JP2002135793A - カラー撮像装置 - Google Patents

カラー撮像装置

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JP2002135793A
JP2002135793A JP2000321497A JP2000321497A JP2002135793A JP 2002135793 A JP2002135793 A JP 2002135793A JP 2000321497 A JP2000321497 A JP 2000321497A JP 2000321497 A JP2000321497 A JP 2000321497A JP 2002135793 A JP2002135793 A JP 2002135793A
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Seiji Yoshida
政二 吉田
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Victor Company of Japan Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 高精細静止画撮像用の撮像素子を用いて、動
画撮像時に適した、解像度の良好な間引き読み出しので
きるカラー撮像装置を提供する。 【解決手段】 複数の画素8を複数本の水平画素行及び
垂直画素列としてマトリクス状に配列した撮像素子2
と、前記撮像素子2の前記画素8上に配置した複数の原
色のベイヤー配列を有するカラーフィルターと、前記複
数の画素8の信号を前記カラーフィルタの前記原色に対
応して読み出す手段13と、前記複数の画素の全てから
信号を読出すか、または前記複数の画素の一部を間引い
て信号を読み出すかを選択するモード選択手段7を有す
るカラー撮像装置において、前記複数の画素8の一部を
間引いて信号を読み出す場合、前記複数の画素8のいく
つかを加算混合して、1/(2n+1)(nは自然数)
本の前記水平画素行及び前記垂直画素列に間引き読出し
を行い、前記間引き読出しされる信号を前記原色のベイ
ヤー配列となるようにしたことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、単板式のカラー撮
像装置に係り、特に高精細な静止画を撮像出力するとと
もに、撮像モード切替によって良好な動画を撮像出力す
る撮像素子の駆動制御構造を有するカラー撮像装置に関
するものである。
【0002】
【従来の技術】単板式のカラー撮像装置において、高解
像度の撮像素子を有しており、高精細静止画を撮像出力
するとともに、動画像を撮像出力する撮像装置が知られ
ている。動画撮像において、動画のフレーム周波数に合
わせて撮像素子の全画素の出力を読み出す場合、撮像素
子の読み出し周波数が非常に高くなリ、消費電力の増大
や動作自体が困難となるなどの問題がある。
【0003】このため、動画撮像時には撮像素子からの
信号を間引いて読み出し、周波数を適切にすることが行
われる。間引き読み出しを行う場合には、良好なカラー
撮像を行うためには、間引き読み出し時においても、全
画素読み出し時と同じカラー配列の信号が読み出される
ことが必要であり、その方法が、例えば特開平9−24
7689号公報に開示されている。
【0004】以下、その内容を説明する。撮像素子とし
ては、画素をマトリクス状に配列し、撮像素子の前面に
各画素に対応してベイヤー配列の原色カラーフィルタを
形成してあり、任意の画素の信号を読み出すことが出来
るいわゆるXYアドレス方式のものを用いる。
【0005】図4は、従来例のカラー撮像装置の構成図
である。図4において、被写体光を結像するための撮影
レンズ1の後方には、前面にカラーフィルタを配置し、
マトリクス状に配列した複数の画素からなる撮像素子2
が配置されている。駆動制御回路3は上記撮像素子2に
接続され、撮像素子2の駆動に必要な各種信号を供給す
る。また、上記撮像素子2の出力は、所望の画像信号に
変換するための信号処理回路4に接続される。信号処理
回路4の出力は静止画である高解像度モニタ等の高精細
出力装置5と現行放送方式のNTSCに対応したモニタ
等の動画出力装置6に接続される。
【0006】モード選択手段7は、上記信号処理回路4
と上記駆動制御回路3に接続され、静止画/動画の切り
替えを行う。ここで、静止画を選択した場合は、上記信
号処理回路4の出力信号は上記高精細画出力装置5に出
力され、動画を選択した場合には、上記信号処理回路4
の出力信号は上記動画出力装置6に出力される。モード
選択手段7により静止画が選択された場合は、駆動制御
回路3は間引かずに読み出せるように撮像素子2を駆動
制御し、モード選択手段7により動画が選択された場合
には、駆動制御回路3は間引いて読み出すように撮像素
子2を駆動制御する。
【0007】図5は、XYアドレス方式の撮像素子の構
成図であり、上記撮像素子2を示す。撮像素子2は複数
の画素から任意の位置の画素を選択して信号を読み出す
ことが出来る、いわゆるXYアドレス方式のものであ
る。図5において、マトリクス状に配列した各画素8は
図示しない半導体スイッチとこの半導体スイッチの一方
の端子に接続された光ダイオードとからなる。同行の各
画素に設けられた上記半導体スイッチのそれぞれの制御
端子は互いに接続され、行ごとに垂直走査シフトレジス
タ9の垂直信号出力線y1,y2,y3,・・・に接続
される。
【0008】また、同列の各画素に設けられた上記スイ
ッチのそれぞれの他方の端子は互いに接続され、列ごと
に水平走査シフトレジスタ10の水平信号出力線x1,
x2,x3・・・によって制御される半導体スイッチs
w1,sw2,sw3,・・・の一方の端子に接続され
る。上記半導体スイッチsw1,sw2,sw3,・・
・の他方の端子は出力信号線11に接続される。
【0009】上記の様に構成された撮像素子2におい
て、垂直走査シフトレジスタ9からの出力信号で、上記
各画素に設けられた半導体スイッチがオンした行の画素
の信号が、その画素が接続されているそれぞれの列の出
力線に読み出される。この信号は水平走査シフトレジス
タ10により駆動される上記スイッチsw1,sw2,
sw3,・・・を介して出力端子から順次読み出され
る。この時に、垂直走査シフトレレジスタ9と水平走査
シフトレジスタ10のどちらか一方或いは両者で複数の
画素を選択して、複数の画素を混合加算して読み出すこ
とが可能である。例えば垂直走査レジスタ9で1行と3
行を選択し、水平走査シフトレジスタ10で4列と6列
を選択すれば、(4(列)、1(行))、(4、3)、
(6、1)、(6、3)の4画素が混合加算されて読み
出される。
【0010】図6は、従来例のカラー撮像装置における
カラーフィルタの構成図であり、(a)は全画素に対応
したカラーフィルタを、(b)は間引き読出し時の中心
の画素に対応したカラーフィルタをそれぞれ示す。図6
の(a)中のG、B、Rはそれぞれカラーフィルタの色
を示し、周知のベイヤー配列となっており、画素がそれ
ぞれ対応している。図6において、x、yは間引きを行
わない画素の水平方向のアドレス及び垂直方向のアドレ
スを表しており、X、Yは間引きを行って読み出す場合
の水平方向のアドレス及び垂直方向のアドレスを表して
いる。
【0011】従来例では、間引いて読み出す場合、水平
・垂直共に1/4に間引いて読み出すので、画素数は1
/16となる。図6の(a)において、塗りつぶされて
いる画素を混合加算して読み出す。従って、間引いて読
み出した場合の画素を[X,Y]で表し、間引きを行わ
ない場合の画素を(x,y)で表すと、[1,1]は
(1,1)、(3,1)、(1,3)、(3,3)のG
のカラーフィルタに対応した画素を加算混合して読み出
す。同様に[2,1]は(6,1)、(8,1)、
(6,3)、(8,3)のRのカラーフィルタに対応し
た画素を加算混合し、[1,2]は(1,6)、(3,
6)、(1,8)、(3,8)のBのカラーフィルタに
対応した画素を、[2,2]は(6,6)、(6,
8)、(8,6)、(8,8)のGのカラーフィルタに
対応した画素をそれぞれ加算混合して読み出す。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】ところで、図6の
(b)には、塗りつぶした位置が加算混合された画素の
中心を示してあるが、図6の(b)からわかる様に、従
来例では間引いて読み出された画素の中心位置が垂直方
向及び水平方向ともに等間隔に並ばない。これは、間引
いて読み出された画素からの信号から作られる動画信号
の解像度が劣化することを示す。
【0013】解像度を確保するために画素の中心を等間
隔にして出力するには、別途それらの信号を一旦記憶し
それを再配置して時間軸を合わせて出力することが必要
であり、そのため別の複雑な信号処理回路が必要である
という問題があった。
【0014】そこで本発明は、上記課題を解決し、高精
細静止画撮像用の撮像素子を用いて、動画撮像時に適し
た、解像度の良好な間引き読み出しのできるカラー撮像
装置を提供することを目的とする。
【0015】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の手段として、第1の発明は、複数の画素を複数本の水
平画素行及び垂直画素列としてマトリクス状に配列した
撮像素子と、前記撮像素子の前記画素上に配置した複数
の原色のベイヤー配列を有するカラーフィルターと、前
記複数の画素の信号を前記カラーフィルタの前記原色に
対応して読み出す手段と、前記複数の画素の全てから信
号を読出すか、または前記複数の画素の一部を間引いて
信号を読み出すかを選択するモード選択手段を有するカ
ラー撮像装置において、前記複数の画素の一部を間引い
て信号を読み出す場合、前記複数の画素のいくつかを加
算混合して、1/(2n+1)(nは自然数)本の前記
水平画素行及び前記垂直画素列に間引き読出しを行い、
前記間引き読出しされる信号を前記原色のベイヤー配列
となるようにしたことを特徴とするカラー撮像装置であ
る。
【0016】また、第2の発明は、第1の発明におい
て、前記nを1とし、間引いて読み出された水平i番目
で垂直j番目(i,jは自然数)の信号を、前記複数画
素の水平(3i−2)番目で垂直(3j−2)番目、水
平3i番目で垂直(3j−2)番目、水平(3i−2)
番目で垂直3j番目、水平3i番目で垂直3j番目の画
素のいくつかあるいは全てを加算混合した信号から構成
したことを特徴とするものである。
【0017】また、第3の発明は、第1の発明におい
て、前記nを2とし、間引いて読み出された水平k番目
で垂直l番目(k,lは自然数)の信号を、前記複数画
素の水平(5k−4)番目で垂直(5l−4)番目、水
平(5k−2)番目で垂直(5l−4)番目、水平5k
番目で垂直(5l−4)番目、水平(5k−4)番目で
垂直(5l−2)番目、水平(5k−2)番目で垂直
(5l−2)番目、水平5k番目で垂直(5l−2)番
目、水平(5k−4)番目で垂直5l番目、水平(5k
−2)番目で垂直5l番目、水平5k番目で垂直5l番
目の画素のいくつかあるいは全てを加算混合した信号か
ら構成したことを特徴とするものである。
【0018】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につ
き、好ましい実施例により、図面を参照して説明する。
なお、構成要素について、従来例と同一のものには同一
の参照符号を付し、簡便のためその説明を省略する。
【0019】図1は、本発明に係るカラー撮像装置の構
成図である。本発明に係るカラー撮像装置は、従来例の
カラー撮像装置において、駆動制御回路3に代えて駆動
制御回路13を用いる以外は従来例の構成と同じであ
る。駆動制御回路13の動作は、間引き読出しの際に、
従来の駆動制御回路3と異なる。以下、各実施例におい
て説明する。
【0020】<第1実施例>図2は、本発明のカラー撮
像装置の第1実施例におけるカラーフィルタの構成図で
あり、(a)は全画素に対応したカラーフィルタを、
(b)は間引き読出し時の中心の画素に対応したカラー
フィルタをそれぞれ示す。図2の(a)中に示される
G、B、Rはそれぞれカラーフィルタの色を示し、周知
のベイヤー配列となっており、撮像素子2の画素8がそ
れぞれ対応している。図2において、x、yは間引きを
行わない画素の水平方向のアドレス及び垂直方向のアド
レスをそれぞれ表しており、X、Yは間引きを行って読
み出す場合の水平方向のアドレス及び垂直方向のアドレ
スをそれぞれ表している。
【0021】第1実施例では、高精細度静止画の場合、
画素を間引かないで画素から信号を読み出す。その間引
きを行わない画素を(x,y)で表すと、駆動制御回路
13は、1行目の画素列すなわち(1,1)のG、
(2,1)のR,(3,1)のG、(4,1)R、…、
2行目の画素列すなわち、(1,2)のB、(2,2)
のG,(3,2)のB、(4,2)G、…、…、と順次
全画素を読み取る制御を行う。画素の信号は、信号処理
回路4で所定の処理をされ、高精細出力装置5に出力さ
れる。
【0022】動画像撮像の場合には、水平・垂直方向と
もに、3分の1に間引いて、撮像素子2から信号を取出
す。従って、動画を表示する画素数は、全画素の9分の
1となる。図2の(a)において、塗りつぶされている
画素を混合加算して読み出すように、駆動制御回路13
により撮像素子は制御される。
【0023】間引いて読み出した場合の画素を[X,
Y]で表し、間引きを行わない場合の画素を(x,y)
で表すと、[1,1]は(1,1)、(3,1)、
(1,3)、(3,3)のGのカラーフィルタに対応し
た画素を加算混合して、(2,2)の画素として読み出
す。同様に、[2,1]は(4,1)、(6,1)、
(4,3)、(6,3)のRのカラーフィルタに対応し
た画素を加算混合して、(5,2)の画素として読出
し、[3,1]は(7,1)、(9,1)、(7,
3)、(9,3)のGのカラーフィルタに対応した画素
を加算混合して、(8,2)の画素として読出し、これ
を順次繰り返し、3分の1に間引きした1行目の画素信
号を得る。
【0024】間引きする2行目についても同様にして、
[1,2]は(1,4)、(3,4)、(1,6)、
(3,6)のBのカラーフィルタに対応した画素を加算
混合して、(2,5)の画素として読み出す。同様に、
[2,2]は(4,4)、(6,4)、(4,6)、
(6,6)のGのカラーフィルタに対応した画素を加算
混合して、(5,5)の画素として読出し、[3,2]
は(7,4)、(9,4)、(7,6)、(9,6)の
Bのカラーフィルタに対応した画素を加算混合して、
(8,5)の画素として読出し、これを順次繰り返し、
3分の1に間引きした2行目の画素信号を得る。
【0025】順次、この操作を他の画素に対して適用し
て、このことにより、間引き読み出し時には水平・垂直
共に3分の1に間引かれ、元の画素数に対しては9分の
1に間引かれた信号が得られる。図2の(b)に、の実
線で囲まれた画素が間引いて読み出される画素を示すと
共に、塗りつぶされた画素の位置が、間引いて読み出さ
れる画素の中心位置を示している。
【0026】図2の(b)から判るように、間引かれて
読み出される画素の中心位置は水平・垂直共に等間隔に
並んでいる。従って、第1実施例においては、動画像撮
像のための間引き読出しを行っても、従来例において発
生したような解像度の劣化がなく、特別な処理回路を追
加することなく、良好な出力画像を得ることができる。
【0027】なお、上述の説明では、間引いたとき4個
の画素の信号を混合加算して、画素の信号としている
が、4個の画素に限定するものではなく、同じ色に対応
する画素なら5個から任意に選んで良い。
【0028】<第2実施例>図3は、本発明のカラー撮
像装置の第2実施例におけるカラーフィルタの構成図で
あり、(a)は全画素に対応したカラーフィルタを、
(b)は間引き読出し時の中心の画素に対応したカラー
フィルタをそれぞれ示す。図3の(a)中に示される
G、B、Rはそれぞれカラーフィルタの色を示し、周知
のベイヤー配列となっており、画素がそれぞれ対応して
いる。第1実施例の図2と同様に、図3において、x、
yは間引きを行わない画素の水平方向のアドレス及び垂
直方向のアドレスをそれぞれ表しており、X、Yは間引
きを行って読み出す場合の水平方向のアドレス及び垂直
方向のアドレスをそれぞれ表している。
【0029】第2実施例では、高精細度静止画の場合、
間引かないで読み出す。その内容は、上述した第1実施
例の場合と同様であるので、その説明を省略する。動画
像撮像においては、撮像素子2から間引いて読み出すよ
うに駆動制御回路13が動作する。間引き読出しを行う
場合、水平・垂直ともに5分の1に間引いて、もとの画
素に対して25分の1の画素数を読み出す。
【0030】間引いて読み出した場合の画素を[X,
Y]で表し、間引きを行わない場合の画素を(x,y)
で表すと、図3の(a)に示すように、[1,1]は
(1,1)、(3,1)、(5,1)、(1,3)、
(3,3)、(5,3)、(1,5)、(3,5)、
(5,5)のGのカラーフィルタに対応した画素を加算
混合して、(3,3)の画素として読み出す。
【0031】同様に、[2,1]は(6,1)、(8,
1)、(10,1)、(6,3)、(8,3)、(1
0,3)、(6,5)、(8,5)、(10,5)のR
のカラーフィルタに対応した画素を加算混合して、
(8,3)の画素として読み出す。同様に、[3,1]
は(11,1)、(13,1)、(15,1)、(1
1,3)、(13,3)、(15,3)、(11,
5)、(13,5)、(15,5)のGのカラーフィル
タに対応した画素を加算混合して、(13,3)の画素
として読み出す。これを順次繰り返し、5分の1に間引
きした1行目の信号を得る。
【0032】間引きする2行目についても同様にして、
[1,2]は(1,6)、(3,6)、(5,6)、
(1,8)、(3,8)、(5,8)、(1,10)、
(3,10)、(5,10)のBのカラーフィルタに対
応した画素を加算混合して、(3,8)の画素として読
み出す。
【0033】同様に、[2,2]は(6,6)、(8,
6)、(10,6)、(6,8)、(8,8)、(1
0,8)、(6,10)、(8,10)、(10,1
0)のGのカラーフィルタに対応した画素を加算混合し
て、(8,8)の画素として読み出す。
【0034】同様に、[3,2]は(11,6)、(1
3,6)、(15,6)、(11,8)、(13,
8)、(15,8)、(11,10)、(13,1
0)、(15,10)のBのカラーフィルタに対応した
画素を加算混合して、(13,8)の画素として読み出
す。これを順次繰り返し、5分の1に間引きした2行目
の信号を得る。順次、この操作を他の画素に対して適用
して、このことにより、間引き読み出し時には水平・垂
直共に5分の1に間引かれ、元の画素数に対しては25
分の1に間引かれた信号が得られる。
【0035】図3の(b)に、の実線で囲まれた画素が
間引いて読み出される画素を示すと共に、塗りつぶされ
た画素の位置が、間引いて読み出される画素の中心位置
を示している。
【0036】図3の(b)から判るように、間引かれて
読み出される画素の中心位置は水平・垂直共に等間隔に
並んでいる。従って、第2実施例においては、動画像撮
像のための間引き読出しを行っても、従来例において発
生したような解像度の劣化がなく、特別な処理回路を追
加することなく、良好な出力画像を得ることができる。
なお、上述の説明では、間引いたとき9個の画素の信号
を混合加算して、画素の信号としているが、9個の画素
に限定するものではなく、同じ色に対応する画素なら9
個から任意に選んで良い。
【0037】
【発明の効果】以上説明した本発明に係るカラー撮像装
置において、請求項1乃至3記載によれば、複数の画素
の一部を間引いて信号を読み出す場合、前記複数の画素
のいくつかを加算混合して、1/(2n+1)(nは自
然数)本の前記水平画素行及び前記垂直画素列に間引き
読出しを行い、前記間引き読出しされる信号を前記原色
のベイヤー配列となるようにしたことにより、高精細静
止画撮像用の撮像素子を用いて、動画撮像時に適した、
解像度の良好な間引き読み出しのできるカラー撮像装置
を提供することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るカラー撮像装置の構成図である。
【図2】本発明のカラー撮像装置の第1実施例における
カラーフィルタの構成図であり、(a)は全画素に対応
したカラーフィルタを、(b)は間引き読出し時の中心
の画素に対応したカラーフィルタをそれぞれ示す。
【図3】本発明のカラー撮像装置の第2実施例における
カラーフィルタの構成図であり、(a)は全画素に対応
したカラーフィルタを、(b)は間引き読出し時の中心
の画素に対応したカラーフィルタをそれぞれ示す。
【図4】従来例のカラー撮像装置の構成図である。
【図5】XYアドレス方式の撮像素子の構成図である。
【図6】従来例のカラー撮像装置におけるカラーフィル
タの構成図であり、(a)は全画素に対応したカラーフ
ィルタを、(b)は間引き読出し時の中心の画素に対応
したカラーフィルタをそれぞれ示す。
【符号の説明】
1…撮影レンズ 2…撮像素子 3…駆動制御回路 4…信号処理回路 5…高精細画出力装置 6…動画出力装置 7…モード選択手段 8…画素 9…垂直走査シフトレジスタ 10…水平走査シフトレジスタ 11…出力信号線 13…駆動制御回路

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】複数の画素を複数本の水平画素行及び垂直
    画素列としてマトリクス状に配列した撮像素子と、前記
    撮像素子の前記画素上に配置した複数の原色のベイヤー
    配列を有するカラーフィルターと、前記複数の画素の信
    号を前記カラーフィルタの前記原色に対応して読み出す
    手段と、前記複数の画素の全てから信号を読出すか、ま
    たは前記複数の画素の一部を間引いて信号を読み出すか
    を選択するモード選択手段を有するカラー撮像装置にお
    いて、 前記複数の画素の一部を間引いて信号を読み出す場合、
    前記複数の画素のいくつかを加算混合して、1/(2n
    +1)(nは自然数)本の前記水平画素行及び前記垂直
    画素列に間引き読出しを行い、前記間引き読出しされる
    信号を前記原色のベイヤー配列となるようにしたことを
    特徴とするカラー撮像装置。
  2. 【請求項2】前記nを1とし、間引いて読み出された水
    平i番目で垂直j番目(i,jは自然数)の信号を、前
    記複数画素の水平(3i−2)番目で垂直(3j−2)
    番目、水平3i番目で垂直(3j−2)番目、水平(3
    i−2)番目で垂直3j番目、水平3i番目で垂直3j
    番目の画素のいくつかあるいは全てを加算混合した信号
    から構成したことを特徴とする請求項1記載のカラー撮
    像装置。
  3. 【請求項3】前記nを2とし、間引いて読み出された水
    平k番目で垂直l番目(k,lは自然数)の信号を、前
    記複数画素の水平(5k−4)番目で垂直(5l−4)
    番目、水平(5k−2)番目で垂直(5l−4)番目、
    水平5k番目で垂直(5l−4)番目、水平(5k−
    4)番目で垂直(5l−2)番目、水平(5k−2)番
    目で垂直(5l−2)番目、水平5k番目で垂直(5l
    −2)番目、水平(5k−4)番目で垂直5l番目、水
    平(5k−2)番目で垂直5l番目、水平5k番目で垂
    直5l番目の画素のいくつかあるいは全てを加算混合し
    た信号から構成したことを特徴とする請求項1記載のカ
    ラー撮像装置。
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