JP3162206B2 - システムクロック可変形ディジタル電子スチルカメラ - Google Patents

システムクロック可変形ディジタル電子スチルカメラ

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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、単板または二板構成の
固体撮像素子を用いたディジタル電子スチルカメラ、さ
らに詳しくいえば、低照度での画質の改善を図るためシ
ステムクロックの周波数を自由に可変できるようにした
ディジタル電子スチルカメラに関する。
【0002】
【従来の技術】ディジタル電子スチルカメラの提案が盛
んに行われており、コストダウンを計るために電子スチ
ルカメラの撮像部には単板または二板の撮像素子が用い
られている。この撮像素子のセンサの配列は、構造上平
面に制約があるために,色成分を検出するためのカラー
フィルタを水平方向に配置している。その結果、銀塩フ
ィルムの感光部のように光の入射方向すなわち垂直方向
に階層化している方式に比べて、センサの総数から得ら
れる解像度は低くなる。しかし装置の高価格化を抑える
ために、装置あたりの撮像素子やA/D変換器の個数を
1個にする構成が一般に採用されている。このような場
合、例えば原色タイプの単板撮像素子では、各センサの
全面に色フィルタを市松状に配置して色フィルタに対応
するビディオ信号を取り出し、信号処理回路で輝度信号
と色差信号に変換する方式のディジタル電子スチルカメ
ラが多い。この撮像素子のセンサ出力をディジタル信号
に変換するときに,例えばGRGBGRGB…………の
配列で各センサより出力されるので、A/D変換は時間
的に順次ディジタル変換している。よって、GRGB…
…のセンサを走査する速度に対応するサンプル周波数に
対してナイキスト周波数が等しくなり、折り返し歪が発
生したり、GRGB………の信号間の干渉を受け各色信
号の混色が生じたりする問題があった。特に被写体の照
度が低い場合には画質が極端に低下する。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】そこで、システムのコ
スト低減のために装置あたり撮像素子やA/D変換器の
使用個数が1個でも性能のよい回路構成の実現が要請さ
れる。本発明は上記要請に応えるもので、その目的は、
単板式または二板式の撮像素子を用いるディジタル電子
スチルカメラにおいて、被写体が低照度の場合でも、ク
ロック周波数を低く,すなわちクロックの周期を長くで
きる回路構成にすることにより,A/D変換時の量子化
ノイズの削減やセンサ間の信号の干渉を少なくし、低照
度でも良好な画質を得ることができるシステムクロック
可変形ディジタル電子スチルカメラを提供することにあ
る。
【0004】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に本発明によるシステムクロック可変形ディジタル電子
スチルカメラは、単板または二板構成の固体撮像素子を
用いたディジタル電子スチルカメラにおいて、撮影モー
ドを設定するための撮影モード設定手段と、被写体照度
のレベルを出力するディジタル信号処理回路と、NTS
C方式のシステムクロックの他に、このシステムクロッ
クより低周波数のクロックを出力可能なシステムクロッ
ク発振回路と、システムクロックの可変に伴う処理時間
の可変に対して正しく動作するように容量切換回路が設
けられたCDS回路と、前記システムクロック発振回路
が出力するクロックに同期する固体撮像素子駆動回路
と、前記システムクロック発振回路が出力するクロック
に同期するディジタル液晶駆動回路と、前記ディジタル
液晶駆動回路により表示駆動されるモニタ用液晶表示装
置と、前記ディジタル信号処理回路が出力する被写体照
度のレベルを判定し、前記レベルが所定値より小さいと
判断し、かつ前記撮影モード設定回路の設定に基づき静
止被写体であると判断した場合、前記システムクロック
発振回路が出力するクロックの周波数をシステムクロッ
クの周波数より小さくなるように変化させ、前記変化さ
せたクロックに対応させてA/D変換器,前記固体撮像
素子駆動回路,前記ディジタル液晶駆動回路および前記
CDS回路を駆動するように制御する制御手段とから構
成されている。
【0005】
【作用】上記構成によれば、ビデオ信号のレベルを検出
して、被写体の照度が低いことを判断し、その状態で
は、システムクロックの周期を長くする手段により、低
照度の被写体でも,蓄積時間の増加によるビデオ信号成
分増加(感度増加)およびセンサ間の信号間の干渉の減
少によるノイズの抑制効果により、よい画像を得る。
【0006】
【実施例】以下、図面を参照して本発明をさらに詳しく
説明する。図1は本発明によるディジタル電子スチルカ
メラに用いる単板固体撮像素子の構造を説明するための
概略図、図2はこの固体撮像素子の動作を説明するため
のタイミングチャートである。まず、この図1および図
2を用いて固体撮像素子の構造から説明する。フレーム
画面上の画素の総数に相当する受光センサ31,32が
マトリックス状に配列されている。これらの受光センサ
はホトダイオードで構成されている。このうち、受光セ
ンサ31はフレーム走査のうちの第1フィールドに対応
する信号電荷を蓄積し、受光センサ32は第2フィール
ドに対応する信号電荷を蓄積するようになっている。こ
れらの受光センサの前面にはG,RおよびBの原色輝度
信号を得るための例えばG縦ストライプ,R,Bの市松
模様の色フィルタが図に示すように配置されている。
【0007】各受光センサと垂直転送部33との間には
それぞれ信号読出ゲート(リードアウトゲート)34が
設けられている。これらの信号読出ゲート34は、図示
しない駆動回路から入力される読出パルスのタイミング
で一斉にゲートを開き、各受光センサ31,32に蓄積
された信号電荷を垂直転送部33に転送するようになっ
ている。垂直転送部33に転送された信号電荷は、駆動
回路から供給される垂直駆動パルスφV1 〜φV3 によ
り垂直方向(図の下方)に順次転送され、水平転送部3
5に入る。この水平転送部35に入った信号電荷は、さ
らに、駆動回路から供給される水平駆動パルスφH1 、
φH2 により順次水平方向(図の左方)に転送され、フ
ローティングディフュージョンアンプ36を介して出力
されるようになっている。
【0008】つぎに固体撮像素子の動作について説明す
る。電荷蓄積時間の間に、各受光センサには入射光の強
度に比例した信号電荷が蓄積される。1フィールド分の
時間TV (1/60秒)が経過し、次の垂直同期信号が
到来すると、図示しないタイミングジェネレータは、駆
動回路に対し第2の読出パルスPR2を出力する。これに
より、信号読出ゲート34のポテンシャル障壁が低下
し、すべての受光センサ31,32に蓄積されていた信
号電荷37が、垂直転送部33を構成する電極へと一斉
に転送される。そして、各電極に転送された信号電荷3
7は、垂直駆動パルスφV1 〜φV3 により順次水平転
送部35に転送される。水平転送部35では、信号電荷
は水平駆動パルスφH1 、φH2 により順次水平方向に
転送される。そして、フローティングディフュージョン
アンプ36を介してビデオ信号が出力される。
【0009】図3は本発明の一実施例を示すもので、上
記単板固体撮像素子を用いたディジタル電子スチルカメ
ラの概略構成図である。図示しない被写体からの反射光
は、レンズ1,アイリス2,光学フィルタ3を介してC
CD4上に結像される。CCD4で光電変換された出力
信号は、CDS回路5でクロックなどから誘発されるノ
イズ成分が除去される。この信号はさらにガンマ補正回
路6に入力され、非線形増幅されてガンマ補正される。
ガンマ補正された信号は、A/D変換器7でディジタル
信号に変換され、並列ディジタル信号が信号処理回路8
に送出される。信号処理回路8では、輝度信号と色差信
号に変換される。メモリ制御回路15は、メモリカード
16に対し書込み読出し制御を行うもので、システム制
御CPU13からメモリインタフェース14を介して書
込み指示を受けると、信号処理回路8からの信号をメモ
リカード16の指定されたアドレス領域に記録する。シ
ステム制御CPU13は、レリーズ12が押され撮影指
示信号が入力すると、メモリ制御回路15に対し書込み
指示を出す。
【0010】上記信号処理回路8は輝度信号のレベル信
号をシステム制御CPU13に送っている。システム制
御CPU13は、被写体が所定以上の明るさか否かを判
定しており、所定以上の明るさのときは、同期信号タイ
ミング信号発生回路11に対しNTSC方式の14.3
MHzのシステムクロックを出力させる。また、所定以
下の明るさのときは、上記システムクロックより周波数
の低いクロックを出力させる。表示部がCRTの場合で
はNTSC方式の走査で設計されており、電子ビームの
走査はもとの画像を再生できないので、表示装置として
液晶ディスプレイ17が用いられている。当然液晶ディ
スプレイ17を駆動する回路はシステムクロックが変化
しても、正しく画像が再生できる同期形のドライブ回路
で構成されている。撮影前および撮影後の映像は液晶デ
ィスプレイ17でモニタすることができる。他の回路に
ついても、システムクロックに対して同期形の動作をす
るように構成されている。すなわち、システムクロック
が通常の動作(NTSC方式の動作)の周波数(14.
3MHz)で動作することは当然であるが、システムク
ロックが変化したときも各回路は正常に動作するように
構成されている。特に回路自体がディジタル回路である
ならば、同期タイプの回路であれば、対応し易い。例え
ばA/D変換器等である。しかしアナログ回路部ではそ
の対応を配慮しなければならない。
【0011】そのようにして配慮した回路がCDS回路
5である。図4はCDS回路の実施例を示す回路図であ
る。CCD4からの信号は、エミッタフォロワ結合され
たトランジスタ29のベースに入力され、リミッタ回路
21により過大信号が抑えられる。サンプルホールド回
路22,23および24において、φ1 ,φ2 のサンプ
ル信号により、CCD出力信号のなかに含まれるリセッ
ト信号とノイズとの不要信号を差引き、CDS回路の出
力すなわち差動アンプ25のVOUT には被写体の明暗に
対応するビデオ信号成分が取り出される。このサンプル
ホールド回路でシステムクロックが長くなると、φ1 ,
φ2 のサンプル信号の間隔が長くなるので、サンプルホ
ールドの電圧は低下することになる。これを避けるため
に、システム制御CPU13から受ける制御信号V
CTで、アナログSW回路(容量切換回路)26をオンに
して電気容量Ch ’を加えている。これにより、サンプ
ルホールド電圧の低下が防止され、ビデオ信号成分の減
少が改善される。
【0012】図5はCCD駆動回路,同期信号タイミン
グ信号発生回路およびLCDの詳細を示す回路図であ
る。同期信号タイミング信号発生回路11は、システム
制御CPU13の指示の下に発振回路を制御する発振器
制御回路11a,発振器制御回路11aにより可変シス
テムクロックを発生する発振器11bおよびタイミング
信号を出力するタイミング発生回路11cとから構成さ
れている。CCD駆動回路10は撮像素子を駆動するタ
イミング制御信号を発生する水平駆動回路10aおよび
垂直駆動回路10bとから構成されている。また、液晶
ディスプレイ17は同期形のLCD駆動回路17aおよ
び液晶部17bより構成されている。
【0013】図6は同期形のLCD駆動回路の構成を示
す図である。水平駆動回路10aとタイミング発生回路
11cと垂直同期信号からの制御信号が信号電極駆動回
路39と走査電極駆動回路40に印加される。ビデオア
ンプ38は内部にD/A変換器を有し、ディジタルデー
タはアナログ信号に変換され、適切なレベルに増幅され
る。この増幅されたデータはアナログスイッチ41に印
加され、信号電極駆動回路39の出力端電圧がこのアナ
ログスイッチ41に入力するとアナログスイッチ41の
出力端X−1にビデオ信号が出力される。このタイミン
グで走査電極駆動回路40の出力端子Y−1が出力され
ると、TFトランジスタ42のゲートがアクティブにな
り、ビデオ信号は一画素に対応する液晶セル43に加わ
る。この信号の大きさによって液晶の透明度が変化し、
液晶画面上に輝度のパターンが生じ再生画像が得られ
る。44は液晶セルの電気容量を示しており、ビデオ信
号を1フィールド期間記憶する働きをする。信号電極駆
動回路39と走査電極駆動回路40の各出力が順次出力
されると、その信号端子の交差する各TFトランジスタ
がオンになり、液晶表示装置上にCCDから取り込んだ
映像が再生される。
【0014】液晶セルの電気容量44は、例えば暗い被
写体を撮影する場合、感度を上げるためにシステム制御
CPUによって1フィールドの走査期間が1/60秒か
ら1/30秒に変わっても、一周期の時間内でアナログ
ビデオ信号を保持するだけの電気容量の大きさを有す
る。同期形LCD駆動回路はこのように構成されている
ので、システムクロックがNTSC方式の周波数からず
れても液晶ディスプレイは乱れることのない被写体の映
像を表示することができる。
【0015】図7は本発明によるディジタル電子スチル
カメラの動作シーケンスを説明するための図である。撮
影者は撮影に入る前に、撮影モード設定回路18によっ
てモード設定をする。撮影モードは、動きの早い被写体
に対するモード(スポーツモード)および動きの比較的
遅い被写体に対するモードのいずれかである。システム
制御CPU13は、スポーツモードと判断する(ST
1)と、CCD4を高速シャッタになるように制御し
(ST2)、さらに同期信号タイミング信号発生回路1
1をNTSC方式のシステムクロックを発生させるよう
に制御する(ST3)。一方、ST1でスポーツモード
でないと判断すると、つぎは動きの遅いモードであるか
否か判断する(ST4)。動きの遅いモードである場合
には、CCD4を中速シャッタになるように制御し(S
T5)、さらに同期信号タイミング信号発生回路11を
NTSC方式のシステムクロックを発生させるように制
御する(ST6)。また、ST4で動きの遅いモードで
ないと判断した場合は静止被写体であると判断する(S
T7)。つぎに信号処理回路8からの輝度信号のレベル
信号より被写体が所定値より暗いか否かを判断する(S
T8)。
【0016】被写体が所定値より暗い場合は、システム
制御CPU13はクロックの周期を長くするよう、同期
信号タイミング信号発生回路11の発振回路を制御する
(ST9)。これにより、一フレームの時間が T=
(1/30秒)×Nとなる。ただしNは整数とする。ま
た、細かい露出制御の場合、N=2n (EV)に選んで
も良い。被写体が所定値より暗くない場合は、ST3,
6と同様、クロックをNTSC方式で設定する(ST1
0)。以上のようにシステムクロックの周波数が決定さ
れて撮影が行われることになる(ST11)。
【0017】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、システム
クロックの周波数を自由に可変できる回路構成とし,低
照度の被写体の場合でも、クロック周波数を低く、すな
わちクロックの周期を長くすることにより,蓄積時間の
増加による感度増加とA/D変換時の量子化ノイズの削
減とセンサ間の信号間の干渉の減少の効果より、良質の
画像を得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】原色タイプの撮像素子の構成図である。
【図2】図1の撮像素子によるビデオ信号の波形図であ
る。
【図3】本発明によるディジタル電子スチルカメラの実
施例を示す回路ブロック図である。
【図4】システムクロック可変の場合にも対応するCD
S回路の実施例を示す回路図である。
【図5】CCD駆動回路,同期信号タイミング信号発生
回路およびLCDの詳細を示す回路図である。
【図6】同期形LCD駆動回路の構成を説明するための
図である。
【図7】本発明によるディジタル電子スチルカメラの動
作シーケンスを説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
1 レンズ 2 アイリス 3 光学フィルタ 4 CCD 5 CDS回路 6 ガンマ補正回路 7 A/D変換器 8 信号処理回路 9 アイリス制御回路 10 CCD駆動回路 11 同期信号タイミング信号発生回路(システムクロ
ック発振回路) 12 レリーズ 13 システム制御CPU 14 メモリインタフェース 15 メモリ制御回路 16 メモリカード 17 液晶ディスプレイ 18 撮影モード設定回路 21 リミッタ回路 22,23,24 サンプルホールド回路 25 差動アンプ 26 容量切換回路 38 ビデオアンプ 39 信号電極駆動回路 40 走査電極駆動回路 41 TFトランジスタ 43 液晶セル

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 単板または二板構成の固体撮像素子を用
    いたディジタル電子スチルカメラにおいて、 撮影モードを設定するための撮影モード設定手段と、 被写体照度のレベルを出力するディジタル信号処理回路
    と、 NTSC方式のシステムクロックの他に、このシステム
    クロックより低周波数のクロックを出力可能なシステム
    クロック発振回路と、 システムクロックの可変に伴う処理時間の可変に対して
    正しく動作するように容量切換回路が設けられたCDS
    回路と、 前記システムクロック発振回路が出力するクロックに同
    期する固体撮像素子駆動回路と、 前記システムクロック発振回路が出力するクロックに同
    期するディジタル液晶駆動回路と、 前記ディジタル液晶駆動回路により表示駆動されるモニ
    タ用液晶表示装置と、 前記ディジタル信号処理回路が出力する被写体照度のレ
    ベルを判定し、前記レベルが所定値より小さいと判断
    し、かつ前記撮影モード設定回路の設定に基づき静止被
    写体であると判断した場合、前記システムクロック発振
    回路が出力するクロックの周波数をシステムクロックの
    周波数より小さくなるように変化させ、前記変化させた
    クロックに対応させてA/D変換器,前記固体撮像素子
    駆動回路,前記ディジタル液晶駆動回路および前記CD
    S回路を駆動するように制御する制御手段と、 から構成したことを特徴とするシステムクロック可変形
    ディジタル電子スチルカメラシステム。
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