JPH0486168A - 撮像表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野コ 本発明は固体撮像素子（以下ＳＳＤと略記する）を用い
た撮像表示装置に係り、特に画素ずらし方式による高解
像度の撮像表示装置における振動ノイズを低減させるた
めの改良に関する。

［発明の概要］ 通常の固体撮像素子を用いて、画素ずらしを行なう際に
、外界からの振動によるノイズ成分、変位量の不均一に
よる解像度の低下を防止するために、映像信号を複数フ
レーム分記憶させてから、読出して平均化するようにし
た撮像表示装置である。

［従来の技術］ 従来、ＳＳＤをフレームごとに変位させ、見かけ上解像
度を向上させる方式が高解像度カメラ等で用いられてい
る。その画素ｌの状態を第２図（ｂ）に示す。この画素
ずらし方式を用いた撮像表示システムとしては、電子会
議システム等の文字、図形、写真、絵を写し出すシステ
ムが挙げられる。第２図（ａ）は画素ずらしを行なわな
いノーマルな場合を示す。

ここで、第２図（ｂ）からも判るようにＳＳＤの変位量
は１／２画素ピッチとなり、その値は、数μｍ程度とな
る。従来方式ではこの変位量の精度が高解像度のポイン
トとなる。一般に、この変位量を得るためには圧電素子
等が用いられている。

［発明が解決しようとする課題］ しかし、ＳＳＤのマウントの状況から言って、以下に挙
げるような欠点がある。

（イ）変位量が数μｍと小さいので、圧電素子の電圧応
答が安定しない。

（ロ）ＳＳＤのマウントの形状は通常、基板−レンズ間
で浮いた状態にあるので、振動に対して位置精度が不安
定となる。

（ハ）変位量精度を向上させるために、変位機構系内を
サーボ機構等を用いて制御を行なうが、機構の筒錐さ、
価格の向上等の問題が残る。

（ニ）ＳＳＤのマウントを振動に強くするために、振動
吸収のための機構を付加するが、多種多様の状態変化を
考慮した上での設計は困難で、高価であり、量産には不
向きである。

［発明の目的］ 本発明の目的は筒錐な機構を用いずに、安定したＳＳＤ
のサンプリング位置の信号を得ることによるＳＳＤを用
いた撮像表示装置の高解像度化を図るにある。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するため、本発明は固体ｉ像素子をフレ
ーム毎に変位させて画素ずらしを行なうようにした撮像
表示装置において、固体撮像素子から出力される映像信
号を、１フレームを単位として複数フレーム分ずつを順
に記憶する記憶手段と、該手段に記憶された複数フレー
ム分の映像信号の平均値を得る平均化手段と、を備えた
ことを要旨とする。

［作用］ 振動等によってＳＳＤに生じる変位誤差は各映像信号単
位で異なっている。そこで記憶された各映像信号を読出
して平均化すると、ノイズ成分を低減できる。

［実施例コ 以下図面に示す実施例を参照して本発明を説明する。

本発明の方式は、ＳＳＤマウントの振動を、低減させ、
信号処理によって、平均化し振動ノイズ成分とともに、
ＳＳＤを変位させて画素ずらしを行なうための圧電素子
の電圧応答の不均一成分を除去するものである。

一般にＳＳＤを用いて画素ずらしを行ない、高解像度化
を計るためには第２図（ｂ）のようにＳＳＤによる画素
のサンプリング点を増加させている。ＮＴＳＣ方式、又
はそれに準するＳＳＤを用いた方式において映像情報を
得るためにはその性質により２フレームの時間が必要で
あり、フレーム間でＳＳＤを相対的に変位させなくては
ならない、このフレーム間での変位精度と解像度とは密
接な関係がある。

ここで、いままでの実験、研究から従来画素ずらし方式
のカメラを用い２フレーム（これは第２図（ｂ）のよう
なサンプリング位置を取った場合であり、これに限った
ものではない）分の信号を表示する場合に、周囲の機械
振動１人間の歩行による振動、他の電気部分（トランス
、リレー等）による商用周波数振動等によりサンプリン
グ位置が不確定になったり、圧電素子のレスポンスのバ
ラツキによって高解像度信号が必ずしも得られなそこで
、本発明では、このような振動ノイズを信号処理によっ
て除去する方式を提案する。原理としては以下に示すよ
うなものである。

例えば、上記に示す、低周波成分の振動を受ける、ある
位置に固定された物体の時間に対する変位を考えると、
ある任意の時間では、ある任意の振動による変位を生じ
る。しかし長い時間の変位を平均化してやると、振動成
分間の相関によりある変位に収束してくる。この原理を
信号処理に利用することによって、上記振動の問題を解
決できる。

第１図はＳＳＤを用いた本発明による撮像表示装置の一
実施例を示す。同図において、３はＳＳＤを用いたカメ
ラ、４はメモリ、５は平均化回路、６はモニタ、７はタ
イミング発生回路である。

例えば第２図（ｂ）に示すようにＳＳＤによるサンプリ
ング位置を設定した場合、ＳＳＤカメラ３から出力され
る映像信号は２フレームで１枚の絵を構成している。こ
こで２フレームを１つの映像信号８の単位として、ｎ個
の単位を考える（Ｓ、。

Ｓ、、　Ｓ、・・・Ｓｎで、Ｓｉは１番目の映像信号単
位）。

これを第３図に示す。

外界から受ける振動によって、ＳＳＤに生じる変位誤差
は８１〜Ｓｎでそれぞれ異なったものとなる。同様にＳ
ｉ　（１≦１≦ｎ）の時間内でのフレームごとでも異な
ってくる。

ＳＳＤカメラ３は第１図（ｂ）に示すような画素ずらし
を行なう機能を有するカメラであり、このカメラのドラ
イバから水平転送りロック、ＨＤ　ｒｖＤ等の信号を取
り出しタイミング発生回路７に入力して、このタイミン
グ発生回路７により、メモリ制御用のタイミングを発生
させ、メモリ４にカメラ３からの映像信号を取り込む。

この取り込んだ信号を数フレームに渡って平均化回路５
により平均化してモニタ６で表示する。

タイミング発生回路７には基本的に入力信号としてＳＳ
Ｄカメラ３より、水平転送ＣＬＫ、ＨＤ。

ＶＤの３種類の信号が与えられる。これらの信号よりメ
モリ駆動用のパルスを作ることになるが、メモリ４に書
き込まれる信号は映像信号をＡ／Ｄ変換したものである
のでメモリ構成により多少の差異は生じるが、ＳＳＤの
ＣＬＫ、ドライブパルスだけで例えば第４図に示すよう
に必要なタイミングパルスは作ることができる。また同
様に考えれば、メモリ４に蓄積された数フレーム間の映
像信号を平均するために必要なパルスも第５図のように
作れる。

次に映像信号の平均化の具体例を第６図及び第７図を参
照して説明する。例えば第６図のように４フレームの映
像信号を平均する場合、まずメモリ４に４フレ一ム分の
映像信号をＡ／Ｄ変換した後に書き込む。そして、４フ
レームの映像信号がメモリ上に全て記録し終えた後に、
データとして記録されている１画素ごとの信号を読み出
すことになるが、この時に１つの画素の信号は４つ存在
する（４フレームなので）。この信号の総和を取り平均
化して、モニタ６上に表示される画素の１つの画素信号
が決められる。この手法を１フレームに相当する画素数
の回数だけ行なえば、第６図に表現したような、映像信
号の平均化が行なえることになる。

即ち、１フレームを構成するある点、例えば第７図でし
＝２５の画素信号のサンプリング値を、メモリ４におけ
るＤＡＴＡ　１〜４のそれぞれから読出し、それらの総
和を第７図の例では４で割ったサンプリング値がし＝２
５の点で平均化信号と成る。この動作を各フレーム間で
画素に対応した時点について順に行なう、例えば１＝０
〜１００の順で行なえばよい。

第８図（ａ）に従来方式と本発明方式におけるＳＳＤの
応答波形を示す。この場合ＳＳＤの応答は、即ち、サン
プリング位置の変位を示すものである。第８図（ａ）に
示される３種類の波形はＳＳＤ駆動用の圧電素子印加電
圧波形１０，１３、その応答波形１１，１４、ＳＳＤか
らのｖＤ　（垂直ドライブ）パルス１２．１５である。

ここで−船釣にＳＳＤの露光時間内の画素の位置は一定
であることが望ましいので、電子シャッターモードを用
い電荷蓄積を行なっている。この例ではＳＳＤの露光位
置はＶＤパルス位置から１７１０００［Ｓコの間である
。

第８図（ａ）に示される波形が従来方式のものである。

ここで応答波形１１と、ＶＤパルス１２の位置より露光
時間内での変位関係を見ると、同一フレームにおいても
、低周波振動成分により影響を受は一定の位置にとどま
っておらず、解像度に悪影響を与えている。

次に第８図（ｂ）に示される波形が本発明方式のもので
ある。ここで、信号のアベレージング回数は６４回行な
ったものである。応答波形１４を従来方式のものと比較
してみると、外界からの振動や圧電素子の応答むら等の
変位量を不均一にしている低周波成分がかなり除去され
ていることが判る（ここで変位量はＳＳＤの変位量を直
接測定している。これは、ＳＳＤの画素と変位とに対応
している）。従来方式では同一フレーム内でのサンプリ
ング位置が数μｍずれているのに、本発明ではほとんど
サンプリング位置のずれが認められない。

上記の測定ではＳＳＤの変位量での比較を行なったが、
これは静止画を撮像している場合の映像ミング発生回路
。

信号をアベレージングしても同様の結果が得られる。

このようにして従来方式に比べて本発明方式の方が安定
して高解像度の信号が得られる。

［発明の効果コ 以上説明したように本発明によれば、ＳＳＤを用いた画
素ずらし方式の撮像表示装置において、振動によるノイ
ズ成分及びＳＳＤの変位量不拘による解像度の低下等を
低減することができ、実用上の効果は多大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すブロック図、第２図は
画素ずらし方式の説明図、第３図はＳＳＤからの映像信
号を示す波形図、第４図及び第５図は各タイミングパル
ス波形図、第６図及び第７図は平均化動作の説明図、第
８図は従来方式及び本発明方式の効果を説明するための
図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 固体撮像素子をフレーム毎に変位させて画素ずらしを行
   なうようにした撮像表示装置において、固体撮像素子か
   ら出力される映像信号を、１フレームを単位として複数
   フレーム分ずつを順に記憶する記憶手段と、該手段に記
   憶された複数フレーム分の映像信号の平均値を得る平均
   化手段と、を備えたことを特徴とする撮像表示装置。