JP2003046876A - 撮像装置 - Google Patents

撮像装置

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JP2003046876A JP2001228160A JP2001228160A JP2003046876A JP 2003046876 A JP2003046876 A JP 2003046876A JP 2001228160 A JP2001228160 A JP 2001228160A JP 2001228160 A JP2001228160 A JP 2001228160A JP 2003046876 A JP2003046876 A JP 2003046876A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】間引きを行う場合でも画質を劣化させることな
く、また、間引き率に応じて感度が変化することを防止
する。 【解決手段】システムコントローラ６は、固体撮像素子
２を制御して、所定の間引き率で読出しを行う。間引き
読み出し時には、システムコントローラ６は、例えば４
画素を加算して間引き単位領域の代表値を得る。加算す
る画素の間隔を例えばサンプリング間隔の１／２に設定
することにより、加算画素から得られる画像信号は、サ
ンプリング周波数においてＭＴＦを０にすることができ
る。これにより、折り返し歪を防止して画質を劣化を防
ぐことができる。また、間引き率に拘わらず、４画素を
加算するので、感度が変化することはない。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、高解像度撮像素子
を用いた電子ズーム撮像システムに好適な撮像装置に関
する。
【０００２】
【従来の技術】近年、被写体像をＣＣＤ（電荷結合素
子）等の光電変換素子によって電気信号に変換し、所定
のディジタル信号処理の後、メモリカード等の記録媒体
に記録する電子スチルカメラ等の電子的撮像装置が普及
している。近年の多機能化に伴い、このような電子的撮
像装置においては、光学的、あるいは電子的に被写体像
の拡大や縮小が可能な電子ズーム機能を備えたものがあ
る。
【０００３】電子ズーム機能は、電子カメラによって記
録し得る記録用の画像信号や、記録媒体に記録されてい
る画像信号に対して、画像の一部分を電気的に拡大する
画像処理を施し、その拡大画像を画像表示手段の表示画
面上の全画面領域内に表示することを可能にするもので
ある。
【０００４】この機能を用いることにより、電子カメラ
の撮影光学系によって規定される所定の撮影範囲の画像
とは別に、同画像の一部分のみを拡大した画像を取得
（撮影・記録）したり再生したりすることができる。
【０００５】ところで、近年、静画撮像用の固体撮像素
子の画素数の増加は著しい。このような静画撮像用の固
体撮像素子を動画に応用しようとすると、全画素の読み
出しに長時間を要してしまう。そこで、表示系の画像サ
イズとの一致も考慮して、間引き走査を行うことがあ
る。
【０００６】更に、特開平２０００−２９５５３０の提
案では、間引き率を変更することで電子ズームを行う方
法が開示されている。図１６はこの提案における読出し
を説明するための説明図である。図１６（ａ）は通常モ
ード時の読出しを示しており、図１６（ｂ）はズームモ
ード時の読出しを示している。
【０００７】通常モード時には、固体撮像素子の１画素
おきに読出しを行う。例えば、図１６（ａ）の太枠の範
囲内については、塗り潰しで示す画素の信号を読み出
す。つまり、縦横８×８画素の範囲から４×４画素の信
号を読み出すという間引き率が２の読出しを行うこと
で、読み出す画素数を少なくして、読み出し時間及び信
号処理時間を短縮している。
【０００８】これに対し、ズームモード時には、８×８
画素の太枠範囲内の中央の連続した４×４画素を読み出
す（塗り潰し部分）。即ち、この場合には、間引き率が
１の読出しを行うことで、太枠範囲内の中央部分を拡大
して表示させることができる。しかも、読み出す画素数
は通常モード時と同じであり、読み出し時間及び信号処
理時間も通常モード時と同様にして、信号処理を共通化
することができる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】ところで、固体撮像素
子によって画像をサンプリングすることにより、折り返
し歪が発生する。折り返し歪は例えばモアレとして表示
され、画質を著しく低下させる。そこで、通常、光学ロ
ーパスフィルタを配置して、折り返し歪を十分に低減さ
せるようになっている。
【００１０】なお、光学ローパスフィルタの特性を考慮
した場合、サンプリング周波数でＭＴＦ（modulation t
ransfer function）が０になるように設定することが一
般的である。
【００１１】しかしながら、光学ローパスフィルタは、
間引き読出しを考慮した設計になっていない。間引き読
出しの時にはサンプリング周波数が低くなるため、比較
的大きなレベルの折り返し歪が低周波成分に重畳され
て、画質が著しく劣化するという問題点があった。
【００１２】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
のであって、固体撮像素子から間引き読出しを行う場合
でも、画質の劣化を抑制することができる撮像装置を提
供することを目的とする。
【００１３】また、本発明は、間引き読出しによる画質
劣化を防止するために画素加算を行う場合でも、感度が
変化することを防止することができる撮像装置を提供す
ることを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】本発明に係る撮像装置
は、２次元アレイ状に配列された複数個の光電変換素子
を有し前記光電変換素子から間引き読み出しが可能な固
体撮像素子と、前記光電変換素子から間引き読み出しを
行う場合には、間引き率に基づく間引き単位領域の代表
値を複数の画素を加算して得る読み出し手段とを具備し
たものである。
【００１５】本発明において、固体撮像素子は２次元ア
レイ状に配列された複数個の光電変換素子を有し光電変
換素子からの間引き読み出しが可能である。読み出し手
段は、光電変換素子から間引き読み出しを行う場合に
は、間引き率に基づく間引き単位領域の代表値を、複数
の画素の画素加算によって得る。読み出し手段の加算処
理によってサンプリング周波数におけるＭＴＦを低下さ
せる。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態について詳細に説明する。図１は本発明の第１
の実施の形態に係る撮像装置を示すブロック図である。
【００１７】本実施の形態は間引き読出しを行う場合に
は、画素加算を行うことにより画質の劣化を抑制するこ
とを可能にしたものである。
【００１８】図１において、撮像レンズ・光学ファイン
ダ等の光学系１は被写体からの光学像を取込んで固体撮
像素子２の入射面に導く。固体撮像素子２は、２次元ア
レイ状に配列された複数個の光電変換素子を有してお
り、Ｘ−Ｙアドレスを指定することで任意の画素（光電
変換素子）を読み出すランダムアクセス可能なＣＭＯＳ
センサ等によって構成されている。センサ駆動回路（以
下、ＴＧという）３は、システムコントローラ６によっ
て制御されて、固体撮像素子２の駆動を制御するように
なっている。
【００１９】なお、後述するように、本実施の形態にお
いては画素加算を行うので、選択することによって加算
処理が行われ加算回路を要しない電流読み出しの撮像素
子が望ましい。例えば、電流読み出しの撮像素子として
は、ＣＭＤ（Charge Modulation Device）がある。
【００２０】図２は図１中の固体撮像素子２の具体的な
構成を示す説明図である。固体撮像素子２は、２次元に
配置されたランダムアクセス可能な光電変換素子Ｇ1 〜
Ｇ16を有している。光電変換素子Ｇ1 〜Ｇ16は、入射光
を光電変換する。光電変換素子Ｇ1 〜Ｇ16は、垂直シフ
トレジスタ１７によって走査線線Ｈがアクティブになる
と共に、水平シフトレジスタ１８によってデータ線Ｖが
アクティブになることによって選択され、光電変換出力
を出力線Ｏｕｔに出力する。ラインメモリ１９は、光電
変換素子Ｇ1 〜Ｇ16の出力を１ライン分を保持して、時
系列的に出力する。
【００２１】なお、一般的には固体撮像素子２の画素数
は数万画素〜数百万画素に設定されているが、図面を簡
略化するために、図２では４×４画素の場合を示してい
る。
【００２２】固体撮像素子２から読み出された信号はＡ
／Ｄ変換器４に供給される。Ａ／Ｄ変換器４は、入力さ
れたアナログ画像信号をデジタル信号に変換してカメラ
信号処理部５に供給する。カメラ信号処理部５は、シス
テムコントローラ６に制御されて、入力された信号に対
して信号増幅処理、輝度信号処理、色信号生成処理、マ
トリックス変換処理や輝度信号の高周波成分を強調する
エンハンサ処理等の所定のデジタル信号処理を施す。カ
メラ信号処理部５は、システムコントローラ６に制御さ
れて、デジタル処理した信号を出力する。
【００２３】カメラ信号処理部５によってデジタル処理
された信号は、バスを介して各部に転送される。ＬＣＤ
Ｉ／Ｆ（インターフェース）１０はカメラ信号処理部５
からの画像信号をＬＣＤ（liquid crystal display ）
１３に与える。ＬＣＤ１３は、図示しない表示画面上に
画像を映出するようになっている。
【００２４】ＳＤＲＡＭＩ／Ｆ８は、バスとＳＤＲＡＭ
１１との間で信号の授受を行う。ＳＤＲＡＭ１１は画像
処理用のメモリである。ＪＰＥＧ処理部７は、バスを介
して入力された画像信号をＪＰＥＧ規格に従って画像圧
縮する。メモリカードＩ／Ｆ９は、バスとメモリカード
１２との間で信号の授受を行う。メモリカード１２はＪ
ＰＥＧ処理部７によって圧縮された画像信号を記憶す
る。
【００２５】システムコントローラ６は、図示しない操
作者の操作に応じて動作し、各部を統括的に制御するよ
うになっている。本実施の形態においては、システムコ
ントローラ６は、ズーム動作時には、従来と同様に、固
体撮像素子２の読み出す光電変換素子の領域（以下、撮
像領域という）をズーム率に応じて変更すると共に、撮
像領域のサイズに応じて間引き率を変更するようになっ
ている。
【００２６】本実施の形態においては、システムコント
ローラ６は、間引き読み出し時には、画素加算を行うよ
うに固体撮像素子２を制御するようになっている。図３
は本実施の形態における画素加算の方法を示す説明図で
あり、図４は図３の画素加算による効果を説明するため
のグラフである。
【００２７】図３は固体撮像素子２内の所定の１２×１
２画素を示している。図３は格子によって画素を示し、
太枠は間引きの単位である間引き単位領域を示してい
る。即ち、図３は、太枠で示す６×６画素の領域から１
画素分の画像信号を出力する間引き率６の読出しを示し
ている。
【００２８】本実施の形態においては、６×６画素の領
域から斜線にて示す４画素を選択し、４画素の画素値を
加算して用いるようになっている。画素ピッチをＰx と
し、加算する画素同士の水平及び垂直方向の間隔が画素
ピッチＰx のｎ倍（図３では３倍）であるものとする
と、間引き単位領域から４画素を選択して加算する場合
には、間引き時の水平及び垂直方向のサンプリング間隔
は、２ｎＰx となる。
【００２９】各画素が矩形であって、開口率が１００％
であるものとすると、図３の４画素加算の場合の開口形
状は、ｒｅｃｔ関数及びδ関数を用いた下記（１）式に
よって与えられる。なお、＊は畳み込み積分を示す。
【００３０】 ｒｅｃｔ（ｘ／Ｐx ）＊δδ［ｘ／（ｎＰx ／２）］ （１） 上記（１）式をフーリエ変換すると、ＭＴＦを表す下記
（２）式が得られる。
【００３１】 ｓｉｎｃ（Ｐx ｆ）× ｃｏｓ（ｎＰx πｆ） （２） 図４は横軸に空間周波数をとり縦軸にＭＴＦをとって、
ｓｉｎｃ関数、ｃｏｓ関数及び上記（２）式のｓｉｎｃ
×ｃｏｓをグラフ化したものである。図４に示すよう
に、４画素加算を行った場合には、周波数１／ｎＰｘの
点で、ＭＴＦが０になる。
【００３２】上記（２）式から明らかなように、サンプ
リング間隔に拘わらず、加算する画素同士の間隔をサン
プリング間隔の１／２に設定することによって低周波の
折り返し歪を抑圧することができる。即ち、（Ａ）ｎＰ
x （画素ピッチのｎ倍）で２画素を加算した場合、１／
ｎＰx でＭＴＦが０となる。従って、（Ｂ）ｎＰx （画
素ピッチのｎ倍）で２画素を加算した場合、１／２ｎに
間引くことができる。なおナイキスト周波数は１／２ｎ
Ｐx である。
【００３３】という結論が得られる。
【００３４】次に、このように構成された実施の形態の
動作について説明する。
【００３５】システムコントローラ６は、操作者のズー
ム操作に応じて、固体撮像素子２の撮像領域を決定する
と共に、撮像領域のサイズに応じた間引き率を設定す
る。例えば、説明を簡略化するために、固体撮像素子２
の光電変換素子が白黒素子で、１光電変換素子が１画素
を構成し、光電変換素子数が１２×１２画素であるもの
とする。また、ＬＣＤ１３等によって要求される出力画
像サイズが２×２画素であるものとする。
【００３６】例えば、固体撮像素子２の全画素領域を撮
像領域とする場合にシステムコントローラ６が間引き率
６の読出しを行うものとする。即ち、全画素領域を撮像
領域とする場合には、固体撮像素子２から２×２画素分
の読み出しが行われることになる。この場合に、コント
ローラ６が固体撮像素子２の全画素領域の中央の２×２
画素の領域を撮像領域として間引き率１で読出しを行う
と、全領域を撮像領域とする場合の６倍ズームが行われ
ることになる。この場合においても、固体撮像素子２か
ら読み出される画素数は変化しない。
【００３７】システムコントローラ６は、撮像領域のサ
イズを変化させると共に、このサイズに応じた間引き率
で読出しを行うことにより、共通の信号処理によってズ
ーム画像を得る。固体撮像素子２から読み出された画像
信号はＡ／Ｄ変換器４によってデジタル信号に変換され
た後、カメラ信号処理部５に供給される。カメラ信号処
理部５は、所定の信号処理を施してバスに出力する。例
えばＬＣＤ１３はＬＣＤＩ／Ｆ１０を介して画像信号を
取込んで、表示画面上に画像を映出する。
【００３８】また、システムコントローラ６は、操作者
の指示に従って、撮像した画像をＪＰＥＧ処理部に与え
て圧縮し、メモリカードＩ／Ｆ９を介してメモリカード
１２に供給して記録させる。
【００３９】本実施の形態においては、システムコント
ローラ６は、固体撮像素子２から間引き読出しをする場
合には、間引き率に応じた画素間隔で各間引き単位領域
内の４画素を加算して出力させる。各間引き単位領域内
で選択する４画素は、相互にサンプリング間隔の１／２
の画素間隔を有すると共に、間引き単位領域の代表値で
あることが望ましい。
【００４０】例えば、固体撮像素子２が電流読み出し型
の撮像素子である場合には、各間引き単位領域毎に２本
の走査線と２本のデータ線を同時にアクティブにする。
図３の各ラインが走査線Ｖ１〜Ｖ１２に対応し、各列が
データ線Ｈ１〜Ｈ１２に対応しているものとすると、図
３の左上の間引き単位領域内の画素を読み出す場合に
は、走査線Ｖ２，Ｖ５とデータ線Ｈ２，Ｈ５とを同時に
アクティブにする。これにより、図３の斜線に示す画素
が加算されて読み出される。
【００４１】間引き読出しを行う場合でも、選択される
４画素がサンプリング間隔の１／２の画素間隔を有する
ので、上述した（Ａ），（Ｂ）に示すように、サンプリ
ング周波数でＭＴＦを０にすることができ、折り返し歪
を低減した十分な画質を得ることができる。
【００４２】このように、本実施の形態においては、間
引き単位領域内で、サンプリング間隔の１／２の画素間
隔を有する４画素を選択して加算しており、間引き読出
しを行う場合でも、折り返し歪の影響を著しく低減し
て、モアレの発生を防止し、良好な画質を得ている。
【００４３】なお、上記実施の形態においては、各間引
き単位領域から４画素を選択して加算する例について説
明したが、加算する画素数は４画素に限定されるもので
なく、加算する画素数は適宜設定可能である。
【００４４】なお、折り返し歪を考慮した場合には、各
間引き単位領域内の全ての画素を選択して加算した方が
よい。しかしそうすると、ズームの倍率が変化する毎に
加算する画素数が変化し、感度が変動してしまう。従っ
て、この場合には、ズームの変更毎に感度補正をする必
要がある。しかし、本実施の形態においては、加算する
画素の数は間引き率に拘わらず固定の４画素に設定して
おり、間引き率毎に感度が変化してしまうことはなく、
以後の信号処理を共通化することができる。
【００４５】また、加算する画素数分だけセンサ回路の
ダイナミックレンジを広くする必要があるが、本実施の
形態においては、加算画素数は比較的少なく固定であ
り、回路のダイナミックレンジを比較的狭い範囲に設定
することができ、また、その設定を変更する必要がな
い。
【００４６】また、上記実施形態においては電流読み出
し型の撮像素子を用いた方がよい。電流読み出し型の撮
像素子を用いることによって、画素加算における加算処
理を撮像素子によって行うことができ、加算回路は不要
である。また、電圧読み出し型の撮像素子を用いた場合
には、撮像素子から読み出す画素数が多くなり、フレー
ムレートが低下するが、本実施の形態においては読み出
す画素数が比較的少なく固定されており、フレームレー
トが低下することを防止することができる。
【００４７】ところで、上記実施の形態においては、光
電変換素子が白黒素子であるものとして説明した。しか
し、カラー画像を得る場合には、各画素を色画素で構成
する必要がある。３板式の撮像素子の場合には、白黒素
子の場合と同様に構成することができるが、単板カラー
撮像素子の場合には、各色毎に画素加算した信号の空間
的な位置が理想的な空間位置と異なる場合がある。ま
た、単板カラー撮像素子の場合には、各色毎に画素加算
した場合ＭＴＦが間引き率によって異なることがある。
そこで、カラー信号生成に必要な複数の色画素の配置を
考慮して選択する画素を決定する必要がある。
【００４８】図５乃至図８は、本発明を単板式カラー撮
像素子に適用した場合に、間引き読み出し時に加算する
画素の選択方法を説明するための説明図である。図５乃
至図８は、格子によって画素を示し、格子内に付した
Ｒ，Ｇ，Ｂは夫々赤（Ｒ）画素、緑（Ｇ）画素、青
（Ｂ）画素を示している。図５乃至図８は、１つのＲ画
素、２つのＧ画素及び１つのＢ画素の４画素を配列した
一般的なベイヤー配列の例を示している。なお、加算す
る画素は○印を付してある。
【００４９】また、図５乃至図８の太枠は、間引き単位
領域を示している。間引き単位領域毎に読出す画素につ
いても、元のベイヤー配列と同様の画素配列となるよう
にする。即ち、図５乃至図８において、太枠内の右上が
り斜線はＲ画素を出力する間引き単位領域を示し、太枠
内の左上がり斜線はＢ画素を出力する間引き単位領域を
示し、斜線が施されていない太枠はＧ画素を出力する間
引き単位領域を示す。
【００５０】以後、各図において、Ｇ1 ，Ｂ1 ，Ｒ1 ，
Ｇ2 は加算に用いられる画素の例を示している。各図の
他の部分においても、Ｇ1 ，Ｂ1 ，Ｒ1 ，Ｇ2 で示す選
択と同様の選択が行われる。
【００５１】図５は間引き率が４（以下、１／４間引き
ともいう）において選択する加算画素の例である。図５
の太枠は、４×４画素の間引き単位領域を示している。
カラー画像の場合には色毎に処理を行うようになってい
る。従って、間引きは太枠で示す４画素おきに行われる
が、各色毎にみると読出される画素は８画素に１個の割
合（８画素ピッチ）である。
【００５２】上述したように、サンプリング間隔の１／
２で読出しを行えばよく、各色毎に見ると４画素ピッチ
で選択して加算すればよい。即ち、図５の例では、例え
ば一番左端の最上段の太枠で示す間引き単位領域につい
ては、４画素ピッチの４つの緑画素Ｇ1 を加算して出力
する。また、最上段の左から２番目の太枠で示す間引き
単位領域については、４画素ピッチの４つの赤画素Ｒ1
を加算して出力する。また、一番左端の上から２段目の
太枠で示す間引き単位領域については、４画素ピッチの
４つの青画素Ｂ1 を加算して出力する。また、左から２
番目の上から２番目の太枠で示す間引き単位領域につい
ては、４画素ピッチの４つの緑画素Ｇ2を加算して出力
する。
【００５３】図６は間引き率が２（以下、１／２間引き
ともいう）において選択する加算画素の例である。図６
の太枠は、２×２画素の間引き単位領域を示している。
間引きは太枠で示す２画素おきに行われるが、各色毎に
みると読出される画素は４画素ピッチである。
【００５４】従って、サンプリング間隔の１／２、つま
り、各色毎に見ると２画素ピッチで選択して加算すれば
よい。即ち、図６の例では、各間引き単位領域の四隅の
４画素を加算すればよい。例えば一番左端の最上段の太
枠で示す間引き単位領域については、２画素ピッチの４
つの緑画素Ｇ1 を加算して出力する。また、最上段の左
から２番目の太枠で示す間引き単位領域については、２
画素ピッチの４つの赤画素Ｒ1 を加算して出力する。ま
た、一番左端の上から２段目の太枠で示す間引き単位領
域については、２画素ピッチの４つの青画素Ｂ1 を加算
して出力する。また、左から２番目の上から２番目の太
枠で示す間引き単位領域については、２画素ピッチの４
つの緑画素Ｇ2 を加算して出力する。
【００５５】図５及び図６の例においては、いずれの間
引き単位領域についても、加算する４つの画素の位置を
平均すると、略その間引き単位領域の重心近傍の位置で
ある。これにより、加算結果は、略間引き単位領域の代
表値として適当であると考えられる。そして、いずれの
間引き単位領域についても、サンプリング間隔の１／２
の画素間隔の画素を選択して加算しており、サンプリン
グ周波数におけるＭＴＦを０にして、折り返し歪の影響
を抑制することができる。
【００５６】図７は間引き率が５（以下、１／５間引き
ともいう）において選択する加算画素の例である。図７
の太枠は、５×５画素の間引き単位領域を示している。
間引きは太枠で示す５画素おきに行われるが、各色毎に
みると読出される画素は１０画素ピッチである。
【００５７】従って、サンプリング間隔の１／２、つま
り、各色毎に見ると５画素ピッチで選択して加算すれば
よい。しかしながら、同一画素は１画素おきに配置され
ているので、５画素ピッチで同一画素の加算を行うこと
はできない。そこで、上述したサンプリング周波数でＭ
ＴＦを０にするという理想的な特性は得られないが、サ
ンプリング周波数におけるＭＴＦを比較的小さくするこ
とができる特性として４画素ピッチでの加算を行う。
【００５８】即ち、図７の例では、各間引き単位領域の
四隅の４画素を加算すればよい。例えば一番左端の最上
段の太枠で示す間引き単位領域については、４画素ピッ
チの４つの緑画素Ｇ1 を加算して出力する。また、最上
段の左から２番目の太枠で示す間引き単位領域について
は、４画素ピッチの４つの赤画素Ｒ1 を加算して出力す
る。また、一番左端の上から２段目の太枠で示す間引き
単位領域については、４画素ピッチの４つの青画素Ｂ1
を加算して出力する。また、左から２番目の上から２番
目の太枠で示す間引き単位領域については、４画素ピッ
チの４つの緑画素Ｇ2 を加算して出力する。
【００５９】図８は間引き率が３（以下、１／３間引き
ともいう）において選択する加算画素の例である。図８
の太枠は、３×３画素の間引き単位領域を示している。
間引きは太枠で示す３画素おきに行われるが、各色毎に
みると読出される画素は６画素ピッチである。
【００６０】従って、サンプリング間隔の１／２、つま
り、各色毎に見ると３画素ピッチで選択して加算すれば
よいが、この場合においても、３画素ピッチで同一色画
素を加算することはできないので、２画素ピッチでの加
算を行う。
【００６１】図８の例では、各間引き単位領域の四隅の
４画素を加算すればよい。例えば一番左端の最上段の太
枠で示す間引き単位領域については、２画素ピッチの４
つの緑画素Ｇ1 を加算して出力する。また、最上段の左
から２番目の太枠で示す間引き単位領域については、２
画素ピッチの４つの赤画素Ｒ1 を加算して出力する。ま
た、一番左端の上から２段目の太枠で示す間引き単位領
域については、２画素ピッチの４つの青画素Ｂ1 を加算
して出力する。また、左から２番目の上から２番目の太
枠で示す間引き単位領域については、２画素ピッチの４
つの緑画素Ｇ2を加算して出力する。
【００６２】図７及び図８の例では、いずれの間引き単
位領域についても、加算する４つの画素の位置を平均す
ると、間引き単位領域の重心位置であり、間引き単位領
域の代表値として適当である。また、サンプリング周波
数におけるＭＴＦを比較的小さい値にして、折り返し歪
の影響を抑制することができる。
【００６３】なお、図７及び図８ではサンプリング間隔
の１／２よりも小さい画素ピッチで加算画素を選択した
が、サンプリング間隔の１／２よりも大きい画素ピッチ
で加算画素を選択するようにしてもよい。
【００６４】ところで、上記各実施の形態においては、
４画素の加算を行うために、電流読み出し型撮像素子を
用いた方がよい。上述したように、電流読み出し型の撮
像素子では、２本の走査線と２本のデータ線を同時にア
クティブにすることによって、４画素の読出しを同時に
行って加算値を得ることができる。
【００６５】しかし、撮像素子として電圧読み出し型の
撮像素子が採用されることがある。この場合には、２本
のデータ線を同時にアクティブにしても、同一列の２画
素以上の画素の加算値を得ることはできない。従って、
電圧読み出し型の撮像素子を用いる場合には、４画素加
算を行うために、各画素を独立して読み出す必要があ
る。即ち、間引き読み出しと画素加算が両立しない。
【００６６】しかし、加算する画素数が３画素であれ
ば、電圧読み出し型の撮像素子であっても、３画素を同
時に選択することができる。同時に選択された３画素の
加算回路を工夫することで間引き読み出しと画素加算の
両立が可能になる。３画素加算では、上述した（２）式
の特性を得ることはできないが、加算する画素同士の間
隔を十分に大きくすることで、サンプリング周波数にお
けるＭＴＦを比較的小さい値にすることができる。ま
た、加算する画素同士の間隔は、いずれの画素について
もなるべく均等になるようにする。また、電圧読み出し
型の撮像素子を考慮して、同一列の２画素を選択しない
ようにする。
【００６７】図９乃至図１１はベイヤー配列における３
画素加算の画素の選択方法を説明するための説明図であ
る。図９乃至図１１は、図５乃至図８と同一の表記方法
によって記載している。
【００６８】図９は間引き率が３（１／３間引き）にお
いて選択する加算画素の例である。図９の太枠は、３×
３画素の間引き単位領域を示している。間引きは太枠で
示す３画素おきに行われ、各色毎には６画素ピッチであ
る。
【００６９】図９の例では、例えば一番左端の最上段の
太枠で示す間引き単位領域については、３つの緑画素Ｇ
1 を加算して出力する。また、最上段の左から２番目の
太枠で示す間引き単位領域については、３つの赤画素Ｒ
1 を加算して出力する。また、一番左端の上から２段目
の太枠で示す間引き単位領域については、３つの青画素
Ｂ1 を加算して出力する。また、左から２番目の上から
２番目の太枠で示す間引き単位領域については、３つの
緑画素Ｇ2 を加算して出力する。
【００７０】いずれの間引き単位領域についても、加算
する３つの画素の位置を平均すると、間引き単位領域の
重心となる。また、各加算画素同士の間隔は略均等であ
り、加算画素は間引き単位領域の代表値であると共にそ
の間隔は十分に大きい。これにより、加算結果は、サン
プリング周波数におけるＭＴＦを十分に低減して、折り
返し歪の影響を抑制することができる。また、３つの加
算画素は、同一列上にないので、電圧加算型の撮像素子
を用いた場合でも、同時に選択することができる。
【００７１】図１０は間引き率が４（１／４間引き）に
おいて選択する加算画素の例である。図１０の太枠は、
４×４画素の間引き単位領域を示している。間引きは太
枠で示す４画素おきに行われ、各色毎には８画素ピッチ
である。
【００７２】図１０の例では、例えば一番左端の最上段
の太枠で示す間引き単位領域については、３つの緑画素
Ｇ1 を加算して出力する。また、最上段の左から２番目
の太枠で示す間引き単位領域については、３つの赤画素
Ｒ1 を加算して出力する。また、一番左端の上から２段
目の太枠で示す間引き単位領域については、３つの青画
素Ｂ1 を加算して出力する。また、左から２番目の上か
ら２番目の太枠で示す間引き単位領域については、３つ
の緑画素Ｇ2 を加算して出力する。
【００７３】いずれの間引き単位領域についても、加算
する３つの画素の位置を平均すると、略間引き単位領域
の重心近傍の位置となる。また、各加算画素同士の間隔
は略均等であり、加算画素は間引き単位領域の代表値で
あると共にその間隔は十分に大きい。これにより、加算
結果は、サンプリング周波数におけるＭＴＦを十分に低
減して、折り返し歪の影響を抑制することができる。ま
た、３つの加算画素は、同一列上にないので、電圧加算
型の撮像素子を用いた場合でも、同時に選択することが
できる。
【００７４】図１１は間引き率が５（１／５間引き）に
おいて選択する加算画素の例である。図１１の太枠は、
５×５画素の間引き単位領域を示している。間引きは太
枠で示す５画素おきに行われ、各色毎には１０画素ピッ
チである。
【００７５】図１１の例では、例えば一番左端の最上段
の太枠で示す間引き単位領域については、３つの緑画素
Ｇ1 を加算して出力する。また、最上段の左から２番目
の太枠で示す間引き単位領域については、３つの赤画素
Ｒ1 を加算して出力する。また、一番左端の上から２段
目の太枠で示す間引き単位領域については、３つの青画
素Ｂ1 を加算して出力する。また、左から２番目の上か
ら２番目の太枠で示す間引き単位領域については、３つ
の緑画素Ｇ2 を加算して出力する。
【００７６】いずれの間引き単位領域についても、加算
する３つの画素の位置を平均すると、略間引き単位領域
の重心近傍の位置となる。また、各加算画素同士の間隔
は略均等であり、加算画素は間引き単位領域の代表値で
あると共にその間隔は十分に大きい。これにより、加算
結果は、サンプリング周波数におけるＭＴＦを十分に低
減して、折り返し歪の影響を抑制することができる。ま
た、３つの加算画素は、同一列上にないので、電圧加算
型の撮像素子を用いた場合でも、同時に選択することが
できる。
【００７７】ところで、１／２間引きでは、３画素加算
を行うとすると、同一列の２画素を同時に読み出す必要
がある。そこで、電圧読み出し型の撮像素子を用いる場
合には、１／２間引き時には２画素加算とする。
【００７８】図１２はベイヤー配列における２画素加算
の画素の選択方法を説明するための説明図である。図１
２は図５乃至図８と同一の表記方法によって記載してい
る。
【００７９】図１２は間引き率が２（１／２間引き）に
おいて選択する加算画素の例である。図１２の太枠は、
２×２画素の間引き単位領域を示している。間引きは太
枠で示す２画素おきに行われ、各色毎には４画素ピッチ
である。
【００８０】図１２の例では、例えば一番左端の最上段
の太枠で示す間引き単位領域については、２つの緑画素
Ｇ1 を加算して出力する。また、最上段の左から２番目
の太枠で示す間引き単位領域については、２つの赤画素
Ｒ1 を加算して出力する。また、一番左端の上から２段
目の太枠で示す間引き単位領域については、２つの青画
素Ｂ1 を加算して出力する。また、左から２番目の上か
ら２番目の太枠で示す間引き単位領域については、２つ
の緑画素Ｇ2 を加算して出力する。
【００８１】いずれの間引き単位領域についても、加算
する２つの画素の位置を平均すると、略間引き単位領域
の重心近傍の位置となる。また、各加算画素同士の間隔
は略均等であり、加算画素は間引き単位領域の代表値で
あると共にその間隔は十分に大きい。これにより、加算
結果は、サンプリング周波数におけるＭＴＦを十分に低
減して、折り返し歪の影響を抑制することができる。ま
た、２つの加算画素は、同一列上にないので、電圧加算
型の撮像素子を用いた場合でも、同時に選択することが
できる。
【００８２】ところで、上述した加算画素の選択方法に
おいては、加算画素の平均の位置が、間引き単位領域の
重心位置に位置しないことがある。そこで、システムコ
ントローラ６は、固体撮像素子２の加算画素に位置に応
じた重み付けを行うことによって、加算画素の平均位置
を間引き単位領域の重心位置に空間的に補正するように
してもよい。
【００８３】図１３及び図１４はこの場合の例を示す説
明図であり、図１３は１／２間引きの４画素加算の例を
示し、図１４は１／４間引きの４画素加算の例を示して
いる。図１３及び図１４は図５及び図６に対応した表記
法を用いている。
【００８４】１／２間引きの場合には、図１３（ａ）に
示すように、例えば左端の最上段の間引き単位領域につ
いては、２画素ピッチの４つの画素Ｇ1 乃至Ｇ4 （図６
では全てＧ1 と記載）を選択して加算する。この場合に
は、図１３（ｂ）に示すように、画素Ｇ1 乃至Ｇ4 に対
して夫々９：３：３：１の重み付けを付す。
【００８５】これらの重み付けを付すことによって、画
素加算結果を間引き単位領域の重心位置（図１３（ｂ）
の黒丸印）に補正することができる。
【００８６】１／４間引きの場合には、図１４（ａ）に
示すように、例えば左端の最上段の間引き単位領域につ
いては、４画素ピッチの４つの画素Ｇ1 乃至Ｇ4 （図５
では全てＧ1 と記載）を選択して加算する。この場合に
は、図１４（ｂ）に示すように、画素Ｇ1 乃至Ｇ4 に対
して夫々２５：１５：１５：９の重み付けを付す。
【００８７】これらの重み付けを付すことによって、画
素加算結果を間引き単位領域の重心位置（図１４（ｂ）
の黒丸印）に補正することができる。
【００８８】図１５は本発明の第２の実施の形態に係る
撮像装置を示すブロック図である。図１５において図１
と同一の構成要素には同一符号を付して説明を省略す
る。本実施の形態は画素加算したときの欠陥補正につい
て考慮したものである。
【００８９】本実施の形態は、欠陥補正回路１４，１
５、ＲＯＭ１６及び選択回路（以下、ＳＥＬという）１
７を付加した点が第１の実施の形態と異なる。
【００９０】Ａ／Ｄ変換器４の出力は欠陥補正回路１
４，１５に供給される。ＲＯＭ１６は、固体撮像素子２
の欠陥画素のアドレスを記憶しておくようになってい
る。欠陥補正回路１４は、固体撮像素子２の全画素を撮
像領域として用いる場合に、ＲＯＭ１６に記録されてい
る欠陥画素のアドレスに基づいて、Ａ／Ｄ変換器４の出
力のうち欠陥画素を補正して出力するようになってい
る。
【００９１】一方、欠陥補正回路１５は、固体撮像素子
２から間引き読出しを行う場合に、画像信号から欠陥画
素を検出して補正するようになっている。例えば、欠陥
補正回路１５は、入力された画素が著しく変化した場合
には、欠陥画素であるものと判断して、前後の画素値に
基づいて欠陥画素を補正するようになっている。
【００９２】ＳＥＬ１７は、システムコントローラ６に
制御されて、欠陥補正回路１４，１５の出力を選択的に
カメラ信号処理部５に出力する。カメラ信号処理部５
は、システムコントローラ６に制御されて、加算した画
素の開口形状に応じて、エンハンサ１９によるエンハン
ス量を変更するようになっている。
【００９３】このように構成された実施の形態において
は、固体撮像素子２の全画素が撮像領域である場合に
は、読み出された画像信号はＡ／Ｄ変換器４によってデ
ジタル信号に変換された後、欠陥補正回路１４に供給さ
れる。欠陥補正回路１４は、ＲＯＭ１６から欠陥画素の
アドレスを読み出し、入力された画像信号の欠陥画素に
ついて補正を行う。この場合には、ＳＥＬ１７は、シス
テムコントローラ６に制御されて、欠陥補正回路１４の
出力をカメラ信号処理部５に出力する。
【００９４】一方、間引き読出しを行うズームモード時
には、固体撮像素子２から読み出された画像信号はＡ／
Ｄ変換器４を介して欠陥補正回路１５に供給される。欠
陥補正回路１５は、画像信号の変化の状態等によって、
欠陥画素を検出し、空間的又は時間的に前後の画素を用
いて欠陥画素を補正して出力する。この場合には、ＳＥ
Ｌ１７は、欠陥補正回路１５の出力を選択してカメラ信
号処理部５に出力する。
【００９５】カメラ信号処理部５は、システムコントロ
ーラ６に制御されて、入力された画像信号のエンハンス
量を制御する。例えば、加算した画素の開口形状によっ
ては、サンプリング周波数でＭＴＦが０にならないとき
がある。この場合には、カメラ信号処理部５はエンハン
サ１９によって高周波成分を強調する量を制御すること
で、良好なＭＴＦを得る。
【００９６】他の作用は第１の実施の形態と同様であ
る。
【００９７】このように、本実施の形態においては、第
１の実施の形態と同様の効果が得られると共に、簡単な
構成で欠陥補正できるという利点を有する。また、間引
き読み出し時の欠陥ＲＯＭが不要であり、欠陥補正のた
めの固体毎の調整が不要になる。また、高周波数成分の
強調量を制御しており、間引き率に拘わらず画質を安定
化させることができる。
【００９８】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、固
体撮像素子から間引き読出しを行う場合でも、画質の劣
化を抑制すると共に、間引き読出しによる画質劣化を防
止するために画素加算を行う場合でも、感度が変化する
ことを防止することができるという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る撮像装置を示
すブロック図。
【図２】図１中の固体撮像素子２の具体的な構成を示す
説明図。
【図３】本実施の形態における画素加算の方法を示す説
明図。
【図４】図３の画素加算による効果を説明するためのグ
ラフ。
【図５】間引き読み出し時に加算する画素の選択方法を
説明するための説明図。
【図６】間引き読み出し時に加算する画素の選択方法を
説明するための説明図。
【図７】間引き読み出し時に加算する画素の選択方法を
説明するための説明図。
【図８】間引き読み出し時に加算する画素の選択方法を
説明するための説明図。
【図９】ベイヤー配列における３画素加算の画素の選択
方法を説明するための説明図。
【図１０】ベイヤー配列における３画素加算の画素の選
択方法を説明するための説明図。
【図１１】ベイヤー配列における３画素加算の画素の選
択方法を説明するための説明図。
【図１２】ベイヤー配列における２画素加算の画素の選
択方法を説明するための説明図。
【図１３】画素加算における重み付けを説明するための
説明図。
【図１４】画素加算における重み付けを説明するための
説明図。
【図１５】本発明の第２の実施の形態に係る撮像装置を
示すブロック図。
【図１６】従来例における間引き読み出しを説明するた
めの説明図。
【符号の説明】
２…固体撮像素子、５…カメラ信号処理部、６…システ
ムコントローラ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5C022 AA13 AB36 5C024 BX01 CX14 CX22 CX25 CX27 CY09 CY19 CY33 CY38 DX01 GX21 GY31 GZ22 GZ29 GZ30 GZ31 HX15 HX21 HX28 HX58 JX07 JX15 JX20 5C065 AA03 CC01 CC09 DD15 EE05 GG17 GG21

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ２次元アレイ状に配列された複数個の光
    電変換素子を有し前記光電変換素子から間引き読み出し
    が可能な固体撮像素子と、 前記光電変換素子から間引き読み出しを行う場合には、
    間引き率に基づく間引き単位領域の代表値を複数の画素
    を加算して得る読み出し手段とを具備したことを特徴と
    する撮像装置。
  2. 【請求項２】 前記読み出し手段は、前記間引き単位領
    域の代表値を、間引き率に拘わらず、同一画素数の画素
    を加算して得ることを特徴とする請求項１に記載の撮像
    装置。
  3. 【請求項３】 前記読み出し手段は、加算する画素同士
    の画素間隔を最大にすると共に、加算する画素の平均の
    画素位置が間引き単位領域の重心位置に近接するよう
    に、加算する画素を選択することを特徴とする請求項２
    に記載の撮像装置。
  4. 【請求項４】 前記読み出し手段は、加算する画素同士
    の画素間隔をサンプリング間隔の１／２又は（サンプリ
    ング間隔の１／２）−１に設定することを特徴とする請
    求項２に記載の撮像装置。
  5. 【請求項５】 前記読み出し手段は、加算する画素の数
    を４画素にすることを特徴とする請求項２に記載の撮像
    装置。
  6. 【請求項６】 前記読み出し手段は、前記固体撮像素子
    の同一列の画素を同時に読み出すことができない場合に
    は、加算する画素の数を３画素にすることを特徴とする
    請求項２に記載の撮像装置。
  7. 【請求項７】 前記読み出し手段は、間引き率が３であ
    る場合には、加算する画素の数を３画素にすることを特
    徴とする請求項２に記載の撮像装置。
  8. 【請求項８】 前記読み出し手段は、間引き率が２であ
    る場合には、加算する画素の数を２画素にすることを特
    徴とする請求項２に記載の撮像装置。
  9. 【請求項９】 前記読み出し手段は、加算する画素の平
    均の画素位置が間引き単位領域の重心位置に近接するよ
    うに画素加算結果の空間的な位置を補正するために、各
    加算画素の画素位置に応じて重み付けを付すことを特徴
    とする請求項２に記載の撮像装置。
  10. 【請求項１０】 前記読み出し手段によって読み出され
    た画素の開口形状に応じて、高周波成分の強調量を制御
    するエンハンス手段を更に具備したことを特徴とする請
    求項１に記載の撮像装置。
  11. 【請求項１１】 前記読み出し手段によって読み出され
    た画素の欠陥を検出して、欠陥補正する欠陥補正手段を
    更に具備したことを特徴とする請求項１に記載の撮像装
    置。
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