JPS5972283A

JPS5972283A - 電子スチルカメラの映像信号処理装置

Info

Publication number: JPS5972283A
Application number: JP57182043A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Kawahara; 河原　厚; Masaki Isogai; 磯貝　正樹
Original assignee: Nikon Corp; Nippon Kogaku KK
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1982-10-19
Filing date: 1982-10-19
Publication date: 1984-04-24
Also published as: JPH048992B2

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】本発明は、画像の記憶媒体として銀塩フィルムを用いず
−、回転磁気円盤等を用いる所謂電子スチルカメラに適
用される映像信号処理装置に関する。

従来、テレビジョンの如くラスター走査を行な、う映像
装置における標本化の、方法として２通りの方法が用い
られている。第１の方法は、第１図（α）に示した如く
、各水平走査線を等間隔、同一位相で標本化し、正方形
成いは長方形格子点の集合とするものであり、第２の方
法は、水平走査線を等間隔で標本化する点は第１の方法
と同じであるが、１走査線毎に位相を反転させ、第１図
（ｂ）の如く、三角形格子点の集合とするものである。

仮に、等方向な画像がスペクトル領域で円形に空間周波
数制限されているものを考えた時、第１の方形格子は第
２の三角形格子よりも効率が悪（、より多くの標本点を
必要とすることが知られている。このため、本質的ＶＣ
２次元画像の空間的な標本化素子ともｅえる固体撮像素
子においても、その受光部配置を、第１図（、）の様で
は無く、第１図（ｂ）の如きものにしようとする方向に
ある。尚、第１図（ｂ）の如き受光部の配置を、以下市
松配置と称する。

そして、第１図（ｂ）の如き受光部の市松配置を行なっ
たビデオカメラ用の素子では、その特徴を活かすために
、隣接する２走査線を組にして同時並列に読み出し、そ
れらを合成補間して高い水平解　・像度を持つ１つの走
査線信号を得ていた。この場合、テレビジョンでは２：
１のインターレース走査を行なっているため、組にする
２゛走査線は奇数フィールドと偶数フィールドとでは、
１走査線分垂直方向にずらしたものを用いていた。

この様子を第２図のＭＯＳ　型撮像素子を用いた従来例
について説明する。

第２図において、破線で示した方形枠内の各２つのフォ
トダイオード及びＭＯＳスイッチが、受光部の１画素を
構成する。ここでは、各走査線とも水平２画素を、垂直
方向に４走査線分示しであるが、もちろん、実際は水平
方向にクロック周波数が２／ｓｃ　（／ｓｃ　’色副搬
送波周波数３．５８ＭＨ２）に対応する有効３８４画素
画素子、垂直方向には１フレームの有効走査線数に対応
する４８０走査線程度と・なる。

図中、Ｌ１〜Ｌ４は、各水平走査線を区別するためつげ
た番号である。０υは水平走査用のＭＯＳシフトレジス
タであり、その入力φＲＩＮ　を読み込み、２相クロツ
クφＨＩ＋　　φＨ２でそれを転送して、２つで１組と
なった水平読出し用ＭＯＳスイッチ（２２−１）、（２
２−２）及び（２３−１）、（２３−２）を順次ＯＮさ
せる。また、（２）は垂直走査用のＭＯＳシフトレジス
タであり、その動作は、シフトレジスタＣＤと同様、入
力φｖＸＮを２相クロツクφ’／１＋φｖ２で転送する
。インターノース回路（２艶は、ビデオカメラ特有の回
路であり、２走査線同時読出しの際の同時に読出される
走査線の組合せを奇数フィールドと偶数フィールドとで
変更するために用いられる。即ち、奇数フィールドにお
いては、Ｌ、とＬ２、Ｌ３とＬ４が組となり、同時に出
力端子８１　＋　、　８２から読み出されたとすれば、
偶数フィールドにおいてはＬ２とＬ３とが組になるとい
うように、１走査線ずれた組合せが選ばれ、２：１のイ
ンターレース走査を可能にしている。このような２走査
線の同時読出しを行なうことができ、且つ、受光画素配
置が市松配置となる撮像素子は、もちろんＭＯＳに限ら
ず、インターライン転送ＣＣＤ、ＣＰＤ、ＣＩＤ　によ
っても実現可能である。

第６図は、第２図に示した撮像素子をモノクロームビデ
オカメラに用いる際の映像信号処理装置の従来例を示し
ている。

図中、Ｇυは第２図に示した如き画素市松配置で、且つ
、２走査線信号同時読出し型の撮像素子である。（３り
は、撮像素子駆動回路であり、撮像素子Ｏυに必要な駆
動パルスを供給する他、第６図に示した映像信号処理装
置全体に所要の同期信号を供給している。（ト）、０４
）は２本の信号出力端子８１．Ｓ２の信号に対するプリ
アンプであり、Ｃ３■、　（３６）はＭＯＳ型撮像素子
の固定パターンノイズを除去するための積分回路である
。０乃は、水平走査における１画素周期の１／２の時間
の遅延回路であり、第２図に示す如く空間的に１／２画
素ずれているものが読出しに当たっては同時化されてい
るので、時間的に１／２画素分ずらして加算回路（２）
で加算することによ゛す、１／２画素分水平方向にずれ
た２走査線信号を互いに補間合成して、新たな水平走査
信号を得ることが出来る。０９）は低域通過フィルタ、
（４０）はプロセス増幅回路である。

以上の回路構成により、１回の垂直走査で水平方向に高
解像度の１フイ一ルド信号が得られる。

このような装置の動作は、１／６０秒を単位とするテレ
ビジョンの垂直走査で２；１インターレース走査のうち
の１フイールドの信号を繰り返し取り出す方式、例えば
ビデオカメラ等では非常に効果的であり、インターレー
ス走査を行なうことで、高い垂直方向解像度が得られた
。

しかしながら、電子スチルカメラにおいては、奇フィー
ルドと偶フィールドとにそれぞれ２回露光した場合には
、各フィールドの露光時点が各々対応する各点間で１／
６０秒ずつずれるので、特に、動く被写体を撮像したと
きには、２重の映像となって不都合である。従って、電
子スチルカメラに於いては、露光は１回しか許されない
。さらに、１回の露光で生成蓄積された光電荷信号の読
出しも１回の垂直走査しか許されないことになる。

このため、従来の映像信号処理装置を電子スチルカメラ
にそのまま適用した場合には、奇・偶いずれか一力のフ
ィールド信号を繰り返す擬似インター　Ｌ／　−ｉをす
るしかなかった。従って、垂直方向解像度は２：１のイ
ンターレース走査時の半分しか得られないという欠点を
有していた。

ここで、水平解像度に比較して垂直解像度が極端に低下
しても、テレビジョンの如き横方向に長い画面を見る場
合には、画質をそれ程低丁させないことが知られている
。即ち、テレビジョンで水平方向解像度を一定に保った
まま、フレーム画像に代えてその１フイ一ルド画隊を繰
り返して１フレームとする、或いは、その１フイールド
とそれから補間して作った１フイールドとから１フレー
ムを形成することによって垂直解像度が低下したとして
も、視覚的に顕著な画質劣化は認められない。

ところが、その水平と垂直とを入れかえて縦長の画面と
して見た場合、その水平方向の解像度が悪い場合健は著
しい画質劣化が認めらｉする。電子スチルカメラは、ハ
ードコピーが重視され、従って、縦長の画面として撮影
が行１ｃわれプリントされる場合が考えられ、その場合
には、第６図に示した如きビデオカメラ用の映像信号処
理装置では縦長画面に於ける水平解像度が影響して画質
が著しく劣化し、大きな問題点となっていた。

本発明は、このような欠点を解決し、唯一回の露光しか
許されない電子スチルカメラにおいて、水平、垂直とも
に高解像度の静止画像が得られるようにし、画面の縦位
置、横位置にかかわらず良好な画質のステル撮影を可能
にした電子スチルカメラの映像信号処理装置を提供する
ことを目的としている。

即ち、本発明に係る電子スチルカメラの映像信号処理装
置は、受光部画素が市松配置で２走査線を単位として同
時読出し可能な固体撮像素子を用いて得られろ映像信号
に対し、該上下組となる２走査線の信号を互いに水平方
向に補間合成して新たな１水平走査信号を作り出す第１
の回路手段と；該２走査線の垂直走査方向下方の１走査
線信号を１走査時間遅延し、且つ、次の組となる２走査
線の上方の走査線信号との間で互いに水平方向に補間合
成して、もう１つの新たな１水平走査信号を作り出す第
２の回路手段と；を備え、前記第１及び第２の回路手段
の出力を同時に出力せしめて、１回の垂直方向走査によ
り２：１のインターレース走査における奇偶２フイール
ドの信号を同時に、並列に出力可能に構成したことによ
り、上述の目的を達成している。

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第４図は、本発明の一実施例であり、唯一回の露光を可
能にすべ（、従来の銀塩スチルカメラ同様の光学系（図
示せず）とともにメカニカルシャッタαυを設けたもの
である。また、第４図中で第６図と同一の構成要素はそ
の番号を共通にした。

図からも明らかな如（第４図の上方の回路は第６図と同
様であり、本発明の第１の回路手段に相当し、映像出力
端子（６）には、ここでは奇数フィールドに相当−する
１フイールドの高解像度信号が得られろ。もちろん、こ
の映像信号出力が有効となるのは、撮影が行われ、メカ
ニカルシャッタ０υが動作し、適正なタイミングと露光
時間とで撮像素子Ｇυが露光された後読出される最初の
１フイ一ルド時間のみである。これらの動作の制御は、
シャツタレリーズボタンに連動するレリーズスイッチ輪
、カメラの内部光学系の適当な位置に配置された測光素
子部、測光回路を含み且つ撮像素子駆動回路（３りと同
期して動作するカメラ制御回路Ｇ１５．及びシャッタ駆
動回路■を、またシャッタータイム優先モードを持つカ
メラの場合には絞り駆動回路等（図示せず）をもって行
なわれる。

第４図の０ηは１走査線時間（１Ｈ）遅延回路、０１は
利得可変増幅器、四は開園様加算回路である。

また、鏝は０９）と同じ低域通過フィルタ、（ｉａｌ）
は（４０）と同じプロセス増幅回路である。これらの回
路で構成されろ一点鎖線で囲まれた回路、即ち本発明の
第２の回路手段に相当する回路を従来回路、即ち本発明
の第１の回路手段に相当する回路に付加することで本発
明の１ｊ的が達成される。即ち、撮影完了後の信号読出
しにおいて、出力端子（６）には奇数フィールドの映像
信号が出力されているとすれば、新たに設けた出力端子
６のには偶数フィールドの映像信号が出力される。

今、第２図同様に撮像素子の走査線に上方よりり、、　
Ｌ２１　Ｌ３・・・と番号を付けて考える。１回の垂直
走査により撮像素子Ｏυの出力端子８１と８２とには、
同時にＬ２と■４　＋　Ｌ４とＬＳＩ　Ｌ６とＬＳＩ　
・・・に関する信号が順次出力され、これらは合成補間
さね、て出力端子ｒ、４′４に高水平解像度の映像信号
出力を与える。これと同時に、１Ｈ遅延回路ｕ７）の出
力には、１走査線時間だけ遅延された前のＳ１端子の出
力が現われている。例えば、Ｌ４とＬ３とに関する信号
がＳ】と８２に出力され−こいる時、１Ｈ遅延回路０乃
の出力は前の組になって出力された信号、即ちＬ２とＬ
ｌに関する信号のうちＬ３に近い方のＬ２に関する信号
が出力されている。

従って、半画素遅延回路Ｇηの出力と１Ｈ遅延回路（４
カの出力とを図の如く加算回路０１で加算し合成補間す
れば、出力端子（６）の映像信号出力とは別のフィール
ドの映像信号出力が出力端子Ｇ２に与えられたこととな
る。この１Ｈ遅延回路（Ｌ４７１には、例えばＣＣＤア
ナログシフトレジスタが用いられ、そして、その出力側
に接続された利得可変増幅器（財）は１Ｈ遅延回路０７
１を含む回路系による振幅変化を補正する。

以上の出力端子（６）、６２に同時出力される奇・偶数
フィールド分の映像信号は、カメラ本体内に別途設けら
れた記録回路（図示せず）に記録され、１画面の撮影が
完了する。

上記第４図では第２図に示した従来のビデオカメラに適
した撮像素゛子を用いて説明したが、本発明の目的によ
り適合した電子スチルカメラ用の撮像素子の方が望まし
いことはもちろんである。そこで、スチルカメラ専用の
ＣＰ　Ｄ　（Ｃｈａｒｇｅ　Ｐｒｉｍ−４Ｈｇ　Ｄｅｖ
ｉｃｅ　）固体撮像素子を用いた例につき第５図にて説
明する。

ＣＰＤ型撮像素子の特徴は、ＭＯＳシフトレジスタによ
る垂直走査とＣＣＤによる水平転送とが複合されている
点にあり、水平転送ＣＣＤに対し更に１Ｈの遅延用ＣＣ
Ｄを追加することは容易である。また、第５図では、ス
チル専用のため第２図の（２５）で示したようなインタ
ーレース回路も不要である。

第５図において、（５０１）はフォトダイオード受光部
、（５０２）は垂直走査用ＭＯＳシフトレジスタであり
、シフトレジスタ（５０２，）は入力φＶＩＮ　’を受
ｋｊてそれを垂直方向にシフトさせ同時に２本の走査線
の信号を読み出す。（５０３）は垂直信号線、（５０４
）はシフトレジスタ（５０２）の出力を受けてフォトダ
イオード（５０１）の信号電荷を垂直信号線（５０３）
に読出すためのＭＯＳスイッチである。各垂直信号線に
は、更に、不要電荷排出のためのＭＯＳスイッチ（５０
５）　（５０６）が接続され、リゼトドレイン端子ＲＤ
への電荷排出を可能にしている。

第５図に示した撮像素子において、読み出される信号電
荷のうち奇数番目の走査線に関するものは上方に、偶数
番目の走査線に関するものは下方にそれぞれ設けられた
各ＣＰ　Ｔ　（Ｃｈａｒｇｅ　　ＰｒｉｍｉｎｇＴｒａ
ｎｓｆｅｒ、　）部分（５０７）、、　　（５０８）と
垂直転送ＣＣＤ部（５０９）、　　（５１０）、水平転
送ｃ　ＣＤ　（５１１）　、　　（５１２）に転送され
る。ＣＰＴ部分（５０７）、　　（５０８）は、ＭＯ８
型撮像部より効率的に信号電荷なＣＣＤに転送するため
設けられている。垂直転送部（５０９）、　（５１０）
は、各奇数番目の走査線と偶数番目の走査線の信号電荷
を蓄積でき、各々例えば２４０本、の走査線（ｇ号を記
憶できる。この結果、撮影に先たち、受光部フォトダイ
オード（５０１）の不要電荷をリゼトドＶインＲＤに、
垂直転送ｃ　ＣＤ　（５０９）　、　　（５１０）の不
を電荷を水平転送ｃ　ＣＤ　（５１１）　、　　（５１
２）を介して外部に排出し、適当な露光時間の後にフォ
トダイオードの電荷を垂直転送ｃ　ＣＤ（５０９）、　
（５１０）に転送して、メカニカルなフォーカルプレー
ンシャッタ同様の機能な撮像素子自体で実現できる。

水平転送ｃ　ＣＤ　（５１１）は走査線１本（１Ｈ）分
の記憶能力を持つのに対し、水平転送ｃ　ＣＤ　（５１
２）は走査線２本（２Ｈ）分の記憶能力を持ち、且つ、
その中間より出力Ｓｅｌが取り出されている。更に、水
平転送ｃ　ＣＤ　（５１１）と（５１２）は、１８０°
位相差を持つり１ツクφＨｏ１・、φＩ＋０２とクロッ
クφＩ（ｅｌ　＋φｌＩ２２で駆動されているため、そ
の出力信号Ｓｏ１とＳｅｌ　。

Ｓｏ２とＳｅ２はそれぞれ既に十画素の時間ずれを、生
じているので、第４図の遅延回路ｃ３７）は不要となる
。

そして、出力信号ＳｏＩ　とＳｅｌを合成補間すること
により高解像度の奇数フィールド信号が、出力信号Ｓｏ
２とＳｅ２を合成補間することにより高解像の偶数フィ
ールド信号が与えられる。次の様子を表に示せば次のと
おりである。

以上、第５図の実施例は、ワンパッケージのＩＣ化が６
１能であり、しかも高解像度のフレーム画像が１フイ一
ルド時間で読出されるとともに、笛４図のメカニカルシ
ャツタリυを不要とするとい５大きｔｒ：特徴−を持ち
、電子スチルカメラ用の撮像素子に最適である。もちろ
ん、本実施例のＭ　ＯＳ型撮像部は、これをＣＣＤで構
成することもできる。

次に、画像信号処理装置の出力信号の記録及び再生方法
について説明する。

画像信号処理装置の出力信号は、上述の表からも明らか
なように、ＯｌとＥｌ、０２とＥ２・・・という様に奇
・偶一対の水平走査信号が同時に出力されるから、例え
ば、第６図に示すように、磁気ディスク（６Ｉ）に２つ
の記録ヘッド６諺、錦によって、この信号をそれぞれ別
のトラックに記録し、−周で一画面を記録する。このよ
うに記録すれば、再生時は２つの再生ヘッドによって、
先ず一方の再生ヘッドによって一方のトラックを１周再
生して奇フイールド信号を再生し次に他方の再生ヘッド
によって他方のトラックを１周再生して偶フイールド信
号を再生し、２回転で２フイールド（１フレーム）が再
生され、これを１秒間に３０回（６０フレーム）繰り返
して行なうことＫよってインターレース再生による静止
画像をテレビジョンで見ることが可能となる。

以上の実施例では、撮像素子なモノクローム用として説
明を行なってきたが、もちろん、これをカラー撮像用と
して実現することも容易である。

また、記憶媒体としても回転磁気円盤以外の各種媒体を
使用し得る。

市松配置の受光画素を持つ撮像素子を用いて単板カラー
撮像素子とするためのモザ・イクフイルターとｌでは、
第７図に示すものが市松配置の構造に適合している。第
７図でＣＩ＋　Ｃ２１Ｃ３は異なる分光透過特性のフィ
ルタを示しており、具体的にはＣ１−Ｒ侍）、Ｃ２＝Ｇ
（絹、Ｃ３＝Ｂ（青）、或いはＣ，＝Ｒ。

ｃ２＝　Ｇ、　ｃ３＝　Ｃｙ　（シアン）、或いはＣ１
＝Ｃｙ、Ｃ２−Ｍｇ（マゼンタ）　＋　Ｃ３＝Ｙｅ　（
黄）等乙原色を少な（とも１回以上含むものであれば特
に制約が与えられるものでは無い。

以上のように、本発明に係る映像信号処理装置は、第１
の回路手段と第２の回路手段とを備えたことにより、１
回の垂直走査時間、具体的にはテレビジョンの１フイー
ルド走査時間でもって２゜１のインターレース再生より
なる１フレーム、２フイールドの画像をしかも水平方向
に高解像度で得られる。特に、暗電流による画質劣化が
問題となり読み出し時間を長くとることができない固体
撮像素子を用いた電子スチルカメラのカメラ本体、或い
はその再生装置に用いて有効である。また、唯一回の露
光により２フイールド、１フレームの完結した１画面を
作ることができるため、従来ビデオカメラでこれを行な
ったとしても何の意味も無かったのが、スチルカメラと
いう点で大きな効果を得られることとなった。

【図面の簡単な説明】

第１図（α）ｔ　（ｂ）は走査線と標本点の関係を示す
説明図、第２図は従来のＭＯ８型撮像素子の一例を示す
ブロック図、第３図は従来のビデオカメラ用映像信号処
理装置の一例を示すブロック図、第４図は本発明の一実
施例の電子スチルカメラの映像信号処理装置のブロック
図、第５図は本発明の上記実施例に用いられるＣＰＤを
用いた撮像素子の−例を示すブロック図、第６図は本発
明の上記実梱例の映１象イぎ号の記録方法の説明図、第
７図はモザイクフィルタの配置を示した説明図である。ｔ’３１）・・Ｊ最像素子、（３カ・駆動回路、（至）
、（３ａ・・・プリアンプ、（３５１，＋３６１・・・
積分回路、（３７）・・・遅延回路、（，３８）・・・
加算回路、０１］）・・・低域通過フィルタ、（４０）
・・プロセス増幅器、θ心・・・メカニカルシャッタ、
イ埠・・・映像出力端子、（ト）・・・ノリーズスイッ
チ、０４・・測光素子、（ト）・・・カメラ制御回路、
（４ｆＳ・・・ンヤーツタ駆動回路、１７１・・・遅延
回路、すυ・・・利得可変増幅器、（４つ・・・加算回
路、（７）・・・低域通過フィルタ、Ｇ］）°・・・プ
ロセス増幅回路、６→・・・出力端子。代理人　弁理士　　木　村　三　朗 − 才２図ｑ）ＦＩ％ｑ）ｖｔ’Ｒａ？３図 −；ｉ６図オフ図］−日田■［

Claims

【特許請求の範囲】

受光部画素が市松配置で２走査線を単位として同時読出
し可能な固体撮像素子を用いて得られる映像信号に対し
、該上下組となる２走査線の信号を互いに水平方向に補
間合成して新たな１水平走査信号を作り出す第１の回路
手段と、：該２走査線の垂直走査方向下方の１走査線信
号を１走査時間遅延し、且つ、次の組となる２走査線の
上方の走査線信号との間で互いに水平方向に補間合成し
て、もう１つの新たな１水平走査信号を作り出す第２の
回路手段と；を備え、前記第１及び第２の回路手段の出
力を同時に出力せしめて、１回の垂直走査により２：１
のインターレース走査における奇偶２フイールドの信号
を同時並列に出力可能としたことを特徴とする電子スチ
ルカメラの映像信号処理装置。