JP3466031B2 - 撮像装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】本発明は、比較的低精細の画
像を観察し、必要に応じて高精細の画像を得ることがで
きる画像撮像装置に関する。 【０００２】 【従来の技術】撮像装置はテレビジョン技術とともに進
歩し、放送局用を始め、家庭用ビデオカメラから産業用
の分野まで幅広く使われてきた。最近ではパソコンに画
像を取り込むためのパソコンカメラやデジタルメモリに
ダイレクトに記録するデジタルカメラなどの用途が広が
っている。 【０００３】ところが、これらはいずれも標準のＮＴＳ
Ｃ信号やＰＡＬ方式に準じた信号であり、標準方式より
走査線の数が多い信号を得ようとすると撮像デバイスも
異なり、またカメラ自体も複雑になる。さらに、これを
表示するためのモニターも高度な技術を要求されるため
に複雑高価になる等の欠点があった。 【０００４】これらに類するものとしては、ＨＤＴＶ等
が諸外国で盛んに研究開発されている。日本ではハイビ
ジョンと称してＨＤＴＶを普及させようとする動きがあ
った。 【０００５】そこで、ＨＤＴＶの画像の内容だけを見た
い場合は、有効走査線を１０８０本も使わないで、走査
変換をして有効走査線を４８０本の標準のテレビジョン
信号に変換してそれほど高精細でなくても標準のテレビ
ジョン受像機で見ることができるようなＭＮコンバータ
ーも開発されている。これはもともとは高精細画像であ
りながら、実際に見るときは低精細で見ることができる
例である。 【０００６】ここで、図８に従来の撮像装置の第１の構
成例の概略を示す。被写体１０１の光学像は、撮像レン
ズ１０２を介して撮像デバイスであるＣＣＤ１０３の感
光面上に結像される。ＣＣＤ１０３では光学像が光電変
換され、光の強弱に応じた電荷像となる。 【０００７】ＣＣＤ１０４からの映像信号は、ＣＤＳ
（Ｃｏｒｅｌａｔｅｄ ＤｏｕｂｌｅＳａｍｐｌｉｎ
ｇ）回路１０４に加えられ、ノイズ除去が行われる。Ｃ
ＤＳ回路１０４からの映像信号は、次の信号処理回路１
０５に加えられ、ガンマ補正、輪郭補正、ホワイトクリ
ップ、クランプ等の通常の映像信号生成に必要な処理が
施される。 【０００８】信号処理回路１０５の出力映像信号は、小
型液晶モニター１０７と画像メモリ１０６に供給され
る。 【０００９】この場合、小型液晶モニター１０７が小型
で画素数が少ないので、モニター１０７上に表示される
画像は画像メモリ１０６に記憶される画像信号に比べ低
精細になっている。 【００１０】更に、図９に従来の撮像装置の第２の構成
例の概略を示す。図７と同一構成要素については、同一
参照符号を付し詳細な説明は省略する。この例では、信
号処理回路１０５の出力映像信号は、１．５インチ程度
の小型モニター１１２とＶＴＲ１１１に供給される。 【００１１】この場合でも、モニター１１２が小型なた
め画質はさほど良くなくＶＴＲ１１１に記録される画像
信号よりは低精細の画像が表示される。 【００１２】これらのモニター１０７、１１２では、記
憶又は記録されている画像がどのようなものか、アング
ルや、色調や、ピントなどが判ればよいだけであり、小
型化を優先するために画質が低下しているものである。 【００１３】また、最近のデジタルカメラでは高解像度
のＣＣＤ撮像デバイスを用いながら、常時は３６０×２
４０画素の比較的粗い画像で撮影して１枚のメモリに９
６枚程度の沢山の画像が撮影できるようにしておき、必
要に応じて７２０×４８０画素の高解像度の画像に切り
替えて撮影できるようにしたものも開発されている。た
だし、この場合には１枚のメモリに記録される画像の枚
数が１／４の２４枚程度に減少してしまう。 【００１４】さらに、プログレシブ方式の画像が取り出
せるようにした、いわゆる全画素読み出しＣＣＤも開発
されてきた。この全画素読みだしＣＣＤを使った撮像装
置では磁気テープにいつもはインターレースの動画像を
記録していき、必要に応じて切り替えて、プログレシブ
方式の静止画像が撮影できるようにしたものが製品化さ
れている。 【００１５】 【発明が解決しようとする課題】このように静止画像と
動画像とを切り替えて撮影できるような撮像装置では、
本当に高精細で見たいときにシャッターチャンスを失し
てしまい、貴重な画像の撮影に失敗し、必要な画像が得
られないと言う欠点があった。 【００１６】また、医療分野や印刷の分野では、静止画
像であっても走査線の本数が２倍以上の高精細の画像の
要請が強いが、これらの高精細画像を動画像で得ようと
すると機器全体が大きくなり、さらに高価なものとなっ
てしまい、この種の撮像装置の普及に大きな妨げになっ
ていた。 【００１７】さらに、パソコンの普及によって標準のテ
レビジョンより高精細な静止画像を手軽に求めたいとい
う要求が高まってきたが、これらが簡便に得られるよう
にした撮像装置やシステムはなかなか技術的にも難しく
普及が困難であった。 【００１８】そこで本発明は、被写体の画像を連続的に
撮像し、動画像を表示するモニターを観察しながら所望
の画像が現れたときにさらに高精細の画像が得られる撮
像装置を提供することを目的とする。 【００１９】 【課題を解決するための手段】本発明による撮像装置
は、被写体を撮像レンズを介して結像される光学手段
と、この光学手段により結像される光学像が感光面に結
像されるように配置され、光学像に応じて隣接する複数
の走査線の映像信号を出力する撮像デバイスと、前記撮
像デバイスからの複数の出力映像信号の１つを選択する
か又は複数の出力信号を加算する選択加算手段と、前記
選択加算手段により選択又は加算された前記撮像デバイ
スの出力映像信号を動画像として表示する第１の表示手
段と、前記第１の表示手段の画面を観測して１瞬間の所
望の画像を選択する選択手段と、前記選択手段により選
択された１瞬間の静止画像に相当する映像信号およびこ
れ以降適宜の間隔をおいた各瞬間の静止画像の映像信号
を、前記撮像デバイスから出力された複数走査線各々の
出力映像信号から得る手段と、前記静止画像の複数走査
線各々の出力映像信号をすべて間歇的に記憶する記憶手
段と、前記記憶手段により記憶された前記複数走査線各
々の出力映像信号をすべて用いることにより高解像度の
静止画像を表示する第２の表示手段と、を具備したこと
を特徴とする。 【００２０】 【００２１】 【００２２】 【００２３】 【発明の実施の形態】図１に、本発明の撮像装置の第１
の実施の形態の構成を示す。被写体１の光学像は、撮像
レンズ２を介して撮像デバイスであるＣＣＤ３の感光面
上に結像される。ＣＣＤ３では光学像が光電変換され、
光の強弱に応じた電荷像となって形成される。 【００２４】一方、信号発生器４からの信号は駆動ロジ
ック回路５に加えられ、ここでＣＣＤ３の駆動や各種信
号処理に必要なパルスが形成される。これらのパルスは
次の水平駆動回路６、垂直駆動回路７に加えられる。水
平駆動回路６、垂直駆動回路７は、それぞれＣＣＤ３の
駆動に必要な駆動波形を形成する。 【００２５】水平駆動回路６からの水平駆動パルス、垂
直駆動回路７からの垂直駆動パルスはそれぞれ所定のＣ
ＣＤ３の端子に印加され、感光面上に形成された信号電
荷を出力端子まで移動させ出力映像信号とする。 【００２６】ＣＣＤ３の実際は図２に示すように、光電
変換を行うフォトダイオードＰＤと垂直転送ＣＣＤのＶ
−ＣＣＤ、それに水平転送ＣＣＤのＨ−ＣＣＤから成っ
ている。 【００２７】フォトダイオードＰＤは水平１０００画
素、垂直９６０画素からなり、フォトダイオードＰＤの
垂直方向各２画素に対応して４電極が配置された垂直転
送ＣＣＤがフォトダイオードＰＤと交互に配置されてい
る。 【００２８】フォトダイオードＰＤと垂直転送ＣＣＤか
ら成る感光面であるイメージ領域の下部には２本の水平
転送ＣＣＤである第１のＨ−ＣＣＤと第２のＨ−ＣＣＤ
が設けられ、これに隣接してそれぞれ第１と第２の信号
出力回路が設けられている。 【００２９】垂直転送ＣＣＤ、Ｖ−ＣＣＤは、ΦＶＡと
ΦＶＢの２組のパルス波形が印可され、それぞれΦVAに
は４相のパルスΦＶ１Ａ、ΦＶ２Ａ、ΦＶ３Ａ、ΦＶ４
Ａが、ΦＶＢには４相のパルスΦＶ１Ｂ、ΦＶ２Ｂ、Φ
Ｖ３Ｂ、ΦＶ４Ｂが、垂直駆動回路７から印加される。 【００３０】このようにしてΦＶＡ、ΦＶＢの二つの系
統の垂直駆動波形を印加する事により、隣接２画素の信
号を独立して読み出す事が可能になる。 【００３１】この詳細を、図３を用いて説明する。図３
（ａ）に示すように、使用しているＣＣＤでは、下から
１，２，３，・・・・，９６０まで画素が垂直方向に並
んでいるが、第１フィールド（Ａモード）では下から
３，４，７，８，１１，１２，・・・，９５９，９６０
のように２画素ごとに信号が読み出されていく。 【００３２】最後の出力段では２つの水平ＣＣＤが配置
されているが、ここに２画素ずつ転送されてきた信号電
荷が順序通りに転送されて、第１の信号出力回路から
は、３，７，１１，・・・，９５９のように各画素の信
号が得られる。同様に第２の信号出力回路からは、４，
８，１２，・・・，９６０のように各画素の信号が順次
得られてくる。このようにして、第１フィールドの映像
信号が得られる。 【００３３】一方、第２フィールド（Ｂモード）でも同
様に図３（ｂ）に示すように下から１，２，５，６，
９，１０，・・・，９５７，９５８のように２画素ごと
に信号が読み出されていく。最後の出力段では２つの水
平ＣＣＤが配置されているので、ここに２画素ずつ転送
されてきた信号電荷が順序通りに転送されて、第１の信
号出力回路からは、１，５，９，・・・，９５７、第２
の信号出力回路からは、２，６，１０，・・・，９５８
のように各画素の信号が順次得られてくる。このように
して、第２フィールドの映像信号が得られる。 【００３４】ここで第１の信号出力と第２の信号出力を
加算すると、第１フィールドでは図４（ａ）に示すよう
に有効走査線２４０本の標準フォーマットの信号が得ら
れ、同様に第２フィールドも図４（ｂ）に示すような有
効走査線２４０本の標準フォーマットの信号が得られる
ことになる。 【００３５】なお、これらの出力信号を加算する事なく
別々に組立なおして表示すれば、図５に示すような有効
走査線９６０本の高精細画像が得られる事になる。 【００３６】さて、図１に戻って、２つの信号出力はそ
れぞれのＣＤＳ回路１１、２１に加えられ、ノイズ除去
が行われる。 【００３７】ＣＤＳ回路１１、２１からの映像信号は次
の信号処理回路１２、２２に加えられ、ガンマ補正、輪
郭補正、ホワイトクッリプ、クランプ等の通常の映像信
号生成に必要な処理が施される。信号処理回路１２、２
２の出力映像信号は、画像メモリ１３に加えられるとと
もに、加算回路１４に加えられ走査線２本分の信号が加
算される。 【００３８】加算回路１４の出力信号は標準のＮＴＳＣ
モニター１５に加えられて、１フレームで有効走査線４
８０本の動画像となって表示される。 【００３９】一方、画像メモリ１３は、信号処理回路１
２、２２からの映像信号（画像信号）を順次更新する。 【００４０】画像メモリ１３に加えられた映像信号は、
パソコンの選択ボタンを押せば、押された瞬間の１画像
の映像信号が、インターフェース（例えばＳＣＳＩ（Ｓ
ｍａｌｌ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｓｙｓｔｅｍ Ｉｎｔｅ
ｒｆａｃｅ）ボードやＩＥＥＥ１３９４等）１６を介し
て、パソコン１７に内蔵されるメモリに一端記憶され
る。記憶された映像信号は、直ちに画像表示装置、ここ
ではパソコン１７のモニター上に１フレームで有効走査
線９６０本の高精細静止画像となって表示される。 【００４１】このようにして標準モニターには標準画像
が動画像で表示されており、観察者がこの画像を見なが
ら必要な画像が現れたときにここぞとパソコン側で選択
ボタンを押す事によって、画像メモリ１３に加えられて
いた１フレームで有効走査線９６０本の映像信号がイン
ターフェース１６を介してパソコン１７のメモリに取り
込まれ、この映像信号がパソコン画面上に高精細静止画
像となって表示され、細部まで詳細に観察する事ができ
る。 【００４２】元々人間の目は動画像に対してはそれほど
解像度があっても認識できないが、静止画像に対しては
細部まで認識が可能である。 【００４３】上記撮像装置によればこの人間の目の特徴
を有効に活用し、動画像に対しては比較的安価に構成で
きる標準画像システムで構築し、詳細な検討が必要な静
止画像に対しては有効走査線の数を標準画像の２倍にし
たシステムを構築して高精細な画像として隅々まで観察
が容易に可能であるというメリットがある。 【００４４】図８、図９に示したような従来の撮像装置
では、画像メモリ１０６に記憶される信号やＶＴＲ１１
１に記録される信号をそのままモニター１０７、１１２
に表示しているが、このときに表示装置の性能が悪いた
めに、画質が低下しているだけの事である。モニターの
画像を見て高精細の画像を記録しようとしているわけで
はない。 【００４５】図６に、本発明の撮像装置の第２の実施の
形態の構成を示す。図１の第１の実施の形態と同一の構
成要素については、同一参照符号を付し詳細な説明は省
略する。第２の実施の形態が、第１の実施の形態と違う
のは信号処理回路１２、２２の２つの出力映像信号の中
の片方を使う点である。この場合でも、第１の実施の形
態と同等の効果が得られる。このときには３ｄＢ程度の
Ｓ／Ｎの低下が考えられるが、回路が簡単になり、小
型、軽量にセットを試作する際には有効である。 【００４６】また、上記説明では標準モニター１５の画
像を見ながらボタンを押すことによって必要なシーン１
枚をパソコン１７に取り込むように説明してきたが、パ
ソコン１７の選択ボタンを押すことにより連続して複数
の画像をパソコン１７のメモリに記憶させることも可能
である。このようにすると必要な画像が間欠的に複数枚
パソコン１７のメモリに取り込むことができ、変化して
いる現象などの解明に便利である。 【００４７】この場合には取り込んだ画像を必要に応じ
て、パソコン１７のモニター上に並べて表示したり、重
ねて表示することもできる。また、取込ごとに表示した
り、複数枚取り込んでから一気に表示するなど、表示モ
ードは各種の変形が可能である。 【００４８】さらに、撮像装置の主要部はパソコン１７
の位置と同じ場所にあるように説明してきたが、図７の
第１の実施の形態の変形例に示す如く、撮像装置の主要
部は遠隔地に置いて患者の状態を撮影し、点線で囲んだ
部分にある標準モニター９５を見ながら専門の医者がパ
ソコン１７の選択ボタンを押すことによって高精細の画
像を伝送するような遠隔観察、遠隔診療にも使えること
はもちろんである。専門の医者は標準モニター９５で患
者の様子や容態を観察していて、患部を詳細に見たいと
きに遠隔操縦で撮像装置のカメラの位置を変えていき所
望のシーンやアングルを設定し、撮影可能になったとき
に、パソコン１７の選択ボタンを押して高精細の静止画
像をゆっくり伝送する。 【００４９】なお、第２の実施の形態も図７の第１の実
施の形態の変形例のように構成することが可能である。 【００５０】このようにすると、医者は送られてきた画
像をパソコン１７の高精細モニターで観察して的確な判
断を下すことができる。常時は伝送料金も安価な標準画
像で伝送して、本当に必要な資料だけを高精細静止画像
で見られるので伝送コストも安価になり、効率的な運用
が可能になるという大きな特徴がある。 【００５１】さらに、パソコン１７のメモリに取り込ま
れた高精細の画像情報はパソコン専用の画像ソフトや一
般のアプリケーションソフトを利用して、輪郭補正や色
づけ処理、階調の補正等の画像処理が簡単に施され、目
的に応じて観測のしやすい画像を構築できるというメリ
ットもある。 【００５２】さらに、この記憶された画像情報は磁気フ
ロッピーなどの記憶媒体にも簡単に記録できるので、必
要に応じてほかのパソコンで再生したり、画像処理を行
うこともできる。 【００５３】さらに、上記画像情報は通常のパソコン通
信を利用して遠隔地に送ることも容易である。医療情報
の場合など遠隔地の病院に伝送して的確な指示判断を仰
ぐなど大きなメリットがある。 【００５４】なお、上記した実施の形態並びに変形例で
は、撮像デバイス３はＣＣＤとしたがこれに限定される
ものでなく、Ｃ−ＭＯＳセンサー等でも良い。さらに、
パソコン１７のモニターは、パソコン１７本体と別体の
ものとしても良い。 【００５５】 【発明の効果】前述したように本発明によれば、常時観
測するためには半分の信号を捨てるか加算し、標準のフ
ォーマットの画像信号としておき、欲しい１瞬間及びそ
の後の静止画像の信号を記憶し、高精細画像で表示する
ので、変化する現象などの解明に便利な撮像装置が得ら
れる効果がある。 【００５６】さらに、本発明によれば常時は標準方式の
動画像の画面を見ながら被写体を観察していて、この画
面をもう少し詳細に見たいという際にボタン操作により
パソコン内部に高精細の静止画像が記憶されるととも
に、直ちに再生されてパソコンの高精細モニターに表示
される。従って、動画像に対しては現在普及している比
較的安価なシステムで構築できるとともに、高精細画像
に対してもパソコンを利用した安価なシステムを利用し
て簡便にシステムを構築できるという大きなメリットが
ある。

【図面の簡単な説明】 【図１】本発明の撮像装置の第１の実施の形態の構成を
示すブロック図である。 【図２】図１の撮像デバイスであるＣＣＤ３の構成を示
す構成図である。 【図３】図１のＣＣＤ３からの映像信号出力を示す図で
ある。 【図４】図１において、標準ホーマットの映像信号（画
像信号）を抽出するのを説明するための図である。 【図５】高精細モードの画像を構成するための説明図で
ある。 【図６】本発明の撮像装置の第２の実施の形態の構成を
示すブロック図である。 【図７】本発明に撮像装置の第１の実施の形態の変形例
の構成を示すブロック図である。 【図８】従来の撮像装置の第１の構成例の概要を示すブ
ロック図である。 【図９】従来の撮像装置の第２の構成例の概要を示すブ
ロック図である。 【符号の説明】 １・・・被写体、２・・・撮像レンズ、３・・・撮像デ
バイス（ＣＣＤ）、４・・・信号発生器、５・・・駆動
ロジック回路、６・・・水平駆動回路、７・・・垂直駆
動回路、１１・・・ＣＤＳ（Ｃｏｒｅｌａｔｅｄ Ｄｏ
ｕｂｌｅ Ｓａｍｐｌｉｎｇ）回路、１２・・・信号処
理回路、１３・・・画像メモリ、１４・・・加算回路、
１５・・・標準モニター、１６・・・インターフェー
ス、１７・・・パソコン、２１・・・ＣＤＳ回路、２２
・・・信号処理回路、９５・・・標準モニター。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平９−270959（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−84681（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−130645（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−203273（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−323973（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H04N 5/30 - 5/335

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 被写体を撮像レンズを介して結像される
   光学手段と、この光学手段により結像される 光学像が感光面に結像さ
   れるように配置され、光学像に応じて隣接する複数の走
   査線の映像信号を出力する撮像デバイスと、 前記撮像デバイスからの複数の出力映像信号の１つを選
   択するか又は複数の出力信号を加算する選択加算手段
   と、 前記選択加算手段により選択又は加算された前記撮像デ
   バイスの出力映像信号を動画像として表示する第１の表
   示手段と、 前記第１の表示手段の画面を観測して１瞬間の所望の画
   像を選択する選択手段と、 前記選択手段により選択された１瞬間の静止画像に相当
   する映像信号およびこれ以降適宜の間隔をおいた各瞬間
   の静止画像の映像信号を、前記撮像デバイスから出力さ
   れた複数走査線各々の出力映像信号から得る手段と、 前記静止画像の複数走査線各々の出力映像信号をすべて
   間歇的に記憶する記憶手段と、 前記記憶手段により記憶された前記複数走査線各々の出
   力映像信号をすべて用いることにより高解像度の静止画
   像を表示する第２の表示手段と、 を具備したことを特徴とする撮像装置。