JPH02276385A

JPH02276385A - 映像記録及び再生装置

Info

Publication number: JPH02276385A
Application number: JP1336197A
Authority: JP
Inventors: Simon H Spencer; シモン　ハワード　スペンサー
Original assignee: GEC Marconi Ltd; Marconi Co Ltd
Current assignee: BAE Systems Electronics Ltd
Priority date: 1988-12-23
Filing date: 1989-12-25
Publication date: 1990-11-13
Also published as: GB2226469A; EP0375334A2; US5130814A; EP0375334A3

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】（産業上の利用分野）この発明は映像記録及び再生装置に関し、特にテレビジ
ョン信号の発生に固体（ソリッドステート）描像センサ
を用いた高解像度、高速の記録及び再生装置に関する。

（従来の技術と課題）テレビジョンカメラに必要な解像度と速度は、ますます
高くなっている。これは従来の技術に大きな問題を課し
、通常、回路の複雑さと解像度／速度とが相互犠牲の関
係にある。特に従来の技術では、非常に高いバンド幅を
取り扱う場合に、そのような高い周波数で映像信号を記
録及び表示するのが困難であるという問題が生じる。本
発明は、そうした高解像度、高速のシステムを達成しよ
うとするものであり、また本発明は非インクレースシス
テムに限定されないが、高解像度を達成するのにインク
レース（飛び越し）が必要でないようなシステムを得る
ことにある。

（課題を解決するための手段）本発明によれば、像形成すべきシーンからの放射を２つ
の固体撮像装置上へ同時に集束させるビームスプリッタ
を有するカメラで、一方の撮像装置が他方の撮像装置に
対して一方向に半ビクセル、それと直交する方向に１テ
レビ走査線づつずらされているカメラ、及び前記２つの
撮像装置からの出力を結合して前記シーンの単一画像を
生成する手段を備えた映像装置が堤供される。

好ましくは、撮像装置からの出力がデジタル化され圧縮
される。情報を、例えばデジタルカセットレコーダ内へ
デジタル的に記憶する前に、走査線帰線期間を除去し得
る。

入力時の速度より低い、好ましくは１／４の速度で情報
がレコーダから読み取られる再生手段を用いることがで
きる。

解像度をさらに高めるため、再生手段は信号の選択され
た周波数帯域の選択部分を選定量だけ遅延する手段を含
み得る。この遅延手段は、選択された高周波帯域内の情
報の１つおきのピクセルを表す信号を１走査線期間だけ
遅延する手段と、前記高周波帯域より低い周波数の全情
報を一走査線期間だけ遅延する手段とを備えるのが好ま
しい。

適切な遅延後得られた情報が結合され、１つおきの走査
線が半ビクセル期間だけ遅延される。

（実施例）以下、発明の実施例を添付の図面を参照しながら一例と
してのみ説明する。

第１図を参照すると、テレビカメラは、像形成すべきシ
ーンからの放射をビームスプリッタ２上に差し向ける集
束レンズ１を備える。レンズｌとビームスプリッタ２が
、放射を２つのＣＣＤ　ｊｌ）像アレイＣＣＤＡとＣＣ
Ｄ　ｍ上に集束させ、これら２つのＣＣＤはそれぞれ水
平方向に半ピクセル、垂直方向に１テレビ（Ｔ　Ｖ）走
査線づつ相互にずらされている。この関係は第３図に示
しである。

第３図に見られるように、使用されるＣＣＤは、隣合う
水平方向の画素間に不感帯（デッドバンド）を持たず、
また隣合う画素列間に１走査線幅より小さい間隔を有す
る型である。すなわち、重ね合わせると、第３図の斜線
で示すようなある程度の重複が生じる。さらにＣ（１１
）は、フィリップス社製あるいはテキサス・インスッル
メント社製３相装置などの３相出力型である。これらＣ
ＣＤは３相装置なので、単相出力装置における通常の１
／３で走査できるため、全体として高い走査速度が得ら
れる。それぞれのＣ（１１）からの３相出力は２つのマ
ルチプレクサ３ａと３ｂに各々に送られ、そこで単相の
出力信号を生じるように各々結合されて、２つのアナロ
グ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換器４ａと４ｂの各々に送ら
れる。これらのＡ／Ｄ変換器は６ビツトの変換器で、４
５ＭＨｚの発生器５から得られ、２の割算器６で分周さ
れた２２．５ＭＨｚの周波数でサンプルされるように構
成されている。

それぞれのＡ／Ｄ変換器からの２つの６ビツトデータラ
インは、同じ＜４５ＭＨｚの発生器５からの周波数が供
給されく２：１のマルチプレクサ７によって結合される
。Ａ／Ｄ変換器からの信号の周波数は１３５Ｍｂ／ｓｅ
ｃなので、マルチプレクサ７からの出力周波数は２７０
Ｍｂ／ｓｅｃである。マルチプレクサ７がＣＣＤＡから
の奇数のＴＶ走査線をＣＣＤ１からの偶数のＴＶ走査線
と結合して、完全なテレビ画像（一般に５７６本のＴＶ
走査線からなる）を生じる。ここでバンド幅を減らすた
め、どのテレビ信号にも存在し、一般にその信号の約２
０％を占める通常の走査線帰線期間を取り除（のが有利
である。これは、各走査線の実際に使われている映像情
報部分を拡張し、走査線帰線期間内にまで食い込ませる
走査線帰線フォーマツタ８によって行われる。情報の拡
張のため、フォーマツタ８から現れる情報の速度は減少
され、概念上、情報の各月は以前よりも隣合う同士がわ
ずかに離れて見えるようになることが明かであろう。

つまり、フォーマツタ８からの出力速度は、■８．３Ｍ
Ｈｚのバンド幅に対応した２　２０　Ｍｂ／ｓｅｃとな
る。

尚、フィールド帰線期間を取り除くこともでき、この場
合信号は１７ＭＨｚのバンド幅に対応する２　０３　Ｍ
ｂ／ｓｅｃに減少される。フォーマツタ８からの信号は
８ビツトのフォーマットで出力され、デジタルカセット
レコーダ（ＤＣＲ）９などのデジタルレコーダに直接加
えることができる。第１図中の点線は、ＣＣＤセンサＡ
とＢ両方からの出力が従来の方法で直接結合される場合
に、３６０Ｍｂ／ｓｅｃのビット速度に対応して３０Ｍ
Ｈ２の映像バンド幅が生成される過程を示している。つ
まり、３６０　Ｍｂ／ｓｅｅは３０ＭＨｚの２倍のピク
セルクロックで６ビツトづつ量子化されたものである。

従って、本発明の圧縮システムは、１．６４ｊｌのバン
ド幅縮小化を含む。

第２図は、デジタルレコーダからのデータを再生し、そ
のデータをＴＶデイスプレィ表示用の標準映像フォーマ
ットへ変換するのに適切な装置を示す。デジタルレコー
ダからの信号は８ビツトのラインを介して、入力時の速
度の１／４の速度、つまり５５Ｍｂ／ｓｅｅで走査線帰
線フォーマツタｌＯに出力され、該フォーマツタｌＯが
データを圧縮することによって走査線帰線を再導入し、
データ速度を６ビツトのフォーマットで６７．５Ｍｂ／
ｓｅｃに高める。この時点で、デジタル／アナログ変換
器（ＤＡＣ）１１によって直接アナログデータに変換で
き、これで画像が生成されるので、テストモニターのた
めにはこの変換を行うのも有用だが、画像は低解像度で
ある。この画像は、１２第３及び４図を簡単に参照する
と、画像は２つのＣＣＤアレイＡとＢによって、第４（
ａ）図に示す形で空間的に集められるのが分かる。信号
は実際には、第４（ｂ）図に示す形でデジタルカセツテ
レコーダ（Ｄ　ＣＲ）によって記録される。高解像度及
び高速を達成するため、信号は第４（Ｃ）図に示す形で
、最終的なテレビデイスプレィに出力される必要がある
。これは、第２図中点線で囲ったボックス２２によって
達成される。第４（ｂ）図に示した２ｘ４の形から第４
（Ｃ）図の４ｘ４の形へと、垂直方向の解像度を低下さ
せずに拡張するためには、信号を低周波と高周波の成分
に分ける必要がある。

この分離が、第２図の高帯域及び低帯域フィルタ１３．
１４によってそれぞれ行われる。両フィルタは、対称的
なりロスオーバ特性すなわちＩＭｔｌｚで５０％を有し
、単極ネットワークなど低次の形となるように選ばれる
。フィルタ１４によって分離された低周波成分は、１つ
のｌＴＶ走査線期間遅延回路１５を通じて送られる。同
時に、フィルタ１３からの高周波成分は、スイッチ１７
によってＩＴＶ走査線期間遅延回路１６とライン１８を
通じて交互に送られる。スイッチ１７は、半ピクセル期
間（Ｐ／２）おきに切り替わるように構成されている。

この処理で、高周波情報のピクセル数が倍加される。低
周波情報は、システムの垂直方向全解像度を保持するよ
うに、全てが１走査線期間だけ遅延される。その後、高
周波と低周波の両信号は１８で加え合わされ、スイッチ
２０によって決まる交互のライン上を、一方は半ピクセ
ル遅延回路１９を経て通過する。つまり、信号走査線２
．４などの半ピクセル期間づつ遅延される。次に、変換
器（ＤＡＣ）２１でデジタル／アナログ変換が行われ、
７．５　Ｍｌｌｚの最終的な映像波形がＴＶデイスプレ
ィまたは場合によって通常のビデオレコーダに出力され
る。この信号は第４（Ｃ）図に示した形で、垂直及び水
平両方向で高い解像度を有する。システムの簡単な解析
の結果、表示は第４（Ｃ）図に示すようになり、同図中
Ｘ印の入った記号はｌ走査線期間遅延ラインによって発
生されたもので、別のライン上のピクセルは半ピクセル
づつ遅延されている。

上記から、非インクレースカメラ、すなわち−画像全体
が１フレーム中に受は取られるカメラを用いて、垂直及
び水平両方向で高い解像度が達成されることが分かる。

第１図で使われるビームスプリッタプリズムは、２つの
センサが並列に読み出されることで、２：１の縮小をピ
クセルクロツタの速度で行うのを可能とする。これはま
た、データとバンド幅の圧縮も達成可能とする。さらに
、最終的な生成画像は合成表示でなく、使われるフレー
ム転送画像が重複するピクセルを有することから、高い
解像度での正確な画像表示である。尚インターライン転
送装置など、ピクセル間に不感帯を持たない種類のＣＣ
Ｄセンサを用いるのが好ましい。

本システムは、２つのＣＣＤセンサだけを用いたカラー
カメラを形成するように拡張可能である。

−例において、ＣＣＤＡはサヴア゛−ル（Ｓａｖａｒｔ
）の偏光板などの空間フィルタを備えたカラーストリッ
プＣＣＤで、Ｃ（１１）、はモノクロＣ（１１）である
。

高品位テレビ（ＨＤＴＶ）の企画では、従来の走査線が
６２５本または５２５本のシステムの垂直及び水平両方
向解像度の２倍、及び現在のシステムのアスペクト比４
／３と比べて５／３のアスペクト比を有するシステムが
好ましい。これは、６２５本または５２５本の走査線を
持ち、所望の５／３のアスペクト比を得る゛ように１０
％及び半ビクセルだけずらされた２つのＣＣＤセンサを
使用し、本発明の技術を用いることによって達成可能で
ある。この手法は、１０％及び１−１／２ピクセル（す
なわち３ビクセルのカラーピッチの半分）だけずらせる
ことで、カラー伝送用にも使える。垂直方向のセンサ間
間隔は前述した通りであるが、５７６本の走査線より高
い垂直方向解像度を達成するためには、インタレースを
再導入し、セル構造を変更する必要が生じることもある
。

第５（ａ）図は、フィリップス社製の４相６２５ＣＣＤ
センサまたは一定型の５２５フレーム転送装置など４つ
の作像位相を有するＣＣＤが、フィールド１と２の間の
２フイールド（２：１）インクレースシーケンス中に、
その有効走査線の位置をいかに交番させるかを示してい
る。

ＨＤＴＶ用に２つのセンサが使われる場合、セルの高さ
は１１．６μｍから７．８μｍに減少されねばならない
。第５（ｂ）図は、２つのＣＣＤアレイＡとＢからの出
力が４つのフィールドにわたっていかにインタレースさ
れるかを示している。同図から、同一のフィールド上で
ＣＣＤセンサＡとＢがやはり重複していること、また両
方のセンサがそれぞれの有効走査線位置を３．８μｍだ
けずらせていること（通常のインクレースを行う従来の
単一センサカメラでは７．８μｍ）が理解される。

かかる構成は、インクレースを行わない場合の５７６本
のＴＶ走査線と比べ、７６８本のＴＶ走査線という実質
的解像度をもたらす（尚、単一センサの場合の解像度は
４００本のＴＶ走査線である）。この原理のさらなる延
長として、４フイールド（４：　１）のインクレースシ
ーケンスが含まれ、その結果セルの高さはわずか３．Ｌ
ｌｌｍに減少される。

【図面の簡単な説明】

第１図はビテオカメラの各要素を概略的に示す、第２図
は第１図のカメラで記録された画像を処理するための画
像回収装置を示す、第３図、第４図Ｔａ）、（ｂ）、（
Ｃ）及び第５図ｆａ）、（ｂ）は説明図である。２・・・ビームスプリッタ、４　ａ、　４　ｂ・・・ア
ナログ／デジタル変換器、７・・・撮像装置の出力結合
手段、８・・・帰線期間除去手段（フォーマツタ）、９
・・・デジタル記録手段、１０・・・帰線期間回復手段
（フォーマツタ）、１５．１６・・・１走査線期間遅延
手段、１８・・・結合手段、１９・・・半ピクセル遅延
手段、ＣＣＤ・・・撮像装置。（φ１世Ｊ ′すｎ、５（ａ〕図（ψ３１昏）蝉５（ｂ）、図に發 ″′″植１叔口 ○ Ｑ口Ｏ口０区手続補正書（方式） ■、事件の表示平成１年特許願第３３６１９７号２、発明の名称映像記録及び再生装置３、補正をする者事件との関係出願人名称ジ−イーシーマルコニリミテッド４、代理人（円ｄｌ二父更ｔしン

Claims

【特許請求の範囲】

（１）像形成すべきシーンからの放射を２つの固体撮像
装置上へ同時に集束させるビームスプリッタを有するカ
メラで、一方の撮像装置が他方の撮像装置に対して一方
向に半ピクセル、それと直交する方向に１テレビ走査線
づつずらされているカメラ、及び前記２つの撮像装置か
らの出力を結合して前記シーンの画像を生成する手段を
備えた映像装置。
（２）前記各撮像装置に対応、したアナログ／デジタル
変換器を含み、前記結合手段が両アナログ／デジタル変
換器からの出力を圧縮する方法で結合する請求項（１）
記載の映像装置。
（３）データの各走査線及び／又はフィールドの走査線
及び／又はフィールド帰線期間の少なくとも一部を除去
する手段をさらに含む請求項（１）または（２）記載の
映像装置。
（４）画像を記録するデジタル記録手段を含む前記請求
項のいずれか一項記載の映像装置。
（５）前記記録手段から、入力時の速度より低い速度で
データを読み取る手段を含む再生手段をさらに備えた請
求項（４）記載の映像装置。
（６）前記読み取り速度が入力速度の１／４である請求
項（５）記載の映像装置。
（７）前記再生手段が走査線及び／又はフィールド帰線
期間を回復する手段を含む請求項（５）または（６）記
載の映像装置。
（８）前記再生手段が、信号の選択された周波数帯域の
選択部分を選定量だけ遅延する手段を含む請求項（５）
から（６）のいずれか一項記載の映像装置。
（９）選択された高周波帯域内の情報の１つおきのピク
セルを表す信号を１走査線期間だけ遅延する手段を含む
請求項（８）記載の映像装置。
（１０）前記高周波帯域より低い周波数の全情報を１走
査線期間だけ遅延する手段を含む請求項（９）記載の映
像装置。
（１１）該当する場合の遅延後、分離されている帯域情
報を結合する手段、及びデータの１つおきの走査線を半
ピクセル期間だけ遅延する手段を含む請求項（１０）記
載の映像装置。