JPH07245592A - 信号の広帯域化装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】信号のサンプリング時に生じる折り返し歪みを
除去する。 【構成】撮像素子１、２により、そこに結像する画像が
空間的にサンプリングされ、得られたサンプリング信号
は、それぞれ補間回路３、４を介して、所定数倍の周波
数を有するサンプリング信号に補間された後、第１の加
算器５および減算器６に出力される。直交成分生成回路
７により、減算器６より入力された信号の位相に対し
て、９０度進相した信号が生成され、可変利得回路８を
介して所定のレベルに調整された後、第２の加算器９に
供給される。第２の加算器９により、第１の加算器５か
ら出力される信号と可変利得回路８から出力される信号
とが加算され、折り返し歪みが除去された信号が出力さ
れる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【目次】以下の順序で本発明を説明する。 産業上の利用分野 従来の技術（図１６） 発明が解決しようとする課題（図１６） 課題を解決するための手段（図１〜図１５） 作用（図１〜図１５） 実施例 （１）第１実施例（図１〜図７） （２）第２実施例（図８〜図１２） （３）第３実施例（図１３〜図１５） 発明の効果

【０００２】

【産業上の利用分野】本発明は信号の広帯域化装置に関
し、特に、テレビジヨン信号などのように、一定の周期
で発生する高い相関を有する疑似周期信号（疑似静止
画）、または同一の信号に対して、所定の位相差を有す
る複数のサンプリングを行い、より解像度の高い信号
（静止画）を得る場合に用いて好適な信号の広帯域化装
置に関する。

【０００３】

【従来の技術】一般に、時間的に連続な信号（連続信
号）をサンプリング周波数ｆ_S でサンプリングした場
合、この連続信号（被サンプリング信号）のｆ_S ／２以
上の周波数成分は、低域側に変換され、いわゆる折り返
し歪みが生じる。従来の信号のサンプリングでは、被サ
ンプリング信号が、画像信号のように隣接走査線間また
は隣接画面間で高い相関性を有する場合、または同一連
続信号である場合、それぞれの位相が互いに３６０／ｎ
度だけ異なるｎ系列のサンプリングを行い、このサンプ
リングにより得られた信号を加算することにより、サン
プリング信号に含まれる折り返し歪みを除去するように
している。これは、サブナイキスト・サンプリング法と
呼ばれている。

【０００４】図１６（ａ）乃至図１６（ｇ）を参照し
て、サブナイキスト・サンプリング法を説明する。図１
６（ａ）は、被サンプリング信号のスペクトラムを表し
ている。縦軸は信号レベルを表し、横軸は信号の周波数
を表している。一般に、図１６（ａ）に示したスペクト
ラムを有する被サンプリング信号を、サンプリング周波
数ｆ_S でサンプリングすると、図１６（ｂ）に示すよう
なスペクトラムを有する信号が得られる。図中、斜線で
示した部分は、被サンプリング信号の周波数ｆ_S／２以
上の成分が低域に変換されて生じる、いわゆる折り返し
歪みを表している。

【０００５】この折り返し歪みを抑制するために、ま
ず、図１６（ａ）に示したスペクトラムを有する被サン
プリング信号に対して、互いに１８０度の相対位相差を
有する２系列のサンプリングを行う。その結果、図１６
（ｃ）および図１６（ｄ）に示すようなスペクトルを有
する信号が得られる。図１６（ｄ）に示した信号のスペ
クトラムの奇数次の変調成分は、図１６（ｃ）に示した
信号のスペクトラムの奇数次の変調成分に対して逆相と
なる。

【０００６】従つて、図１６（ｃ）に示したスペクトラ
ムを有する信号と、図１６（ｄ）に示したスペクトラム
を有する信号を加算することにより、図１６（ｅ）に示
すようなスペクトラムを有する信号が得られる。即ち、
図１６（ｃ）に示したスペクトラムを有する信号に含ま
れる１次の変調成分と、図１６（ｄ）に示したスペクト
ラムを有する信号に含まれる１次の変調成分とを相殺す
ることができ、折り返し歪みを除去することができる。
その結果、信号帯域を２倍にすることができる。

【０００７】このように、サブナイキスト・サンプリン
グ法においては、２系列のサンプリングの位相差が互い
に１８０度である場合、折り返し歪みを除去し、信号帯
域を２倍にすることができる。また、サンプリングの位
相差が互いにｍ×３６０／ｎ度（ｍ＝１乃至ｎ）のｎ系
列のサンプリングを行う場合も、同様にして、各サンプ
リングで生じる折り返し歪みを除去することができ、信
号帯域をｎ倍にすることができる。

【０００８】次に、図１６（ａ）に示したスペクトラム
を有する信号に対して、互いに１８０度でない相対位相
差を有する２系列のサンプリングを行つた場合を説明す
る。

【０００９】図１６（ａ）に示したスペクトラムを有す
る信号に対して、互いに１８０度でない相対位相差を有
する２系列のサンプリングを行うと、図１６（ｃ）およ
び図１６（ｆ）に示すようなスペクトラムを有する信号
が得られる。このように、２系列のサンプリングの相対
位相差が１８０度でない場合には、図１６（ｆ）に示し
たスペクトラムを有する信号の１次の変調成分は、図１
６（ｃ）に示したスペクトラムを有する信号の１次の変
調成分に対して、完全に逆相にはならない。

【００１０】従つて、図１６（ｃ）に示したスペクトラ
ムを有する信号と、図１６（ｆ）に示したスペクトラム
を有する信号を加算すると、図１６（ｇ）に示すような
スペクトラムを有する信号が得られ、１次の変調成分は
完全には相殺されず、折り返し歪みを軽減することはで
きても、完全に除去することはできない。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】従来の信号のサンプリ
ングにおいては、このように、所定の連続信号に対し
て、互いに１８０度の相対位相差を有する２系列のサン
プリングを行い、その結果得られた２つの信号を加算す
ることにより、折り返し歪みを除去する。

【００１２】また、ｎ系列のサンプリングを行う場合に
は、各サンプリングの相対位相差を、互いにｍ×３６０
／ｎ度となるようにし、各サンプリングにより得られた
信号のうち、所定の信号同士を加算することにより、各
サンプリングで生じる折り返し歪みを除去する。

【００１３】従つて、２系列のサンプリングの相対位相
差が１８０度でない場合、または、ｎ系列のサンプリン
グのそれぞれの相対位相差がｍ×３６０／ｎ度でない場
合、折り返し歪みを完全に除去することができない課題
があつた。このため、サンプリグ位相差が正確にｍ×３
６０／ｎ度になるような位相調整が必要となり、装置が
複雑かつ高価になる課題があつた。

【００１４】本発明は以上の点を考慮してなされたもの
で、サンプリング位相の異なる複数系列のデイジタル信
号から周波数帯域の広い信号を得ることのできる信号の
広帯域化装置を提案しようとするものである。

【００１５】

【課題を解決するための手段】かかる課題を解決するた
め本発明においては、信号の広帯域化装置を、互いに異
なる位相でサンプリングされた複数系列のデイジタル信
号（Ｓ４Ａ、Ｓ４Ｂ）、（Ｓ１１、Ｓ１２）を出力する
デイジタル信号出力手段（２〜４）、（１１〜１３）
と、各デイジタル信号（Ｓ４Ａ、Ｓ４Ｂ）、（Ｓ１１、
Ｓ１２）間の各サンプリング位相差（α₁ ）、（α₂ ）
をそれぞれ検出するサンプリング位相差検出手段（４）
と、サンプリング位相差検出手段（４）の出力（Ｓ
２）、（Ｓ１３）に基づいて得られる各サンプリング位
相差（α₁ ）、（α₂ ）に応じた所定の信号処理を各デ
イジタル信号（Ｓ４Ａ、Ｓ４Ｂ）、（Ｓ１１、Ｓ１２）
に施すことにより、各デイジタル信号（Ｓ４Ａ、Ｓ４
Ｂ）、（Ｓ１１、Ｓ１２）に含まれる折り返し歪み成分
を除去しながら複数系列のデイジタル信号（Ｓ４Ａ、Ｓ
４Ｂ）、（Ｓ１１、Ｓ１２）を合成する合成手段
（５）、（１４）とで構成するようにした。

【００１６】また本発明においては、合成手段（５）
は、各デイジタル信号（Ｓ４Ａ、Ｓ４Ｂ）を周波数領域
に直交変換することにより各デイジタル信号（Ｓ４Ａ、
Ｓ４Ｂ）の各スペクトルデータを得、サンプリング位相
差（α₁ ）に応じて各スペクトルデータを位相補正し、
合成した後、合成によつて得られたスペクトルデータを
空間座標軸に逆変換するようにした。

【００１７】さらに本発明においては、合成手段（１
４）は、少なくとも奇対称な時間領域インパルス特性を
有する伝達要素を含むようにした。

【００１８】さらに本発明においては、合成手段（１
４）は、複数系列のデイジタル信号（Ｓ１１、Ｓ１２）
のうち、対応する系列のデイジタル信号（Ｓ１１、Ｓ１
２）の位相を直角に変換し、変換により得られた信号
（Ｓ２０、Ｓ２２）をそれぞれ出力する複数の直交成分
生成回路（２０、２３）と、対応する系列の上記デイジ
タル信号（Ｓ１１、Ｓ１２）と、対応する直交成分生成
回路（２０、２３）の出力（Ｓ２０、Ｓ２２）とをサン
プリング位相差（α₂ ）に基づいて加重平均することに
より、対応する系列のデイジタル信号（Ｓ１１、Ｓ１
２）をサンプリング位相差（α₂ ）に基づく角度だけ移
相させて出力する複数のデイジタル信号移相手段（２
１、２４）と、各デイジタル信号移相手段（２１、２
４）の出力を所定のタイミングで循環的に順次サンプリ
ングすることにより各デイジタル信号移相手段（２１、
２４）の出力（Ｓ２０、Ｓ２２）を多重化するようにし
て合成する信号多重化手段（２２）とでなるようにし
た。

【００１９】さらに本発明においては、直交成分生成回
路（２０、２３）は、少なくとも時間領域で奇対称なイ
ンパルス特性を有する伝達要素を含むようにした。

【００２０】さらに本発明においては、広帯域化装置
が、信号を互いに異なる位相でサンプリングするサンプ
リング手段（例えば、図１３の撮像素子３１または撮像
素子３２）と、サンプリング手段によりサンプリングさ
れた信号を加算する第１の加算手段（例えば、図１３の
第１の加算器３５）と、サンプリング手段によりサンプ
リングされた信号の一方の信号から他方の信号を減算す
る減算手段（例えば、図１３の減算器３６）と、減算手
段により減算された信号の位相を直角に変換する位相変
換手段（例えば、図１３の直交成分生成回路３７）と、
位相変換手段により変換された信号の大きさを、サンプ
リング手段により行われるサンプリングの位相差に基づ
いて調整する調整手段（例えば、図１３の可変利得回路
３８）と、調整手段により調整された信号を、第１の加
算手段により加算された信号に加算する第２の加算手段
（例えば、図１３の第２の加算器３９）とを備えるよう
にした。

【００２１】さらに本発明においては、位相変換手段
（３７）は、少なくとも奇対称なインパルス特性を有す
る伝達要素を含むようにした。

【００２２】さらに本発明においては、サンプリング手
段によりサンプリングされた信号を、所定数倍の周波数
を有する信号に補間する補間手段（例えば、図１３の補
間回路３３、３４）をさらに設けることができるように
した。

【００２３】

【作用】各サンプリング位相差（α₁ ）、（α₂ ）に応
じた所定の信号処理を各デイジタル信号（Ｓ４Ａ、Ｓ４
Ｂ）、（Ｓ１１、Ｓ１２）に施すことにより、各デイジ
タル信号（Ｓ４Ａ、Ｓ４Ｂ）、（Ｓ１１、Ｓ１２）に含
まれる折り返し歪み成分を除去しながら複数系列のデイ
ジタル信号（Ｓ４Ａ、Ｓ４Ｂ）、（Ｓ１１、Ｓ１２）を
合成するようにしたことにより、当該合成によつて得ら
れた信号（Ｓ３）、（Ｓ１４）に折り返し成分が含まれ
るのを防止することができ、かくして信号の帯域をｎ倍
化することができる。

【００２４】また撮像素子（３１）または撮像素子（３
２）により、信号を互いに異なる位相でサンプリング
し、第１の加算器（３５）により、撮像素子（３１）と
撮像素子（３２）によつてサンプリングされた信号を加
算する。また、減算器（３６）により、撮像素子（３
１）と撮像素子（３２）によつてサンプリングされた信
号の一方の信号から他方の信号を減算し、直交成分生成
回路（３７）により、減算器（３６）によつて減算され
た信号の位相を直角に変換する。また、可変利得回路
（３８）により、直交成分生成回路（３７）により変換
された信号の信号レベルを、撮像素子（３１）または撮
像素子（３２）により行われるサンプリングの位相差に
基づいて調整する。さらに、第２の加算器（３９）によ
り、可変利得回路（３８）により調整された信号を、第
１の加算器（３５）により加算された信号に加算する。

【００２５】従つて、比較的簡単な回路構成で、任意の
相対位相差を有する２系列のサンプリングにより得られ
た信号から、それらの信号に生じる折り返し歪みを除去
することができ、広帯域の信号を得ることができる。

【００２６】

【実施例】以下図面について、本発明の一実施例を詳述
する。

【００２７】（１）第１実施例 図１において、１は全体として信号の広帯域化装置を示
し、水平方向に移動するＣＣＤカメラ２は連続的に得ら
れた２枚の静止画像（第１及び第２の静止画像）を撮像
信号Ｓ１としてアナログ／デイジタル変換回路３に供給
する。アナログ／デイジタル変換回路３は、撮像信号Ｓ
１をアナログ／デイジタル変換することにより第１及び
第２の静止画像のデイジタルデータ（以下、これらをそ
れぞれ第１及び第２の静止画像データと呼ぶ）Ｄ１Ａ、
Ｄ１Ｂを得、これらをそれぞれ第１及び第２のフイール
ドメモリ３Ａ、３Ｂに格納する。

【００２８】第１及び第２のフイールドメモリ３Ａ、３
Ｂは、それぞれ格納した第１及び第２の静止画像データ
Ｄ１Ａ、Ｄ１Ｂをそれぞれ第１及び第２の静止画像デー
タ信号Ｓ４Ａ、Ｓ４Ｂとして所定のタイミングで位相ず
れ検出部４に送出する。位相ずれ検出部４は、例えば勾
配法又はブロツクマツチング法等の既存の所定方法を利
用して第１及び第２の静止画像データ信号Ｓ４Ａ、Ｓ４
Ｂに基づいて得られる第１及び第２の静止画像の位相ず
れ量を検出し、検出結果と第１及び第２の静止画像デー
タＤ１Ａ、Ｄ１Ｂとを画像合成情報信号Ｓ２として画像
合成部５に送出する。

【００２９】画像合成部５は、画像合成情報信号Ｓ２に
基づいて所定の演算処理を実行することにより第１の静
止画像データＤ１Ａに基づく第１の静止画像と、第２の
静止画像データＤ１Ｂに基づく第２の静止画像とを合成
する。この際画像合成部５は、第１の静止画像データＤ
１Ａ中に含まれる折り返し歪み（エイリアシング）成分
を、第２の静止画像データＤ１Ｂ中に含まれる折り返し
歪み成分とでキヤンセルさせることにより、第１及び第
２の静止画像中に含まれる高域成分を復元するようにな
されており、かくして得られた折り返し歪みのない、解
像度の高い静止画像データを画像信号Ｓ３としてモニタ
６又はビデオプリンタ７に送出する。

【００３０】これにより広帯域化装置１では、上述の演
算処理によつて得られた画像信号Ｓ３に基づく解像度の
高い画像を当該モニタ６に表示させ、又はビデオプリン
タ７にプリントさせ得るようになされている。実際上画
像合成部５は、画像合成情報信号Ｓ２に基づいて第１及
び第２の静止画像データＤ１Ａ、Ｄ１Ｂを得ると、これ
ら第１及び第２の静止画像データＤ１Ａ、Ｄ１Ｂに基づ
く第１及び第２の静止画像を図２に示す画像合成処理手
順ＲＴ０に従つて合成するようになされている。

【００３１】すなわち画像合成部５は、第１及び第２の
静止画像データＤ１Ａ、Ｄ１Ｂを得ると、ステツプＳＰ
１でこの画像合成処理手順ＲＴ０を開始した後、ステツ
プＳＰ２に進んで第１及び第２の静止画像データＤ１
Ａ、Ｄ１Ｂをそれぞれ水平方向に離散フーリエ変換する
ことにより、第１及び第２のスペクトルデータを得る。
ここで、一般的に信号を離散フーリエ変換によつて周波
数領域に変換すると、得られた第１及び第２のスペクト
ルデータの各データは振幅及び位相のベクトル量とな
る。この場合第１のスペクトルデータは、図３（ａ）の
ように表すことができる。

【００３２】また図４に示すように、第２の静止画像
（黒丸）のサンプリング位相が第１の静止画像（白丸）
のサンプリング位相に対して水平方向にα₁ 〔rad 〕だ
けずれているものとすると、第２のスペクトルデータは
その各データに次式

【数１】 を乗じることによつて真の画像情報成分が第１のスペク
トルデータの真の画像情報成分と重なるように空間的に
シフトさせることができる。この場合空間的にシフトさ
れた第２のスペクトルデータは、図３（ｂ）のように表
すことができる。

【００３３】このとき信号の帯域がナイキスト周波数ω
_S の２倍で制限されているとすると、第１及び第２のス
ペクトルデータの折り返し成分はサンプリング周波数ω
_S におけるものだけである。この場合ある任意の周波数
ω（０≦ω≦ω_S ）における第１のスペクトルデータ
（以下、これをベクトルＡ₁ と呼ぶ）と、この周波数ω
における空間的にシフトされた後の第２のスペクトルデ
ータ（以下、これをベクトルＢ₁ α₁ と呼ぶ）とは、そ
れぞれ図５（ａ）及び図５（ｂ）のように表すことがで
きる。この図５（ａ）及び図５（ｂ）では、各ベクトル
の長さはレベルの大きさを示し、ベクトルの向きは位相
を示している。

【００３４】この図５（ａ）及び図５（ｂ）からも明ら
かなように、ベクトルＡ₁ では真の画像情報成分（実
線）と折り返し成分（破線）とは位相（向き）が一致し
ているのに対し、ベクトルＢ₁ α₁ では折り返し成分
（破線）が真の画像情報成分（実線）からα₁ 〔rad 〕
だけずれている。従つてベトクルＢ₁ α₁ の折り返し成
分は、ベクトルＡ₁ の折り返し成分に対してα₁ 〔rad
〕だけ位相がずれていることが分かる。

【００３５】この場合ベクトルＡ₁ 及びベクトルＢ₁ α
₁ は、図５（ｃ）のようにベクトルＡ₁ を−（π−
α₁ ）／２だけ回転させ（以下、このようにして得られ
たベクトルをベクトルＡ₁ β₁ と呼ぶ）、かつ図５
（ｄ）のようにベクトルＢ₁ α₁ を（π−α₁ ）／２だ
け回転させた（以下、このようにして得られたベクトル
をベクトルＢ₁ α₁ β₁ と呼ぶ）後、図５（ｅ）のよう
に当該ベクトルＡ₁ β₁ とベクトルＢ₁ α₁ β₁ とを合
成することによつてベクトルＡ₁ の折り返し成分をベク
トルＢ₁ の折り返し成分でキヤンセルするようにして合
成することができる。

【００３６】このため画像合成部５は、続くステツプＳ
Ｐ３（図２）において第１のスペクトルデータの各デー
タに対して次式

【数２】 を乗算することによりまず第１のスペクトルデータの各
データの位相を−（π−α₁ ）／２だけ回転させる（図
５（ｃ））。

【００３７】続いて画像合成部５は、ステツプＳＰ４に
進んで第２のスペクトルデータの各データに（１）式を
乗算することにより第２のスペクトルデータを真の画像
情報成分が第１のスペクトルデータの真の画像情報成分
と重なるように空間シフトした後（図５（ｂ））、ステ
ツプＳＰ５に進んでステツプＳＰ４の乗算結果に次式

【数３】 を乗じることにより空間シフトされた第２のスペクトル
データの各データの位相を（π−α₁ ）／２だけ回転さ
せる（図５（ｄ））。

【００３８】さらに画像合成部５は、続くステツプＳＰ
６において、回転された後の第１のスペクトルデータ
と、空間シフトされ、回転された後の第２のスペクトル
データとの間の対応する各データどうしを加算すること
により、第１のスペクトルデータの各データと第２のス
ペクトルデータの各データと合成する（図５（ｅ））。
この際得られたスペクトルデータ（以下、これを第３の
スペクトルデータと呼ぶ）は、０≦ω≦ω_S の範囲にお
いて図６（ａ）のように表わされる。

【００３９】このとき折り返し成分がキヤンセルされ、
第３のスペクトルデータの周波数帯域がω_S となつたた
め、これを再現するにはサンプリング周波数は２ω_S 必
要である。このため画像合成部５は、続くステツプＳＰ
７において、離散フーリエ変換において成り立つ次式

【数４】

【数５】 を利用して、第３のスペクトルデータの水平方向の１ラ
インのデータの共役をとり、さらにそれを逆順になら
べ、もとのデータの後に追加することによりデータ数を
水平方向に倍にする。

【００４０】因にこの場合、このようにして得られたス
ペクトルデータ（以下、これを第４のスペクトルデータ
と呼ぶ）は図６（ｂ）のようになる。従つてこの図６
（ｂ）からも明らかなように、合成により得られた周波
数帯域の画像データには折り返し成分がないことが分か
る。さらに画像合成部５は、続くステツプＳＰ８（図
２）において第４のスペクトルデータを離散フーリエ逆
変換することにより空間座標軸系に逆変換し、この後ス
テツプＳＰ９においてこの画像合成処理手順ＲＴ０を終
了するようになされている。

【００４１】以上の構成において、この広帯域化装置１
は、図７に示す高精細画像形成処理動作手順ＲＴ１に従
つて、まずステツプＳＰ１０においてこの高精細画像形
成処理動作手順ＲＴ１を開始すると、ステツプＳＰ１１
においてＣＣＤカメラ２から連続的な２枚の静止画像を
得、続くステツプＳＰ１２においてこの２枚の静止画像
のサンプリング位相ずれ量α₁ を検出する。続いて広帯
域化装置１では、ステツプＳＰ１３において画像合成部
５が画像合成処理手順ＲＴ０に従つて、まず第１及び第
２の静止画像データＤ１Ａ、Ｄ１Ｂに対して離散フーリ
エ変換を施すことにより第１及び第２のスペクトルデー
タを得た後（ステツプＳＰ２）、第１のスペクトルデー
タの各データに（２）式を乗じることにより当該第１の
スペクトルデータの各データの位相を−（π−α₁ ）／
２だけ回転させる（ステツプＳＰ３）。

【００４２】続いて広帯域化装置１では、このステツプ
ＳＰ１３において画像合成部５が第２のスペクトルデー
タの各データに（１）式を乗じることにより当該第２の
スペクトルデータを空間シフトさせて第１のスペクトル
データと重ねる（ステツプＳＰ４）と共に、この後空間
シフトさせた第２のスペクトルデータの各データに
（３）式を乗じることにより当該第２のスペクトルデー
タの各データを（π−α₁）／２だけ回転させる（ステ
ツプＳＰ５）。

【００４３】さらに広帯域化装置１では、このステツプ
ＳＰ１３において画像合成部５が、回転させた第１のス
ペクトルデータの各データと、空間シフトした後回転さ
せた第２のスペクトルデータの各データとの対応するも
のどうしを加算することにより第３のスペクトルデータ
を得た後（ステツプＳＰ６）、当該第３のスペクトルデ
ータの水平方向の１ラインのデータの共役をとり、さら
にこれを逆順に並べ、もとのデータの後に追加すること
により水平方向のデータ数を倍にする（ステツプＳＰ
７）。

【００４４】さらに広帯域化装置１では、このステツプ
ＳＰ１３において画像合成部５が、このようにして得ら
れた第４のスペクトルデータに対して離散フーリエ逆変
換を施すことにより第１及び第２の静止画像を合成した
画像を得た後、続くステツプＳＰ１４においてステツプ
ＳＰ１３で得られた高精細な画像を出力し、この後ステ
ツプＳＰ１５においてこの高精細画像形成処理動作手順
ＲＴ１を終了するようになされている。

【００４５】以上の構成によれば、ＣＣＤカメラ２から
出力される撮像信号Ｓ１に基づく第１及び第２の静止画
像データＤ１Ａ、Ｄ１Ｂのサンプリング位相差α₁ を検
出し、これら第１及び第２の静止画像データＤ１Ａ、Ｄ
１Ｂを周波数領域に変換し、それぞれに対してサンプリ
ング位相差α₁ に応じた所定のスペクトル処理を行つて
合成し、合成されたスペクトルを空間座標軸に逆変換す
るようにしたことにより、第１及び第２の静止画像デー
タＤ１Ａ、Ｄ１Ｂに含まれる折り返し歪み成分を除去し
ながら第１及び第２の静止画像データＤ１Ａ、Ｄ１Ｂに
基づく第１及び第２の静止画像を合成することができ、
かくしてサンプリング位相の異なる複数系列のデイジタ
ル信号から周波数帯域の広い信号を得ることができる信
号の広帯域化装置を実現できる。

【００４６】なお上述の第１実施例においては、本発明
を画像信号の合成に適用するようにした場合について述
べたが、本発明はこれに限らず、要は、大体周期的で異
なつた位相でサンプリングされているものであれば画像
信号以外の信号の合成にも適用することができる。

【００４７】また上述の第１実施例においては、２枚の
静止画像データＤ１Ａ、Ｄ１Ｂから帯域を２倍化した静
止画像を生成するようにした場合について述べたが、本
発明はこれに限らず、本発明を用いることによつてｎ
（ｎは任意の自然数）枚の静止画像から帯域をｎ倍化す
ることもできる。この場合には実施例の処理の中でベク
トルの合成、標本点の数を増やす部分を自然に拡張すれ
ば良い。

【００４８】さらに上述の第１実施例においては、サン
プリング位相の異なる２枚の静止画像データＤ１Ａ、Ｄ
１Ｂを得る手段として、ＣＣＤカメラ２を水平方向に移
動させるようにした場合について述べたが、本発明はこ
れに限らず、サンプリング位相の異なる２枚の静止画像
データを得る手段としては、この他撮影者の手振れやＣ
ＣＤのスイング等の積極的な位相ずらし、又は複数台の
カメラを用いる等種々の手段を適用できる。

【００４９】さらに上述の第１実施例においては、第１
及び第２の静止画面の全ての部分におけるサンプリング
位相差が一定である場合の帯域拡張について述べたが、
本発明はこれに限らず、サンプリング位相差が画面の部
分によつて異なる場合にも各部分に対して個々の処理を
行うようにすれば本発明を用いた帯域拡張を行うことが
できる。

【００５０】さらに上述の第１実施例においては、第１
及び第２の静止画像データＤ１Ａ、Ｄ１Ｂの入力手段と
してＣＣＤカメラ２を用いるようにした場合について述
べたが、本発明はこれに限らず、例えばイメージスキヤ
ナから取り込まれた画像や、すでに録画済のビデオテー
プから得た画像に応用することができる。また合成画像
の出力先もモニタやビデオプリンタに限らず、この他の
機器であつても良い。

【００５１】さらに上述の第１実施例においては、第１
及び第２のスペクトルデータの各データの位相の回転を
第１及び第２のスペクトルデータの双方に施すようにし
た場合について述べたが、本発明はこれに限らず、要
は、第１のスペクトルデータのベクトルＡ₁ と、空間シ
フトされた後の第２のスペクトルデータのベクトルＢ₁
α₁ とが相対的にπの開き角をもつようにすれば良く、
従つて例えば片方の画像にのみ位相回転（π−α₁ ）を
かけ、合成した後合成ベクトルを−（π−α₁ ）／２回
転させるなどのようにしても良い。

【００５２】さらに上述の第１実施例においては、第１
のスペクトルデータの位相ベクトルＡ₁ と空間シフトし
た後の第２のスペクトルデータの位相ベクトルＢ₁ α₁
とを合成した後に周波数領域においてデータ数を２倍に
増やすようにした場合について述べたが、本発明はこれ
に限らず、空間（時間）領域でまずそれぞれのデータ
に、間に０を埋めてデータ数を２倍にしてから上述の処
理を行うようにしても良い。

【００５３】さらに上述の第１実施例においては、ＣＣ
Ｄカメラ２を水平方向に移動させることによつて合成画
像の水平方向の解像度を２倍化するようにした場合につ
いて述べたが、本発明はこれに限らず、ＣＣＤカメラ２
を鉛直方向に移動させることによつて合成画像の鉛直方
向の解像度を２倍化することもできる。

【００５４】（２）第２実施例 図８は第２実施例による信号の広帯域化装置１０を示
し、ＣＣＤ１１より出力された撮像信号Ｓ１０は、アナ
ログデイジタル変換回路１２においてアナログデイジタ
ル変換された後、デイジタル撮像信号Ｓ１１として画像
メモリ１３及び画像高精細化回路１４に供給される。画
像メモリ１３は、デイジタル撮像信号Ｓ１１に基づいて
得られる静止画像データを１画面の構成期間だけ保持し
た後、これを遅延デイジタル撮像信号Ｓ１２として画像
高精細化回路１４に送出する。

【００５５】従つて画像高精細化回路１４には、デイジ
タル撮像信号Ｓ１１に基づいて得られる第１の静止画像
データと、当該第１の静止画像データとほぼ同様の遅延
デイジタル撮像信号Ｓ１２に基づいて得られる第２の静
止画像データとが供給される。このときＣＣＤ１１で空
間的にサンプリングされる入力光像は撮影者の若干の手
振れ等によりフイールド間で水平方向にサンプリング間
隔未満のサンプリング位相変位を有しているものとす
る。従つて第１の静止画像データに基づく第１の静止画
像と第２の静止画像データに基づく第２の静止画像との
間にはこのサンプリング位相変位分のサンプリング位相
差が生じている。

【００５６】このためこの広帯域化装置１０では、この
サンプリング位相差を図示しない既存のフイールド間サ
ンプリング位相変位検出回路により検出し、検出結果を
フイールド間サンプリング位相変位情報信号Ｓ１３とし
て画像高精細化回路１４に供給するようになされてい
る。画像高精細化回路１４は、フイールド間サンプリン
グ位相変位情報信号Ｓ１３に基づいて、デイジタル撮像
信号Ｓ１１及び遅延デイジタル撮像信号Ｓ１２にそれぞ
れ含まれる折り返し歪み成分をキヤンセリングしながら
これらデイジタル撮像信号Ｓ１１及び遅延デイジタル撮
像信号Ｓ１２を合成することにより高精細画像信号Ｓ１
４を生成し、これをカメラ信号処理回路１５に供給す
る。カメラ信号処理回路１５は、高精細画像信号Ｓ１４
に対して所定の信号処理を施し、これを高精細信号Ｓ１
５として出力する。

【００５７】これによりこの広帯域化装置１０では、Ｃ
ＣＤ１１の出力である撮像信号Ｓ１０に比べて水平方向
の帯域が２倍広い解像度の高い画像信号Ｓ１５を出力し
得るようになされている。ここで実際上画像高精細化回
路１４は、図９のような構成を有し、アナログ／デイジ
タル変換器１２から出力されたデイジタル撮像信号Ｓ１
１を第１の直交成分生成回路２０と第１の信号移相回路
２１とで入力するようになされている。

【００５８】第１の直交成分生成回路２０は、例えばヒ
ルベルト変換器と呼ばれる奇対称なタツプ係数（奇対称
なインパルス特性を有する伝達要素）をもつＦＩＲフイ
ルタでなり、供給されるデイジタル撮像信号Ｓ１１に基
づいて、当該デイジタル撮像信号Ｓ１１よりも90度位相
が進んだ進相デイジタル撮像信号Ｓ２０を生成し、これ
を第１の信号移相回路２１に送出する。このとき第１の
信号移相回路２１には、デイジタル撮像信号Ｓ１１及び
進相デイジタル撮像信号Ｓ２０の他に上述のフイールド
間サンプリング位相変位検出回路から出力されたフイー
ルド間サンプリング位相変位情報信号Ｓ１３が供給され
る。

【００５９】かくして第１の信号移相回路２１は、フイ
ールド間サンプリング位相変位情報信号Ｓ１３に基づい
て得られる第１及び第２の静止画像のフイールド間のサ
ンプリング位相差に応じて、進相デイジタル撮像信号Ｓ
２０とデイジタル撮像信号Ｓ１１とを次式

【数６】 に基づいて加重平均することにより第１の加重平均信号
Ｓ２１を生成し、これを信号多重化回路２２に送出する
ようになされている。

【００６０】ここで（６）式において、Sig １はデイジ
タル撮像信号Ｓ１１の振幅及び位相で決定されるベクト
ル量を示し、Sig １i は進相デイジタル撮像信号Ｓ２０
の振幅及び位相で決定されるベクトル量を示している。
またα₂ は第１及び第２の静止画像のフイールド間のサ
ンプリング位相差を示し、Sig １s は第１の加重平均信
号Ｓ２１の振幅及び位相で決定されるベクトル量を示し
ている。

【００６１】同様にして画像メモリ１３から出力された
遅延デイジタル撮像信号Ｓ１２は、第２の直交成分生成
回路２３と第２の信号移相回路２４とに供給される。第
２の直交成分生成回路２３は、第１の直交成分生成回路
２１と同様なＦＩＲフイルタ構成でなり、供給される遅
延デイジタル撮像信号Ｓ１２に基づいて当該遅延デイジ
タル撮像信号Ｓ１２よりも90度位相が進んだ進相遅延デ
イジタル撮像信号Ｓ２２を生成し、これを第２の信号移
相回路２４に送出する。

【００６２】このとき第２の信号移相回路２４には、遅
延デイジタル撮像信号Ｓ１２及び進相遅延デイジタル撮
像信号Ｓ２２の他に上述のフイールド間サンプリング位
相変位検出回路から出力されたフイールド間サンプリン
グ位相変位情報信号Ｓ１３が供給される。かくして第２
の信号移相回路２４は、フイールド間サンプリング位相
変位情報信号Ｓ１３に基づいて得られる上述のサンプリ
ング位相差α₂ に応じて、遅延デイジタル撮像信号Ｓ１
２と進相遅延デイジタル撮像信号Ｓ２２とを次式

【数７】 に基づいて加重平均することにより第２の加重平均信号
Ｓ２３を生成し、これを信号多重化回路２２に送出する
ようになされている。

【００６３】ここで（７）式において、Sig ２は遅延デ
イジタル撮像信号Ｓ１２の振幅及び位相で決定されるベ
クトル量を示し、Sig ２i は進相デイジタル撮像信号Ｓ
２２の振幅及び位相で決定されるベクトル量を示してい
る。またSig ２s は第２の加重平均信号Ｓ２３の振幅及
び位相で決定されるベクトル量を示している。信号多重
化回路２２は、第１及び第２の加重平均信号Ｓ２１、Ｓ
２３を交互にサンプリングする。これによりこの広帯域
化装置１０では、第１及び第２の加重平均信号Ｓ２１、
Ｓ２３に含まれる折り返し歪み成分を除去すると共に撮
像信号Ｓ１０よりも帯域が２倍化した上述の画像信号Ｓ
１４を生成し得、これを出力するようになされている。

【００６４】以上の構成において、画像高精細化回路１
４に供給される遅延デイジタル撮像信号Ｓ１２及びデイ
ジタル撮像信号Ｓ１１の位相関係は、例えば図１０のよ
うに入力光像ＩＮをフイールド間で位相差α₂ なる空間
周波数ｆ_S の２系列のサンプリング点「○」及び「×」
でサンプリングした場合と等価である。この場合入力光
像ＩＮは各サンプリング系列のナイキスト限界ｆ_S ／２
を越える周波数成分を含むため遅延デイジタル撮像信号
Ｓ１２及びデイジタル撮像信号Ｓ１１にはそれぞれ折り
返し成分が含まれている。

【００６５】図１１（ａ）〜図１１（ｅ）はこのようす
を示したのもであり、図１１（ａ）において実線のベク
トルはデイジタル撮像信号Ｓ１１中のベースバンド成分
を示し、破線のベクトルは当該デイジタル撮像信号Ｓ１
１中に含まれる折り返し線分を示している。また図１１
（ｂ）において実線のベクトルは遅延デイジタル撮像信
号中Ｓ１２のベースバンド成分を示し、破線のベクトル
は当該遅延デイジタル撮像信号Ｓ１２中に含まれる折り
返し成分を示している。この場合図１１（ａ）〜図１１
（ｅ）では、ベクトルの長さはレベルの大きさを示し、
ベクトルの向きは位相を示している。この図１１（ａ）
及び図１１（ｂ）からも明らかなように、デイジタル撮
像信号Ｓ１１に含まれる折り返し成分と遅延デイジタル
撮像信号Ｓ１２に含まれる折り返し成分との相対的な位
相差は、各サンプリング系列の位相差α₂ に依存してい
る。

【００６６】このとき高精細化回路１４の第１の信号移
相回路２１においてデイジタル撮像信号Ｓ１１と進相デ
イジタル撮像信号Ｓ２０との加重平均を求めることは、
図１２のようにデイジタル撮像信号Ｓ１１のベクトル
と、進相デイジタル撮像信号Ｓ２０のベクトルとを合成
することと等しい。従つてこの第１の信号位相回路２１
から出力される第１の加重平均信号Ｓ２１の位相は図１
１（ｃ）のようにデイジタル撮像信号（図１１（ａ））
の位相に対してβ₂ だけ位相がシフトしている。

【００６７】同様にして第２の信号移相回路２４におい
て遅延デイジタル撮像信号Ｓ１３と進相遅延デイジタル
撮像信号Ｓ２２との加重平均を求めることは、遅延デイ
ジタル撮像信号Ｓ１２のベクトルと、進相遅延デイジタ
ル撮像信号Ｓ２２のベクトルとを合成することと等し
い。従つてこの第２の信号移相回路２４から出力される
第２の加重平均信号Ｓ２３の位相は図１１（ｄ）のよう
に遅延デイジタル撮像信号Ｓ１２（図１１（ｂ））の位
相に対して−β₂ だけ位相がシフトしている。この場合
β₂ は（π−α₂ ）／２であり、従つて図１１（ｃ）及
び図１１（ｄ）からも分かるように第１の加重平均信号
Ｓ２１に含まれる折り返し歪み成分と、第２の加重平均
信号Ｓ２３に含まれる折り返し成分とはπの開き角を有
している。

【００６８】さらに高精細化回路１２の多重化回路２２
において第１の加重平均信号Ｓ２１と第２の加重平均信
号Ｓ２３とを交互にサンプリングすることは、第１の加
重平均信号Ｓ２１のベクトルと第２の加重平均信号Ｓ２
３のベクトルとを合成することと等しく、このため多重
化回路２２から出力される画像信号Ｓ２４には、第１の
加重平均信号Ｓ２１のベクトルと第２の加重平均信号Ｓ
２３のベクトルとの合成時において第１の加重平均信号
Ｓ２１中に含まれる折り返し成分と第２の加重平均信号
Ｓ２３とがキヤンセリングされるために、図１１（ｅ）
のように折り返し歪み成分が除去されている。従つてこ
の広帯域化装置１０では、ＣＣＤ１１から出力される撮
像信号Ｓ１０に対して帯域が２倍化した画像信号Ｓ１５
を生成することができる。

【００６９】以上の構成によれば、ＣＣＤ１１から出力
される撮像信号Ｓ１０に基づいて所定の位相差をもつ遅
延デイジタル撮像信号Ｓ１２とデイジタル撮像信号Ｓ１
１とを生成し、その相対サンプリング位相差α₂ に応じ
て奇対称フイルタリング要素を用いた位相シフトを行つ
た後、再合成するようにしたことにより、実時間で折り
返し歪み成分を除去した広帯域の画像信号を得ることが
でき、かくしてサンプリング位相のずれ量によらずに複
数枚の画像の各画像データから解像度の高いデイジタル
画像を得ることができる信号の広帯域化装置を実現でき
る。

【００７０】なお上述の第２実施例においては、サンプ
リング位相の異なる２枚の画像から帯域を２倍に拡張す
るようにした場合について述べたが、本発明はこれに限
らず、入力画像は２枚以上であつても良い。この場合複
数の画像に含まれる折り返し成分の合成ベクトルが零ベ
クトルになるように第１及び第２の信号移相回路２１、
２４の位相シフト量β₂ を設定すれば良く、このように
することによつてさらに広帯域化が期待できる。

【００７１】また上述の第２実施例においては、本発明
をＣＣＤ１１にから出力される撮像信号に基づく第１及
び第２の静止画像を合成する際に適用するようにした場
合について述べたが、本発明はこれに限らず、要は、信
号がほぼ周期的でありかつ異なつた位相でサンプリング
されているのであれば、この他ラインオフセツト画像信
号や、複数の撮像装置から得られる画像信号、ＶＴＲ等
の再生信号、単板カメラのように複数のサンプリング周
期をもつ信号系でのフイールドオフセツト処理等にも適
用することができる。

【００７２】さらに上述の第２実施例においては、画像
高精細化回路１４内においてデイジタル撮像信号Ｓ１１
の信号処理を第１の直交成分生成回路２０及び第１の移
相信号生成回路２１で行い、かつ遅延デイジタル撮像信
号Ｓ１２の信号処理を第２の直交成分生成回路２３及び
第２の移相信号生成回路２４で行うようにした場合につ
いて述べたが、本発明はこれに限らず、これらデイジタ
ル撮像信号Ｓ１１及び遅延デイジタル撮像信号Ｓ１３の
信号処理を第１の直交成分生成回路２０の機能と第１の
移相信号生成回路２１の機能とを一体に有する例えばＦ
ＩＲフイルタバンク等を用いて行うようにしても良い。
またこの場合ＦＩＲフイルタバンクの代わりにＩＩＲ型
のフイルタを使うこともできる。

【００７３】（３）第３実施例 図１３は、第３実施例による信号の広帯域化装置３０を
示し、入射光を光の強度に対応する信号に変換し、出力
する撮像素子３１、３２と、撮像素子３１より入力され
た信号を撮像素子３１における空間サンプリング周波数
ｆ_S の４倍の周波数を有するサンプリング信号で補間す
る補間回路３３と、撮像素子３２より入力された信号を
同様に撮像素子３２における空間サンプリング周波数ｆ
_S の４倍の周波数を有するサンプリング信号で補間する
補間回路３４と、補間回路３３より出力される信号と補
間回路３４より出力される信号を加算する第１の加算器
３５と、補間回路３３より出力される信号から補間回路
３４より出力される信号を減算する減算器３６から構成
されている。

【００７４】信号の広帯域化装置は、さらに、減算器３
６より出力される信号の位相に対して、９０度進相した
信号を生成する、例えばヒルベルト変換器と呼ばれる奇
対称なタツプ係数（奇対称なインパルス特性を有する伝
達要素）を持つＦＩＲフイルタからなる直交成分生成回
路３７と、直交成分生成回路３７より出力される信号の
信号レベルを調整する可変利得回路３８とを備え、第１
の加算器３５より出力される信号と、可変利得回路３８
より出力される信号は、第２の加算器３９により加算さ
れ出力されるようになされている。

【００７５】次に、その動作を説明する。まず、２枚の
撮像素子３１、３２を図示せぬ被写体に向け、被写体か
らの光を、例えば図示せぬプリズムで２つに分離し、そ
れぞれ２枚の撮像素子３１、３２に入射させる。このと
き、２枚の撮像素子３１、３２には、図示せぬ光学系の
作用により、ほぼ同一の画像が結像されるようになされ
ている。

【００７６】撮像素子３１、３２に入射する被写体から
の光は、撮像素子３１、３２上に、それぞれ所定の画像
を結像する。また、撮像素子３１に入射する被写体から
の光が、撮像素子３１上に結像される画像と、撮像素子
３２に入射する被写体からの光が、撮像素子３２上に結
像される画像は、光学部品などの取り付け精度などによ
り、互いに、空間的なサンプリング間隔１／ｆ_S 未満の
サンプリング位相変位α₃ だけずれるものとする。

【００７７】図１４は、このようすを図示したものであ
る。図１４の実線で示した曲線は、サンプリングする対
象となる入力信号（被サンプリング信号）を示してい
る。縦軸は信号レベルを表し、横軸はサンプリング周期
（時刻）を表している。また、曲線上の○印は、撮像素
子３１上の所定のサンプル点に対応する入力信号上での
位置を示している。同様に、曲線上の×印は、撮像素子
３１上の所定のサンプル点に対応した、撮像素子３２上
の所定のサンプル点に対応する入力信号上での位置を示
している。

【００７８】また、○と○の間隔、または×と×の間隔
は、撮像素子３１、３２の画素の間隔（サンプリング周
波数ｆ_S の逆数）に対応している。

【００７９】前述したように、撮像素子３１に結像する
画像と、撮像素子３２に結像する画像とは、空間的なサ
ンプリング位相差α₃ だけずれている。

【００８０】撮像素子３１、３２により、所定の時点で
同時に、空間的にサンプリングされた被写体の画像は、
それぞれ対応するサンプリング信号に変換される。この
サンプリング信号は、画像を表す真の成分と折り返し歪
み成分とからなる。図１５（ａ）は、撮像素子３１によ
りサンプリングされた被写体の画像に対応するサンプリ
ング信号に含まれる真の成分と折り返し歪み成分を表し
ている。実線の矢印が画像の真の成分を表し、破線の矢
印が、サンプリングにより発生した第１次の折り返し歪
み成分を表している。また、矢印の大きさは信号レベル
を表し、矢印の方向は位相を表している。

【００８１】図１５（ｂ）は、同様に、撮像素子３２に
よりサンプリングされた被写体の画像に対応するサンプ
リング信号に含まれる真の成分と折り返し歪み成分を表
している。実線で示した矢印が画像の真の成分を表し、
破線で示した矢印がサンプリングにより発生した第１次
の折り返し歪み成分を表している。図１５（ａ）の破線
の矢印で示した折り返し歪み成分と、図１５（ｂ）の破
線の矢印で示した折り返し歪み成分を比較すると、大き
さは等しいが、その向きは、空間的サンプリングの相対
位相差α₃ に等しい角度だけ互いにずれる。

【００８２】撮像素子３１、３２により、所定の時点で
同時に、空間的にサンプリングされた被写体の画像は、
それに対応するサンプリング信号に変換された後、それ
ぞれ、補間回路３３、または補間回路３４に出力され
る。補間回路３３に入力された信号は、４倍の周波数４
ｆ_S を有するサンプリング信号で補間され、第１の加算
器３５、および減算器３６に供給される。補間回路３４
に入力された信号は、同様に、４倍の周波数４ｆ_S を有
するサンプリング信号で補間され、減算器３６、および
第１の加算器３５に供給される。即ち、図１４におい
て、○と○の間および×と×の間に、３個所のデータが
補間され、減算器３６と第１の加算器３５に供給され
る。

【００８３】第１の加算器３５は、補間回路３３より供
給される信号（図１５（ａ））と、補間回路３４より供
給される信号（図１５（ｂ））を加算する。図１５
（ｃ）は、補間回路３３より供給される信号（図１５
（ａ））と、補間回路３４より供給される信号（図１５
（ｂ））を加算して得られる信号に含まれる、画像の真
の成分と、折り返し歪み成分を示している。実線の矢印
が真の成分を表し、破線の矢印が第１次の折り返し歪み
成分を表している。

【００８４】図１５（ｃ）の実線の矢印で示すように、
図１５（ａ）および図１５（ｂ）の実線の矢印で示した
画像の真の成分は、同一方向を向いている（位相が同一
である）ため、加算された結果、その大きさが２倍にさ
れる。一方、図１５（ａ）および図１５（ｂ）の破線の
矢印で示した画像の折り返し歪み成分は、互いに位相が
異なるため、加算された結果、図１５（ｃ）の破線の矢
印で示すように、所定の方向と、所定の大きさを有する
ようになされる（ベクトル合成した状態になる）。第１
の加算器３５により加算された信号は、第２の加算器３
９に供給される。

【００８５】減算器３６は、補間回路３３より供給され
る信号（図１５（ａ））から、補間回路３４より供給さ
れる信号（図１５（ｂ））を減算する。図１５（ｄ）
は、補間回路３３より供給される信号（図１５（ａ））
から、補間回路３４より供給される信号（図１５
（ｂ））を減算して得られる信号に含まれる、画像の真
の成分と、折り返し歪み成分を示している。実線の矢印
が真の成分を表し、破線の矢印が第１次の折り返し歪み
成分を表している。

【００８６】図１５（ａ）および図１５（ｂ）の実線の
矢印で示した画像の真の成分は、同一方向を向いている
（互いに、位相差は０度である）ため、減算された結
果、相殺される。一方、図１５（ａ）および図１５
（ｂ）の破線の矢印で示した画像の折り返し歪み成分
は、互いに位相が異なるため、減算された結果、図１５
（ｄ）の破線の矢印で示すように、所定の方向と、所定
の大きさを有するようになされる（ベクトル合成した状
態となる）。即ち、減算器３６においては、画像の真の
成分は相殺され、折り返し歪み成分のみが残る。減算器
３６により減算された信号は、直交成分生成回路３７に
供給される。

【００８７】ここで、補間回路３３より出力される信号
に含まれる画像の折り返し歪み成分をベクトルＡ₂ と
し、補間回路３４より出力される信号に含まれる画像の
折り返し歪み成分をベクトルＢ₂ とすると、加算器３５
により、補間回路３３より出力される信号と、加算器３
４より出力される信号が加算された結果得られる信号に
含まれる折り返し歪み成分（図１５（ｃ）の破線の矢印
（ベクトル））は（Ａ₂＋Ｂ₂ ）で表され、減算器３６
により、補間回路３３より出力される信号から、補間回
路３４より出力される信号が減算された結果得られる信
号に含まれる折り返し歪み成分（図１５（ｄ）の破線の
矢印（ベクトル））は（Ａ₂ −Ｂ₂ ）で表される。

【００８８】従つて、図１５（ｃ）で示される折り返し
歪み成分と、図１５（ｄ）で示される折り返し成分との
内積（（Ａ₂ ＋Ｂ₂ ）・（Ａ₂ −Ｂ₂ ））は、次のよう
な式で表される。

【数８】

【００８９】このように、ベクトルＡ₂ とベクトルＢ₂
の大きさは等しいから、ベクトル（Ａ₂ ＋Ｂ₂ ）とベク
トル（Ａ₂ −Ｂ₂ ）の内積は、ベクトルＡ₂ とベクトル
Ｂ₂のなす角度α₃ に拘らず０となる。即ち、ベクトル
（Ａ₂ ＋Ｂ₂ ）と、ベクトル（Ａ₂ −Ｂ₂ ）とは、ベク
トルＡ₂ とベクトルＢ₂ のなす角度α₃ に拘らず直交す
る。

【００９０】直交成分生成回路３７において、減算器３
６より入力された信号（図１５（ｄ）に示した破線の矢
印（Ａ₂ −Ｂ₂ ））の位相に対して、９０度進相した信
号（図１５（ｅ）に示した破線の矢印Ｃ）が生成され、
可変利得回路３８に出力される。

【００９１】可変利得回路３８においては、まず、図示
せぬ位相変位検出回路より供給されるサンプリング位相
差α₃ を表す信号に基づいて、直交成分生成回路３７よ
り入力される信号（図１５（ｅ）に示した破線の矢印
Ｃ）の信号レベルが、第１の加算器３５から出力される
信号（図１５（ｃ）に示した破線の矢印（Ａ₂ ＋
Ｂ₂ ））の信号レベルと等しくなるように、ゲインｋが
設定される。

【００９２】ゲインｋは、第１の加算器３５から出力さ
れる信号の信号レベル（図１５（ｃ）に示した破線の矢
印の大きさ）と、直交成分生成回路３７より出力される
信号（図１５（ｅ）に示した破線の矢印）の信号レベル
との比で表される。これは、図１５（ｃ）および図１５
（ｄ）より、幾何学的に導かれ、次のような式で表され
る。

【数９】

【００９３】次に、可変利得回路３８により、直交成分
生成回路３７より入力された信号が、ゲインｋでその信
号レベルが調整された後、第２の加算器３９に供給され
る。第２の加算器３９により、第１の加算器３５より供
給される信号と、可変利得回路３８より供給される信号
が加算され、出力される。

【００９４】前述したように、第１の加算器３５より供
給される信号に含まれる折り返し歪み成分の信号レベル
は、可変利得回路３８より供給される信号の信号レベル
と大きさが等しく、位相が１８０度ずれているため、互
いに相殺される。従つて、第２の加算器３９からは、折
り返し歪み成分が除去された信号が出力される。

【００９５】その結果、撮像素子３１、３２によりサン
プリング位相差α₃ でサンプリングされた画像に対応す
るサンプリング信号に含まれる折り返し歪み成分が除去
され、広帯域の良好な信号を得ることができる。

【００９６】なお上述の第３実施例においては、同一の
被写体からの光を２枚の撮像素子３１、３２で受光し、
撮像素子３１、３２に結像する画像に対して、所定のサ
ンプリング位相差α₃ を有する２系列の空間サンプリン
グを行い、得られた信号の折り返し歪みを除去するよう
にしたが、例えば、静止した被写体を、ビデオカメラで
撮影する際の撮影者の手ぶれなどにより生じる、フイー
ルド間の水平方向の空間サンプリング間隔未満のサンプ
リング位相変位を有する２枚の画像に対しても、同様の
方法を適用することにより、折り返し歪みを除去するこ
とができる。

【００９７】また、例えば、ラインオフセツト画像信号
や、ＶＴＲなどの再生信号、さらには単板カメラのよう
に複数のサンプリング周期を有する信号系でのフイール
ドオフセツト処理等にも応用することができる。

【００９８】さらに、被サンプリング信号がほぼ等し
く、各サンプリング系列が、互いに異なつた位相でサン
プリングを行つているという条件を満たすものであれ
ば、それに対しても応用が可能である。

【００９９】

【発明の効果】上述のように本発明によれば、互いに異
なる位相でサンプリングされた複数系列のデイジタル信
号間の各サンプリング位相差をそれぞれ検出し、検出結
果に基づいて各デイジタル信号に所定の信号処理を施す
ようにして各デイジタル信号に含まれる折り返し歪み成
分を除去しながらこれら複数系列のデイジタル信号を合
成するようにしたことにより、合成によつて得られる信
号に折り返し歪み成分が含まれるのを防止でき、かくし
てサンプリング位相の異なる複数系列のデイジタル信号
から周波数帯域の広い信号を得ることのできる信号の広
帯域化装置を実現できる。

【０１００】また、サンプリング手段により、信号を互
いに異なる位相でサンプリングし、第１の加算手段によ
り、サンプリング手段によつてサンプリングされた信号
を加算する。また、減算手段により、サンプリング手段
によつてサンプリングされた信号の一方の信号から他方
の信号を減算し、位相変換手段により、減算手段によつ
て減算された信号の位相を直角に変換する。また、調整
手段により、位相変換手段により変換された信号の信号
レベルを、サンプリング手段により行われるサンプリン
グの位相差に基づいて調整する。さらに、第２の加算手
段により、調整手段により調整された信号を、第１の加
算手段により加算された信号に加算するようにしたの
で、比較的簡単な回路構成で、任意の相対位相差を有す
る２系列のサンプリングにより得られた信号から、それ
らの信号に生じる折り返し歪みを除去することができ、
広帯域の信号を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施例による信号の広帯域化装置の全体構
成を示すブロツク図である。

【図２】画像合成処理手順を示すフローチヤートであ
る。

【図３】第１のスペクトルデータ及び空間シフト後の第
２のスペクトルデータを示す特性曲線図である。

【図４】第１及び第２の静止画像のサンプリング位相ず
れの説明に供する略線図である。

【図５】画像合成の動作原理の説明に供する略線図であ
る。

【図６】第３及び第４のスペクトルデータの説明に供す
る特性曲線図である。

【図７】高精細画像形成処理動作手順を示すフローチヤ
ートである。

【図８】第２実施例による信号の広帯域化装置の全体構
成を示すブロツク図である。

【図９】画像高精細化回路の詳細を示すブロツク図であ
る。

【図１０】デイジタル撮像信号及び遅延デイジタル撮像
信号のサンプリング位相差の説明に供する略線図であ
る。

【図１１】画像構成の動作原理の説明に供する略線図で
ある。

【図１２】デイジタル撮像信号と進相デイジタル撮像信
号とのベクトル合成の説明に供する略線図である。

【図１３】第３実施例の信号の広帯域化装置を示すブロ
ツク図である。

【図１４】第３実施例の広帯域化装置の入力信号を示す
図である。

【図１５】第３実施例の信号の広帯域化装置の動作を説
明するための図である。

【図１６】従来の信号のサンプリングの一例を説明する
ための図である。

【符号の説明】

１、１０、３０……信号の広帯域化装置、２……ＣＣＤ
カメラ、３、１２……アナログ／デイジタル変換回路、
３Ａ、３Ｂ……フイールドメモリ、４……位相ずれ検出
部、５……画像合成部、１１……ＣＣＤ、１３……画像
メモリ、１４……画像高精細化回路、２０、２３……直
交成分生成回路、２１、２４……信号移相回路、２２…
…信号多重化回路、３１、３２……撮像素子、３３、３
４……補間回路、３５……第１の加算器、３６……減算
器、３７……直交成分生成回路、３８……可変利得回
路、３９……第２の加算器。α₁ 、α₂ 、α₃ ……サン
プリング位相差。

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】互いに異なる位相でサンプリングされた複
   数系列のデイジタル信号を出力するデイジタル信号出力
   手段と、 各上記デイジタル信号間の各サンプリング位相差をそれ
   ぞれ検出するサンプリング位相差検出手段と、 上記サンプリング位相差検出手段の出力に基づいて得ら
   れる各上記サンプリング位相差に応じた所定の信号処理
   を各上記デイジタル信号に施すことにより、各上記デイ
   ジタル信号に含まれる折り返し歪み成分を除去しながら
   上記複数系列の上記デイジタル信号を合成する合成手段
   とを具えることを特徴とする信号の広帯域化装置。
2. 【請求項２】上記合成手段は、 各上記デイジタル信号を周波数領域に直交変換すること
   により各上記デイジタル信号の各スペクトルデータを
   得、上記サンプリング位相差に応じて各上記スペクトル
   データを位相補正し、合成した後、上記合成によつて得
   られたスペクトルデータを空間座標軸に逆変換すること
   を特徴とする請求項１又は請求項２に記載の信号の広帯
   域化装置。
3. 【請求項３】上記合成手段は、少なくとも奇対称な時間
   領域インパルス特性を有する伝達要素を含むことを特徴
   とする請求項１に記載の信号の広帯域化装置。
4. 【請求項４】上記合成手段は、 上記複数系列の上記デイジタル信号のうち、対応する系
   列の上記デイジタル信号の位相を直角に変換し、上記変
   換により得られた信号をそれぞれ出力する複数の移相手
   段と、 上記対応する系列の上記デイジタル信号と、対応する上
   記移相手段の出力とを上記サンプリング位相差に基づい
   て加重平均することにより、上記対応する系列の上記デ
   イジタル信号を上記サンプリング位相差に基づく角度だ
   け移相させて出力する複数のデイジタル信号移相手段
   と、 各上記デイジタル信号移相手段の出力を所定のタイミン
   グで循環的に順次サンプリングすることにより各上記デ
   イジタル信号移相手段の出力を多重化するようにして合
   成する信号多重化手段とを具えることを特徴とする請求
   項１に記載の信号の広帯域化装置。
5. 【請求項５】上記移相手段は、少なくとも奇対称な時間
   領域インパルス特性を有する伝達要素を含むことを特徴
   とする請求項４に記載の信号の広帯域化装置。
6. 【請求項６】信号を互いに異なる位相でサンプリングす
   るサンプリング手段と、 上記サンプリング手段によりサンプリングされた信号を
   加算する第１の加算手段と、 上記サンプリング手段によりサンプリングされた信号の
   一方の信号から他方の信号を減算する減算手段と、 上記減算手段により減算された信号の位相を直角に変換
   する位相変換手段と、 上記位相変換手段により位相が変換された信号の信号レ
   ベルを、上記サンプリング手段により行われる上記サン
   プリングの位相差に基づいて調整する調整手段と、 上記調整手段により得られた信号を、上記第１の加算手
   段により加算された信号に加算する第２の加算手段とを
   具えることを特徴とする信号の広帯域化装置。
7. 【請求項７】上記位相変換手段は、少なくとも奇対称な
   インパルス特性を有する伝達要素を含むことを特徴とす
   る請求項６に記載の信号の広帯域化装置。
8. 【請求項８】上記サンプリング手段によりサンプリング
   された信号を所定の数倍の周波数を有する信号に補間す
   る補間手段をさらに具えることを特徴とする請求項６又
   は請求項７に記載の信号の広帯域化装置。