JPH02283176A - 画像伝送・再生システム - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は画像伝送・再生システムに係り、特に固体撮像
素子による静止画像の伝送・再生システムの解像力を高
めるための改良に関する。

［発明の概要］ 固体撮像素子により静止画像の伝送・再生システムにお
いて、上記撮像素子の第１フィールドではそのままの光
学像を撮像し、第２フィールドでは水平垂直の画素配列
の中間まで光学像を相対的に変位せしめることにより２
倍の高精細度画像を得られるようにしたものである。

［従来の技術］ 従来のＣＣＤなどの固体撮像素子による画像情報の伝送
系としては、第９図に示す如く、固体撮像素子のカメラ
１で表示系２に直結しているものがある。第１０図は固
体撮像素子の画素３の配列で有効となる開口率を示す。

撮像管の場合には光電変換部は−様な面構造を有し電子
ビームでスイッチ（走査）して出力を取り出している。

これに対し固体撮像素子では画素毎に専用のスイッチ回
路を設けて、各画素の光電変換出力を取り出すようにし
ている。このため画素の配列が決まると、通常の使用条
件では画素のピッチにより固体撮像素子の空間分解能は
一義的に定まる。

例えば第９図の場合では水平、垂直の画素間隔をＸとし
て撮像面での空間分解能である限界解像空間周波数ｆ　
ｍａｘは　ｆ＠ａｘ　＝＝　　１／　２　ｘとなる。

なお入射光のうち光電変換に役立つ光量は開口率ａ”　
（ａ＜１）　　で制限される。これは第１０図の（ａ　
ｘ）　″以外は光電変換物質以外のものでできているた
めである。

［発明が解決しようとする課題］ 上述したようにＣＯＤなどの固体撮像素子で撮像する場
合に、その解像力はその撮像素子を構成する画素数で決
まる。このため高解像度の画像情報伝送システムでは所
望の解像力に見合った画素数の固体撮像素子を作らねば
ならない。しかし画素数を多くすることは精度の点で不
可能であったり、開発、製造費が高くなる欠点がある。

［発明の目的］ 従って本発明の目的は標準的な固体撮像索子を用いて静
止画像を２倍の高精細度で伝送・再生可能なシステムを
提供するにある。

［課題を解決するための手段］ 本発明は上記目的を達成するためになされたもので、そ
の第１番目の発明は固体撮像素子により静止画像を撮像
するに当り、上記撮像素子の第１のフィールドでは上記
静止画像にそのまま対応する光学像を撮像させ、第２フ
ィールドでは上記固体撮像素子における水平、垂直の画
素配列の中間まで光学像を相対的に変位せしめて撮像さ
せる第１の手段と、上記第１フィールドと第２フィール
ドとをライン毎に交互に位置するように第１フィールド
と第２フィールドとを一対として上記撮像素子の出力信
号を第１メモリと第２メモリとに所定クロック周波数ｆ
ｃで交互に書込みかつ該書込まれた信号を周波数２ｆｃ
で繰返し読出す第２の手段と、上記第１及び第２メモリ
から交互に読出された信号を、第２フィールドに相当す
る信号の位置が第１フィールド走査線の間に位置するよ
うに表示する表示手段とを備えたことを要旨とする。

更に第２番目の発明は固体撮像素子により静止画像を撮
像するに当り、上記撮像素子の第１のフィールドでは上
記静止画像にそのまま対応する光学像を撮像させ、第２
のフィールドでは上記固体撮像素子における水平、垂直
の画素配列の中間まで光学像を相対的に変位せしめて撮
像させ・る第１の手段と、長時間残光性の表示装置を有
し、上記撮像素子の出力信号を上記表示装置で表示させ
るに当り、水平垂直の走査基準となるパルス位置を撮像
側シフトに対応してシフトせしめる表示手段と、を備え
たことを要旨とする。

［作用］ 本発明の方式では静止画像を対象とするので、順次走査
によるとして２フィールドで１枚の画像を完成させるも
のとする。即ち、第１図に示すように固体撮像素子、例
えばＣＣＤの画素配列で、実線は入射光学像に対する奇
数フィールドの位置とし、破線は偶数フィールドの位置
とすると１画素３の中心はＯｏとＯｅとずれており、こ
の中心間の距離Δは 第２図はかかる配列の画素からの出力信号である。同図
（ａ）は１フイ一ルド分（通常の走査例）であり１画素
間隔はＸなので画像信号は最高空間周波数ｆ　ｍａｘは
　ｆｍａｘ　＝　　１／２ｘ　　となる。

一方、第２図（ｂ）は２フィールドで伝送する例であり
、両フィールドを合成した場合の画素間隔はｘ　／　２
となるので、最高空間周波数ｆｍａｘ＝１　／　ｘまで
伝送できる。従って空間分解能は通常走査の２倍となる
。

［実施例］ 以下図面に示す実施例を参照して本発明を説明する。第
３図は本発明による画像伝送・再生システムの一実施例
を示す。同図において、１１は固体撮像素子、例えばＣ
ＣＤカメラ、１２及び１５はフィールド単位の電子スイ
ッチ、１３及び１４は２フィールドメモリ（走査変換部
）、１６はフィールド周波数ｆｖの表示装置、１７は周
波数ｆｖの垂直同期信号、１８は２段のフリップフロッ
プ等から成る周波数逓降回路、１９は該回路から出力さ
れる電子スイッチ切換信号Ｑ及びその位相反転信号Ｑ、
２０はメモリ１３．１４からの読出し時のクロック信号
（周波数２ｆｃ）発生器、　２１はメモリ１３．１４へ
の書込み時のクロック信号（周波数ｆｃ）発生器、２２
は静止画像、　２３はＣＣＤに対する入射光学像の変位
装置である。

表示装置１６は通常のＣＲＴのような表示器で、奇数フ
ィールドと偶数フィールドがあると、１画面を伝送する
時間は（２／ｆｖ）で１通常の２倍となり、フリッカを
生ずる場合もある。そこで本実施例では２フイ一ルド分
のメモリ１３．１４を設けて、これにより走査変換して
フリッカを避けるようにしている。

変位装置２３は第１図について説明したようにＣＯＤに
対する入射光学像を変位させるもので、ＣＯＤの第１フ
ィールドではそのままの光学像を撮像させ、第２フィー
ルドでは水平、垂直の画素配列の中間まで光学像を相対
的に変位せしめる。

固体撮像素子１−１の出力信号は切換信号Ｑで駆動され
る電子スイッチ１２によりメモリ１３又は１４に交互に
２フイ一ルド分ずつ与えられ°〔書込まれる。例えばメ
モリ１３に奇数、偶数の２フイ一ルド分をクロック周波
数ｆｃで書込む。この際の書込みパターンは奇数フィー
ルドと偶数フィールドの画素の配列が交互になるように
する。即ち、第２図（ｂ）の信号の奇数フィールド信号
１，２゜３．４．５・・・・・・の間に、偶数フィール
ド信号の１′２’、３’、４’、５’・・・・・・を入
れるようにする。なお、奇数フィールドの信号１に対応
する画素が偶数フィールドの信号１″に対応する画素の
位置にくるものとする。

メモリ１３．１４の出力信号はクロック周波数２ｆｃで
交互に読出され、切換信号Ｑで駆動される電子スイッチ
１５により表示装置１６に供給される。

この場合、メモリ１３．１４は電子スイッチ１２．１５
により一方が書込みモードの際、他方は読出しモードに
なるようにする。電子スイッチ１５の切換周期は２フイ
一ルド分（２／ｆν）であり１例えばメモリ１４の出力
信号の読出しは入力信号の２フイ一ルド分（２／ｆｖ）
を、クロック周波数を書込み時のｆｃから２ｆｃにして
、１　／　ｆ　ｖに時間圧縮するので、２フィールド繰
返して続出すことになる。

表示装置１６はフィールド周波数が撮像素子１１でのｆ
νに一致している。

フィールドの垂直同期信号１７は周波数逓降回路１８に
よって周波数ｆｖからｆｖ／４の互いに逆相のパルスＱ
、Ｑに変換され、前記電子スイッチの駆動信号として使
用される。

入射光学像の変位装置２３は入射光学像と固体撮像素子
１との相対関係を第１図の０００ｅ＝Δｘ２＋Δｙ２だ
け変位させる必要があり、これに応じて表示装置１６は
第４図に示すようなパターンに従って走査する。第４図
（ａ）は順次式のものを奇数フィールドでは実線の走査
をして、偶数フィールドでは破線の走査をすることを示
す。奇数フィールドを基準にとれば、偶数フィールドで
は水平走査をΔｘ＝ｘ／２、垂直走査をΔｙ＝ｙ　／　
２だけずらす必要がある。

第４図（ａ）の走査は表示装置１６がＣＲＴを用いてい
るならば、その偏向電流ｉを第５図に示すようにすれば
よい。即ち、第５図で奇数フィールドを基準（ａ）とす
ると偶数フィールドは水平。

垂直ともＣＲＴの偏向回路を駆動する基準パルスの位置
をΔｘ　＝　ｘ　／　２　、Δｙ　＝　ｘ　／　２に対
応する時間だけずらせばよい。

ただし第４図（ａ）の走査パターンではフリッカが生ず
る場合もあるので、静止画像を入力の対象とする場合に
は表示装置１６として残光性を有するもの、例えば１　
／　ｆ　ｖでもかなり発光している所謂長時間残像のあ
るＣＲＴを用いればよい。

この場合、水平、垂直の走査基準となるパルス位置を撮
像側が変位させた分だけシフトさせて表示させるものと
する。

第４図（ｂ）は前記メモリ１３．１４で走査変換した場
合の表示装置１６の走査パターンで、入力の奇数フィー
ルド信号、偶数フィールド信号とでは走査パターンを蛇
行させる。

入射光学像と固体撮像素子との相対位置を第１図に示す
ようにΔ変位させるためには、（イ）固体撮像素子をフ
ィールド単位で走査方向に対して４５°変位させ、この
際、固体撮像素子の静止を待って入射光を変換するよう
に固体撮像素子の露光時間制御スイッチを使用する、あ
るいは（ロ）光学像を変位させる、等の方法が変えられ
る。

第６図は（イ）の方法に基づく変位装置２３の一例で、
入射光３０を反射ミラー３１を経て固体撮像素子１に入
射させるようになっており、反射ミラー３１の面をδ変
位させることにより固体撮像素子１への入射光学像をΔ
変位させることができる。具体的には１例えば、第７図
（ｂ）に示すように垂直同期信号１７（周波数ｆｖ）　
　をフリップフロップ３２に与え、その出力のｆｖ／２
　　のモータ駆動信号でモータ３３を駆動してミラー３
４を回転させる。ミラー３４は図示の如く一方の半円部
が他方に対しδの厚みの差を有しており、第７図（ａ）
に示すように１回転の１７２ずつδの光学長の差を生ず
るようになるので、奇数フィールドと偶数フィールドの
光学像の位置を変位させることができる。

第８図は画素の開口率ａ″と、奇数フィールドの偶数フ
ィールドとの重なり成分（第１図で斜線の部分）との関
係を示す。同図において、横軸はａで、縦軸は各フィー
ルドの出力に対する重なり成分の割合である。ａ＝０．
５（開口率２５％）では重なりが零であり、ａ＝１．０
　（開口率１００％）では全面が重なることになる。当
然、重なり成分が少ないほど、奇数及び偶数フィールド
の伝送情報が独立になる。ａ＝０．５以下ならば奇数及
び偶数フィールド間の独立性は位置情報も含めて高いと
考えられる。ただしａ＝１．０でも位置情報があるので
、奇数フィールドと偶数フィールドの差はある。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明によれば、固体撮像素子の画
素と入射光学像の位置が相対的に第１フィールドと第２
フィールドで画素間隔の１７２（水平、垂直とも）の変
位を行なって得られた２フイ一ルド分の信号を用いるこ
とにより等測的に２倍の空間分解能が得られる。しかも
静止画像を対象としているので動きの再現などは問題に
ならない、勿論、通常のフィールド周波数の１７２で十
分な動きの画像、例えば映画に対しては本発明を適用す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明における順次撮像方式の説明図。 第２図は上記方式による固体撮像素子の出力信号を示す
図、第３図は本発明の一実施例を示すブロック図、第４
図は表示装置の走査パターンを示す図、第５図は偏向電
流発生の基準となるパルスの関係を示す図、第６図及び
第７図は入射光学像の変位方法を示す図、第８図は画素
の開口率と、奇数フィールドの偶数フィールドとの重な
り成分との関係を示す図、第９図は従来の固体撮像素子
と表示装置との関係を示す図、第１０図は固体撮像素子
の開口率を説明するための図である。 ３・・・・・・・・・画素、１１・・・・・・・・・Ｃ
ＣＤカメラ、１２゜１５・・・・・・・・・電子スイッ
チ、１３．１４・・・・・・・・・メモリ、１６・・・
・・・・・・表示装置、１７・・・・・・・・・垂直同
期信号、１８・・・・・・・・・周波数逓降回路、１９
・・・・・・・・・電子スイッチ駆動信号、２０，２１
・・・・・・・・・メモリの読出し、書込み用クロック
信号発生器。 第１ 図 第２［コ （ａ） 第４図 第５図 （ｔ、ｙ） 第ｅ図 第７図 （ａ） （ｂ） 又 第８ 図 一− 第 図 「−］ｎ　ｎ 第１０図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）固体撮像素子により静止画像を撮像するに当り、
   上記撮像素子の第１のフィールドでは上記静止画像にそ
   のまま対応する光学像を撮像させ、第２フィールドでは
   上記固体撮像素子における水平、垂直の画素配列の中間
   まで光学像を相対的に変位せしめて撮像させる第１の手
   段と、 上記第１フィールドと第２フィールドとをライン毎に交
   互に位置するように第１フィールドと第２フィールドと
   を一対として上記撮像素子の出力信号を第１メモリと第
   ２メモリとに所定クロック周波数ｆｃで交互に書込みか
   つ該書込まれた信号を周波数２ｆｃで繰返し読出す第２
   の手段と、上記第１及び第２メモリから交互に読出され
   た信号を、第２フィールドに相当する信号の位置が第１
   フィールド走査線の間に位置するように表示する表示手
   段とを備えたことを特徴とする画像伝送・再生システム
   。
2. （２）固体撮像素子により静止画像を撮像するに当り、
   上記撮像素子の第１のフィールドでは上記静止画像にそ
   のまま対応する光学像を撮像させ、第２フィールドでは
   上記固体撮像素子における水平、垂直の画素配列の中間
   まで光学像を相対的に変位せしめて撮像させる第１の手
   段と、 長時間残光性の表示装置を有し、上記撮像素子の出力信
   号を上記表示装置で表示させるに当り、水平垂直の走査
   基準となるパルス位置を撮像側シフトに対応してシフト
   せしめる表示手段と、を備えたことを特徴とする画像伝
   送・再生システム。