JP3320859B2 - Ｃｃｄディジタルカメラ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はＣＣＤ撮像素子を用いて
撮像を行うカメラに関し、特にＣＣＤ撮像素子から画像
データを圧縮してディジタルデータとして記録する方式
のＣＣＤディジタルカメラに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、撮像した被写体像を電気的な画像
データとして取り込み、これをディジタルデータとして
ＩＣカード等の記録媒体に記録し、これを再生装置によ
り静止画像として再生する方式のカメラ、いわゆるディ
ジタルカメラが提案されている。この種のカメラでは、
撮像素子にＣＣＤ撮像素子を用い、かつ記録媒体として
書換え可能なＲＯＭを記憶素子としたメモリカードが用
いられることが多い。ＣＣＤ撮像素子は、周知のように
光を電荷に変換するフォトダイオード等の光電変換素子
をマトリクス状に配置するとともに、これらの素子で発
生された電荷を垂直及び水平方向に転送して出力する垂
直及び水平の各転送ＣＣＤを有する構成とされる。そし
て、ＣＣＤ撮像素子により被写体を撮像して得られた１
画面分の画像データは、垂直及び水平転送ＣＣＤにより
一連のデータとして出力され、記録媒体に記録される。

【０００３】このような方式のカメラでは、画像データ
をそのまま記録媒体に記録すると、データ量が膨大にな
り、記録媒体の容量との関係で多数画像分の画像データ
の記録が困難になり、実用的ではない。このため、実際
にはＣＣＤ撮像素子で得られた画像データを圧縮処理
し、データ数を削減した上で記録媒体に記録することが
行われている。この圧縮処理には各種の方式が提案され
ているが、ここではその詳細な説明は省略する。なお、
この圧縮処理されたデータは、再生時には逆に伸長処理
することで、画質をそれ程低下させることなく撮像した
画像の再生が可能となる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このように画像データ
を圧縮処理して記録媒体に記録する方式のカメラでは、
圧縮処理に所定の時間が必要とされるため、ＣＣＤ撮像
素子から取り込まれた画像データを一旦ＲＡＭ等の画像
メモリ（フィールドメモリ或いはフレームメモリ）に記
憶し、この画像メモリから順次画像データを読み出しな
がら圧縮処理して記録媒体に記録する構成をとる必要が
ある。このため、画像メモリとして、１画面分の画像デ
ータを記録可能な大容量のメモリを設ける必要があり、
このような画像メモリをカメラに内蔵するとカメラの小
型化に不利になるとともに、一般にこの種のメモリは高
価であるため、カメラが高価格になるという問題が生じ
る。本発明の目的は最小限の画像メモリ容量によりＣＣ
Ｄ撮像素子から得られる撮像データを加工し、記録媒体
へ記録することを可能にしたＣＣＤディジタルカメラを
提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明のＣＣＤディジタ
ルカメラは、ＣＣＤ撮像素子で得られた画像データを間
欠的に出力させる手段と、間欠的に出力される各画像デ
ータを一旦記憶する記憶手段と、記憶されたデータを圧
縮処理する圧縮手段と、圧縮されたディジタルデータを
記録媒体に記録する手段と、画像データを圧縮処理して
記録媒体に記録するのに必要とされる時間を算出し、こ
の時間に基づいて画像データを間欠的に出力させるタイ
ミングの制御を行う手段とを備える。ここで、ＣＣＤ撮
像素子から画像データを間欠的に出力させる手段は、Ｃ
ＣＤ撮像素子から画像データを出力するための垂直駆動
信号と水平駆動信号を生成する手段と、垂直駆動信号を
所要の周期で所要数だけ有効とし、或いは無効とするゲ
ート手段とを備える。また、画像データを間欠的に出力
させるタイミング制御を行う手段は、ディジタルデータ
の圧縮比に基づいて無効とする垂直駆動信号の数を演算
し、ゲート手段に対して、圧縮及び記録処理する量の画
像データを出力させるのに必要な数の垂直駆動信号を出
力させる制御と、その後に演算された数の垂直駆動信号
の出力を停止させる制御とを交互に行う構成とされる。
更に、記憶手段の記憶容量は圧縮手段による圧縮動作に
おいて必要とされる最小単位の画像データ量に対応され
る。

【０００６】

【実施例】次に、本発明について図面を参照して説明す
る。図１は本発明が適用されるＣＣＤディジタルカメラ
の全体構成のブロック図であり、先ずその概要を説明す
る。このカメラは撮像素子として３８万個のフォトダイ
オードをマトリクス配置したＣＣＤ撮像素子１が用いら
れ、レンズ光学系２により被写体像がＣＣＤ撮像面に結
像されることにより、光電変換された電荷が画像データ
としてＣＣＤ撮像素子１から出力される。この画像デー
タはＣＤＳ・Ａ／Ｄ変換部（相関二重サンプリング部）
３においてリセットノイズが低減された後、Ａ／Ｄ変換
されてディジタル信号とされ、ＤＳＰ部（ディジタル・
シグナル・プロセッサ部）４において所要の方式のデー
タ信号として生成された上で、メモリゲート部５におい
て所要のゲートタイミングでメモリ６に出力され、メモ
リ６に記憶される。このメモリ６は後述するように、圧
縮を行う最小単位の画像データを記憶可能な容量とさ
れ、ＣＣＤ撮像素子から得られる１画面に相当する画像
データ量に比較してその記憶可能な容量は極めて小さな
もので構成されている。前記メモリ６に記憶された撮像
データは所定量ずつ圧縮部７に読み出され、この圧縮部
７において圧縮処理が行われ、インターフェース部８を
介してカメラのコネクタ９に挿入された記録媒体として
のメモリカード１０に記録される。

【０００７】また、前記ＣＣＤ撮像素子１で撮像された
画像データを取り込むための駆動信号を生成する駆動信
号生成部１１が設けられ、ここで生成された駆動信号は
ゲート部１２において選択的に通過され、ＣＣＤドライ
バ１３に入力される。ＣＣＤドライバ１３はこの入力さ
れた駆動信号に基づいてＣＣＤ撮像素子１から順序的に
画像データを出力させ、前記ＣＤＳ・Ａ／Ｄ変換部３に
入力させる。なお、前記各部はマイクロコンピュータ１
４によって制御される。このマイクロコンピュータ１４
にはモード選択スイッチ１５や、レリーズボタンとして
の記録ボタン１６の状態が入力される。例えば、モード
選択スイッチ１５は後述する画像データの圧縮比を任意
の値に選択できるようにする。また、記録ボタン１６が
押されたときに、前記したようにＣＣＤ撮像素子１で被
写体を撮像し、かつこの撮像により得られた画像データ
を前記した手順によりメモリカード１０へ記録する動作
が行われる。

【０００８】図２はＣＣＤ撮像素子１の全体構成を模式
的に示す図である。前記したように光電変換素子として
ここでは３８万個のフォトダイオードＰＤがマトリクス
配置され、かつこのマトリクス内にはその列方向に垂直
転送ＣＣＤ（ＶＣＣＤ）が延設され、かつ各ＶＣＣＤの
一端側に行方向に水平転送ＣＣＤ（ＨＣＣＤ）が延設さ
れる。そして、被写体を撮像したときに各フォトダイオ
ードＰＤ、即ち画素に生起される画像データとしての電
荷を、前記ＣＣＤドライバ１３から入力される電荷転送
信号ＴＧによって各画素からＶＣＣＤに転送し、その上
で垂直駆動信号φＶ（φＶ１〜φＶ４）によりＶＣＣＤ
が垂直方向に順次転送してＨＣＣＤにまで転送させる。
また、ＨＣＣＤに転送された画像データは水平駆動信号
φＨ（φＨ１，φＨ２）により水平方向に転送され、Ｈ
ＣＣＤ上の画像データは出力アンプＡＭＰを通して一括
して出力される。図３はそのタイミング図であり、電荷
転送信号ＴＧにより画素からＶＣＣＤに画像データが転
送され、かつＶＣＣＤにおいて垂直駆動信号φＶによっ
て垂直方向に１行分（１水平分）の転送を行うと、ＨＣ
ＣＤにおいて水平駆動信号φＨによって水平方向にＣＣ
Ｄ撮像素子の全列分の転送を行う。これにより、垂直駆
動信号φＶに同期して１水平分の画像データが出力され
ることになる。

【０００９】一方、前記メモリ６は、図４に概念構成図
を示すように、ＣＣＤ撮像素子１の全画素のうちの複数
分の１の水平画素数に対応する記憶容量のメモリとして
構成される。この記憶容量は圧縮部における圧縮処理時
にサンプルされる画素数（圧縮のマトリクス数）に応じ
て設定されるものであり、ここではＣＣＤ撮像素子にお
ける８×８のマトリックス単位で圧縮を行うものとして
おり、したがってメモリ６の記憶容量は、（ＣＣＤ撮像
素子の１水平分の画素数＝ＣＣＤ撮像素子マトリクスの
全列数）×（圧縮対象となる垂直方向の画素数、ここで
は８として、８水平走査線分の画素数に対応している）
となる。因に、ＣＣＤ撮像素子１の全画素の画像データ
を記憶するフィールドメモリの場合には、ＣＣＤ撮像素
子１の垂直方向の画素数が約５００であるから、このメ
モリ６の記憶容量はフィールドメモリに対して約１／６
２で良いことになる。

【００１０】また、前記圧縮部７は、その詳細な説明は
省略するが、ここではＣＣＤ撮像素子１のマトリックス
を８×８の単位に区分した上で、各単位の画像データを
所定の方式で処理した上で、各単位が有していたデータ
量に比較して少ない量の画像データに変換処理する。こ
の場合、マイクロコンピュータ１４による制御によっ
て、モード選択スイッチ１５により選択された圧縮比、
即ち、圧縮されたデータ量と元の画像データ量との比が
設定される。この例では、１／４，１／８，１／１６の
いずれかに設定されるものとする。したがって、前記メ
モリ６に記憶された画像データを８×８のマトリックス
単位で順次メモリ６から読み出し、これを圧縮処理する
ように構成される。

【００１１】他方、前記駆動信号生成部１１は、図３に
示したような垂直駆動信号φＶ、及び水平駆動信号φＨ
を生成する。また、前記ゲート部１２はモード選択スイ
ッチ１５により選択された圧縮比に応じてマイクロコン
ピュータ１４から出力される指令に基づいて、駆動信号
生成部１１から出力される駆動信号のうち、垂直駆動信
号φＶの一部の通過を所定の周期で、所定の数だけ阻止
する動作を行う。

【００１２】以上の構成のディジタルカメラでは、記録
ボタン１６を操作することによって光学系２により被写
体像がＣＣＤ撮像素子１に結像され、画像データが発生
される。この画像データは、その直後に駆動信号生成部
から出力されるトリガ信号ＴＧによってＶＣＣＤに転送
され、更に駆動信号生成部１１で発生された垂直駆動信
号φＶと水平駆動信号φＨに基づいて、１水平分の単位
で順次ＣＤＳ・Ａ／Ｄ変換部３、ＤＳＰ部４に取り込ま
れる。そして、前記したように、ディジタルデータとさ
れた画像データはメモリゲート部５を通してメモリ６に
一旦記憶され、更にメモリ６に記録された画像データ
は、順次ここから圧縮部７に読み出されて圧縮処理が行
われる。圧縮処理が行われたデータはインターフェース
部８を介してメモリカード１０に記録される。

【００１３】この圧縮部７における圧縮処理からメモリ
カード１０への記録処理には所定の時間がかかり、特に
メモリカード１０への記録処理には、通常１データ（バ
イト）を記録するのに、百数十から数百ｎＳの時間が必
要とされる。そのため、圧縮処理されたデータを全てメ
モリカード１０に記録を完了するまでは、次の圧縮処理
を行なうことができず、したがってメモリ６は処理中の
画像データにより占有された状態にある。したがって、
このときにＣＣＤ撮像素子１から次の画像データが出力
されても、これをメモリ６へ記憶することは不可能とな
る。そのため、この所定の時間の間、マイクロコンピュ
ータ１４からの指令により、ゲート部１２は駆動信号発
生部１１で発生される垂直駆動信号φＶの通過を阻止
し、ＣＣＤドライバ１３へ入力されないようにする。こ
のため、この間ＣＣＤ撮像素子１ではＶＣＣＤによる画
像データの垂直方向への転送が停止される。

【００１４】そして、メモリ６に記憶されていた先の画
像データの圧縮処理と記録処理が全て完了した時点で、
ゲート部１２は垂直駆動信号φＶを通過させてＣＣＤド
ライバ１３へ入力させ、次の画像データをＶＣＣＤによ
り垂直方向に転送し、かつ水平駆動信号φＨによりＨＣ
ＣＤにより水平方向に転送する。そして、再び所定量の
画像データをメモリ６に記憶し、この画像データに対し
て圧縮処理及びメモリカード１０への記録を実行する。
この間、前記と同様にゲート部１２が垂直駆動信号φＶ
の通過を阻止し、更に次の画像データの出力を停止する
ことは同じである。以下、この動作を繰り返しながら、
ＣＣＤ撮像素子１で発生された全ての画像データを順次
メモリ６に記憶し、かつ圧縮処理及びメモリカード１０
への記録を完了する。なお、ＶＣＣＤはＭＯＳトランジ
スタ構造として構成されているため、この一連の処理の
間中、画像データを保持（蓄積）することは可能であ
る。

【００１５】図５は前記した圧縮部７における圧縮比
と、ゲート部１２における垂直駆動信号の通過阻止の関
係を示す図である。同図において、電荷転送信号ＴＧは
記録ボタン１６が押されてＣＣＤ撮像素子１が被写体像
に対する画像データ（電荷）を蓄積した後に、マイクロ
コンピュータ１４を介して駆動信号生成部１１から出力
される。前記したように、この電荷転送信号ＴＧによ
り、全てのフォトダイオードＰＤの電荷が対応するＶＣ
ＣＤに転送される。また、この後、駆動信号生成部１１
では電荷転送信号ＴＧの他に、垂直駆動信号φＶと水平
駆動信号φＨが生成される。

【００１６】そして、今、モード選択スイッチ１５によ
り圧縮比が１／４に設定されたものとすると、マイクロ
コンピュータ１４において演算された垂直駆動信号の無
効数に基づいて、ゲート部１２は８個の垂直駆動信号を
ＣＣＤドライバ１３に入力させてＣＣＤ撮像素子から８
水平分の画像データを出力させ、これをメモリ６に記憶
した後、ゲート部１２は次の６個の垂直駆動信号をＣＣ
Ｄドライバ１３に入力させることを停止する。したがっ
て、この６個の垂直駆動信号は無効とされ、ＣＣＤ撮像
素子１における画像データの出力は停止される。この
間、前記したようにメモリ６に記憶された画像データが
圧縮処理され、かつメモリカード１０に記録されること
になる。同様に、圧縮比が１／８のときには画像信号を
メモリ６に記憶した後に３個の垂直駆動信号を無効と
し、圧縮比が１／１６のときには同様に２個の垂直駆動
信号を無効とする。

【００１７】ここで、圧縮比をｎとした場合に、マイク
ロコンピュータ１４において行われる垂直駆動信号の無
効数Ｎを演算する式を説明する。先ず、先に取り込まれ
た画像データを圧縮処理し、かつメモリカード１０に記
録するのに必要な時間、即ちゲート部１２が駆動信号を
無効とするゲート時間ｔｇを求める。このゲート時間ｔ
ｇは（１）式で求められる。 ｔｇ＝ｍ・Ｐ・Ｌ・ｔｃ・ｎ …（１） ここで、 Ｐ：ＣＣＤ撮像素子の１水平分の画素数 ｔｃ：１データ（バイト）を記録する時間 Ｌ：圧縮するマトリクスの縦方向の数 ｎ：圧縮比 ｍ：システム構成によって定まる係数 そして、無効とする垂直駆動信号の数Ｎは、（２）式に
より求められる。 Ｎ＞ｔｇ／ｔｈ …（２） ここで、Ｎは整数である。また、ｔｈは１水平走査時間
（ＴＶレートの場合は６４μＳ）である。

【００１８】例えば、３８万画素のＣＣＤ撮像素子を用
いた例を説明する。 Ｐ＝７６８画素 Ｌ＝８（８×８マトリクスでの圧縮） ｍ＝１．５（Ｙ信号と色差線順次信号のデータを圧縮す
るとき、色差が同時化されていればｍ＝２） これから、ゲート時間ｔｇは、 ｔｇ＝１．５×７６８×８×ｎ×ｔｃ＝９２１６ｎ・ｔｃ となる。

【００１９】ここで、ｔｃ＝１４０ｎＳとすると、圧縮
比１／４，１／８，１／１６のそれぞれの場合ではゲー
ト時間ｔｇ４，ｔｇ８，ｔｇ１６は次の通りになり、更
に垂直駆動信号の無効数Ｎが求められる。 ｎ＝１／４のとき、 ｔｇ＝３２２．５６μＳ、Ｎ＞３２２．５６／６４＝
５．０４、Ｎ＝６ ｎ＝１／８のとき、 ｔｇ＝１６１．２８μＳ、Ｎ＞１６１．２８／６４＝
２．５３、Ｎ＝３ ｎ＝１／１６のとき、 ｔｇ＝８０．６４μＳ、Ｎ＞８０．６４／６４＝１．２
６、Ｎ＝２ したがって、圧縮比が１／４，１／８，１／１６のとき
には、それぞれ垂直駆動信号の無効数Ｎを６，３，２と
すれば良いことが判る。

【００２０】なお、図６に垂直駆動信号φＶと水平駆動
信号φＨの関係を示すように、水平駆動信号φＨには、
画像データが出力される周期動作の間に間欠時間ｔｘが
存在しているので、この間欠時間ｔｘの分だけ前記ゲー
ト時間ｔｇに余裕を与えることができ、この余裕時間に
より垂直駆動信号φＶの無効数を減らすことが可能とな
る。例えば、圧縮比１／４の場合には、ｔｇ／ｔｃ＝
５．０４であるため。 ０．０４×ｔｈ＝０．０４×６４μＳ＝２．５６μＳ から、ｔｘが２．５６μＳよりも大きいときには、垂直
駆動信号の無効数Ｎを５としても実質的な影響はない。

【００２１】ここで、実際のカメラにおいては、記録媒
体として専用メモリカードを用いることが多く、前記記
録時間ｔｃが予め決められているため、圧縮比に対応す
る垂直駆動信号の無効数を予めマイクロコンピュータ１
４の内蔵メモリ内に記憶させておけばよい。このように
すれば、マイクロコンピュータ１４からは選択された圧
縮比に対応する制御信号を直ちにゲート部１２に対して
出力することができるようになる。また、前記実施例で
は画像データを圧縮部７において圧縮処理する時間に比
較して、インターフェース部８を介してメモリカード１
０に記録する時間が長いことを前提として説明している
が、記録媒体の記録を高速で行うことができる場合に
は、画像データがメモリ６からメモリカード１０に記録
されるまでの処理工程の間での最も処理時間の長い工程
の時間に基づいてゲート部１２における垂直駆動信号の
無効数を算出することになる。

【００２２】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、ＣＣＤ撮
像素子で得られる画像データを所定の周期で間欠的に出
力させ、出力された画像データを一旦記憶した上で圧縮
処理して記録媒体に記録するので、出力させる画像デー
タの周期を圧縮及び記録に必要な時間に相関を持たせれ
ば、一旦記憶するための記憶手段の容量は間欠的に出力
させる画像データの容量に対応する容量でよく、フィー
ルドメモリ等に比較して小さい容量のメモリを使用する
ことが可能となり、この種のカメラの小型化や低価格化
を実現することができる。ここで、画像データを間欠的
に出力させるために、ＣＣＤ撮像素子を駆動するための
垂直駆動信号をゲート手段によって所要の周期で所要数
だけ有効としかつ無効としているため、ＣＣＤ撮像素子
に供給する駆動信号を制御するだけでよく、特殊なＣＣ
Ｄ撮像素子を使用する必要もなく、カメラの構成が複雑
化されることもない。また、画像データを間欠的に出力
させるタイミング制御に際しては、ディジタルデータの
圧縮比やその他のモード情報に基づいて無効とする垂直
駆動信号の数を演算しているので、種々の圧縮比や異な
る記録媒体への記録に対応したカメラとして構成するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のカメラの一実施例のブロック構成図で
ある。

【図２】ＣＣＤ撮像素子の模式的な構成図である。

【図３】電荷転送信号、垂直駆動信号、及び水平駆動信
号のタイミング図である。

【図４】メモリの概念的な構成図である。

【図５】圧縮比と無効とする垂直駆動信号の関係を示す
タイミング図である。

【図６】垂直駆動信号と水平駆動信号の関係を示す図で
ある。

【符号の説明】

１ ＣＣＤ撮像素子 ２ 光学系 ６ メモリ ７ 圧縮部 １０ メモリカード １１ 駆動信号生成部 １２ ゲート部 １４ マイクロコンピュータ １５ モード選択スイッチ １６ 記録ボタン

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ＣＣＤ撮像素子から出力される画像デー
   タを圧縮したディジタルデータに変換し、このディジタ
   ルデータを記録媒体に記録する方式のＣＣＤディジタル
   カメラにおいて、前記画像データをＣＣＤ撮像素子から
   間欠的に出力させる手段と、間欠的に出力される各画像
   データを一旦記憶する記憶手段と、記憶されたデータを
   圧縮処理する圧縮手段と、圧縮されたディジタルデータ
   を記録媒体に記録する手段と、前記画像データを圧縮処
   理して記録媒体に記録するのに必要とされる時間を算出
   し、この時間に基づいて前記画像データを間欠的に出力
   させるタイミングの制御を行う手段とを備えることを特
   徴とするＣＣＤディジタルカメラ。
2. 【請求項２】 ＣＣＤ撮像素子から画像データを間欠的
   に出力させる手段は、ＣＣＤ撮像素子から画像データを
   出力するための垂直駆動信号と水平駆動信号を生成する
   手段と、前記垂直駆動信号を所要の周期で所要数だけ有
   効とし、或いは無効とするゲート手段とを備える請求項
   １のＣＣＤディジタルカメラ。
3. 【請求項３】 画像データを間欠的に出力させるタイミ
   ング制御を行う手段は、ディジタルデータの圧縮比に基
   づいて無効とする垂直駆動信号の数を演算し、前記ゲー
   ト手段に対して、圧縮及び記録処理する量の画像データ
   を出力させるのに必要な数の垂直駆動信号を出力させる
   制御と、その後に演算された数の垂直駆動信号の出力を
   停止させる制御とを交互に行う請求項２のＣＣＤディジ
   タルカメラ。
4. 【請求項４】 記憶手段の記憶容量は圧縮手段による圧
   縮動作において必要とされる最小単位の画像データ量に
   対応している請求項１ないし３のいずれかのＣＣＤディ
   ジタルカメラ。