(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
各フィールド用に独立した２ライン毎のフィルタを使用することで被写体を撮像してインターレースによる第１フィールド及び第２フィールドの撮像信号を、点順次化された複数の色信号として２ラインおきに出力する撮像手段と、
上記撮像手段から得られる上記第１フィールドの複数の色信号を１フィールド遅延させる遅延手段と、
上記第２フィールドの各色信号と、上記遅延手段で遅延された上記第１フィールドの各色信号とを、全ての色信号に関してライン方向に画素単位で切り替えて出力する切替出力手段とを備えたことを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記撮像手段から出力される第１及び第２のフィールド内の各色信号に対してフィールド内補間処理を行う補間手段と、
上記切替出力手段により出力される色信号と、上記補間手段によりフィールド内補間処理されて出力される色信号とのいずれか一方を選択的に出力する出力手段と、
をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
上記複数の色信号はそれぞれディジタル信号であるＹｅ、Ｃｙ、Ｍｇ、Ｇの各色信号であることを特徴とする請求項１または２に記載の撮像装置。
【請求項４】
各フィールド用に独立した２ライン毎のフィルタを使用することで被写体を撮像してインターレースによる第１フィールド及び第２フィールドの撮像信号を、点順次化された複数の色信号として２ラインおきに出力する撮像工程と、
上記撮像工程において得られる上記第１フィールドの複数の色信号を１フィールド遅延させる遅延工程と、
上記第２フィールドの各色信号と上記遅延工程で遅延された上記第１フィールドの各色信号とを、全ての色信号に関してライン方向に画素単位で切り替えて出力する切替出力工程とを備えたことを特徴とする撮像方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明はカラービデオカメラ等で使用される撮像装置及び撮像方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の撮像装置を図６に示す。固体撮像素子１０１では図７のようにインターレース走査の偶数フィールド用、奇数フィールド用それぞれ独立に色フィルタが配置され、図中のＶＯＵＴ１からはＹｅ、Ｃｙがそれぞれ一画素おきに読み出され、ＶＯＵＴ２からはＭｇ、Ｇがそれぞれ一画素おきに読み出される。
これら２系統の信号はサンプルホールド回路１０２、１０３でサンプルホールドされた後、ＡＧＣ回路１０４、１０５で自動利得調整を行い、アナログディジタル（ＡＤ）変換器１０６、１０７でＡＤ変換されてディジタル信号となる。ＡＤ変換器１０６、１０７の出力はそれぞれテレビ信号の１水平期間（以下、１Ｈと記す。）分の容量を有するメモリ１０９、１１０により遅延される。ＡＤ変換器１０６、１０７の出力は加算器１０８で加算され、メモリ１０９、１１０の出力は加算器１１１により加算される。
この加算演算により輝度信号を生成する。
【０００３】
加算器１０８、１１１の出力はそれぞれ低域通過フィルタ１１２、１１３で色キャリアの除去を行う。低減通過フィルタ１１３の出力はさらに１Ｈ分の容量を有するメモリ１１４で遅延される。低域通過フィルタ１１２、１１３の出力及びメモリ１１４の出力は連続する３Ｈの輝度信号を形成している。これらの連続する３Ｈの信号はアパーチャ補正回路１００の高域通過フィルタ１１５で高域成分を抽出した後、ベースクリップ回路１１７でノイズ成分を除去することにより、垂直方向のアパーチャ信号となる。また、低域通過フィルタ１１３の出力は高域通過フィルタ１１６で高域成分を抽出した後、ベースクリップ回路１１８でノイズ成分を除去することにより、水平方向のアパーチャ信号となる。垂直、水平方向のアパーチャ成分は加算器１１９で加算された後、ゲインコントロール回路１２０で信号レベルを調節することにより、ディテール信号（ＤＴＬ）となる。
低域通過フィルタ１１３の出力とディテール信号（ＤＴＬ）とは不図示の遅延器により位相を合わせた後、加算器１２１により加算されアパーチャ補正を実現する。
【０００４】
アパーチャ補正を実現した輝度信号はニー回路１２２で高輝度成分のゲインを抑圧し、ガンマ補正回路１２３でガンマ補正を施し、ブランキング付加回路１２４でブランキング信号を付加する。さらにディジタル−アナログ（ＤＡ）変換器１２５でＤＡ変換されてアナログ信号となり、低域通過フィルタ１２６を経てビデオ輝度信号ＹＯＵＴとなる。
【０００５】
一方、メモリ１０９、１１０の出力は同時化・補間回路１２７に送られてＣＣＤの各色成分が同時化される。これらの成分はそれぞれ低域通過フィルタ１２８〜１３１で折り返し成分の除去を行う。さらに、行列演算回路１３２において
【０００６】
【数１】
0003542396.tif 000002
【０００７】
によりＲＧＢ成分を得る。これらのＲＧＢ成分はホワイトバランス回路（ＷＢ）内の乗算器１３３、１３４でＧ成分を基準にしてゲイン調整を施すことにより、ホワイトバランスをとる。ホワイトバランスをとったＲＧＢ成分は、ゲインコントロール回路１２０の出力であるディテール信号（ＤＴＬ）を、それぞれ加算器１３５、１３６、１３７で足し合わせＲＧＢの高域を強調する。
これらの信号はニー回路１３８〜１４０で高レベル成分のゲインを抑圧し、ガンマ補正回路１４１〜１４３でガンマ補正を行う。次に、行列演算回路１４４で
【０００８】
【数２】
0003542396.tif 000003
【０００９】
により、色差信号Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙを生成する。色差信号は色相補正回路１４５で色相を補正した後、低域通過フィルタ１４６、１４７で後の変調に適するように高域をカットしておく。変調回路１４８で変調及びバースト信号の付加を行い、ディジタル−アナログ（Ｄ／Ａ）変換器１４９でアナログ信号に戻し、低域通過フィルタ１５０を経てビデオ色信号ＣＯＵＴとなる。
【００１０】
ニー回路１３８〜１４０の出力及びガンマ補正回路１４１〜１４３の出力は、それぞれセレクタ１５１〜１５３に送られ、ブランキング付加回路１５４〜１５６でブランキング信号を付加し、ディジタル赤信号ＲＯＵＴ、ディジタル緑信号ＧＯＵＴ、ディジタル青信号ＢＯＵＴとなる。これらのディジタル出力は不図示のコンピュータ、プリンタ等のマルチメディア機器に入力される。これらのマルチメディア機器のガンマ補正の要不要に応じて、セレクタ１５１〜１５３の入力を切り替える。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来例では、ＣＣＤの各色成分を同時化する際に前置補間を行い、その後に行列演算を行い、ＲＧＢ成分を得ているため、水平方向の帯域が狭い。これは、変調してアナログ信号に戻しＴＶモニタに出力する際には問題ないが、ディジタルＲＧＢ出力をコンピュータ、プリンタ等のマルチメディア機器の画面で表示すると、十分な解像度が得られず、なおかつ色にじみをおこしてしまうという欠点があった。
【００１２】
本発明は、上述の問題点に鑑みてなされたものであり、各フィールド用に独立した２ライン毎のフィルタを備える撮像素子を用いて被写体を撮像したとしても、水平方向に関して高解像度の映像信号が得られるようにすることを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明の撮像装置は、各フィールド用に独立した２ライン毎のフィルタを使用することで被写体を撮像してインターレースによる第１フィールド及び第２フィールドの撮像信号を、点順次化された複数の色信号として２ラインおきに出力する撮像手段と、上記撮像手段から得られる上記第１フィールドの複数の色信号を１フィールド遅延させる遅延手段と、上記第２フィールドの各色信号と、上記遅延手段で遅延された上記第１フィールドの各色信号とを、全ての色信号に関してライン方向に画素単位で切り替えて出力する切替出力手段とを備えたことを特徴としている。
本発明の撮像方法は、各フィールド用に独立した２ライン毎のフィルタを使用することで被写体を撮像してインターレースによる第１フィールド及び第２フィールドの撮像信号を、点順次化された複数の色信号として２ラインおきに出力する撮像工程と、上記撮像工程において得られる上記第１フィールドの複数の色信号を１フィールド遅延させる遅延工程と、上記第２フィールドの各色信号と上記遅延工程で遅延された上記第１フィールドの各色信号とを、全ての色信号に関してライン方向に画素単位で切り替えて出力する切替出力工程とを備えたことを特徴としている。
【００１４】
【作用】
本発明によれば、各フィールド用に独立した２ライン毎のフィルタを使用することで被写体を撮像してインターレースによる第１フィールド及び第２フィールドの撮像信号を、点順次化された複数の色信号として２ラインおきに出力し、出力した上記第１フィールドの複数の色信号を１フィールド遅延させ、上記遅延させた上記第１フィールドの各色信号と、上記第２フィールドの各色信号とを、全ての色信号に関してライン方向に画素単位で切り替えて出力し、上記第１フィールドと上記第２フィールドとにおけるフィールド間補間処理を行う。
【００１５】
【実施例】
本発明の実施例は図１に示す概念に基づいて構成されている。固体撮像素子１から読み出された２系統の信号はそれぞれアナログディジタル（ＡＤ）変換器２、３でＡＤ変換されてディジタル信号となる。これらのディジタル信号は、ディジタル信号処理回路４の中のフィールドメモリ５でＴＶ信号の１フィールド期間遅延され、遅延されていない信号と信号合成回路６、７で同時化される。こられの同時化された信号から行列演算回路８で例えばＲＧＢ信号等の３つの色信号を生成する。ディジタル信号処理回路４の図示しない他の部分の処理により、ビデオ輝度信号、ビデオ色信号を生成する。
【００１６】
次に本発明の第１の実施例を図２、図３を用いて説明する。尚、図２、図３においては図６及び互いに対応する部分には同一符号を付して重複する説明を省略する。図２においては、フィールドメモリ１５７及び信号合成回路１５８を設けた点が図６と異っている。
【００１７】
次に上記構成による動作について説明する。
メモリ１０９、１１０で１Ｈ遅延されたディジタルのＹｅ、Ｃｙ、Ｍｇ、Ｇの信号は、フィールドメモリ１５７でＴＶ信号の１フィールド期間遅延され、図７のｏｄｄで示すデータとｅｖｅｎで示すデータとが同時に信号合成回路１５８に送られる。信号合成回路１５８の内部構成を図３に示す。
【００１８】
図３では、図２の低域通過フィルタ１２８〜１３１の出力は信号２０１〜２０４、フィールドメモリ１５７の出力は信号２０５、２０６に対応し、１Ｈメモリ１０９、１１０の出力は信号２０７、２０８に対応する。
信号２０５、２０６と信号２０７、２０８との間には１フィールドの位相差があるので、信号２０５、２０６が図７の第ｎラインであるとき、信号２０７、２０８は第ｎ＋２６３ラインに相当する。
信号２０５、２０７はセレクタ２０９、２１０に送られる。このとき、信号２０５、２０７ではＹｅ、Ｃｙの位相がずれているので、１画素ごとにセレクタ２０９、２１０を切り換えて、セレクタ２０９の出力にＹｅ成分が得られ、セレクタ２１０の出力にＣｙ成分が得られるようにする。セレクタ２０９、２１０の出力には第ｎラインのデータと第ｎ＋２６３ラインのデータとが交互に現れる。信号２０６、２０８についても同様の動作により、セレクタ２１１の出力にＭｇ成分が得られ、セレクタ２１２の出力にＧ成分が得られるようにする。
【００１９】
このようにフィールド間で補間することにより、各色成分の水平方向の画素数を２倍にして解像度を向上させることができる。
セレクタ２１３〜２１６では従来のライン内の補間を行ったデータ２０１〜２０４とセレクタ２０９〜２１２の出力とを必要に応じて切り換える。
以上のようにしてＹｅ、Ｃｙ、Ｍｇ、Ｇ成分を得たあとの処理は図６の従来例と同じである。
【００２０】
次に本発明の第２の実施例を説明する。
本実施例では、ＣＣＤの画素配置が図４のようになっている。ｏｄｄのデータとｅｖｅｎのデータとで色フィルタの配置が揃っている点が第１の実施例と異なる。また、回路構成上で第１の実施例の図２と異なるのは信号合成回路１５８の内部構成のみである。図５に第２の実施例による信号合成回路１５８を示す。
【００２１】
図５では、図２の低域通過フィルタ１２８〜１３１の出力は信号３０１〜３０４、フィールドメモリ１５７の出力は信号３０５、３０６に対応し、１Ｈメモリ１０９、１１０の出力は信号３０７、３０８に対応する。
信号３０５、３０６と３０７、３０８との間には１フィールドの位相差があるので、信号３０５、３０６が図４の第ｎラインであるとき、信号３０７、３０８は第ｎ＋２６３ラインに相当する。
上記のうち信号３０５、３０７はセレクタ３０９、３１０に送られる。このとき、信号３０５、３０７ではＹｅ、Ｃｙの位相が揃っているので、信号３０５は遅延器３２１でクロックＣＬＫにより１画素遅延し、１フィールド後の信号３０７とＹｅ、Ｃｙの順番が互い違いになるようにする。次に、１画素ごとにセレクタ３０９、３１０を切り換えて、セレクタ３０９の出力にＹｅ成分が得られ、セレクタ３１０の出力にＣｙ成分が得られるようにする。信号３０６、３０８についても、信号３０６を遅延器３２２で１画素遅延し、上記と同様の動作により、セレクタ３１１の出力にＭｇ成分が得られ、セレクタ３１２の出力にＧ成分が得られるようにする。
【００２２】
このようにフィールド間で補間することにより、各色成分の水平方向の画素数を２倍にして解像度を向上させることができる。
セレクタ３１３〜３１６では、従来のライン内の補間を行ったデータ３０１〜３０４とセレクタ３０９〜３１２の出力とを必要に応じて切り換える。
以上のようにしてＹｅ、Ｃｙ、Ｍｇ、Ｇ成分を得たあとの処理は図６の従来例と同じである。
このように、第１及び第２の実施例では、撮像された映像信号と１フィールド前の映像信号とを合成するように構成したことにより、合成された信号を行列演算すれば、広帯域ＲＧＢ信号を得ることができ、マルチメディア対応に耐え得る高精細画像を得ることができる。
特に、非加算読みだし型のＣＣＤを用いたシステムにおいて広帯域ディジタルＲＧＢ出力を得られる効果がある。
また、複数の色信号を点順次に出力する多画素ＣＣＤを用いたシステムにおいてマルチメディア対応に耐え得る帯域ディジタルＲＧＢ出力を得られる効果がある。
【００２３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、各フィールド用に独立した２ライン毎のフィルタを使用することで被写体を撮像してインターレースによる第１フィールド及び第２フィールドの撮像信号を、点順次化された複数の色信号として２ラインおきに出力し、出力した上記第１フィールドの複数の色信号を１フィールド遅延させ、上記遅延させた上記第１フィールドの各色信号と、上記第２フィールドの各色信号とを、全ての色信号に関してライン方向に画素単位で切り替えて出力し、フィールド間補間処理を行う。これにより、各フィールド用に独立した２ライン毎のフィルタを備える撮像手段を用いて被写体を撮像したとしても、簡単な構成で、水平方向に関して高解像度の映像信号を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例を概念的に示すブロック図である。
【図２】本発明の第１の実施例を示すブロック図である。
【図３】第１の実施例に用いられる信号合成回路を示す回路図である。
【図４】本発明の第２の実施例に用いられるＣＣＤの画素配置を示す構成図である。
【図５】第２の実施例に用いられる信号合成回路を示す回路図である。
【図６】従来の撮像装置を示すブロック図である。
【図７】従来及び第１の実施例で用いられるＣＣＤの画素配置を示す構成図である。
【符号の説明】
１、１０１  撮像素子
５、１５７  フィールドメモリ
６、７、１５８  信号合成回路
【図１】
0003542396.tif 000004
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
0003542396.tif 000008
【図６】
0003542396.tif 000009
【図７】
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