JPS61157092A - 撮像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 この発明は単一の固体搬像素子を用いてフレーム画像を
形成する撮像装置に関するものである。

〔従来技術〕

現在使用されている映像信号再生装置としてはテレビジ
ョン受像機が一般的である。このテレビジョン受像機に
入力される信号としては、例えばＰＡＬ方式およびＮＴ
ＳＣ方式等による映像信号があり、これらにはインタレ
ース方式が採用されている。

従って撮像装置としては、テレビジョン受像機への入力
をＢＴ能とするため、インタレース方式を採用した映像
信号、すなわち奇数フィールドおよび偶数フィールド信
号を形成する必要がある。このため、撮像装置に利用さ
れている撮像素子としては、簡易のフィールド撮影用の
ものを除き殆どがフレーム画像用となっている。

このフレーム画撮像用の撮像素子としては、奇数フィー
ルド用と偶数フィールド用の撮像セルを交互に配置した
ものがある。また、この撮像素子は現状のＬＳＩ技術上
の問題により、水平方向撮像セル数を充分確保できない
ことから１画像の垂直相関性を利用して高解像度化する
必要がある。

さらに動画撮像および静止画撮像の両方の目的に適応し
得ることが要求される。

ところが、上記のフレーム対策および垂直相関性等を考
えると、現状の撮像素子は光励起で蓄積された電荷を外
部へ読出す方式であるので、良好な画質を得るためのも
のとしては十分であるとは言い難い。

例えば、従来のＩ　Ｌ−ＣＯＤやＸ−Ｙアドレス型ＭＯ
５′４のように、さ数フイールド用と偶数フィールド用
の撮像セルを交互に配置した撮像素子を用いて撮像し、
垂直相関処理を行なうと、遅延線等を設ける必要がある
ため回路構成が複雑化し、しかも、垂直相関距離が遠い
ことにより偽信号か発生し易いという問題点があった。

また　１記相関距離に係る問題を解決した固体撮像素子
としては、特開昭５９−５０６８４に開称されたＸ−Ｙ
アドレス型ＭＯ５があるが、これは信号処理系がさらに
１系統必要となり、さらに静止画記録用ヘッドとして奇
偶両フィールド同時書込み可能なものが要求されるので
１回路およびコスト的に問題がある。

〔目的〕

この発明は前記問題点に着目して成されたもので、簡単
な回路構成により高画質なフレーム画像を形成し得る撮
像装置の提供を目的とする。

〔実施例〕

まず、この発明の第１実施例を第１図ないし第４図に基
づいて説明する。

第１図は色分解フィルタ１の配列例を示す図で、図中文
［、立２２文３・・・・・・は各水平ラインを表し、そ
の本数は１例えばＮＴＳＣ方式においては約４９０本あ
る。奇数番の水平ライン交１゜立３１文５・・・・・・
には緑色光を透過させる緑色光透過フィルタｇ、赤色光
を透過させる赤色光透過フィルタｒが、偶数番の水平ラ
インｌｚ、！；Ｌｔ。

交６・・・・・・には緑色光透過フィルタｇと青色光を
透過させる青色透過フィルタｂが交互に繰返し配してあ
り、−水平ラインの画素数は５７０画素となっている。

この色分解フィルタｌを介して得られる異なる色光によ
り、前記非破壊読出し可能な撮像素子の各画素には色信
号としての電荷が蓄積される。この実施例では、非破壊
読出し可使な撮像素子（以下ＳＩＴと称す）から、２水
平ライン同時読出し方式によって色信号を読出す様にな
っている０図示のｎｌＨ，ｎ２Ｈ，ｎ３Ｈ・・・・・・
は奇数フィールドの形成に際して同時に読出される各水
平ライン！；Ｌ＋　　、１２．１３・・・・・・の組合
せを、ｍＩＨ、ｍ２　Ｈ、ｍ３　Ｈ・・・・・・は偶数
フィールドの形成に際して同時に読出される各水平ライ
ン文ｌ。

１２．３１３・・・・・・の組合せを表している。すな
わち、奇数フィールドにおけるｎｌＨでは水平ライン文
ｌと１２．ｎ２Ｈでは水平ライン９．３と文４という様
に順次隣接水平ラインが同時に読出される。また、次の
偶数フィールドでは、前記奇数フィールドの画像信号を
補間するために、前記組合せｎｌＨ，ｎ２Ｈ・・・から
１水平ラインずらした組合せで読出しが行なわれる。す
なわち、ｍＩＨでは水モライン立２と１３．ｍ２Ｈでは
水平ライン交４と又５という様に前記奇数フィールドの
場合から一水平ラインずらし、た組合せで２本の水平ラ
インが同時に読出される。この後上記組合せで読出され
た色信号には垂直相関性を利用した後述の信号処理が施
される。

第２図は前記５ＩＴ２からの信号読出し手段２ａを示す
模式図である。この実施例では、２水平ライン毎の２つ
のＧ信号（緑色信号）と、Ｒ信号（赤色信号）およびＢ
信号（青色信号）がそれぞれ独立に読出せる４線出力方
式となっている。この方式を用いることにより、後述の
信号処理において通常必要とされていた色分離のための
サンプルホールドが不用となる。各水平ライン文１゜立
２　、立３・・・・・・は垂直スイッチ２ａｌにより選
択され、各画素信号は不図示の水平転送スイッチにより
選択される。また、各画素蓄積電荷のリセットは垂直リ
セットスイッチ２ａ２により行なわれる。この垂直リセ
ットスイッチ２ａ２は、静止画撮像と動画撮像とで動作
のタイミングが異なる。

静止画撮像を行なう場合には、５ＩＴ２の全撮像セルに
蓄積された不要電荷を同時にリセットし。

所定時間後にシャッタを閉じることによって電荷の蓄積
時間をコントロールする。この後、電荷の蓄積された５
ＩＴ２から、ｎＩＨ，ｎ２Ｈ・・・・・・が順次読出さ
れて奇数フィールドの画像信号が形成され、さらに、ｍ
ｌＨ，ｍ２Ｈ・・・・・・が順次読出されて偶数フィー
ルドの画像信号が形成される。これにより、ｌフレーム
の画像信号が得られる。′また、動画撮像では信号を読
出した後にリセットを行ない、次に信号を読出すタイミ
ングにより電荷の蓄積時間が決定される。この場合、２
水モライン同時読出し方式では、奇数フィールドと偶数
フィールドとで組合せが異なるため、この点を考慮して
リセットを行なうことが望ましい６例えば第１図におい
て、奇数フィールドのｎ２Ｈの信号読出し終了後、偶数
フィールドのｍｌＨの読出しのために２本の水モライン
文２と文３のリセットを行なえばｍｌ）ｌの読出し時に
おける水モライン丈２．交３の蓄積時間は等しくなり、
この２本の水平ライン９．２と交３より読出される信号
のレベル差は無くなる。この効果は、この発明の特徴の
一つである。なお、他の奇数フィールドにおける各ｎＨ
および偶数フィールドにおける各ｍＨについても蓄積時
間が等しくなる様に電荷のリセットを行なう。

なお、上記説明では各水平ライン同時リセットを行なう
場合について述べたが、各画素毎にリセ７）を行なえば
完全に各画素の蓄積時間を等しくすることができる。

第３図は５ＩＴ２から読出された一色信号の信号処理手
段Ｓ１を示すブロック図である。

図において、前記５ＩＴ２から出力されるＲｏＧ、Ｂ信
号は、それぞれ殆ど同一の遅延時間を有するアンプ３、
ホワイトバランスアンプ４，５に入力されてホワイトバ
ランスがとられた後、後段のプロセス回路６に入力され
る。プロセス回路６では、クランプおよびγ補正等が行
なわれるが、この際Ｇ、Ｂ、Ｒ信号はそれぞれ同様な構
成の回路に入力されるため、プロセス回路６から出力さ
れるＧ、Ｂ、Ｒ信号は殆ど同一時間遅延された信号とな
る。このプロセス回路６から出力されたＲ、Ｂ信号は加
算器７により各々繕ずつ加算された後、Ｇ信号と共にス
イッチ合成回路８に入力される。スイッチ合成回路８で
はＧ信号（Ｇｔ＋Ｇ２）とＲ信号子Ｂ信号（Ｒ１＋Ｂ２
）とがその空間配置に基づき１８０°の位相でスイッチ
合成される。これにより第４図に示す様にサンプリング
折返し成分が各色成分のキャリア周波数で相殺され、第
４図中の斜線部分に示す帯域の解像が可能となる。この
スイッチ合成回路８から出力された信号は、約４．２Ｍ
Ｈｚの低域フィルタ９を介した後、ＡＰＣ回路１０で輪
郭強調され、加算器ｌｌに入力される。また、ＹＬマト
リックス回路１２では入力されるＲＧＢ信号に基づきＮ
ＴＳＣ方式に準拠した輝度信号ＹＮ　＝　Ｑ、３Ｒ＋０
．５９Ｇ＋Ｏ。

ｌＩＢが形成される。この輝度信号ＹＭは減算器１３に
入力され、ここで前記スイッチ合成回路８からの出力と
の減算が行なわれた後、さらに約ＩＭＨｚの低減フィル
タ１４を経て低域輝度信号ＹＬとなる。また、前記Ａ２
０回路ｌＯから出力される信号Ｙ　（４，２ＭＨｚ）と
低域フィルタ９を経て得られるＹ　Ｌ（ＩＭＨｚ）を加
算器１１で加算することにより高域輝度信号ＹＨを得る
ことができる。すなわち加算器１１からはＹ　’＝ＹＬ
　＋ＹＨの信号が得られる。そして、この加算器１１か
らの出力Ｙ′はエンコーダ１５に入力される。

一方１色差形成回路１６では、入力されるＲｌＧ、Ｂ信
号により、色差信号（Ｒ−ＹＬ）、（Ｂ　−ＹＬ）が形
成され、これがそれぞれ低域フィルタ１７．１８を介し
てエンコーダ１５に入力される。

エンコーダ１５ではこの色差信号（Ｒ−ＹＬ）、（Ｂ−
Ｙし）と前記加算器ｌからの信号Ｙ′とに基づきＮＴＳ
Ｃ信号を形成して出力する。

また、静止画撮像の場合には、上記加算回路１１かも出
力された信号Ｙ′は、加算器１９で同期信号５ＹＮＣが
付加された後ＦＭ変調回路２０でＦＭ変調される。また
、低域フィルタ１７．１８より出力される色差信号（Ｒ
−ＹＬ）、（Ｂ−ＹＬ）はラインスイッチ回路２１で線
順次信号に変換された後、ＦＭ変調回路２２でＦＭ変調
され、さらにアンプ２３で前記ＦＭ変調された信号Ｙ′
と加算されて磁気ヘンド２４より磁気記録媒体に記録さ
れる。

第５図はこの発明の第２実施例を示すブロック図である
。この第２実施例は、上記第１実施例においてＧ信号の
モ均値とＲ，Ｂ信号とのスイッチ合成をプロセス処理の
後に行なったのに対し、プロセス処理を行なう以前に上
記スイッチ合成を行なうようにしたもので、ある、これ
によれば、前記第１実施例においてスイッチ合成を行な
うまでの回路に高周波特性および各チャンネル間の遅延
特性にかなりの高精度を要したのに比べ、要求される回
路精度の緩和が可能となる。なお、この場合の折返し歪
は第６図のようになる。

第７図および第８図はこの発明の第３実施例を示す図で
ある。この第３実施例は前記第１．２実施例において２
水平ラインを同時に読出すようにしたのに対し、第７図
に示すように３水平ラインを同時に読出すようにし、さ
らに高画質化を図ったものである。この場合１画像情報
読出し手段としては、垂直スイッチ２ａｌによる水平ラ
インの選択を変えることにより第２図と同様のものを用
いて行なうことができる。例えば、奇数フィールドにお
けるｎｌＨの読出し時には、垂直スイッチ２ａｌによっ
て３木の水平ライン１１．１２　。

又３のうち両側の水平ライン見１と見３が同一信号線上
で加算される様に、また、中央の水平ライン交２は他の
信号線へ読出される様に選択する。

第８図はこの発明の第２実施例の信号処理手段Ｓ３の要
部を示すブロック図で、この実施例では５ＩＴ２から４
つの色信号が出力される０例えばｎＩＨの読出しの場合
、中央水モライン見２の色信号（以下メイン信号と称す
）Ｇ２と８２．両側水平ライン１１．１３の色信号（以
下サブ信号と称す）を加算したＧ信号（Ｇｌ＋Ｇ３）お
よびＲ信号（Ｒ１＋Ｒ３）が出力される。この場合、前
記加算されたサブ信号はメイン信号より信号レベルが６
ｄＢ高くなるので、プロセス回路６とアンプ３ａ、３ｂ
およびホワイトバランスアンプ４゜５との間にアッテネ
ータ２５．２６，２７．２８を挿入し、プロセス回路６
へ入力されるＲ、Ｇ、Ｂ信号の信号レベルを一致させて
いる。これにより偽信号を補正することができ、この効
果はこの発明の特徴の一つである。また、アンプ３ａ、
３ｂおよびホワイトバランスアンプ４，５から出力され
る色信号は１フイール毎にメイン信号とサブ信号とに切
換わりながら出力される。このため、スイッチＳＷＩ、
ＳＷ２．ＳＷ３．ＳＷ４を切換えて前記アッテネータ２
５．２６，２７．２８を選択的に使用する様になってい
る。このために回路構成が簡単になり、この効果はこの
発明の特徴の一つである。このスイッチＳＷＩ、ＳＷ２
．ＳＷ３．ＳＷ４はフィールド切換信号ＦＳに応じて切
換わり、スイッチＳＷＩ、ＳＷ３がアッテネータ２５．
２７に接続されている場合（例えば奇数フィールドの場
合）には、他のスイッチＳＷ２．ＳＷ４はアンプ３ｂ、
およびホワイトバランスアンプ５の出力に直接接続され
、スイッチＳＷ２．ＳＷ４がアッテネータ２６．２８に
接続されている場合（例えば偶数フィールドの場合）に
はスイッチＳＷＩ、ＳＷ３はアンプ３ａおよびホワイト
バランスアンプ４の出力に直接接続される。そして１例
えばｎｌＨの読出し時を考えた場合、プロセス回路６か
ら出力された色信号（Ｇｌ＋Ｇ３）と０２は加算器２９
で加算され、同じくプロセス回路６から出力された色信
号（Ｒ１＋Ｒ３）とＢ２は加算器３０で加算される。こ
の後、各加算器２９．３０から出力される色信号はスイ
ッチ合成回路８でスイッチ合成される。また、色差形成
回路１６には、色信号（Ｒ１＋Ｒ３）とＢ２に加え、Ｇ
信号としてメイン信号（この場合Ｇ２）のみが入力され
る。このメイン信号（Ｇ２）のみの入力は、前記フィー
ルド切換信号によって可変るスイッチＳＷ５によって行
なわれる。この後、色差形成回路１６では、これら色信
号を用いて低域輝度信号ＹＬを形成するため、良好な垂
直解像度が得られる。さらに高域輝度信号はスイッチ合
成回路８からの信号と前記低域輝度信号ＹＬとを用いて
前記第３図に示したものと同様の信号処理を行なうこと
により得ることができるが、この場合前述の様に３本の
水平ライン１１１１２．１３の信号を合成しているため
、第９図に示す如く折返し歪の相殺効果は一層向上する
。これはこの発明の特徴の一つである。また、３１．３
２はホワイトバランス用の色差減算回路であり、ここで
同一水平ラインの色信号に基づき（Ｒ−Ｇ）（Ｂ−Ｇ）
信号を形成することができるため、後段のホワイトバラ
ンス回路３３によるホワイトバランス効果も向上する。

第１Ｏ図はこの発明の：ｔＳ４実施例における信号処理
手段Ｓ４の要部を示すプロ・ンク図で、この第４実施例
は前記第３実施例におけるスイッチ合成をプロセス処理
を行なう以前に行なうようにしたものであり、前記第２
実施例の場合と同様、要求される回路精度の緩和が可能
となる。

第１１図ないし第１４図はこの発明の第５実施例を示す
図で、この第５実施例は３水平ライン回時読出しにおい
て第１１図に示すような配列を有する色分解フィルタｌ
ｂを用いたもので、その配列はいずれの水平列および垂
直列においても、隣接する任意の３個の色透過フィＩレ
タを特定すれ１ｆ、必ずｒ、ｇ、ｂの組合わせとなり得
る配列となっている。この色分解フィルタｌｂを用いる
ことにより、メイン信号からは常にＲ，Ｇ、Ｂ信号が得
られ、この信号から低域輝度信号を形成すれば垂直相関
は高域輝度信号のみに寄与することとなり、垂直解像度
が低下する虞れはなくなる。さらに、輝度信号の形成に
おいて、いずれの垂直列にもＲ，Ｇ、Ｂ信号が存在する
ので、スイッチ合成処理に替え、？ｉなる加算処理を施
こすだけで良いという効果がある。これも、この発明の
特徴の一つである。また、画像信号読出し手段２ｂとし
てはｆｆ１１２図に示すように、２線出力方式とするこ
とができ、製造上の簡略化を図れる。なお図中２ｂｌは
垂直選択スイッチ、２ｂ２はリセットスイッチである。

第１３図は、この第５実施例における信号処理手段Ｓ５
を示すブロック図である０図において、５ＩＴ２から出
力される２個の色信号Ａｔ、Ａ２はそれぞれ加算器３４
でそのまま加算されて輝度信号Ｙとなる。このとき無彩
色画像を撮像した場合の理想状ＩＥでは、第１４図のよ
うに折返し歪は１０．７ＭＨｚで発生する。従ってフィ
ルタ特性をかなり楽に設計することができる。また、ス
イッチＳＷ６はフィールド切換信号に応じて１フイール
ド毎に切換わるものであり、常にメイン信号を取り出し
得るようになっている。このスイッチＳＷ６を介して取
り出された色信号は、サンプルホールド回路３４，３５
．３６によりＲ，Ｇ、Ｂ信号に色分離され、プロセス回
路６には前記Ｇ信号およびホワイトバランスアンプ４．
５を経たＲ、Ｂ信号が入力される。なお、この場合のサ
ンプルホールドコマンドパルスＳＣとしては、ＬＨ毎に
２画素分ずつＲ，Ｇ、Ｂ信号をずらすようにする必要が
ある。

〔効果〕

以北説明したとおり、この発明によれば垂直相関距離を
近づけることが可能となるため、偽信号の発生を減少で
き高画質のフレーム画像を形成することができるという
効果があり、さらに従来のように信号処理系を複雑化す
る必要がなく簡単な回路構成で実施できるという効果も
ある。

【図面の簡単な説明】

ｆｆＪ１図はこの発明の第１実施例に用いる色分解フィ
ルタの配列例を示す説明図、第２図はこの発明の第１実
施例の信号読出し手段を示す説明図、第３図はこの発明
の第１実施例における信号処理７段を示すブロック図、
：ｆＳ４図は第３図に示したものにおける折返し歪を表
わす図、第５図はこの発明の第２実施例の信号処理手段
を示すブロック図、第６図は第５図に示したものにおけ
る折返し歪を表わす図、第７図はこの発明の第３実施例
に用いる色分解フィルタの配列例を示す説明図、第８図
はこの発明の第４実施例の信号処理手段を示すブロック
図、第９図は第８図に示したものにおける折返し歪を表
わす図、第１０図はこの発明の第４実施例の信号処理手
段の要部を示すブロック図、第１１図はこの発明の第５
実施例に用いる色分解フィルタの配列例を示す説明図、
第１２図はこの発明の第５実施例の信号読出し手段を示
す説明図、第１３図はこの発明の第５実施例の信号処理
手段を示すブロック図、第１４図は第１３図に示したも
のにおける折返し歪を示す図である。 １：色分解フィルタ ２：非破壊読出し可能な撮像素子 ２ａ：画像情報読出し手段 Ｓｌ　、Ｓ２　、Ｓ３　、Ｓａ　、Ｓ５　：信号処理手
段ｇｌ　　、ｇ２　　、ｇ３・・・・・・：緑色光フィ
ルタｂ１．ｂ２．ｂ３・・・・・・：青色光フィルタｒ
ｌｌｒ２．ｒ３・・・・・・“赤色光フィｉレタ第１図 第２図 第９図 第１０図 パ門

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 非破壊読出し可能な撮像素子に蓄積した画像情報を複数
   回読出す画像情報読出し手段と、隣接する水平ラインか
   ら読出された画像情報の垂直相関性を利用して１フレー
   ム分の画像信号を形成する信号処理手段とを備えたこと
   を特徴とする撮像装置。