JPH0771239B2 - Imaging device - Google Patents

Imaging device

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JPH0771239B2
JPH0771239B2 JP1181109A JP18110989A JPH0771239B2 JP H0771239 B2 JPH0771239 B2 JP H0771239B2 JP 1181109 A JP1181109 A JP 1181109A JP 18110989 A JP18110989 A JP 18110989A JP H0771239 B2 JPH0771239 B2 JP H0771239B2
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JP
Japan
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pass filter
optical low
photoelectric conversion
output
conversion means
Prior art date
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JP1181109A
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Japanese (ja)
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JPH0344278A (en
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匡幸 米山
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Panasonic Holdings Corp
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、光,電気変換手段を有するビデオカメラ等の
撮像装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an image pickup device such as a video camera having an optical / electrical conversion unit.

従来の技術 近年、ビデオカメラ等の撮像装置には、固体撮像素子が
使用されている。固体撮像素子は、小型軽量、空間分解
能が画面で一様、低残像である等の種々の長所がある。
しかし、EDTV,HDTV等、解像度の一層の向上が望まれて
いる中で、IC加工精度、歩留りの面から、固体撮像素子
の高画素化が課題となっている。そこで、固体撮像素子
の入射光をフィールド毎に振動させ、解像度を等価的に
2倍に向上する手法が提案された。以下、図面を参照し
ながら説明する。第4図は従来の撮像装置20の構成を示
すブロック図である。第4図において、2は撮像レン
ズ、21は光学ローパスフィルタ(LPF)、22は光電変換
手段、23は出力端、24は光学LPF駆動手段である。撮像
レンズ2を通過した入射光は、光学LPF21を経て、光電
変換手段22にて、光・電気変換をうけ、出力端23に出力
される。光学LPF駆動手段24により、光学LPF21が駆動さ
れ、フィールド毎に、光電変換手段22に対する傾き角を
変化させる。この様子を、第3図(a)および(b)に
示している。この結果、光電変換手段22の画素間隔をa
とすると、光学LPF21を出た光路を、光電変換手段22上
で、a/2だけ、シフトすることができ、等価的に、解像
度を2倍に向上することが可能になる。
2. Description of the Related Art In recent years, solid-state image pickup devices have been used in image pickup apparatuses such as video cameras. The solid-state image sensor has various advantages such as small size and light weight, uniform spatial resolution on the screen, and low afterimage.
However, while further improvement in resolution is desired for EDTV, HDTV, etc., increasing the number of pixels of a solid-state image sensor has become an issue in terms of IC processing accuracy and yield. Therefore, a method has been proposed in which the incident light of the solid-state image sensor is vibrated for each field, and the resolution is equivalently doubled. Hereinafter, description will be given with reference to the drawings. FIG. 4 is a block diagram showing the configuration of the conventional image pickup device 20. In FIG. 4, 2 is an imaging lens, 21 is an optical low-pass filter (LPF), 22 is a photoelectric conversion means, 23 is an output end, and 24 is an optical LPF drive means. The incident light that has passed through the imaging lens 2 passes through the optical LPF 21, is subjected to light-electric conversion by the photoelectric conversion means 22, and is output to the output end 23. The optical LPF driving unit 24 drives the optical LPF 21, and changes the tilt angle with respect to the photoelectric conversion unit 22 for each field. This state is shown in FIGS. 3 (a) and 3 (b). As a result, the pixel interval of the photoelectric conversion means 22 is set to a
Then, the optical path exiting the optical LPF 21 can be shifted by a / 2 on the photoelectric conversion means 22, and equivalently, the resolution can be doubled.

発明が解決しようとする課題 しかしながら、上記のような構成では、オープンループ
制御となる為、温度特性、素子バラツキ等により、光路
シフト量が完全にa/2とならないことがある。たとえ
ば、第5図(a)に示すように、画素間隔aで、光電変
換手段の光センサが配置されているとする。。第5図
(a)にて、第1フィールド状態とする時、第2フィー
ルドでは、第5図(b)の様に、cだけシフトした配置
となる。第1フィールドと、第2フィールドの画素配置
を合成すると、第5図(c)の様になるが、c≠a/2で
あるために、モアレが消えず、充分な解像度向上が達成
されないという問題があった。
However, in the above configuration, since the open loop control is performed, the optical path shift amount may not be a / 2 completely due to temperature characteristics, element variation, and the like. For example, as shown in FIG. 5A, it is assumed that the photosensors of the photoelectric conversion means are arranged at pixel intervals a. . In FIG. 5 (a), when the first field state is set, the second field is shifted by c as shown in FIG. 5 (b). When the pixel arrangements of the first field and the second field are combined, the result is as shown in FIG. 5 (c). However, since c ≠ a / 2, moire does not disappear, and sufficient resolution improvement cannot be achieved. There was a problem.

課題を解決するための手段 上記課題を解決するために、本発明による撮像装置は、
撮像レンズと、フィールド毎に振動幅の切り替わる光学
ローパスフィルタと、光電変換手段と、画像の所定エリ
アの信号を記憶するエリアメモリと、ハイパスフィルタ
と、検波手段と、光学ローパスフィルタ振幅制御手段
と、光学ローパスフィルタ駆動手段と、光電変換手段駆
動装置とで構成され、前記撮像レンズを経た入射光は、
前記光学ローパスフィルタを通過した後、前記光電変換
手段に入力され、電気信号として、前記出力端および、
前記エリアメモリに出力され、前記エリアメモリにて、
各フィールド毎の信号が整列され、前記エリアメモリの
出力信号に対し、前記ハイパスフィルタにて高周波成分
を抽出した後、前記検波手段にて検波されて、前記光学
ローパスフィルタ振幅制御手段に入力され、前記光学ロ
ーパスフィルタ振幅制御手段は、前記検波手段の出力レ
ベルに応じた制御信号を、前記光学ローパスフィルタ駆
動手段に出力し、前記光電変換手段駆動装置から出力さ
れるクロックにより、前記光電変換手段の読出し動作が
制御され、前記光電変換手段駆動装置から出力される、
別の制御パルスが、前記光学ローパスフィルタ駆動手段
に入力され、前記光学ローパスフィルタ駆動手段によ
り、前記光学ローパスフィルタを駆動する様に構成され
ており、前記検波手段の出力が最大となるように、前記
光学ローパスフィルタの振動幅をクローズドループ制御
される様に構成されている。
Means for Solving the Problems In order to solve the above problems, an imaging device according to the present invention is
An imaging lens, an optical low-pass filter whose vibration width is switched for each field, a photoelectric conversion unit, an area memory that stores a signal of a predetermined area of an image, a high-pass filter, a detection unit, an optical low-pass filter amplitude control unit, The optical low-pass filter drive means and the photoelectric conversion means drive device, the incident light that has passed through the imaging lens,
After passing through the optical low-pass filter, is input to the photoelectric conversion means, as an electrical signal, the output end, and
Output to the area memory, and in the area memory,
The signals for each field are aligned, the output signal of the area memory, after extracting a high-frequency component by the high-pass filter, is detected by the detection means, is input to the optical low-pass filter amplitude control means, The optical low-pass filter amplitude control means outputs a control signal according to the output level of the detection means to the optical low-pass filter driving means, and a clock output from the photoelectric conversion means driving device causes the photoelectric conversion means to operate. The read operation is controlled and output from the photoelectric conversion means driving device,
Another control pulse is input to the optical low-pass filter driving means, the optical low-pass filter driving means is configured to drive the optical low-pass filter, so that the output of the detection means is maximum, The vibration width of the optical low-pass filter is configured to be closed-loop controlled.

作用 本発明の撮像装置は、上記した構成により、従来例に比
べ、正確に2倍の解像度を得ることができる。
Action With the above-described configuration, the image pickup apparatus of the present invention can accurately obtain twice the resolution as compared with the conventional example.

実施例 以下、本発明の一実施例の撮像装置について、図面を参
照しながら説明する。第1図は、本発明の撮像装置の一
実施例を示すブロック図である。第1図において、撮像
レンズ1を通過した入射光は、光学LPF11を経て、光電
変換手段12に入力される。光電変換手段12において、
光,電気変換をうけ、エリアメモリ13、および出力端19
に出力される。エリアメモリ13は、画面上の所定のエリ
ア、たとえば、オートフォーカス情報を得るエリア等の
映像信号を記憶するメモリである。エリアは、全画面に
設定してもよい。エリアメモリ13において、複数フィー
ルドの信号を、1フレームの信号に整列する。たとえ
ば、第2図(a)が、第1フィールドの信号列であり、
第2図(b)が、第2フィールドの信号列であるとする
と、整列後の信号列は、第2図(c)の様に水平方向に
画素を補間する配置となる。エリアメモリ13の出力信号
に対し、ハイパスフィルタ(HPF)14を施す。たとえ
ば、第2図(c)のH→H′方向にHPFをかける。HPF出
力を、検波手段15で検波の後、光学LPF振幅制御手段16
に入力し、光学LPF振幅制御手段16の出力を、光学LPF駆
動手段に入力し、光学LPF11の振動幅を制御し、周期的
に振動させる。また、光電変換手段駆動装置17の出力ク
ロックにより、光電変換手段12の読出しタイミングを決
定し、別の制御パルスを、光学LPF駆動手段18に入力し
て、光学LPF11の振動周期を決定する。この時、検波手
段15の出力が最大になる様に光学LPF11の振動幅を制御
する様な、クローズドループを構成する。この結果、光
センサの間隔がaであるとして、第2図(a)に示す様
な位置に、第1フィールドにおける画素位置に定まって
いるとすると、第2図(b)に示す様に、第2フィール
ドにおける画素位置は、第1フィールドに対して正確に
a/2だけシフトする為、解像度の向上を充分に図ること
ができる。なお、本実施例においては、光学LPF11を、
水平方向に傾ける例を示したが、垂直方向に傾け、垂直
方向に画素補間を行なってもよい。この時、HPF14は、
Hメモリ(H:1水平走査期間)メモリを含む、垂直フィ
ルタとするとよい。また、光電変換手段の光センサ列と
して、第2図の様に、垂直に並んだ列を構成する例を示
したが、斜め格子状に光センサを配置した画素補間タイ
プの光電変換手段に使用してもよい。また、光学LPF駆
動手段18でもって、光電変換手段12を直接駆動し、空間
位置ずらしを行なうと共に、光学LPF11を固定の構成と
してもよい。また、上記以外の光学素子を振動させて
も、同様の効果が得られる。また、光電変換手段12とし
ては、固体撮像素子であれば何でもよい。また、光電変
換手段12の後にAD変換器を有し、以下の構成を、ディジ
タル回路としてもよい。また、本発明では2フィールド
シーケンスにて説明したが、3フィールド以上のシーケ
ンスとしてもよい。
Embodiment Hereinafter, an image pickup apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the image pickup apparatus of the present invention. In FIG. 1, the incident light that has passed through the imaging lens 1 is input to the photoelectric conversion means 12 via the optical LPF 11. In the photoelectric conversion means 12,
Receives light and electricity, area memory 13, and output terminal 19
Is output to. The area memory 13 is a memory that stores a video signal of a predetermined area on the screen, for example, an area for obtaining autofocus information. The area may be set on the entire screen. In the area memory 13, the signals of a plurality of fields are aligned with the signal of one frame. For example, FIG. 2A shows a signal train of the first field,
Assuming that FIG. 2B is the signal train of the second field, the aligned signal train has a layout in which pixels are interpolated in the horizontal direction as shown in FIG. A high pass filter (HPF) 14 is applied to the output signal of the area memory 13. For example, HPF is applied in the H → H ′ direction of FIG. 2 (c). The HPF output is detected by the detection means 15, and then the optical LPF amplitude control means 16
Then, the output of the optical LPF amplitude control means 16 is input to the optical LPF driving means to control the oscillation width of the optical LPF 11 to cause periodic oscillation. Further, the read timing of the photoelectric conversion means 12 is determined by the output clock of the photoelectric conversion means driving device 17, another control pulse is input to the optical LPF driving means 18, and the oscillation cycle of the optical LPF 11 is determined. At this time, a closed loop is configured so as to control the vibration width of the optical LPF 11 so that the output of the detection means 15 becomes maximum. As a result, assuming that the distance between the photosensors is a and the pixel position in the first field is set at the position shown in FIG. 2 (a), as shown in FIG. 2 (b), The pixel position in the second field is exactly
Since it shifts by a / 2, the resolution can be sufficiently improved. In this embodiment, the optical LPF11 is
Although the example of inclining in the horizontal direction has been shown, it is also possible to incline in the vertical direction and perform pixel interpolation in the vertical direction. At this time, HPF14
A vertical filter including an H memory (H: 1 horizontal scanning period) memory is preferable. Further, as the photosensor row of the photoelectric conversion means, an example in which vertically arranged rows are formed as shown in FIG. 2 is used. You may. Further, the optical LPF drive unit 18 may directly drive the photoelectric conversion unit 12 to shift the spatial position, and the optical LPF 11 may be fixed. Also, the same effect can be obtained by vibrating an optical element other than the above. The photoelectric conversion means 12 may be any solid-state image sensor. Further, an AD converter may be provided after the photoelectric conversion means 12, and the following configuration may be a digital circuit. Further, although the present invention has been described as a two-field sequence, a sequence of three or more fields may be used.

発明の効果 以上のように、本発明の撮像手段によれば、光学LPF振
動による解像度向上の効果を、温度変化、素子バラツキ
に関らず,安定かつ完全に実現することができる。
EFFECTS OF THE INVENTION As described above, according to the imaging means of the present invention, the effect of improving the resolution due to the optical LPF vibration can be stably and completely realized regardless of the temperature change and the element variation.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は本発明の一実施例における撮像装置のブロック
図、第2図は光学LPF振動による画素補間の効果を示す
模式図、第3図は光学LPF振動により、光路シフトが生
じることを説明するブロック図、第4図は従来例におけ
る撮像装置のブロック図、第5図は従来例における画素
補間の状況を示す模式図である。 1……撮像レンズ、11……光学ローパスフィルタ、12…
…光電変換手段、13……エリアメモリ、14……ハイパス
フィルタ、15……検波手段、16……光学ローパスフィル
タ振幅制御手段、17……光電変換手段駆動装置、18……
光学ローパスフィルタ駆動手段、10……撮像装置。
FIG. 1 is a block diagram of an image pickup apparatus according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a schematic diagram showing an effect of pixel interpolation by optical LPF vibration, and FIG. 3 is an optical path shift caused by optical LPF vibration. FIG. 4 is a block diagram of an image pickup apparatus in a conventional example, and FIG. 5 is a schematic diagram showing a state of pixel interpolation in a conventional example. 1 ... Imaging lens, 11 ... Optical low-pass filter, 12 ...
... photoelectric conversion means, 13 ... area memory, 14 ... high-pass filter, 15 ... detection means, 16 ... optical low-pass filter amplitude control means, 17 ... photoelectric conversion means drive device, 18 ...
Optical low-pass filter driving means, 10 ... Imaging device.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】撮像レンズと、フィールド毎に振動幅の切
り替わる光学ローパスフィルタと、光電変換手段と、画
像の所定エリアの信号を記憶するエリアメモリと、ハイ
パスフィルタと、検波手段と、光学ローパスフィルタ振
幅制御手段と、光学ローパスフィルタ駆動手段と、光電
変換手段駆動装置とで構成され、前記撮像レンズを経た
入射光は、前記光学ローパスフィルタを通過した後、前
記光電変換手段に入力され、電気信号として、前記出力
端および、前記エリアメモリに出力され、前記エリアメ
モリにて、各フィールド毎の信号が整列され、前記エリ
アメモリの出力信号に対し、前記ハイパスフィルタにて
高周波成分を抽出した後、前記検波手段にて検波され
て、前記光学ローパスフィルタ振幅制御手段に入力さ
れ、前記光学ローパスフィルタ振幅制御手段は、前記検
波手段の出力レベルに応じた制御信号を、前記光学ロー
パスフィルタ駆動手段に出力し、前記光電変換手段駆動
装置から出力されるクロックにより、前記光電変換手段
の読出し動作が制御され、前記光電変換手段駆動装置か
ら出力される、別の制御パルスが、前記光学ローパスフ
ィルタ駆動手段に入力され、前記光学ローパスフィルタ
駆動手段により、前記光学ローパスフィルタを駆動する
様に構成されており、前記検波手段の出力が最大となる
ように、前記光学ローパスフィルタの振動幅をクローズ
ドループ制御することを特徴とした撮像装置。
1. An imaging lens, an optical low-pass filter whose vibration width is switched for each field, a photoelectric conversion means, an area memory for storing a signal of a predetermined area of an image, a high-pass filter, a detection means, and an optical low-pass filter. It is composed of an amplitude control means, an optical low-pass filter driving means, and a photoelectric conversion means driving device, and the incident light having passed through the imaging lens is input to the photoelectric conversion means after passing through the optical low-pass filter, and an electric signal. As the output terminal and the output to the area memory, the signals for each field are aligned in the area memory, and after the high-pass filter is extracted from the output signal of the area memory by the high-pass filter, The optical low-pass filter is detected by the detecting means and input to the optical low-pass filter amplitude control means. The filter amplitude control means outputs a control signal according to the output level of the detection means to the optical low-pass filter drive means, and a read operation of the photoelectric conversion means is performed by a clock output from the photoelectric conversion means drive device. Another control pulse that is controlled and output from the photoelectric conversion unit driving device is input to the optical low-pass filter driving unit, and is configured to drive the optical low-pass filter by the optical low-pass filter driving unit. The imaging apparatus is characterized in that the oscillation width of the optical low-pass filter is closed-loop controlled so that the output of the detection means becomes maximum.
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