JP3331227B2 - 撮像装置 - Google Patents

撮像装置

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JP3331227B2
JP3331227B2 JP31085392A JP31085392A JP3331227B2 JP 3331227 B2 JP3331227 B2 JP 3331227B2 JP 31085392 A JP31085392 A JP 31085392A JP 31085392 A JP31085392 A JP 31085392A JP 3331227 B2 JP3331227 B2 JP 3331227B2
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  • Television Systems (AREA)
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、撮像装置、特に高速
度撮像可能な撮像装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の高速度撮像可能な撮像装置は、撮
像素子から高速度で読み出した画像データをメモリなど
の記録媒体に逐次記録し、記録完了後に、所定の標準的
なTVフォーマットに準じた出力信号を形成できるよう
なタイミングで、記録媒体からの読み出しを行うように
構成されていた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、高速度で読み
出した画像データのデータ量は大きく、データレートも
高いため、記録するメモリなどの記録媒体のコストは膨
大なものとなってしまい、長時間の記録は困難であっ
た。また、VTRを用いて高速度撮像を行えば長時間の
記録は可能であるが、高速度撮像される画像データは標
準TVフォーマットに準じていないため、特殊で高価な
VTRを用いる必要があった。
【0004】本発明は、従来の高速度撮像装置における
上記問題点を解消するためになされたもので、簡単な構
成で高速度撮像画像が折り返し歪みを軽減しながら得ら
れるようにした撮像装置を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段及び作用】上記問題点を解
決するために、本発明は、X−Yアドレス指定読み出し
方式の撮像素子と、前記撮像素子からの読み出しを制御
する撮像制御回路と、前記撮像素子から読み出した画像
データを書き込むための、少なくとも画像1画面分の容
量を持つ同時読み書きの可能な画像メモリと、前記画像
メモリの書き込みと前記画像メモリからの読み出しを制
御するメモリ制御回路と、前記画像メモリから読み出さ
れた画像信号を所定の標準的なTVフォーマットに準じ
た信号形態に加工して出力するエンコード回路を有し
前記撮像制御回路は、前記撮像素子から画素を間引いて
読み出す機能を備え、前記撮像素子から画素を間引いて
読み出した画素信号を、前記画像メモリ上にマルチ画面
を構成するように逐次書き込み、前記画像メモリから所
定の標準的なTVフォーマットに準じた出力信号を形成
できるようなタイミングで読み出すことによって、高速
度で撮像した画像信号を所定の標準的なTVフォーマッ
トで出力できるようにした撮像装置において、前記撮像
制御回路は、更に、読み出し画素及び読み出し画素周辺
の間引き画素の信号を同時に読み出す機能を備え、前記
撮像素子から読み出した全ての画素信号を重畳して出力
することによって折り返し歪みを軽減するように構成す
るものである。
【0006】このように構成した撮像装置においては、
撮像素子から間引いて読み出した画像データを画像メモ
リ上にマルチ画面を構成するように逐次書き込みなが
ら、画像メモリからは所定の標準的なTVフォーマット
(NTSC,PAL等)に準じた出力信号を形成できる
タイミングで常時読み出すようになっているので、時間
的に連続した、間引き数に応じた枚数の間引き画像を同
一画面上にマルチ表示させる。例えば、画像データを水
平方向(X)・垂直方向(Y)共に一画素おきに読み出
せば、1画面当たりのデータ量は4分の1になり、1垂
直期間(通常1枚撮像する期間)に4枚の撮像が可能と
なる。このときの出力画像は、4分割のマルチ画面とな
る。すなわち、単位時間当たりのデータ量を一定にして
所定の標準的なTVフォーマットでの出力を可能とする
ため、2次元方向の解像度(有効画素数)を犠牲にし
て、時間方向の解像度を上げ、高速度撮像を実現するも
のである。更に、読み出し画素及び読み出し画素周辺の
間引き画素の信号を同時に読み出す機能を備えていて、
撮像素子から読み出した全ての画素信号を重畳して出力
するようにしているので、撮像素子の出力は帯域制限を
受け、高域成分は減衰されて折り返し歪みが抑圧された
高速度撮影画像が得られる。
【0007】
【実施例】次に実施例について説明する。図1は、本発
明に係る撮像装置の実施例を示すブロック構成図であ
る。図において、1はレンズであり、2はX−Yアドレ
ス指定読み出し方式の撮像素子で、次に述べる撮像制御
回路3からの制御によって特定の画素信号、又は同時に
指定された複数の画素信号を重畳して出力するようにな
っている。撮像制御回路3は、外部より設定される間引
きモードに応じた読み出しアドレスや制御パルスを発生
し、撮像素子2からの画像信号の読み出しを制御する。
4は画像メモリで、少なくとも画像信号1画面分の記録
容量を持ち、次に述べるメモリ制御回路5からの制御に
より、データの書き込みと読み出しを独立に行うことが
可能になっている。メモリ制御回路5はアドレスや制御
パルスを発生し、前記画像メモリ4への画像信号の書き
込みと、画像メモリ4からの画像信号の読み出しを制御
するもので、書き込み時は、外部より設定される間引き
モードに応じた制御を行うが、読み出しは間引きモード
とは無関係に、所定の標準的なTVフォーマット(NT
SC,PAL等)に準じた出力信号を形成できるタイミ
ングで行うようになっている。6は、画像メモリ4から
読み出された画像データを所定の標準的なTVフォーマ
ットに準じた形態に加工するエンコード回路である。な
お、図1は本発明に係る撮像装置の構成を極く簡単に示
したもので、A/Dコンバータなど説明に不要なものは
図示を省略している。
【0008】次に、このように構成した撮像装置の動作
について説明する。レンズ1を通った被写体からの光信
号は、撮像素子2によって電気信号に変換される。この
電気信号は撮像制御回路3からの制御信号によって読み
出され、メモリ制御回路5からの書き込み制御信号によ
って画像メモリ4に逐次書き込まれる。画像メモリ4に
記録された画像データは、メモリ制御回路5からの読み
出し制御信号によって常時読み出され、エンコード回路
6で所定の標準的なTVフォーマットにエンコードされ
て出力される。
【0009】次に、この撮像装置で間引き読み出しによ
る高速度撮像を行う場合について説明する。撮像素子2
及び画像メモリ4は、X方向0〜639 ,Y方向0〜479
のアドレス平面を持ち、640 ×480 の有効画素数を持つ
出力画面に1対1にマッピングされているものとする。
撮像素子2から水平方向(X)・垂直方向(Y)ともに
1画素おきに間引いて読み出すと、データ量は4分の1
となる。したがって、1垂直期間(通常1画面分の撮像
期間)に4枚の間引き画像の撮像が可能で、且つ1画面
分の記録容量を持つ画像メモリ4には、4枚分の間引き
画像を記録することができる。
【0010】X方向,Y方向とも1画素おきに間引いて
読み出す場合は、撮像制御回路3からの読み出しアドレ
ス(X,Y)を、(0,0),(2,0),(4,
0),・・・ ,(638 ,0),(0,2),(2,2),
(4,2),・・・ ,(638 ,2),(0,4),(2,
4),(4,4),・・・ ,(638 ,4),・・・ ・・・ ・・・
,(0,478 ),(2,478 ),(4,478 ),・・・
,(638 ,478 )の順で出力し、1垂直期間に4枚の
間引き画像を読み出す。
【0011】読み出した間引き画像信号は、メモリ制御
回路5の制御により、次に示すアドレス(X,Y)で画
像メモリ4に書き込む。 1枚目の画像():(0,0),(1,0),(2,
0),・・・ ,(319 ,0),(0,1),(1,1),
(2,1),・・・ ,(319 ,1),(0,2),(1,
2),(2,2),・・・ ,(319 ,2),・・・ ・・・ ・・・
,(0,239 ),(1,239 ),(2,239 ),・・・
,(319 ,239 ) 2枚目の画像():(320 ,0),(321 ,0),
(322 ,0),・・・ ,(639 ,0),(320 ,1),
(321 ,1),(322 ,1),・・・ ,(639 ,1),
(320 ,2),(321 ,2),(322 ,2),・・・ ,
(639 ,2),・・・ ・・・ ・・・ ,(320 ,239 ),(321
,239 ),(322 ,239 ),・・・ ,(639 ,239 ) 3枚目の画像():(0,240 ),(1,240 ),
(2,240 ),・・・ ,(319 ,240 ),(0,241 ),
(1,241 ),(2,241 ),・・・ ,(319 ,241 ),
(0,242 ),(1,242 ),(2,242 ),・・・ ,
(319 ,242 ),・・・ ・・・ ・・・ ,(0,479 ),(1,
479 ),(2,479 ),・・・ ,(319 ,479 ) 4枚目の画像():(320 ,240 ),(321 ,240
),(322 ,240 ),・・・ ,(639 ,240 ),(320
,241 ),(321 ,241 ),(322 ,241 ),・・・ ,
(639 ,241 ),(320 ,242 ),(321 ,242 ),
(322 ,242 ),・・・ ,(639 ,242 ),・・・ ・・・ ・・・
,(320 ,479 ),(321 ,479 ),(322 ,479
),・・・ ,(639 ,479 )
【0012】このようにして画像メモリに書き込めば、
1垂直同期期間内に読み出された4枚の間引き画像は、
画像メモリ4上に、図2に示すように書き込まれる。
【0013】このように画像メモリ4に書き込んだ画像
データを、メモリ制御回路5からのアドレス(X,Y)
制御で、通常(間引きなしの場合)と同様に、(0,
0),(1,0),(2,0),・・・ ,(639 ,0),
(0,1),(1,1),(2,1),・・・ ,(639 ,
1),・・・ ・・・ ・・・ ,(0,479 ),(1,479 ),
(1,479 ),・・・ ,(639 ,479 )の順で読み出せ
ば、読み出した画像信号はエンコード回路6で所定の標
準的なTVフォーマットに準じてエンコードして外部に
出力でき、出力信号は市販のビデオ機材などの外部機器
に接続することができる。
【0014】但し、図3に示すように、画像メモリ4へ
の画像信号の書き込みと、画像メモリ4からの画像デー
タの読み出しのタイミングを、垂直同期期間の2分の1
程度ずらさないと、1枚の出力画面に同時表示する間引
き画面の時間関係が維持できなくなる。また、4枚の間
引き画像信号の画像メモリ4への書き込みを、図4に示
すように行うと、どのようなタイミングで画像メモリ4
を制御しても時間関係が維持できない。同様に、1画素
おきの間引き以外の場合、例えば、2画素おきの間引き
あるいは3画素おきの間引きの場合にも図5の(A),
(B)に示すように、左上→右上→左下→右下の順で、
各間引き画像信号を画像メモリ4に書き込まなければな
らない。時間関係が維持できていれば、1画素おきの間
引きの場合は図6に示すように、1垂直同期期間に撮像
される4枚の間引き画像が、1枚の出力画面上に4分割
マルチ表示される。
【0015】一般に、撮像素子2から間引き読み出しを
行うと、折り返し歪みが発生する。例えば、図7に示す
ような水平(X)方向の周波数成分をもつ入力光信号に
対し、1画素おきの間引き撮像を行うと、図8に示すよ
うに高周波成分が低周波成分に折り返って、歪みとな
る。なお図7,8において、fS /2,fS /4は、サ
ンプリング周波数の1/2及び1/4の周波数を示す。
これを防止するためには、図9に示すように間引き数に
応じて入力光信号の高域成分を除去する必要がある。
【0016】本発明では、撮像制御回路3に、同時に複
数の画素の読み出し制御を行う機能をも備えており、同
時に読み出した複数の画素の信号を重畳して出力する機
能を有する撮像素子2を用い、撮像素子2から1画素お
きの間引き読み出しを行おうとする場合、撮像制御回路
3は次に示すように、4組のアドレス(X,Y)を同時
に発生し、図10に示すように読み出し画素と周辺の間引
き画素3画素の計4画素を同時に読み出すことを可能と
している。 (0,0)+(1,0)+(0,1)+(1,1),
(2,0)+(3,0)+(2,1)+(3,1),
(4,0)+(5,0)+(4,1)+(5,1),・・
・ ,(638 ,0)+(639 ,0)+(638 ,1)+(63
9 ,1),(0,2)+(1,2)+(0,3)+
(1,3),(2,2)+(3,2)+(2,3)+
(3,3),(4,2)+(5,2)+(4,3)+
(5,3),・・・ ,(638 ,2)+(639 ,2)+(63
8 ,3)+(639 ,3),(0,4)+(1,4)+
(0,5)+(1,5),(2,4)+(3,4)+
(2,5)+(3,5),(4,4)+(5,4)+
(4,5)+(5,5),・・・ ,(638 ,4)+(639
,4)+(638 ,5)+(639 ,5),・・・ ・・・ ・・・
,(0,478 )+(1,478 )+(0,479 )+
(1,479 ),(2,478 )+(3,478 )+(2,47
9 )+(3,479 ),(4,478 )+(5,478 )+
(4,479 )+(5,479 ),・・・ ,(638 ,478 )+
(639 ,478 )+(638 ,479 )+(639 ,479 )
【0017】水平(X)方向に隣り合った2画素分のデ
ータを重畳することによって、撮像素子2の出力は、図
11で示すような帯域制限をうける。したがって、高域成
分は減衰されて折り返し歪みは抑圧される。
【0018】次に、画素の間引き方と撮像速度,間引き
画素の有効画素,及び出力画像形態の関係を表1に示
す。
【0019】
【表1】
【0020】
【発明の効果】以上、実施例に基づいて説明したよう
に、本発明によれば、画素の間引き読み出しによって高
速度撮像した画像データを、メモリを用いてマルチ画面
化することによって、所定の標準的なTVフォーマット
(NTSC,PAL等)の信号形態で出力することがで
き、モニターやVTRなど汎用のビデオ機材を用いた表
示や記録ができる。したがって、安価でランニングコス
トの低い高速度撮像装置を実現することができる。ま
た、X−Yアドレス指定読み出し方式の撮像素子と画像
メモリを用いた撮像装置であれば、撮像制御回路及びメ
モリ制御回路に簡単な変更を加えるだけで実現すること
ができて、追加部品の必要がないため、家庭用の小型ム
ービーへの搭載も可能である等の利点がある。更に、読
み出し画素及び読み出し画素周辺の間引き画素の信号を
同時に読み出す機能を備えていて、撮像素子から読み出
した全ての画素信号を重畳して出力するようにしている
ので、撮像素子の出力は帯域制限を受け、高域成分は減
衰されて折り返し歪みが抑圧された高速度撮影画像が得
られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る撮像装置の実施例を示すブロック
構成図である。
【図2】画像メモリへの書き込み方法を示す説明図であ
る。
【図3】画像メモリへの書き込みと、画像メモリからの
読み出しのタイミングを示すタイミングチャートであ
る。
【図4】画像メモリへの正しくない書き込みアドレスの
例を示した説明図である。
【図5】2画素おき間引き読み出しと3画素おき間引き
読み出しの場合の画像メモリへの書き込み方を示した説
明図である。
【図6】図1に示した実施例において、1画素おきの間
引きを行った場合の出力画像の様子を示した説明図であ
る。
【図7】入力光信号の水平(X)方向の周波数特性の例
を示す図である。
【図8】間引き走査における折り返し歪みを示す説明図
である。
【図9】帯域を制限し、間引きによる折り返し歪みを発
生しないようにした入力信号の周波数特性の例を示す図
である。
【図10】複数画素の同時読み出し方法を示す説明図であ
る。
【図11】水平方向2画素同時読み出しの場合のシステム
の周波数特性を示す図である。
【符号の説明】
1 光学レンズ 2 撮像素子 3 撮像制御回路 4 画像メモリ 5 メモリ制御回路 6 エンコード回路
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H04N 5/335 H04N 5/225 H04N 5/91

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 X−Yアドレス指定読み出し方式の撮像
    素子と、前記撮像素子からの読み出しを制御する撮像制
    御回路と、前記撮像素子から読み出した画像データを書
    き込むための、少なくとも画像1画面分の容量を持つ同
    時読み書きの可能な画像メモリと、前記画像メモリの書
    き込みと前記画像メモリからの読み出しを制御するメモ
    リ制御回路と、前記画像メモリから読み出された画像信
    号を所定の標準的なTVフォーマットに準じた信号形態
    に加工して出力するエンコード回路を有し、前記撮像制
    御回路は、前記撮像素子から画素を間引いて読み出す機
    能を備え、前記撮像素子から画素を間引いて読み出した
    画素信号を、前記画像メモリ上にマルチ画面を構成する
    ように逐次書き込み、前記画像メモリから所定の標準的
    なTVフォーマットに準じた出力信号を形成できるよう
    なタイミングで読み出すことによって、高速度で撮像し
    た画像信号を所定の標準的なTVフォーマットで出力で
    きるようにした撮像装置において、前記撮像制御回路
    は、更に、読み出し画素及び読み出し画素周辺の間引き
    画素の信号を同時に読み出す機能を備え、前記撮像素子
    から読み出した全ての画素信号を重畳して出力すること
    によって折り返し歪みを軽減するように構成したことを
    特徴とする撮像装置。
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