JPH09163388A - 撮像装置及び画像信号処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 硬性内視鏡用テレビカメラとして、ＨＤＴＶ
用テレビカメラは大型で重量が重いために不向きであ
り、ワイドアスペクトも無駄になる。キャラクタを画像
と同時に出力する場合は、キャラクタ画像部分の有効画
像情報が欠落する。 【解決手段】 固体撮像素子１９Ｂ、１９Ｒ、１９Ｇ１
及び１９Ｇ２はそれぞれアスペクト比４：３に相当する
例えば水平方向７６８画素、垂直方向４９４画素から構
成されている。固体撮像素子１９Ｇ１及び１９Ｇ２は、
垂直方向に１画素ずらし、かつ、水平方向に１／２画素
ピッチずらして配置されている。固体撮像素子１９Ｂ及
び１９Ｒは一方のＧ用の固体撮像素子に対して１／２画
素ピッチ垂直方向にずらして配置している。これによ
り、アスペクト比が４：３でＮＴＳＣ方式の垂直解像度
の約２倍の垂直解像度を有する画像信号を得ることがで
きる。画像信号はその後、ＨＤＴＶスタジオ規格の同期
信号が付加されて出力される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は撮像装置及び画像信
号処理装置に係り、特にＮＴＳＣ方式等の標準テレビジ
ョン方式の約２倍の垂直解像度を得る、医療用や工業用
の硬性内視鏡に最適な撮像装置及び画像信号処理装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】硬性内視鏡は直径１０ｍｍ、長さ３００
ｍｍ程度のステンレス製の筒状の中に複数のレンズの組
み合わせによって構成される内視鏡である。特に医療の
分野でこの硬性内視鏡を用いた手術は、低侵襲性から安
全性が高く、術後の回復が早い等の利点より近年急速に
普及してきているものである。かかる硬性内視鏡を用い
た手術は、通常、硬性内視鏡に装着したＮＴＳＣ方式の
撮像装置（以下、テレビカメラともいう）で被写体を撮
像し、得られた画像信号をテレビジョン受像機でモニタ
ーしながら行われる。

【０００３】上記の手術の安全性をより向上させるため
には、テレビカメラの出力画像信号の高解像度化、高画
質化が必要とされている。そのため、硬性内視鏡に装着
したＮＴＳＣ方式のテレビカメラは当初、一つの固体撮
像素子を用いた単板式が用いられていたが、近年は高画
質化のために光の３原色それぞれ独立に３枚の固体撮像
素子を用いた３板式のテレビカメラが用いられるように
なってきている。

【０００４】ＮＴＳＣ方式の３板テレビカメラでは、水
平方向解像度に関しては空間画素ずらし法を用いること
によって、約７５０ＴＶ本まで高められているが、垂直
解像度に関してはＮＴＳＣ方式の有効走査線数が４８５
本であること、２：１インターレース走査を行うことな
どのために約３５０本が限界になる。従って、より高解
像度を実現するためには、ＮＴＳＣ方式のテレビカメラ
ではなく、より走査線数の多い方式のテレビカメラを使
用する必要がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ＮＴＳＣ方式よりも走
査線数の多いテレビカメラとしては、従来よりＮＴＳＣ
方式の約２倍の走査線数を持つ、ハイビジョン方式など
のＨＤＴＶ（ＨｉｇｈＤｅｆｉｎｉｔｉｏｎ ＴＶ）方
式のテレビカメラが従来より知られている。このＨＤＴ
Ｖ方式のテレビカメラとしては、放送局用と業務用が商
品化されているが、ＮＴＳＣ方式用テレビカメラに比べ
放送局用で約５倍、業務用で約２．５倍の画素数が必要
とされるために、その撮像素子の光学サイズは小さいも
ので２／３インチであり、ＮＴＳＣ方式の民生用テレビ
カメラの主流となっている１／３インチに比べ装置が大
きく、また重いものとなってしまう。従って、テレビカ
メラの操作を手動で行う硬性内視鏡用テレビカメラとし
ては、上記のＨＤＴＶ用テレビカメラは大型で重量が重
いために不向きであるという問題がある。

【０００６】一方、硬性内視鏡から得られる映像は、円
形で視野を広く取る必要があるので、撮像素子に結像さ
れる画額は撮像素子の有効画素領域に外接するように、
又は外接と内接の中間に設定される。従って、ＮＴＳＣ
方式のテレビカメラの場合、内視鏡から得られる映像
は、図１６（Ａ）に１で示すように撮像素子の有効画素
領域２に対して内接するか、同図（Ｂ）に３で示すよう
に撮像素子の有効画素領域２に対して内接と外接の中間
の設定とされる。

【０００７】これに対し、仮にＨＤＴＶ方式のテレビカ
メラを硬性内視鏡に使用する場合は、ＨＤＴＶ方式では
アスペクト比が１６：９のワイドな有効画素領域を持つ
ので、内視鏡から得られる映像は、図１６（Ｃ）に４で
示すように撮像素子の有効画素領域５に対して内接する
か、同図（Ｄ）に６で示すように撮像素子の有効画素領
域５に対して内接と外接の中間の設定とされる。従っ
て、図１６（Ａ）〜（Ｄ）からわかるように、硬性内視
鏡にＨＤＴＶ方式テレビカメラを用いたときは、同図
（Ｃ）の場合は撮像素子の有効画素領域５の不使用部分
が多く、また同図（Ｄ）の場合は撮像不可な領域が多過
ぎ、１６：９のワイドアスペクト比は全く無駄になって
しまう。

【０００８】また、従来の画像信号処理装置では日付、
時間、テレビカメラの各種モード情報等のキャラクタ
（文字や記号）を画像と同時に出力する場合は、図１７
に示すように画面の垂直ブランキング領域７と有効画像
領域８のうち、有効画像領域８の一部分にキャラクタ画
像９を有効画像にミックスして表示するようにしてい
る。このため、従来はキャラクタ画像９がミックスして
いる部分の有効画像情報が欠落する。硬性内視鏡による
手術では画像中心部の情報だけでなく、周辺部の情報も
手術の安全上重要であり、上記の有効画像情報の欠落は
問題である。

【０００９】本発明は以上の点に鑑みなされたもので、
標準テレビジョン方式とアスペクト比が同一で、かつ、
垂直解像度を向上した画像信号を出力し得る撮像装置及
び画像信号処理装置を提供することを目的とする。

【００１０】また、本発明の他の目的は、ＨＤＴＶ方式
の装置を変更無しに使用できる画像信号を出力し得る撮
像装置及び画像信号処理装置を提供することにある。

【００１１】更に、本発明の他の目的は、有効画像の欠
落無くキャラクタ画像を表示し得る撮像装置及び画像信
号処理装置を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明の画像信号処理装置は、被写体からの入射光
を少なくとも３原色光に分離する色分離光学系と、色分
離光学系からの各原色光を受光して原色信号を得る、そ
れぞれ標準テレビジョン方式のアスペクト比に相当する
複数の画素からなり、かつ、互いの垂直方向の画素位置
が特定の位置関係となるように配置された複数の固体撮
像素子と、複数の固体撮像素子の出力原色信号から標準
テレビジョン方式の約２倍の垂直解像度をもち、かつ、
ＨＤＴＶスタジオ規格の水平走査周波数の画像信号を生
成する信号処理手段と、信号処理手段の出力画像信号に
ＨＤＴＶスタジオ規格の同期信号を付加して出力する付
加手段とを有することを特徴とする。

【００１３】また、本発明の撮像装置は、被写体からの
入射光を青色光、赤色光、第１及び第２の緑色光に分離
する色分離光学系と、色分離光学系からの青色光、赤色
光、第１及び第２の緑色光をそれぞれ別々に受光して原
色信号を得る、それぞれ水平方向と垂直方向の画素数が
標準テレビジョン方式のアスペクト比に相当する複数の
画素からなる第１乃至第４の固体撮像素子とを有し、青
色光を受光する第１の固体撮像素子及び赤色光を受光す
る第２の固体撮像素子の少なくとも一方は、第１及び第
２の緑色光を受光する第３及び第４の固体撮像素子のう
ち第３の固体撮像素子に対し相対的に少なくとも垂直方
向に１／２画素ピッチずらして配置すると共に、第３及
び第４の固体撮像素子は相対的に少なくとも垂直方向に
１画素ピッチずらした配置としたことを特徴とする。

【００１４】また、本発明の撮像装置は被写体からの入
射光を青色光、赤色光、緑色光に分離する色分離光学系
と、色分離光学系からの青色光、赤色光、緑色光をそれ
ぞれ別々に受光して原色信号を得る、それぞれ水平方向
と垂直方向の画素数が標準テレビジョン方式のアスペク
ト比に相当する複数の画素からなる、全画素読出し方式
の第１乃至第３の固体撮像素子とを有し、青色光を受光
する第１の固体撮像素子及び赤色光を受光する第２の固
体撮像素子は、緑色光を受光する第３の固体撮像素子に
対し相対的に少なくとも垂直方向に１／２画素ピッチず
らした配置としたことを特徴とする。

【００１５】本発明の撮像装置及び画像信号処理装置で
は、標準テレビジョン方式の約２倍の垂直解像度をも
ち、かつ、ＨＤＴＶスタジオ規格の水平走査周波数の画
像信号にＨＤＴＶスタジオ規格の同期信号を付加して出
力するようにしたため、標準テレビジョン方式の画像信
号に比べて垂直解像度の高い高精細度の画像信号を当該
標準テレビジョン方式と同一のアスペクト比４：３で表
示することができる。

【００１６】また、本発明の画像信号処理装置は、色分
離光学系と複数の固体撮像素子と、複数の固体撮像素子
の出力原色信号から標準テレビジョン方式の約２倍の垂
直解像度をもち、かつ、ＨＤＴＶスタジオ規格の水平走
査周波数の画像信号を生成する信号処理手段と、信号処
理手段の出力画像信号にＨＤＴＶスタジオ規格の同期信
号を付加して出力する第１の付加手段と、第１の付加手
段により同期信号が付加された画像信号の有効画像走査
期間と垂直ブランキング期間以外の走査期間にキャラク
タを付加する第２の付加手段とを有することを特徴とす
る。

【００１７】この発明の画像信号処理装置では、標準テ
レビジョン方式の画像信号に比べて垂直解像度の高い高
精細度の画像信号を当該標準テレビジョン方式と同一の
アスペクト比４：３で表示するに際し、有効画像走査期
間以外の領域でキャラクタデータを表示させることがで
きる。

【００１８】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て説明する。本発明の第１の実施の形態の撮像素子及び
画像信号処理装置は、ＮＴＳＣ方式に対応した撮像素子
を複数使用してアスペクト比が４：３でＮＴＳＣ方式の
垂直解像度の約２倍の６００〜７５０ＴＶ本の垂直解像
度を有する画像信号を得るものである。

【００１９】この第１の実施の形態の撮像装置は図１に
示す色分解光学系を有し、その色分解光学系を構成する
複数の固体撮像素子の画素が図２に示す配置関係とされ
ている。また、第１の実施の形態の画像信号処理装置
は、第１の実施の形態の撮像装置と図３〜図５に示す信
号処理回路によって構成される。

【００２０】まず、撮像装置の色分解光学系について図
１と共に説明するに、この色分解光学系は、入射光から
青色（Ｂ）光成分を取り出すためのＢプリズム１０と、
Ｂプリズム１０からダイクロイック膜１０ａを透過した
光から赤色（Ｒ）光成分を取り出すためのＲプリズム１
２と、Ｒプリズム１２の透過光から緑色（Ｇ）光成分を
取り出すためのＧプリズム１４と、Ｇプリズム１４に設
けられたハーフミラー１６と、Ｂプリズム１０からダイ
クロイック膜１０ａ及びＢプリズム１０の入射面でそれ
ぞれ反射されて取り出された青色光がＢトリミングフィ
ルタ１３を通して入射される青色用固体撮像素子１９Ｂ
と、Ｒプリズム１２のダイクロイック膜１２ａ及びＲプ
リズム１２の入射面でそれぞれ反射されて取り出された
赤色光がＲトリミングフィルタ１５を通して入射される
赤色用固体撮像素子１９Ｒと、ハーフミラー１６で反射
され、Ｇトリミングフィルタ１７を通して緑色光が入射
される第１の緑色用固体撮像素子１９Ｇ１と、ハーフミ
ラー１６及びＧトリミングフィルタ１８をそれぞれ透過
した緑色光が入射される第２の緑色光用固体撮像素子１
９Ｇ２とより構成されている。

【００２１】固体撮像素子１９Ｂ、１９Ｒ、１９Ｇ１及
び１９Ｇ２はそれぞれ電荷結合素子（ＣＣＤ）により構
成されており、ＮＴＳＣ方式のアスペクト比４：３に相
当する例えば水平方向７６８画素、垂直方向４９４画素
から構成されている。

【００２２】また、固体撮像素子１９Ｂ、１９Ｒ、１９
Ｇ１及び１９Ｇ２は、図２に示す画素配列になるように
配置されている。図２において、大文字Ｇ、Ｂ、Ｒは奇
数フィールド、小文字ｇ、ｂ、ｒは偶数フィールドでそ
れぞれ読み出される画素であり、また、「Ｇ」及び
「ｇ」は緑信号、「Ｒ」及び「ｒ」は赤信号、「Ｂ」及
び「ｂ」は青信号をそれぞれ示している。また、大文字
の「１」、「２」は、２枚のＧ用固体撮像素子１９Ｇ１
及び１９Ｇ２からそれぞれ読み出された画素であること
を示している。更に「ｒｂ」及び「ＲＢ」はＲ信号とＢ
信号が同時に、かつ、別々にそれぞれの固体撮像素子１
９Ｂ、１９Ｒから読み出された画素である。

【００２３】Ｇ用の固体撮像素子１９Ｇ１及び１９Ｇ２
は、図２に示すように、垂直方向に１画素ずらし、か
つ、水平方向に１／２画素ピッチずらして配置されてい
る。しかし、これだけでは垂直解像度はＧ用固体撮像素
子１９Ｇ１及び１９Ｇ２の持つ画素相当の解像度しか得
られないため、解像力向上のために、Ｂ用及びＲ用の固
体撮像素子１９Ｂ及び１９Ｒを、一方のＧ用の固体撮像
素子に対して１／２画素ピッチ垂直方向にずらして配置
している。

【００２４】画像の垂直解像度を決定する輝度信号
（Ｙ）は、例えば国際電気通信連合（ＩＴＵ）で規定さ
れたＨＤＴＶスタジオ規格（ＩＴＵ−Ｒ勧告７０９）で
は、 Ｙ＝０．２１２Ｒ＋０．７０１Ｇ＋０．０８７Ｂ （１） で表されるため、Ｇ信号により主として決定されるが、
Ｒ信号及びＢ信号にも依存している。このため、Ｒ用固
体撮像素子１９Ｒ及びＢ用固体撮像素子１９Ｂを有効利
用して輝度信号Ｙを生成することにより、垂直解像度の
向上を図ることができる。なお、Ｇ用固体撮像素子１９
Ｇ１及び１９Ｇ２を互いに水平方向に１／２画素ピッチ
ずらしたのは、水平解像度向上のためである。

【００２５】４枚の固体撮像素子１９Ｂ、１９Ｒ、１９
Ｇ１及び１９Ｇ２は同時駆動されるようにされているか
ら、図２において（ｍ，ｎ）の同じ画素が同時に読み出
される。例えば、Ｇ１ｍ，ｎ、Ｇ２ｍ，ｎ、ＲＢｍ，ｎ
（＝Ｒｍ，ｎ、Ｂｍ，ｎ）の４つは奇数フィールドで同
時に読み出される。

【００２６】各固体撮像素子１９Ｂ、１９Ｒ、１９Ｇ１
及び１９Ｇ２からの撮像信号の読み出し処理は、図３に
示す信号処理回路によって行われる。同図において、Ｂ
用とＲ用の各固体撮像素子１９Ｂ、１９Ｒから取り出さ
れ、図示しないＡ／Ｄ変換器を通して得られたＢ画素デ
ータＤＢ及びＲ画素データＤＲは、フィールドメモリ２
５、２６とフレーム合成回路２７、２８によりフレーム
合成されて、対応する垂直高域フィルタ２９、３０へ入
力される。垂直高域フィルタ２９、３０より取り出され
た垂直高域成分は、それぞれ加算器３１、３２に供給さ
れて、次式により加算演算されて垂直高域周波数信号Ｖ
Ｈ１、ＶＨ２が生成される。

【００２７】

【数１】 一方、各入力ディジタル信号（画素データ）ＤＢ、Ｄ
Ｒ、ＤＧ１及びＤＧ２はマトリクス回路３３に供給され
て、以下の（４）式〜（７）式のマトリクス演算により
輝度信号Ｙ１、Ｙ２、ｙ１及びｙ２を生成させる。

【００２８】 Ｙ１m,n＝0.701Ｇ１m,n＋｛0.212（Ｒm,n＋Ｒm+1,n）/2｝ ＋0.087（Ｂm,n＋Ｂm+1,n）/2 （４） Ｙ２m,n＝0.701Ｇ２m,n＋0.212Ｒm,n＋0.087Ｂm,n （５） ｙ１m,n＝0.701ｇ１m,n＋｛0.212（ｒm,n＋ｒm+1,n）/2｝ ＋0.087（ｂm,n＋ｂm+1,n）/2 （６） ｙ２m,n＝0.701ｇ２m,n＋0.212ｒm,n＋0.087ｂm,n （７） また、マトリクス回路３３は下記の（８）式〜（１１）
式により色差信号（Ｒ−Ｙ）、（Ｂ−Ｙ）、（ｒ−ｙ）
及び（ｂ−ｙ）を生成出力する。

【００２９】 （Ｒ−Ｙ）m,n＝Ｒm,n−Ｙm,n （８） （Ｂ−Ｙ）m,n＝Ｂm,n−Ｙm,n （９） （ｒ−ｙ）m,n＝ｒm,n−ｙm,n （１０） （ｂ−ｙ）m,n＝ｂm,n−ｙm,n （１１） マトリクス回路３３より出力された輝度信号Ｙ１及びｙ
１は加算器３４に供給されて、加算器３１よりの信号と
加算されることにより（１２）式で表される広帯域の高
域付加信号Ｙ１^*とされる。

【００３０】 Ｙ１^*m,n＝Ｙ１m,n＋ＶＨ１m,n （１２） また、マトリクス回路３３より出力された輝度信号Ｙ２
及びｙ２は加算器３５に供給されて、加算器３２よりの
信号と加算されることにより（１３）式で表される広帯
域の高域付加信号Ｙ２^*とされる。

【００３１】 Ｙ２^*m,n＝Ｙ２m,n＋ＶＨ２m,n （１３） 切換スイッチ３６はフィールドパルスに基づいて、奇数
フィールドは高域付加信号Ｙ１^*を選択し、偶数フィー
ルドはマトリクス回路３３の出力信号ｙ１をそのまま選
択する。同様に、切換スイッチ３７はフィールドパルス
に基づいて、奇数フィールドは高域付加信号Ｙ２^*を選
択し、偶数フィールドはマトリクス回路３３の出力信号
ｙ２をそのまま選択する。

【００３２】倍速変換回路３８はこれら切換スイッチ３
６及び３７の出力信号とマトリクス回路３３の出力色差
信号とに基づいて輝度信号Ｙ、色差信号Ｒ−Ｙ及びＢ−
Ｙをそれぞれ生成して出力する。この倍速変換回路３８
自体は公知の回路で、例えば図４に示す如き構成とされ
ている。図３の切換スイッチ３６及び３７からの輝度信
号Ｙ１^*とｙ１、Ｙ２^*とｙ２は図４のラインメモリ４
１、４３に入力され、また、図３のマトリクス回路３３
からの色差信号（Ｂ−Ｙ）と（ｂ−ｙ）、（Ｒ−Ｙ）と
（ｒ−ｙ）はそれぞれ図４のラインメモリ４６、５０に
入力され、それぞれ１ライン分の画素データが格納され
る。

【００３３】これらの入力信号の水平走査周波数は、Ｈ
ＤＴＶスタジオ規格信号の水平走査周波数ｆ_Hの１／２
倍の周波数の１６．８７５ｋＨｚである。ＮＴＳＣ方式
の固体撮像素子の信号読み出し走査周波数は１５．７５
ｋＨｚであるが、この値はｆ_H／２と概略同じであるの
で、格別な対策を講ずることなく使用できる。

【００３４】ラインメモリ４１、４３、４６及び５０は
それぞれ１ライン分の入力画素データを格納した時点
で、次段のラインメモリ４２、４４、４７及び４８、５
１及び５２にそれぞれ高速で出力して格納させる。出力
制御部５４の出力制御信号に基づいてラインメモリ４
２、４４、４７及び４８、５１及び５２に格納された信
号は、ＨＤＴＶスタジオ規格信号の水平走査周波数ｆ_H
で読み出される。

【００３５】ラインメモリ４２及び４４から読み出され
た画素データは切換スイッチ４５に入力され、ラインメ
モリ４７及び４８から読み出された画素データは切換ス
イッチ４９に入力され、ラインメモリ５１及び５２から
読み出された画素データは切換スイッチ５３に入力され
る。切換スイッチ４５、４９及び５３は、それぞれ出力
制御部５４からの制御信号により、入力画素データを１
ライン毎に交互に選択出力して走査変換を行う。このよ
うにして切換スイッチ４５、４９及び５３から得られた
信号は、ＨＤＴＶスタジオ規格の水平走査周波数３３．
７５ｋＨｚの信号となる。

【００３６】上記の構成の倍速変換回路３８から上記の
ようにして取り出されたＨＤＴＶスタジオ規格の水平走
査周波数３３．７５ｋＨｚの信号のうち、色差信号（Ｒ
−Ｙ）及び（Ｂ−Ｙ）はそれぞれ図５に示す乗算回路６
１、６２に別々に入力されて所定の係数「０．６３
５」、「０．５３９」を乗じられて色差信号Ｐ_R、Ｐ_Bと
された後、加算器６４、６５で同期信号発生回路６３よ
りのＨＤＴＶスタジオ規格で定められた同期信号が付加
されて出力端子６７、６８へ出力される。

【００３７】また、これと同時に、倍速変換回路３８よ
り出力されたＨＤＴＶスタジオ規格の水平走査周波数３
３．７５ｋＨｚの輝度信号Ｙは、加算器６６で同期信号
発生回路６３よりのＨＤＴＶスタジオ規格で定められた
同期信号が付加されて出力端子６９へ出力される。この
ようにして得られる輝度信号Ｙは、例えば水平方向１５
３６画素、垂直方向９８８画素の、ＮＴＳＣ方式の約４
倍の画素数に相当する高解像度な信号である。しかも、
上記Ｙ、Ｐ_R及びＰ_Bの各信号は、アスペクト比がＮＴＳ
Ｃ方式と同じ４：３であるため、ＨＤＴＶ信号とは異な
り、円形の画像を撮像する硬性内視鏡用テレビカメラと
して無駄になる画素を大幅に少なくでき、最適な高解像
度テレビカメラが実現される。

【００３８】以上説明した第１の実施の形態によれば、
通常のＮＴＳＣ方式の３板テレビカメラに比し、撮像素
子を１枚追加するだけでよいので、現行の硬性内視鏡用
３板テレビカメラとほぼ同等のサイズと重量で実現でき
る。更に、このようにして得られた画像信号に対し、Ｈ
ＤＴＶスタジオ規格に定められる同期信号を付加して出
力するので、手術の際に必要な記録がＨＤＴＶ信号記録
装置を変更無しに使用することが可能である。ＨＤＴＶ
信号記録装置にはＷ−ＶＨＳ方式ＶＴＲやＵＮＩＨＩ方
式ＶＴＲがあり、特にＷ−ＶＨＳ方式ＶＴＲは民生用に
開発された装置であるので、安価なシステム構成が可能
になる。

【００３９】次に、本発明の第２の実施の形態について
説明する。この第２の実施の形態の撮像素子及び画像信
号処理装置は、ＮＴＳＣ方式に対応した撮像素子で、か
つ、１フィールド間に全画素が読み出せる、いわゆる全
画素タイプの撮像素子を複数使用して、ＮＴＳＣ方式の
約２倍の垂直解像度を得るものである。

【００４０】この第２の実施の形態の撮像装置は図６に
示す色分解光学系を有し、その色分解光学系を構成する
複数の固体撮像素子の画素が図７に示す配置関係とされ
ている。また、第２の実施の形態の画像信号処理装置
は、第２の実施の形態の撮像装置と図８に示す信号処理
回路によって構成される。

【００４１】まず、全画素読み出し方式の固体撮像素子
（ＣＣＤ）について説明する。全画素読み出し方式のＣ
ＣＤは、ＥＤＴＶ−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撮像装置
で、図９に示す構成とされている。２次元マトリクス状
に配列された画素に相当する複数のフォトセンサ８０の
うち、垂直方向に配列された複数のフォトセンサ８０毎
に、対応する垂直転送ＣＣＤ８２に接続されている。垂
直転送ＣＣＤ８２の出力側は、水平転送ＣＣＤ８３及び
８４に接続されている。水平転送ＣＣＤ８３及び８４の
出力側は、増幅器８５、８６を介して出力端子に接続さ
れている。垂直転送用クロックとしてφＶ１、φＶ２、
φＶ３が垂直転送ＣＣＤ８に入力され、水平転送用クロ
ックとしてφＨ１、φＨ２が水平転送ＣＣＤ８３及び８
４に入力されている。

【００４２】この全画素読み出し方式ＣＣＤが通常の２
画素混合読み出し方式ＣＣＤと相違する点は主に２つあ
る。第１の相違点は、垂直方向に隣接する２つのフォト
センサ８０からの電荷信号が垂直転送ＣＣＤ８２で混合
されない点である。第２の相違点は、垂直転送ＣＣＤ８
２により垂直転送された電荷信号は、偶数ラインの画素
を読み出すための水平転送ＣＣＤ８３と、奇数ラインの
画素を読み出すための水平転送ＣＣＤ８４のそれぞれに
よって転送出力されるので、水平転送ＣＣＤが２つ並列
に必要である点である。

【００４３】通常の２画素混合読み出し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本当りの水平転送ＣＣＤの転送速度は通常
の２画素混合読み出し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。そこで、例えば水平方
向７２４画素、垂直方向４９４画素の有効画素を持ち、
アスペクト比４：３の全画素読み出し方式ＣＣＤを使用
して、ＮＴＳＣ方式の約２倍の垂直解像度を得る撮像装
置を実現する。

【００４４】この第２の実施の形態で使用される撮像装
置の色分解光学系は、図６に示すように、入射光から青
色（Ｂ）光成分を取り出すためのＢプリズム１０と、Ｂ
プリズム１０からダイクロイック膜１０ａを透過した光
から赤色（Ｒ）光成分を取り出すためのＲプリズム１２
と、Ｒプリズム１２の透過光から緑色（Ｇ）光成分を取
り出すためのＧプリズム２０と、Ｂプリズム１０からダ
イクロイック膜１０ａ及びＢプリズムの入射面でそれぞ
れ反射されて取り出された青色光がＢトリミングフィル
タ１３を通して入射される青色用固体撮像素子２１Ｂ
と、Ｒプリズム１２のダイクロイック膜１２ａ及びＲプ
リズム１２の入射面でそれぞれ反射されて取り出された
赤色光がＲトリミングフィルタ１５を通して入射される
赤色用固体撮像素子２１Ｒと、Ｇプリズム２０及びＧト
リミングフィルタ１８をそれぞれ透過した緑色光が入射
される緑色用固体撮像素子２１Ｇとにより構成されてい
る。

【００４５】固体撮像素子２１Ｂ、２１Ｒ及び２１Ｇ
は、それぞれＣＣＤにより構成されており、ＮＴＳＣ方
式のアスペクト比４：３に相当する、例えば水平方向７
２４画素、垂直方向４９４画素から構成されている。こ
れらの固体撮像素子２１Ｂ、２１Ｒ及び２１Ｇの画素配
列は、図７に示す画素配列に設定されている。図７は図
６に示した色分解光学系の光入射側から見た各センサの
水平垂直方向の位置関係が示されている。図７におい
て、「Ｒ、Ｂ」は固体撮像素子２１Ｂ及び２１Ｒそれぞ
れの画面上の画素配置位置、「Ｇ」は固体撮像素子２１
Ｇの画面上の画素配置位置を示し、「ｎ，ｍ」は撮像素
子における画素位置座標が（ｎ，ｍ）であることを示
す。また、この撮像装置により得られた画像を表示する
画面上の水平画素位置の順番を「ｋ」等、垂直方向のラ
イン順は「ｊ」等で示す。

【００４６】まず、垂直方向から説明すると、図７に示
すように固体撮像素子２１Ｂ及び２１Ｒは固体撮像素子
２１Ｇ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、固体撮像素子２１Ｇの各ライ
ンの間に固体撮像素子２１Ｂ及び２１Ｒの各ラインが位
置することになり、全体としてライン数がＮＴＳＣ方式
の約２倍となり、ＮＴＳＣ方式の垂直解像度の約２倍の
垂直解像度を得ることができる。

【００４７】次に、水平方向について説明すると、図７
に示すように、固体撮像素子２１Ｂ及び２１Ｒは固体撮
像素子２１Ｇに対し水平方向に１／２画素ピッチずらし
て配置されている。これにより、固体撮像素子２１Ｇの
各画素の間に固体撮像素子２１Ｂ及び２１Ｒの各画素が
位置することになり、全体として水平方向の画素数が約
２倍となり、水平解像度を向上することができる。

【００４８】画像の垂直解像度を決定する輝度信号Ｙ
は、第１の実施の形態で説明したように、Ｇ信号により
主として決定されるが、Ｒ信号及びＢ信号にも依存する
ため、Ｒ用固体撮像素子２１Ｒ及びＢ用固体撮像素子２
１Ｂを有効利用して輝度信号Ｙを生成することにより、
垂直解像度の向上を図ることができる。

【００４９】各固体撮像素子２１Ｒ、２１Ｂ及び２１Ｇ
からの撮像信号の読み出し処理は、図８に示す信号処理
回路によって行われる。同図において、各固体撮像素子
２１Ｂ、２１Ｒ及び２１Ｇから取り出されたＢ画素デー
タＤＢ、Ｒ画素データＤＲ及びＧ画素データＤＧは、読
み出し処理部７１に供給され、ここでＡ／Ｄ変換、倍速
変換が行われた後、マトリクス回路７５に供給されて輝
度信号Ｙと色差信号Ｒ−ＹＬ、Ｂ−ＹＬを生成させる。

【００５０】ここで、マトリクス回路７５による低域輝
度信号Ｙ Ｌの生成について説明する。マトリクス回路７
５は図７に示した画面上における（２ｋ−１，ｊ）の位
置、すなわち同図中のＧの位置におけるＲ信号とＢ信号
の低域成分ＲＬ_2k-1,j、ＢＬ_2k-1,jを（１４）式、（１
５）式に示すように周辺の４画素の平均値として生成
し、更に、この低域成分ＲＬ_2k-1,j、ＢＬ_2k-1,jと帯域
が近くなるように、Ｇ信号の低域成分ＧＬ_2k-1,jを（１
６）式に従って生成する。

【００５１】

【数２】 そして、マトリクス回路７５はこのようにして算出した
低域成分ＧＬ、ＲＬ及びＢＬを用いて（１）式に示した
ＨＤＴＶスタジオ規格の輝度信号と同様の次式により、
低域輝度信号ＹＬ_2k-1,jを生成する。

【００５２】 ＹＬ_2k-1,j＝0.212ＲＬ_2k-1,j＋0.701ＧＬ_2k-1,j＋0.087ＢＬ_2k-1,j (17) このようにして生成された低域輝度信号ＹＬ_2k-1,jの画
面上における位置は、図７における（２ｋ−１，ｊ）の
Ｇの位置となる。他のＧの位置にも同様にして生成され
た低域輝度信号ＹＬが位置する。図７に示すように、画
面上のＧの位置は、水平方向では奇数番目にのみ位置す
るから、低域輝度信号ＹＬは水平方向では奇数番目にの
み位置する。

【００５３】そこで、水平方向の偶数番目の画面上の画
素位置には、水平方向の両隣の２つの画素の低域輝度信
号ＹＬの平均値を低域輝度信号ＹＬ^*として算出して補
間する。従って、画面上の（２ｋ，ｊ）の位置の低域輝
度信号ＹＬ^* _2k,jは次の（１８）式により算出される。

【００５４】 ＹＬ^* _2k,j＝（ＹＬ_2k-1,j＋ＹＬ_2k+1,j）／２ （１８） このようにして生成された低域輝度信号ＹＬ及びＹＬ^*
（以下、特に断らない限り、ＹＬで低域輝度信号を総称
する）により、画面水平方向には奇数フィールド（第１
フィールド）の全画素位置の低域輝度信号ＹＬが生成さ
れたことになる。

【００５５】次に、高域輝度信号ＹＨの生成方法につい
て説明する。この高域輝度信号ＹＨは、画面水平方向に
関する水平高域輝度信号ＹＨＨと画面垂直方向に関する
垂直高域輝度信号ＹＶＨからなる。マトリクス回路７５
は水平高域輝度信号ＹＨＨを生成する。すなわち、マト
リクス回路７５は画面水平方向の奇数番目の画素位置
（図７のＧの位置）の水平高域輝度信号ＹＨＨを、その
画素位置のＧ信号とその両隣のＧ信号を用いて生成す
る。例えば、ｊラインの２ｋ−１番目の画素位置の水平
高域輝度信号ＹＨＨは、（１９）式に従って生成され
る。

【００５６】

【数３】 また、マトリクス回路７５は画面水平方向の偶数番目の
画素位置の水平高域輝度信号ＹＨＨについては、その画
素位置のＲ信号の水平高域成分ＲＨＨとＢ信号の水平高
域成分ＢＨＨの和の平均値として生成する。従って、例
えば、ｊラインの２ｋ番目の画素位置の水平高域輝度信
号ＹＨＨは、（２０）式に従って生成される。

【００５７】

【数４】 これにより、奇数フィールドの全画素位置について水平
高域輝度信号ＹＨＨが生成される。

【００５８】次に、垂直高域輝度信号ＹＶＨの生成方法
について説明する。前述したように、奇数フィールドに
関しては、すべての画素位置に低域輝度信号ＹＬと水平
方向高域輝度信号ＹＨＨが生成されている。しかし、偶
数フィールドの全画素位置にはＹＬ、ＹＨＨのいずれも
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。

【００５９】そこで、この実施の形態では、垂直解像度
の向上のために、偶数フィールドの各画素位置に輝度信
号Ｙの垂直高域成分を生成する。すなわち、図８の読み
出し処理部７１より取り出されたＢ信号の画素データＤ
Ｂは、垂直高域フィルタ７２に供給されて（２１）式に
よりＢ信号の垂直高域成分ＢＶＨが生成されると共に、
読み出し処理部７１より取り出されたＲ信号の画素デー
タＤＲは、垂直高域フィルタ７３に供給されて（２２）
式によりＲ信号の垂直高域成分ＲＶＨが生成される。

【００６０】

【数５】 垂直高域フィルタ７２及び７３より取り出された垂直高
域成分ＢＶＨ及びＲＶＨはそれぞれ加算器７４に供給さ
れて加算され、次の（２３）式により表される垂直高域
輝度信号ＹＶＨが生成される。

【００６１】

【数６】 以上のようにして得られた低域輝度信号ＹＬ、水平高域
輝度信号ＹＨＨ及び垂直高域輝度信号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、マトリクス回路７５により同じ画素位置の低
域輝度信号ＹＬと水平高域輝度信号ＹＨＨとを加算して
得られた輝度信号Ｙを出力する。従って、ｊラインの２
ｋ−１番目と２ｋ番目の各輝度信号は（２４）式で表さ
れる。

【００６２】

【数７】 一方、偶数フィールドについては、マトリクス回路７５
により生成された奇数フィールドの輝度信号Ｙに、図８
の加算器７６において加算器７４からの垂直高域輝度信
号ＹＶＨを加算して輝度信号Ｙを生成する。従って、ｊ
＋５６３ラインの２ｋ−１番目と２ｋ番目の各輝度信号
は（２５）式で表される。

【００６３】

【数８】 図８の切換スイッチ７７はフィールドパルスに基づいて
奇数フィールドはマトリクス回路７５より出力された
（２４）式で表される輝度信号Ｙをそのまま選択し、偶
数フィールドでは加算器７６で加算して得られた（２
５）式で表される輝度信号Ｙを選択する。これにより、
輝度信号Ｙの垂直解像度の向上が図られる。

【００６４】また、マトリクス回路７５は、図示しない
減算器を使用して、色差信号（Ｒ−ＹＬ）、（Ｂ−Ｙ
Ｌ）を生成する。出力処理部７８は、マトリクス回路７
５から出力された上記の色差信号（Ｒ−ＹＬ）及び（Ｂ
−ＹＬ）と、切換スイッチ７７からの輝度信号Ｙとをそ
れぞれ入力信号として受け、これら入力信号別にＤ／Ａ
変換してアナログ信号である色差信号（Ｒ−ＹＬ）及び
（Ｂ−ＹＬ）と輝度信号Ｙを出力する。

【００６５】これらアナログ信号である色差信号（Ｒ−
ＹＬ）及び（Ｂ−ＹＬ）は、第１の実施の形態の図５に
従って所定の係数「０．６３５」、「０．５３９」を乗
じられた後、ＨＤＴＶスタジオ規格の同期信号が付加さ
れて色差信号Ｐ_R、Ｐ_Bとされ、輝度信号Ｙは、同様に前
記図５の構成によりＨＤＴＶスタジオ規格の同期信号が
付加されて輝度信号Ｙとされる。

【００６６】この第２の実施の形態で得られた輝度信号
Ｙは、例えば水平画素数１４４８画素、垂直画素数９８
８画素のＮＴＳＣ方式の約４倍の画素数に相当する高解
像度画像信号である。

【００６７】以上より、この第２の実施の形態によれ
ば、硬性内視鏡テレビカメラとして、ＨＤＴＶ方式に比
し画像領域の無駄の少ない４：３のアスペクト比でＮＴ
ＳＣ方式の約２倍の垂直解像度の画像信号が現行のＮＴ
ＳＣ方式ＲＧＢ３板テレビカメラとほぼ同じサイズと重
量で実現される。また、ＨＤＴＶ方式に対応した記録装
置等の機材を変更無しに使用可能である。

【００６８】ところで、ＨＤＴＶスタジオ規格では、フ
レーム当りの走査線数が１１２５本存在し、垂直ブラン
キングが９０本と定められている。一方、以上の実施の
形態では４：３のアスペクト比でＮＴＳＣ方式の２倍の
垂直解像度を得る画像信号に、上記ＨＤＴＶスタジオ規
格の同期信号を付加して出力するようにしているため、
上記の画像信号のフレーム当りの垂直画素数を９８８画
素としたときには、フレーム当り４７本（＝１１２５−
９８８−９０）の有効画像走査線でも垂直ブランキング
でもない無信号期間が存在する。

【００６９】図１０はこの無信号期間の一例を示す図
で、上記の各実施の形態の画像信号を表示すると、垂直
ブランキング期間９０と有効画像領域９１の他に第４１
ラインから第６３ラインまでと第６０３ラインから第６
２６ラインまでの間に無信号期間９２が存在する。

【００７０】ここで、現在商品化されているキャラクタ
ジェネレータＩＣ（集積回路）には、キャラクタを垂直
方向に１８ビット程度で構成するものがあるので、フレ
ーム当り３６ラインあればキャラクタを表示できる。一
方、上記したように、無信号期間９２は約４７本存在す
るので、図１０に示すように、例えば第４３ラインから
第６０ラインまでと第６０５ラインから第６２２ライン
までの領域９３を利用することにより、１行のキャラク
タを表示することができる。

【００７１】なお、図１０では画面上部にキャラクタを
表示するように説明したが、画面下部にキャラクタを表
示するように設定してもよい。ただし、ＶＴＲに記録再
生する場合、画面下部に記録再生ヘッドの切換ポイント
があるので、切換ポイントの近くの走査線を避けた方が
望ましい。また、いわゆるＷ−ＶＨＳ方式のＶＴＲでは
第６０３ラインにタイムコードが記録されているので、
第６０３ラインはキャラクタ表示領域として使用しない
方がよい。

【００７２】なお、従来のＮＴＳＣ方式の撮像装置の垂
直方向の画素数は最低でも４８５画素であるので、この
実施の形態では４：３のアスペクト比でＮＴＳＣ方式の
２倍の垂直解像度を得る画像信号のフレーム当りの垂直
画素数は最低でも９７０画素必要となる。この場合は前
記無信号期間は最大となり、フレーム当り６５本（＝１
１２５−９７０−９０）の無信号期間（ＨＤＴＶスタジ
オ規格の走査線番号の第４１ラインから第７２ライン間
と、第６０３ラインから第６３５ライン間までのそれぞ
れの走査期間）が生じる。この場合の無信号期間を、キ
ャラクタ表示領域として使用できることは勿論である。

【００７３】次に、このキャラクタ表示を可能とした本
発明の画像信号処理装置の第３の実施の形態について説
明する。図１１は本発明になる画像信号処理装置の第３
の実施の形態のブロック図を示す。この実施の形態の色
分解光学系は、例えば図６に示した３枚の固体撮像素子
２１Ｇ、２１Ｒ及び２１Ｂを用いた構成である。

【００７４】図１１において、７４．２５ＭＨｚの基準
クロックＣＫ０に同期して読出し制御部１５０により生
成された読出し用クロックに基づいて固体撮像素子２１
Ｇから読み出された奇数ラインＧ信号Ｇ１及び偶数ライ
ンＧ信号Ｇ２、固体撮像素子２１Ｒから読み出された奇
数ラインＲ信号Ｒ１及び偶数ラインＲ信号Ｒ２、固体撮
像素子２１Ｂから読み出された奇数ラインＢ信号Ｂ１及
び偶数ラインＢ信号Ｂ２は、それぞれ読出し処理部１０
０Ｇ、１００Ｒ及び１００Ｂに入力され、ここでＡ／Ｄ
変換及び倍速変換処理が行われてＧ信号、Ｒ信号及びＢ
信号に変換されて演算部２００に入力される。

【００７５】読出し処理部１００Ｇ、１００Ｒ及び１０
０Ｂはそれぞれ同一構成で、図１２に１００で示す構成
とされている。この読出し処理部１００の動作について
説明するに、奇数ライン信号と偶数ライン信号はそれぞ
れプリアンプ（ＰＡ）１０２、１０４で前置増幅された
後、基準クロックＣＫ０に同期して図１１に示した信号
処理クロック発生部１７０により生成された１８．５６
２５ＭＨｚの第２のクロックＣＫ２に基づいてＡ／Ｄ変
換器１０６、１０８でアナログ−ディジタル変換され、
更に２倍速変換回路１１０、１１２に供給され、ここで
図１１のラインメモリ入出力制御部１６０により生成さ
れた書き込みパルスＣＫＷに基づいて内部のラインメモ
リに各ライン毎に書き込まれた後読み出しパルスＣＫＲ
に基づいて読み出され倍速変換処理される。

【００７６】倍速変換処理された奇数ライン信号と偶数
ライン信号は、切換スイッチ１１４に入力され、ここ
で、７４．２５ＭＨｚの基準クロックＣＫ０に同期して
図１１の同期信号発生部１８０により生成された、ＨＤ
ＴＶスタジオ規格信号の水平走査周波数ｆ_Ｈの１／２倍
の周波数の１６．８７５ｋＨｚのライン切換パルスに基
づいて交互に選択されて時系列的に合成され、ＨＤＴＶ
スタジオ規格信号の水平走査周波数ｆ_Ｈの原色信号とし
てライン順に出力される。従って、図１１の読出し処理
部１００ＧからはＧ信号が、読出し処理部１００Ｒから
はＲ信号が、読出し処理部１００ＢからはＢ信号がそれ
ぞれ取り出されて図１１の演算部２００に入力され、こ
こでＮＴＳＣ方式の約２倍の垂直解像度を持つ輝度信号
Ｙと色差信号Ｐ_Ｂ及びＰ_Ｒに変換される。

【００７７】この演算部２００は、例えば図１３のブロ
ック図に示す如き構成とされている。図１３と共に演算
部２００の動作について説明するに、前記Ｇ信号、Ｒ信
号、Ｂ信号は、対応する演算回路２０２、２０６、２１
２に供給されて前記（１６）式、（１４）式、（１５）
式に従う演算が行われた後、演算回路２１８に共通に入
力され、ここで前記（１７）式に従って低域輝度信号Ｙ
Ｌとして算出される。この低域輝度信号ＹＬは更に演算
回路２２２に入力されて前記（１８）式に基づく演算を
行われて低域輝度信号ＹＬ^＊として生成される。

【００７８】また、前記Ｇ信号、Ｒ信号、Ｂ信号は、対
応する演算回路２０４、２０８、２１４に供給され、そ
れぞれ水平高域成分ＧＨＨ、ＲＨＨ、ＢＨＨに算出され
る。演算回路２０８及び２１４から取り出された水平高
域成分ＲＨＨ及びＢＨＨは、加算器２２６で加算された
後、乗算回路２２８に供給されて係数１／２と乗算され
ることにより、前記（２０）式で表される画面水平方向
の偶数番目の画素位置の水平高域輝度信号ＹＨＨとされ
る。この乗算回路２２６から出力された水平高域輝度信
号ＹＨＨと、演算回路２０４から取り出された水平高域
成分ＧＨＨ、すなわち、画面水平方向の奇数番目の画素
位置の水平高域輝度信号ＹＨＨとは、それぞれ合成回路
２２０で合成された後、加算器２３４へ出力される。

【００７９】また、前記Ｒ信号、Ｂ信号は、対応する演
算回路２１０、２１６に供給され、それぞれ前記（２
２）式、（２１）式による演算によりＲ信号の垂直高域
成分ＲＶＨ、Ｂ信号の垂直高域成分ＢＶＨに変換された
後、演算回路２２４にそれぞれ入力されて前記（２３）
式による演算が行われて、垂直高域輝度信号ＹＶＨとし
て生成される。この垂直高域輝度信号ＹＶＨは、スイッ
チ回路２３２により偶数フィールドのみ選択出力されて
加算器２３４へ供給される。

【００８０】加算器２３４は、合成回路２２０よりの画
面水平方向の偶数番目の画素位置の水平高域輝度信号Ｙ
ＨＨと、合成回路２３０により演算回路２１８及び２２
２の両出力低域輝度信号を合成して得られた低域輝度信
号ＹＬと、スイッチ回路２３２を通過した垂直高域輝度
信号ＹＶＨとをそれぞれ加算合成して、奇数フィールド
のときは前記（２４）式で、また偶数フィールドのとき
は前記（２５）式で表される輝度信号Ｙを生成し、出力
する。

【００８１】一方、演算回路２０６、２１２より取り出
されたＲ信号の低域成分ＲＬ、Ｂ信号の低域成分ＢＬ
は、減算器２３６、２３８に供給され、ここで演算回路
２１８により前記（１７）式に従って生成された低域輝
度信号ＹＬとそれぞれ減算されることにより、色差信号
（ＲＬ−ＹＬ）、（ＢＬ−ＹＬ）とされる。この色差信
号（ＲＬ−ＹＬ）、（ＢＬ−ＹＬ）は乗算回路２４０、
２４２によりそれぞれ係数（１／１．５７６）、（１／
１．８２６）を乗じられて出力される。

【００８２】再び図１１に戻って説明するに、上記の演
算部２００により演算して得られたＨＤＴＶスタジオ規
格の水平走査周波数の輝度信号Ｙと２種類の色差信号
は、それぞれ出力処理部３００に供給され、ここでＤ／
Ａ変換されてそれぞれアナログ輝度信号Ｙとアナログ色
差信号Ｐ_Ｒ及びＰ_Ｂとされると共に、同期信号発生部１
８０により基準クロックＣＫ０に同期して生成されたＨ
ＤＴＶスタジオ規格の複合同期信号Ｃ．ＳＹＮＣが付加
される。

【００８３】図１４はこの出力処理部３００の一例のブ
ロック図を示す。Ｄ／Ａ変換器３０２は演算部２００か
ら出力された輝度信号Ｙを前記７４．２５ＭＨｚの基準
クロックに基づいて、ディジタル・アナログ変換する。
また、Ｄ／Ａ変換器３０４及び３０６はそれぞれ演算部
２００から出力された色差信号（ＲＬ−ＹＬ）／１．５
７６、（ＢＬ−ＹＬ）／１．８２６を、図１１に示した
信号処理クロック発生部１７０により生成された、周波
数３７．１２５ＭＨｚの第１のクロックＣＫ１に基づい
てディジタル・アナログ変換する。

【００８４】加算器３０８、３１０及び３１２は、それ
ぞれＤ／Ａ変換器３０２、３０４及び３０６から出力さ
れたアナログ輝度信号Ｙ、アナログ色差信号（ＲＬ−Ｙ
Ｌ）／１．５７６、（ＢＬ−ＹＬ）／１．８２６にそれ
ぞれ同期信号発生部１８０から出力されたＨＤＴＶスタ
ジオ規格の複合同期信号Ｃ．ＳＹＮＣを所定期間に加算
して輝度信号Ｙ、色差信号Ｐ_Ｒ及びＰ_Ｂとして出力す
る。

【００８５】図１１に戻って説明するに、出力処理部３
００より出力された輝度信号Ｙ、色差信号Ｐ_Ｒ及びＰ_Ｂ
のうち、輝度信号Ｙは加算器４２０に供給される。この
実施の形態では１チップマイクロプロセッサである中央
処理装置（ＣＰＵ）４００により制御されるキャラクタ
ジェネレータ（ＣＧ）４１０を有する点に特徴がある。

【００８６】ＣＧ４１０には、同期信号発生部１８０か
ら出力されたＨＤＴＶスタジオ規格の図１５（Ａ）、
（Ｃ）にそれぞれ示す垂直同期信号ＶＤと、図１５
（Ｂ）、（Ｄ）、（Ｆ）にそれぞれ示す水平同期信号Ｈ
Ｄとがそれぞれ入力され、キャラクタ発生の垂直方向の
スタート位置、水平方向のスタート位置、及び表示する
データ（日時、時間、各種モードなど）がＣＰＵ４００
により制御される。ここでは、ＶＤの立ち上がりから３
７ライン後に表示スタートとされることにより、第４３
ラインと第６０５ラインがキャラクタ表示のスタートと
なる。なお、図１５（Ａ）、（Ｃ）の中の波形上部の数
値は、ＨＤＴＶスタジオ規格の走査線番号を示す。

【００８７】加算器４２０は上記の出力処理部３００か
らの図１５（Ｅ）に示す出力輝度信号（ＨＤＴＶ信号）
にＣＧ４１０からのキャラクタデータを加算し、得られ
た輝度信号を出力する。これにより、図１０に示したよ
うに、無信号期間中にキャラクタデータが１行分表示さ
れることとなる。従って、この実施の形態では、有効画
像を欠落させることなく、日時、時間、各種モードなど
の情報を表示したり、記録装置に記録することができ
る。また、ＨＤＴＶ方式に比し画像領域の無駄の少ない
４：３のアスペクト比でＮＴＳＣ方式の約２倍の垂直解
像度の画像信号が現行のＮＴＳＣ方式ＲＧＢ３板テレビ
カメラと同じサイズと重量で実現される。更に、ＨＤＴ
Ｖ方式に対応した記録装置等の機材を変更無しに使用可
能である。

【００８８】なお、本発明は以上の実施の形態に限定さ
れるものではなく、例えば輝度信号Ｙを求める際に、垂
直高域成分ＲＶＨ、ＢＶＨを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。

【００８９】また、図３の実施の形態ではＢ画素データ
ＤＢ及びＲ画素データＤＲの両方をそれぞれフレーム合
成したが、少なくとも一方をフレーム合成し、そのフレ
ーム合成信号から垂直方向の第１及び第２の高域周波数
信号を抽出するようにしてもよい。また、垂直高域成分
ＲＶＨ及びＢＶＨの一方のみを加算してもよい。更に、
垂直高域輝度信号ＹＶＨは（２３）式に限らず、（２
６）式により算出することも可能である。

【００９０】

【数９】

【００９１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
標準テレビジョン方式の画像信号に比べて垂直解像度の
高い高精細度の画像信号を当該標準テレビジョン方式と
同一のアスペクト比４：３で表示することができるた
め、ＨＤＴＶ方式の１６：９のワイドアスペクト比によ
る表示に比べて無駄な表示部分を少なくできる。これに
より、本発明によれば、現行のＮＴＳＣ方式３板テレビ
カメラとほぼ同等のサイズと重量の硬性内視鏡用に適し
た高解像度テレビカメラを安価に構成することができ
る。更に、本発明では、ＨＤＴＶ方式の同期信号を付加
して出力するようにしたため、ＨＤＴＶ方式に対応し
た、記録装置等の機材を変更なしに使用できる。

【００９２】また、本発明によれば、標準テレビジョン
方式の画像信号に比べて垂直解像度の高い高精細度の画
像信号を当該標準テレビジョン方式と同一のアスペクト
比４：３で表示するに際し、有効画像走査期間以外の領
域でキャラクタデータを表示させることができるため、
有効画像を欠落させることなく、日付、時間、各種モー
ド等の情報をキャラクタとして表示でき、よって、特に
画像中心部の情報だけでなく周辺部の情報も手術の安全
上重要な硬性内視鏡による手術の際に硬性内視鏡に取り
付けられて使用するテレビカメラに適用したとき、有効
画像の欠落が無いので特に好適である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明になる撮像装置の第１の実施の形態の構
成図である。

【図２】図１の撮像装置における固体撮像素子の画面で
の画素位置の一例を示す図である。

【図３】図１の撮像装置を有する本発明になる画像信号
処理装置の第１の実施の形態のブロック図である。

【図４】図３中の倍速変換回路の一例のブロック図であ
る。

【図５】図１の撮像装置を有する本発明になる画像信号
処理装置の出力側のブロック図である。

【図６】本発明になる撮像装置の第２の実施の形態の構
成図である。

【図７】図６の撮像装置における固体撮像素子の画面で
の画素位置の一例を示す図である。

【図８】図６の撮像装置を有する本発明になる画像信号
処理装置の第２の実施の形態のブロック図である。

【図９】図６の撮像装置における固体撮像素子の読出し
方式を説明する図である。

【図１０】本発明の画像信号処理装置の第３の実施の形
態による画像表示画面の一例を説明する図である。

【図１１】本発明になる画像信号処理装置の第３の実施
の形態のブロック図である。

【図１２】図１１中の読出し処理部の一例のブロック図
である。

【図１３】図１１中の演算部の一例のブロック図であ
る。

【図１４】図１１中の出力処理部の一例のブロック図で
ある。

【図１５】図１１の要部の動作説明用信号波形図であ
る。

【図１６】硬性内視鏡におけるＮＴＳＣ方式の映像及び
ＨＤＴＶ方式の映像と有効画素領域との関係を示す図で
ある。

【図１７】従来の画像信号処理装置における画像表示画
面の一例を示す図である。

【符号の説明】

１０ Ｂプリズム １２ Ｒプリズム １３ Ｂトリミングフィルタ １４、２０ Ｇプリズム １５ Ｒトリミングフィルタ １６ ハーフミラー １７、１８ Ｇトリミングフィルタ １９Ｂ、２１Ｂ 青色用固体撮像素子 １９Ｒ、２１Ｒ 赤色用固体撮像素子 １９Ｇ１、１９Ｇ２、２１Ｇ 緑色用固体撮像素子 ２５、２６ フィールドメモリ ２７、２８ フレーム合成回路 ２９、３０、７２、７３ 垂直高域フィルタ ３１、３２、３４、３５、７４、７６、４２０ 加算器 ３３、７５ マトリクス回路 ３６、３７、７７ 切換スイッチ ３８ 倍速変換回路 ７１ 読出し処理部 ７８ 出力処理部 ９２ 無信号期間 ９３ キャラクタ表示領域 １００Ｇ、１００Ｒ、１００Ｇ 読出し処理部 １５０ 読出し制御部 １６０ ラインメモリ入出力制御部 １７０ 信号処理クロック発生部 １８０ 同期信号発生部 ２００ 演算部 ３００ 出力処理部 ４００ 中央処理装置（ＣＰＵ） ４１０ キャラクタジェネレータ（ＣＧ）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉田 政二 神奈川県横浜市神奈川区守屋町３丁目12番 地 日本ビクター株式会社内 (72)発明者 木下 浩介 神奈川県横浜市神奈川区守屋町３丁目12番 地 日本ビクター株式会社内

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被写体からの入射光を少なくとも３原色
   光に分離する色分離光学系と、 前記色分離光学系からの各原色光を受光して原色信号を
   得る、それぞれ標準テレビジョン方式のアスペクト比に
   相当する複数の画素からなり、かつ、互いの垂直方向の
   画素位置が特定の位置関係となるように配置された複数
   の固体撮像素子と、 前記複数の固体撮像素子の出力原色信号から前記標準テ
   レビジョン方式の約２倍の垂直解像度をもち、かつ、Ｈ
   ＤＴＶスタジオ規格の水平走査周波数の画像信号を生成
   する信号処理手段と、 前記信号処理手段の出力画像信号に前記ＨＤＴＶスタジ
   オ規格の同期信号を付加して出力する付加手段とを有す
   ることを特徴とする画像信号処理装置。
2. 【請求項２】 被写体からの入射光を青色光、赤色光、
   第１及び第２の緑色光に分離する色分離光学系と、 前記色分離光学系からの前記青色光、赤色光、第１及び
   第２の緑色光をそれぞれ別々に受光して原色信号を得
   る、それぞれ水平方向と垂直方向の画素数が標準テレビ
   ジョン方式のアスペクト比に相当する複数の画素からな
   る第１乃至第４の固体撮像素子とを有し、前記青色光を
   受光する前記第１の固体撮像素子及び前記赤色光を受光
   する前記第２の固体撮像素子の少なくとも一方は、前記
   第１及び第２の緑色光を受光する前記第３及び第４の固
   体撮像素子のうち該第３の固体撮像素子に対し相対的に
   少なくとも垂直方向に１／２画素ピッチずらして配置す
   ると共に、前記第３及び第４の固体撮像素子は相対的に
   少なくとも垂直方向に１画素ピッチずらした配置とした
   ことを特徴とする撮像装置。
3. 【請求項３】 請求項２記載の撮像装置の第１の固体撮
   像素子の出力撮像信号と第２の固体撮像素子の出力撮像
   信号のうち少なくとも一方をフレーム合成する合成手段
   と、 前記フレーム合成手段の出力フレーム合成信号から垂直
   方向の第１及び第２の高域周波数信号を抽出する抽出手
   段と、 前記撮像装置の第１乃至第４の固体撮像素子の各出力撮
   像信号を入力信号として受け、２種類の色差信号を生成
   すると共に、第１の輝度信号と第２の輝度信号を生成す
   るマトリクス回路と、 前記第１の高域周波数信号と前記第２の高域周波数信号
   と前記マトリクス回路から出力された前記第１及び第２
   の輝度信号とに基づいて、第１及び第２の高域付加信号
   を生成する高域付加信号生成手段と、 奇数フィールド及び偶数フィールドのうち一方のフィー
   ルドは前記マトリクス回路の出力第１及び第２の輝度信
   号を選択し、他方のフィールドは前記第１及び第２の高
   域付加信号を選択する選択回路と、 前記マトリクス回路から出力された前記２種類の色差信
   号と前記選択回路の出力信号とを倍速変換してＨＤＴＶ
   スタジオ規格の水平走査周波数の２種類の色差信号と輝
   度信号とをそれぞれ出力する倍速変換回路と、 前記倍速変換回路の出力輝度信号に前記ＨＤＴＶスタジ
   オ規格の同期信号を付加する付加手段とを有することを
   特徴とする画像信号処理装置。
4. 【請求項４】 被写体からの入射光を青色光、赤色光、
   緑色光に分離する色分離光学系と、 前記色分離光学系からの前記青色光、赤色光、緑色光を
   それぞれ別々に受光して原色信号を得る、それぞれ水平
   方向と垂直方向の画素数が標準テレビジョン方式のアス
   ペクト比に相当する複数の画素からなる、全画素読出し
   方式の第１乃至第３の固体撮像素子とを有し、前記青色
   光を受光する前記第１の固体撮像素子及び前記赤色光を
   受光する前記第２の固体撮像素子は、前記緑色光を受光
   する前記第３の固体撮像素子に対し相対的に少なくとも
   垂直方向に１／２画素ピッチずらした配置としたことを
   特徴とする撮像装置。
5. 【請求項５】 請求項４記載の撮像装置の前記第１乃至
   第３の固体撮像素子の各出力撮像信号を入力信号として
   受け、倍速変換を行う読出し処理部と、 前記読出し処理部の出力信号に基づいて２種類の色差信
   号を生成すると共に輝度信号を生成するマトリクス回路
   と、 前記読出し処理部から出力された前記第１及び第２の固
   体撮像素子の出力信号からそれらの垂直方向の高域成分
   を生成した後それらを加算して垂直方向の高域輝度信号
   を生成する垂直高域輝度信号生成手段と、 前記垂直方向の高域輝度信号と前記マトリクス回路の出
   力輝度信号とをそれぞれ合成して高域付加輝度信号を出
   力する加算器と、 奇数フィールド及び偶数フィールドのうち一方のフィー
   ルドは前記マトリクス回路の出力輝度信号を選択し、他
   方のフィールドは前記加算器の出力信号を選択する選択
   回路と、 前記選択回路の出力輝度信号に前記ＨＤＴＶスタジオ規
   格の同期信号を付加する付加手段とを有することを特徴
   とする画像信号処理装置。
6. 【請求項６】 被写体からの入射光を少なくとも３原色
   光に分離する色分離光学系と、 前記色分離光学系からの各原色光を受光して原色信号を
   得る、それぞれ標準テレビジョン方式のアスペクト比に
   相当する複数の画素からなり、かつ、互いの垂直方向の
   画素位置が特定の位置関係となるように配置された複数
   の固体撮像素子と、 前記複数の固体撮像素子の出力原色信号から前記標準テ
   レビジョン方式の約２倍の垂直解像度をもち、かつ、Ｈ
   ＤＴＶスタジオ規格の水平走査周波数の画像信号を生成
   する信号処理手段と、 前記信号処理手段の出力画像信号に前記ＨＤＴＶスタジ
   オ規格の同期信号を付加して出力する第１の付加手段
   と、 前記第１の付加手段により前記同期信号が付加された画
   像信号の有効画像走査期間と垂直ブランキング期間以外
   の走査期間にキャラクタを付加する第２の付加手段とを
   有することを特徴とする画像信号処理装置。
7. 【請求項７】 前記第２の付加手段は、前記ＨＤＴＶス
   タジオ規格の走査線番号の第４１ラインから第７２ライ
   ン間と、第６０３ラインから第６３５ライン間までのそ
   れぞれの走査期間内の前記画像信号に前記キャラクタを
   付加することを特徴とする請求項６記載の画像信号処理
   装置。