JP2006217378A - 撮像装置、固体撮像素子の駆動方法及び駆動回路 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 切り換え可能な記録画像出力モードと表示画像出力モードを設け、記録画像出力モードにおいてはベイヤ配列された原色フィルタを有する固体撮像素子11の全画素1の信号を画素毎に順次出力し、表示画像出力モードにおいては固体撮像素子内で画素の信号を加算することで垂直方向の信号数を低減し画像表示部16の表示画素数に応じたかつ補色フィルタを用いた場合と等価な信号を出力するようにして、信号の間引きなどを行うことなく固体撮像素子から出力される信号を用いた画像表示を可能にし、1回の撮影動作に要する時間を短縮することができるようにする。
【選択図】 図6
Description
まず、固体撮像素子111からの出力信号に基づいて得られる画像を画像記録部117に記録する動作について説明する。上述のように固体撮像素子111の全画素の信号を1行分ずつ順次出力する動作により、固体撮像素子111から出力されたR・G・B信号を、前処理回路113で所定の処理を施すとともにディジタル信号に変換して、画像メモリ114に記憶する。その後、画像メモリ114から信号処理回路115に供給されたR・G・B信号は、信号処理回路115でカラー画像に変換された後、画像記録部117に記録される。
また、本発明の撮像装置は、水平方向及び垂直方向に配列された複数の画素、及び上記各画素に対応して配列された原色の色フィルタを有する固体撮像素子と、設定された動作モードに応じて、上記固体撮像素子が上記複数の画素にて画素毎に得られる原色信号、又は隣接した画素の上記原色信号の加算を行い生成される補色信号を出力するように上記固体撮像素子を駆動する駆動手段と、上記固体撮像素子により得られる画像を表示可能な画像表示手段とを備え、上記画像表示手段は、上記固体撮像素子から出力される上記補色信号を基に生成される画像を表示することを特徴とする。
また、本発明の撮像装置は、水平方向及び垂直方向に配列された複数の画素と、垂直画素列毎に設けられ上記画素から読み出された信号電荷を垂直方向に転送する複数の垂直電荷転送手段と、上記複数の垂直電荷転送手段の一方に接続され上記複数の垂直電荷転送手段から転送される信号電荷を水平方向に転送する水平電荷転送手段と、上記水平電荷転送手段により転送される信号電荷を電気信号に変換し出力する出力手段とを有する固体撮像素子、及び上記固体撮像素子が1回の撮影動作で出力可能な最大画素数より垂直方向の表示画素数が少ない画像表示手段を備えた撮像装置であって、上記固体撮像素子は、第1の色フィルタ及び第2の色フィルタを上記水平方向に交互に配列した第1の色フィルタ群と第3の色フィルタ及び第4の色フィルタを上記水平方向に交互に配列した第2の色フィルタ群とを上記垂直方向に交互に配列した色フィルタアレイを有し、上記第1及び第2の色フィルタに対応する画素からそれぞれ読み出された第1及び第2の色信号を水平方向に繰り返す水平列と、及び上記第3及び第4の色フィルタに対応する画素からそれぞれ読み出された第3及び第4の色信号を水平方向に繰り返す水平列とで構成される第1の2水平列分の信号を垂直方向に繰り返した第1の画像信号、もしくは上記第1の2水平列分の信号を2組用いて、第1の組では上記水平電荷転送手段により斜め方向に隣接する画素に係る上記第1と第4の色信号を加算した第5の色信号、及び上記第2と第3の色信号を加算した第6の色信号を水平方向に繰り返す水平列を作成し、第2の組では上記水平電荷転送手段により垂直方向に隣接する画素に係る上記第1と第3の色信号を加算した第7の色信号、及び上記第2と第4の色信号を加算した第8の色信号を水平方向に繰り返す水平列を作成し、作成した2つの水平列で構成される第2の2水平列分の信号を垂直方向に繰り返した第2の画像信号を選択的に出力し、上記撮像装置は、上記第1の画像信号を処理する第1の画像信号処理手段と、上記第2の画像信号を処理する第2の画像信号処理手段と、上記選択的に出力される画像信号の供給先を上記第1の画像信号処理手段又は上記第2の画像信号処理手段に切り換える信号切換手段とを備えることを特徴とする。
本発明の固体撮像素子の駆動方法は、水平方向及び垂直方向に配列された複数の画素と、垂直方向の上記画素列毎に設けられ上記画素からの信号電荷を垂直方向に転送する複数の垂直電荷転送手段と、上記複数の垂直電荷転送手段から転送された信号電荷を水平方向に転送する水平電荷転送手段と、上記水平電荷転送手段から転送された信号電荷を電気信号に変換し出力する出力手段と、上記各画素に対応しかつ第1の色フィルタ及び第2の色フィルタを上記水平方向に交互に配列した第1の色フィルタ群と第3の色フィルタ及び第4の色フィルタを上記水平方向に交互に配列した第2の色フィルタ群とを上記垂直方向に交互に配列した複数の色フィルタとを有する固体撮像素子の駆動方法であって、上記複数の画素からの信号電荷を垂直方向に1行分転送し、上記水平電荷転送手段に転送された第k行(kは自然数)の画素の信号電荷を水平方向に転送して、当該第k行のすべての画素の信号電荷を順次出力し、その後上記信号電荷を垂直方向に1行分転送するように上記固体撮像素子を駆動する第1の駆動工程と、上記複数の画素からの信号電荷を垂直方向に1行分転送し、上記水平電荷転送手段に転送された第k行の画素の信号電荷を水平方向に0列分又は1列分転送した後、上記信号電荷を垂直方向に1行分転送して、上記第k行と第(k+1)行の画素の上記水平電荷転送手段により加算された信号電荷を水平方向に転送して、当該加算された信号電荷を順次出力し、その後上記信号電荷を1行分垂直方向に転送するように上記固体撮像素子を駆動する第2の駆動工程とを有し、設定される動作モードに応じて、上記第1の駆動工程又は上記第2の駆動工程を繰り返し実行することを特徴とする。
本発明の固体撮像素子の駆動回路は、水平方向及び垂直方向に配列された複数の画素、及び上記各画素に対応し、かつ第1の色フィルタ及び第2の色フィルタを上記水平方向に交互に配列した第1の色フィルタ群と、第3の色フィルタ及び第4の色フィルタを上記水平方向に交互に配列した第2の色フィルタ群とを上記垂直方向に交互に配列した複数の色フィルタを有する固体撮像素子の駆動回路であって、設定された動作モードに応じて、上記複数の画素の信号を画素毎に順次出力するように、又は上記垂直方向に隣接する2つの上記水平方向の画素ラインの組毎に斜め方向に隣接する画素の信号の加算及び上記垂直方向に隣接する画素の信号の加算を交互に行い、得られる加算信号を出力するように上記固体撮像素子に駆動信号を供給することを特徴とする。
図1は、本発明の実施形態による固体撮像装置が具備する固体撮像素子の構成例を示す図である。図1においては、一例としてインターライン型全画素読み出し固体撮像素子の構成を概略的に示している。
まず、第1の出力方法について、図4A〜図4Fを用いて説明する。
図4A〜図4Fは、各色フィルタに対応した画素1に蓄積された信号電荷を出力する第1の出力方法を説明するための図であり、色フィルタ(色フィルタアレイ)、垂直転送電極V1〜V4及び水平転送電極H1、H2は、図3と同様の配置としている。
次に、第2の出力方法について、図5A〜図5Jを用いて説明する。以下に説明する第2の出力方法では、各色フィルタに対応した画素1に蓄積された信号電荷を加算して出力する。図5A〜図5Jは、第2の出力方法を説明するための図であり、色フィルタ(色フィルタアレイ)、垂直転送電極V1〜V4及び水平転送電極H1、H2は、図3と同様の配置としている。
以降、全画素1の信号電荷の読み出しが完了するまで上述した動作を繰り返し行う。
記録画像信号処理回路21は、R補間回路31と、G補間回路32と、B補間回路33と、R信号、G信号及びB信号のホワイトバランスを調整するホワイトバランス回路34と、R信号、G信号及びB信号に対してガンマ変換を行うガンマ変換回路35と、R信号、G信号及びB信号で表現されるカラー画像を圧縮する画像圧縮回路36とを備えて構成されている。
表示画像信号処理回路22は、Ye補間回路41と、Cy補間回路42と、Mg補間回路43と、G補間回路44と、Ye信号、Cy信号、Mg信号及びG信号をR信号、G信号及びB信号に変換するRGB変換回路45と、R信号、G信号及びB信号のホワイトバランスを調整するホワイトバランス回路46と、R信号、G信号及びB信号に対してガンマ変換を行うガンマ変換回路47とを備えて構成されており、同期制御回路18により制御される。
まず、画像記録部17に画像を記録する動作について説明する。同期制御回路18からの制御信号に基づいて、動作モード設定回路20により動作モードが記録画像出力モードに切り換わり、駆動回路12が、図4A〜図4Fを用いて説明した動作(第1の動作モードである記録画像出力モードでの動作)を実行するように固体撮像素子11を駆動する。この場合には、駆動回路12からの駆動パルスに応じて動作する固体撮像素子11からは、各色フィルタに対応する画素1に蓄積されたそれぞれの信号電荷に基づくR・G・B信号が出力される。
これにより、固体撮像装置が備える画像表示部16に画像を表示する場合には、表示画像出力モードで動作させることで、固体撮像素子11内で画素信号を加算することにより画像表示部16における垂直方向の表示画素数に応じて信号数を低減した信号を出力することができ、1回の撮影動作に要する時間を短縮することができる。さらに、上述した表示画像出力モードに加え、表示画像信号処理回路22にて、固体撮像素子11から出力される水平方向の信号数を画像表示部16における水平方向の表示画素数に合うように補間処理を施すことで、画像表示部16の表示画素数に合わせたカラー画像を作成することができ、画像表示部16の表示速度に同期した撮影画像の表示を行うことができる。また、固体撮像装置が備える画像記録部17に画像を記録する場合には、記録画像出力モードで動作させることで、順次画素毎に出力される全画素の信号に基づく画像を記録することができる。したがって、撮影状態、つまり画像の記録又は表示のいずれを行うかに応じて、固体撮像素子11からの信号出力を適切に行うことが可能となり、高精細画像を取得できるとともに、画像の品質を低下させることなく速やかな表示画像の更新が可能となる。
さらに、R・G・Bの画素信号を加算して、補色フィルタからの信号と等価なYe・Cy・Mg・G信号を作成し、作成したYe・Cy・Mg・G信号を基に生成した画像を画像表示部16に表示するので、表示画像における感度の向上を図ることができ、光量が不足した状態での撮影においても良好な画像表示を行うことが可能である。
2 垂直電荷転送部
3 水平電荷転送部
4 出力部
11 固体撮像素子
12 駆動回路
16 画像表示部
17 画像記録部
18 同期制御回路
20 動作モード設定回路
21 記録画像信号処理回路
22 表示画像信号処理回路
23 信号切換回路
Claims (13)
- 水平方向及び垂直方向に配列された複数の画素を有する固体撮像素子と、
上記固体撮像素子を駆動する駆動手段と、
上記固体撮像素子により得られる画像を表示可能な画像表示手段とを備え、
上記固体撮像素子は、上記各画素に対応し、かつ第1の色フィルタ及び第2の色フィルタを上記水平方向に交互に配列した第1の色フィルタ群と、第3の色フィルタ及び第4の色フィルタを上記水平方向に交互に配列した第2の色フィルタ群とを上記垂直方向に交互に配列した複数の色フィルタを有し、
上記駆動手段は、設定された動作モードに応じて、上記複数の画素の信号を画素毎に順次出力するように、又は上記垂直方向に隣接する2つの上記水平方向の画素ラインの組毎に斜め方向に隣接する画素の信号の加算及び上記垂直方向に隣接する画素の信号の加算を交互に行い、得られる加算信号を出力するように上記固体撮像素子を駆動することを特徴とする撮像装置。 - 上記複数の色フィルタは、ベイヤ配列された原色フィルタであることを特徴とする請求項1記載の撮像装置。
- 上記画像表示手段は、上記固体撮像素子が1回の撮影動作で出力可能な最大画素数より垂直方向の表示画素数が少なく、上記加算信号を基に生成される画像を表示することを特徴とする請求項1又は2記載の撮像装置。
- 上記固体撮像素子から出力される上記加算信号を基に、上記画像表示手段の表示画素数に合わせた画像を生成する画像信号処理手段を備えることを特徴とする請求項1〜3の何れか1項に記載の撮像装置。
- 水平方向及び垂直方向に配列された複数の画素、及び上記各画素に対応して配列された原色の色フィルタを有する固体撮像素子と、
設定された動作モードに応じて、上記固体撮像素子が上記複数の画素にて画素毎に得られる原色信号、又は隣接した画素の上記原色信号の加算を行い生成される補色信号を出力するように上記固体撮像素子を駆動する駆動手段と、
上記固体撮像素子により得られる画像を表示可能な画像表示手段とを備え、
上記画像表示手段は、上記固体撮像素子から出力される上記補色信号を基に生成される画像を表示することを特徴とする撮像装置。 - 上記固体撮像素子から出力される上記補色信号を基に、上記画像表示手段の表示画素数に合わせた画像を生成する画像信号処理手段を備えることを特徴とする請求項5記載の撮像装置。
- 上記補色信号は、nを任意の自然数、mを0〜3の整数として、第(4n+m−3)行と第(4n+m−2)行において垂直方向に隣接する画素の上記原色信号を加算するとともに、第(4n+m−1)行と第(4n+m)行において斜め方向に隣接する画素の上記原色信号を加算して生成されることを特徴とする請求項5又は6記載の撮像装置。
- 水平方向及び垂直方向に配列された複数の画素と、垂直画素列毎に設けられ上記画素から読み出された信号電荷を垂直方向に転送する複数の垂直電荷転送手段と、上記複数の垂直電荷転送手段の一方に接続され上記複数の垂直電荷転送手段から転送される信号電荷を水平方向に転送する水平電荷転送手段と、上記水平電荷転送手段により転送される信号電荷を電気信号に変換し出力する出力手段とを有する固体撮像素子、及び上記固体撮像素子が1回の撮影動作で出力可能な最大画素数より垂直方向の表示画素数が少ない画像表示手段を備えた撮像装置であって、
上記固体撮像素子は、第1の色フィルタ及び第2の色フィルタを上記水平方向に交互に配列した第1の色フィルタ群と、第3の色フィルタ及び第4の色フィルタを上記水平方向に交互に配列した第2の色フィルタ群とを上記垂直方向に交互に配列した色フィルタアレイを有し、
上記第1及び第2の色フィルタに対応する画素からそれぞれ読み出された第1及び第2の色信号を水平方向に繰り返す水平列と、及び上記第3及び第4の色フィルタに対応する画素からそれぞれ読み出された第3及び第4の色信号を水平方向に繰り返す水平列とで構成される第1の2水平列分の信号を垂直方向に繰り返した第1の画像信号、もしくは上記第1の2水平列分の信号を2組用いて、第1の組では上記水平電荷転送手段により斜め方向に隣接する画素に係る上記第1と第4の色信号を加算した第5の色信号、及び上記第2と第3の色信号を加算した第6の色信号を水平方向に繰り返す水平列を作成し、第2の組では上記水平電荷転送手段により垂直方向に隣接する画素に係る上記第1と第3の色信号を加算した第7の色信号、及び上記第2と第4の色信号を加算した第8の色信号を水平方向に繰り返す水平列を作成し、作成した2つの水平列で構成される第2の2水平列分の信号を垂直方向に繰り返した第2の画像信号を選択的に出力し、
上記撮像装置は、
上記第1の画像信号を処理する第1の画像信号処理手段と、
上記第2の画像信号を処理する第2の画像信号処理手段と、
上記選択的に出力される画像信号の供給先を上記第1の画像信号処理手段又は上記第2の画像信号処理手段に切り換える信号切換手段とを備えることを特徴とする撮像装置。 - 上記第1の画像信号を出力するように上記固体撮像素子を駆動する第1の動作モードと、上記第2の画像信号を出力するように上記固体撮像素子を駆動する第2の動作モードとを切り換えるためのモード設定手段をさらに備えることを特徴とする請求項8記載の撮像装置。
- 上記第1の色フィルタが赤のフィルタであり、上記第2の色フィルタ及び上記第3の色フィルタが緑のフィルタであり、上記第4の色フィルタが青のフィルタであり、
上記第1の画像信号処理手段は、赤、緑及び青の色信号を入力とする画像信号処理手段であり、
上記第2の画像信号処理手段は、イエロー、シアン、緑及びマゼンダの色信号を入力とする画像信号処理手段であることを特徴とする請求項8又は9記載の撮像装置。 - 上記第2の画像信号処理手段は、上記第2の画像信号の水平信号数を低減する補間処理手段を含むことを特徴とする請求項8〜10の何れか1項に記載の撮像装置。
- 水平方向及び垂直方向に配列された複数の画素と、垂直方向の上記画素列毎に設けられ上記画素からの信号電荷を垂直方向に転送する複数の垂直電荷転送手段と、上記複数の垂直電荷転送手段から転送された信号電荷を水平方向に転送する水平電荷転送手段と、上記水平電荷転送手段から転送された信号電荷を電気信号に変換し出力する出力手段と、上記各画素に対応しかつ第1の色フィルタ及び第2の色フィルタを上記水平方向に交互に配列した第1の色フィルタ群と第3の色フィルタ及び第4の色フィルタを上記水平方向に交互に配列した第2の色フィルタ群とを上記垂直方向に交互に配列した複数の色フィルタとを有する固体撮像素子の駆動方法であって、
上記複数の画素からの信号電荷を垂直方向に1行分転送し、上記水平電荷転送手段に転送された第k行(kは自然数)の画素の信号電荷を水平方向に転送して、当該第k行のすべての画素の信号電荷を順次出力し、その後上記信号電荷を垂直方向に1行分転送するように上記固体撮像素子を駆動する第1の駆動工程と、
上記複数の画素からの信号電荷を垂直方向に1行分転送し、上記水平電荷転送手段に転送された第k行の画素の信号電荷を水平方向に0列分又は1列分転送した後、上記信号電荷を垂直方向に1行分転送して、上記第k行と第(k+1)行の画素の上記水平電荷転送手段により加算された信号電荷を水平方向に転送して、当該加算された信号電荷を順次出力し、その後上記信号電荷を1行分垂直方向に転送するように上記固体撮像素子を駆動する第2の駆動工程とを有し、
設定される動作モードに応じて、上記第1の駆動工程又は上記第2の駆動工程を繰り返し実行することを特徴とする固体撮像素子の駆動方法。 - 水平方向及び垂直方向に配列された複数の画素、及び上記各画素に対応し、かつ第1の色フィルタ及び第2の色フィルタを上記水平方向に交互に配列した第1の色フィルタ群と、第3の色フィルタ及び第4の色フィルタを上記水平方向に交互に配列した第2の色フィルタ群とを上記垂直方向に交互に配列した複数の色フィルタを有する固体撮像素子の駆動回路であって、
設定された動作モードに応じて、上記複数の画素の信号を画素毎に順次出力するように、又は上記垂直方向に隣接する2つの上記水平方向の画素ラインの組毎に斜め方向に隣接する画素の信号の加算及び上記垂直方向に隣接する画素の信号の加算を交互に行い、得られる加算信号を出力するように上記固体撮像素子に駆動信号を供給することを特徴とする駆動回路。
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