JPH0518314B2

JPH0518314B2 -

Info

Publication number: JPH0518314B2
Application number: JP58033532A
Authority: JP
Inventors: Masaaki Nakayama; Makoto Fujimoto
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1983-03-01
Filing date: 1983-03-01
Publication date: 1993-03-11
Also published as: JPS59158683A

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は、画像の記録再生装置、特に静止画像
の記録再生装置に関する。

従来例の構成とその問題点ビデオカメラや電子スチルカメラに使用される
固体撮像素子内の各水平画素列に対する走査順序
にはいくつかの方法があるが、そのうち最も代表
的な２例を第１図Ａ，Ｂに示す。第１図Ａは最も
一般的な走査方式で、第１のフイールドで、水平
画素列を垂直方向の１列おきに走査し、第２のフ
イールドで先に走査しなかつた残りの水平画素列
を走査するものである。第１図Ｂは、同時２行走
査方式と呼ばれる走査方式で、１つの水平走査で
隣接する２つの水平画素列を走査する事を特徴と
している。同時２行走査方式では、第１のフイー
ルドで同時に走査する２つの水平画素列の組合わ
せと、第２のフイールドでの組合せを、垂直方向
に１水平画素列だけ異ならせ、これによつて垂直
方向に見た走査の中心をフイールドごとに異なら
せ、インターレース走査を実現して同時２行走査
による垂直方向の解像度の劣化を防止している。
このうち後者(B)の走査方式は前者(A)の方式に比し
て、 (1) 全ての画素を走査するのに要する時間が半分
｛(A)の方式は１フレーム＝２フイールドの時間
を要するのに対し(B)の方式は１フイールドの時
間で済む｝で済む為、ビデオカメラに用いた時
に残像が少なくなる。

(2) 隣接する２つの水平画素列で、水平画素の並
びを第２図に示すように、１つの水平画素列の
画素を他の１つの水平画素列の画素Ｅの中間点
（水平方向に見て）に千鳥状に配置する事によ
つて、画素数を増加させずに水平解像度を増す
事ができる。

という長所を有している為、ビデオカメラとして
は、残像特性と水平解像度の２点から、瞬時画の
撮像を行なうスチルカメラとしては水平解像度の
点から、同時２行走査方式の固体撮像素子が望ま
しいといえる。

ところが、この走査方式はシヤツタ機能を用い
た瞬時の静止画の撮像に対しては次のような欠点
がある。

瞬時の静止画の撮像は、シヤツタによつて被写
体の一瞬の像だけを固体撮像素子上に結像させ、
光電変換された被写体像は固体撮像素子上の画素
に蓄積しておき、これを走査して出力するもので
ある。そして固体撮像素子は破壊読み出しである
為、一度走査すると信号は失なわれてしまう。し
たがつて同時２行走査を行なうと、得られる映像
信号は１フイールド分だけになつてしまつて、垂
直の走査線の数が半分になり、垂直解像度が半減
する事になる。

以上のように、同時２行走査方式の固体撮像素
子を瞬時の静止画の撮像に使用すると水平解像度
は良好なままであるがフレーム画像が得られず垂
直解像度が劣化するという不都合が生じる。

発明の目的本発明の目的は、以上述べたような同時２行走
査方式固体撮像素子を瞬時の静止画の撮像に用い
た時の欠点を除去し、比較的簡単な構成で水平解
像度、垂直解像度共に良好なフレーム画像を得る
事ができる静止画像記録再生装置を提供する事で
ある。

また本発明は、本発明の原理を動画の記録再生
装置にも適用して、従来装置に比して記録可能画
像数の点で優れた画像記録再生装置を提供する事
を目的としている。

発明の構成以上の目的の為、本発明は、固体撮像素子の隣
接した奇数水平画素列と偶数水平画素列の２列の
出力信号を１回の水平走査で同時に読み出し、前
記２列の出力信号の和信号を信号処理した信号
と、前記２列の出力信号の少なくとも１列の信号
の低周波成分もしくは２列の出力信号の差信号の
低周波成分とを多重記録し、前記多重記録された
信号から第１と第２フイールドの信号を再生する
事により、水平解像度が良好で且つ垂直解像度も
良好なフレーム画像を得る事を特徴とするもので
ある。

実施例の説明以下、図面により本発明の一実施例を説明す
る。第３図は本発明の第１の実施例であつて、固
体撮像素子としては第１図Ｂで説明したような同
時２行走査が行なわれるよう構成されたものを用
いる。図において、１は素子駆動回路で、固体撮
像素子２はこの素子駆動回路１によつて駆動さ
れ、奇数水平画素列の出力信号ａは第１の出力ゲ
ート３から、偶数水平画素列の出力信号ｂは第２
の出力ゲート４から出力される。この２つの出力
信号ａ，ｂはそれぞれ低域波器（LPF）６，
７に導かれる一方、加算回路５にも導かれ加算さ
れ、この加算回路５の出力は信号処理回路８に導
かれる。そしてLPF６の出力a_L，LDF７の出力
b_L及び信号処理回路８の出力ｄは多重回路９に導
かれ、周波数分割多重、時分割多重等の信号処理
によつて信号多重されて記録再生装置１０に導か
れ記録される。再生時には、記録再生装置１０よ
り再生される多重信号は分離回路１１で元のa_L，
b_L，ｄ信号に分離される。そしてｄ信号とa_L信号
は加算回路１２で加え合わされて第１のフイール
ドの信号F₁が、ｄ信号とb_Lは加算回路１３で加え
合わされて第２のフイールドの信号F₂が得られ
る。

F₁とF₂信号について考えてみると、F₁信号は
奇数水平画素列の出力信号ａと偶数水平画素列の
出力信号ｂの２つの和信号に奇数水平画素列の低
周波成分が加えられていて、低周波成分について
だけ見れば奇数水平画素列の情報を多く持つてい
る。同様にF₂信号は高周波成分についてはF₁信
号と同一であるが、低周波成分は偶数画素列の情
報を多く持つていて、垂直方向に見た走査の中心
が異なつている事となる。したがつてF₁信号と
F₂信号でフレーム画像を再生すれば、低周波成
分については第１フイールドと第２フイールドと
でインターレースの関係を有した、垂直解像度の
良好な画像が得られる。そして一般的に垂直解像
度の要求される画像は、横線等のように水平方向
には周波数成分の低い画像が多い為、本発明のよ
うに画像の低周波成分だけでも第１フイールドと
第２フイールドで、インターレースの関係が保た
れるようにすると、画像全体としては垂直解像度
の劣化はほとんど生じず、水平・垂直共に解像度
の良好な画像が得られる。

なお第１フイールドの信号F₁と第２フイール
ドの信号F₂は、記録装置に記録された同一の多
重信号から得られる為、テレビジヨンモニターへ
の再生等には、第１フイールドと第２フイールド
とで同一の多重信号を再生して、F₁とF₂とを順
次再生するようにし、また必要に応じてF₁とF₂
とを同時に再生する事ができる。そして、F₁と
F₂とを順次に再生するには、第３図の構成のよ
うに加算回路１２と１３とを独立に設けて、その
出力をフイールド毎に切り換えて再生装置に導い
ても良いし、また加算回路を１個だけ設けて、そ
の加算回路には、常時入力されるｄ信号と、フイ
ールド毎に切り換わるa_Lとb_Lの信号とが入力され
るような構成とすると、この加算回路の出力とし
て、F₁信号とF₂信号がフイールド毎に順次得ら
れる事になる。

次に、第２の実施例について説明する。

第４図は、本発明の第２の実施例であつて、固
体撮像素子の隣接した奇数画素列と偶数画素列の
２列の信号の和信号と、いずれか１列の信号の低
周波成分とを多重記録し、この多重記録された信
号から第１フイールドと第２フイールドとでほぼ
インターレースの関係を有したフレーム画像を得
るものである。

第３図と同一部分は同一付号で示し、その説明
は省略して動作を説明する。

多重回路１４には、奇数水平画素列の出力信号
ａと偶数水平画素列の出力信号ｂの和信号を信号
処理した信号ｄとａ信号の低周波成分a_Lが導か
れ、この２つの信号を多重化して記録再生装置１
５に記録する。再生時には、記録再生装置１５よ
り再生される多重信号は分離回路１６で元のｄ信
号とa_L信号に分離される。そしてｄ信号の高域成
分が高域通過フイルタ（HPF）７で抽出されて
a_L信号と加算回路１８で加え合わされて第１のフ
イールドの信号F₁′が、ｄ信号からa_L信号が減算
回路１９で減算されて第２のフイールドの信号
F₂′が得られる。

F₁′信号は、奇数水平画素列の出力信号ａと偶
数水平画素列の出力信号ｂの高周波成分と奇数水
平画素列の低周波成分とから成つていて、低周波
成分についてだけ見れば、奇数水平画素列だけの
情報を持つている。F₂′信号は高周波成分につい
てはF₁′信号と同一であるが、低周波成分は偶数
画素列だけの情報を持つていて、F₁′信号とは垂
直方向に見た走査の中心が異なつている事とな
る。したがつてF₁′とF₂′信号とでフレーム画像を
再生すれば、第３図の第１の実施例と同様に、水
平、垂直共に解像度の良好な画像が得られる。そ
して、第３図の第１の実施例に比して、記録部分
の構成が、LPFが１個少ないという特長と、多
重記録すべき信号が１個少ないという特長を有し
ていて、記録装置と再生装置とを別に構成した時
に記録装置を小型化できるという長所を有してい
る。

次に第３の実施例について説明する。

第５図は、本発明の第３の実施例を説明するた
めの図であつて、固体撮像素子の隣接した奇数水
平画素列と偶数水平画素列の２列の信号の和信号
と、差信号の低周波成分とを多重記録し、この多
重記録された信号から第１フイールドと第２フイ
ールドとでほぼインターレースの関係を有したフ
レーム画像を得るものである。

第３図と同一部分は同一付号で示し、その説明
を省略して動作を説明する。

奇数水平画素列の出力信号ａと偶数水平画素列
の出力信号ｂの和信号を信号処理した信号ｄと、
ａ信号、ｂ信号を減算回路２０に導きこの出力信
号をLPF６に導いて得たａ，b2個の信号の差信
号の低周波成分ｅ信号（ｅ＝a_L−b_L）の２つの信
号は多重回路２１で信号多重された後に、記録再
生装置２２に記録される。

再生時には、記録再生装置２２より再生される
多重信号は分離回路２３で元の信号ｄ信号とｅ信
号（ｅ＝a_L−b_L）とに分離される。そしてｄ信号
とｅ信号が加算回路２４で加算されて第１のフイ
ールドの信号F₁″が、ｄ信号からｅ信号が減算回
路２５で減算されて第２のフイールドの信号
F₂″が得られる。F₁″信号は、低周波成分について
は、ａ＋ｂ信号とａ−ｂ信号の和信号であるか
ら、奇数水平画素列だけの信号ａとなつている。
F₂″信号は高周波成分については、F₁″信号と同じ
くａ信号とｂ信号の和信号であるが、低周波成分
については、ａ＋ｂ信号からａ−ｂ信号を減じた
信号である為、偶数水平画素列の信号ｂだけとな
つていて、F₁′信号とは垂直方向に見た走査の中
心が異なつている事となる。

したがつて、F₁″とF₂″信号とでフレーム画像を
再生すれば、第１、第２の実施例と同様に、水
平、垂直共に解像度の良好な画像が得られる。そ
して、第１、第２の実施例に比して、LPFもし
くはHPFが１個少なくと済む特長を有し、第１
の実施例に比して多重記録すべき信号が１個少な
いという特長を有している。

第６図は、本発明のカラー画像記録再生装置に
応用した例であつて、第３図、第５図と同一部分
は同一付号で示してあり、説明を省略する。第６
図において、固体撮像素子２６は第３図、２に示
した固体撮像素子上に色フイルタを配して色情報
を空間的に変調し、撮像素子出力信号の高周波成
分としてその色情報を得るように構成されたもの
である。第１の出力ゲート３から出力される奇数
水平画素列の色情報を含んだ信号a′と、第２の出
力ゲート４から出力される偶数水平画素列の色情
報を含んだ出力信号b′とは、加算回路５で加え合
わされた後に、分離回路２８で輝度信号成分(Y)と
色信号成分(C)に分離され、多重回路２９に導かれ
る。一方、多重回路２９には減算回路２７と
LPF６を介して導かれる、a′信号とb′信号の差信
号の低周波成分e′＝a′_L−b′_L）信号も導かれてお
り、Ｙ，Ｃ，e′信号は多重回路２９で多重化され
て記録再生装置３０に記録される。再生時には、
記録再生装置３０より再生される多重信号は分離
回路３１で元のＹ信号、Ｃ信号、e′信号に分離さ
れる。そしてＹ信号とe′信号の和信号より第１フ
イールドの輝度信号Y₁を得、信号処理回路３２
でＣ信号と混合されて第１のフイールドのカラー
映像信号Ｆが得られる。同様に、Ｙ信号とe′信
号の差信号より第２のフイールドの輝度信号Y₂
を得、信号処理回路３３でＣ信号と混合されて第
２のフイールドのカラー映像信号が得られる。

F₁とF₂信号について考えると、その輝度
信号Y₁とY₂は、第３の実施例でのF₁″，F₂″と同
様であり、お互いにその低周波成分については、
垂直方向にインターレースの関係にあり、フレー
ム画像を再生すると水平、垂直共に解像度の良好
な画像が得られる。一方、色信号については、第
１のフイールドと第２のフイールドとで同一の信
号である為、垂直解像度は標準テレビジヨン方式
の半分しか無いが、輝度信号の垂直解像度は良好
であり、一般に人間の目の色に対する解像力は低
い為、総合的な画質としては良好なものとなる。

なお、第６図の構成では、信号処理回路３２と
３３を独立に２個設けているが、F₁とF₂を
順次に出力すれば良い再生装置で再生する時に
は、このような信号処理回路を１個だけ設ける構
成とし、常時入力されるＣ信号とフイールド毎に
切り換えて入力されるY₁信号とY₂信号とでF₁
とF₂信号をフイールド毎に順次出力すれば、
回路構成は簡単になる事は、第１の実施例での加
算回路１２，１３と同様である。

また、第４の実施例は、第３の実施例をカラー
画像記録再生装置に応用した例であるが、第１、
第２の実施例にも応用できる事は明らかであり、
この時には、第３図、第４図の信号処理回路８
を、第６図の分離回路２８に置き換える等の操作
を行なえば良い事は明白である。

また、第１から第４の実施例では記録と再生は
同一の記録再生装置で行なうような構成として説
明しているが、記録装置と再生装置を分割して構
成しても本発明を達成できる事は明白であり、こ
のようにすれば、機動性を要求される記録装置だ
けを小型にする事ができる。

また以上の説明では、本発明の効果は同時２行
走査方式の固体撮像素子を静止画像記録装置に応
用して水平、垂直共に解像度の良好な画像を記録
再生できる事にある事を強調してきたが、本発明
は、第１フイールドの信号と第２のフイールドの
信号をそれぞれ低域から高域まで別々に独立して
記録する従来の一般的なフレーム画像記録再生方
法に比して、記録する信号の情報量が１つのフイ
ールド信号の低域から高域までの全成分と、１つ
もしくは２つのフイールドの低域成分だけで済
み、記録する情報が少なくて済み、同一の記録容
量を持つ記録媒体に記録できる画像数を多くでき
るという効果をも持つている。

発明の効果本発明によれば、同時２行走査方式固体撮像素
子の１フイールド走査により、比較的簡単な構成
で、画質劣化のほとんどないフレーム画像を得る
事ができ、水平、垂直共に解像度の良に静止画像
を得る事ができる。また従来例に比して、少ない
情報量でフレーム画像を得る事ができ、従来例に
比し多くの画像を記録できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は固体撮像素子の垂直走査の方法を説明
する図で、同図Ａは一般のインターレース動作
を、同図Ｂは同時２行走査方式を説明する図、第
２図は、画素を千鳥配列にした固体撮像素子の画
素配列を示す図、第３図は本発明の第１の実施例
における画像記録再生装置のブロツク図、第４
図、第５図、第６図は本発明の第２、第３、第４
の実施例を示すブロツク図である。１……素子駆動回路、２，２６……固体撮像素
子、３……奇数水平画素列信号の出力ゲート、４
……偶数水平画素列信号の出力ゲート、５，１
２，１３，１８，２４……加算回路、６，７……
低域波器（LPF）、９，１４，２１，２９……
多重回路、１０，１５，２２，３０……記録再生
装置、１１，１６，２３，３１……分離回路。

Claims

【特許請求の範囲】１固体撮像素子の隣接した奇数水平画素列と偶
数水平画素列の２列の信号を１回の水平走査で同
時に読み出す固体撮像素子読みだし回路と、前記
２列の信号を加算する加算回路と、該加算回路の
出力信号を処理して第１の信号を出力する信号処
理回路と、前記２列の信号の少なくとも１列の信
号の低周波数成分を分離して第２の信号を出力す
るローパスフイルタと、前記第１の信号と第２の
信号とを多重記録する記録回路と、該多重記録さ
れた信号から前記第１の信号と第２の信号とを再
生する再生回路と、前記再生された第１の信号と
第２の信号から第１と第２のフイールド信号を合
成する合成回路を備えたことを特徴とする画像記
録再生装置。２固体撮像素子の隣接した奇数水平画素列と偶
数水平画素列の２列の信号を１回の水平走査で同
時に読み出す固体撮像素子読みだし回路と、前記
２列の信号を加算する加算回路と、該加算回路の
出力信号を処理して第１の信号を出力する信号処
理回路と、前記２列の信号のいずれか１列の信号
の低周波数成分を分離して第２の信号を出力する
ローパスフイルタと、前記第１の信号と第２の信
号とを多重記録する記録回路と、該多重記録され
た信号から前記第１の信号と第２の信号とを再生
する再生回路と、前記再生された第１の信号から
第２の信号を減じて第１のフイールドの信号を合
成し、前記再生された第１の信号に第２の信号を
加算して第２のフイールドの信号を合成する合成
回路を備えたことを特徴とする特許請求の範囲第
１項記載の画像記録再生装置。３固体撮像素子の隣接した奇数水平画素列と偶
数水平画素列の２列の信号を１回の水平走査で同
時に読み出す固体撮像素子読みだし回路と、前記
２列の信号を加算する加算回路と、該加算回路の
出力信号を処理して第１の信号を出力する信号処
理回路と、前記奇数水平画素列の信号の低周波数
成分を分離して第２の信号を出力するローパスフ
イルタと、前記偶数水平画素列の信号の低周波数
成分を分離して第３の信号を出力する第２のロー
パスフイルタと、前記第１の信号と第２の信号と
第３の信号を多重記録する記録回路と、該多重記
録された信号から前記第１の信号と第２の信号と
第３の信号を再生する再生回路と、前記再生され
た第１の信号に第２の信号を加算して第１のフイ
ールドの信号を合成し、前記再生された第１の信
号に第３の信号を加算して第２のフイールドの信
号を合成する合成回路を備えたことを特徴とする
特許請求の範囲第１項記載の画像記録再生装置。４色フイルタを配したカラー固体撮像素子の隣
接した奇数水平画素列と偶数水平画素列の２列の
信号を１回の水平走査で同時に読み出す固体撮像
素子読みだし回路と、前記２列の信号を加算する
加算回路と、該加算回路の出力信号を処理して輝
度信号と色信号を出力する信号処理回路と、前記
２列の信号の少なくとも１列の信号の低周波数成
分を分離して第２の信号を出力するローパスフイ
ルタと、前記輝度信号と色信号と第２の信号とを
多重記録する記録回路と、該多重記録された信号
から前記輝度信号と色信号と第２の信号とを再生
する再生回路と、前記再生された輝度信号と色信
号と第２の信号から第１と第２のフイールド信号
を合成する合成回路を備えたことを特徴とする特
許請求の範囲第１項記載の画像記録再生装置。５固体撮像素子の隣接した奇数水平画素列と偶
数水平画素列の２列の信号を１回の水平走査で同
時に読み出し、前記２列の信号和信号を信号処理
した信号と前記２列の信号の少なくとも１列の信
号の低周波数成分とを多重記録し、前記多重記録
された信号から第１と第２のフイールド信号を再
生することを特徴とする画像記録再生方法。６固体撮像素子の隣接した奇数水平画素列と偶
数水平画素列の２列の信号を１回の水平走査で同
時に読み出し、前記２列の信号の和信号を処理し
て得られる第１の信号と、前記２列の信号のいず
れか１列の信号の低周波数成分を分離して得られ
る第２の信号とを多重記録し、該多重記録された
信号から前記第１の信号と第２の信号とを再生
し、前記再生された第１の信号から第２の信号を
減じて第１のフイールドの信号を合成し、前記再
生された第１の信号に第２の信号を加算して第２
のフイールドの信号を合成することを特徴とする
特許請求の範囲第５項記載の画像記録再生方法。７固体撮像素子の隣接した奇数水平画素列と偶
数水平画素列の２列の信号を１回の水平走査で同
時に読み出し、前記２列の信号の和信号を処理し
て得られる第１の信号と、前記奇数水平画素列の
信号の低周波数成分を分離して得られる第２の信
号と、前記偶数水平画素列の信号の低周波数成分
を分離して得られる第３の信号とを多重記録し、
該多重記録された信号から前記第１の信号と第２
の信号と第３の信号を再生し、前記再生された第
１の信号に第２の信号を加算して第１のフイール
ドの信号を合成し、前記再生された第１の信号に
第３の信号を加算して第２のフイールドの信号を
合成することを特徴とする特許請求の範囲第５項
記載の画像記録再生方法。８色フイルタを配したカラー固体撮像素子の隣
接した奇数水平画素列と偶数水平画素列の２列の
信号を１回の水平走査で同時に読み出し、前記２
列の信号の和信号を処理して輝度信号と色信号と
を得、前記２列の信号の少なくとも１列の信号の
低周波数成分を分離して得られる第２の信号と前
記輝度信号と色信号とを多重記録し、該多重記録
された信号から前記輝度信号と色信号と第２の信
号とを再生し、前記再生された輝度信号と色信号
と第２の信号から第１と第２のフイールド信号を
合成することを特徴とする画像記録再生方法。