JP3119529B2 - 撮像装置 - Google Patents

撮像装置

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JP3119529B2 JP04196124A JP19612492A JP3119529B2 JP 3119529 B2 JP3119529 B2 JP 3119529B2 JP 04196124 A JP04196124 A JP 04196124A JP 19612492 A JP19612492 A JP 19612492A JP 3119529 B2 JP3119529 B2 JP 3119529B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、撮像装置に係り、特に
固体撮像素子を用いた撮像装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】固体撮像素子を用いた撮像装置では、光
電変換を行なう受光素子に蓄積された画素情報である電
荷を、固体撮像素子内の転送部分に転送して、テレビジ
ョン信号の走査と同じ配列の信号を得る。
【0003】上記撮像素子を駆動する制御信号の基本周
波数はテレビジョン信号の1水平映像有効期間に相当す
る画素数で決定されるため、水平画素数が異なると、撮
像素子を駆動するための制御信号を生成する回路、アナ
ログ処理では単一撮像素子で構成されたカラー撮像素子
から輝度信号・色信号を生成する処理回路において変調
された撮像素子から搬送波成分を除去するまでの処理
部、又はディジタル処理では搬送色信号生成部を除いた
他の処理部で、撮像素子を駆動している基本周波数で信
号処理をする必要があった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例では固体撮像素子の画素サイズによって、転送クロ
ックの周波数が異なったものとなるため、上記固体撮像
素子から読みだされた信号を処理して、テレビジョン信
号を得ようとする際に、信号処理回路の構成が複雑にな
り、また異なる画素サイズ毎に個別種の撮像素子駆動装
置が必要になるという課題があった。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明の撮像装置は、撮
像素子と、該撮像素子の各画素情報を所定の走査方式に
従って映像信号として素子外部に出力するための転送駆
動信号発生手段と、該転送駆動信号発生手段を動作させ
るために、固定の周波数で発振する発振手段と、該発振
手段によって駆動され、該転送駆動信号発生手段より出
力される水平同期信号によって初期化される計数手段
と、該計数手段の計数値と前記撮像素子の水平画素数の
とを比較する比較手段と、該比較手段の比較結果によ
り、該計数手段の計数値が該水平画素数の値より大きく
なった場合には、該転送駆動信号発生手段の駆動信号を
不活性化させる手段と、を有することを特徴とする。
【0006】
【作 用】撮像素子の各画素情報をテレビジョン信号の
走査方式に従い信号として素子外部に出力するには、テ
レビジョン信号の1水平映像有効期間に撮像素子の所定
の画素からの信号を出力する必要がある。このため、撮
像素子を駆動する制御信号の基本周波数が、テレビジョ
ン信号の1水平映像有効期間に相当する画素数で決定さ
れていた。
【0007】本発明は、発振手段及び転送駆動信号発生
手段により出力される撮像素子を駆動する制御信号を固
定した周波数として撮像素子を駆動するものとし、撮像
素子の画素数が少なく、テレビジョン信号の1水平映像
有効期間より短い期間で撮像素子の画素信号の出力が終
了してしまう場合にも、発振手段により駆動され該転送
駆動信号発生手段より出力される基準信号により初期化
される計数手段と、この計数手段の計数値と前記撮像素
子の画素数の値とを比較する比較手段とを用いて、計数
値が不定の画素数の値よりも大きくなった時に該転送
動信号発生手段の駆動信号を不活性化させることで、信
号処理を可能とし、1水平映像有効期間内に出力する撮
像素子の画素情報データ数を固定周波数の駆動信号で任
意に設定できるようにしたものである。
【0008】
【実施例】以下、本発明の実施例について図面を用いて
詳細に説明する。
【0009】図1は本発明の撮像装置の一実施例を表わ
すブロックダイアグラムである。
【0010】同図において、1はレンズなどの撮像光学
処理系、2は撮像光学処理系1の撮像レンズの焦点を制
御する焦点制御系、4は入射光量を制御する絞り、3は
入射光量を調整するため絞り4を制御する絞り制御系、
5は微小色分解フィルタを含む光電変換素子(CCD)
であるところの2次元カラー撮像素子、6は撮像素子5
を駆動する駆動回路(CCDドライバー)である。駆動
回路6はテレビジョン信号の垂直ブランキング期間にあ
たる期間内に撮像素子内の光電変換素子に蓄積された電
荷を垂直転送部へ転送するための制御信号φV0、φV
1、φV2、φV3を生成するとともに、テレビジョン
信号の映像信号有効期間内に相当する期間内に垂直転送
部から転送された水平転送部の電荷を転送するための制
御信号φH0、φH1、φH2、φH3を生成する。
【0011】7は撮像素子5からの出力信号のリセッ
ト,クロックノイズを取り除く相関2重サンプリング回
路(CDS)、8はCDS7の出力を制御電圧端子の制
御電圧に応じて利得を可変させる利得可変増幅器(AG
C)、9は入力映像信号の黒レベルを所定の電圧に固定
させるクランプ回路、20は入力信号に応じたディジタ
ルデータを出力するA/D変換器、10はAGC出力信
号からテレビジョン信号における輝度信号、色差信号を
生成させるための信号処理回路である。なお、信号処理
回路10の構成については後述する。
【0012】11は、信号処理回路10で得られた原色
信号から、色差信号R−Y・B−Yを生成するための色
差マトリクス処理部、17は加算器、24−a,24−
b,24−cは書き込みと読みだしが非同期で行える遅
延回路、13は信号処理回路10から得られた色差信号
を所与の放送規格に準拠させた搬送色信号に生成するた
めの搬送色信号変調回路、14a,14bはディジタル
信号データをアナログ信号へ変換するためD/A変換器
である。15は搬送色信号出力端子、16は輝度信号出
力端子である。
【0013】12は信号処理回路10より得られた信号
に関するディジタルデータが入力され(後述するデータ
処理部122より入力される)、該ディジタルデータを
処理して得られたデータにより、信号処理回路10、焦
点制御系2、入射光量制御系3、利得制御系8への制御
信号を出力するマイクロコントロールユニット(MC
U)である。
【0014】18は固定周波数の発信器、19は逓倍回
路であって倍数の設定が外部から可能なようになってい
る。21は外部から初期化可能な計数回路、22は複数
のディジタルデータを2進数として比較するための比較
回路で計数回路21のカウント値とMCU12から出力
されているデータとを比較し、ゲート回路23に出力す
る。また、100−1はタイミングコントローラであっ
て、発信器18の固定周波数信号により、クロック、水
平同期信号HD、垂直同期信号VD、NTSC,PAL
規格切り替え信号N/P、各処理部で必要とする各周波
数,位相のクロックCLOCKS、テレビジョン信号形
成のためのブランキングパルスBLK、バーストフラグ
パルスBF、色副搬送波SC、線順次信号ALT、複合
同期信号CSYNC等を生成する。
【0015】なお、本実施例において、転送駆動信号発
生手段はタイミングコントローラ100−1,駆動回路
6であり、発振手段は発信器18であり、計数手段は計
数回路21であり、比較手段は比較回路22であり、
駆動信号発生手段の駆動信号を不活性化させる手段は
ゲート回路23である。かかる構成部の動作の詳細につ
いては、後述する。
【0016】図2は図1で示した信号処理回路10の内
部の一構成例をあらわす図であって、102−a,10
2−bは固定長のディジタルデータ遅延回路、103−
a,103−b,103−c,103−dは帯域制限を
行なう低域ろ波器、104は切り替え器、106は切り
替え器104により生成された時分割順次信号に対しマ
トリクス乗算を行う乗算器、105はガンマ補正および
高輝度部分のレベル圧縮を行なうガンマニー処理部、1
07は時分割信号データを並列データへ変換するための
切り替え器、113は輝度信号をガンマ補正処理する回
路、122はMCUが前述各処理系を制御する際に必要
なデータ信号をMCUが取り込み処理するのが容易なよ
うに前処理を行なうデータ処理部である。
【0017】図3は、図1に示した撮像素子5、ゲート
回路23の構成図である。
【0018】同図に示すように撮像素子5はインタライ
ン転送CCDで、30は受光蓄積部、31は垂直転送
部、32は水平転送部、33は出力端である。ゲート回
路23は垂直転送部31及び水平転送部32のそれぞれ
の制御信号線に設けられている。
【0019】以下、図1〜図3及び図4,図5のタイミ
ングチャートを用いて上記実施例の撮像装置の動作につ
いて説明する。図4は、本構成例で扱える最大の水平画
素数で構成される撮像素子の制御信号の動作をあらわす
タイミングチャートである。図5は、図4で示したより
も小さい水平画素数で構成される撮像素子の制御信号の
動作をあらわすタイミングチャートである。
【0020】図1において、不図示の被写体は、撮像レ
ンズ1、絞り制御系3により入射光量が調節され、撮像
素子5の受光蓄積部30に電荷として蓄積される。蓄積
された電荷は、映像信号の垂直ブランキング期間(図4
中、V−BLK)に相当する期間内に垂直転送部31へ
転送される。垂直転送部31へ転送された電荷は水平ブ
ランキング期間(図4中、H−BLK)に水平転送部3
2へ送出される。上記転送を制御する制御信号が、V−
PH0、V−PH1、V−PH2、V−PH3である。
水平転送部に転送された電荷は、制御信号H−PH0、
H−PH01、H−PH2、H−PH3により水平映像
有効期間内で水平転送部32より出力される。なお、図
4において、H−PH0′、H−PH01′、H−PH
2′、H−PH3′はH−PH0、H−PH01、H−
PH2、H−PH3の部分拡大した信号を示す。
【0021】水平転送部32からの出力は電圧に変換さ
れたのち、CDS7,AGC8によりそれぞれCDS処
理,AGC処理されて、A/D変換器20によりA/D
変換されディジタルデータとなる。
【0022】水平転送に使用される制御信号φH0、φ
H1、φH2、φH3の周波数は、画素サイズに関わら
ず一定とし、1水平同期期間相当の画素数の信号が撮像
素子から送出された時点でゲート回路23からの制御信
号H−PH0、H−PH01、H−PH2、H−PH3
により読みだし制御信号を不活性化させる。
【0023】これによって撮像素子、撮像素子の駆動回
路、色信号データ・輝度信号データの生成を行なう信号
処理部は常に一定の周波数で、一水平同期期間内に任意
の画素数の撮像信号を処理し、輝度信号,色差信号など
のテレビジョン信号を生成することが可能になる。
【0024】撮像素子5の電荷水平転送に使用される制
御信号φH0、φH1、φH2、φH3は、ゲート回路
23の一方の端子に入力され、ゲート回路23の出力H
−PH0、H−PH01、H−PH2、H−PH3が撮
像素子5の水平転送制御端子に出力されている。ゲート
回路23の他の入力端子には、比較器22の出力が入力
され、比較器22の一方の入力端子には、前述した水平
同期信号HDによってリセットされるカウンタ21のカ
ウント値(発信器18からのパルス信号のカウント値)
が入力されており、もう一方の入力端子には、MCU1
2から出力されているデータが入力されている。
【0025】MCU12からは、水平画素数のデータが
出力されており、比較器22によって、水平同期信号H
Dによってリセットされた後のカウント値と水平画素数
のデータとの比較が行なわれる、カウント値がMCU1
2からの設定値より大きくなると比較器22からのフラ
グが出力され、ゲート回路23を介して供給されている
水平転送制御信号が停止する。小さい水平画素数で構成
される撮像素子の水平転送制御信号H−PH0、H−P
H1、H−PH2、H−PH3(ゲート回路23の出
力)は、その水平画素数が小さいために、大きい水平画
素数で構成される撮像素子の場合よりも早く水平転送制
御信号が停止する。図5に示す水平転送制御信号H−P
H0、H−PH1、H−PH2、H−PH3は、図4と
の対比から明らかなように図4の水平転送制御信号より
も早く停止している。
【0026】上記の操作により撮像素子から読みだされ
た撮像映像信号は、CDS7によりクロック成分とリセ
ットノイズが除去された後、利得可変増幅器8により、
利得制御信号に応じた利得で増幅され、クランプ回路9
で黒レベルをA/D変換器20の入力レンジの概ね下限
の基準に固定され、A/D変換器20によりディジタル
データ信号に変換される。
【0027】このディジタル信号は、図2に示した低域
ろ波器103−a,103−b,103−cにより所定
の帯域制御を施され、切り替え回路104により、同種
の色信号成分データ系列に振り分けられる。上記低域ろ
波器103−a,103−b,103−cは、従属に接
続された記憶手段、各々の記憶手段からの出力が一方の
入力に接続され、もう一方の入力がMCU12からの出
力に接続されている乗算器、乗算器の出力を積算する積
算器から構成されている。上記乗算器の乗数は、撮像素
子5からの出力を上記のように間欠的に行なわないとき
の駆動周波数を規格化周波数として算出された所定の応
答を有する低域ろ波器を構成するようになっている。上
記のように帯域制限を施されたデータ系列はデータ量の
削減が可能であり、本実施例のように時分割処理により
ハードウェアの削減が可能である。帯域制限を受けた時
分割データ系列はデータ系列間でマトリクス処理等を施
す色分離処理部106で基本的な原色光に分解され、撮
像素子の色成分抽出画素の画素配列により決定される色
信号変調搬送波を除去する輝度信号生成部で輝度信号が
生成される。
【0028】上記の出力信号データは、ガンマニー処理
部105によってガンマ補正処理、高レベルデータの圧
縮が施され、低域ろ波器103−a,103−b,10
3−cによって折返し成分を除去されたのち、色差信号
生成部11によって原色信号データから、所定の比率に
従って色差信号データを生成する。
【0029】生成された輝度信号、色差信号は、書き込
みと読みだしが非同期で行える遅延回路24−a,24
−b,24−cで時間軸伸張処理を行なう。
【0030】上記遅延回路24−a,24−b,24−
cには、リセット信号として水平同期信号HDが供給さ
れ、書き込み信号として色信号・輝度信号生成処理部と
同じクロックが供給され、読みだし信号としてプログラ
マブルPLL19の出力が供給されており、PLLの逓
倍率は、MCUにセットされたCCDの水平画素数をも
とにMCUが算出し、PLL19へデータを送出する。
【0031】上記2つの色差信号データの各々は変調器
13により、所定の放送規格に準拠した位相基準をカラ
ーバーストフラグタイミング信号BFに従い加えたの
ち、信号データと同一振幅で、符号が反対であるデータ
を生成する。上記4つデータ系列を、所定の規格の副搬
送周波数の4倍の周波数で反対符号のデータ系列が反対
位相になるように、副搬送波の4種の位相に対応させて
出力する。この出力をD/A変換器14によりアナログ
信号に変換され、副搬送波周波数を中心とした不図示の
バンドパスフィルタに入力される。また輝度信号は、前
述、非同期メモリで得られた伸長出力をD/A変換して
不図示の低域ろ波器を通過させることによって得られ
る。
【0032】なお、上記実施例で使用された可変遅延線
24−a,24−b,24−cを出力信号の拡大縮小処
理や、撮増装置の振動による撮影画像のぶれ防止等に使
用してもなんら差し支えない。
【0033】以上説明した、本実施例によれば、撮像素
子からの出力信号を処理して所定の規格のテレビジョン
信号を得るための処理回路を駆動するクロックパルスと
同一のパルスから生成されたクロックパルスを間欠的に
出力させ、上記間欠信号データを輝度信号に対してはD
/A変換する前の段階で、搬送色信号に於いては該所定
のテレビジョン信号規格に準拠した搬送波で変調する際
に連続データとして伸張することにより、任意の画素サ
イズに対応したテレビジョン信号生成処理回路、撮像素
子駆動回路を実現することが可能になる。
【0034】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明の撮
像装置によれば、1水平映像有効期間内に出力する撮像
素子の画素情報データ数を固定周波数の駆動信号で任意
に設定することが可能になり、信号処理回路の構成が簡
単になり、また異なる画素サイズの撮像素子について同
一の駆動装置で駆動することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の撮像装置の一実施例の構成を表わすブ
ロック図である。
【図2】図1で示した信号処理回路10の内部の一構成
例をあらわすブロック図である。
【図3】図1に示した撮像素子5、ゲート回路23の構
成図である。
【図4】本発明の一実施例の動作を表わすタイミングチ
ャートであって、本構成例で扱える最大の水平画素数で
構成される撮像素子の制御信号の動作をあらわす。
【図5】図4で示したよりも小さい水平画素数で構成さ
れる撮像素子の制御信号の動作をあらわすタイミングチ
ャートである。
【符号の説明】
1 撮像光学処理系、 2 焦点制御系、 3 絞り制
御系、 4 絞り、5 2次元カラー撮像素子、 6
駆動回路、 7 相関2重サンプリング回路(CD
S)、 8 利得可変増幅器(AGC)、 9 クラン
プ回路、 10信号処理回路、 11 色差マトリクス
処理部、 12 マイクロコントロールユニット(MC
U)、 13 搬送色信号変調回路、 14 D/A変
換器、15 搬送色信号出力端子、 16 輝度信号出
力端子、 17 加算器、 18 発信器、 19 逓
倍回路、 20 A/D変換器、 21 計数回路、2
2 比較回路、 23 ゲート回路、 24−a 遅延
回路、 24−b 遅延回路、 24−c 遅延回路、
100−1 タイミングコントローラ、102−a
ディジタルデータ遅延回路、 102−b ディジタル
データ遅延回路、 103−a 低域ろ波器、 103
−b 低域ろ波器、 103−c低域ろ波器、 103
−d 低域ろ波器、 104 切り替え器、 105ガ
ンマニー処理部、 106 乗算器、 107 切り替
え器、 113 輝度信号をガンマ補正処理する回路、
122 データ処理部。

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 撮像素子と、 該撮像素子の各画素情報を所定の走査方式に従って映像
    信号として素子外部に出力するための転送駆動信号発生
    手段と、 該転送駆動信号発生手段を動作させるために、固定の周
    波数で発振する発振手段と、 該発振手段によって駆動され、該転送駆動信号発生手段
    より出力される水平同期信号によって初期化される計数
    手段と、 該計数手段の計数値と前記撮像素子の水平画素数の値
    を比較する比較手段と、 該比較手段の比較結果により、該計数手段の計数値が該
    水平画素数の値より大きくなった場合には、該転送駆動
    信号発生手段の駆動信号を不活性化させる手段と、 を有することを特徴とする撮像装置。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の撮像装置において、
    記撮像素子の水平画素数の値を前記比較手段に出力する
    出力手段を有することを特徴とする撮像装置。
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