JP2007288605A - 撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】製造コストの低減を図りつつ、立体視が可能な画像の画像データを得る。
【解決手段】ＣＣＤイメージセンサの各受光素子で信号電荷が蓄積されるとＣＣＤイメージセンサには読み出しパルスが同時に入力される。これに応答してＣＣＤイメージセンサでは、全ての信号電荷が一斉に垂直転送路に送られる。この後、各ＣＣＤイメージセンサには垂直転送パルスが同時に入力される。これに応答して各ＣＣＤイメージセンサでは垂直転送が行われる。垂直転送の後、一方のＣＣＤイメージセンサに水平転送パルスが入力される。水平転送パルスが入力されたＣＣＤイメージセンサでは１水平ライン分の信号電荷が転送時間ｔで水平転送される。次に他方のＣＣＤイメージセンサに水平転送パルスが入力される。水平転送パルスが入力されたＣＣＤイメージセンサでは１水平ライン分の信号電荷が転送時間ｔで水平転送される。
【選択図】図３

Description

本発明は、水平方向に並べられた複数の固体撮像素子を有し、各々で撮像された画像を１画面内に水平に並べて表示する画像表示装置を備え、立体視可能な画像の画像データを得ることができる撮像装置に関する。

例えば特許文献１で示されているように、ＣＣＤイメージセンサやＣＭＯＳ型イメージセンサなどの固体撮像素子を用いた撮像装置は広くデジタルカメラと称され、撮影レンズで光学的に得た被写体像を固体撮像素子によって画像信号に変換し、電子的にその画像を撮影、記録する機能を有している。このようなデジタルカメラで立体視が可能な画像データを簡便に得るには、例えば特許文献２，３で示されているように視差のある二種類の画像をほぼ同時に撮影する必要があり、こうして得られた各々の画像データは個別に記録しておく必要がある。このため、こうした３Ｄカメラでは焦点距離が等しい一対の撮影レンズが離間して配置され、その各々の結像面に個別の固体撮像素子が設けられている。そして、静止画の撮影時には一回の撮影操作で視差のある二種類の画像データを同時に得るようにしている。
特開２００５−３４１２６１号公報 特開平７−２０３３５６号公報 特開１０−２１０４５１号公報

しかしながら特許文献２や特許文献３の方法では、固体撮像素子ごとに得られた画像データを個別に記録する必要があるため、各固体撮像素子で得られた画像を一画面内で表示するには、個別に記録された画像データを合成する必要が生じる。画像データの合成を行うには、固体撮像素子ごとのメモリや画像データを合成するための処理回路が必要になるため、３Ｄカメラはその製造コストが上昇する傾向にあった。

本発明の撮像装置は、上記問題を解決するためになされたものであり、製造コストの低減を図りつつ、立体視が可能な画像の画像データを得ることができる撮像装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の撮像装置は、水平方向に並べられた複数の固体撮像素子を有し、各々で撮像された画像を水平に並べた合成画像を１画面内に表示する画像表示装置を備えた撮像装置において、前記固体撮像素子で得られた前記合成画像の１水平ライン分の画像信号を前記固体撮像素子ごとに順次に出力するデータ出力手段と、前記画像信号の出力順に従って前記合成画像を生成していく画像生成手段とを設けたものである。

なお、前記固体撮像素子はＣＣＤイメージセンサであって、前記ＣＣＤイメージセンサで垂直走査を行うタイミングを互いに同一にすることが好ましい。

また、前記固体撮像素子はＣＣＤイメージセンサであって、前記ＣＣＤイメージセンサ同士で信号電荷を受光素子から垂直転送路に送るタイミングを互いに同一にすることが好ましい。

また、各々の前記ＣＣＤイメージセンサにおいて、信号電荷を全受光素子から一斉に垂直転送路に送ることが好ましい。

本発明の撮像装置は、固体撮像素子で得られた合成画像の１水平ライン分の画像信号を固体撮像素子ごとに順次に出力し、画像信号の出力順に従って合成画像を生成していくので、固体撮像素子で得られた画像信号を個別に画像データとして生成する必要がなくなって画像データを記録するメモリの数を低減することが可能になり、製造コストの低減を図りつつ、立体視が可能な画像の画像データを得ることができる。

複数のＣＣＤイメージセンサで垂直走査を行うタイミングを互いに同一にしたので、先行して行われる垂直走査と後続して行われる垂直走査との間に各ＣＣＤイメージセンサでの水平走査を行うことが可能になり、効率よく水平転送操作を行うことができる。

また、ＣＣＤイメージセンサ同士で信号電荷を受光素子から垂直転送路に送るタイミングを互いに同一にしたので、得られる画像信号同士に時間差が生じることを防止でき、立体視が可能な画像が不自然になることを防止できる。

また、各々のＣＣＤイメージセンサにおいて、信号電荷を全受光素子から一斉に垂直転送路に送るので、各ＣＣＤイメージセンサで信号電荷を合成する必要がなくなり、効率良く信号電荷の読み出しを行うことができる。

図１に示すように、デジタルカメラ（撮像装置）１０は、システムコントローラ１１により全体の動作が制御される。デジタルカメラ１０は、水平方向に並べられた２つのＣＣＤイメージセンサ（固体撮像素子）１２，１３を備えている。なお、図では被写体に向かって左側のＣＣＤイメージセンサ１２を「ＣＣＤ−Ｌ」、被写体に向かって左側のＣＣＤイメージセンサ１３を右側が「ＣＣＤ−Ｒ」としている。これらのＣＣＤイメージセンサ１２，１３は、それぞれのレンズ１４，１５で得られた被写体像の信号電荷をＣＣＤドライバ１６から各種の駆動パルスを受けて出力する。

アナログ信号処理回路１７，１８は、ＣＣＤイメージセンサ１２，１３から出力された画像信号に対して所定の処理を施して画像信号をデジタル化する。また、アナログ信号処理回路１７，１８にはゲイン補正回路が含まれている。ゲイン補正回路は、タイミングジェネレータ１９から入力される制御信号に基づいて画像信号のゲイン補正を行う。

アナログ信号処理回路１７，１８でデジタル化された画像信号はスイッチング回路（データ出力手段）２０に入力される。スイッチング回路２０には、例えばマルチプレクサが用いられている。スイッチング回路２０は、各回路１７，１８から入力された画像信号をその入力順に順次にシステムコントローラ１１に出力する。なお、スイッチング回路２０は、マルチプレクサに代えてワイヤードＯＲによる回路構成としてもよい。

デジタル信号処理回路（画像生成手段）２１は、スイッチング回路２０から出力された画像信号に対してその出力順に、同時化（色補間）、ＹＣ変換、ガンマ補正、輪郭補正、ホワイトバランス補正などの周知の各種画像処理を施す。これにより画像データが生成される。生成された画像データはシステムコントローラ１１によりフレームメモリ２２に書き込まれる。フレームメモリ２２に書き込まれた画像データはＬＣＤドライバ２３に送られる。ＬＣＤドライバ２３はＬＣＤ２４のサイズや表示画素数に応じて画像データに変調処理を行った後、ＬＣＤ２４でスルー画を表示させる。ＬＣＤ２４では、ＣＣＤイメージセンサ１２，１３で撮像された画像を水平に並べた合成画像がスルー画として表示される。

ＬＣＤ２４のスルー画像を観察しながらフレーミングを行い、シャッタ操作を行うとその時点でフレームメモリ２２に格納されている画像データがフリーズされる。そして、所定の操作を行うと、このフリーズ画像がメディアコントローラ２５によりメモリカード２６に記録された後、フリーズ画像のクリア処理が行われる。

図２に示すように、ＣＣＤイメージセンサ１２，１３はインターライン・トランスファ方式によって駆動される。ＣＣＤイメージセンサ１２，１３は、受光素子３０、垂直転送路３１、水平転送路３２、出力回路３３を備えている。受光素子３０は、被写体光をその光量に応じた信号電荷に変換し、この信号電荷を蓄積する。垂直転送路３１は、受光素子３０の垂直列毎に設けられている。垂直転送路３１では、各受光素子３０から読み出された信号電荷が垂直転送される。水平転送路３２では、垂直転送路３１から垂直転送された信号電荷が水平転送される。ＣＣＤイメージセンサ１２，１３では、合成画像の１水平ライン分の信号電荷が１回の水平転送で転送される。出力回路３３は、水平転送路３２によって水平転送された信号電荷を画像信号に変換し、この画像信号を外部出力する。

タイミングジェネレータ１９は、ＣＣＤドライバ１６からＣＣＤイメージセンサ１２，１３に出力される各種の駆動パルス（読み出しパルス、垂直転送パルス、水平転送パルス、リセットパルスなど）の出力タイミングを制御することによって信号電荷の受光素子３０からの読み出し、垂直転送、水平転送を行うタイミングを制御する。

タイミングジェネレータ１９はＣＣＤイメージセンサ１２，１３に全画素走査を行わせる。全画素走査では一度にすべての受光素子３０から信号電荷が読み出される。また、信号電荷の読み出しを行うタイミングはＣＣＤイメージセンサ１２，１３同士で同一とされ、さらに、垂直転送を行うタイミングもＣＣＤイメージセンサ１２，１３同士で同一とされる。信号電荷の垂直転送が行われると、ＣＣＤイメージセンサ１２とＣＣＤイメージセンサ１３とで交互に水平転送が行われる。垂直転送は、各ＣＣＤイメージセンサ１２，１３で同一のタイミングで行われるから、各ＣＣＤイメージセンサ１２，１３からは互いの同一水平ラインの信号電荷が水平転送される。

次に、上記のように構成されたデジタルカメラ１０で撮影を行ったときの処理の流れを説明する。図３及び図４に示すように、ＣＣＤイメージセンサ１２，１３の各受光素子３０で信号電荷が蓄積されるとＣＣＤイメージセンサ１２，１３には読み出しパルスが同時に入力される。これに応答してＣＣＤイメージセンサ１２，１３では、全ての信号電荷が一斉に垂直転送路３１に送られる。この後、ＣＣＤイメージセンサ１２，１３には垂直転送パルスが同時に入力される。これに応答してＣＣＤイメージセンサ１２，１３では垂直転送が行われる。なお、垂直転送のタイミングはＣＣＤイメージセンサ１２とＣＣＤイメージセンサ１３とで同一となる。

垂直転送の後、ＣＣＤイメージセンサ１２に水平転送パルスが入力される。これに応答してＣＣＤイメージセンサ１２では合成画像の１水平ライン分の信号電荷が転送時間ｔで水平転送される。転送時間ｔが経過してＣＣＤイメージセンサ１２での水平転送が終了すると、ＣＣＤイメージセンサ１３に水平転送パルスが入力される。これに応答してＣＣＤイメージセンサ１３で合成画像の１水平ライン分の信号電荷が水平転送される。ＣＣＤイメージセンサ１３での水平転送もＣＣＤイメージセンサ１２と同一の転送時間ｔで行われる。結果的にＣＣＤイメージセンサ１２，１３の各々での１回の水平転送に要する転送時間は２ｔとなる。

水平転送された信号電荷は出力回路３３で画像信号に変換されて出力される。出力回路３３から出力された画像信号は、スイッチング回路３０に順次に入力される。スイッチング回路３０に入力された画像信号はその入力順にシステムコントローラ１１に出力される。ＣＣＤイメージセンサ１２，１３での水平転送は交互に行われるので、スイッチング回路３０では、ＣＣＤイメージセンサ１２，１３の画像信号が交互に出力される。

各イメージセンサ１２，１３の画像信号はスイッチング回路３０からの出力順にデジタル信号処理回路２１で信号処理が行われる。信号処理が行われて生成された画像データはフレームメモリ２２に書き込まれる。フレームメモリ２２への画像データの書き込みはスイッチング回路３０からの画像信号の出力順に順次行われていく。このため、フレームメモリ２２の画像データはＣＣＤイメージセンサ１２用の画像データとＣＣＤイメージセンサ１３用の画像データとに区別されることなく、１つの画像データとして生成されていく。以上の処理は全受光素子３０の信号電荷が水平転送されるまで繰り返し行われる。全受光素子３０の信号電荷が水平転送されると、再び各ＣＣＤイメージセンサ１２，１３に読み出しパルスが入力されて上記と同様の処理が行われる。

合成画像の画像データが生成されると、フレームメモリ２２に書き込まれた画像データに基づいてＬＣＤ２４でスルー画が表示され、合成画像がスルー画として表示される。

シャッタ操作を行うとその時点でフレームメモリ２２に格納されている画像データがフリーズされる。そして、所定の操作を行うと、このフリーズ画像がメディアコントローラ２５によりメモリカード２６に記録される。メモリカード２６には各イメージセンサ１２，１３で撮影された合成画像の画像データが記録される。このため、得られたプリントは合成画像を表示したものとなる。

上記実施形態では、本発明をデジタルカメラに適用した例について説明したが、例えばカメラ付き電話に本発明を適用するなど、他の撮像装置に本発明を適用してよい。

上記実施形態では、固体撮像素子の例としてＣＣＤイメージセンサを挙げたが、例えばＣＭＯＳイメージセンサを固体撮像素子として用いるなど、他の固体撮像素子を本発明で適用してよい。

デジタルカメラの構成を示すブロック図である。 ＣＣＤイメージセンサの構成を示すブロック図である。 本発明のデジタルカメラで撮影を行った際の処理の流れを示すフローチャートである。 各ＣＣＤイメージセンサでの信号電荷の読み出し、垂直・水平転送を行う際のタイミングチャートである。

符号の説明

１０ デジタルカメラ（撮像装置）
１１ システムコントローラ
１２，１３ ＣＣＤイメージセンサ（固体撮像素子）
１６ ＣＣＤドライバ
１９ タイミングジェネレータ
２０ スイッチング回路（データ出力手段）
２１ デジタル信号処理回路（画像生成手段）
３０ 受光素子
３１ 垂直転送路
３２ 水平転送路
３３ 出力回路

Claims (4)

1. 水平方向に並べられた複数の固体撮像素子を有し、各々で撮像された画像を水平に並べた合成画像を１画面内に表示する画像表示装置を備えた撮像装置において、
   前記固体撮像素子で得られた前記合成画像の１水平ライン分の画像信号を前記固体撮像素子ごとに順次に出力するデータ出力手段と、
   前記画像信号の出力順に従って前記合成画像を生成していく画像生成手段とを設けたことを特徴とする撮像装置。
2. 前記固体撮像素子はＣＣＤイメージセンサであって、
   前記ＣＣＤイメージセンサで垂直走査を行うタイミングを互いに同一にしたことを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
3. 前記固体撮像素子はＣＣＤイメージセンサであって、
   前記ＣＣＤイメージセンサ同士で信号電荷を受光素子から垂直転送路に送るタイミングを互いに同一にしたことを特徴とする１又は２記載の撮像装置。
4. 各々の前記ＣＣＤイメージセンサにおいて、信号電荷を全受光素子から一斉に垂直転送路に送ることを特徴とする２又は３記載の撮像装置。

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