(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
２次元マトリクス状に配列された複数の画素と、前記画素から出力信号を読み出すための電圧を印加する複数の信号線と、前記信号線に前記印加電圧を出力する走査回路とを有し、前記信号線が、前記複数の画素のうち水平方向に配列した画素からなる画素群に対してそれぞれ２本ずつ設けられ、これら２本の信号線は、前記画素群において、一方が奇数番目の列に配設された各画素に接続され、他方が偶数番目の列に配設された各画素に接続されている固体撮像素子と、この固体撮像素子上に被写体の光学像を結像するレンズと、前記固体撮像素子の出力信号に基づいて所定の信号処理を実行する信号処理装置とを備える固体撮像装置であって、
前記固体撮像素子は、前記マトリクス状に配設された各画素上に、緑色フィルタ、青色フィルタ及び赤色フィルタのいずれかを有し、
前記各色フィルタは、連続した第１乃至第４の行に並べて配列され、
前記第１乃至第４の行は、前記第４の行に続いて前記第１の行が連続するように繰り返し並べて配列され、
前記第１の行に、緑色フィルタと、青色フィルタと赤色フィルタのうちの一方とが交互に配置され、
前記第２の行に、緑色フィルタと、青色フィルタと赤色フィルタのうちの他方とが交互に配置され、
前記第１の行における緑色フィルタと、前記第２の行における緑色フィルタとが同列に配置され、
前記第３の行と前記第４の行には、前記第１の行と前記第２の行とそれぞれ同様に前記各色フィルタが配置され、
前記第２の行における緑色フィルタと、前記第３の行における緑色フィルタとが異なる列に配置されており、
前記信号処理装置は、
前記画素からの出力信号に基づくフレームの奇数番目の走査線から成る奇数フィールドにおいて、所定の列に配列された隣接した２つの画素から成る画素ペアと、この画素ペアが配置された行から１行シフトした行で隣接する列に配置された前記画素ペアと、を前記信号線を介して同時に選択し、選択した画素ペアの配置に関連付けて前記画素ペアを構成する２つの画素からの出力信号をそれぞれ読み出して加算することを有効画素中の前記画素ペアに亘って実行し、
前記フレームの偶数番目の走査線から成る偶数フィールドにおいて、前記奇数フィールドで選択した前記画素ペアが配置された行から垂直方向に１行シフトした行に配置された前記画素ペアを前記信号線を介して同時に選択し、選択した画素ペアの配置に関連付けて前記画素ペアを構成する２つの画素からの出力信号をそれぞれ読み出して加算することを有効画素中の前記画素ペアに亘って実行する、
ことを特徴とする固体撮像装置。
【請求項２】
２次元マトリクス状に配列された複数の画素と、前記画素から出力信号を読み出すための電圧を印加する信号線と、垂直方向に配列した画素からの出力信号を転送する複数の垂直転送ＣＣＤと、各垂直転送ＣＣＤから転送された各出力信号を水平方向の全画素に亘って転送する水平転送ＣＣＤとを有し、前記信号線が、前記複数の画素のうち対角線方向に配列した画素からなる画素群に対してそれぞれ２本ずつ設けられ、これら２本の信号線は、前記画素群において、一方が前記画素と前記垂直転送ＣＣＤとの間に設けられた転送ゲートを制御するための電圧を印加するものであり、他方が所定の列に配列された隣接した２つの画素からの出力信号を加算するための電圧を印加するものである固体撮像素子と、この固体撮像素子上に被写体の光学像を結像するレンズと、前記固体撮像素子の出力信号に基づいて所定の信号処理を実行する信号処理装置とを備える固体撮像装置であって、
前記固体撮像素子は、前記マトリクス状に配設された各画素上に、緑色フィルタ、青色フィルタ及び赤色フィルタのいずれかを有し、
前記各色フィルタは、連続した第１乃至第４の行に並べて配列され、
前記第１乃至第４の行は、前記第４の行に続いて前記第１の行が連続するように繰り返し並べて配列され、
前記第１の行に、緑色フィルタと、青色フィルタと赤色フィルタのうちの一方とが交互に配置され、
前記第２の行に、緑色フィルタと、青色フィルタと赤色フィルタのうちの他方とが交互に配置され、
前記第１の行における緑色フィルタと、前記第２の行における緑色フィルタとが同列に配置され、
前記第３の行と前記第４の行には、前記第１の行と前記第２の行とそれぞれ同様に前記各色フィルタが配置され、
前記第２の行における緑色フィルタと、前記第３の行における緑色フィルタとが異なる列に配置されており、
前記信号処理装置は、
前記画素からの出力信号に基づくフレームの奇数番目の走査線から成る奇数フィールドにおいて、所定の列に配列された隣接した２つの画素から成る画素ペアと、この画素ペアが配置された行から１行シフトした行で隣接する列に配置された前記画素ペアと、を前記信号線を介して同時に選択し、選択した画素ペアの配置に関連付けて前記画素ペアを構成する２つの画素からの出力信号をそれぞれ読み出して加算することを有効画素中の前記画素ペアに亘って実行し、
前記フレームの偶数番目の走査線から成る偶数フィールドにおいて、前記奇数フィールドで選択した前記画素ペアが配置された行から垂直方向に１行シフトした行に配置された前記画素ペアを前記信号線を介して同時に選択し、選択した画素ペアの配置に関連付けて前記画素ペアを構成する２つの画素からの出力信号をそれぞれ読み出して加算することを有効画素中の前記画素ペアに亘って実行する、
ことを特徴とする固体撮像装置。
【請求項３】
前記信号処理装置は、
前記固体撮像素子の前記緑色フィルタを有する画素、及び前記青色フィルタを有する画素からそれぞれ出力される信号を加算した第１の信号と、前記緑色フィルタを有する画素、及び前記赤色フィルタを有する画素からそれぞれ出力される信号を加算した第２の信号との和を示す擬似輝度信号と、
前記青色フィルタを有する画素、及び前記赤色フィルタを有する画素からそれぞれ出力される信号を加算した第３の信号を前記第１の信号から差し引いた差を示す第１の色差信号と、
前記第２の信号から前記第３の信号を差し引いた差を示す第２の色差信号と、に基づいて、赤、緑、青の３原色を示す信号を算出し、算出した３原色を示す信号を組み合わせてカラー信号を再生する、
ことを特徴とする請求項１または請求項２記載の固体撮像装置。
【請求項４】
前記固体撮像素子に、光学ＬＰＦが被せられ、
前記光学ＬＰＦは、
空間周波数の垂直成分と水平成分との和が、水平サンプリング周波数と等しい垂直サンプリング周波数の正の値の半分より大きく、前記垂直サンプリング周波数以下、
且つ、空間周波数の垂直成分と水平成分との和が、前記垂直サンプリング周波数の負の値より大きく、前記垂直サンプリング周波数の負の値の半分以下、
且つ、空間周波数の垂直成分から水平成分を差し引いた差が、前記垂直サンプリング周波数の正の値の半分より大きく、前記垂直サンプリング周波数以下、
且つ、空間周波数の垂直成分から水平成分を差し引いた差が、前記垂直サンプリング周波数の負の値より大きく、前記垂直サンプリング周波数の負の値の半分以下となる帯域を下限とした高域周波数成分を除去する特性を有する、
ことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の固体撮像装置。
【請求項５】
前記信号処理装置は、
前記画素ペアを構成する２つの画素からの出力信号をそれぞれ読み出して加算することによりそれぞれ算出された加算データに関連付けて、前記奇数フィールド及び偶数フィールドのうちの一方の標本化点を五の目状に配列し、且つ、他方の標本化点を前記五の目状の４つの頂点で形成される各辺の中点の位置に配列したときに、
前記加算データに基づいて、前記奇数フィールドの標本化点及び前記偶数フィールドの標本化点を、前記各フィールド内または前記各フィールド間で内挿により補間した補間データを生成し、生成した補間データと前記加算データとからフレームを生成する、
ことを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の固体撮像装置。
【請求項６】
前記信号処理装置は、前記複数の画素からの出力信号を前記奇数フィールド及び偶数フィールドから合わせて１秒間に１２０回の割合で読み出し、読み出した出力信号の標本化点に関連付けられた加算データと、生成した補間データとから構成されたフレームを１秒間に１２０コマ生成することを特徴とする請求項５に記載の固体撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、動画像及び静止画像を撮像する固体撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、動画像の解像度（動解像度）を向上させる方法として固体撮像素子のフレームレートを上げて撮影する方法が一般的である。ただし、単純にフレームレートを高くすると固体撮像素子から読み出す映像信号のデータレートもフレームレートに比例して高くなり、出力信号のノイズ増加や固体撮像素子の消費電力の増加など撮像特性に悪影響を与える可能性がある。そのため、できるだけ効率よく動解像度を改善する方法として、放送をはじめとする動画像システムでは、いわゆるインターレース方式が用いられている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
このインターレース方式は、固体撮像素子の画素からの出力信号に基づくフレーム（フレーム画像）を構成する走査線のうち、偶数ラインの走査線から成る偶数フィールドと、奇数ラインの走査線から成る奇数フィールドとに分け、時間をずらして２種類のフィールドで信号を読み出すことにより、時間方向のサンプリング周波数（例えば５９．９４ｆｐｓ（Frame Per Second））を、フレーム単位で信号を読み出す場合の周波数（例えば２９．９７ｆｐｓ）の２倍とし、動解像度の改善を図るものである。
【０００４】
インターレース方式を実現する従来の固体撮像装置は、図１４に示すように、例えば、ＸＹアドレス走査型の固体撮像素子１００を備えている。この固体撮像素子１００は、２次元マトリクス状に配列された複数の画素１０２と、画素１０２の出力信号を読み出すための読出信号を画素１０２に入力する複数の信号線Ｌ３１〜Ｌ４０と、画素１０２に発生した電荷を出力信号として読み出すための複数の出力信号線Ｏ１〜Ｏ４と、読み出すべき画素１０２を選択する垂直走査回路１０１及び水平走査回路（図１４では省略）と、を備える。各信号線Ｌ３１〜Ｌ４０は、行方向に配列した画素１０２からなる画素群を選択するものである。
【０００５】
従来の固体撮像装置は、固体撮像素子１００において隣接した２つの行に配列された画素からの出力信号を列ごとに加算して読み出すことにより、奇数フィールド（フィールドNo.１，３，５，…）の画像を生成する。そして、偶数フィールド（フィールドNo.２，４，６，…）では、奇数フィールドで選択した画素から垂直方向に１行シフトして２つの行の組合せを変更してから、同様に、隣接した２つの行に配列された画素からの出力信号を列ごとに加算して読み出している。
【０００６】
具体的には、従来の固体撮像装置は、奇数フィールドでは、垂直走査回路１０１によって、信号線Ｌ３１，Ｌ３２を同時にアクティブにして、図１５に示すように、点線で示されるライン（走査線）１４０１上にサンプリング中心点（標本化点）を有する画素１０２の組合せ、すなわち、（１ａ，１ｂ）、（２ａ，２ｂ）、（３ａ，３ｂ）、（４ａ，４ｂ）のペアで示される２つの画素１０２から出力される信号が加算されて、出力信号線Ｏ１，Ｏ２，Ｏ３，Ｏ４に出力される。次に、信号線Ｌ３３，Ｌ３４をアクティブにすることによって、走査線１４０２上に、（１ｃ，１ｄ）、（２ｃ，２ｄ）、（３ｃ，３ｄ）、（４ｃ，４ｄ）のペアで示される２つの画素１０２の信号を加算して読み出す。次に、信号線Ｌ３５，Ｌ３６をアクティブにすることによって、走査線１４０３上に、（１ｅ，１ｆ）、（２ｅ，２ｆ）、（３ｅ，３ｆ）、（４ｅ，４ｆ）のペアで２つの画素１０２の信号を加算して読み出す。さらに、信号線Ｌ３７，Ｌ３８をアクティブにすることによって、走査線１４０４上に、（１ｇ，１ｈ）、（２ｇ，２ｈ）、（３ｇ，３ｈ）、（４ｇ，４ｈ）のペアで２つの画素１０２の信号を加算して読み出す。
【０００７】
また、従来の固体撮像装置は、偶数フィールドでは、同様に、信号線Ｌ３２，Ｌ３３を同時にアクティブにして、走査線１４１１上に、（１ｂ，１ｃ）、（２ｂ，２ｃ）、（３ｂ，３ｃ）、（４ｂ，４ｃ）のペアで２つの画素１０２の信号を加算して読み出す。次に、信号線Ｌ３４，Ｌ３５をアクティブにすることによって、走査線１４１２上に、（１ｄ，１ｅ）、（２ｄ，２ｅ）、（３ｄ，３ｅ）、（４ｄ，４ｅ）のペアで２つの画素１０２の信号を加算して読み出す。次に、信号線Ｌ３６，Ｌ３７をアクティブにすることによって、走査線１４１３上に、（１ｆ，１ｇ）、（２ｆ，２ｇ）、（３ｆ，３ｇ）、（４ｆ，４ｇ）のペアで２つの画素１０２の信号を加算して読み出す。さらに、信号線Ｌ３８，Ｌ３９をアクティブにすることによって、走査線１４１４上に、（１ｈ，１ｉ）、（２ｈ，２ｉ）、（３ｈ，３ｉ）、（４ｈ，４ｉ）のペアで２つの画素１０２の信号を加算して読み出す。これにより、例えば、生成された奇数フィールド（または偶数フィールド）の画像を構成する走査線の本数は、１フレームの画像を構成する走査線の本数の半分になる。このため、従来の固体撮像装置は、垂直同期周波数を低く抑えることができ、比較的低価格のディスプレイで高い解像度の表示を行なう際に用いることができる。
【特許文献１】特開平４−３３７９８３号公報（段落００１６、図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、従来のフィールドの生成方法では、１フィールドの画像を構成する走査線の本数が１フレームの画像を構成する走査線の本数の半分であるため、動いている物体（動物体）の垂直方向の解像度が静止物体の垂直方向の解像度の半分になってしまう。また、それに起因して、フィールド内で低域周波数成分に偽信号（モアレ）が発生してしまう。この偽信号の発生を防止するためには、垂直サンプリング周波数での応答がヌルとなる特性を有する光学ＬＰＦ（Low Pass Filter）を、レンズと固体撮像素子との間に設けなくてはならない。しかし、光学ＬＰＦを設けた場合、静止物体の解像度を十分高めることができなくなってしまう。
【０００９】
本発明は、以上のような問題点に鑑みてなされたものであり、フィールドの垂直方向の解像度を向上させることのできる固体撮像装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記目的を達成するために、本発明の請求項１に記載の固体撮像装置は、２次元マトリクス状に配列された複数の画素と、前記画素から出力信号を読み出すための電圧を印加する複数の信号線と、前記信号線に前記印加電圧を出力する走査回路とを有し、前記信号線が、前記複数の画素のうち水平方向に配列した画素からなる画素群に対してそれぞれ２本ずつ設けられ、これら２本の信号線は、前記画素群において、一方が奇数番目の列に配設された各画素に接続され、他方が偶数番目の列に配設された各画素に接続されている固体撮像素子と、この固体撮像素子上に被写体の光学像を結像するレンズと、前記固体撮像素子の出力信号に基づいて所定の信号処理を実行する信号処理装置とを備える固体撮像装置であって、前記固体撮像素子は、前記マトリクス状に配設された各画素上に、緑色フィルタ、青色フィルタ及び赤色フィルタのいずれかを有し、前記各色フィルタは、連続した第１乃至第４の行に並べて配列され、前記第１乃至第４の行は、前記第４の行に続いて前記第１の行が連続するように繰り返し並べて配列され、前記第１の行に、緑色フィルタと、青色フィルタと赤色フィルタのうちの一方とが交互に配置され、前記第２の行に、緑色フィルタと、青色フィルタと赤色フィルタのうちの他方とが交互に配置され、前記第１の行における緑色フィルタと、前記第２の行における緑色フィルタとが同列に配置され、前記第３の行と前記第４の行には、前記第１の行と前記第２の行とそれぞれ同様に前記各色フィルタが配置され、前記第２の行における緑色フィルタと、前記第３の行における緑色フィルタとが異なる列に配置されており、前記信号処理装置は、前記画素からの出力信号に基づくフレームの奇数番目の走査線から成る奇数フィールドにおいて、所定の列に配列された隣接した２つの画素から成る画素ペアと、この画素ペアが配置された行から１行シフトした行で隣接する列に配置された前記画素ペアと、を前記信号線を介して同時に選択し、選択した画素ペアの配置に関連付けて前記画素ペアを構成する２つの画素からの出力信号をそれぞれ読み出して加算することを有効画素中の前記画素ペアに亘って実行し、前記フレームの偶数番目の走査線から成る偶数フィールドにおいて、前記奇数フィールドで選択した前記画素ペアが配置された行から垂直方向に１行シフトした行に配置された前記画素ペアを前記信号線を介して同時に選択し、選択した画素ペアの配置に関連付けて前記画素ペアを構成する２つの画素からの出力信号をそれぞれ読み出して加算することを有効画素中の前記画素ペアに亘って実行することとした。
【００１１】
また、本発明の請求項２に記載の固体撮像装置は、２次元マトリクス状に配列された複数の画素と、前記画素から出力信号を読み出すための電圧を印加する信号線と、垂直方向に配列した画素からの出力信号を転送する複数の垂直転送ＣＣＤと、各垂直転送ＣＣＤから転送された各出力信号を水平方向の全画素に亘って転送する水平転送ＣＣＤとを有し、前記信号線が、前記複数の画素のうち対角線方向に配列した画素からなる画素群に対してそれぞれ２本ずつ設けられ、これら２本の信号線は、前記画素群において、一方が前記画素と前記垂直転送ＣＣＤとの間に設けられた転送ゲートを制御するための電圧を印加するものであり、他方が所定の列に配列された隣接した２つの画素からの出力信号を加算するための電圧を印加するものである固体撮像素子と、この固体撮像素子上に被写体の光学像を結像するレンズと、前記固体撮像素子の出力信号に基づいて所定の信号処理を実行する信号処理装置とを備える固体撮像装置であって、前記固体撮像素子は、前記マトリクス状に配設された各画素上に、緑色フィルタ、青色フィルタ及び赤色フィルタのいずれかを有し、前記各色フィルタは、連続した第１乃至第４の行に並べて配列され、前記第１乃至第４の行は、前記第４の行に続いて前記第１の行が連続するように繰り返し並べて配列され、前記第１の行に、緑色フィルタと、青色フィルタと赤色フィルタのうちの一方とが交互に配置され、前記第２の行に、緑色フィルタと、青色フィルタと赤色フィルタのうちの他方とが交互に配置され、前記第１の行における緑色フィルタと、前記第２の行における緑色フィルタとが同列に配置され、前記第３の行と前記第４の行には、前記第１の行と前記第２の行とそれぞれ同様に前記各色フィルタが配置され、前記第２の行における緑色フィルタと、前記第３の行における緑色フィルタとが異なる列に配置されており、前記信号処理装置は、前記画素からの出力信号に基づくフレームの奇数番目の走査線から成る奇数フィールドにおいて、所定の列に配列された隣接した２つの画素から成る画素ペアと、この画素ペアが配置された行から１行シフトした行で隣接する列に配置された前記画素ペアと、を前記信号線を介して同時に選択し、選択した画素ペアの配置に関連付けて前記画素ペアを構成する２つの画素からの出力信号をそれぞれ読み出して加算することを有効画素中の前記画素ペアに亘って実行し、前記フレームの偶数番目の走査線から成る偶数フィールドにおいて、前記奇数フィールドで選択した前記画素ペアが配置された行から垂直方向に１行シフトした行に配置された前記画素ペアを前記信号線を介して同時に選択し、選択した画素ペアの配置に関連付けて前記画素ペアを構成する２つの画素からの出力信号をそれぞれ読み出して加算することを有効画素中の前記画素ペアに亘って実行することとした。
【００１２】
かかる構成によれば、固体撮像装置は、信号処理装置によって、奇数フィールドにおいて、奇数番目の列の２つの画素と、当該２つの画素の配置された行から垂直方向に１行シフトした行において偶数番目の列に配置された２つの画素とを選択する４本の入力信号線を同じタイミングでアクティブにする。この場合、各列における２つの画素からの信号を加算した加算データが配置される標本化点を水平方向に結ぶとギザギザの折れ線となるが、水平方向の標本化点の個数は、インターレース方式の従来のフィールド生成方法による個数と同じである。そして、信号処理装置は、奇数フィールドにおいて、同様の処理を有効画素中の画素ペアに亘って実行する。この場合、標本化点を垂直方向に結ぶとギザギザの折れ線となるが、垂直方向の標本化点の個数は、インターレース方式の従来のフィールド生成方法による個数の２倍となる。つまり、標本化点は、奇数フィールドにおいて五の目状に配置される。したがって、フィールドの垂直方向の解像度を向上させることができる。
【００１３】
また、固体撮像装置は、信号処理装置によって、偶数フィールドにおいて、奇数フィールドで選択した２つの画素から垂直方向に１行シフトした行に配置された２つの画素を選択する４本の入力信号線を同じタイミングでアクティブにする。そして、信号処理装置は、偶数フィールドにおいて、同様の処理を全画素に亘って実行する。この場合も、標本化点の個数は、従来の方法と比べて水平方向に対しては同じ個数であり、垂直方向に対しては２倍の個数となる。
【００１４】
かかる構成によれば、固体撮像装置で、奇数フィールドにおいて、奇数番目の列の２つの画素と、当該２つの画素の配置された行から垂直方向に１行シフトした行において偶数番目の列に配置された２つの画素とを選択するようにして全画素に亘って加算して読み出す場合、固体撮像素子上の各色フィルタの配列によって、緑色フィルタを有する画素、及び青色フィルタを有する画素からそれぞれ出力される信号を加算することにより、シアン（Ｃ）に関連付けられた信号を生成する。また、緑色フィルタを有する画素、及び赤色フィルタを有する画素からそれぞれ出力される信号を加算することにより、イエロー（Ｙ）に関連付けられた信号を生成する。さらに、青色フィルタを有する画素、及び赤色フィルタを有する画素からそれぞれ出力される信号を加算することにより、マゼンタ（Ｍ）に関連付けられた信号を生成する。同様に、偶数フィールドにおいても、Ｃ，Ｙ，Ｍに関連付けられた信号を生成する。したがって、垂直方向の解像度を向上させつつカラー信号を再生することが可能になる。
【００１５】
また、請求項３に記載の固体撮像装置は、請求項１または請求項２に記載の固体撮像装置において、前記信号処理装置は、前記固体撮像素子の前記緑色フィルタを有する画素、及び前記青色フィルタを有する画素からそれぞれ出力される信号を加算した第１の信号と、前記緑色フィルタを有する画素、及び前記赤色フィルタを有する画素からそれぞれ出力される信号を加算した第２の信号との和を示す擬似輝度信号と、前記青色フィルタを有する画素、及び前記赤色フィルタを有する画素からそれぞれ出力される信号を加算した第３の信号を前記第１の信号から差し引いた差を示す第１の色差信号と、前記第２の信号から前記第３の信号を差し引いた差を示す第２の色差信号と、に基づいて、赤、緑、青の３原色を示す信号を算出し、算出した３原色を示す信号を組み合わせてカラー信号を再生することを特徴とする。
【００１６】
かかる構成によれば、固体撮像装置は、信号処理装置によって、擬似輝度信号と、第１の色差信号と、第２の色差信号とに基づいて、赤、緑、青の３原色を示す信号を算出し、算出した３原色を示す信号を組み合わせてカラー信号を再生する。ここで、例えば、第１の信号に基づく色をシアン（Ｃ）、第２の信号に基づく色をイエロー（Ｙ）、第３の信号に基づく色をマゼンタ（Ｍ）とすると、擬似輝度信号はＣ＋Ｙ、第１の色差信号はＣ−Ｍ、第２の色差信号はＹ−Ｍにそれぞれ関連付けられている。したがって、擬似輝度信号と、第１の色差信号と、第２の色差信号とに基づいて、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３原色を作り出すことができ、その結果、カラー信号を再生する。
【００１７】
また、請求項４に記載の固体撮像装置は、請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の固体撮像装置において、前記固体撮像素子に、光学ＬＰＦが被せられ、前記光学ＬＰＦは、ヌルポイントが、空間周波数の垂直成分と水平成分との和が、水平サンプリング周波数と等しい垂直サンプリング周波数の正の値の半分より大きく、前記垂直サンプリング周波数以下、且つ、空間周波数の垂直成分と水平成分との和が、前記垂直サンプリング周波数の負の値より大きく、前記垂直サンプリング周波数の負の値の半分以下、且つ、空間周波数の垂直成分から水平成分を差し引いた差が、前記垂直サンプリング周波数の正の値の半分より大きく、前記垂直サンプリング周波数以下、且つ、空間周波数の垂直成分から水平成分を差し引いた差が、前記垂直サンプリング周波数の負の値より大きく、前記垂直サンプリング周波数の負の値の半分以下となる帯域を下限とした高域周波数成分を除去する特性を有することとした。
【００１８】
かかる構成によれば、固体撮像装置は、レンズによって、撮像対象物の光学像を光学ＬＰＦ（Low Pass Filter）を介して固体撮像素子上に結像する。ここで、光学ＬＰＦは、撮像対象物の高域周波数成分を光学的に除去するものであり、例えば、水晶板から構成される場合、その厚さにより除去する周波数帯域が決定される。これによれば、光学ＬＰＦの特性は、限られた信号伝送帯域の中で、水平方向及び垂直方向に、低域周波数成分を通過させつつ高域周波数成分も僅かに通過させる、いわゆる斜め４５度の通過特性を有する。この特性は、固体撮像素子の出力信号である五の目状に配置された標本化点に基づいた映像信号の伝送帯域に適合させたものであり、この映像信号の伝送帯域に偽信号が入ることを防止できる。また、この光学ＬＰＦは、固体撮像素子に適合させた特性を有するので、静止物体の解像度も高めることができる。
【００１９】
また、請求項５に記載の固体撮像装置は、請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の固体撮像装置において、前記信号処理装置は、前記画素ペアを構成する２つの画素からの出力信号をそれぞれ読み出して加算することによりそれぞれ算出された加算データに関連付けて、前記奇数フィールド及び偶数フィールドのうちの一方の標本化点を五の目状に配列し、且つ、他方の標本化点を前記五の目状の４つの頂点で形成される各辺の中点の位置に配列したときに、前記加算データに基づいて、前記奇数フィールドの標本化点及び前記偶数フィールドの標本化点を、前記各フィールド内または前記各フィールド間で内挿により補間した補間データを生成し、生成した補間データと前記加算データとからフレームを生成することとした。
【００２０】
かかる構成によれば、固体撮像装置は、信号処理装置によって、各フィールド内または各フィールド間で、前記加算データを内挿により補間した補間データを生成する。例えば、フィールド内で補間する場合、五の目状に配置された加算データのうち、五の目状の４つの頂点で形成される各辺の中点の位置を、補間により生成された標本化点として、その左右または／及び上下の加算データの平均値が補間データの値となる。また、フィールド間で補間する場合、連続する奇数フィールド（または偶数フィールド）にそれぞれ五の目状に配置された各加算データの標本化点の位置を、偶数フィールド（または奇数フィールド）において、補間により標本化点として生成し、当該位置における奇数フィールド（または偶数フィールド）の加算データの平均値が補間データの値となる。したがって、補間により生成された標本化点を含めると、各フィールドの光学像の標本化点が倍増し、垂直方向の解像度を向上させることができる。
【００２１】
また、請求項６に記載の固体撮像装置は、請求項５に記載の固体撮像装置において、前記信号処理装置は、前記複数の画素からの出力信号を前記奇数フィールド及び偶数フィールドから合わせて１秒間に１２０回の割合で読み出し、読み出した出力信号の標本化点に関連付けられた加算データと、生成した補間データとから構成されたフレームを１秒間に１２０コマ生成することとした。
【００２２】
かかる構成によれば、固体撮像装置は、信号処理装置によって、固体撮像素子から信号を読み出すレートを１２０Ｈｚとしつつ、読み出した標本化点に関連付けられた加算データと、生成した補間データとから構成されるフレーム画像を１２０Ｈｚで出力する。つまり、１秒間に１２０枚のフレームを生成する。この場合、インターレース方式で従来のフィールド生成方法に用いられている読出レートとしながらも、出力時のフレームレートを２倍に高めることができる。
【発明の効果】
【００３１】
請求項１に記載の発明によれば、信号線が、水平方向に配列した画素からなる画素群に対して２本設けられているので、光学像の標本化点を各フィールドにおいて五の目状に配置されるようにして、固体撮像素子の各画素から出力信号を加算して読み出すことができる。その結果、フィールドの垂直方向の解像度を向上させることができる。
【００３２】
請求項２に記載の発明によれば、信号線が、対角線方向に配列した画素からなる画素群に対して２本設けられているので、光学像の標本化点を各フィールドにおいて五の目状に配置されるようにして、固体撮像素子の各画素から出力信号を加算して読み出すことが可能になる。その結果、フィールドの垂直方向の解像度を向上させることができる。
【００３３】
請求項１または請求項２に記載の発明によれば、標本化点は、各フィールドにおいて五の目状に配置される。すなわち、水平方向の標本化点の個数は、インターレース方式の従来のフィールド生成方法による個数と同じであり、垂直方向の標本化点の個数は、従来の方法による個数の２倍となる。その結果、フィールドの垂直方向の解像度を向上させることができる。
請求項１または請求項２に記載の発明によれば、画素上の色フィルタの配列によって、垂直方向の解像度を向上させつつ、シアン（Ｃ）、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）にそれぞれ関連付けられた信号を生成できる。
請求項３に記載の発明によれば、シアン（Ｃ）、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）で構成される擬似輝度信号、第１の色差信号、第２の色差信号に基づいて、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３原色を作り出すことができ、その結果、カラー信号を再生することができる。
【００３４】
請求項４に記載の発明によれば、光学ＬＰＦの特性は、固体撮像素子の出力信号である五の目状に配置された標本化点に基づいた映像信号の伝送帯域に適合させて斜め４５度の通過特性を有するので、映像信号の伝送帯域に偽信号が入ることを防止できる。また、光学ＬＰＦは、固体撮像素子に適合させた特性を有するので、動物体に限らず静止物体の解像度を高めることができる。
【００３５】
請求項５に記載の発明によれば、各画素から読み出されて加算された加算データを内挿により補間した補間データを生成するので、補間により生成された標本化点を含めると、各フィールドの光学像の標本化点が倍増し、垂直方向の解像度を向上させることができる。
【００３６】
請求項６に記載の発明によれば、１秒間に１２０コマのフレーム画像を生成するので、このフレーム画像にフリッカ（flicker）が生じる場合に、６０Ｈｚの周波数で現れることになり、これが電力周波数と同程度であることから、このフィールド画像を観察する観察者の感じるちらつきを、例えば蛍光灯のちらつき程度に低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３９】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
（参考例の形態）
［固体撮像装置の構成］
図１は、参考例の形態の固体撮像装置の構成図である。この固体撮像装置１は、図１に示すように、レンズ（凸レンズ）２と、固体撮像素子３と、光学ＬＰＦ４と、信号処理装置５とを備え、２次元画像を撮像するものである。なお、３次元の立体画像を撮像するものでもよい。
【００４０】
レンズ２は、光学ＬＰＦ４を介して固体撮像素子３上に撮像対象物の光学像を結像するものである。
固体撮像素子３は、信号処理装置５によって駆動され、撮像対象物の光学像を撮像して信号処理装置５に出力するものである。
光学ＬＰＦ（Low Pass Filter）４は、固体撮像素子３に被せられたプリフィルタ（前置低域通過フィルタ）であり、撮像対象物の高域周波数成分を光学的に除去するものである。この光学ＬＰＦ４は、例えば、水晶板から構成され、後記するように、所定の周波数帯域を除去できるようにその厚みが調整されている。
信号処理装置５は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ(Read Only Memory)等から構成され、ＲＯＭ等に記憶された所定のプログラムを実行することにより、固体撮像素子３を駆動し、固体撮像素子３の出力信号に基づいて、後記する所定の信号処理を実行するものである。
【００４１】
［固体撮像素子の構成］
図２は、図１に示した固体撮像素子の一例を示す構成図である。
固体撮像素子３は、ＸＹアドレス走査型であり、２次元映像を撮影するものである。この固体撮像素子３は、図２に示すように、２次元マトリクス状に配列された複数の画素３２と、画素３２から出力信号を読み出すための読出信号を画素３２に入力する複数の入力信号線（信号線）Ｌ１〜Ｌ２０と、画素３２に発生した電荷を出力信号として読み出すための複数の出力信号線Ｏ１〜Ｏ４と、読出信号を出力する垂直走査回路３１及び水平走査回路（図２では省略）と、を備える。
【００４２】
各画素３２は、例えば、入射した光を光電変換するフォトダイオード（受光部）と、増幅器とを備えている。なお、画素３２は実際には数千〜数万個、あるいはそれ以上存在するが、簡便のため１０行４列として例示する。
垂直走査回路３１は、ＭＯＳ(Metal-Oxide Semiconductor)スイッチを使用したＭＯＳ型のシフトレジスタであり、同様の構成の水平走査回路と共に、ＸＹアドレス走査を行ってフォトダイオード上に発生した電荷の平面情報を時間情報に変換して信号として読み出すものである。
各入力信号線Ｌ１〜Ｌ２０は、水平方向（行方向）に配列した画素３２からなる画素群に対して２本設けられている。これら２本の入力信号線は、画素群に対して、一方が奇数番目の列に配設された各画素３２に接続され、他方が偶数番目の列に配設された各画素３２に接続されている。
出力信号線Ｏ１〜Ｏ４は、各画素３２の増幅器の出力に接続され、例えば、雑音除去回路（ＭＯＳトランジスタ）等を介して、図示しない水平走査回路に接続されている。
【００４３】
［信号処理装置の補間処理］
次に、信号処理装置５の補間処理について、図３及び図４を参照（適宜図２参照）して説明する。図３は、図１に示した信号処理装置による信号処理の説明図であり、（ａ）は入力データ、（ｂ）は出力データを示している。図３において、Ｘ，Ｙは空間座標軸、Ｔは時間軸を示している。図４は、図１に示した信号処理装置による補間の一例を示す説明図である。
【００４４】
信号処理装置５は、固体撮像素子３の出力信号、すなわち、信号処理装置５への入力信号に基づいて、図３の（ａ）に示すように、画素３２からの出力信号に基づくフレームの奇数番目の走査線から成る第１フィールド（奇数フィールド）の標本化点３０１〜３０５を入力信号に含まれるデータ（入力データ）に関連付けて、五の目状に配列する。ここで、五の目状とは、具体的には、原点における標本化点３０１、Ｘ軸上の標本化点３０２、この標本化点３０２のｘ座標の値と同一の値のｙ座標を有するＹ軸上の標本化点３０３、ｘｙ座標が標本化点３０２のｘ座標の値及び標本化点３０３のｙ座標の値とそれぞれ同一である位置の標本化点３０４、この標本化点３０４と標本化点３０１との中点である標本化点３０５からなる配列のことであり、サイコロの五の目の形に類似した形状である。また、入力データは、後記するように、垂直方向に隣接した２つの画素３２（図２参照）の出力信号を加算してそれぞれ算出された加算データである。なお、標本化点は、実際には数千〜数万個、あるいはそれ以上存在するが、簡便のため５個として例示する。
【００４５】
また、信号処理装置５は、フレームの偶数番目の走査線から成る第２フィールド（偶数フィールド）の標本化点３１１〜３１４を入力データに関連付けて、第１フィールドから所定時間だけ隔てられたｘｙ座標空間において、前記した五の目状の４つの頂点で形成される各辺の中点の位置に配列する。具体的には、第２フィールドの標本化点３１１は、第１フィールドの標本化点３０１と標本化点３０２の中点に位置し、第２フィールドの標本化点３１２は、第１フィールドの標本化点３０１と標本化点３０３の中点に位置し、第２フィールドの標本化点３１３は、第１フィールドの標本化点３０２と標本化点３０４の中点に位置し、第２フィールドの標本化点３１４は、第１フィールドの標本化点３０３と標本化点３０４の中点に位置する。
【００４６】
さらに、信号処理装置５は、前記した第１フィールド（時刻Ｔが「０」である第１フィールド）に連続する次の第１フィールドの標本化点３２１〜３２５を、第２フィールドから所定時間だけ隔てられたｘｙ座標空間において、入力データに関連付けて、前記した五の目状、具体的には、標本化点３０１〜３０５の位置にそれぞれ配列し、以下、同様に連続する次の第１フィールドの標本化点を配列する。なお、第２フィールドは、標本化点３１１〜３１４の位置にそれぞれ同様に配列する。
【００４７】
そして、信号処理装置５は、図４に示すように、第１フィールドにおいて、標本化点３０１〜３０５及び４０１〜４０４に関連付けられた入力データ（加算データ）に基づいて、フィールド内の内挿により補間した補間データを、補間した標本化点３３１〜３３４の位置に生成し、生成した補間データと入力データ（加算データ）とからフレームを構成する。
【００４８】
具体的には、信号処理装置５は、五の目状に配置された標本化点を、例えば、タップ数２×２、すなわち、上下左右に平均化して補間処理を行う。この場合、補間された標本化点３３１には、入力データに関連付けられた標本化点３０１，３０２，３０５，４０１の位置及びそのデータから補間データが生成される。また、補間された標本化点３３２には、入力データに関連付けられた標本化点３０１，３０３，３０５，４０２の位置及びそのデータから補間データが生成される。また、補間された標本化点３３３には、入力データに関連付けられた標本化点３０２，３０４，３０５，４０３の位置及びそのデータから補間データが生成される。また、補間された標本化点３３４には、入力データに関連付けられた標本化点３０３，３０４，３０５，４０４の位置及びそのデータから補間データが生成される。なお、ここで示した内挿法に限定されず、信号処理装置５の規模に応じてフィルタリングのタップ数を多くすることも可能である。
【００４９】
また、信号処理装置５は、図３の（ｂ）に示すように、第１フィールドの入力データ及び補間データから第１フレームを構成する。
また、信号処理装置５は、同様にして、図３の（ａ）に示した第２フィールドの標本化点３１１〜３１４及びその周囲の標本化点（図示は省略する）の位置及びデータから、図３の（ｂ）に示した補間された標本化点３４１〜３４５の位置に補間データを生成し、第２フィールドの入力データ及び補間データから第２フレームを構成する。
さらに、信号処理装置５は、図３の（ａ）に示した２番目の第１フィールドの標本化点３２１〜３２５及びその周囲の標本化点（図示は省略する）の位置及びデータから、図３の（ｂ）に示した補間された標本化点３５１〜３５４の位置に補間データを生成し、この第１フィールドの入力データ及び補間データから第３フレームを構成する。
【００５０】
ここで、各画素３２からの出力信号を第１フィールド及び第２フィールドから合わせて１秒間に１２０回の割合で読み出すとすれば、信号処理装置５が生成するフレーム（第１フレーム乃至第３フレーム）の数は１秒間に１２０コマとなるので、フレームの時間方向のサンプリング周波数は１２０ｆｐｓ（Frame Per Second）となる。したがって、インターレース方式で従来のフィールド生成方法によって実現できるフレームレートの２倍に高めることができる。
【００５１】
［信号処理装置の読出処理］
次に、信号処理装置５によって、固体撮像素子の各画素から出力される信号の読出処理について図５を参照（適宜図２参照）して説明する。図５は、参考例の形態の固体撮像装置の信号処理装置の読出処理を示す説明図である。
信号処理装置５は、固体撮像素子３において、奇数番目の列の２つの画素３２と、当該２つの画素３２の配置された行から垂直方向に１行シフトした行において偶数番目の列に配置された２つの画素３２とを選択する４本の入力信号線を同じタイミングでアクティブにして加算して読み出すことを全画素３２に亘って行うことにより、第１フィールド（フィールドNo.１，３，５，…）の画像を生成する。また、第１フィールドで選択した画素３２から垂直方向に１行シフトして２つの行の組合せを変更してから、同様にして、隣接した２つの行に配列された画素３２からの出力信号を列ごとに加算して読み出すことにより、第２フィールド（フィールドNo.２，４，６，…）の画像を生成する。
【００５２】
具体的には、信号処理装置５は、第１フィールドでは、垂直走査回路３１によって、入力信号線Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４，Ｌ５を同時にアクティブにして、図５に示すように、点線で囲ったライン（走査線）５０１上にサンプリング中心点（標本化点）を有する画素３２の組合せ、すなわち、（１ａ，１ｂ）、（２ｂ，２ｃ）、（３ａ，３ｂ）、（４ｂ，４ｃ）のペアで示される２つの画素３２から出力される信号が加算されて、出力信号線Ｏ１，Ｏ２，Ｏ３，Ｏ４に出力される。
【００５３】
次に、入力信号線Ｌ６，Ｌ７，Ｌ８，Ｌ９をアクティブにすることによって、走査線５０２上に、（１ｃ，１ｄ）、（２ｄ，２ｅ）、（３ｃ，３ｄ）、（４ｄ，４ｅ）のペアで示される２つの画素３２の信号を加算して読み出す。
次に、入力信号線Ｌ１０，Ｌ１１，Ｌ１２，Ｌ１３をアクティブにすることによって、走査線５０３上に、（１ｅ，１ｆ）、（２ｆ，２ｇ）、（３ｅ，３ｆ）、（４ｆ，４ｇ）のペアで２つの画素３２の信号を加算して読み出す。
さらに、入力信号線Ｌ１４，Ｌ１５，Ｌ１６，Ｌ１７をアクティブにすることによって、走査線５０４上に、（１ｇ，１ｈ）、（２ｈ，２ｉ）、（３ｇ，３ｈ）、（４ｈ，４ｉ）のペアで２つの画素３２の信号を加算して読み出す。
【００５４】
また、信号処理装置５は、第２フィールドでは、同様に、入力信号線Ｌ４，Ｌ５，Ｌ６，Ｌ７を同時にアクティブにして、走査線５１１上に、（１ｂ，１ｃ）、（２ｃ，２ｄ）、（３ｂ，３ｃ）、（４ｃ，４ｄ）のペアで２つの画素３２の信号を加算して読み出す。
次に、入力信号線Ｌ８，Ｌ９，Ｌ１０，Ｌ１１をアクティブにすることによって、走査線５１２上に、（１ｄ，１ｅ）、（２ｅ，２ｆ）、（３ｄ，３ｅ）、（４ｅ，４ｆ）のペアで２つの画素３２の信号を加算して読み出す。
次に、入力信号線Ｌ１２，Ｌ１３，Ｌ１４，Ｌ１５をアクティブにすることによって、走査線５１３上に、（１ｆ，１ｇ）、（２ｇ，２ｈ）、（３ｆ，３ｇ）、（４ｇ，４ｈ）のペアで２つの画素３２の信号を加算して読み出す。
さらに、入力信号線Ｌ１６，Ｌ１７，Ｌ１８，Ｌ１９をアクティブにすることによって、走査線５１４上に、（１ｈ，１ｉ）、（２ｉ，２ｊ）、（３ｈ，３ｉ）、（４ｉ，４ｊ）のペアで２つの画素３２の信号を加算して読み出す。
【００５５】
これにより、例えば、生成された偶数フィールド（または奇数フィールド）の画像を構成する走査線の本数は、１フレームの画像を構成する走査線の本数の半分になる。このため、垂直同期周波数を低く抑えることができ、比較的低価格のディスプレイで高い解像度の表示を行なう際に用いることができる。なお、信号処理装置５は、全画素３２を読み出すが、図５では、その後の信号処理に用いない画素３２（有効画素を除くダミー画素等）に関するサンプリング中心点等を省略している。
【００５６】
図６は、信号処理装置のサンプリング中心点の配置の説明図であり、（ａ）は参考例、（ｂ）は比較例を示している。
図６の（ａ）に示すように、参考例の形態におけるサンプリング中心点（標本化点、白丸）を、第１フィールドにおいて水平方向に結ぶと、ギザギザの折れ線（点線）６０１が形成され、水平方向のサンプリング中心点（標本化点、白丸）の個数は「４個」である（参考例）。また、これらのサンプリング中心点を垂直方向に結ぶと、ギザギザの折れ線（実線）６０２が形成され、垂直方向のサンプリング中心点（白丸）の個数は「４個」である（参考例）。なお、第２フィールドでは、第１フィールドのサンプリング中心点から垂直方向に１行シフトした位置に同様にサンプリング中心点（標本化点、黒丸）を有する。つまり、信号処理装置５は、第１フィールド及び第２フィールドにおいて、五の目状の位置（サンプリング中心点）を残すように間引いて、固体撮像素子３からの出力信号（加算データ）を読み出す。
【００５７】
一方、図１４に示した固体撮像素子１００を用いた従来の固体撮像装置では、図６の（ｂ）に示すように、サンプリング中心点（標本化点、白丸）を、第１フィールドにおいて水平方向に結ぶと、直線（点線）６０３が形成され、水平方向のサンプリング中心点（標本化点、白丸）の個数は「４個」である（比較例）。また、これらのサンプリング中心点を垂直方向に結ぶと、直線（実線）６０４が形成され、垂直方向のサンプリング中心点（白丸）の個数は「２個」である（比較例）。なお、第２フィールドでは、第１フィールドのサンプリング中心点から垂直方向に１行シフトした位置に同様にサンプリング中心点（標本化点、黒丸）を有する。つまり、従来の固体撮像装置は、フレーム画像の偶数ラインの部分に当たる信号を間引いて読み出して第１フィールドを生成し、同様に奇数ラインを間引いて第２フィールドを生成する。
したがって、参考例の形態では、フィールドの垂直方向のサンプリング中心点（白丸）の個数は、インターレース方式の従来のフィールド生成方法による個数の２倍となり、フィールドの垂直方向の解像度を向上させることができる。
【００５８】
図７は、映像信号（フィールド画像）の伝送帯域の説明図であり、（ａ）は参考例、（ｂ）は比較例を示している。図７の（ａ）に示すように、参考例の形態における映像信号の伝送帯域（参考例）は、傾きが「−１」である直線７０１よりも下の領域で示される。なお、図７に示したグラフにおいて、横軸は空間周波数（以下、単に周波数という）の水平成分、縦軸は周波数の垂直成分を示している。また、フーリエ変換により生じる負の領域の図示は省略している。
【００５９】
一方、図１４に示した固体撮像素子１００を用いた従来の固体撮像装置における映像信号の伝送帯域（比較例）は、図７の（ｂ）に示すように、横軸に平行な直線７０２よりも下の領域で示される。なお、図７の（ａ），（ｂ）に示したグラフでは、比較例における周波数（水平成分）の最大値を「１」に規格化している。
【００６０】
図７の（ａ）、（ｂ）を比較すると、両者の映像信号の伝送帯域、すなわち、直線７０１、直線７０２と横軸とにそれぞれ挟まれた面積は等しい。これは、本参考例と比較例では、信号処理装置５で読み出す情報量（固体撮像素子で出力する情報量）に差は無いことに相当する。そして、参考例は、図７の（ａ）に示すように、比較例（直線７０２）が参考例（直線７０１）より上回る周波数（水平成分）の高い領域７０３を削って、周波数（水平成分）の低い領域７０４を接ぎ足したものに相当する。ここで、領域７０３と領域７０４の面積は等しい。
【００６１】
したがって、参考例では、生成されるフィールドが、低域の周波数（水平成分、垂直成分）を中心としながらも、水平方向にも垂直方向にも間引きをしないで形成されたフレームの解像度を実現するような高域の周波数（水平成分、垂直成分）の値（「１」）までを確保することができる。その結果、水平及び垂直方向に敏感な人間の視覚特性に適合した、ちらつきの少ないフィールド画像を提供することができる。
【００６２】
［光学ＬＰＦの特性］
図８は、図２に示した光学ＬＰＦの特性例であり、（ａ）は水平、垂直サンプリングキャリア部分の抑圧、（ｂ）はフィールド画像の伝送帯域外の抑圧を示している。
図８に示したグラフにおいて、横軸は周波数の水平成分、縦軸は周波数の垂直成分を示している。また、水平サンプリング周波数をＦｈ、垂直サンプリング周波数をＦｖ（＝Ｆｈ）とし、ハッチングの領域で示したフィールド画像の信号伝送帯域８０１は、フィールド内のサンプリング中心点のパターン（図５参照）に基づいている。
【００６３】
光学ＬＰＦ４（図２参照）は、ヌルポイント８０２が以下の条件を満たす直線（破線）上に形成されている。すなわち、周波数の垂直成分と水平成分との和が、Ｆｈ／２より大きくＦｈ以下、且つ、−Ｆｈより大きく−Ｆｈ／２以下であり、且つ、周波数の垂直成分から水平成分を差し引いた差が、Ｆｈ／２より大きくＦｈ以下、且つ、−Ｆｈより大きく−Ｆｈ／２以下となる帯域を下限とした高域周波数成分を除去する特性を有する。すなわち、この光学ＬＰＦ４は、伝送帯域が、信号伝送帯域８０１の特性に合わせて、高域周波数成分を効率的に抑圧するように、斜め方向の帯域を落とすような特性（斜め４５度の通過特性）を有する。ここで、ヌルポイント８０２とは、その周波数における光学ＬＰＦ４の応答（レスポンス）が「０」になるポイントである。
【００６４】
具体的には、図８の（ａ）に示すように、ヌルポイント８０２の位置をフィールド画像の信号伝送帯域８０１から最も遠ざけた場合、光学ＬＰＦ４は、ヌルポイント８０２が以下の条件を満たす４つの直線で表される。すなわち、これらの直線は、周波数の垂直成分と水平成分との和がＦｈである直線、周波数の垂直成分と水平成分との和が−Ｆｈである直線、周波数の垂直成分から水平成分を差し引いた差がＦｈである直線、及び、周波数の垂直成分から水平成分を差し引いた差が−Ｆｈである直線から構成される。
【００６５】
また、図８の（ｂ）に示すように、ヌルポイント８０２の位置をフィールド画像の信号伝送帯域８０１の境界に一致させた場合、光学ＬＰＦ４は、ヌルポイント８０２が以下の条件を満たす４つの直線で表される。すなわち、これらの直線は、周波数の垂直成分と水平成分との和がＦｈ／２である直線、周波数の垂直成分と水平成分との和が−Ｆｈ／２である直線、周波数の垂直成分から水平成分を差し引いた差がＦｈ／２である直線、及び、周波数の垂直成分から水平成分を差し引いた差が−Ｆｈ／２である直線から構成される。ただし、この場合は、光学ＬＰＦ４が除去すべき周波数帯域に対して理想的な応答を行うものを想定しているので、現実の特性を考慮すれば、ヌルポイント８０２は、図８の（ａ）に示した位置と、図８の（ｂ）に示した位置との間の位置に設定することが好ましい。
【００６６】
このように、光学ＬＰＦ４は、高域周波数成分を効率的に抑圧するので、高域周波数成分に起因して信号伝送帯域８０１（映像）に影響を与える偽信号（モアレ）を低減できる。また、光学ＬＰＦ４は、五の目状のサンプリング中心点（標本化点）に適合させた斜め４５度の通過特性を有するので、動物体だけではなく静止物体の解像度も高めることができる。
【００６７】
参考例の形態によれば、固体撮像装置１は、固体撮像素子３の入力信号線Ｌ１〜Ｌ２０が、水平方向に配列した画素３２からなる画素群に対して２本設けられているので、各画素３２から出力信号を加算して読み出す際に、信号処理装置５によって、各フィールドにおいてサンプリング中心点を五の目状に配置することができて、垂直方向のサンプリング中心点の個数は、従来の方法による個数の２倍となる。その結果、フィールドの垂直方向の解像度を向上させることができる。
【００６８】
（第１の実施形態）
［固体撮像装置の構成］
第１の実施形態に係る固体撮像装置は、固体撮像素子の各画素にＲＧＢのいずれかの色フィルタを備える単板カラー撮像装置であり、構成要素である信号処理装置の機能が異なる点を除いて、図１に示した固体撮像装置１と同一の構成である。また、第１の実施形態に係る固体撮像装置に含まれる固体撮像素子は、図２に示した固体撮像素子３と同一の構成である。したがって、同一の構成には同一の符号を付し、図面及び説明を省略する。また、以下の説明では、信号処理装置５による補間処理の説明を省略する。
【００６９】
［固体撮像装置の信号処理］
図９は、第１の実施形態の固体撮像装置の信号処理法を示す説明図であり、（ａ）は色フィルタの配置、（ｂ）は第１フィールドにおける信号の加算結果、（ｃ）は第２フィールドにおける信号の加算結果を示している。
【００７０】
色フィルタは、例えば、光シールド層、３原色からなる着色層、保護膜、共通電極で構成されるオンチップタイプの色フィルタである。この色フィルタは、図９の（ａ）に示すように、赤色光のみを透過する赤色フィルタ部（赤色フィルタ）Ｒと、緑色光のみを透過する緑色フィルタ部（緑色フィルタ）Ｇと、青色光のみを透過する青色フィルタ部（青色フィルタ）Ｂとを備える。そして、赤色フィルタ部Ｒ、緑色フィルタ部Ｇ及び青色フィルタ部Ｂは、画素３２（図２参照）と共に、赤色画素、緑色画素及び青色画素を形成する。
【００７１】
赤色フィルタ部Ｒ、緑色フィルタ部Ｇ及び青色フィルタ部Ｂは、図９の（ａ）に示すように、連続した第１乃至第４の行に並べて配列され、この第１乃至第４の行は、第４の行に続いて第１の行が連続するように繰り返し並べて配列されている。すなわち、第１の行に、緑色フィルタ部Ｇと青色フィルタ部Ｂとが交互に配置され、第２の行に、緑色フィルタ部Ｇと赤色フィルタ部Ｒとが交互に配置され、第１の行における緑色フィルタ部Ｇと、第２の行における緑色フィルタ部Ｇとが同列に配置されている。そして、第３の行と第４の行には、第１の行と第２の行とそれぞれ同様にして、赤色フィルタ部Ｒ、緑色フィルタ部Ｇ及び青色フィルタ部Ｂが配置され、さらに、第２の行における緑色フィルタ部Ｇと、第３の行における緑色フィルタ部Ｇとが異なる列に配置されている。
【００７２】
信号処理装置５（図２参照）は、固体撮像素子３の緑色フィルタ部Ｇを有する画素３２から出力される信号「Ｇ」、及び青色フィルタ部Ｂを有する画素３２から出力される信号「Ｂ」を加算して読み出すことにより、シアンを示す信号（第１の信号）「Ｃ」を生成する。
また、信号処理装置５は、固体撮像素子３の緑色フィルタ部Ｇを有する画素３２から出力される信号「Ｇ」、及び赤色フィルタ部Ｒを有する画素３２から出力される信号「Ｒ」を加算して読み出すことにより、イエローを示す信号（第２の信号）「Ｙ」を生成する。
また、信号処理装置５は、固体撮像素子３の青色フィルタ部Ｂを有する画素３２から出力される信号「Ｂ」、及び赤色フィルタ部Ｒを有する画素３２から出力される信号「Ｒ」を加算して読み出すことにより、マゼンタを示す信号（第３の信号）「Ｍ」を生成する。
【００７３】
信号処理装置５は、第１の信号「Ｃ」、第２の信号「Ｙ」、及び第３の信号「Ｍ」に基づいて、次式（１）〜（３）により、擬似輝度信号Ｉと、第１の色差信号Ｐｒと、第２の色差信号Ｐｂとを生成する。
【００７４】
Ｉ＝Ｃ＋Ｙ      …（１）
Ｐｒ＝Ｃ−Ｍ    …（２）
Ｐｂ＝Ｙ−Ｍ    …（３）
【００７５】
なお、式（１）〜式（３）で定義した擬似輝度信号Ｉと、第１の色差信号Ｐｒと、第２の色差信号Ｐｂとは、固体撮像素子３の赤色フィルタ部Ｒを有する画素３２から出力される信号「Ｒ」、緑色フィルタ部Ｇを有する画素３２から出力される信号「Ｇ」、青色フィルタ部Ｂを有する画素３２から出力される信号「Ｂ」を用いた場合、次式（４）〜（６）のように、書き換えることができる。また、信号「Ｒ」，「Ｇ」，「Ｂ」と、信号「Ｃ」，「Ｙ」，「Ｍ」とは、次式（８）〜（１１）で示される関係で結ばれている。
【００７６】
Ｉ＝２Ｇ＋Ｍ＝２Ｇ＋Ｒ＋Ｂ    …（４）
Ｐｒ＝２Ｇ−Ｙ＝Ｇ−Ｒ        …（５）
Ｐｂ＝２Ｇ−Ｃ＝Ｇ−Ｂ        …（６）
【００７７】
Ｇ＋Ｇ＝２Ｇ    …（８）
Ｇ＋Ｒ＝Ｙ      …（９）
Ｇ＋Ｂ＝Ｃ      …（１０）
Ｒ＋Ｂ＝Ｍ      …（１１）
【００７８】
したがって、信号処理装置５（図２参照）が、図９の（ａ）に示した色フィルタが装着された固体撮像素子３の出力信号を式（８）〜式（１１）に基づいて加算すると、第１フィールドでは図９の（ｂ）に示す信号の組合せ（固体撮像素子３からの入力データ）が読み出される。すなわち、図９の（ａ）において、１行１列の「Ｇ」と２行１列の「Ｇ」との加算結果（２Ｇ）が、図９の（ｂ）において、１行１列に示されている。なお、図９の（ｂ），（ｃ）における「Ｇ」の表記は、「２Ｇ＝Ｇ＋Ｇ」を意味している。また、図９の（ａ）において、３行１列の「Ｂ」と４行１列の「Ｒ」との加算結果（Ｍ）が、図９の（ｂ）において、２行１列に示されている。同様に、図９の（ａ）において、２行２列の「Ｒ」と３行２列の「Ｇ」との加算結果（Ｙ）が、図９の（ｂ）において、１行２列に示され、図９の（ａ）において、４行２列の「Ｇ」と５行２列の「Ｂ」との加算結果（Ｃ）が、図９の（ｂ）において、２行２列に示されている。
【００７９】
そして、図９の（ｂ）に示すように、第１フィールドにおいて、隣接する４つの信号「Ｇ」、「Ｙ」、「Ｍ」、「Ｃ」が一組となって一個のユニット９０１が構成され、このユニット９０１が水平方向及び垂直方向に配列されている。なお、ユニット９０１を構成する各要素は、図５に示した第１フィールドのサンプリング中心点（標本化点）における加算信号（加算データ）を示している。そして、信号処理装置５は、「Ｇ」−「Ｙ」−「Ｇ」−「Ｙ」で示されるライン９０２を同じタイミングで読み出し、続いて、「Ｍ」−「Ｃ」−「Ｍ」−「Ｃ」で示されるライン９０３を同じタイミングで読み出す。同様に、信号処理装置５は、「Ｇ」−「Ｙ」−「Ｇ」−「Ｙ」で示されるライン９０４を同じタイミングで読み出し、続いて、「Ｍ」−「Ｃ」−「Ｍ」−「Ｃ」で示されるライン９０５を同じタイミングで読み出す。
【００８０】
同様に、第２フィールドでは図９の（ｃ）に示す信号の組合せが読み出される。すなわち、図９の（ａ）において、２行１列の「Ｇ」と３行１列の「Ｂ」との加算結果（Ｃ）が、図９の（ｃ）において、１行１列に示されている。また、図９の（ａ）において、４行１列の「Ｒ」と５行１列の「Ｇ」との加算結果（Ｙ）が、図９の（ｃ）において、２行１列に示されている。同様に、図９の（ａ）において、３行２列の「Ｇ」と４行２列の「Ｇ」との加算結果（２Ｇ）が、図９の（ｃ）において、１行２列に示され、図９の（ａ）において、５行２列の「Ｂ」と６行２列の「Ｒ」との加算結果（Ｍ）が、図９の（ｃ）において、２行２列に示されている。
【００８１】
そして、図９の（ｃ）に示すように、第２フィールドにおいて、隣接する４つの信号「Ｃ」、「Ｇ」、「Ｙ」、「Ｍ」が一組となって一個のユニット９１１が構成され、このユニット９１１が水平方向及び垂直方向に配列されている。なお、ユニット９１１を構成する各要素は、図５に示した第２フィールドのサンプリング中心点（標本化点）における加算信号（加算データ）を示している。そして、信号処理装置５は、「Ｃ」−「Ｇ」−「Ｃ」−「Ｇ」で示されるライン９１２を同じタイミングで読み出し、続いて、「Ｙ」−「Ｍ」−「Ｙ」−「Ｍ」で示されるライン９１３を同じタイミングで読み出す。同様に、信号処理装置５は、「Ｃ」−「Ｇ」−「Ｃ」−「Ｇ」で示されるライン９１４を同じタイミングで読み出し、続いて、「Ｙ」−「Ｍ」−「Ｙ」−「Ｍ」で示されるライン９１５を同じタイミングで読み出す。
【００８２】
次に、信号処理装置５が、式（１）〜式（３）で定義された擬似輝度信号Ｉと、第１の色差信号Ｐｒと、第２の色差信号Ｐｂとを生成する処理について図１０及び図１１を参照（適宜図９参照）して説明する。図１０は、図９に示した色の加算結果に基づいた擬似輝度信号及び色差信号の配置を示す説明図であり、（ａ）は第１フィールドにおける信号配置、（ｂ）は第２フィールドにおける信号配置を示している。また、図１１は、図１０に示した擬似輝度信号及び色差信号の合成結果の配置を示す説明図である。
【００８３】
まず、図１０の（ａ）を参照して第１フィールドにおける処理を説明する。図１０の（ａ）に示したＧ１００１と、Ｙ１００２と、Ｍ１００３と、Ｃ１００４とは、図９の（ｂ）に示したユニット９０１を構成する各信号「Ｇ」、「Ｙ」、「Ｍ」、「Ｃ」をそれぞれ示している。なお、図１０の（ａ），（ｂ）における「Ｇ」の表記は、「２Ｇ＝Ｇ＋Ｇ」を意味している。
【００８４】
信号処理装置５は、Ｇ１００１とＭ１００３との重心位置において、「Ｇ（２Ｇ）」と「Ｍ」とを加算することにより、式（４）に基づいて擬似輝度信号Ｉを生成すると共に、Ｙ１００２とＣ１００４との重心位置において、「Ｙ」と「Ｃ」とを加算することにより、式（１）に基づいて擬似輝度信号Ｉを生成する。
【００８５】
信号処理装置５は、Ｇ１００１とＹ１００２との重心位置において、「Ｇ（２Ｇ）」から「Ｙ」を減算することにより、式（５）に基づいて第１の色差信号Ｐｒを生成すると共に、Ｍ１００３とＣ１００４との重心位置において、「Ｃ」から「Ｍ」を減算することにより、式（２）に基づいて第１の色差信号Ｐｒを生成する。
【００８６】
信号処理装置５は、Ｇ１００１とＣ１００４との重心位置、すなわち、Ｙ１００２とＭ１００３との重心位置において、「Ｇ（２Ｇ）」から「Ｃ」を減算することにより、式（６）に基づいて第２の色差信号Ｐｂを生成するか、または、「Ｙ」から「Ｍ」を減算することにより、式（３）に基づいて第２の色差信号Ｐｂを生成する。これらの処理によって、信号処理装置５は、１つのユニット９０１（図９の（ｂ）参照）から、２つの擬似輝度信号Ｉと、２つの第１の色差信号Ｐｒと、１つの第２の色差信号Ｐｂとを生成する。
【００８７】
信号処理装置５は、同様にして、１つのユニット９０１（図９の（ｂ）参照）に相当する、図１０の（ａ）に示したＧ１０１１と、Ｙ１０１２と、Ｍ１０１３と、Ｃ１０１４とをそれぞれ用いて、擬似輝度信号Ｉと、第１の色差信号Ｐｒと、第２の色差信号Ｐｂとを生成する。さらに、信号処理装置５は、前記した２つのユニットをまたいで、Ｍ１００３とＧ１０１１との重心位置において、「Ｇ（２Ｇ）」と「Ｍ」とを加算することにより、式（４）に基づいて擬似輝度信号Ｉを生成すると共に、Ｃ１００４とＹ１０１２との重心位置において、「Ｃ」と「Ｙ」とを加算することにより、式（１）に基づいて擬似輝度信号Ｉを生成する。また、信号処理装置５は、２つのユニットをまたいで、Ｍ１００３とＹ１０１２との重心位置、すなわち、Ｃ１００４とＧ１０１１との重心位置において、「Ｙ」から「Ｍ」を減算することにより、式（３）に基づいて第２の色差信号Ｐｂを生成するか、または、「Ｇ（２Ｇ）」から「Ｃ」を減算することにより、式（６）に基づいて第２の色差信号Ｐｂを生成する。
【００８８】
信号処理装置５は、同様にして、Ｇ１０２１と、Ｙ１０２２と、Ｍ１０２３と、Ｃ１０２４とから成るユニット、及び、Ｇ１０３１と、Ｙ１０３２と、Ｍ１０３３と、Ｃ１０３４とから成るユニットを用いて、各信号Ｉ，Ｐｒ，Ｐｂを生成する。
【００８９】
次に、図１０の（ｂ）を参照して第２フィールドにおける処理を説明する。図１０の（ｂ）に示したＣ１０４１と、Ｇ１０４２と、Ｙ１０４３と、Ｍ１０４４とは、図９の（ｃ）に示したユニット９１１を構成する各信号「Ｃ」、「Ｇ」、「Ｙ」、「Ｍ」をそれぞれ示している。
【００９０】
信号処理装置５は、Ｃ１０４１とＹ１０４３との重心位置において、「Ｃ」と「Ｙ」とを加算することにより、式（１）に基づいて擬似輝度信号Ｉを生成すると共に、Ｇ１０４２とＭ１０４４との重心位置において、「Ｇ（２Ｇ）」と「Ｍ」とを加算することにより、式（４）に基づいて擬似輝度信号Ｉを生成する。
【００９１】
信号処理装置５は、Ｃ１０４１とＧ１０４２との重心位置において、「Ｇ（２Ｇ）」から「Ｃ」を減算することにより、式（６）に基づいて第２の色差信号Ｐｂを生成すると共に、Ｙ１０４３とＭ１０４４との重心位置において、「Ｙ」から「Ｍ」を減算することにより、式（３）に基づいて第２の色差信号Ｐｂを生成する。
【００９２】
信号処理装置５は、Ｃ１０４１とＭ１０４４との重心位置、すなわち、Ｇ１０４２とＹ１０４３との重心位置において、「Ｃ」から「Ｍ」を減算することにより、式（２）に基づいて第１の色差信号Ｐｒを生成するか、または、「Ｇ（２Ｇ）」から「Ｙ」を減算することにより、式（５）に基づいて第１の色差信号Ｐｒを生成する。これらの処理によって、信号処理装置５は、１つのユニット９１１（図９の（ｃ）参照）から、２つの擬似輝度信号Ｉと、１つの第１の色差信号Ｐｒと、２つの第２の色差信号Ｐｂとを生成する。
【００９３】
信号処理装置５は、同様にして、１つのユニット９１１（図９の（ｃ）参照）に相当する、図１０の（ｂ）に示したＣ１０５１と、Ｇ１０５２と、Ｙ１０５３と、Ｍ１０５４とをそれぞれ用いて、擬似輝度信号Ｉと、第１の色差信号Ｐｒと、第２の色差信号Ｐｂとを生成する。さらに、信号処理装置５は、前記した２つのユニットをまたいで、Ｙ１０４３とＣ１０５１との重心位置において、「Ｙ」と「Ｃ」とを加算することにより、式（１）に基づいて擬似輝度信号Ｉを生成すると共に、Ｍ１０４４とＧ１０５２との重心位置において、「Ｇ（２Ｇ）」と「Ｍ」とを加算することにより、式（４）に基づいて擬似輝度信号Ｉを生成する。また、信号処理装置５は、２つのユニットをまたいで、Ｙ１０４３とＧ１０５２との重心位置、すなわち、Ｍ１０４４とＣ１０５１との重心位置において、「Ｇ（２Ｇ）」から「Ｙ」を減算することにより、式（５）に基づいて第１の色差信号Ｐｒを生成するか、または、「Ｃ」から「Ｍ」を減算することにより、式（２）に基づいて第１の色差信号Ｐｒを生成する。
【００９４】
信号処理装置５は、同様にして、Ｃ１０６１と、Ｇ１０６２と、Ｙ１０６３と、Ｍ１０６４とから成るユニット、及び、Ｃ１０７１と、Ｇ１０７２と、Ｙ１０７３と、Ｍ１０７４とから成るユニットを用いて、各信号Ｉ，Ｐｒ，Ｐｂを生成する。
【００９５】
信号処理装置５は、第１フィールドにおいてそれぞれ生成した擬似輝度信号Ｉ、第１の色差信号Ｐｒ及び第２の色差信号Ｐｂと、第２フィールドにおいてそれぞれ生成した擬似輝度信号Ｉ、第１の色差信号Ｐｒ及び第２の色差信号Ｐｂとを、図１０の（ａ）に示した第２の色差信号Ｐｂ１０８１と、図１０の（ｂ）に示した第２の色差信号Ｐｂ１０８２とが重なり合うようにして合成する。これにより、信号処理装置５は、図１１に示す配置で、擬似輝度信号Ｉ、第１の色差信号Ｐｒ及び第２の色差信号Ｐｂを生成する。そして、信号処理装置５は、生成した擬似輝度信号Ｉと、第１の色差信号Ｐｒと、第２の色差信号Ｐｂとに基づいて、式（１２）〜（１４）の関係から、赤、緑、青の３原色を示す信号「Ｒ」，「Ｇ」，「Ｂ」を算出し、算出した３原色を示す信号を組み合わせてカラー信号を再生する。
【００９６】
Ｒ＝（Ｉ−３Ｐｒ＋Ｐｂ）／４    …（１２）
Ｇ＝（Ｉ＋Ｐｒ＋Ｐｂ）／４      …（１３）
Ｂ＝（Ｉ＋Ｐｒ−３Ｐｂ）／４    …（１４）
【００９７】
第１の実施形態によれば、固体撮像素子３の画素３２上にＲＧＢの色フィルタを、前記した繰り返し単位で配列したので、信号処理装置５によって、固体撮像素子３の画素３２の出力信号を読み出したときに、「Ｇ」、「Ｙ」、「Ｍ」、「Ｃ」の各信号が均等に生成されるユニット９０１，９１１を形成することができる。したがって、この均等に生成された信号に基づいて、擬似輝度信号Ｉと、第１の色差信号Ｐｒと、第２の色差信号Ｐｂとを生成することにより、高精細なカラー映像信号を再生することができる。
【００９８】
また、ＲＧＢの色フィルタの色を列ごとに変更した、いわゆるストライプ配列でもカラー信号を再生できるが、そのためには３列必要になる。一方、本実施形態の繰り返し単位によれば、２列でカラー信号を再生できるので、ストライプ配列よりも水平方向の解像度を向上できるとういう有利な効果を奏する。
【００９９】
なお、図９の（ａ）を参照して説明した繰り返し単位は、赤色フィルタ部Ｒと青色フィルタ部Ｂの位置が反対であってもよい。すなわち、第１の行に、緑色フィルタ部Ｇと赤色フィルタ部Ｒとが交互に配置され、第２の行に、緑色フィルタ部Ｇと青色フィルタ部Ｂとが交互に配置されるようにしてもよい。さらに、この繰り返し単位は、奇数列と偶数列との配置が反対であってもよい。すなわち、それぞれ垂直方向に配置した、隣接した２つの緑色フィルタ部Ｇと、隣接した赤色フィルタ部Ｒ及び青色フィルタ部Ｂとの位置が反対であってもよい。
【０１００】
以上、参考例の形態および第１の実施形態について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、その趣旨を変えない範囲でさまざまに実施することができる。例えば、信号処理装置５は、フィールド内で補間処理を行うものとして説明したが、これに限定されるものではなく、フィールド間で補間処理を行うようにしてもよい。この場合の信号処理について図１２を参照（適宜図３参照）して説明する。図１２は、図１に示した信号処理装置による補間の別の例を示す説明図である。この場合、信号処理装置５は、時刻Ｔが「０」である第１フィールドの標本化点に関連付けられた入力データ（加算データ）と、これに連続する第１フィールドの標本化点とに関連付けられた入力データ（加算データ）とに基づいて、フィールド間の内挿により補間した補間データを、第２フィールドに生成し、生成した補間データと入力データ（加算データ）とに基づいてフレームを構成する。
【０１０１】
具体的には、時刻Ｔが「０」である第１フィールドの標本化点３０２（第１フレームを形成する標本化点）と、これに連続する第１フィールドの標本化点３２２（第３フレームを形成する標本化点）とから、第２フィールドの標本化点３４２（第２フレームを形成する標本化点）が補間される。また、時刻Ｔが「０」である第１フィールドの標本化点３０５（第１フレームを形成する標本化点）と、これに連続する第１フィールドの標本化点３２５（第３フレームを形成する標本化点）とから、第２フィールドの標本化点３４５（第２フレームを形成する標本化点）が補間される。以下、同様である。また、同様に、第２フィールドの標本化点と、これに連続する第２フィールドの標本化点とから、第１フィールドの標本化点が補間される。さらに、フィールド内の補間と、フィールド間の補間の両方を用いるようにしてもよい。
【０１０２】
また、参考例の形態および第１の実施形態では、固体撮像素子３は、ＸＹアドレス走査型として説明したが、全電荷を同時に転送し、信号を読み出す方式の固体撮像素子で構成してもよい。この場合の固体撮像素子について図１３を参照して説明する。図１３は、図１に示した固体撮像素子の別の例を示す構成図である。この固体撮像素子３Ａは、図１３に示すように、２次元マトリクス状に配列された複数の画素３２と、垂直転送ＣＣＤ（Charge Coupled Device）３３と、水平転送ＣＣＤ３４と、増幅器３５と、各画素３２から出力信号を読み出すための電圧を印加する複数の信号線Ｌ１〜Ｌ２６と、各信号線Ｌ１〜Ｌ２６に接続されたパルス線Ｐ１〜Ｐ４とを備える。
【０１０３】
垂直転送ＣＣＤ３３は、垂直方向に配列した画素３２からの出力信号を転送するものであり、複数（図では４個）備えられており、信号線Ｌ１〜Ｌ２６のいずれかが接続される図示しない電極が設けられた読取用電圧印加部３３ａおよびフィールド選択用電圧印加部３３ｂが交互に配置されている。
水平転送ＣＣＤ３４は、各垂直転送ＣＣＤ３３から転送された各出力信号を水平方向の全画素３２に亘って転送するものである。
増幅器３５は、水平転送ＣＣＤ３４から転送された各出力信号を増幅するものである。
信号線Ｌ１〜Ｌ２６は、対角線方向に配列した画素３２からなる画素群に対して２本設けられ、これら２本の信号線は、この画素群に対して、一方が各画素３２からの出力信号を読み出すための電圧を印加するものであり、他方が所定の列に配列された隣接した２つの画素からの出力信号を加算するための電圧を印加するものである。なお、所定の列に配列された隣接した２つの画素３２から成る画素ペアと、この画素ペアが配置された行から１行シフトした行で隣接する列に配置された画素ペアと、に同時に電圧を印加できるように、これらの画素ペアに対して信号線が４本設けられている。
【０１０４】
パルス線Ｐ１〜Ｐ４は、信号処理装置５に接続され、この信号処理装置５による以下の処理に用いられる。
パルス線Ｐ１は、信号線Ｌ３，Ｌ７，Ｌ１１，Ｌ１５，Ｌ１９，Ｌ２３に接続されている。このパルス線Ｐ１は、画素と垂直転送ＣＣＤ３３との間に設けられた転送ゲート（図示は省略している）を制御するために、垂直転送ＣＣＤ３３の読取用電圧印加部３３ａの電極に電圧を印加するものである。すなわち、パルス線Ｐ１は、画素３２から出力信号を読み出すための電圧（Ｈレベル）を印加する。また、パルス線Ｐ１は、画素３２から読み出された電荷信号に対する障壁を作るための電圧（Ｌレベル）を印加する。
パルス線Ｐ２は、信号線Ｌ２，Ｌ６，Ｌ１０，Ｌ１４，Ｌ１８，Ｌ２２，Ｌ２６に接続されており、垂直転送ＣＣＤ３３のフィールド選択用電圧印加部３３ｂの電極に、列方向に配列した２つの画素３２からの出力信号を加算するための電圧を印加するものである。このパルス線Ｐ２は、画素３２から読み出された電荷を当該電極の下に蓄積するための電圧（Ｍレベル）、または、画素３２から読み出された電荷に対する障壁を作るための電圧（Ｌレベル）を印加する。これにより、後記するように、加算すべき２つの画素３２の組合せが切り替えられる。つまり、奇数フィールドと偶数フィールドとが切り替えられる。
パルス線Ｐ３は、信号線Ｌ１，Ｌ５，Ｌ９，Ｌ１３，Ｌ１７，Ｌ２１，Ｌ２５に接続されており、パルス線Ｐ１と同様なものである。
パルス線Ｐ４は、信号線Ｌ４，Ｌ８，Ｌ１２，Ｌ１６，Ｌ２０，Ｌ２４に接続されており、パルス線Ｐ２と同様なものである。
【０１０５】
このような構成の固体撮像素子３Ａを用いた固体撮像装置では、第１フィールドの処理を以下のように行う。すなわち、ステップ１において、パルス線Ｐ１〜Ｐ４において、電圧（Ｌレベル）を印加し、垂直転送ＣＣＤ３３内に、画素３２から読み出す出力信号に対する障壁を作っておく。そして、ステップ２において、パルス線Ｐ１において、電圧（Ｈレベル）を印加し、信号線Ｌ３，Ｌ７，Ｌ１１，Ｌ１５，Ｌ１９，Ｌ２３に接続されている画素３２からの出力信号を垂直転送ＣＣＤ３３内に読み出す。なお、パルス線Ｐ２〜Ｐ４において、電圧（Ｌレベル）の印加を維持しておく。さらに、ステップ３において、パルス線Ｐ３において、電圧（Ｈレベル）を印加し、信号線Ｌ１，Ｌ５，Ｌ９，Ｌ１３，Ｌ１７，Ｌ２１，Ｌ２５に接続されている画素３２からの出力信号を垂直転送ＣＣＤ３３内に読み出す。なお、パルス線Ｐ２，Ｐ４において、電圧（Ｌレベル）の印加を維持しておく。
【０１０６】
続いて、ステップ４において、パルス線Ｐ２において、電圧（Ｌレベル）の印加を維持しつつ、パルス線Ｐ４において、電圧（Ｍレベル）を印加する。これにより、奇数列（第１列、第３列）では、１行目の画素３２からの電荷パケット（フォトダイオードが光量に対応して発生する１０万個程度の電子の塊）と、２行目の画素３２からの電荷パケットとが図５に示した白丸の位置で加算される。同様に、３行目と４行目、５行目と６行目、…において加算される。また、偶数列（第２列、第４列）では、２行目と３行目、４行目と５行目、６行目と７行目、…において加算される。最後に、ステップ５において、加算された出力信号（電荷パケット）を公知の方法により、水平転送ＣＣＤ３４に転送し、水平転送ＣＣＤ３４から増幅器３５を経て外部に出力する。
【０１０７】
また、この固体撮像装置では、第２フィールドの処理は、前記したステップ４において、パルス線Ｐ４において、電圧（Ｌレベル）の印加を維持しつつ、パルス線Ｐ２において、電圧（Ｍレベル）を印加する点を除いて、前記したステップ１〜ステップ５と同様である。これにより、図５に示した黒丸の位置で画素３２からの出力信号（電荷パケット）が加算される。すなわち、奇数列（第１列、第３列）では、２行目と３行目、４行目と５行目、６行目と７行目、…において加算され、同様に、偶数列（第２列、第４列）では、１行目と２行目、３行目と４行目、５行目と６行目、…において加算される。したがって、固体撮像素子３Ａを用いた場合にも、各画素３２から出力信号を加算して読み出す際に、信号処理装置５によって、各フィールドにおいてサンプリング中心点を五の目状に配置することができて、垂直方向のサンプリング中心点の個数は、従来の方法による個数の２倍となる。その結果、フィールドの垂直方向の解像度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０１０８】
【図１】参考例の形態の固体撮像装置の構成図である。
【図２】図１に示した固体撮像素子の一例を示す構成図である。
【図３】図１に示した信号処理装置による信号処理の説明図であり、（ａ）は入力データ、（ｂ）は出力データを示している。
【図４】図１に示した信号処理装置による補間の一例を示す説明図である。
【図５】第２の実施形態の固体撮像装置の信号処理装置の読出処理を示す説明図である。
【図６】図１に示した信号処理装置のサンプリング中心点の配置の説明図であり、（ａ）は参考例、（ｂ）は比較例を示している。
【図７】映像信号の伝送帯域の説明図であり、（ａ）は参考例、（ｂ）は比較例を示している。
【図８】図１に示した光学ＬＰＦの特性例であり、（ａ）は水平、垂直サンプリングキャリア部分の抑圧、（ｂ）はフィールド画像の伝送帯域外の抑圧を示している。
【図９】第１の実施形態の固体撮像装置の信号処理法を示す説明図であり、（ａ）は色フィルタの配置、（ｂ）は第１フィールドにおける信号の加算結果、（ｃ）は第２フィールドにおける信号の加算結果を示している。
【図１０】図９に示した色の加算結果に基づいた擬似輝度信号及び色差信号の配置を示す説明図であり、（ａ）は第１フィールドにおける信号配置、（ｂ）は第２フィールドにおける信号配置を示している。
【図１１】図１０に示した擬似輝度信号及び色差信号の合成結果の配置を示す説明図である。
【図１２】図１に示した信号処理装置による補間の別の例を示す説明図である。
【図１３】図１に示した固体撮像素子の別の例を示す構成図である。
【図１４】従来の固体撮像装置の構成図である。
【図１５】従来の固体撮像装置の固体撮像素子の読出処理を示す説明図である。
【符号の説明】
【０１０９】
１      固体撮像装置
２      レンズ
３，３Ａ    固体撮像素子
４      光学ＬＰＦ
５      信号処理装置
３１    垂直走査回路
３２    画素
３３    垂直転送ＣＣＤ
３４    水平転送ＣＣＤ
３５    増幅器
Ｌ      入力信号線
【図１】
0004603455.tif 000002
【図２】
0004603455.tif 000003
【図３】
0004603455.tif 000004
【図４】
0004603455.tif 000005
【図５】
0004603455.tif 000006
【図６】
0004603455.tif 000007
【図７】
0004603455.tif 000008
【図８】
0004603455.tif 000009
【図９】
0004603455.tif 000010
【図１０】
0004603455.tif 000011
【図１１】
0004603455.tif 000012
【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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