JP3545230B2 - 撮像装置およびそれを備えるディジタルカメラ - Google Patents
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Description
【産業上の利用分野】
この発明は、撮像装置に関し、特にたとえばディジタルカメラに適用され、CCDイメージャから複数の画素信号を間引き出力する、撮像装置に関する。
この発明はまた、上述の撮像装置を備える、ディジタルカメラに関する。
【0002】
【従来の技術】
図32を参照して、従来の撮像装置では、Ye,Cy,MgおよびGの色成分を持つ補色フィルタがCCDイメージャの前面に装着され、2画素×8ラインの画素ブロックからそれぞれの補色成分を含む画素信号が読み出されていた。つまり、各画素ブロックの第1ラインからGおよびMgの画素信号が読み出され、第6ラインからYeおよびCyの画素信号が読み出されていた。なお、読み出された画素信号は補間処理を施され、この結果、各画素がすべての色成分をもつ間引き画像信号が生成される。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このような従来技術では、各画素ブロックに対して2回の水平転送が必要となり、画素信号の出力に時間がかかるという問題があった。このような問題は、間引き画像の解像度を向上させるために各画素ブロックから読み出す画素信号を増やすほど、顕著化していた。
【0004】
それゆえに、この発明の主たる目的は、画素信号の出力に要する時間を短縮できる、撮像装置を提供することである。
この発明の他の目的は、多くの画素信号を短時間で出力することができる、撮像装置を提供することである。
この発明のその他の目的は、画像の生成に要する時間を短縮できる、ディジタルカメラを提供することである。
【0005】
この発明のさらにその他の目的は、解像度が向上した画像を短時間で生成することができる、ディジタルカメラを提供することである。
【0006】
【課題を解決するための手段】
この発明に従う撮像装置は、各々がN個(N:複数)の色のいずれか1つを有する複数の色要素が割り当てられた色フィルタ、複数の画素が割り当てられたイメージャ、およびイメージャに駆動パルスを供給する供給手段を備え、複数の色要素は各々が複数の水平色要素ラインとN個の垂直色要素列とを有する複数の色ブロックに区分され、複数の画素は各々が複数の水平画素ラインとN個の垂直画素列とを有する複数の画素ブロックに区分され、N個の垂直色要素列は互いに異なる色を有するN個の色要素をそれぞれ含み、複数の水平画素ラインは複数の水平色要素ラインにそれぞれ対応し、N個の垂直画素列はN個の垂直色要素列にそれぞれ対応し、駆動パルスは、N個の垂直画素列から画素信号を間引き態様で読み出す読み出しパルス、読み出しパルスによって読み出された画素信号を垂直方向に転送する垂直転送パルス、および垂直転送パルスによって転送された画素信号を複数の水平画素ラインに相当する垂直転送が行われる毎に水平方向に転送する水平転送パルスを含み、N個の垂直画素列から読み出し先として選択される画素に対応する色要素の色は垂直画素列毎に異なる。
【0008】
【作用】
色フィルタに割り当てられた複数の色要素の各々は、N個(N:複数)の色のいずれか1つを有する。かかる複数の色要素は、各々が複数の水平色要素ラインとN個の垂直色要素列とを有する複数の色ブロックに区分される。また、イメージャに割り当てられた複数の画素は、各々が複数の水平画素ラインとN個の垂直画素列とを有する複数の画素ブロックに区分される。ここで、N個の垂直色要素列は、互いに異なる色を有するN個の色要素をそれぞれ含む。また、複数の水平画素ラインは複数の水平色要素ラインにそれぞれ対応し、N個の垂直画素列はN個の垂直色要素列にそれぞれ対応する。
イメージャには、供給手段によって駆動パルスが供給される。この駆動パルスには、N個の垂直画素列から画素信号を間引き態様で読み出す読み出しパルス、読み出しパルスによって読み出された画素信号を垂直方向に転送する垂直転送パルス、および垂直転送パルスによって転送された画素信号を複数の水平画素ラインに相当する垂直転送が行われる毎に水平方向に転送する水平転送パルスが含まれる。N個の垂直画素列から読み出し先として選択される画素に対応する色要素の色は、垂直画素列毎に異なる。
【0013】
【発明の効果】
この発明によれば、出力に要する時間を従来よりも短縮することができる。
【0014】
この発明の上述の目的,その他の目的,特徴および利点は、図面を参照して行う以下の実施例の詳細な説明から一層明らかとなろう。
【0015】
【実施例】
図1を参照して、この実施例のディジタルカメラ10は、光学レンズ12を含む。光学レンズ12を経た被写体の光像は、撮像装置14に設けられたインターライン転送方式CCDイメージャ16に上下逆向きの状態で照射される。CCDイメージャ16の受光面には、図2に示す補色フィルタ16aが装着され、各受光素子(センサ)ではYe,Cy,MgおよびGのいずれかの色成分を持つ画素信号が生成される。
【0016】
モニタ36にリアルタイムの動画像(スルー画像)を表示するカメラモードでは、タイミングジェネレータ(TG)18は、画素信号の間引き読み出しを行う。このため、特定の受光素子で生成された画素信号だけがCCDイメージャ16から読み出され、CDS/AGC回路24に与えられる。CDS/AGC回路24では周知のノイズ除去およびレベル調整が施され、このような処理を施された画素信号が、A/D変換器26でディジタル信号である画素データに変換される。
【0017】
画素データは、ディジタルクランプ回路28を介してメモリ30に格納され、その後読み出される。読み出された画素データは、直接およびラインメモリ32a〜32cを経て信号処理回路34aに入力される。信号処理回路34aは、このような画素データに補間処理を施し、各画素が4つの色成分をすべて含む画素データを生成する。信号処理回路34はまた、補間処理が施された画素データにRGB変換およびYUV変換を施し、これによって得られたYUVデータをモニタ36に出力する。この結果、スルー画像がモニタ36に表示される。
【0018】
なお、オペレータによってシャッタボタン(図示せず)が押されると、TG1はいわゆる全画素読み出しを行う。この結果、カメラモードよりも解像度が向上した静止画像が得られる。
CCDイメージャ16には、図2に示す補色フィルタ16aが装着される。補色フィルタ16aは、Ye,Cy,MgおよびGの色成分を含み、これらの色成分はCCDイメージャ16の画素にそれぞれ対応する。つまり、CCDイメージャ16の各受光素子では、いずれか1つの色成分だけを持つ画素信号が生成される。図2の補色フィルタ16aを水平方向に眺めると、奇数ラインではGおよびMgが1画素毎に交互に配置され、偶数ラインではYeおよびCyが1画素毎に交互に配置される。また、補色フィルタ16aを垂直方向に眺めると、奇数列にはGおよびYeが1画素毎に交互に配置され、偶数列にはMgおよびCyが1画素毎に交互に配置される。つまり、補色フィルタ16aには、垂直方向2画素および水平方向2画素のマトリクス(2×2マトリクス)が複数形成される。このような補色フィルタ16aが、CCDイメージャ16に装着される。
【0019】
図5を参照して、この実施例では、補色フィルタ16aを8ライン×4列の色ブロックCB1の集まりと考え、かつCCDイメージャ16を色ブロックCB1に対応する画素ブロックPB1の集まりと考える。各ブロックのそれぞれの列に全ての種類の色成分が少なくとも1つずつ割り当てられ、このようなブロックに対して、共通の処理が施される。具体的には、各ブロックの1ライン目で1列目および2列目の画素信号が読み出され、6ライン目で3列目および4列目の画素信号が読み出される。読み出された画素信号はそれぞれ、G,Mg,YeおよびCyの色成分を有する。このような画素信号が垂直方向に転送され、4つの画素信号が水平転送レジスタに揃った時点で、まとめて水平方向に転送される。この結果、1回の水平転送によって、同じブロックから得られたG,Mg,YeおよびCyの画素信号がCCDイメージャ16から出力される。
【0020】
図6(A)および図6(B)に示すように、各受光素子には2つの垂直転送レジスタが割り当てられる。各垂直転送レジスタには、駆動パルスV1a,V1b,V2,V3a,V3bおよびV4のいずれか1つが与えられる。これらの駆動パルスはすべて、TG18から出力された垂直転送パルスおよび電荷読み出しパルスに基づいて、Vドライバ20によって生成される。
【0021】
図6(A)から分かるように、1列目および2列目のG/Mg画素については、一方の垂直転送レジスタに駆動パルスV1aまたはV1bが与えられ、他方の垂直転送レジスタに駆動パルスV2が与えられる。1列目および2列目のYe/Cy画素については、一方の垂直転送レジスタに駆動パルスV3aが与えられ、他方の垂直転送レジスタに駆動パルスV4が与えられる。駆動パルスV1aおよびV1bは選択的にG/Mg画素に与えられる。この実施例において駆動パルスV1bが与えられる画素は、各ブロックの1ライン目に限られる。なお、1列目および2列目では、駆動パルスV3bが用いられることはない。
【0022】
図6(B)を参照して、3列目および4列目では、駆動パルスV1b以外の駆動パルスが所定の垂直転送レジスタに与えられる。つまり、G/Mg画素の一方の垂直転送レジスタに駆動パルスV1aが与えられ、他方の垂直転送レジスタに駆動パルスV2が与えられる。また、Ye/Cy画素の一方の垂直転送レジスタに駆動パルスV3aまたはV3bが与えられ、他方の垂直転送レジスタに駆動パルスV4が与えられる。この実施例では、3列目および4列目の6ライン目のYe/Cy画素が間引き読み出しの対象となるため、この6ライン目の画素にのみ駆動パルスV3bが与えられる。
【0023】
全画素読み出しおよび間引き読み出しを可能とするために、第1列および第2列におけるG/Mg画素の一方の垂直転送レジスタに2種類の駆動パルスV1aおよびV1bが割り当てられ、第3列および第4列におけるYe/Cy画素の一方の垂直転送レジスタに2種類の駆動パルスV3aおよびV3bが割り当てられる。駆動パルスV1bおよびV3bは、間引き読み出しの対象となるG/Mg画素およびYe/Cy画素にそれぞれ割り当てられる。このように駆動パルスV1aおよびV1bならびに駆動パルスV3aおよびV3bを割り当てる点は、以下の他の実施例でも同じである。
【0024】
駆動パルスV1a,V1b,V2,V3a,V3bおよびV4は、図7(A)に示すように変化する。期間▲1▼では、駆動パルスV3aおよびV3bがゼロレベルをとり、残りの駆動パルスはすべて−レベルをとる。期間▲2▼では、駆動パルスV3bおよびV4がそれぞれ+レベルおよびゼロレベルに変化する。この結果、図7(B)に示すように、各ブロックの第3列および第4列における第6ラインから、画素信号が読み出される。つまり、第6ラインの一方の垂直転送レジスタに電荷が読み出され、読み出された電荷は第6ラインの2つの垂直転送レジスタに蓄積される。期間▲3▼では、駆動パルスV1a,V1bおよびV3bがゼロレベルに変化する。これによって、電荷の読み出しが中止されるとともに、第6ラインから読み出された電荷が、第5ラインに対応する一方の垂直転送レジスタにも蓄積される。
【0025】
駆動パルスV1bは期間▲4▼で+レベルとなり、この結果、図7(B)に示すように、第1列および第2列の第1ラインから画素信号が読み出される。つまり、第1ラインに対応する一方の垂直転送レジスタに電荷が読み出される。このとき、駆動パルスV3aおよびV4はゼロレベルであるため、読み出された電荷は、第2ラインに対応する2つの垂直転送レジスタにも蓄積される。期間▲5▼になると駆動パルスV1bはゼロレベルとなり、電荷の読み出しは中止される。このようにして第1列および第2列の第1ラインならびに第3列および第4列の第6ラインから読み出された画素信号は、期間▲5▼以降に個別に垂直転送される。なお、駆動パルスV1bおよびV3bは、TG18から出力される電荷読み出しパルスがハイレベルとなったときに+レベルとなる。
【0026】
各ブロックの垂直画素数に相当する距離の垂直転送が完了する毎に、図4(B)に示す駆動パルスH1およびH2がHドライバ22から出力される。駆動パルスH1およびH2は互いに逆極性をとり、一方がハイレベルのときは他方がローレベルとなる。図4(A)に示すように、駆動パルスH1は、垂直転送レジスタの端部に設けられた水平転送レジスタに与えられる。また、駆動パルスH2はセンサの端部に設けられた水平転送レジスタに与えられる。駆動パルスH1およびH2は、1ブロック分の垂直転送が完了した時点でレベル変動を開始し、これによって画素信号が水平転送される。つまり、各ブロックで生成された画素信号が、まとめて水平転送される。
【0027】
上述の信号処理回路34aでは、このようにして出力された画素信号に対応する画素データに補間処理が施され、この結果、各画素がすべての色成分を持つ間引き画像データが生成される。
この実施例によれば、各ブロックに対する水平転送処理は1回でよいため、画素信号の読み出しに要する時間を従来よりも短縮することができる。つまり、CCDイメージャ16の画素数が従来と同じ場合、読み出し時間は従来の1/2となる。
【0028】
図1に示すCCDイメージャ16の変形例を図8〜図10に示す。この実施例でも、CCDイメージャ16には補色フィルタ16aが装着され、この補色フィルタ16aを8ライン×4列の色ブロックCB1の集まりと考える。したがって、CCDイメージャ16についても色ブロックCB1に対応する画素ブロックPB1の集まりと考える。但し、この実施例では、各ブロックの第1ラインおよび第5ラインで第1列および第2列の画素信号が読み出され、第2ラインおよび第6ラインで3列目および4列目の画素信号が読み出される。つまり、各ブロックから、G,Mg,YeおよびCyの画素信号が2つずつ読み出される。読み出された画素信号は、個別に垂直方向に転送され、水平転送レジスタに蓄積される。水平転送は、8ライン分の垂直転送が完了する毎に1回行われる。このため、同じ色成分をもつ画素信号どうしが、水平転送レジスタで混合される。1回の水平転送で出力される画素信号の色成分は、図1実施例と同様にG,Mg,YeおよびCyの順序で変化するが,各画素信号のレベルは図1実施例のほぼ2倍となる。
【0029】
図9(A)および図9(B)を参照して、この実施例でも、各受光素子には2つの垂直転送レジスタが割り当てられ、各垂直転送レジスタに駆動パルスV1a,V1b,V2,V3a,V3bおよびV4のいずれか1つが与えられる。
但し、第1列および第2列では第1ラインおよび第5ラインから画素信号を読み出す必要があるため、図9(A)から分かるように、駆動パルスV1aは第3ラインおよび第7ラインのG/Mg画素に与えられ、駆動パルスV1bは第1ラインおよび第5ラインのG/Mg画素に与えられる。また、第3列および第4列では第2ラインおよび第6ラインから画素信号を読み出す必要があるため、図9(B)に示すように、駆動パルスV3aが第4ラインおよび第8ラインに与えられ、駆動パルスV3bga第2ラインおよび第6ラインに与えられる。
【0030】
駆動パルスV1a,V1b,V2,V3a,V3bおよびV4は、図10(A)に示すように変化する。この変化は、図7(A)と全く同じである。但し、図1実施例と異なり、駆動パルスV1bは第1列および第2列の第5ラインにも与えられ、駆動パルスV3bも第3列および第4列の第2ラインに与えられる。このため、図10(B)および図10(C)に示すように、第1列および第2列の第5ラインならびに第3列および第4列の第2ラインからも電荷が読み出される。そして、それぞれの電荷が、期間▲5▼以降に個別に垂直転送される。
【0031】
各ブロックから読み出された画素信号が水平転送レジスタに蓄積される毎に、図4(B)に示す駆動パルスH1およびH2が水平転送レジスタに与えられる。この駆動パルスH1およびH2に応答して、画素信号が水平方向に転送される。つまり、各ブロックで生成された4画素分の画素信号が、まとめて水平転送される。信号処理回路34aは、図1実施例と同様の補間処理を行い、この結果、各画素がすべての色成分を持つ間引き画像データが生成される。
【0032】
この実施例によれば、各ブロックに対する水平転送処理を1回に減らすことができるだけでなく、各画素信号のレベルを従来の2倍に向上させることができる。
図11〜図13に、CCDイメージャ16の他の変形例を示す。このCCDイメージャ16にもまた、補色フィルタ16aが装着される。しかし、補色フィルタ16aは、4ライン×4列の色ブロックCB2の集まりと考え、CCDイメージャ16は色ブロックCB2に対応する画素ブロックPB2の集まりと考える。各ブロックに対しては、共通の処理が施される。つまり、各ブロックの1ライン目で1列目および2列目の画素信号が読み出され、2ライン目で3列目および4列目の画素信号が読み出される。読み出された画素信号はそれぞれ、G,Mg,YeおよびCyの色成分を有し、このような画素信号が垂直方向に転送される。4つの画素信号が水平転送レジスタに揃った時点で、つまり4ライン分の垂直転送が完了した時点で、これらの画素信号がまとめて水平方向に転送される。この結果、1回の水平転送によって出力される画素信号に、G,Mg,YeおよびCyの色成分が繰り返し含まれる。
【0033】
図12(A)に示すように、1列目および2列目では、1ライン目のG/Mg画素に駆動パルスV1bが与えられ、3ライン目のG/Mg画素に駆動パルスV1aが与えられる。また、図12(B)に示すように、3列目および4列目では、2ライン目のYe/Cy画素に駆動パルスV3bが与えられ、4ライン目のYe/Cy画素に駆動パルスV3aが与えられる。
【0034】
駆動パルスV1a,V1b,V2,V3a,V3bおよびV4は、図13(A)に示すように変化する。この変化は、図10(A)と全く同じである。この実施例と図8〜図10実施例とは、ブロックの考え方が異なるものの、読み出しの対象となる画素は同じである。このため、図13(B)および図13(C)に示す電荷の読み出しタイミングおよび電荷の転送タイミングは、図10(B)および図10(C)と全く同じである。
【0035】
但し、上述のようにブロックの考え方が相違するため、水平転送は、図8〜図10実施例と異なるタイミングで行われる。つまり、図8実施例では、画素信号が8ライン分垂直転送される毎に水平転送が行われるが、この実施例における水平転送は、図4(B)に示す駆動パルスH1およびH2に応答して、4ライン分の垂直転送が完了する毎に行われる。
【0036】
信号処理回路34aでは、上述と同様の補間処理が行われ、この結果、各画素がすべての色成分を持つ間引き画像データが生成される。
この実施例によれば、水平転送の回数が増えるため画素信号の読み出し時間は長くなるが、間引き画像信号の垂直解像度を従来の2倍に向上させることができる。
【0037】
図14〜図16に、CCDイメージャ16のさらにその他の変形例を示す。CCDイメージャ16には、上述と同様に補色フィルタ16aが装着される。さらに、補色フィルタ16aは、4ライン×4列の色ブロックCB2の集まりと考えられ、CCDイメージャ16は、色ブロックCB2に対応する画素ブロックPB2の集まりと考えられる。そして、各ブロックに対して共通の処理が施される。但し、各ブロックの第1ラインおよび第3ラインで第1列および第2列の画素信号が読み出され、第2ラインおよび第4ラインで3列目および4列目の画素信号が読み出される。読み出された画素信号はそれぞれ、G,Mg,YeおよびCyの色成分を有する。このような画素信号が垂直方向に転送され、4ライン分の垂直転送が完了した時点で、これらの画素信号がまとめて水平方向に転送される。このため、同じ色成分を持つ画素信号どうしが水平転送レジスタで混合され、その後CCDイメージャ16から出力される。各画素信号のレベルは、図11〜図13実施例のほぼ2倍となる。
【0038】
各ブロックの第1列および第2列では、図15(A)に示すように、すべてのG/Mg画素に駆動パルスV1bが与えられ、駆動パルスV1aが用いられることはない。一方、第3列および第4列では、図13(B)に示すように、駆動パルスV3bがすべてのYe/Cy画素に与えられ、駆動パルスV3aは用いられない。
【0039】
駆動パルスV1a,V1b,V2,V3a,V3bおよびV4は、図16(A)に示すように変化し、この変化は図13(A)と全く同じである。しかし、駆動パルスV1bが第1列および第2列のすべてのG/Mg画素に与えられるため、電荷は、図16(B)に示すように第1ラインおよび第3ラインの両方から読み出される。また、駆動パルスV3bが第3列および第4列のすべてのYe/Cy画素に与えられるため、電荷は、図16(C)に示すように第2ラインおよび第4ラインの両方から読み出される。
【0040】
読み出された電荷は個別に垂直転送され、その後、図4(B)に示す駆動パルスH1およびH2に応答して4ラインに1回のタイミングで水平転送される。つまり、互いに同じ色成分を持つ画素信号が水平転レジスタで混合されてから、混合画素信号が出力される。出力される画素信号の色成分がG,Mg,YeおよびCyの順で変化する点は、上述の実施例と同じである。出力された画素信号に対応する画素データは、信号処理回路34aで補間処理を施され、この結果、各画素がすべての色成分を持つ間引き画像データが生成される。
【0041】
この実施例によれば、水平転送の回数が増えるため画素信号の読み出し時間は長くなるが、画素信号のレベルおよび間引き画像データの垂直解像度を従来の2倍に向上させることができる。また、GおよびMgの画素信号を読み出すラインとYeおよびCyの画素信号を読み出すラインとの距離が均一であるため、折り返し特性が一定となり、フィルタリングが容易になる。
【0042】
図17〜図19を参照して、他の変形例のCCDイメージャ16には、図3に示す補色フィルタ16bが装着される。補色フィルタ16bは、補色フィルタ16aと同様にYe,Cy,MgおよびGの色成分を含み、かつこれらの色成分はCCDイメージャ16の画素にそれぞれ対応する。この補色フィルタ16bを水平方向に眺めたとき、奇数ラインにGおよびMgが1画素毎に交互に配置され、偶数ラインにYeおよびCyが1画素毎に交互に配置される点は、補色フィルタ16aと同じである。しかし、奇数ラインにおけるMgおよびGの位置が、各奇数ラインで反転している。つまり、注目する奇数ラインに配置された色成分がMg,G,Mg,G…と変化する場合、先行する奇数ラインおよび後続の奇数ラインに配置された色成分は、G,Mg,G,Mg…と変化する。このため、補色フィルタ16bを垂直方向に眺めると、奇数列ではG,Ye,MgおよびYeの順で色成分が配置され、偶数列ではMg,Cy,GおよびCyの順で色成分が配置される。つまり、補色フィルタ16bには、垂直方向2画素および水平方向4画素のマトリクス(2×4マトリクス)が複数形成されている。このような補色フィルタ16bが、CCDイメージャ16に装着される。
【0043】
図17を参照して、この実施例では、補色フィルタ16bを8ライン×4列の色ブロックCB1の集まりと考え、CCDイメージャ16を色ブロックCB1に対応する画素ブロックPB1の集まりと考える。各ブロックの第1ラインでは第1列および第2列の画素信号が読み出され、第6ラインでは3列目および4列目の画素信号が読み出される。つまり、各ブロックから、G,Mg,YeおよびCyの画素信号が1つずつ読み出される。読み出された画素信号は、個別に垂直方向に転送され、水平転送レジスタに蓄積される。水平転送は、8ライン分の垂直転送が完了する毎に1回行われ、この結果、1回の水平転送で出力される画素信号の色成分は、G,Mg,YeおよびCyの順序で変化する。
【0044】
図18(A)に示すように、第1列および第2列において、駆動パルスV1bは第1ラインのG/Mg画素にのみ与えられる。また、第3列および第4列では、図21(B)に示すように、駆動パルスV3bは第6ラインのYe/Cy画素にのみ与えられる。
駆動パルスV1a,V1b,V2,V3a,V3bおよびV4は、図19(A)に示すように変化し、この変化は、他の実施例と全く同じである。駆動パルスV1bは第1列および第2列の第1ラインにのみ与えられるため、これらの列では図19(B)に示すように電荷が読み出される。また、駆動パルスV3bは第3列および第4列の第6ラインにのみ与えられるため、これらの列では、図19(C)に示すように電荷が読み出される。そして、それぞれの電荷が個別に垂直転送される。
【0045】
各ブロックから読み出された画素信号が水平転送レジスタに蓄積される毎に、つまり8ライン分の垂直転送が完了する毎に、図4(B)に示す駆動パルスH1およびH2が水平転送レジスタに与えられる。この駆動パルスH1およびH2に応答して、画素信号が水平方向に転送される。つまり、各ブロックで生成された4画素分の画素信号が、まとめて水平転送される。信号処理回路34aは、図1実施例と同様の補間処理を行い、この結果、各画素がすべての色成分を持つ間引き画像データが生成される。
【0046】
この実施例によれば、各ブロックに対する水平転送処理は1回でよいため、画素信号の読み出しに要する時間を従来よりも短縮することができる。
図20〜図22に示すその他の変形例のCCDイメージャ16にも、補色フィルタ16bが装着される。但し、この実施例では、補色フィルタ16bを4ライン×4列の色ブロックCB2の集まりと考え、CCDイメージャ16を色ブロックCB2に対応する画素ブロックPB2の集まりと考える。各ブロックの1ライン目では1列目および2列目の画素信号が読み出され、2ライン目では3列目および4列目の画素信号が読み出される。読み出された画素信号はそれぞれ、G,Mg,YeおよびCyの色成分を有し、このような画素信号が垂直方向に転送される。4つの画素信号が水平転送レジスタに揃った時点で、つまり4ライン分の垂直転送が完了した時点で、これらの画素信号がまとめて水平方向に転送される。この結果、1回の水平転送によって出力される画素信号に、G,Mg,YeおよびCyの色成分が繰り返し含まれる。
【0047】
図21(A)に示すように、1列目および2列目では、1ライン目のG/Mg画素に駆動パルスV1bが与えられ、3ライン目のMg/G画素に駆動パルスV1aが与えられる。また、図21(B)に示すように、3列目および4列目では、2ライン目のYe/Cy画素に駆動パルスV3bが与えられ、4ライン目のYe/Cy画素に駆動パルスV3aが与えられる。
【0048】
駆動パルスV1a,V1b,V2,V3a,V3bおよびV4は、図22(A)に示すように変化し、この変化もまた他の実施例と全く同じである。このような駆動パルスによって、第1列および第2列では図22(B)に示すように第1ラインからのみ電荷が読み出され、第3列および第4列では図22(C)に示すように第2ラインからのみ電荷が読み出される。そして、それぞれの電荷が個別に垂直転送され、水平転送レジスタに与えられる。水平転送は、4ライン分の垂直転送が完了する毎に行われる。この結果、同じブロックから読み出された4画素分の画素信号が、まとめて出力される。出力された画素信号は信号処理回路34aで補間処理を施され、各画素がすべての色成分を持つ間引き画像データが生成される。
【0049】
この実施例によれば、水平転送の回数が増えるため画素信号の読み出し時間は長くなるが、間引き画像信号の垂直解像度を従来の2倍に向上させることができる。
図23〜図25に示すさらにその他の変形例のCCDイメージャ16にもまた、補色フィルタ16bが装着される。さらに、補色フィルタ16bを4ライン×4列の色ブロックCB2の集まりと考え、CCDイメージャ16を色ブロックCB2に対応する画素ブロックPB2の集まりと考える。但し、各ブロックの1ライン目および2ライン目で1列目および2列目の画素信号が読み出され、3ライン目および4ライン目で3列目および4列目の画素信号が読み出される。1列目ではGおよびYeの画素信号が得られ、両画素信号は読み出しと同時に混合される。2列目ではMgおよびCyの画素信号が読み出され、これらの画素信号も読み出しと同時に混合される。同様に、3列目でMgおよびYeの画素信号が得られ、4列目でGおよびCyの画素信号が得られる。そして、同じ列の画素信号どうしが混合される。このようにして混合された画素信号が水平転送レジスタに与えられ、4ライン分の垂直転送が完了した時点で、これらの画素信号がまとめて水平方向に転送される。1回の水平転送で出力される画素信号には、(G+Ye),(Mg+Cy),(Mg+Ye)および(G+Cy)の色成分が繰り返し含まれる。
【0050】
図24(A)に示すように、1列目および2列目では、駆動パルスV1bが1ライン目のG/Mg画素に与えられ、駆動パルスV3bが2ライン目のYe/Cy画素に与えられる。また、図24(B)に示すように、3列目および4列目では、駆動パルスV1bが3ライン目のMg/G画素に与えられ、駆動パルスV3bが4ライン目のYe/Cy画素に与えられる。
【0051】
駆動パルスV1a,V1b,V2,V3a,V3bおよびV4は、図25(A)に示すように変化し、この変化もまた他の実施例と全く同じである。第1列および第2列では、図25(B)に示すように、期間▲2▼に第2ラインから電荷が読み出され、期間▲5▼に第1ラインから電荷が読み出される。また、第3列および第4列では、図25(C)に示すように、期間▲2▼に第4ラインから電荷が読み出され、期間▲5▼に第3ラインから電荷が読み出される。期間▲4▼において駆動パルスV1b,V3bおよびV4がゼロレベルとなり、期間▲5▼において駆動パルスV1bがゼロレベルから+レベルに変化することで、各列で電荷が混合される。混合された電荷は、その後垂直転送され、4ライン分の垂直転送が完了する毎に各電荷が水平転送される。
【0052】
他の実施例と異なり、CCDイメージャ16から出力された画素信号は互いに異なる色成分を混合したものであるため、このような画素信号は信号処理回路34bで補間処理を施される。この結果、各画素がすべての色成分を持つ間引き画像データが生成される。信号処理回路34bは、次のようにしてYUVデータを生成する。Yデータは、数1によって求められ、Uデータは数2によって求められ、そしてVデータは数3によって求められる。
【0053】
【数1】
Y={(G+Ye)+(Mg+Cy)+(Mg+Ye)+(G+Cy) }/4
={(G+G+G)+(R+B+B+G)+(R+B+R+G)+(G+B+G) }/4
=(4R+6G+4B)/4
【0054】
【数2】
U={(Mg+Ye)−(G+Cy)}
={(R+B+R+G)−(G+B+G)}
=2R−G
【0055】
【数3】
V={(G+Ye)−(Mg−Cy)}
={(G+G+R)−(R+B+B+G)}
=G−2B
この実施例によれば、水平転送の回数が増えるため画素信号の読み出し時間は長くなるが、間引き画像信号の垂直解像度を従来の2倍に向上させることができる。なお、この実施例では2×4マトリクスの補色フィルタ16bを用いて説明したが、読み出しされる画素は2×2マトリクスを構成しているため、補色フィルタ16bの代わりに補色フィルタ16aを用いてもよい。また、この実施例では垂直転送レジスタ上で画素混合を行っているが、画素混合は水平転送フィルタ上で行ってもよい。
【0056】
図26〜図28を参照して、他の変形例のCCDイメージャ16には、図2に示す補色フィルタ16aが装着される。但し、この実施例では、補色フィルタ16aを12ライン×4列の色ブロックCB3の集まりと考え、CCDイメージャ16を色ブロックCB3に対応する画素ブロックPB3の集まりと考える。各ブロックの第1ラインでは第1列および第2列の画素信号が読み出され、第8ラインでは第3列および第4列の画素信号が読み出される。この結果、読み出された画素信号はそれぞれ、G,Mg,YeおよびCyの色成分を有する。このような画素信号が垂直方向に転送され、12ライン分の垂直転送が完了した時点で、これらの画素信号がまとめて水平方向に転送される。1回の水平転送で出力される画素信号には、G,Mg,YeおよびCyの色成分がこの順序で含まれる。
【0057】
各ブロックの第1列および第2列では、図27(A)に示すように、第1ラインのG/Mg画素に駆動パルスV1bが与えられる。一方、第3列および第4列では、図27(B)に示すように、駆動パルスV3bが第8ラインのYe/Cy画素に与えられる。
駆動パルスV1a,V1b,V2,V3a,V3bおよびV4は、図34(A)に示すように変化し、この変化は他の実施例と全く同じである。駆動パルスV1bが第1列および第2列の第1ラインのG/Mg画素に与えられるため、電荷は、図28(B)に示すように第1ラインから読み出される。また、駆動パルスV3bが第3列および第4列の第8ラインのYe/Cy画素に与えられるため、電荷は、図34(C)に示すように第8ラインから読み出される。
【0058】
読み出された電荷は個別に垂直転送され、その後図4(B)に示す駆動パルスH1およびH2によって、12ラインに1回のタイミングで水平転送される。この結果、各ブロックから読み出されたG,Mg,YeおよびCyの画素信号が、まとめて出力される。出力された画素信号に対応する画素データは、信号処理回路34aで補間処理を施され、この結果、各画素がすべての色成分を持つ間引き画像データが生成される。
【0059】
この実施例によれば、各ブロックに対する水平転送処理は1回でよく、かつ1ブロックを構成する垂直画素数が大きいため、画素信号の読み出しに要する時間を大きく短縮することができる。
図29から図31を参照して、その他の変形例のCCDイメージャ16には、図2に示す補色フィルタ16aが装着される。この実施例では、補色フィルタ16aを6ライン×4列の色ブロックCB4の集まりと考え、CCDイメージャ16を色ブロックCB4に対応する画素ブロックPB4の集まりと考える。各ブロックの第1ラインでは第1列および第2列の画素信号が読み出され、第4ラインでは第3列および第4列の画素信号が読み出される。この結果、読み出された画素信号はそれぞれ、G,Mg,YeおよびCyの色成分を有する。このような画素信号が垂直方向に転送され、6ライン分の垂直転送が完了した時点で、これらの画素信号がまとめて水平方向に転送される。図26〜図28実施例と同様に、1回の水平転送で出力される画素信号には、G,Mg,YeおよびCyの色成分がこの順序で含まれる。
【0060】
各ブロックの第1列および第2列では、図30(A)に示すように、第1ラインのG/Mg画素に駆動パルスV1bが与えられる。一方、第3列および第4列では、図30(B)に示すように、駆動パルスV3bが第4ラインのYe/Cy画素に与えられる。
駆動パルスV1a,V1b,V2,V3a,V3bおよびV4は、他の実施例と同様に、図31(A)に示すように変化する。駆動パルスV1bが第1列および第2列の第1ラインのG/Mg画素に与えられるため、電荷は、図31(B)に示すように第1ラインから読み出される。また、駆動パルスV3bが第3列および第4列の第4ラインのYe/Cy画素に与えられるため、電荷は、図31(C)に示すように第4ラインから読み出される。
【0061】
読み出された電荷は個別に垂直転送された後、6ラインに1回のタイミングで水平転送される。この結果、各ブロックに対応するG,Mg,YeおよびCyの画素信号が、まとめて出力される。出力された画素信号に対応する画素データは、信号処理回路34aで図26〜図28実施例と同様の補間処理を施され、この結果、各画素がすべての色成分を持つ間引き画像データが生成される。
【0062】
この実施例によれば、各ブロックに対する水平転送処理は1回でよいため、画素信号の読み出しに要する時間を短縮することができる。また、GおよびMgの画素信号を読み出すラインとYeおよびCyの画素信号を読み出すラインとの距離が均一であるため、折り返し特性が一定となり、フィルタリングが容易になる。
【0063】
なお、この実施例では補色フィルタ16aを用いるようにしたが、補色フィルタ16bを用いた場合でも同じ動作を実現できる。また、この実施例では、各ブロックに含まれる各列から読み出す画素信号を1つとしているが、画素信号を読み出すライン間の距離が均一となる限り、各列から複数の画素信号を読み出すようにしてもよい。つまり、読み出しの対象となる画素を変更せずに、補色フィルタ16aを12ライン×4列の色ブロックCB3の集まりと考え、CCDイメージャ16を色ブロックPB3に対応する画素ブロックPB3の集まりと考えればよい。
【0064】
さらに、以上の9つの実施例では、カメラモードにおいてのみ間引き読み出しを行っているが、この発明は間引き画像データを記録する場合にも適用できることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の1実施例を示すブロック図である。
【図2】補色フィルタの1例を示す図解図である。
【図3】補色フィルタの他の1例を示す図解図である。
【図4】(A)はCCDイメージャの一部を示す図解図であり、(B)は駆動パルスの動作を示すタイミング図である。
【図5】CCDイメージャの動作を示す図解図である。
【図6】(A)は図5に示すCCDイメージャの一部を示す図解図であり、(B)は図5に示すCCDイメージャの他の一部を示す図解図である。
【図7】(A)は駆動パルスの動作を示すタイミング図であり、(B)および(C)は電荷の転送状態を示す図解図である。
【図8】他のCCDイメージャの動作を示す図解図である。
【図9】(A)は図8に示すCCDイメージャの一部を示す図解図であり、(B)は図8に示すCCDイメージャの他の一部を示す図解図である。
【図10】(A)は駆動パルスの動作を示すタイミング図であり、(B)および(C)は電荷の転送状態を示す図解図である。
【図11】その他のCCDイメージャの動作を示す図解図である。
【図12】(A)は図11に示すCCDイメージャの一部を示す図解図であり、(B)は図11に示すCCDイメージャの他の一部を示す図解図である。
【図13】(A)は駆動パルスの動作を示すタイミング図であり、(B)および(C)は電荷の転送状態を示す図解図である。
【図14】さらにその他のCCDイメージャの動作を示す図解図である。
【図15】(A)は図14に示すCCDイメージャの一部を示す図解図であり、(B)は図14に示すCCDイメージャの他の一部を示す図解図である。
【図16】(A)は駆動パルスの動作を示すタイミング図であり、(B)および(C)は電荷の転送状態を示す図解図である。
【図17】他のCCDイメージャの動作を示す図解図である。
【図18】(A)は図17に示すCCDイメージャの一部を示す図解図であり、(B)は図17に示すCCDイメージャの他の一部を示す図解図である。
【図19】(A)は駆動パルスの動作を示すタイミング図であり、(B)および(C)は電荷の転送状態を示す図解図である。
【図20】その他のCCDイメージャの動作を示す図解図である。
【図21】(A)は図20に示すCCDイメージャの一部を示す図解図であり、(B)は図20に示すCCDイメージャの他の一部を示す図解図である。
【図22】(A)は駆動パルスの動作を示すタイミング図であり、(B)および(C)は電荷の転送状態を示す図解図である。
【図23】さらにその他のCCDイメージャの動作を示す図解図である。
【図24】(A)は図23に示すCCDイメージャの一部を示す図解図であり、(B)は図23に示すCCDイメージャの他の一部を示す図解図である。
【図25】(A)は駆動パルスの動作を示すタイミング図であり、(B)および(C)は電荷の転送状態を示す図解図である。
【図26】他のCCDイメージャの動作を示す図解図である。
【図27】(A)は図26に示すCCDイメージャの一部を示す図解図であり、(B)は図26に示すCCDイメージャの他の一部を示す図解図である。
【図28】(A)は駆動パルスの動作を示すタイミング図であり、(B)および(C)は電荷の転送状態を示す図解図である。
【図29】他のCCDイメージャの動作を示す図解図である。
【図30】(A)は図29に示すCCDイメージャの一部を示す図解図であり、(B)は図29に示すCCDイメージャの他の一部を示す図解図である。
【図31】(A)は駆動パルスの動作を示すタイミング図であり、(B)および(C)は電荷の転送状態を示す図解図である。
【図32】従来のCCDイメージャの動作を示す図解図である。
【符号の説明】
10 …ディジタルカメラ
14 …撮像装置
16 …CCDイメージャ
16a,16b …補色フィルタ
18 …タイミングジェネレータ
34a,34b …信号処理回路
36 …モニタ
Claims (6)
- 各々がN個(N:複数)の色のいずれか1つを有する複数の色要素が割り当てられた色フィルタ、
複数の画素が割り当てられたイメージャ、および
前記イメージャに駆動パルスを供給する供給手段を備え、
前記複数の色要素は各々が複数の水平色要素ラインとN個の垂直色要素列とを有する複数の色ブロックに区分され、
前記複数の画素は各々が複数の水平画素ラインとN個の垂直画素列とを有する複数の画素ブロックに区分され、
前記N個の垂直色要素列は互いに異なる色を有するN個の色要素をそれぞれ含み、
前記複数の水平画素ラインは前記複数の水平色要素ラインにそれぞれ対応し、
前記N個の垂直画素列は前記N個の垂直色要素列にそれぞれ対応し、
前記駆動パルスは、前記N個の垂直画素列から画素信号を間引き態様で読み出す読み出しパルス、前記読み出しパルスによって読み出された画素信号を垂直方向に転送する垂直転送パルス、および前記垂直転送パルスによって転送された画素信号を前記複数の水平画素ラインに相当する垂直転送が行われる毎に水平方向に転送する水平転送パルスを含み、前記N個の垂直画素列から読み出し先として選択される画素に対応する色要素の色は垂直画素列毎に異なる、撮像装置。 - 1つの画素ブロックを形成する1つの垂直画素列から1画素分の画素信号を読み出すようにした、請求項1記載の撮像装置。
- 前記N個の垂直色要素列の各々は同じ色の色要素を2つ以上有し、
前記複数の垂直画素列の各々から複数画素分の画素信号を読み出すようにした、請求項1記載の撮像装置。 - 読み出し先の画素を含む水平画素ライン間の距離が均一となるように前記複数 の画素ブロックの各々から画素信号を読み出すようにした、請求項1ないし3のいずれかに記載の撮像装置。
- 前記N個の色はG,Mg,YeおよびCyであり、
前記Gおよび前記Mgの色要素が奇数番目の水平色要素ラインおよび偶数番目の水平色要素ラインの一方に交互に設けられ、前記Yeおよび前記Cyの色要素が前記奇数番目の水平色要素ラインおよび前記偶数番目の水平色要素ラインの他方に交互に設けられる、請求項1ないし4のいずれかに記載の撮像装置。 - 請求項1ないし5のいずれかに記載の撮像装置を備える、ディジタルカメラ。
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