JP2003116039A - 高解像度画像発生装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高解像度画像を発生させるための撮像部の高
速化は困難である。シャッターオン時間を短くし、シャ
ッターオフ時間を長くすると、時間ずれが目立ち、被写
体光像の照射量が極端に少ない場合、実用的な画像を得
ることはできない。 【解決手段】 撮像部１１は、ＨＤＴＶ画像の４倍の画
素数を、水平方向に４分割した分割撮像領域により、被
写体光像を撮像して電気信号に変換する。水平／標準変
換部１４は、二画面分の記憶容量のメモリを有し、並列
に入力される４分割撮像信号を入力として受け、一画面
分の入力撮像信号をメモリに記憶しながら、その前に記
憶した一画面分の入力分割撮像信号を水平方向の画素数
は隣接する２個の分割撮像信号を合成し、かつ、垂直方
向の画素数は各分割撮像信号を２分割することにより、
水平方向及び垂直方向の画素数が標準ＨＤＴＶ画像とそ
れぞれ同じ画素数である、全部で４個の画像信号を並列
にメモリから読み出し出力する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は高解像度画像発生装
置に係り、特にＨＤＴＶ画像の画素数以上の画素数を持
つ撮像装置を用いて、高解像度の画像信号を発生する画
像発生装置及びその画像信号を伝送する画像伝送方法に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の画像発生装置は図９に示すように
被写体画像をレンズ２で撮像部１に結像し、撮像部１は
この被写体光像をアナログ電気信号に変換する。このア
ナログ電気信号は、Ａ／Ｄ変換部３に供給されてディジ
タル信号に変換された後、信号処理部４で良好な画像信
号となるよう調整される。信号処理部４からの画像信号
は、並列／直列変換部５に並列に供給されて直列信号に
変換されて出力される。

【０００３】図１０（Ａ）は撮像部１の１画素分の一例
の回路図を示す。この画素回路は、ＣＭＯＳ撮像素子を
用いた例で、フォトダイオードＰＤに披写体光像を照射
すると共に、ＭＯＳ型電界効果トランジスタＴｒ１のゲ
ートに加えられるシャッター信号Ｔｓにより、垂直駆動
信号ＶＤ期間内の所定期間でＴｒ１をオフにして、被写
体光像による電荷をフォトダイオードＰＤに蓄積する。
すなわち、フォトダイオードＰＤに入射されている被写
体光像の光量に応じてＰＤの電荷量が変化するが、トラ
ンジスタＴｒ１のオフの期間はフォトダイオードＰＤの
両端の電圧が被写体光像の光量に応じた電化により変化
する。

【０００４】次に、フォトダイオードＰＤのカソードと
トランジスタＴｒ１の接続点にゲートが接続されたＭＯ
Ｓ型電界効果トランジスタＴｒ２のゲートに、フォトダ
イオードＰＤに蓄積された電荷を供給してここで増幅し
た後、トランジスタＴｒ２のソースから取り出された信
号を、ＭＯＳ型電界効果トランジスタＴｒ３のオン期
間、そのドレイン、ソースを介して出力する。ここで、
トランジスタＴｒ３のゲートには行選択パルスＴｈが供
給されて、ある１ライン期間Ｔｒ３がオンにされる。行
選択が終了した後、トランジスタＴｒ１のゲートに印加
されるシャッター信号ＴｓによりトランジスタＴｒ１を
オンにする。これを撮像素子の各ラインの複数の画素で
行う。このように撮像画像と出力画像を同一の時間軸で
扱う。

【０００５】図１０（Ａ）、（Ｂ）に示す回路は一画素
分の画素回路であり、この画素回路は、水平方向に複数
個、ライン数がＮであれば、垂直方向にＮ個マトリック
ス状に配置されており、同じ行の１ライン分の複数の画
素回路の各トランジスタＴｒ３のゲートは同一の行選択
信号が供給されて同時にオンとされる。

【０００６】図１１（Ａ）〜（Ｄ）は上記の図１０
（Ａ）に示す画素回路の制御パルス例を示す。図１１
（Ａ）は垂直同期信号を示し、図１１（Ｂ）、（Ｄ）は
垂直走査周期単位の時間軸で表した１ラインシャッター
信号、Ｎラインシャッター信号を示す。

【０００７】上記のように二次元マトリックス状に配置
された複数の画素を構成する画素回路のうち、１ライン
目の複数の画素回路の各トランジスタＴｒ１のゲートに
は１ラインシャッター信号が印加され、Ｎライン目の複
数の画素回路の各トランジスタＴｒ１にはＮラインシャ
ッター信号が印加される。また、図示しないが、２ライ
ン目からＮ−１ライン目までの各画素回路の各トランジ
スタＴｒ１のゲートにもシャッター信号が供給される。

【０００８】ここで、１ラインシャッター信号は図１１
（Ｂ）に示すように、垂直同期信号の直後の最初の１ラ
インまでの所定期間Ｔｏｎハイレベルで、ＶＤ期間の残
りの（ＶＤ−Ｔｏｎ）の期間Ｔｏｆｆはローレベルであ
り、Ｎラインシャッター信号は図１１（Ｄ）に示すよう
に、垂直同期信号の直前の最後の１ライン（つまりＮラ
イン）までの所定期間Ｔｏｎハイレベルで、ＶＤ期間の
残りの（ＶＤ−Ｔｏｎ）の期間Ｔｏｆｆはローレベルの
パルスである。

【０００９】これにより、１ライン目の各画素のフォト
ダイオードＰＤにより被写体光像の光量に応じて発生さ
れ、かつ、Ｔｏｎの期間蓄積された電荷は、１ライン目
でトランジスタＴｒ３がオンとされることにより、トラ
ンジスタＴｒ２、Ｔｒ３を通して出力され、その直後１
ラインシャッター信号がローレベルになることにより、
１ライン目の各画素のフォトダイオードＰＤは期間Ｔｏ
ｆｆの間電荷が発生しないようにされる。その後、期間
Ｔｏｎの間トランジスタＴｒ１がオフとされるために、
電荷が次の１ライン目での出力に備えて蓄積され始め
る。

【００１０】同様に、Ｎライン目の各画素のフォトダイ
オードＰＤにより被写体光像の光量に応じて発生された
電荷は、Ｎライン目の期間トランジスタＴｒ３がオンと
されることにより、トランジスタＴｒ２、Ｔｒ３を通し
て出力され、その直後Ｎラインシャッター信号がローレ
ベルになることにより、Ｎライン目の各画素のフォトダ
イオードＰＤは期間Ｔｏｆｆの間電荷が発生しないよう
にされる。その後、期間Ｔｏｎの間トランジスタＴｒ１
がオフとされるために、次のＮライン目での出力に備え
て電荷が蓄積され始める。

【００１１】このようにして、被写体光像がＴｏｎの期
間蓄積された撮像出力信号が図１１（Ｃ）に示すように
ライン毎に得られる。この場合Ｔｏｎ期間は垂直走査期
間ＶＤを超えるとＶＤ間隔での画像が得られないからＶ
Ｄ＞Ｔｏｎに限定される。このように、例えば撮像画像
と出力画像を同一の時間軸で扱い、シャッター信号Ｔｓ
をＶＤ期間内でオン、オフすると共に、シャッター信号
Ｔｓのオン期間Ｔｏｎを調整することにより被写体光像
の照射量による電荷蓄積の最適化を行うことができる。
このようなシャッター動作はローリングシャッターとい
われている。

【００１２】一方、撮像部１の画素回路の他の例も知ら
れている。図１０（Ｂ）は撮像部１の１画素分の他の例
の回路図を示す。同図（Ｂ）中、同図（Ａ）と同一構成
部分には同一符号を付してある。図１０（Ｂ）に示す画
素回路は、フォトダイオードＰＤのカソードとトランジ
スタＴｒ１のソースとの接続点が、電荷転送用のＭＯＳ
型電界効果トランジスタＴｒ４のドレイン、ソースを介
してコンデンサＣとＭＯＳ型電界効果トランジスタＴｒ
５のソースと増幅用トランジスタＴｒ２のゲートとの共
通接続点に接続されている。この画素回路は、垂直方向
及び水平方向に複数回路ずつ二次元マトリックス状に配
置されて撮像部１を構成する。

【００１３】図１１（Ｅ）〜（Ｈ）は上記の図１０
（Ｂ）に示す画素回路の制御パルス例を示す。図１１
（Ｅ）は垂直同期信号、図１１（Ｆ）、（Ｇ）は垂直走
査周期単位の時間軸で表したシャッター信号、転送信号
を示す。また、図１１（Ｈ）は映像出力信号を示す。

【００１４】この撮像部ではすべての画素回路のフォト
ダイオードＰＤに披写体光像を照射すると共に、トラン
ジスタＴｒ１のゲートに加えられる図１１（Ｆ）に示す
シャッター信号Ｔｓにより、垂直駆動信号期間ＶＤ内の
所定期間ＴｏｎでＴｒ１をオフにして、被写体光像によ
る電荷をフォトダイオードＰＤに蓄積した後、シャッタ
ー信号Ｔｓをオフにする。

【００１５】次に、トランジスタＴｒ５のゲートに印加
するパルスＴｒによりトランジスタＴｒ５を一瞬オンに
してコンデンサＣの電荷を削除（リセット）した後、ト
ランジスタＴｒ４のゲートに印加する図１１（Ｇ）に示
すパルス（転送信号）Ｔｔにより、トランジスタＴｒ４
をオンにしてフォトダイオードＰＤの電荷をトランジス
タＴｒ４のドレイン、ソースを通してコンデンサＣに一
括転送した後、再びトランジスタＴｒ４をオフにする。

【００１６】その後、行選択パルスＴｈに従って、トラ
ンジスタＴｒ２及びＴｒ３経由でコンデンサＣの端子電
圧を図１１（Ｈ）に示すような映像出力信号として出力
する。このようなシャッター動作は各画素の被写体光像
蓄積時間が同一で一括転送されるため、フレームシャッ
ターあるいはグローバルシャッターといわれている。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来、特
に、スポーツ・動物等の動画像を撮像し、これから写真
並みの高解像度画像を得ることは考えられていない。写
真並みの画像を得ようとすると高精細度テレビ信号（Ｈ
ＤＴＶ信号）では画素数が不足し、写真機、ディジタル
カメラのような静止画を中心とした機材を別に用意する
必要がある。

【００１８】高解像度の写真並みの画像印刷とするため
には、例えば入力画素数は、Ａ４サイズ（約３０ｃｍ×
２０ｃｍ）の記録紙に印刷するとして画素密度を１２ド
ット／ｍｍとすると、３６００ドット×２４００ドット
がおおよその画素数として必要である。しかし、ＴＶ画
像では６４０×４８０の画素数が主であり、ＨＤＴＶ画
像でも１９２０×１０８０画素数しかないため、ＨＤＴ
Ｖ画像の４倍の画素数（３８４０×２１６０）を持つ画
像入力装置を用意する必要がある。

【００１９】しかし、ＨＤＴＶ画像の４倍の画素数を持
つテレビカメラは現在なく、高解像度のラインスキャナ
やディジタルカメラでは静止画のみで動画を扱うことは
できないという問題がある。特に、映画館のような大ス
クリーンに対して、映画フィルムでは写真並みの画像を
動画で投射できたのが、テレビカメラのような電子的な
撮像部を持つ機器では解像度が低く写真並みの画像実現
が困難で、これが大きな課題となっている。

【００２０】また、画素数が増加するのに伴い、読み出
し時間を増加させると、一画面当たりの読み出し時間が
増え、フリッカとなって見にくい画面表示となり、読み
出し時間の高速化が必要となるが、これは撮像部の高速
化が難しく、実現が非常に困難である。

【００２１】また、従来の解像度のままでも、例えば被
写体光像の照射量が多い場合、シャッターオン時間Ｔｏ
ｎを短くし、シャッターオフ時間Ｔｏｆｆを長くする
と、撮像部でのシャッター動作がライン毎の読み出し時
間に近接するため時間ずれが目立つようになる。逆に、
星空のように被写体光像の照射量が極端に少ない場合、
ＶＤ期間以上は蓄積時間を増やせないため、実用的な画
像を得ることはできなかった。

【００２２】本発明は上記の点に鑑みなされたもので、
光学的に連続した高解像度画像を分割して同時に撮像す
ることにより、読み出し速度を速め、動画状態でも高解
像度を得ながら、撮像素子特性に合わせた分割形態で撮
像した画像を、一画面分記憶すると同時にそれ以前に記
憶した画像を標準ＨＤＴＶ信号に沿った信号に分割しこ
れを出力する機能を備えることにより、被写体光像の照
射量によるシャッター動作も含めた高解像度画像を得る
ことができる高解像度画像発生装置を提供することを目
的とする。また、この画像信号とともに音声信号を付加
した伝送信号を得ることができる高解像度画像発生装置
を提供することを目的とする。

【００２３】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、第１の発明は、標準高精細度テレビ画像の水平方向
の画素数のＭ倍（Ｍは２以上の整数）で、かつ、垂直方
向の画素数のＮ倍（Ｎは２以上の整数）の画素数を、水
平方向にＭ・Ｎ分割したＭ・Ｎ個の分割撮像領域によ
り、被写体光像を撮像して電気信号に変換する撮像部
と、撮像部から並列に出力されるＭ・Ｎ個の撮像信号に
対して、それぞれノイズ除去、信号レベル調整等を行う
信号処理部と、二画面分の記憶容量のメモリを有し、信
号処理部で処理されて並列に取り出されたＭ・Ｎ個の分
割撮像領域からの分割撮像信号を入力として受け、一画
面分の入力撮像信号をメモリに記憶しながら、その前に
記憶した一画面分の入力分割撮像信号を水平方向の画素
数は隣接するＮ個の分割撮像信号を合成し、かつ、垂直
方向の画素数は各分割撮像信号をＮ分割することによ
り、水平方向及び垂直方向の画素数が標準高精細度テレ
ビ画像とそれぞれ同じ画素数である、全部でＭ・Ｎ個の
画像信号を並列にメモリから読み出し出力する水平／標
準変換部とを具備し、水平／標準変換部から標準高精細
度テレビ画像とそれぞれ同じ画素数である、全部でＭ・
Ｎ個の画像信号を１垂直駆動信号期間単位で連続的に取
り出すことを特徴とする。

【００２４】この発明では、標準高精細度テレビ画像の
水平方向の画素数のＭ倍で、かつ、垂直方向の画素数の
Ｎ倍の画素数を、水平方向にＭ・Ｎ分割したＭ・Ｎ個の
分割撮像領域により、被写体光像を同時に撮像すると共
に、被写体光像の照射量によるシャッター動作を最適化
することにより、等価的に読み出し速度を速め、動画状
態でも高解像度を得ながら、撮像部の特性に合わせた分
割状態で撮像した画像を一画面分記憶すると同時に、そ
れ以前に記憶した画像信号を、標準ＨＤＴＶ信号に準拠
した信号に変換し、これを１垂直駆動信号期間単位で連
続的に出力することができる。

【００２５】また、上記の目的を達成するため、第２の発
明は、第１の発明に更に、水平／標準変換部から１垂直
駆動信号期間単位で連続的に並列に取り出された、全部
でＭ・Ｎ個の標準高精細度テレビ画像と同等の画像信号
を直列信号に変換する並列／直列変換部を有する構成と
したものである。この発明では、並列／直列変換部から
取り出される標準高精細度テレビ画像と同等の画像信号
を伝送させるものである。

【００２６】また、上記の目的を達成するため、第３の発
明は、第２の発明に更に、撮像部により撮像される被写
体光像に関連した音声信号を発生して所定の信号処理を
する音声信号発生手段と、並列／直列変換部から直列に
取り出される標準高精細度テレビ画像と同等の画像信号
に、音声信号発生手段からの音声信号を補助データとし
て合成して伝送信号として出力する伝送部とを具備する
構成としたものである。この発明では、標準高精細度テ
レビ画像と同等の高解像度の画像信号に音声信号を多重
した信号を伝送信号として伝送路に伝送させることがで
きる。

【００２７】また、上記の目的を達成するため、第４の発
明は、第１乃至第３の発明の水平／標準変換部を、一画
面分の入力撮像信号をメモリに１垂直駆動信号期間より
も短い期間で記憶しながら、その前に記憶した一画面分
の入力撮像信号に基づいて、水平方向及び垂直方向の画
素数が標準高精細度テレビ画像とそれぞれ同じ画素数で
ある、全部でＭ・Ｎ個の画像信号を並列にメモリから１
垂直駆動信号期間で読み出し出力する構成としたもので
ある。この発明では、ライン毎のシャッター動作時間が
短くでき、各ライン毎の読み出し時間のずれも少なくで
きる。

【００２８】更に、上記の目的を達成するため、第５の
発明は、第１乃至第３の発明の水平／標準変換部を、一
画面分の入力撮像信号をメモリに１垂直駆動信号期間で
記憶しながら、複数の垂直駆動信号期間照射された被写
体光像による次の一画面分の入力撮像信号をメモリに記
憶するまで、今回記憶する前に記憶した一画面分の入力
撮像信号に基づいて、水平方向及び垂直方向の画素数が
標準高精細度テレビ画像とそれぞれ同じ画素数である、
全部でＭ・Ｎ個の画像信号を並列にメモリから複数の垂
直駆動信号期間繰り返して読み出し出力する構成とした
ものである。

【００２９】この発明では、長時間の露光により得られ
た一画面分の分割撮像信号を、複数の垂直駆動信号期間
繰り返して読み出すようにしたため、安定した鮮明な画
像を得ることができる。

【００３０】

【発明の実施の形態】次に、本発明の一実施の形態につ
いて図面と共に説明する。図１は本発明になる画像発生
装置の一実施の形態のブロック図を示す。撮像部１１は
Ａ／Ｄ変換部を内蔵しており、また、高精細度テレビ
（ＨＤＴＶ）方式の撮像装置の水平方向の画素数１９２
０、垂直方向の画素数１０８０（すなわち、1920×108
0）の４倍の画素数である、水平方向の画素数３８４
０、垂直方向の画素数２１６０（すなわち、3840×216
0）の固体撮像素子を有している。各画素の回路構成
は、図１０（Ａ）又は（Ｂ）と同様である。

【００３１】なお、この画素数に加えて、例えば光学ブ
ラックを確保するために黒レベル基準部分用の若干の画
素を有していてもよい。また、カラー画像用の場合は、
３原色の各々について計３つの撮像部を有するが、ここ
では一つのみについて代表して説明する。

【００３２】撮像部１１は上記のようにＨＤＴＶ画像の
４倍の画素数から構成されているが、更に、水平方向に
４分割されて構成されている。すなわち、水平方向の画
素数９６０（＝３８４０／４）、垂直方向の画素数２１
６０の分割撮像領域が、全部で４つ横並びに配列されて
いる。これはＨＤＴＶ画像の４倍の画素数の画像信号を
出力するためには高速化が必要であるが、そのような高
速化が困難であり、また境界部の補正を行い易くするた
め等の理由による。

【００３３】図１において、被写体光像はレンズ１２に
より撮像部１１に結像され、ここで水平方向に配置され
た４つの分割撮像領域でそれぞれ光電変換されて低速の
４分割したアナログ電気信号（撮像信号）として並列に
取り出される。このとき、４つの分割撮像領域で撮像さ
れる撮像信号は、同じラインでは、４つの分割撮像領域
から時系列的に信号出力が得られる。この４分割された
撮像信号は撮像部１１内のＡ／Ｄ変換部によりディジタ
ル信号に変換されて図１にＨ１〜Ｈ４で示すように取り
出されて信号処理部１３に供給され、ここでノイズ除
去、信号波形整形等の処理が施されてから水平／標準変
換部１４に供給されて４分割画像信号に変換される。

【００３４】ここで、水平／標準変換部１４に入力され
る水平方向に４分割された撮像信号Ｈ１〜Ｈ４のそれぞ
れは、図２（Ａ）に示すように、水平方向９６０画素、
垂直方向２１６０ラインの画像信号で、例えばＨＤＴＶ
方式（ハイビジョン方式）の同期信号（水平走査周波数
33.75ｋHz、垂直走査周波数30Hz、クロック周波数74.25
MHz）に基づいて生成された、周波数67.5kHzの水平駆動
信号ＨＤ、周波数30Hzの垂直駆動信号ＶＤ、周波数74.2
5MHzのクロックに基づいて得られる信号である。すなわ
ち、フリッカの少ない画像としては垂直方向が３０Ｈｚ
でなければならないから、水平方向の駆動周波数は６
７.５ｋＨｚ（＝３３.７５ＫＨｚ×２）となる。

【００３５】これに対し、水平／標準変換部１４から出
力される４分割画像信号Ｖ１〜Ｖ４は、撮像部１１の全
画素を水平方向に２分割、垂直方向に２分割の計４分割
された画像信号で、それぞれは図２（Ｂ）に示すよう
に、水平方向１９２０画素（＝９６０画素×２）、垂直
方向１０８０ライン（＝２１６０ライン／２）であり、
例えば周波数33.75kHzの水平駆動信号ＨＤ、周波数30Hz
の垂直駆動信号ＶＤ、周波数74.25MHzのクロックに基づ
いて得られる、ＨＤＴＶ規格準拠の信号である。

【００３６】水平／標準変換部１４は２つのメモリ（一
方をメモリ＃１、他方をメモリ＃２とする）と、メモリ
制御回路などから構成されており、図２（Ｃ）、（Ｄ）
に、また、図３に模式的に示すように、メモリ＃１には
１ＶＤ期間で１画面分の水平方向への第１の４分割画像
信号Ｈ１〜Ｈ４すべてをそのまま記憶し、次の１ＶＤ期
間で直前に書き込んだ第１の４分割画像信号を水平及び
垂直方向にそれぞれ２分割した第２の４分割画像信号Ｖ
１〜Ｖ４として出力する。

【００３７】一方、メモリ＃２には、メモリ＃１が読み
出し動作を行っているときに、メモリ＃１が読み出して
いる１ＶＤ期間の次の１ＶＤ期間の第１の４分割画像信
号Ｈ１〜Ｈ４をそのまま記憶し、次の１ＶＤ期間で（す
なわち、メモリ＃１が書き込みを行っている１ＶＤ期間
で）直前に書き込んだ第１の４分割画像信号Ｈ１〜Ｈ４
を第２の４分割画像信号Ｖ１〜Ｖ４として出力する。こ
こで、第２の４分割画像信号Ｖ１〜Ｖ４のそれぞれは、
図２（Ｂ）に示したように、ＨＤＴＶ信号に相当する。

【００３８】このようにして、水平／標準変換部１５に
おいて、メモリ＃１と＃２を１ＶＤ期間毎に交互に第１
の分割画像信号Ｈ１〜Ｈ４の書き込みと第２の４分割画
像信号Ｖ１〜Ｖ４の読み出しとを行うと共に、一方のメ
モリが書き込み動作を行っているときには、他方のメモ
リが読み出し動作を行うように制御することにより、４
分割画像信号Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４が並列に出力され
る。４分割画像信号Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４のそれぞれ
はＨＤＴＶ標準信号であり、ビット並列信号とされて読
み出される。これは「１１２５／６０方式ＨＤＴＶ映像
信号の符号化とビット並列インターフェイス規格」（社
団法人電波産業会）に規定されているＢＴＡ Ｓ−００
２Ｂに基づくものである。

【００３９】水平／標準変換部１４からビット並列に出
力された第２の４分割画像信号であるＨＤＴＶ標準信号
Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４は、並列／直列変換部１５に供
給され、ここで「１１２５／６０方式ＨＤＴＶ映像信号
の符号化とビット直列インターフェイス規格」（社団法
人電波産業会）に規定されているＢＴＡ Ｓ−００４Ｂ
に基づいたビット直列信号に変換する。このようにする
ことにより、撮像時の水平４分割画像信号Ｈ１、Ｈ２、
Ｈ３、Ｈ４を４組のＨＤＴＶ標準画像信号Ｖ１、Ｖ２、
Ｖ３、Ｖ４のビット直列信号として用いることができ
る。

【００４０】画像信号のみの場合はこのまま伝送部１６
に供給して伝送するが、音声を付加する場合は、４本の
マイクロホン１７からの４組の音声信号をＡ／Ｄ変換部
１８に入力してディジタル信号に変換した後、信号処理
部１９で音量・音質等の処理を行い、更に「１１２５／
６０方式ＨＤＴＶビット直列インターフェイスにおける
ディジタル音声規格」のＡＥＳ３−１９９２で規定され
たディジタル音声に変換してから伝送部１６へ送る。

【００４１】伝送部１６ではＢＴＡ Ｓ−００４Ｂに基
づいたビット直列信号に変換された画像信号に、「１１
２５／６０方式ＨＤＴＶビット直列インターフェイスに
おけるディジタル音声規格」（社団法人電波産業会）に
規定されているＢＴＡ Ｓ−００６Ｂに基づいた音声信
号を作成して多重化する。ここでは、４系統の音声信号
Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４を多重化する。そして、伝送部
１６で多重化された信号は、所望の伝送路を伝送する。
なお、上記の実施の形態において、マイクロホン１７の
代わりにＣＤ、レコード等のアナログ音源からの４組の
音声信号を入力するようにしてもよい。

【００４２】なお、水平／標準変換部１５において、メ
モリ＃１と＃２を１ＶＤ期間毎に交互に第１の分割画像
信号Ｈ１〜Ｈ４の書き込みと第２の４分割画像信号Ｖ１
〜Ｖ４の読み出しとを行うと共に、一方のメモリが書き
込み動作を行っているときには、他方のメモリが読み出
し動作を行うように制御することにより、４分割画像信
号Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４が並列に出力するに際し、図
４（Ａ）、（Ｂ）にＡＷ〜ＤＷで模式的に示すように、
メモリ＃１と＃２に交互に第１の分割画像信号Ｈ１〜Ｈ
４（撮像データ）をＶＤより短い時間で書き込むことに
より、例えば被写体光像の照射量が多い場合、シャッタ
ーオン時間Ｔｏｎを短くしても、シャッターオフ時間Ｔ
ｏｆｆも短くすることができるので、ローリングシャッ
ターでも時間ずれが目立たなくなる。図４（Ｃ）はメモ
リ＃１と＃２からの読み出し出力信号（ＨＤＴＶ標準信
号Ｖ１〜ｖ４）である。

【００４３】これは水平分割数を増やすか、クロック周
波数を高くすることにより可能である。例えば水平方向
の分割数を「８」とすると、水平駆動周波数６７.２５
ｋＨｚとクロック周波数は７４.２５ＭＨｚのままであ
るが、垂直駆動周波数は６０ＨｚとＶＤの半分の時間で
撮像データを書き込みできる。従って、複雑な構造で性
能が劣化しやすいフレームシャッターのような対応をし
なくてもよくなる。

【００４４】ところで、以上の実施の形態における撮像
部１１の各画素のシャッターのオン期間ＴｏｎはＶＤ期
間以内であるが、これに限らずシャッターのオン期間Ｔ
ｏｎをＶＤ期間以上とした長時間の露光での撮像も可能
である。図５はこの長時間の露光による、水平／標準変
換部１４の２つのメモリ＃１、＃２の使用状態を模式的
に示す。

【００４５】図５において、まず、水平方向に４分割さ
れている４分割画像１をメモリ＃１に書き込み(画像１W
rite)、次にこれを水平方向及び垂直方向に２分割ずつ
されたＨＤＴＶ標準の４分割画像として読み出す（画像
１Read）。次の１ＶＤ期間の水平方向４分割画像２はす
ぐにはメモリ＃２には書き込まず、所定時間被写体光像
を撮像部に照射したままの状態としておく。この間メモ
リ＃１からは画像１が連続して読み出される（図５の例
では連続して３ＶＤの期間、ＨＤＴＶ標準の４分割画像
１を読み出す）。次に、長時間露光して得られた水平方
向４分割画像２をメモリ＃２に書き込む（画像２Writ
e）。次に、メモリ＃２に書き込んだ画像を水平方向及
び垂直方向に２分割ずつされたＨＤＴＶ標準の４分割画
像に変換して連続して読み出す（画像２Read）。

【００４６】このようにして長時間露光を行い、非常に
暗い被写体光像を十分蓄積し目に見える画像として出力
する。このように撮像部１１は長時間露光し、読み出し
部は同一メモリを繰り返し読むため、安定した鮮明な画
像を得ることができる。特に星空のような光量が少なく
ゆっくり変化する被写体光像を観測するのに適してい
る。

【００４７】図６はこの長時間露光時の画像信号例を示
す。図５に示されるような長時間露光の場合はＶＤ単位
での時間軸でメモリ＃１及びメモリ＃２の読み書きを行
う。図６（Ａ）は垂直同期信号、図６（Ｂ）は１ライン
目のシャッター信号、図６（Ｃ）は映像出力信号、図６
（Ｄ）はＮライン目のシャッター信号を示す。ローリン
グシャッターの場合は図６（Ａ）〜（Ｄ）から分かるよ
うに、垂直同期信号がオンになったときの１ライン目の
シャッター信号がオンの期間に１ライン目のＴｏｎ期間
蓄積した撮像信号を記憶する。以下同様に各ライン毎に
順次記憶する。Ｎ回ＶＤ単位で同じ画像信号が読み出さ
れる。

【００４８】フレームシャッターの場合は、図６（Ｅ）
に示す周期Ｍ×ＶＤのシャッター信号のオン期間Ｔｏｎ
の間蓄積した撮像信号をＶＤのオフの期間に転送し、こ
れを順次読み出すことにより、図６（Ｆ）に示すように
Ｍ回ＶＤ単位で同じ画像の映像出力信号が出力される。
この場合シャッター信号は全て各ラインとも同一であ
る。

【００４９】次に、本発明の動作例について図７と共に
説明する。まず、被写体光像２１の光量を観測して最適
光量を算出し（ステップ２２）、シャッター量を設定す
る（ステップ２３）。最適光量の算出は市販されている
露出計、撮像素子からのアナログ出力等により被写体像
を直接測定して求める。例えば、カメラの標準設定を照
度１０００ｌｕｘとすると、これより被写体光量が多い
場合、レンズの絞り値を大きくするか、Ｔｏｎ時間を短
くする。この場合、同時にＴｏｆｆも短くして書き込み
時間を短くし、各ラインのシャッターの時間差を少なく
して静止状態を良くすることもできる。

【００５０】一方、照度が標準より少ない場合蓄積期間
をＶＤ以上に設定し、読み出しはその蓄積期間前に蓄積
した被写体光像をＶＤ間隔で繰り返す。この様にして撮
像部から得た被写体光像をＡ／Ｄ変換し水平４分割ディ
ジタル信号とする（ステップ２４）。

【００５１】次に、信号処理し（ステップ２５）、４水
平分割ディジタル信号のままメモリ＃１に記憶すると共
に、それ以前にメモリ＃２に記憶された４水平分割ディ
ジタル信号を４つのＨＤＴＶ標準並列ディジタル信号と
して出力する。メモリ＃１、メモリ＃２でこれを交互に
行う（ステップ２６）。次に、この交互に出力された４
つのＨＤＴＶ標準並列ディジタル信号を並列／直列変換
し（ステップ２７）、連続的な４つのＨＤＴＶ標準直列
ディジタル信号として出力する。この出力された信号に
音声を多重化して伝送する（ステップ３２）。

【００５２】音声は４音源２８をＡ／Ｄ変換した後（ス
テップ２９）、信号処理３０と伝送用のデータ変換３１
をした後、４多重化用音声として４標準直列ディジタル
信号に多重化される（ステップ３２）。この場合、音声
は標準直列信号一つに対して１系統であるから、全体で
４系統の音声を多重化できる。

【００５３】図８は本発明の他の動作例を示す。同図
中、図７と同一処理部分には同一符号を付し、その説明
を省略する。図８において、４つのＨＤＴＶ標準直列デ
ィジタル信号を得た後、画像圧縮を行い（ステップ３
５）、データ伝送量の少ない圧縮信号を得た後、音源３
６からの音声信号と多重化して伝送変換を行い（ステッ
プ３７）、伝送信号を生成して出力する。上記の画像圧
縮の圧縮方式にはＭＰＥＧ、ＪＰＥＧ等種々のものがあ
るが、４画面並列伝送のため境界部分に影響の出ない方
式を選択する。ＪＰＥＧは静止画対応が主なので、この
様な４画面を並列に歪なく伝送するのに適している。

【００５４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
光学的に連続した高解像度画像を分割して同時に撮像す
ると共に被写体光像の照射量によるシャッター動作を最
適化することにより、等価的に読み出し速度を速め、動
画状態でも高解像度を得ながら、撮像素子特性に合わせ
た分割形態で撮像した画像を一画面分記憶すると同時に
それ以前に記憶した画像を標準ＨＤＴＶ信号に沿った信
号に分割し、これを同時に出力することにより、動画像
でありながら写真並みの高解像度画像を得ることができ
る。

【００５５】また、本発明によれば、高解像度画像を複
数の標準画像に分割して伝送することにより、既存の標
準伝送路を使用できる。

【００５６】更に、本発明によれば、標準高精細度テレビ
画像と同等の高解像度の画像信号に音声信号を多重した
信号を伝送信号として伝送路に伝送させるようにしたた
め、複数音源による迫力のある立体音響を得ることもで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の高解像度画像装置の一実施の形態のブ
ロック図である。

【図２】本発明の水平方向４分割画像及び水平及び垂直
方向４分割画像の構成と、図１の要部の動作説明タイム
チャートである。

【図３】本発明の要部の水平／標準変換部の２つのメモ
リの書き込み動作と読み出し動作を交互に行うことによ
り連続信号を得る動作を示す図である。

【図４】本発明の要部の水平／標準変換部の２つのメモ
リの書き込み動作と読み出し動作と出力信号のタイムチ
ャートである。

【図５】本発明の高解像度画像発生装置を用いて長時間
露光を行うときの要部のメモリの動作説明図である。

【図６】本発明の高解像度画像発生装置を用いて長時間
露光を行うときの動作説明用タイムチャートである。

【図７】本発明装置の動作の一例を説明する図である。

【図８】本発明装置の動作の他の例を説明する図であ
る。

【図９】従来装置の一例のブロック図である。

【図１０】撮像部を構成する一画素回路の各例の回路図
である。

【図１１】図１０のシャッター動作説明用タイムチャー
トである。

【符号の説明】

１１ 撮像部 １２ レンズ １３、１９ 信号処理部 １４ 水平／標準変換部 １５ 並列／直列変換部 １６ 伝送部 １９ マイクロホン

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 標準高精細度テレビ画像の水平方向の画
   素数のＭ倍（Ｍは２以上の整数）で、かつ、垂直方向の
   画素数のＮ倍（Ｎは２以上の整数）の画素数を、水平方
   向にＭ・Ｎ分割したＭ・Ｎ個の分割撮像領域により、被
   写体光像を撮像して電気信号に変換する撮像部と、 前記撮像部から並列に出力されるＭ・Ｎ個の撮像信号に
   対して、それぞれノイズ除去、信号レベル調整等を行う
   信号処理部と、 二画面分の記憶容量のメモリを有し、前記信号処理部で
   処理されて並列に取り出された前記Ｍ・Ｎ個の分割撮像
   領域からの分割撮像信号を入力として受け、一画面分の
   入力撮像信号を前記メモリに記憶しながら、その前に記
   憶した一画面分の入力分割撮像信号を水平方向の画素数
   は隣接するＮ個の分割撮像信号を合成し、かつ、垂直方
   向の画素数は各分割撮像信号をＮ分割することにより、
   水平方向及び垂直方向の画素数が前記標準高精細度テレ
   ビ画像とそれぞれ同じ画素数である、全部でＭ・Ｎ個の
   画像信号を並列に前記メモリから読み出し出力する水平
   ／標準変換部とを具備し、前記水平／標準変換部から前
   記標準高精細度テレビ画像とそれぞれ同じ画素数であ
   る、全部でＭ・Ｎ個の画像信号を１垂直駆動信号期間単
   位で連続的に取り出すことを特徴とする高解像度画像発
   生装置。
2. 【請求項２】 標準高精細度テレビ画像の水平方向の画
   素数のＭ倍（Ｍは２以上の整数）で、かつ、垂直方向の
   画素数のＮ倍（Ｎは２以上の整数）の画素数を、水平方
   向にＭ・Ｎ分割したＭ・Ｎ個の分割撮像領域により、被
   写体光像を撮像して電気信号に変換する撮像部と、 前記撮像部から並列に出力されるＭ・Ｎ個の撮像信号に
   対して、それぞれノイズ除去、信号レベル調整等を行う
   信号処理部と、 二画面分の記憶容量のメモリを有し、前記信号処理部で
   処理されて並列に取り出された前記Ｍ・Ｎ個の分割撮像
   領域からの分割撮像信号を入力として受け、一画面分の
   入力撮像信号を前記メモリに記憶しながら、その前に記
   憶した一画面分の入力分割撮像信号を水平方向の画素数
   は隣接するＮ個の分割撮像信号を合成し、かつ、垂直方
   向の画素数は各分割撮像信号をＮ分割することにより、
   水平方向及び垂直方向の画素数が前記標準高精細度テレ
   ビ画像とそれぞれ同じ画素数である、全部でＭ・Ｎ個の
   画像信号を並列に前記メモリから読み出し出力する水平
   ／標準変換部と、 前記水平／標準変換部から１垂直駆動信号期間単位で連
   続的に並列に取り出された、全部でＭ・Ｎ個の前記標準
   高精細度テレビ画像と同等の画像信号を直列信号に変換
   する並列／直列変換部とを有し、前記並列／直列変換部
   から取り出される前記標準高精細度テレビ画像と同等の
   画像信号を伝送させることを特徴とする高解像度画像発
   生装置。