像信号
   に対しアパーチャ補正を行う補間係数適応アパーチャ回
   路とを有し、 前記補間係数適応アパーチャ回路は、オフセット処理さ
   れた補間係数ｗ1（但し、０≦ｗ1＜１）に応じ、アパー
   チャ補正の利得をｗ1＝０のとき最小、ｗ1＝ １／２のと
   き最大となるように変化させることを特徴とする補間機
   能付き映像装置。
7. 【請求項７】 補間係数ｗ（０≦ｗ＜１）は、ズーム倍
   率決定回路より得られるズーム倍率情報ｒ（ｒ≠０）と
   入力映像信号に対しズーム処理を行う開始位置の小数部
   を設定するズーム開始アドレス情報Ｖ（０≦Ｖ＜１）を
   用いてＶ＋（ｋ−１）×(１／ｒ)の小数部(但しｋ≧２
   の自然数)により決定されることを特徴とする請求項６
   記載の補間機能付き映像装置。
8. 【請求項８】 オフセット回路は、入力映像信号の各画
   素間の距離を１とすると、補間係数ｗ（但し、０≦ｗ＜
   １）をｗ1＝ｗ−ａまたはｗ1＝ｗ＋ａ（但し、０＜ａ＜
   １，０≦ｗ1＜１）にオフセット処理することを特徴と
   する請求項６または７記載の補間機能付き映像装置。
9. 【請求項９】 オフセット回路は、入力映像信号の各画
   素間の距離を１とすると、補間係数ｗ（但し、０≦ｗ＜
   １）をｗ1＝ｗ−ａ≠１／２またはｗ1＝ｗ＋ａ≠１／２
   （但し、０＜ａ＜１，０≦ｗ1＜１）にオフセット処理
   することを特徴とする請求項６，７または８記載の補間
   機能付き映像装置。
10. 【請求項１０】 ズーム倍率が４／３の場合、オフセッ
    ト回路においてａ＝１／８とすることを特徴とする請求
    項８または９記載の補間機能付き映像装置。
11. 【請求項１１】 水平映像期間Ｈ１，垂直映像期間Ｖ１
    の映像信号を入力する映像入力装置と、 水平映像期間Ｈ２，垂直映像期間Ｖ２（但し、Ｈ１／Ｖ
    １≠Ｈ２／Ｖ２）の映像信号を出力する映像出力装置
    と、入力映像信号に対し補間信号の空間位置を定める補間係
    数ｗ（０≦ｗ＜１）を一定間隔シフトするオフセット処
    理を施すオフセット回路と、 前記入力映像信号に対しオフセット処理を施された補間
    係数により垂直方向の補間処理を行う補間処理回路と、 前記補間処理回路において補間処理を施された映像信号
    に対しアパーチャ補正を行う補間係数適応アパーチャ回
    路とを有し、 前記補間係数適応アパーチャ回路は、オフセット処理さ
    れた補間係数ｗ1（但し、０≦ｗ1＜１）に応じ、アパー
    チャ補正の利得をｗ1＝０のとき最小、ｗ1＝ １／２のと
    き最大となるように変化させることを特徴とする補間機
    能付き映像装置。
12. 【請求項１２】 水平映像期間Ｈ１，垂直映像期間Ｖ１
    の映像信号は、アスペクト比が４：３、垂直方向の走査
    線数が５２５本のテレビ信号であり、水平映像期間Ｈ
    ２，垂直映像期間Ｖ２（但し、Ｈ１／Ｖ１≠Ｈ２／Ｖ
    ２）の映像信号は、アスペクト比が１６：９、垂直方向
    の走査線数が５２５本のテレビ信号であることを特徴と
    する請求項１１記載の補間機能付き映像装置。
13. 【請求項１３】 補間係数ｗ（０≦ｗ＜１）は、ズーム
    倍率決定回路より得られる（Ｈ２／Ｈ１）×（Ｖ１／Ｖ
    ２）のズーム倍率情報ｒ（ｒ≠０）と入力映像信号に対
    しズーム処理を行う開始位置の小数部を設定するズーム
    開始アドレス情報Ｖ（０≦Ｖ＜１）を用いてＶ＋（ｋ−
    １）×(１／ｒ)の小数部(但しｋ≧２の自然数)により決
    定されることを特徴とする請求項１１または１２記載の
    補間機能付き映像装置。
14. 【請求項１４】 オフセット回路は、入力映像信号の各
    画素間の距離を１とすると、補間係数ｗ（但し、０≦ｗ
    ＜１）をｗ1＝ｗ−ａまたはｗ1＝ｗ＋ａ（但し、０＜ａ
    ＜１，０≦ｗ1＜１）にオフセット処理することを特徴
    とする請求項１１，１２または１３記載の補間機能付き
    映像装置。
15. 【請求項１５】 オフセット回路は、入力映像信号の各
    画素間の距離を１とすると、補間係数ｗ（但し、０≦ｗ
    ＜１）をｗ1＝ｗ−ａ≠１／２またはｗ1＝ｗ＋ａ≠１／
    ２（但し、０＜ａ＜１，０≦ｗ1＜１）にオフセット処
    理することを特徴とする請求項１１，１２，１３または
    １４記載の補間機能付き映像装置。
16. 【請求項１６】 ズーム倍率が４／３の場合、オフセッ
    ト回路においてａ＝１／８とすることを特徴とする請求
    項１４または１５記載の補間機能付き映像装置。