JPH08256345A

JPH08256345A - 撮像装置及び画像信号処理装置

Info

Publication number: JPH08256345A
Application number: JP7083180A
Authority: JP
Inventors: Seiji Yoshida; 政二吉田; Hiroyuki Kitamura; 宏行北村
Original assignee: Victor Company of Japan Ltd
Current assignee: Victor Company of Japan Ltd
Priority date: 1995-03-15
Filing date: 1995-03-15
Publication date: 1996-10-01

Abstract

(57)【要約】【目的】感度の低下を招くことなく、一般的な３板構
成，あるいはより簡単な２板構成で垂直解像度の高い映
像信号を得る。【構成】全画素読出方式のイメージセンサＤＧ，Ｄ
Ｒ，ＤＢの出力電荷信号は、読出処理部１００によって
Ａ／Ｄ変換，倍速変換処理が行われ、変換後のＧ，Ｒ，
Ｂの各信号に基づいて、演算部２００では、Ｒ，Ｇ，Ｂ
の低域成分が抽出されて加算され、低域輝度信号が得ら
れる。また、Ｒ又はＢの画像信号から高域成分が抽出さ
れ、これが一方のフィールドにおいて低域輝度信号に加
算される。これにより、１板当たりの垂直方向の有効画
素数を越える垂直解像度を持つ輝度信号が生成される。
この輝度信号は、出力処理部３００によって再びＤ／Ａ
変換され、ハイビジョン用の映像信号Ｙ，ＰR，ＰBが出
力される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、例えばＮＴＳＣ方式
やＰＡＬ方式などの通常解像度のイメージセンサを利用
して、ハイビジョン方式などの高解像度の画像信号を得
る場合に好適な撮像装置及び画像信号処理装置に関す
る。

【０００２】

【背景技術】現行のテレビジョン方式であるＮＴＳＣ方
式やＰＡＬ方式用のイメージセンサ（撮像素子）を使用
して、ＮＴＳＣやＰＡＬ方式の約２倍の垂直解像度を持
つ輝度信号を得る技術としては、例えば特願平6−14118
1号として出願されたものがある。この技術では、通常
の電荷読出方式，すなわち、隣接した垂直２ラインの電
荷信号を垂直転送ＣＣＤ中で混合して、１フィールド当
たり垂直画素数が半分の電荷信号を読み出すＣＣＤイメ
ージセンサが使用される。そして、そのＣＣＤイメージ
センサが有する垂直画素数を１フィールド相当の有効ラ
イン数として確保するために、Ｇ（緑）の画像を撮像す
るＣＣＤイメージセンサを２板使用している。

【０００３】この背景技術の色分解光学系は、図１８に
示す構成となっている。同図において、光入射側にはＢ
（青）の光成分を取り出すためのＢプリズム１０が配置
されており、このＢプリズム１０の光出力側には、Ｒ
（赤）の光成分を取り出すためのＲプリズム１２が配置
されている。更に、このＲプリズム１２の光出力側には
Ｇの光成分を取り出すためのＧプリズム１４が配置され
ており、更に、このＧプリズム１４にハーフミラー１６
が設けられている。このハーフミラー１６によって、Ｇ
の成分がＧ１とＧ２に分けられている。

【０００４】そして、Ｇ撮像用のイメージセンサをＤＧ
１，ＤＧ２と２板用意するとともに、Ｂ撮像用イメージ
センサＤＢとＲ撮像用イメージセンサＤＲを、ＤＧ２に
対して垂直方向に１／２画素ピッチずらして配置する。

【０００５】図１９には、電荷信号処理回路が示されて
いる。同図において、前記イメージセンサＤＲから読み
出された信号R，r（Rは第１フィールドの信号，rは第２
フィールドの信号を表わす，以下同様）とイメージセン
サＤＢから読み出された信号B，bは、フィールドメモリ
８４，８５においてそれぞれ１フィールド遅延される。
遅延後の各信号は、フレーム合成回路８６，８７に供給
され、ここで遅延されていない信号と合成される。フレ
ーム合成回路８６，８７の出力は、垂直高域フィルタ８
８，８９にそれぞれ供給される。垂直高域フィルタ８
８，８９のフィルタリング出力は、加算器９０，９１の
入力側にそれそれぞれ供給され、ここで、（1），（2）
式で示される垂直高域成分ＶＨ１，ＶＨ２が抽出され
る。

【０００６】

【数１】

【０００７】

【数２】

【０００８】これらのうち、垂直高域成分ＶＨ１は、一
方において加算器９２に供給され、他方において１画素
分の遅延素子９９による遅延の後加算器９２に供給され
る。加算器９２の加算出力は、１／２の乗算器９３を介
して加算器９４に供給される。他の垂直高域成分ＶＨ２
は、加算器９６に供給されている。イメージセンサＤＧ
１から読み出された信号G1，g1は、加算器９４及び切換
スイッチ９５にそれぞれ供給されている。イメージセン
サＤＧ２から読み出された信号G2，g2は、加算器９６及
び切換スイッチ９７にそれぞれ供給されている。加算器
９４，９６では、（3），（4）式で表される垂直高域成
分が加算されたＧ１^*，Ｇ２^*がそれぞれ生成される。

【０００９】

【数３】

【００１０】

【数４】

【００１１】切換スイッチ９５，９７では、フィールド
毎にG1（あるいはg1），G2（あるいはg2）とＧ１^*，Ｇ
２^*を切り換えている。つまり、イメージセンサＲとＢ
の出力の垂直高域成分をイメージセンサＧ１，Ｇ２の出
力に対してフィールド毎に加算，非加算を行うことで、
高垂直解像度のＧ信号を得、その後のＹマトリクス（図
示せず）によって高垂直解像度の輝度信号を得ている。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、以上の
ような背景技術では、通常読出し方式のイメージセンサ
を使用しており、Ｇ成分をＧ１とＧ２の２つに分けてい
る。従って、合計で４板構成となるため、光学プリズム
が複雑になる。このため、光学プリズムが３板の場合よ
りも大きくなり、高価になってしまう。また、Ｇ成分を
２つに分けるので、イメージセンサＤＧ１，ＤＧ２に入
射する光量が半分になってしまい、感度が低下するとい
う不都合もある。

【００１３】この発明は、以上の点に着目したもので、
感度の低下を招くことなく、一般的な３板構成，あるい
はより簡単な２板構成で垂直解像度の高い映像信号を得
ることができる撮像装置及び信号処理装置を提供するこ
とを、その目的とするものである。

【００１４】

【課題を解決するための手段と作用】前記目的を達成す
るため、この発明は、１フィールド内で全画素を読み出
すことが可能なイメージセンサが２板，もしくは３板使
用される。そして、Ｒ又はＢの少なくとも一方の画像信
号から高域成分が抽出され、これを一方のフィールドに
おいて加算処理することで、１板当たりの垂直方向の有
効画素数を越える垂直解像度を持つ輝度信号が生成され
る。

【００１５】この発明の前記及び他の目的，特徴，利点
は、次の詳細な説明及び添付図面から明瞭になろう。

【００１６】

【好ましい実施例の説明】この発明には数多くの実施例
が有り得るが、ここでは適切な数の実施例を示し、詳細
に説明する。

【００１７】＜実施例１のイメージセンサ＞最初に、実
施例１で使用される全画素読出し方式のＣＣＤイメージ
センサについて説明する。全画素読出しＣＣＤは、ＥＤ
ＴＶ−ＩＩ方式のようなノンインターレース方式や静止
画像取り込み装置用に開発されたものである。全画素読
出しＣＣＤの一般的な構成は、概略図１に示す通りであ
る。画素に対応するフォトセンサ２０は垂直転送ＣＣＤ
２２に接続されており、垂直転送ＣＣＤ２２の出力側は
水平転送ＣＣＤ２４，２６に接続されている。水平転送
ＣＣＤ２４，２６の出力側は、ＦＤアンプ２８，３０を
介して電荷信号の出力となっている。垂直転送用クロッ
クとしてφＶ1，φＶ2，φＶ3が入力されており、水平
転送用クロックとしてφＨ1，φＨ2が入力されている。

【００１８】この全画素読出しＣＣＤと通常の２画素混
合読出しＣＣＤとの主な相違点は２つあり、１つは、垂
直転送ＣＣＤ２２で垂直方向に隣接する２つのフォトセ
ンサ２０の電荷信号が混合されない点である。これらの
電荷信号は、偶数ラインの画素を読み出すための水平転
送ＣＣＤ２４と、奇数ラインの画素を読み出すための水
平転送ＣＣＤ２６の計２本によって転送出力されるの
で、水平転送ＣＣＤが２つ必要である。これが、２つ目
の相違点である。

【００１９】通常の２画素混合読出しＣＣＤに対して水
平転送ＣＣＤが１本追加となるので、若干のコスト高と
なるが、１本当たりの水平転送ＣＣＤの転送速度は通常
の２画素混合読出しＣＣＤの転送速度と同じでよいの
で、技術的な難易度は高くない。ハイビジョン方式の撮
像装置を実現するため、現行のテレビジョン方式である
ＮＴＳＣ方式やＰＡＬ方式の約２倍のライン数を有する
ハイビジョン用のＣＣＤが開発されている。しかし、こ
のようなハイビジョン用のＣＣＤは、垂直画素数が通常
の２倍であるために非常に高価であり、特に民生用のハ
イビジョン撮像装置を実現するには、必ずしも好適とは
いえない。

【００２０】そこで、ハイビジョン方式の規格に定めら
れた水平有効走査数の約半分である５１８の有効垂直画
素数と、９６０の有効水平画素を持ち、アスペクト比１
６：９の全画素読出し方式ＣＣＤを使用して、ハイビジ
ョン撮像装置を実現する。このようなＣＣＤの有効総画
素数は約５０万画素となるが、現在この程度の画素数の
ＣＣＤは、民生用のＶＴＲ一体型ビデオカメラに使用さ
れており、容易に開発できる。

【００２１】＜色分解光学系とセンサ配置＞次に、図２
を参照して本実施例の色分解光学系を説明する。図２に
おいて、光入射側には、Ｂの光成分を取り出すためのＢ
プリズム１０が配置されており、Ｂプリズム１０の光出
力側には、Ｒの光成分を取り出すためのＲプリズム１２
が配置されている。更に、Ｒプリズム１２の光出力側に
は、Ｇの光成分を取り出すためのＧプリズム１４が配置
されている。これらのプリズム構成は、一般的な３板構
成の撮像装置と同様である。そして、プリズム１０，１
２，１４の光出力側に、Ｂの光成分，Ｒの光成分，Ｇの
光成分を撮像するイメージセンサＤＢ，ＤＲ，ＤＧがそ
れぞれ配置されている。

【００２２】図３には、上述したイメージセンサＤＢ，
ＤＲ，ＤＧの光軸上における配置，すなわち、図２に示
した色分解光学系の光入射側から見た各センタの水平垂
直方向の位置関係が示されている。まず垂直方向から説
明すると、同図（A）に示すように、イメージセンサＤ
Ｂ，ＤＲは、イメージセンサＤＧに対し、垂直方向に１
／２画素ピッチずらして配置されている。これにより、
イメージセンサＤＧの各ラインの間にイメージセンサＤ
Ｒ，ＤＢの各ラインが位置するようになり、全体として
ライン数が５１８×２＝１０３６となって、ハイビジョ
ン対応の垂直解像度を得ることが可能になる。

【００２３】次に、水平方向について説明すると、同図
（B）に示すように、イメージセンサＤＢ，ＤＲは、イ
メージセンサＤＧに対し、水平方向にも１／２画素ピッ
チずらして配置されている。これにより、イメージセン
サＤＧの各画素の間にイメージセンサＤＲ，ＤＢの各画
素が位置するようになり、全体として水平方向の画素数
が９６０×２＝１９２０となって、水平解像度が向上す
る。なお、民生用のハイビジョン撮像装置の場合、水平
解像度は特に規定されていないので、同図（B）に示し
た水平方向の画素ずらしは必ずしも必要ではない。しか
し、水平解像度も高い方が望ましいので、本実施例では
同図（B）に示したセンサ配置としている。

【００２４】図４は、図３のように画素ずらし配置を行
ったイメージセンサＤＧ，ＤＲ，ＤＢの各画素をハイビ
ジョン画面上に対応させたものである。図中、ｎ，ｍは
各ＣＣＤ上における水平，垂直の画素位置を示し、ｋは
ハイビジョン画面上の水平方向画素位置を示し、ｊはハ
イビジョン画面上のライン番号を示している。上述した
ように、イメージセンサＤＧに対してイメージセンサＤ
Ｒ，ＤＢが水平，垂直方向に１／２画素ずれて配置され
ている。従って、図４において、Ｒ，Ｂの画素は、Ｇの
画素の間に位置するようになる。なお、イメージセンサ
ＤＲ，ＤＢは同一配置となっているので、Ｒ，Ｂの画素
は図４上では同一位置となる。

【００２５】＜垂直解像度が高い輝度信号の生成＞次
に、各イメージセンサ出力を利用して、垂直解像度が高
い輝度信号Ｙを生成する手法について説明する。ハイビ
ジョン方式では、輝度信号Ｙは、次の（5）式で表わさ
れる。

【００２６】

【数５】

【００２７】これから明らかなように、輝度信号ＹはＧ
成分に大きく依存しているが、Ｒ成分やＢ成分にも依存
している。このため、イメージセンサＤＲやＤＢの出力
を有効利用して輝度信号Ｙを生成すれば、輝度信号の解
像度を向上させることができる。なお、全帯域で（5）
式に従って輝度信号を生成したのでは、解像度の大幅な
向上は望めない。そこで、低域の輝度信号ＹLは（5）式
の通りに生成し、高域の輝度信号ＹHについては、ＧH
（Ｇの高域成分）と、ＲH（Ｒの高域成分）＋ＢH（Ｂの
高域成分）を使用することで、高解像度を得るようにす
る。以下、順に説明する。

【００２８】（1）低域輝度信号ＹLの生成最初に、低域輝度信号の生成について説明する。図４に
示したハイビジョン画面上における（2k-1,j）の位置，
すなわち同図中のＧの位置におけるＲとＢの低域成分Ｒ
L(2k-1,j)とＢL(2k-1,j)を、（6），（7）式に従って生
成する。

【００２９】

【数６】

【００３０】

【数７】

【００３１】これらの数式は、Ｇm,nの周囲に存在する
４つのＲ又はＢの平均値の演算に相当する。平均値を取
ることにより、変化分が高域成分が打ち消されて低域成
分が得られる。次に、低域成分ＲL，ＢLと帯域が近くな
るように、Ｇの低域成分ＧL(2k-1,j)を（8）式に従って
生成する。

【００３２】

【数８】

【００３３】この数式は、Ｇm,nの水平方向の平均にほ
ぼ対応する。このようにして生成した、低域成分ＧL，
ＲL，ＢLを用いて、（9）式により低域輝度信号ＹLを生
成する。

【００３４】

【数９】

【００３５】この（9）式は、前記（5）式と同様であ
る。これにより生成した低域輝度信号ＹLのハイビジョ
ン画面上における画素配置は、図５（A）に示す位置，
すなわち図４におけるＧの位置となる。同図に示すよう
に、水平方向では奇数の位置にのみＹLが存在してい
る。そこで、偶数の位置には、（10）式でＹL^*を生成し
て補間する。

【００３６】

【数１０】

【００３７】この数式は、水平方向に隣接するＹLの平
均に対応する。図５（B）には、このようにして補間を
行った低域輝度信号ＹL，ＹL^*（以下「ＹL」で総称す
る）の配列の様子が示されている。これにより、水平方
向には、奇数フィールド（第１フィールド）の全位置に
画素のＹLが生成されたことになる。

【００３８】（2）高域輝度信号ＹHH，ＹVHの生成次に、高域輝度信号の生成について説明する。まず、水
平高域輝度信号ＹHHの生成手法から説明する。水平方向
奇数の位置（図４のＧの位置）の水平高域輝度信号ＹHH
については、（11）式に従い、Ｇ信号を利用して生成す
る。

【００３９】

【数１１】

【００４０】この数式は、Ｇm,nの水平方向の差分に対
応する。差分を取ることにより、変化分，すなわち高域
成分が得られる。また、水平方向偶数の位置の水平高域
輝度信号ＹHHについては、（12）式に従い、Ｒ信号とＢ
信号を利用して生成する。

【００４１】

【数１２】

【００４２】この数式は、Ｒm,n，Ｂm,nの水平方向の差
分に対応する。図６（A）には、以上のようにして求め
られた水平高域輝度信号ＹHHのハイビジョン画面上にお
ける画素配置が示されている。このように、水平方向に
は奇数フィールドの全位置にＹHHが生成される。

【００４３】次に、垂直高域輝度信号ＹVHの生成手法を
説明する。図５（B），図６（A）に示したように、ハイ
ビジョン画面の奇数フィールドに関しては、全ての画素
位置に信号ＹLとＹHHが生成されている。しかし、ハイ
ビジョン画面の偶数フィールド（第２フィールド）の位
置には信号ＹL及びＹHHがいずれも存在していない。従
って、偶数フィールドの信号に奇数フィールドの位置に
ある信号から補間を行って輝度信号Ｙを生成しても、垂
直解像度は向上しない。

【００４４】そこで、垂直解像度を向上させるために、
ハイビジョン画面の偶数フィールドの位置にＹの垂直高
域成分を生成する。まず、Ｒの垂直高域成分ＲVHとＢの
垂直成分ＢVHを（13），（14）式に従って生成する。

【００４５】

【数１３】

【００４６】

【数１４】

【００４７】これらの数式は、水平偶数位置については
差分を得ることで垂直高域成分を得る演算であり、水平
奇数位置については隣接する偶数位置の垂直高域成分の
平均値を得る演算である。次に、（15）式に従って垂直
高域輝度信号ＹVHを生成する。

【００４８】

【数１５】

【００４９】この数式は、該当位置のＲ，Ｂについて
（13），（14）式で求めた垂直高域成分の平均を求める
演算である。図６（B）には、このようにして求めた垂
直高域輝度信号ＹVHのハイビジョン画面における対応位
置が示されている。

【００５０】（3）高解像度の輝度信号の生成次に、以上のようにして得た図５（B）のＹL，図６
（A）のＹHH，同図（B）のＹVHから、垂直解像度が高い
輝度信号Ｙを生成する。奇数フィールドについては（1
6）式に従って輝度信号Ｙを生成し、偶数フィールドに
ついては（17）式に従って輝度信号Ｙを生成する。

【００５１】

【数１６】

【００５２】

【数１７】

【００５３】すなわち、偶数フィールドについては、Ｒ
とＢの垂直高域成分ＲVH，ＢVHを加算して輝度信号Ｙを
生成し、奇数フィールドについてはＲとＢの垂直高域成
分ＲVH，ＢVHは加算せずに輝度信号Ｙを生成する。これ
により、輝度信号Ｙの垂直解像度の向上が実現される。

【００５４】＜実施例１の信号処理回路＞次に、上述し
た信号処理を行う回路の全体構成を示すと、図７のよう
になる。すなわち、イメージセンサＤＧ，ＤＲ，ＤＢの
出力電荷信号は、読出処理部１００によってＡ／Ｄ変
換，倍速変換処理が行われ、変換後のＧ，Ｒ，Ｂの各信
号に基づいて、演算部２００で上述した演算及び色差の
演算が行われる。そして、出力処理部３００によって再
びＤ／Ａ変換されてハイビジョン用の映像信号が出力さ
れる。

【００５５】また、イメージセンサ読出制御部４００で
は、７４．２５ＭＨｚのクロックＣＫ０に基づいて、各
イメージセンサにおける読出用クロックが生成され、各
センサに供給される。ラインメモリ入出力制御部４０２
では、読出処理部１００における倍速変換用のクロック
ＣＫＷ（１８．５６２５ＭＨｚ；書込用），ＣＫＲ（３
７．１２５ＭＨｚ；読出用）が生成され、読出処理部１
００に供給される。信号処理クロック発生部４０４で
は、Ｄ／Ａ変換用のクロックＣＫ１（３７．１２５ＭＨ
ｚ），Ａ／Ｄ変換用のクロックＣＫ２（１８．５６２５
ＭＨｚ）が生成され、読出処理部１００，出力処理部３
００にそれぞれ対応するクロックが供給される。同期信
号発生部４０６では、ライン切換用の１／２ｆH（水平
同期周波数）の信号，フィールド切換用のｆV（垂直同
期周波数）の信号，ハイビジョン用の同期信号Ｃ．Ｓｙ
ｎｃがそれぞれ生成され、読出処理部１００，演算部２
００，出力処理部３００に該当する信号が供給される。

【００５６】図８には、読出処理部１００が示されてお
り、イメージセンサＤＧから読み出された奇数ライン信
号Ｇ１，偶数ライン信号Ｇ２は、プリアンプ１０２，１
０４で所望の振幅に増幅された後、Ａ／Ｄ変換器１０
６，１０８でデジタル変換される。そして、２倍速変換
回路１１０，１１２によって２倍速の速さとなるように
変換処理され、偶数，奇数のライン毎に切り換えられる
ライン切換スイッチ１１４に供給される。ライン切換ス
イッチ１１４では、パラレルの信号がシリアルの信号に
変換されて出力される。これにより、イメージセンサＤ
Ｇの電荷信号が、第１ライン目から順にシリアルに出力
されることとなる。イメージセンサＤＲ，ＤＢについて
も同様である。

【００５７】図９には、演算部が示されている。図中の
演算ブロック２０２，２０４，２０６，２０８，２１
０，２１２，２１４，２１６，２１８，２２０，２２
２，２２４では、図示した低域成分あるいは高域成分
が、上述した数式に従って演算される。これらの対応を
示すと、ブロック２０２→（8）式，ブロック２０４→
（11）式，ブロック２０６→（6）式，ブロック２０８
→（12）式，ブロック２１０→（13）式，ブロック２１
２→（7）式，ブロック２１４→（12）式，ブロック２
１６→（14）式，ブロック２１８→（9）式，ブロック
２２０→（12）式，ブロック２２２→（10）式，ブロッ
ク２２４→（15）式である。

【００５８】加算器２２６，乗算器２２８では、ブロッ
ク２２０で水平高域輝度信号ＹHHを求める際に必要な
（12）式の演算が行なわれる。合成回路２３０では、低
域輝度信号ＹLに補間輝度信号ＹL^*が合成され、図５
（B）が得られる。そして、スイッチ２３２がフィール
ド毎に切り換えられ、加算器２３４による（16），（1
7）式の加算が行われる。これにより、Ｒ，Ｂの垂直高
域成分ＲVH，ＢVHを偶数フィールド時に加算，奇数フィ
ールドに非加算する演算が行われ、輝度信号Ｙが得られ
る。減算器２３６，２３８では、色差信号ＲL−ＹL，Ｂ
L−ＹLがそれぞれ求められる。乗算器２４０，２４２で
は、それら色差信号に対して、１／１．５７６，１／
１．８２６の乗算が行われる。

【００５９】図１０には、出力処理部が示されている。
演算部２００で求められた輝度信号Ｙ，色差信号ＲL−
ＹL，ＢL−ＹLは、Ｄ／Ａ変換器３０２，３０４，３０
６でアナログ信号に変換される。そして、加算器３０
８，３１０，３１２で同期信号が付加された後に、ハイ
ビジョンの映像信号Ｙ，ＰR，ＰBとして出力される。こ
の映像信号は、例えばＶＴＲに記録されたり、モニタに
供給されて表示されたり、あるいは伝送路を通じて伝送
される。

【００６０】＜実施例１の変形例＞次に、前記実施例１
の変形例について説明する。実施例１では（15）式よっ
て垂直高域輝度信号ＹVHを生成したが、代わりに（18）
式によってＹVHを生成してもよい。

【００６１】

【数１８】

【００６２】また、実施例１では、輝度信号Ｙを求める
際に、ＲとＢの垂直高域成分ＲVH，ＢVHを偶数フィール
ド時に加算とし，奇数フィールドに非加算としたが、奇
数フィールド時に加算し偶数フィールド時に非加算とし
てもよい。また、ＲとＢの垂直高域成分ＲVH，ＢVHの両
方を加算しているが、どちらか一方のみの加算としても
よい。

【００６３】以上のように、実施例１によれば、Ｒ，
Ｇ，Ｂの各イメージセンサとして、１フィールド内の全
画素を読み出すことが可能なものが用いられる。イメー
ジセンサＤＧは、ＤＲ，ＤＢに対して少なくとも垂直方
向に１／２画素ピッチずらして配置される。そして、イ
メージセンサＤＲ，ＤＢの少なくとも一方の信号から垂
直高域信号が抽出される。この垂直高域信号は、輝度信
号に対してフィールド毎に加算，非加算され、垂直解像
度が向上した輝度信号が得られる。

【００６４】これにより、現行のＶＴＲ一体型ビデオカ
メラに使用されているイメージセンサと同等の画素数の
イメージセンサを３板使用するとともに、一般的な３板
構成の光学系を用いて、感度の低下を招くことなく、ハ
イビジョン用のビデオカメラを安価に実現できる。

【００６５】＜実施例２＞次に、実施例２について説明
する。実施例２の色分解光学系は、図１１に示すように
２板構成となっている。図１１において、光入射側には
Ｇ以外の光成分ＭＧ（マゼンタ）を取り出すためのＭＧ
プリズム１７が配置されており、ＭＧプリズム１７の出
力側にはＧの光成分を取り出すためのＧプリズム１８が
配置されている。そして、プリズム１７，１８の出力側
に、イメージセンサＤＭＧ，ＤＧがそれぞれ配置されて
いる。

【００６６】イメージセンサＤＭＧのフォトセンサ上に
は、入射光中のＲ成分を通過させるＲフィルタとＢ成分
を通過させるＢフィルタが市松格子状に設けられてい
る。なお、この場合において、イメージセンサＤＭＧの
入射光にはＧ成分が除去されているので、Ｒフィルタの
代わりにＹｅ（イエロー）を使用し、Ｂフィルタの代わ
りにＳｙ（シアン）フィルタを使用してもよい。

【００６７】図１２には、このようなフィルタリングに
よって得られるイメージセンサＤＭＧ上の画素配置が示
されている。Ｒ，Ｂが、水平，垂直の両方向に交互の配
置となっている。

【００６８】次に、図１３には、実施例２の信号処理回
路の主要部が示されている。イメージセンサＤＧの出力
に対する信号処理については、図７〜図１０に示した前
記実施例１と同様である。イメージセンサＤＭＧから
は、奇数ラインの信号ＭＧ１と偶数ラインの信号ＭＧ２
が読み出され、読出処理部１００による処理の後、シリ
アル信号ＭＧとして出力される。シリアル信号ＭＧはＲ
／Ｂ分離回路５００に供給され、ここでＲとＢに分離さ
れる。これにより、図１２に示したＲ，Ｂの各画素の信
号が、図１４（A），（B）に示すように分離される。

【００６９】次に、Ｒ及びＢの画素の存在しない位置
に、（19）式と（20）式に従って補間信号Ｒ^*，Ｂ^*をそ
れぞれ生成する。この演算は、補間回路５０２，５０４
でそれぞれ行われる。

【００７０】

【数１９】

【００７１】

【数２０】

【００７２】そして、合成回路５０６，５０８で、Ｒと
Ｒ^*，ＢとＢ^*の合成が図１５のように行われる。以降の
処理は、実施例１と同様である。

【００７３】このように、実施例２によれば、ハイビジ
ョン方式の１／２の垂直方向画素数のＣＣＤを２板構成
とすることによってハイビジョン方式の撮像装置が得ら
れ、実施例１と比較してよりローコストが要求される場
合に有効である。

【００７４】＜他の実施例＞この発明は、以上の開示に
基づいて多様に改変することが可能であり、例えば次の
ようなものがある。（1）実施例２では、ＲフィルタとＢフィルタを市松格
子状に配置することとしたが、図１６（A）に示すよう
にに縦ストライプ状としてもよいし、あるいは同図
（B）に示すように横ストライプ状としてもよい。（2）また、イメージセンサＤＭＧ上にＲフィルタとＢ
フィルタを形成したが、Ｂフィルタの代わりに入射光成
分を通過させる透明のフィルタを形成するようにしても
よい。この場合、図１７に示すような画素配置となり、
（21）式によってＢを求めるようにする。

【００７５】

【数２１】

【００７６】この例においても、フィルタは、市松格子
状の配置だけでなく、縦ストライプ状，あるいは横スト
ライプ状の配置としてよい。（3）前記実施例では、Ｒ，Ｇ，Ｂの低域信号を加算し
て低域輝度信号を生成し、これに垂直高域成分を一方の
フィールドで加算して垂直解像度の向上を図ったが、Ｇ
の低域信号に対して垂直高域成分を一方のフィールドで
加算して垂直解像度の向上を図るようにしてもよい。

【００７７】（4）前記実施例では、１６：９のハイビ
ジョン用の映像信号を得る場合を説明したが、垂直方向
の解像度の向上を図る一般的な手法として本発明は適用
可能であり、ハイビジョンの規格に限定されるものでは
ない。

【００７８】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、次のような効果がある。（1）イメージセンサとして、１フィールド内の全画素
を読み出すことが可能なものを用いるとともに、Ｇのイ
メージセンサをＲ，Ｂに対して少なくとも垂直方向に１
／２画素ピッチずらして配置し、Ｒ，Ｂのイメージセン
サの少なくとも一方の信号から垂直高域信号を抽出して
フィールド毎に加算，非加算処理することとしたので、
感度の低下を招くことなく、一般的な３板構成で垂直解
像度の高い映像信号を得ることができる。

【００７９】（2）イメージセンサとして、１フィール
ド内の全画素を読み出すことが可能なものを用いるとと
もに、Ｇのイメージセンサを他のイメージセンサに対し
て少なくとも垂直方向に１／２画素ピッチずらして配置
し、他のイメージセンサの信号から垂直高域信号を抽出
してフィールド毎に加算，非加算処理することとしたの
で、感度の低下を招くことなく、２板構成で垂直解像度
の高い映像信号を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例で使用される全画素読出方式
のＣＣＤを示す図である。

【図２】実施例１の撮像光学系を示す図である。

【図３】実施例１のイメージセンサの光軸からみた配置
を示す図である。

【図４】実施例１のイメージセンサの各画素のハイビジ
ョン画面上における配置を示す図である。

【図５】実施例１における低域輝度信号のハイビジョン
画面上における配置を示す図である。

【図６】実施例１における高域輝度信号のハイビジョン
画面上における配置を示す図である。

【図７】実施例１の信号処理回路の全体を示すブロック
図である。

【図８】信号処理回路の読出処理部を示すブロック図で
ある。

【図９】信号処理回路の演算部を示すブロック図であ
る。

【図１０】信号処理回路の出力処理部を示すブロック図
である。

【図１１】実施例２の撮像光学系を示す図である。

【図１２】実施例２のイメージセンサの各画素のハイビ
ジョン画面上における配置を示す図である。

【図１３】実施例２の信号処理回路の主要部を示すブロ
ック図である。

【図１４】信号処理回路による分離の様子を示す図であ
る。

【図１５】信号処理回路による補間信号の合成の様子を
示す図である。

【図１６】実施例２のフィルタの他の配置を示す図であ
る。

【図１７】実施例２のフィルタの他の配置を示す図であ
る。

【図１８】背景技術における撮像光学系を示す図であ
る。

【図１９】背景技術における信号処理回路を示す図であ
る。

【符号の説明】１０…Ｂプリズム１２…Ｒプリズム１４，１８…Ｇプリズム２０…イメージセンサ２２…垂直転送ＣＣＤ２４，２６…水平転送ＣＣＤ２８，３０…ＦＤアンプ１００…読出処理部１０２，１０４…プリアンプ１０６，１０８…Ａ／Ｄ変換器１１０，１１２…２倍速変換回路１１４…スイッチ２００，２３２…演算部２０２，２０４，２０６，２０８，２１０，２１２，２
１４，２１６，２１８，２２０，２２２，２２４…演算
ブロック２２６，２３４…加算器２２８，２４０，２４２…乗算器２３０…合成回路２３６，２３８…減算器３００…出力処理部３０２，３０４，３０６…Ｄ／Ａ変換器３０８，３１０，３１２…加算器４００…イメージセンサ読出制御部４０２…ラインメモリ入出力制御部４０４…信号処理クロック発生部４０６…同期信号発生部５００…Ｒ／Ｂ分離回路５０２…Ｒ補間回路５０４…Ｂ補間回路５０６，５０８…合成回路ＤＲ，ＤＧ，ＤＢ，ＤＭＧ…イメージセンサ

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【手続補正書】

【提出日】平成７年６月３０日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】発明の名称

【補正方法】変更

【補正内容】

【発明の名称】撮像装置及び画像信号処理装置

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】撮像光を色分解して、Ｒ，Ｇ，Ｂの各画
像を得る色分解光学系；通常解像度のテレビジョン方式
に対応し、Ｂの画像を撮像するための青用イメージセン
サ；通常解像度のテレビジョン方式に対応し、Ｇの画像
を撮像するための緑用イメージセンサ；通常解像度のテ
レビジョン方式に対応し、Ｒの画像を撮像するための赤
用イメージセンサ；を備え、前記各イメージセンサとして全画素読出用のものを用い
るとともに、Ｇ用イメージセンサの画素位置を、Ｒ，Ｂ
のイメージセンサの画素位置に対して少なくとも垂直方
向に１／２画素相当ずらした配置とした撮像装置。
【請求項２】請求項１記載の撮像装置から得られた画
像信号から、Ｒ又はＢの少なくとも一方の垂直高域成分
を抽出する高域成分抽出手段；これによって得られた垂
直高域成分を、前記Ｇの画像信号に、一方のフィールド
において加算して輝度信号を生成する輝度信号生成手
段；を備えた画像信号処理装置。
【請求項３】請求項１記載の撮像装置から得られた画
像信号から、低域輝度信号を得る低域輝度信号生成手
段；前記画像信号からＲ又はＢの少なくとも一方の垂直
高域成分を抽出する高域成分抽出手段；これによって得
られた垂直高域成分を、前記低域輝度信号生成手段によ
って得られた低域輝度信号に、一方のフィールドにおい
て加算して輝度信号を生成する輝度信号生成手段；を備
えた画像信号処理装置。
【請求項４】撮像光を色分解して、Ｇの画像及びＧ以
外の画像を得る色分解光学系；通常解像度のテレビジョ
ン方式に対応し、Ｇの画像を撮像するための第１のイメ
ージセンサ；通常解像度のテレビジョン方式に対応する
とともに、交互の画素の少なくとも一方にフィルタが設
けられており、Ｇ以外の画像を撮像するための第２のイ
メージセンサ；を備え、前記各イメージセンサとして全画素読出用のものを用い
るとともに、第１のイメージセンサの画素位置を、第２
のイメージセンサの画素位置に対して少なくとも垂直方
向に１／２画素相当ずらした配置とした撮像装置。
【請求項５】請求項４記載の撮像装置の第２のイメー
ジセンサから得られた画像信号から、Ｒ又はＢの少なく
とも一方の画像信号を得る画像生成手段；これによって
得られた画像信号の垂直高域成分を抽出する高域成分抽
出手段；これによって得られた垂直高域成分を、前記第
１のイメージセンサから得られたＧの画像信号に、一方
のフィールドにおいて加算して輝度信号を生成する輝度
信号生成手段；を備えた画像信号処理装置。
【請求項６】請求項４記載の撮像装置の第２のイメー
ジセンサから得られた画像信号から、Ｒ及びＢの画像信
号を得る画像生成手段；これによって得られたＲ，Ｂの
画像信号、及び第１のイメージセンサから得られたＧの
画像信号から、低域輝度信号を得る低域輝度信号生成手
段；前記画像生成手段によって得られたＲ及びＢの少な
くとも一方の画像信号から垂直高域成分を抽出する高域
成分抽出手段；これによって得られた垂直高域成分を、
前記低域輝度信号生成手段によって得られた低域輝度信
号に、一方のフィールドにおいて加算して輝度信号を生
成する輝度信号生成手段；を備えた画像信号処理装置。