JPH048992B2

JPH048992B2 -

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Publication number: JPH048992B2
Application number: JP57182043A
Authority: JP
Priority date: 1982-10-19
Filing date: 1982-10-19
Publication date: 1992-02-18
Also published as: JPS5972283A

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、画像の記憶媒体として銀塩フイルム
を用いず、回転磁気円盤等を用いる所謂電子スイ
ツチカメラに適用される映像信号処理装置に関す
る。従来、テレビジヨンの如くラスター走査を行な
う映像装置における標本化の方法として２通りの
方法が用いられている。第１の方法は、第１図ａ
に示した如く、各水平走査線を等間隔、同一位相
で標本化し、正方形或いは長方形格子点の集合と
するものであり、第２の方法は、水平走査線を等
間隔で標本化する点は第１の方法と同じである
が、１走査線毎に位相を反転させ、第１図ｂの如
く、三角形格子点の集合とするものである。仮に、等方的な画像がスペクトル領域で円形に
空間周波数制限されているものを考えた時、第１
の方形格子は第２の三角形格子よりも効率が悪
く、より多くの標本点を必要とすることが知られ
ている。このため、本質的に２次元画像の空間的
な標本化素子とも言える固体撮像素子において
も、その受光部配置を、第１図ａの様では無く、
第１図ｂの如きものにしようとする方向にある。
尚、第１図ｂの如き受光部の配置を、以下市松配
置と称する。そして、第１図ｂの如き受光部の市松配置を行
なつたビデオカメラ用の素子では、その特徴を活
かすために、隣接する２走査線を組にして同時並
列に読み出し、それらを合成補間して高い水平解
像度を持つ１つの走査線信号を得ていた。この場
合、テレビジヨンでは２：１のインターレース走
査を行なつているため、組にする２走査線は奇数
フイールドと偶数フイールドとでは、１走査線分
垂直方向にずらしたものを用いていた。この様子を第２図のMOS型撮像素子を用いた
従来例について説明する。第２図において、破線で示した方形枠内の各２
つのフオトダイオード及びMOSスイツチが、受
光部の１画素を構成する。ここでは、各走査線と
も水平２画素を、垂直方向に４走査線分示してあ
るが、もちろん、実際は水平方向にクロツク周波
数が2_sc（_sc：色副搬送波周波数3.58MHz）に対
応する有効384画素程度で、垂直方向には１フレ
ームの有効走査線数に対応する480走査線程度と
なる。図中、L₁〜L₄は、各水平走査線を区別するた
めつけた番号である。２１は水平走査用のMOS
シフトレジスタであり、その出力φ_HINを読み込
み、２相クロツクφ_H1，φ_H2でそれを転送して、２
つで１組となつた水平読出し用MOSスイツチ２
２−１，２２−２及び２３−１，２３−２を順次
ONさせる。また、２４は垂直走査用のMOSシ
フトレジスタであり、その動作は、シフトレジス
タ２１と同様、入力φ_VINを２相クロツクφ_V1，φ_V2
で転送する。インターレース回路２５は、ビデオ
カメラ特有の回路であり、２走査線同時読出しの
際の同時に読出される走査線の組合せを奇数フイ
ールと偶数フイールドとで変更するために用いら
れる。即ち、奇数フイールドにおいては、L₁と
L₂、L₃とL₄が組となり、同時に出力端子S₁，S₂
から読み出されたとすれば、偶数フイールドにお
いてはL₂とL₃とが組になるように、１走査線ず
れた組合せが選ばれ、２：１のインターレース走
査を可能にしている。このような２走査線の同時
読出しを行なうことができ、且つ、受光画素配置
が市松配置となる撮像素子は、もとろんMOSに
限らず、インターライン転送CCD，CPD，CID
によつても実現可能である。第３図は、第２図に示した撮像素子をモノクロ
ームビデオカメラに用いる際の映像信号処理装置
の従来例を示している。図中、３１は第２図に示した如き画素市松配置
で、且つ、２走査線信号同時読出し型の撮像素子
である。３２は、撮像素子駆動回路であり、撮像
素子３１に必要な駆動パルスを供給する他、第３
図に示した映像信号処理装置全体に所要の同期信
号を供給している。３３，３４は２本の信号出力
端子S₁，S₂の信号に対するプリアンプであり、３
５，３６はMOS型撮像素子の固定パターンノイ
ズを除去するための積分回路である。３７は、水
平走査における１画素周期の１／２の時間の遅延
回路であり、第２図に示す如く空間的に１／２画
素ずれているものが読出しに当たつては同時化さ
れているので、時間的に１／２画素分ずらして加
算回路３８で加算することにより、１／２画素分
水平方向にずれた２走査線信号を互いに補間合成
して、新たな水平走査信号を得ることが出来る。
３９は低域通過フイルタ、４０はプロセス増幅回
路である。以上の回路構成により、１回の垂直走査で水平
方向に高解像度の１フイールド信号が得られる。このような装置の動作は、１／60秒を単位とす
るテレビジヨンの垂直走査で２：１インターレー
ス走査のうちの１フイールドの信号を繰り返し取
り出す方式、例えばビデオカメラ等では非常に効
果的であり、インターレース走査を行なうこと
で、高い垂直方向解像度が得られた。しかしながら、電子スチルカメラにおいては、
奇フイールドと偶フイールドとにそれぞれ２回露
光した場合には、各フイールドの露光時点が各々
対応する各点間で１／60秒ずつずれるので、特
に、動く被写体を撮像したときには、２重の映像
となつて不都合である。従つて、電子スチルカメ
ラに於いては、露光は１回しか許されない。さら
に、１回の露光で生成蓄積された光電荷信号の読
出しも１回の垂直走査しか許されないことにな
る。このため、従来の映像信号処理装置を電子ス
チルカメラにそのまま適用した場合には、奇・偶
いずれか一方のフイールド信号を繰り返す擬似イ
ンターレースをするしかなかつた。従つて、垂直
方向解像度は２：１のインターレース走査時の半
分しか得られないという欠点を有していた。ここで、水平解像度に比較して垂直解像度が極
端に低下しても、テレビジヨンの如き横方向に長
い画面を見る場合には、画質をそれ程低下させな
いことが知られている。即ち、テレビジヨンで水
平方向解像度を一定の保つたまま、フレーム画像
に代えてその１フイールド画像を繰り返して１フ
レームとする。或いは、その１フイールドとそれ
から補間して作つた１フイールドとから１フレー
ムを形成することによつて垂直解像度が低下した
としても、視覚的に顕著な画質劣化は認められな
い。ところが、その水平と垂直とを入れかえて縦長
の画面として見た場合、その水平方向の解像度が
悪い場合には著しく画質劣化が認められる。電子
スチルカメラは、ハードコピーが重視され、従つ
て、縦長の画面として撮像が行なわれプリントさ
れる場合が考えられ、その場合には、第３図に示
した如きビデオカメラ用の映像信号処理装置では
縦長画面に於ける水平解像度が影響して画質が著
しく劣化し、大きな問題となつていた。本発明は、このような欠点を解決し、唯一回の
露光しか許されない電子スチルカメラにおいて、
水平、垂直ともに高解像度の静止画像が得られる
ようにし、画面の縦位置、横位置にかかわらず良
好な画質のスチル撮影を可能にした電子スチルカ
メラの映像信号処理装置を提供することを目的と
している。即ち、本発明に係る電子スチルカメラの映像信
号処理装置は、受光部画素が市松配置で２走査線
を単位として同時読出し可能な固体撮像素子を用
いて得られる映像信号に対し、該上下組となる２
走査線の信号を互いに水平方向に補間合成して新
たな１水平走査信号を作り出す第１の回路手段
と；該２走査線の垂直走査方向下方の１走査線信
号を１走査時間遅延し、且つ、次の組となる２走
査線の上方の走査線信号との間で互いに水平方向
に補間合成して、もう１つの新たな１水平走査信
号を作り出す第２の回路手段と；を備え、前記第
１及び第２の回路手段の出力を同時に出力せしめ
て、１回の垂直方向走査により２：１のインター
レース走査における奇偶２フイールドの信号を同
時に、並列に出力可能に構成したことにより、上
述の目的を達成している。以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明す
る。第４図は、本発明の一実施例であり、唯一回の
露光を可能にすべく、従来の銀塩スチルカメラ同
様の光学系（図示せず）とともにメカニカルシヤ
ツタ４１を設けたものである。また、第４図中で
第３図と同一の構成要素はその番号を共通にし
た。図からも明らかな如く第４図の上方の回路は
第３図と同様であり、本発明の第１の回路手段に
相当し、映像出力端子４２には、ここでは奇数フ
イールドに相当する１フイールドの高解像度信号
が得られる。もちろん、この映像信号出力が有効
となるのは、撮影が行われ、メカニカルシヤツタ
４１が動作し、適正なタイミングと露光時間とで
撮像素子３１が露光された後読出される最初の１
フイールド時間のみである。これらの動作の制御
は、シヤツタレリーズボタンに連動するレリーズ
スイツチ４３、カメラの内部光学系の適当な位置
に配置された測光素子４４、測光回路を含み且つ
撮像素子駆動回路３２と同期して動作するカメラ
制御回路４５、及びシヤツタ駆動回路４６を、ま
たシヤツタータイム優先モードを持つカメラの場
合には絞り駆動回路等（図示せず）をもつて行な
われる。第４図の４７は１走査線時時間（1H）遅延回
路、４８は利得可変増幅器、４９は３８同様加算
回路である。また、５０は４９と同じ低域通過フ
イルタ、５１は４０と同じプロセス増幅回路であ
る。これらの回路で構成される一点鎖線で囲まれ
た回路、即ち本発明の第２の回路手段に相当する
回路を従来回路、即ち本発明の第１の回路手段に
相当する回路に付加することで本発明の目的が達
成される。即ち、撮影完了後の信号読出しにおい
て、出力端子４２には奇数フイールドの映像信号
が出力されているとすれば、新たに設けた出力端
子５２には偶数フイールドの映像信号が出力され
る。今、第２図同様に撮像素子の走査線に上方より
L₁，L₂，L₃…と番号を付けて考える。１回の垂
直走査により撮像素子３１の出力端子S₁とS₂とに
は、同時にL₂とL₁，L₄とL₃，L₆とL₅，…に関す
る信号が順次出力され、これらは合成補間されて
出力端子４２に高水平解像度の映像信号出力を与
える。これと同時に、1H遅延回路４７の出力に
は、１走査線時間だけ延された前のS₁端子の出力
が現われている。例えば、L₄とL₃とに関する信
号がS₁とS₂に出力されている時、1H遅延回路４
７の出力は前の組になつて出力された信号、即ち
L₂とL₁に関する信号のうちL₃に近い方のL₂に関
する信号が出力されている。従つて、半画素遅延回路３７の出力と1H遅延
回路４７の出力とを図の如く加算回路４９で加算
し合成補間すれば、出力端子４２の映像信号出力
とは別のフイールドの映像信号出力が出力端子５
２に与えられたこととなる。この1H遅延回路４
７には、例えばCCDアナログシフトレジスタが
用いられ、そして、その出力側に接続された利得
可変増幅器４８は1H遅延回路４７を含む回路系
による振幅変化を補正する。以上の出力端子４２，５２に同時出力される
奇・偶各１フイールド分の映像信号は、カメラ本
体内に別途設けられた記録回路（図示せず）に記
録され、１画面の撮影が完了する。上記第４図では第２図に示した従来のビデオカ
メラに適した撮像素子を用いて説明したが、本発
明の目的により適合した電子スチルカメラ用の撮
像素子の方が望ましいことはもちろんである。そ
こで、スチルカメラ専用のCPD（Charse
Priming Device）固体撮像素子を用いた例につ
き第５図にて説明する。 CPD型撮像素子の特徴は、MOSシフトレジス
タによる垂直走査とCCDによる水平転送とが複
合されている点にあり、水平転送CCDに対し更
に1Hの遅延用CCDを追加することは容易である。
また、第５図では、スチル専用のため第２図の２
５で示したようなインターレース回路も不要であ
る。第５図において、５０１はフオトダイオード受
光部、５０２は垂直走査用MOSシフトレジスタ
であり、シフトレジスタ５０２は入力φ_VINを受け
てそれを垂直方向にシフトさせ同時に２本の走査
線の信号を読み出す。５０３は垂直信号線、５０
４はシフトレジスタ５０２の出力を受けてフオト
ダイオード５０１の信号電荷を垂直信号線５０３
に読出すためのMOSスイツチである。各垂直信
号線には、更に、不要電荷排出のためのMOSス
イツチ５０５，５０６が接続され、リセツトドレ
イン端子RDへの電荷排出を可能にしている。第５図に示した撮像素子において、読み出され
る信号電荷のうち奇数番目の走査線に関するもの
は上方に、偶数番目の走査線に関するものは下方
にそれぞれ設けられた各CPT（Charge Priming
Transfer）部分５０７，５０８と垂直転送CCD
部５０９，５１０、水平転送CCP５１１，５１
２に転送される。CPT部分５０７，５０８は、
MOS型撮像部より効率的に信号電荷をCCDに転
送するため設けられている。垂直転送部５０９，
５１０は、各奇数番目の走査線と偶数番目の走査
線の信号電荷を著積でき、各々例えば240本、の
走査線信号を記憶できる。この結果、撮影に先だ
ち、受光部フオトダイオード５０１の不要電荷を
リゼトドレインRDに、垂直転送CCD５０９，５
１０の不電荷を水平転送CCD５１１，５１２を
介して外部に外出し、適当な露光時間の後にフオ
トダイオードの電荷を垂直転送CCD５０９，５
１０に転送して、メカニカルなフオーカルプレー
ンシヤツタ同様の機能を撮像素子自体で実現でき
る。水平転送CCD５１１は走査線１本（1H）分
の記憶能力を持つのに対し、水平転送CCD５１
２は走査線２本（2H）分の記憶能力を持ち、且
つ、その中間より出力S_e1が取り出されている。
更に、水平転送CCD５１１と５１２は、180゜位相
差を持つクロツクφ_Hp1，φ_Hp2とクロツクφ_He1，
φ_He2で駆動されているため、その出力信号S_p1と
S_e1，S_p2とS_e2はそれぞれ既に1/2画素の時間ずれ
を生じているので、第４図の遅延回路３７は不要
となる。そして、出力信号S_p1とS_e1を合成補間すること
により高解像度の奇数フイールド信号が、出力信
号S_p2とS_e2を合成補間することにより高解像度の
偶数フイールド信号が与えられる。次の様子を表
に示せば次のとおりである。

【表】以上、第５図の実施例は、ワンパツケージの
IC化が可能であり、しかも高解像度のフレーム
画像が１フイールド時間で読出されるとともに、
第４図のメカニカルシヤツタ４１を不要とすると
いう大きな特徴を持ち、電子スチルカメラ用の撮
像素子に最適である。もちろん、本実施例の
MOS型撮像部は、これをCCDで構成することも
できる。次に、画像信号処理装置の出力信号の記録及び
再生方法について説明する。画像信号処理装置の出力信号は、上述の表から
も明らかなように、O₁とE₁、O₂とE₂…という様
に奇・偶一対の水平走査信号が同時に出力される
から、例えば、第６図に示すように、磁気デイス
ク６１に２つの記録ヘツド６２，６３によつて、
この信号をそれぞれ別のトラツクに記録し、一周
で一画面を記録する。このように記録すれば、再
生時は２つの再生ヘツドによつて、先ず一方の再
生ヘツドによつて一方のトラツクを１周再生して
奇フイールド信号を再生し次に他方の再生ヘツド
によつて他方のトラツクを１周再生して偶フイー
ルド信号を再生し、２回転で２フイールド（１フ
レーム）が再生され、これを１秒間に30回（30フ
レーム）繰り返して行なうことによつてインター
レース再生による静止画像をテレビジヨンで見る
ことが可能となる。以上の実施例では、撮像素子をモノクローム用
として説明を行なつてきたが、もちろん、これを
カラー撮像用として実現することも容易である。
また、記憶媒体としても回転磁気円盤以外の各種
媒体を使用し得る。市松配置の受光画素を持つ撮像素子を用いて単
板カラー撮像素子とするためのモザイクフイルタ
ーとしては、第７図に示すものが市松配置の構造
に適合している。第７図でC₁，C₂，C₃は異なる
分光透過特性のフイルタを示しており、具体的に
はC₁＝Ｒ（赤）、C₂＝Ｇ（緑）、C₃＝Ｂ（青）、或い
はC₁＝Ｒ、C₂＝Ｇ、C₃＝Cy（シアン）、或いはC₁
＝Cy、C₂＝Mg（マゼンタ）、C₃＝Ye（黄）等３原
色を少なくとも１回以上含むものであれば特に制
約が与えられるものでは無い。以上のように、本発明に係る映像信号処理装置
は、第１の回路手段と第２の回路手段とを備えた
ことにより、１回の垂直走査時間、具体的にはテ
レビジヨンの１フイールド走査時間でもつて２：
１のインターレース走査よりなる１フレーム、２
フイールドの画像をしかも水平方向に高解像度で
得られる。特に、暗電流による画質劣化が問題と
なり読み出し時間を長くとることができない固体
撮像素子を用いた電子スチルカメラのカメラ本
体、或いはその再生装置に用いて有効である。ま
た、唯一回の露光にり２フイールド、１フレーム
の完結した１画面を作ることができるため、従来
ビデオカメラでこれを行なつたとしても何の意味
も無かつたのが、スチルカメラという点で大きな
効果を得られることとなつた。

【図面の簡単な説明】

第１図ａ，ｂは走査線と標本点の関係を示す説
明図、第２図は従来のMOS型撮像素子の一例を
示すブロツク図、第３図は従来のビデオカメラ用
映像信号処理装置の一例を示すブロツク図、第４
図は本発明の一実施例の電子スチルカメラの映像
信号処理装置のブロツク図、第５図は本発明の上
記実施例に用いられるCPDを用いた撮像素子の
一例を示すブロツク図、第６図は本発明の上記実
施例の映像信号の記録方法の説明図、第７図はモ
ザイクフイルタの配置を示した説明図である。３１…撮像素子、３２…駆動回路、３３，３４
…プリアンプ、３５，３６…積分回路、３７…遅
延回路、３８…加算回路、３９…低域通過フイル
タ、４０…プロセス増幅器、４１…メカニカルシ
ヤツタ、４２…映像出力端子、４３…レリーズス
イツチ、４４…測光素子、４５…カメラ制御回
路、４６…シヤツタ駆動回路、４７…遅延回路、
４８…利得可変増幅器、４９…加算回路、５０…
低域通過フイルタ、５１…プロセス増幅回路、５
２…出力端子。

Claims

【特許請求の範囲】

１受光部画素が市松配置で２走査線を単位とし
て同時読出し可能な固体撮像素子を用いて得られ
る映像信号に対し、該上下組となる２走査線の信
号を互いに水平方向に補間合成して新たな１水平
走査信号を作り出す第１の回路手段と；該２走査
線の垂直走査方向下方の１走査線信号を１走査時
間遅延し、且つ、次の組となる２走査線の上方の
走査線信号との間で互いに水平方向に補間合成し
て、もう１つの新たな１水平走査信号を作り出す
第２の回路手段と；を備え、前記第１及び第２の
回路手段の出力を同時に出力せしめて、１回の垂
直走査により２：１のインターレース走査におけ
る奇偶２フイールドの信号を同時並列に出力可能
としたことを特徴とする電子スチルカメラの映像
信号処理装置。