JPH07274070A

JPH07274070A - 高解像度表示装置

Info

Publication number: JPH07274070A
Application number: JP6082538A
Authority: JP
Inventors: Takanari Nabeshima; 隆成鍋▲島▼; Tetsuo Ichikawa; 哲雄市川
Original assignee: Sony Tektronix Corp
Current assignee: Tektronix Japan Ltd
Priority date: 1994-03-29
Filing date: 1994-03-29
Publication date: 1995-10-20

Abstract

(57)【要約】【構成】制御回路１４は、ビデオ・カメラ１０からビ
デオ信号を受けて、ビデオ信号の連続する第１及び第２
フレーム間で変化するを有する制御信号を発生し、ビデ
オ・カメラの前に配置された偏光フィルタ２８、液晶セ
ル３０及び複屈折フィルタ３２から成る画像ずらし器１
２に供給する。画像ずらし器は、第１フレーム期間にビ
デオ・カメラに被写体の画像をそのまま送り、第２フレ
ーム期間に被写体の画像を少なくとも垂直方向に１／２
画素ピッチずらして送る。タイミング調整回路１６は、
制御信号に応じて、ビデオ信号の少なくとも垂直同期信
号のタイミングを調整して、第１及び第２フレーム期間
に得た画像が１／２画素ピッチずれた状態でモニタ上に
表示されるようにする。【効果】通常の解像度のテレビジョン・カメラ及びモ
ニタを使用して、撮影画像を実時間で高解像度表示でき
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、撮影画像を高解像度に
表示する高解像度表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、高解像度の画像を表示するため
には、高密度のＣＣＤ素子の如き撮像素子を有するビデ
オ・カメラ及び高密度の画素を有するモニタを必要す
る。しかし、この様な高密度のビデオ・カメラ及びモニ
タは共に高価である。そこで、従来、通常の解像度のビ
デオ・カメラを使用して解像度を向上させる表示装置が
考えられている。

【０００３】図７は、この表示装置の原理を説明するた
めの側面図である。この装置は、軸１００に沿って順次
対向させて配置したレンズ１０２、プリズムであるフィ
ルタ１０４及びＣＣＤ撮像ターゲット１０６を有する。
フィルタ１０４は、機械的駆動機構１０８により図中で
点線で示すように軸１００に対して特定の角度で傾斜す
るように駆動可能である。フィルタ１０２の面が軸１０
０に対して直角な第１状態では、図中で軸１００に沿っ
た入射光線１１０で示す様に、レンズ１０２を通過した
光線はフィルタ１０４内を直進しターゲット１０６上に
画像を形成する。ＣＣＤ素子で検出した第１画像はアナ
ログ信号に変換されて、アナログ・デジタル変換器（以
下ＡＤＣという）１１２でデジタル信号に変換された後
に、信号処理ユニット１１４に供給される。信号処理ユ
ニット１１４は中央処理ユニット（以下ＣＰＵとい
う）、フレームメモリ、デジタル・アナログ変換回路
（以下ＤＡＣという）及び関連回路を含み、ＡＤＣ１１
２から供給されたデジタル信号はフレームメモリに記憶
される。

【０００４】次に、上述の様に駆動機構によりフィルタ
１０４を軸１００に対して特定角度だけ傾斜させた第２
状態にすると、入射光線１１０はフィルタ１０４で屈折
し、撮像ターゲット１０６上には第１画像からずれた位
置に第２画像が形成される。撮像ターゲット１０６に投
射される第１及び第２画像は投射位置が異なること以外
は同一の画像である。第１及び第２画像のずれ量を各Ｃ
ＣＤ素子の間隔に応じて適当に選択することにより、第
１状態ではＣＣＤ素子で検出できなかった画像部分が第
２状態では検出できるようになる。第１状態の場合と同
様に、第２画像に対応するデジタル信号は、信号処理ユ
ニット２４内のフレームメモリに記憶される。フレーム
メモリに記憶した第１及び第２画像を合成して１枚の画
像として読出し、ＤＡＣでアナログ信号に変換して陰極
線管の様なモニタ１１６に、例えば通常の２倍のフレー
ム周波数でノンインタレース表示することで、解像度を
向上させた画像の表示が実現できる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、この装置で
は、上述の如く機械的駆動機構によりフィルタ１０４の
傾斜角度を制御して第１及び第２画像を得るので動作速
度が遅く、表示画像は静止画像に限られる。また、第１
及び第２画像を同時に記憶するために、大容量の高価な
フレームメモリを必要とする。また、機械的駆動機構を
使用するので、装置が大型化し、駆動回数や精度に制限
がある。

【０００６】したがって、本発明の目的は、ＮＴＳＣ方
式の如き通常の解像度のＣＣＤテレビジョン・カメラ及
びモニタを使用して、大容量メモリを使用することな
く、且つ動画を高解像度表示できる高解像度表示装置の
提供にある。

【０００７】

【課題を解決するための手段及び作用】本発明の高解像
度表示装置において、制御回路は、ビデオ・カメラから
のＮＴＳＣ方式の如きビデオ信号を受けて、ビデオ信号
の１フレーム期間毎に高レベル及び低レベル間で交互に
変化する第１及び第２フレーム期間を有する制御信号を
発生し、ビデオ・カメラの前に配置された画像ずらし器
に供給する。画像ずらし器は、第１フレーム期間にビデ
オ・カメラに被写体の画像をそのまま送り、第２フレー
ム期間に被写体の画像を少なくとも垂直方向に１／２画
素ピッチずらして送る。タイミング調整回路は、制御回
路からの制御信号に応じて、ビデオ・カメラからのビデ
オ信号の少なくとも垂直同期信号のタイミングを調整し
て、第１及び第２フレーム期間に得た画像が１／２画素
ピッチずれた状態でモニタ上に表示されるようにする。

【０００８】

【実施例】図１は、本発明の高解像度表示装置の概略構
成を示すブロック図である。ビデオ・カメラ１０は、Ｎ
ＴＳＣ方式の如きビデオ信号を出力する通常のビデオ・
カメラである。制御回路１４はビデオ・カメラ１０から
のビデオ信号を受けて、ビデオ信号の１フレーム期間毎
に高レベル及び低レベル間で交互に変化する第１及び第
２フレーム期間を有する制御信号を発生し、ビデオ・カ
メラ１０の前に配置された画像ずらし器１２に供給す
る。この様な制御回路１４は、ビデオ信号から奇数及び
偶数フィールド毎にレベルが変化する奇数／偶数フィー
ルド信号を生成するビデオシンクセパレータと、この出
力の周波数を２分の１に分周する分周回路とで実現でき
る。画像ずらし器１２は、第１フレーム期間にビデオ・
カメラ１０に被写体の画像をそのまま送り、第２フレー
ム期間に被写体の画像を少なくとも上下方向に１／２画
素ピッチずらして送る。タイミング調整回路１６は、制
御回路１４からの制御信号に応じて、ビデオ・カメラ１
０からのビデオ信号の少なくとも垂直同期信号のタイミ
ングを調整して、第１及び第２フレーム期間に得た画像
が１／２画素ピッチずれた状態で、陰極線管表示器であ
るモニタ１８上に表示されるようにする。

【０００９】図２は、ビデオ・カメラ１０、画像ずらし
器１２及び制御回路１４から成る構成を更に詳細に示す
ブロック図であり、図３はタイミング調整回路１６の構
成を更に詳細に示すブロック図であり、図４は本発明の
装置の動作を説明するためのタイミング図である。

【００１０】ビデオ・カメラ１０は、軸２０に沿って配
置されたレンズ２２及び撮像ターゲット２４と、ビデオ
信号生成回路２６とを有する。レンズ２２は、被写体の
画像を撮像ターゲット２４上に結像させ、ビデオ信号生
成回路２６は、撮像ターゲット２４から取り出した電気
信号に水平及び垂直同期信号を挿入する等の処理をし、
ＮＴＳＣビデオ信号を生成する。

【００１１】画像ずらし器１２は、ビデオ・カメラ１０
の前に軸２０に沿って順次対向させて配置した偏光フィ
ルタ２８、液晶セル３０、複屈折フィルタ３２を有す
る。偏光フィルタ２８は、水平方向に対して４５度の角
度を成す光吸収軸２８ａ及び光透過軸２８ｂを有し、入
射する自然光を光透過軸２８ｂの方向に振動面を有する
偏光された光に変換して出射する。

【００１２】液晶セル３０は、入射光線にゼロ乃至半波
長のリタデーションを与える液晶可変光学リターダであ
る。液晶セル３０の光軸３０ａは、偏光フィルタ２８の
各偏光軸に対して略４５度の角度の関係に配置され、こ
こでは水平方向に平行である。この液晶セル３０は、制
御回路１４からの制御信号の第１フレーム期間にオン状
態にされ、第２フレーム期間にオフ状態になるとする。
液晶セル３０は、オン状態にあるときは、入射光線にリ
タデーションを与えず、入射偏光光線は偏光方向を変え
ることなく出射される。また、液晶セル３０は、制御信
号によりオフ状態にあるときは、入射光線に半波長のリ
タデーションを与え、入射偏光光線はその偏光方向が９
０度だけ回転されて出射される。液晶セル３０として
は、ある程度高速動作が得られ、光透過率が良好で、安
価な点から、特開昭６０−１９６７２８号に詳細に記載
される通称「πセル」と呼ばれる液晶セルが好適であ
る。更に、高速動作が必要であれば可変光学リターダと
してＰＬＺＴ素子を使用してもよい。

【００１３】複屈折フィルタ３２は、方解石、水晶等の
如き複屈折性を有する単光軸異方性結晶から成る複屈折
性偏光子である。複屈折性偏光子は入射面に対して傾斜
した光軸を有し、複屈折フィルタ３２の光軸３２ａは入
射面への投影が偏光フィルタ２８の光吸収軸２８ａと平
行であり、軸２０に関して上側が撮像ターゲット２４側
に傾斜している。複屈折性偏光子に自然光線が直角に入
射すると、偏光子内で、偏光子の光軸及び入射光線の進
行方向で決まる主面内で真っ直ぐに進む常光線と、屈曲
して進む異常光線に分けられる。常光線及び異常光線
は、偏光子を通過したときは互いに平行な光となるの
で、複屈折性偏光子を通して物体を見ると二重に見え
る。また、複屈折性偏光子に偏光光線を入射すると、偏
光光線の進行方向及び光軸で決まる主面と偏光光線の偏
光方向との関係に応じて、常光線又は異常光線のいずれ
か一方のみが出射される。入射偏光光線の偏光方向が主
面に直角であれば、偏光光線は偏光子内を真っ直ぐに進
み常光線として出射される。一方、入射偏光光線の偏光
方向が偏光子の光軸に平行であれば、偏光光線は偏光子
内で屈折して進み異常光線として出射される。異常光線
が常光線に対してどの方向にずれるかは、光軸の傾斜方
向に依存し、複屈折フィルタ３２では、異常光線は常光
線に対して斜め左上側にずれる。また、ずれ量は複屈折
フィルタ３２の材質及び厚さに依存する。

【００１４】ＣＣＤ撮像ターゲット２４は、実際には数
十万個のＣＣＤ素子を有するが、図５では説明を簡単に
するために、そのうちの４個のみのＣＣＤ素子２４ａ〜
２４ｄを示す。ここで、各ＣＣＤ素子は正方形で表し、
素子のピッチは各素子の一辺の長さに等しいものとす
る。ＣＣＤ素子の行配列方向は水平方向に平行であり、
偏光フィルタ２８の各軸と４５度の角度を成す。また、
複屈折フィルタ３２による上述のずれ量は、素子のピッ
チの２の１／２乗倍に相当する。

【００１５】液晶セル３０をオン状態にすると、偏光フ
ィルタ２８の光透過軸２８ｂを通過した偏光光線は、偏
光方向が回転されることなく液晶セル３０を通過し、複
屈折フィルタ３２に入射する。偏光光線及び複屈折フィ
ルタ３２の光軸３２ａで決まる主面に対して偏光光線の
偏光方向は直角であるので、偏光光線は複屈折フィルタ
３２を常光線として直進して撮像ターゲット２４に到達
する。即ち、被写体の画像は直進して、撮像ターゲット
２４に投射される。ＣＣＤ素子２４ａ〜２４ｄは、その
上に投射された画素情報２４ａ１、２４ｂ１、２４ｃ１
及び２４ｄ１を検出する。この様にして撮像ターゲット
２４で検出された画素情報は、電気信号に変換されてビ
デオ信号生成回路２６に供給される。ビデオ信号生成回
路２８は、入力された電気信号を処理し、１フレーム分
のＮＴＳＣビデオ信号を生成して出力する。

【００１６】次に液晶セル３０をオフ状態にすると、偏
光フィルタ２８の光透過軸２８ｂを通過した偏光光線
は、偏光方向が９０度だけ回転されて液晶セル３０を通
過し、複屈折フィルタ３２に入射する。偏光光線及び複
屈折フィルタ３２の光軸３２ａで決まる主面に対して偏
光光線の偏光方向は平行であるので、偏光光線は複屈折
フィルタ３２内で異常光線として斜め左上側に屈折した
後複屈折フィルタ３２から出射され、撮像ターゲット２
４に到達する。即ち、被写体の画像は、液晶セル３０が
オン状態のときに比較して斜め左上側にずれて撮像ター
ゲット２４に投射される。したがって、オン状態では各
ＣＣＤ素子の斜め右下側に投射されて検出されなかった
画素情報２４ａ２、２４ｂ２、２４ｃ２及び２４ｄ２が
夫々ＣＣＤ素子２４ａ、２４ｂ、２４ｃ及び２４ｄで検
出できるようになる。この様に撮像ターゲット２４で検
出された画素情報は、同様にして、電気信号に変換され
た後、ビデオ信号生成回路２６から１フレーム分のＮＴ
ＳＣビデオ信号として出力される。

【００１７】この様に、ビデオ信号生成回路２８から
は、被写体の画像内の画素情報２４ａ１、２４ｂ１、２
４ｃ１及び２４ｄ１を含む第１フレーム・ビデオ信号
と、第１フレームに含まれる画素情報で囲まれた位置の
画素情報２４ａ２、２４ｂ２、２４ｃ２及び２４ｄ２を
含む第２フレーム・ビデオ信号とがフレーム毎に交互に
出力される。

【００１８】タイミング調整回路１６は、ビデオ・カメ
ラ１０からの第１及び第２フレーム・ビデオ信号による
画像が、被写体の画像における位置関係と同等の位置関
係でモニタ（図示せず）に表示されるようにビデオ信号
の水平及び垂直同期信号のタイミングを調整する。

【００１９】図３に示す様に、ビデオ信号生成回路２６
からのビデオ信号は、ビデオ信号分離回路３４に供給さ
れる。ビデオ信号分離回路３４は、入力ビデオ信号を映
像信号、水平同期信号Ｈ及び垂直同期信号Ｖに分離して
出力する。映像信号は、ビデオ信号合成回路３６に供給
される。ビデオ信号合成回路３６は、この映像信号と、
後述するスイッチ回路３８から水平及び垂直同期信号
Ｈ’、Ｖ’とを合成し、ビデオ信号としてモニタ１８に
出力する。

【００２０】スイッチ回路３８は、入力端子Ａ、Ｂ及び
出力端子Ｃを含むＨ用スイッチと、入力端子Ｄ、Ｅ及び
出力端子Ｆを含むＶ用スイッチとを有し、制御回路１４
からの制御信号に応じて両方のスイッチは切替制御され
る。水平同期信号Ｈは、モニタ１８上の画素の１／２ピ
ッチの水平走査時間に相当する時間だけ信号を遅延する
１／２画素遅延回路４０を介してスイッチ回路３８の入
力端子Ａに供給される他に、直接に入力端子Ｂに供給さ
れる。垂直同期信号Ｖは、１／４水平走査期間（１Ｈ／
４）に相当する時間だけ信号を遅延する１Ｈ／４遅延回
路４２を介してスイッチ回路３８の入力端子Ｄに供給さ
れる他に、直接に入力端子Ｅに供給される。

【００２１】制御信号が第１フレーム期間の間、Ｈ用ス
イッチは入力端子Ａを選択し、Ｖ用スイッチは入力端子
Ｄを選択する。したがって、スイッチ回路３８の出力水
平同期信号Ｈ’は、入力水平同期信号Ｈに対して１／２
画素分だけ遅延され、出力垂直同期信号Ｖ’は、入力垂
直同期信号Ｖに対して１Ｈ／４分だけ遅延される。制御
信号が第２フレーム期間の間、Ｈ用スイッチは入力端子
Ｂを選択し、Ｖ用スイッチは入力端子Ｅを選択する。し
たがって、入力水平及び垂直同期信号Ｈ、Ｖは、そのま
ま夫々出力水平及び垂直同期信号Ｈ’、Ｖ’として出力
される。ビデオ信号合成回路３６は、入力映像信号と、
水平及び垂直同期信号Ｈ’、Ｖ’とを合成してて出力ビ
デオ信号を生成し、モニタ１８に供給する。

【００２２】図６は、モニタ１８上で走査される水平走
査ラインの位置を示す簡略図である。第１フレーム期間
のビデオ信号では、水平同期信号は１／２画素分だけ遅
延されているので、走査ラインは通常より１／２画素分
だけ左から走査され、垂直同期信号は１Ｈ／４だけ遅延
されているので、走査ラインは通常より１フレーム内の
隣接する奇数及び偶数フィールドの走査ラインの間隔の
１／２だけ上に走査される。第２フレーム期間のビデオ
信号では、水平及び垂直同期信号は遅延されていないの
で、走査ラインは通常の位置に走査される。よって、第
２フレーム・ビデオ信号の走査ラインは、第１フレーム
・ビデオ信号の走査ラインの間で且つ１／２画素分右側
にずれて走査されて、第１及び第２フレーム・ビデオ信
号により１画像が形成される。これにより、モニタ１８
に表示される画像は、通常の方式による画像に比較し
て、水平及び垂直方向の両方向で解像度が改善される。
ただし、フレーム周波数は半分になる。

【００２３】上述の説明では、フレーム単位の画像ずら
しを行ったが、ビデオ・カメラ１０から得られるビデオ
信号の偶数フィールドを奇数フィールドを水平方向にず
らすことでも、水平方向の解像度を改善することができ
る。ただし、この様なフィールド単位の画像ずらしで
は、ずらし方向は水平方向に限られる。

【００２４】以上、本発明の一実施例について説明した
が、本発明の要旨を逸脱することなく種々の変更が可能
であることは当業者には明かである。モニタ１８が、映
像信号、水平及び垂直同期信号用の入力端子を個別に有
する場合は、ビデオ信号合成回路３６は省略できる。ま
た、ビデオ信号がカラー信号である場合は、映像信号は
輝度信号及び色差信号或いはＲ、Ｇ及びＢ信号から成
る。また、画像ずらし器１２はビデオ・カメラ１０の前
に配置したが、レンズ２２及び撮像ターゲット２４の間
に配置してもよい。更に、偏光フィルタ２８及び複屈折
フィルタ３２の位置を交換してもよい。

【００２５】ビデオ・カメラ１０の出力ビデオ信号を一
旦ビデオ・テープ・レコーダ（ＶＴＲ）に録画し、ＶＴ
Ｒの出力をタイミング調整回路１６及び制御回路１４に
供給してもよい。

【００２６】

【発明の効果】本発明によれば、ＮＴＳＣ方式の如き通
常の解像度のテレビジョン・カメラ及びモニタを使用し
て、大容量メモリを使用することなく、且つ動画を高解
像度表示できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の高解像度表示装置の概略構成を示すブ
ロック図。

【図２】図１の装置の一部を示すブロック図。

【図３】図１の装置の一部を示すブロック図。

【図４】本発明の装置の動作を説明するためのタイミン
グ図。

【図５】撮像ターゲット及び検出画素情報の関係を示す
簡略図。

【図６】モニタ上の走査ラインを示す簡略図。

【図７】従来の高解像表示装置を示すブロック図。

【符号の説明】

１４制御回路１６タイミング調整回路１８モニタ２４撮像ターゲット２６ビデオ信号生成回路２８偏光フィルタ３０可変光学リターダ３２複屈折フィルタ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】表示器と、撮像ターゲットと、上記撮像ターゲットから得られる電気信号からビデオ信
号を生成するビデオ信号生成回路と、上記ビデオ信号を受けて、該ビデオ信号の連続する第１
及び第２画像間で変化する制御信号を発生する制御回路
と、該撮像ターゲットの前に配置され、上記制御信号に応じ
て第１及び第２制御状態に切り替えられ、入射光線の振
動面を上記第１制御状態で９０度回転させ、上記第２制
御状態で回転させない可変光学リターダと、該可変光学リターダに対し、上記撮像ターゲット側又は
その反対側の一方側に配置され、入射光線を一方向に偏
光する偏光フィルタと、上記可変光学リターダに対し、上記偏光フィルタの反対
側に配置され、上記偏光フィルタの偏光方向に対して、
所定方向の光軸を有する複屈折偏光子と、上記制御信号に応じて、上記ビデオ信号の同期信号のタ
イミングを調整して上記ビデオ信号を上記表示器に供給
し、上記第１及び第２画像が所定量ずれた状態で上記表
示器上に表示されるようにするタイミング調整回路とを
具えることを特徴とする高解像度表示装置。
【請求項２】上記複屈折偏光子の上記光軸が入射光線
の進行方向と形成する面は、上記偏光フィルタの偏光方
向に対して直角又は平行である請求項１に記載の高解像
度表示装置。
【請求項３】上記複屈折偏光子は、単光軸異方体結晶
である請求項１に記載の高解像度表示装置。
【請求項４】上記第１及び第２画像は、夫々連続する
２フレームの画像である請求項１に記載の高解像度表示
装置。
【請求項５】上記第１及び第２画像は、夫々連続する
奇数及び偶数フィールドの画像である請求項１に記載の
高解像度表示装置。