JP3581457B2

JP3581457B2 - 撮像装置

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Publication number: JP3581457B2
Application number: JP26317995A
Authority: JP
Inventors: 輝夫稗田
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1995-10-11
Filing date: 1995-10-11
Publication date: 2004-10-27
Anticipated expiration: 2015-10-11
Also published as: JPH09107520A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、撮像素子を用いて撮像したビデオ信号を、ディジタルフォーマットでテープに記録するビデオカメラ等に用いて好適な撮像装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ディジタル信号処理技術の進歩に伴い、撮像部とディジタル記録方式の録画、再生部を有するビデオカメラ等の撮像装置が、多く提案されている。
これらは、ＣＣＤ等の固体撮像素子を用いた撮像部で標準ビデオ信号を生成し、そのビデオ信号を離散コサイン変換（ＤＣＴ）及び量子化を用いてデータ圧縮し、その圧縮されたデータをディジタルテープ記録に適したフォーマットに符号化した後、ヘッドによりテープに記録するようにしている。また再生時には、ヘッドにより取り出した再生信号をエラー訂正し、その後は記録と反対に復号化、伸張して再生ビデオ信号として出力するようにしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来例では以下のような欠点が有った。
固体撮像素子においては標準テレビジョン方式に準じてインタレース読み出しを行っているが、このために１画面全体（１フレーム分）の画像を取り出した際に、時間の異なる２つのフィールドで画面が構成される。これは通常の動画をテレビジョンで見る場合には問題にならないが、例えば再生を一時停止して、スチル画として見る場合は、１フレーム分の画像を表示すると、動いている部分がギザギザになってしまう。これを除くために、１フィールドのみの画像を表示すると、垂直方向の解像度が低くなってしまう。さらに、この画像をビデオプリンタなどで印刷する場合、あるいはコンピュータの入力画像として利用する場合にも同じ問題が生じてしまう。
【０００４】
特に、コンピュータで扱う場合は、各画素を正方形の画素として扱っているので、上述のように１フィールドのみの画像を用いると、画素の形がかなり縦長の長方形になってしまう。このためコンピュータで扱う前に変換作業を必要とし、また、得られた画像の画質も劣化の大きいものになってしまう。
【０００５】
また、前述の固体撮像素子は、インタレース読み出しをする際、垂直方向に２画素づつ電荷の加算をするので、垂直方向の解像度が劣化してしまう。この画像をビデオプリンタなどで印刷すると、水平、垂直方向で解像度が大きく異なるため、各画素が縦長にぼやけて違和感の有る画質になってしまう。
【０００６】
そこで本発明は、垂直方向の解像度を改善して高画質の画像を得ることのできる撮像装置を得ることを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明においては、撮像面に結像された被写体像を画像信号に変換する撮像手段と、上記撮像手段から画像信号をノンインタレース動作により順次読み出す駆動系と、第１、第２のモードを選択的に設定するモード設定手段と、上記モード設定手段が上記第１のモードを設定したときは、上記撮像手段からノンインタレースで読み出された画像信号からインタレース動作によって得られる奇数フィールド、偶数フィールドの画像信号を交互にメモリに記録し、上記モード設定手段が上記第２のモードを設定したときは、上記撮像手段からノンインタレース動作で読み出された画像信号から得られるインタレース間引きがされていない画像信号をメモリに記録する記録手段とを有することを特徴とする。
この場合に、上記第１のモードは、動画像を得るモードであり、上記第２のモードは、静止画像を得るモードであるようにしてもよい。また、上記記録手段は、上記第１、第２のモードの各々において、圧縮、符号化した画像信号を上記メモリに記憶するようにしてもよい。
【０００８】
請求項２の発明においては、撮像面における全画素情報を１フレーム期間にノンインタレースにより順次に読み出す撮像手段と、上記撮像手段から得られる１フレーム期間の撮像信号を処理して１フィールド期間にインタレースする第１のビデオ信号と、この第１のビデオ信号と同じフィールド期間において上記第１のビデオ信号が走査しない水平ラインをインタレースする第２のビデオ信号とを生成する信号処理手段と、第１、第２、第３のモードを選択的に設定するモード設定手段と、上記モード設定手段が上記第１のモードを設定したときは第１、第２のフィールド期間における上記第１のビデオ信号を記憶し、上記モード設定手段が上記第２、第３のモードを設定したときは上記第１のフィールド期間における上記第１、第２のビデオ信号を記憶する記憶手段と、上記第１、第２のモードが設定されたときは記録に必要な読み出し順序で上記記憶手段を読み出し、上記第３のモードが設定されたときは、インタレースしたラスタースキャンに応じた順序で上記記憶手段を読み出す読み出し制御手段を備えている。
【０００９】
【作用】
請求項１の発明によれば、撮像手段から画像信号をノンインタレース動作により順次読み出して、第１のモードが設定されたときは、上記撮像手段からノンインタレースで読み出された画像信号からインタレース動作によって得られる奇数フィールド、偶数フィールドの画像信号を交互にメモリに記録し、第２のモードが設定されたときは、上記撮像手段からノンインタレース動作で読み出された画像信号から得られるインタレース間引きがされていない画像信号をメモリに記録する。
【００１０】
請求項２の発明によれば、信号処理手段は撮像手段からの１フレーム分の撮像信号を処理してインタレースする第１のビデオ信号と、この第１のビデオ信号と同一フィールド期間で第１のビデオ信号がトレースしない水平ラインをインタレースする第２のビデオ信号とを生成し、第１のモードでは、奇数及び偶数フィールドの第１のビデオ信号を記憶手段に記憶し、第２のモードでは、奇数及び偶数フィールドにおける第１、第２のビデオ信号を記憶手段に記憶するようにして、さらに第３のモードを設定できるようにし、この第３のモードでは、第１、第２のビデオ信号を記憶すると共に、読み出し制御手段により、第１、第２のモードでは、テープ等への記録に適したタイミングで記憶手段を読み出し、第３のモードでは、インタレースによりラスタを形成するように第１、第２のビデオ信号を読み出す。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１は本発明をビデオカメラに適用した場合の第１の実施例を示すブロック図である。図において、１は１回の読み出し動作で全ての画素情報をインタレースしないで、プログレッシブスキャンあるいは全画素読み出しと呼ばれる方式で読み出すＣＣＤ、２はＣＣＤ１の出力信号をディジタル信号に変換するＡＤコンバータ、３はＡＤコンバータ２の出力信号をクランプ、ガンマ補正、ホワイトクリップ、ダーククリップなどのプロセス処理をするカメラプロセス部、４は入力ディジタルビデオ信号を圧縮、符号化してテープに記録するディジタル記録信号に変換する記録プロセス部、５は記録プロセス部４の記録モードを切り換えるスイッチ、６は記録プロセス部４の処理において、画像データの一時記憶、圧縮されたデータ、符号化されたデータの一時記憶に用いられるメモリ、７は記録再生ヘッド、８はテープである。
【００１２】
９はテープ８に記録され、記録再生ヘッド７で再生されたディジタル再生信号にエラー訂正、復号化、伸張、ドロップアウト補正を行い、ディジタルビデオ信号を再生する再生プロセス部、１０は再生プロセス部９の処理において、エラー訂正されたデータ、復合化されたデータ、伸張された画像データの一時記憶に用いられるメモリ、１１は出力信号を選択するスイッチ、１２はスイッチ１１により選択されたディジタルビデオ信号をアナログビデオ信号に変換するＤＡコンバータ、１３は電子ビューファインダ（以下ＥＶＦ）、１４はアナログ出力端子、１５はディジタル出力端子である。
【００１３】
次に動作について説明する。
不図示の被写体像は不図示の撮像光学系によりＣＣＤ１の撮像面に結像される。ＣＣＤ１では撮像面に結像された被写体像を画像信号電荷に光電変換し、不図示の駆動系より発生される駆動パルスに応じて、この光電変換された画像信号電荷を順次読み出し、電圧に変換し撮像信号ＳＣＣＤとして出力する。この際、前述したように、１回の読み出し動作で全画素の電荷をインタレースせずに順次読み出す。例えば、ＣＣＤ１の総画素数を３８万画素とすると、通常の１フィールド期間、例えばＮＴＳＣ方式の１／６０秒内に３８万画素を画素加算したりインタレースしたりせずに全て読み出す。
【００１４】
このＣＣＤ１の出力撮像信号をＡＤコンバータ２でディジタル撮像信号ＳＤＣＣＤに変換し、そのディジタル撮像信号ＳＤＣＣＤをカメラプロセス部３でプロセス処理して、２つのディジタルビデオ信号ＳＶ１とＳＶ２を生成する。
ＳＶ１は、標準ディジタルビデオ信号、例えばＳＭＰＴＥ１２５Ｍに準拠したディジタルビデオ信号である。これは標準の信号であるから、標準テレビジョン方式に合わせてインタレースした信号になっている。ところが前述したように、ＣＣＤ１はプログレッシブスキャンになっているので、このＳＶ１のみでは撮像信号ＳＣＣＤの全ラインの信号を出力できない。ＳＶ２はこれを補う信号で、撮像信号中で、ＳＶ１により出力されていないラインの信号をＳＶ２として出力する。
【００１５】
記録プロセス部４は、ＳＶ１、ＳＶ２の両方の信号を入力し、これをスイッチ５により設定されるモードに応じて次のように記録する。
第１のモードではＳＶ１のみを用いてディジタル記録信号を生成することにより、通常のインタレースしたビデオ信号を記録する。
【００１６】
第２のモードでは、ＳＶ１とＳＶ２を始めの１／６０秒間（１フィールド）では両方を用い、次の１／６０秒間では両方を間引き、これを繰り返してディジタ記録信号を生成する。これによって後述するように、再生時に２フィールドの信号を用いて合成することにより、１／３０秒間（１フレーム）毎に１枚の静止画を得ることが可能になる。
【００１７】
第３のモードでは、第２のモードと同様にＳＶ１とＳＶ２を、始めの１／６０秒間では両方を用い、次の１／６０秒間では両方を間引くことを繰り返すが、その際、ディジタル記録信号を生成しないで、上述の間引いた信号を１度メモリ６に記憶し、それをインタレース読み出してＳＶ３とする。この信号ＳＶ３を再生時と同様に合成することにより、記録再生をしなくても１／３０秒毎に１枚の静止画を得ることが可能になる。
【００１８】
これらの第１〜第３のモードに応じて記録プロセス部４では、メモリ６を用いて入力ディジタルビデオ信号ＳＶ１、ＳＶ２を圧縮、符号化し、それにより生成されたディジタル記録信号は記録再生ヘッド７によりテープ８に記録される。
【００１９】
再生時には、テープ８に記録されたデータを記録再生ヘッド７により再生し、再生プロセス部９では、メモリ１０を用いて前述のようにエラー訂正、復号、伸張、ドロップアウト補正を行い、再生ビデオ信号ＳＶ４を生成する。
【００２０】
スイッチ１１では、スイッチ５のモード選択に応じて、記録時にはＳＶ１を、上記第３のモード時にはＳＶ３を、再生時にはＳＶ４を選択し、その出力をディジタル出力として、出力端子１５に出力したり、ＤＡコンバータ１２でＤＡ変換しＥＶＦ１３に表示したり、アナログ出力として出力端子１４より出力する。
【００２１】
図２はＣＣＤ１の撮像面における画素配列を示す。
通常は水平６４０画素、垂直４８０画素程度の構成であるが、説明の簡略のため、水平８画素、垂直８画素の構成を示している。各々の画素にはＰ００からＰ７７までの記号を付している。
【００２２】
図３はＣＣＤ１の読み出し方法を示す。
（ａ）は、ＣＣＤ１の出力撮像信号ＳＣＣＤを示している。前述したようにプログレッシブスキャン方式であるため、インタレースや加算されること無しに全画素の信号が順次読み出されている。
（ｂ）は、ＳＶ１の奇数フィールドの出力を示している。ＳＣＣＤの各画素の信号の内、偶数ラインの信号のみが出力されている。
（ｃ）は、ＳＶ１の偶数フィールドの出力を示している。ＳＣＣＤの各画素の信号の内、奇数ラインの信号のみが出力されている。
【００２３】
（ｄ）は、ＳＶ２の奇数フィールドの出力を示している。ＳＣＣＤの各画素の信号の内、ＳＶ１に出力されていない奇数ラインの信号が出力されている。
（ｅ）は、ＳＶ２の偶数フィールドの出力を示している。ＳＣＣＤの各画素の信号の内、ＳＶ１に出力されていない偶数ラインの信号が出力されている。
【００２４】
図４はＳＶ１、ＳＶ２、ＳＶ３及びメモリへの書き込み、読み出しの様子を示す。
（ａ）は、図３のＳＶ１をフィールド単位で表したものである。前述のように奇数フィールドでは偶数ラインの信号が、偶数フィールドでは奇数ラインの信号が出力されている。
（ｂ）は、図３のＳＶ２をフィールド単位で表したものである。前述のように奇数フィールドでは奇数ラインの信号が、偶数フィールドでは偶数ラインの信号が出力されている。
【００２５】
（ｃ）（ｄ）は上記第１のモードにおけるメモリ６の書き込み動作を示す。このモードにおいてはＳＶ１のみが書き込まれている。
（ｅ）（ｆ）は上記第２、第３のモードにおけるメモリ６の書き込み動作を示す。このモードにおいてはＳＶ１とＳＶ２が１／６０秒毎に書き込まれたり、間引かれたりしている。
（ｇ）は第３のモードにおけるＳＶ３を示している。メモリ６に書き込まれた信号の内、奇数フィールドには偶数ライン、偶数フィールドには奇数ラインを読み出している。
【００２６】
図５はＣＣＤ１をカラー化するための色分解用モザイク色フィルタの例を示す。
図示のように、奇数ラインはＲ（赤色フィルタ）とＧ（緑色フィルタ）との交番、偶数ラインはＧとＢ（青色フィルタ）との交番である。
【００２７】
図６は図１のカメラプロセス部３の構成例である。
１０１、１０２、１０３、１０４は入力信号を１水平期間（１Ｈ）遅らせる１Ｈディレーライン、１０５は入力される０Ｈから４Ｈ間で遅れた撮像信号Ｓ１Ｈ〜Ｓ４Ｈを、不図示のタイミング発生回路から発生されるタイミング信号によりＲＧＢ原色信号に分離する色分離回路、１０６、１０７、１０８はローパスフィルタである。ローパスフィルタ１０６は広帯域、ローパスフィルタ１０７、１０８はローパスフィルタ１０６の約半分の帯域を持つ。１０９、１１０、１１１クランプ、ガンマ補正、ホワイトクリップ、ダーククリップのプロセス処理を行うそれぞれＧプロセス回路、Ｒプロセス回路、ｂプロセス回路である。
【００２８】
１１２はハイパスフィルタ、１１３はローパスフィルタである。ローパスフィルタ１１３はローパスフィルタ１０７、１０８とほぼ同一特性である。ハイパスフィルタ１１２はローパスフィルタ１１３と相補的な特性、つまり、同一のカットオフ周波数を有する。１１４はマトリクス回路で入力ＲＧＢ信号をマトリクス演算して、輝度信号ＹＬ、色差信号Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙを生成する。１１５は加算器である。
【００２９】
１１６は時分割回路で、入力されたＹ、Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙを、不図示のタイミング発生回路により発生される切り換えパルスにより切り換え、時分割されたビデオ信号を生成する。例えば、通常用いられる４−２−２フォーマットでは、Ｙの２画素につきＲ−Ｙ、Ｂ−Ｙをそれぞれ１画素ずつ選択し、Ｙ、Ｒ−Ｙ、Ｙ、Ｙ−Ｂという順番に時分割する。この際、切り換えパルスの１クロック分はＹ信号のサンプリングレートの２倍になる。
【００３０】
１１７、１１８、１２０、１２１は１Ｈディレーライン、１１９、１２２、１２３、１２４、１２５、１２６はスイッチ回路である。
【００３１】
次に動作について説明する。
入力されたディジタル撮像信号ＳＤＣＣＤはまず１Ｈディレーライン１０１、１０２、１０３、１０４によりそれぞれ順次１Ｈづつ遅延される。それぞれにより遅延された信号ＳＨ１〜ＳＨ４及び入力信号ＳＤＣＣＤは色分離回路１０５において、不図示のタイミング発生回路よりのタイミング信号に応じて各入力信号からＲＧＢ原色信号を分離する。分離された各原色信号はそれぞれローパスフィルタ１０６、１０７、１０８により低域成分が取り出される。この際、図５に示すように、Ｇフィルタは各行にあるため、色分離回路１０５内で補完されて、ＣＣＤ１のサンプリングクロックのナイキスト周波数の帯域を有するので、ローパスフィルタ１０６の通過帯域はＣＣＤ１のサンプリング周波数のナイキスト周波数とほぼ同じになる。またＲおよびＢフィルタは２行に１つしかないため、半分の帯域のみを有する。従って、ローパスフィルタ１０７、１０８の通過帯域はＣＣＤ１のサンプリングロックのナイキスト周波数の約半分になる。
【００３２】
ローパスフィルタ１０６、１０７、１０８の出力はＧプロセス回路１０９、Ｒプロセス回路１１０、Ｂプロセス回路１１１により、それぞれクランプ、ガンマ補正、ホワイトクリップ、ダーククリップのプロセス処理を施される。その出力の内、Ｇ信号はローパスフィルタ１１３により低域成分が取り出された後、Ｒ、Ｂ信号はそのままマトリクス回路１１４に入力される。マトリクス回路１１４では、標準テレビジョン信号の規格に応じた比率で各原色信号から輝度信号ＹＬ、色差信号Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙをマトリクス演算により生成する。
【００３３】
例えば、ＮＴＳＣ方式においては、
ＹＬ＝０．３Ｒ＋０．５９Ｇ＋０．１１Ｂ
Ｙ−Ｒ＝０．７Ｒ−０．５９Ｇ−０．１１Ｂ
Ｂ−Ｙ＝０．３Ｒ−０．５９Ｇ＋０．８９Ｂ
である。
【００３４】
この出力のうちＹＬは、Ｇプロセス回路１０９の出力をハイパスフィルタ１１２に通じて得られる高域成分ＧＨと加算器１１５において加算されることにより輝度信号Ｙを生成する。
こうして得られたＹ、Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙは、時分割回路１１６において、前述のようにＹのサンプリングクロックの２倍の周波数のクロックで切り換えられて、時分割されたビデオ信号になる。
【００３５】
この時分割されたビデオ信号は、１Ｈディレーライン１１７、１１８、１２０、１２１により遅延されるが、この時各ディレーラインの動作クロックは不図示のタイミング発生回路からのタイミングパルスＰＳＷ１に応じて、図３におけるＣＣＤ１の水平期間１Ｈの２倍の期間毎に、時分割されたビデオ信号のサンプリングクロックＣＬＫ１と、その半分の周波数を有する出力クロックＣＬＫ２とに切り換えられる。切り換える順番としては、まず初めの２Ｈ期間はディレーライン１１７、１１８がＣＬＫ１、ディレーライン１２０、１２１がＣＬＫ２、また次の２Ｈ期間はディレーライン１１７、１１８がＣＬＫ２、ディレーライン、１２０、１２１がＣＬＫ１となる。
【００３６】
スイッチ回路１２３、１２４では出力クロックＣＬＫ２が加えられているディレーラインの出力を選択し、またスイッチ回路１２５、１２６では、これを不図示のタイミング発生回路より発生された２フィールドの周期を有する切り換えパルスＰＳＷ２により切り換えることにより、図３のＳＶ１、ＳＶ２を生成する。ただし、図３においては、輝度信号成分のみを示しているが、この実施例の出力のＳＶ１、ＳＶ２は、実際には２倍のサンプリング周波数でＹ、Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙが前述のように時分割多重された信号となる。
【００３７】
この実施例によれば、ＣＣＤ１に原色の色フィルタを用いているので、色の再現性が高く、また、輝度信号Ｙの高域成分をＧ信号のみで生成しているため、彩色被写体を撮影した場合や、色温度が変化した場合においても、各色成分の比率の変化によるモアレの発生の無い高画質などビデオ信号が得られる。
また垂直方向に５水平ライン分と広範囲の信号を用いて色分離を行っているので、局所的な輝度変化による偽色信号の発生が軽減される。
【００３８】
また、色分離の際、垂直方向に周波数成分制限するが、その周波数特性を急峻に設定することにより、偽信号が少く、解像度の高いビデオ信号を得られる。さらに、通常の単板撮像方式で用いている輝度信号と、色信号を別々にガンマ補正する方式と異り、原色信号ＲＧＢで各々ガンマ補正した信号を用いて輝度信号をマトリクス合成しているので、中間色における彩度低下、色相変化などの色再現性の劣化が少い。
【００３９】
図７は本発明の第２の実施例を示すもので、図１におけるＣＣＤ１、ＡＤコンバータ２、カメラプロセス部３の別の構成である。
図において、２０１は第１の実施例で用いたＣＣＤ１と同様にプログレッシブスキャン方式のＣＣＤであるが、後述するように読み出し部分の構成が異っている。２０２は撮像面で、受光画像を撮像電荷に光電変換する。２０３、２０４水平シフトレジスタで、ＣＣＤ１と異なり２本有る。２０５、２０６は電荷電圧変換アンプ、２０７、２０８は入力撮像信号ＳＣＣＤ１、ＳＣＣＤ２をディジタル撮像信号ＳＤＣＣＤ１、ＳＤＣＣＤ２に変換するＡＤコンバータ、２０９、２１０、２１１、２１２は水平ディレーライン、２１３は色分離回路で、入力された６つの信号を、不図示のタイミング発生器からのタイミングパルスに応じて原色ＲＧＢを分離する。この時、色分離回路２１３では、２水平ライン分の原色信号を分離し時分割多重して出力させる。
【００４０】
２１４、２１５、２１６はローパスフィルタである。ローパスフィルタ２１４は広帯域、ローパスフィルタ２１５、２１６はローパスフィルタ２１４の約半分の帯域を持つ。この時、それぞれの入力信号Ｒ、Ｇ、Ｂは前述のように２水平ライン分の信号が時分割多重されているため、同じラインの信号のみを処理するように構成されている。例えば、ローパスフィルタ２１４をＤＦＦによるタップディレーと加算器によるＦＩＲフィルタとで構成した場合、加算器の入力を偶数番目のタップのみ（又は奇数番目のタップのみ）から取り出すように構成すればよい。
【００４１】
２１７、２１８、２１９はクランプ、ガンマ補正、ホワイトクリップ、ダーククリップのプロセス処理を行うそれぞれＧプロセス回路、Ｒプロセス回路、Ｂプロセス回路である。これらのプロセス回路も、前述のローパスフィルタ２１４等と同様に時分割多重の信号を扱えるように構成されている。例えば、クランプ回路で黒基準信号を検出する際、奇数番目と偶数番目のオプティカルブラックの積分器を別々に設け、それぞれの出力を奇数番目、偶数番目画素から別々に減算するように構成される。
【００４２】
２２０はハイパスフィルタ、２２１はローパスフィルタである。ローパスフィルタ２２１はローパスフィルタ２１５、２１６とほぼ同一特性であり、また同様に時分割多重された信号を扱うように構成されている。ハイパスフィルタ２２０はローパスフィルタ２２１と相補的な特性、つまり同一のカットオフ周波数を有し、かつ同様に時分割多重された信号を扱うように構成されている。２２２はマトリクス回路で、入力のＲＧＢ信号をマトリクス演算して、輝度信号ＹＬ、色差信号Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙを生成する。２２３は加算器である。
【００４３】
２２４は時分割回路で、入力されたＹ、Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙを不図示のタイミング発生回路により発生される切り換えパルスにより切り換え、第１の実施例における時分割回路１１６と同様に時分割されたビデオ信号を生成する。その際、時分割回路２２４の入力はもともと時分割多重されているため、サンプリングクロックの周波数は入力出力で同じになる。
２２５、２２６はスイッチ回路である。
【００４４】
次に動作について説明する。
不図示の被写体像は不図示の撮像光学系によりＣＣＤ２０１の撮像面２０２に結像される。ＣＣＤ２０１では撮像面２０２に結像された被写体像を画像信号電荷に光電変換し、不図示の駆動系より発生される駆動パルスに応じてこの光電変換された画像信号電荷の内、まず、水平シフトレジスタ２０３に奇数ラインの電荷を、水平レジスタ２０４に偶数ラインの電荷をそれぞれ転送し、次にそれぞれのシフトレジスタを水平転送して順次読み出し、電荷電圧変換アンプ２０５、２０６でそれぞれ電圧に変換して、撮像信号ＳＣＣＤ１、ＳＣＣＤ２として出力する。つまり、１水平期間に２水平ラインの信号を同時に出力する。従って、図１のように単一の出力端子から出力する場合に対して、サンプリングクロック周波数は１／２になる。
【００４５】
次にこの２つの撮像信号ＳＣＣＤ１、ＳＣＣＤ２はＡＤコンバータ２０７、２０８によりそれぞれＡＤ変換され、ディジタル撮像信号ＳＤＣＣＤ１、ＳＤＣＣＤ２になる。このディジタル撮像信号のサンプリングクロック周波数も、ＣＣＤ２０１の出力と同様に図１のＡＤコンバータ２のサンプリングクロック周波数の１／２である。ＡＤ変換された２つのディジタル撮像信号ＳＤＣＣＤ１、ＳＤＣＣＤ２は、まず１Ｈディレーライン２０９、２１１によりそれぞれ１Ｈづつ遅延される。それぞれの出力はさらに１Ｈディレーライン２１０、２１２によりそれぞれ遅延される。各々のディレーラインにより遅延された信号及び入力信号は、色分離回路２１３において、不図示のタイミング発生回路よりのタイミング信号に応じて各入力信号からＲＧＢ原色信号を分離する。この時、色分離回路２１３では、前述のように２水平ライン分の原色信号を分離し時分割多重して出力する。
【００４６】
分離された各原色信号はそれぞれローパスフィルタ２１４、２１５、２１６により低域成分が取り出される。この時各ローパスフィルタでは、時分割された２水平ライン分の入力信号のそれぞれのラインの信号に対して、それぞれ独立に低域成分を取り出し、時分割信号として出力する。ローパスフィルタ２１４の通過帯域はＣＣＤ２０１のサンプリング周波数のナイキスト周波数とほぼ同じになり、ローパスフィルタ２１５、２１６の通過帯域はＣＣＤ２０１のサンプリングクロックのナイキスト周波数の約半分になる。
【００４７】
ローパスフィルタ２１４、２１５、２１６の出力はＧプロセス回路２１７、Ｒプロセス回路２１８、Ｂプロセス回路２１９によりそれぞれクランプ、ガンマ補正、ホワイトクリップ、ダーククリップのプロセス処理を施される。この際も、前述したようにそれぞれのプロセス回路が、時分割信号を扱えるように構成されている。その出力の内、Ｇ信号はローパスフィルタ２２１により低域成分が取り出された後、Ｒ、Ｂ信号はそのままマトリクス回路２２２に入力される。マトリクス回路２２２では標準テレビジョン信号の規格に応じた比率で各原色信号から輝度信号ＹＬ、色差信号Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙをマトリクス演算により生成する。この出力のうちＹＬは、Ｇプロセス回路２１７の出力をハイパスフィルタ２２０に通じて得られる高域成分ＧＨと加算器２２３において加算されることにより、輝度信号Ｙを生成する。
【００４８】
こうして得られたＹ、Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙは、時分割回路２２４において前述のように不図示のタイミング発生回路からの信号に応じて切り換えられて、時分割されたビデオ信号になる。
この時分割されたビデオ信号は、スイッチ回路２２５、２２６において、不図示のタイミング発生回路より発生された２フィールドの周期を有する切り換えパルスＰＳＷ２により切り換えることにより、図３のＳＶ１、ＳＶ２を生成する。
【００４９】
この実施例によれば、ＣＣＤ２０１の水平シフトレジスタ２０３、２０４、電荷電圧変換アンプ２０５、２０６、ＡＤコンバータ２０７、２０８、１Ｈディレーラインの動作クロック周波数が、第１の実施例に比較して半分で良いため、消費電力の少い、簡易な回路を用いて実施できる。また使用する１Ｈディレーラインの数が４個で良いので、回路規模を小さく、消費電力を少くすることができる。
【００５０】
図８は第２の実施例の動作説明図である。
（ａ）、（ｂ）はＣＣＤ２０１の出力信号ＳＣＣＤ１及びＳＣＣＤ２である。図２に示す画素配列中の各画素の電荷は、この図８に示すように偶数列の画素の電荷はＳＣＣＤ１に、奇数列の画素の電荷はＳＣＣＤ２に読み出される。次に垂直期間においてもこの組み合わせは同一である。この時のサンプリングクロックは前述のように、図３（ａ）のＳＣＣＤのサンプリングクロックの１／２である。
【００５１】
（ｃ）は、色分離回路２１３の出力のＧ信号を示している。前述のように２水平ライン分の信号がＧ００、Ｇ１０、Ｇ０１、Ｇ１１という順に時分割になっている。
【００５２】
（ｄ）（ｅ）は、スイッチ回路２２５、２２６の出力のＳＶ１、ＳＶ２である。ＳＶ１は輝度信号Ｙと色差信号Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙとが時分割多重されており、各々サンプリングクロック周波数は２：１：１になっている。さらに、ある垂直期間では偶数ラインの信号のみが出力され、その次の垂直期間では奇数ラインの信号のみが出力されるインタレース形式になっている。ＳＶ２はＳＶ１で出力されなかったラインの信号を出力する。従って、ＳＶ１が偶数ラインの出力時は奇数ラインの信号を出力し、ＳＶ１が奇数ラインの出力時は偶数ラインの信号を出力する。
【００５３】
図９は図１において、第１、第２の実施例で共通に用いられる記録プロセス部４、メモリ６の構成例を示す。
３０１はスイッチ回路、３０２はゲート回路、３０３はモード制御回路、３０４は分周器、３０５はスイッチ回路、３０６は書き込み制御回路、３０７は読み出し制御回路、３０８は反転器、３０９はスイッチ回路、３１０は離散コサイン変換と量子化とを用いた圧縮回路、３１１は圧縮されたデータを保持するメモリ、３１２はテープ記録に適した符号に変換する符号化回路、３１３はヘッドアンプである。６ａ、６ｂはメモリ６を２つに分割して記している。
【００５４】
次に動作について説明する。
入力信号ＳＶ１、ＳＶ２は、まずスイッチ回路３０１に入力される。図１のモード設定スイッチ５が前述の第１のモードに設定されている時は、モード制御回路３０３はゲート回路３０２をオフにしてスイッチ回路３０１がＳＶ１を選択した状態を保持している。また、第２のモード及び第３のモードに設定されている時は、モード制御回路３０３はゲート回路３０２をオンにして、スイッチ回路３０１に分周器３０４の出力を供給し、入力信号ＳＶ１、ＳＶ２を交互に切り換えることにより、ＳＶ１、ＳＶ２を時分割する。このスイッチ回路３０１の出力はメモリ６ａ、６ｂの書き込みデータＷＤに入力される。
【００５５】
メモリ６ａ、６ｂの書き込みクロックＷＣＫにはスイッチ回路３０５で選択されたクロックが供給されるが、第１のモードにおいては、モード制御回路３０３は、スイッチ回路３０５を分周器３０４により１／２に分周されたクロック側を選択し、この分周されたクロックがメモリの書き込みクロックとして供給される。また、このスイッチ回路３０５の出力は書き込み制御回路３０６にも供給され、書き込み制御回路３０６ではこの第１のモードにおいては分周されたクロックを元に書き込みアドレスを発生し、メモリ６ａ、６ｂに供給する。
【００５６】
第２のモード及び第３のモードにおいては、モード制御回路３０３は、スイッチ回路３０５を分周器３０４により分周されていないクロック側を選択し、この分周されていないクロックがメモリの書き込みクロックとして供給される。さらに書き込み制御回路３０６では、この第２、第３のモードにおいては分周されないクロックを元に書き込みアドレスを発生し、メモリ６ａ、６ｂに供給する。
【００５７】
メモリ６ａ、６ｂの書き込み、読み出し制御ＷＲ／ＲＤには、不図示のタイミング発生回路から発生される２フレーム周期の書き込み読み出し信号ＷＲ／ＲＤがメモリ６ａにはそのまま、メモリ６ｂには反転器３０８を通して供給されている。これにより、１フレーム毎に書き込むメモリ、読み出すメモリが交互に切替わる。
また、メモリ６ａ、６ｂの読み出しクロックＲＤには、モードによらず常に分周器３０４で分周されたクロックが供給される。
【００５８】
メモリ６ａ、６ｂの読み出しアドレスＲＡＤには、読み出し制御回路３０７で発生されたアドレス信号が供給される。モード制御回路３０３は第１、第２のモードにおいては、読み出し制御回路３０７を、分周器３０４により１／２分周されたクロックを元にテープ記録に必要なように、ブロック単位で定められた順番によって画面内をシャッフル読み出しする動作を行うように制御し、それによって発生されたアドレスを用いてメモリ６ａ、６ｂのうち読み出し動作になっているメモリからデータを読み出す。また、第３のモードにおいては、読み出し制御回路３０７を、分周器３０４により１／２分周されたクロックを元に、通常のインタレースしたラスタースキャンを行うアドレスを発生する動作を行うように制御し、上述と同様にメモリからデータを読み出す。
【００５９】
メモリ６ａ、６ｂから読み出されたデータはスイッチ回路３０９により、メモリ６ａ、６ｂのうち読み出し動作になっているメモリからのデータを選択し、ＳＶ３として図１のスイッチ回路１１に出力する。これと共に圧縮回路３１０により離散コサイン変換、量子化を行ってデータ圧縮しメモリ３１１で一時保持した後、符号化回路３１２でテープ記録に適した符号に変換され、ヘッドアンプ３１３でヘッド７を駆動できる振幅に増幅し、記録信号ＳＲＥＣとしてヘッド７へ供給する。
【００６０】
この実施例によれば、書き込み読み出し信号ＷＲ／ＲＤを制御して、例えば操作者により外部でスイッチが押された際に、２フレーム周期での反転を停止して、読み出しをするメモリをメモリ６ａ、６ｂのどちらかに固定することにより、画像を一時停止するいわゆるスチル動作を行うことができる。
また、この時メモリ３１１の書き込み動作を同時に停止し、読み出し制御回路３０７の動作を第３のモードと同じくインタレースしたラスタースキャンを行うアドレスを発生する動作を行うように制御することで、一時停止した画像をＳＶ３としてモニタしながら、同時に記録することが可能である。
【００６１】
尚、この実施例においては、メモリ６ａ、６ｂ、３１１を３つ使用するように構成しているが、これらを単一の大容量メモリとして、アドレス等の制御線を時分割で切り換えることも可能である。これにより、使用する半導体メモリの個数を減少し、装置を小型化することができる。
【００６２】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１の発明によれば、動画像をテレビジョンで見る場合には、第１のモードに設定することにより、通常のインタレースした画像を撮像し、その撮像した信号を記録、再生することができる。また、再生画をスチル画として用いたり、あるいはビデオプリンタで印刷したり、コンピュータの入力画像として用いる場合は、第２のモードに設定することにより、１フレーム毎の静止画像を撮像して記録再生することができる。この際得られた画像は、撮像素子上で垂直画素加算していないため、高い垂直解像度が得られる。このためビデオプリンタやコンピュータの入力画像としたときに、画素の形を大きく変換したりする必要がなく、さらに得られる画像も垂直、水平共にほぼ同じ解像度の高画質な画像が得られる。
【００６３】
また、請求項２の発明によれば、上述の効果に加えて撮像信号を記録再生することなしに、撮影と同時に１フレーム毎の静止画像を出力することができる。このため撮影前の画像確認やあるいはテープを用いないで、直接撮影画像をビデオプリンタで印刷したり、コンピュータへ取り込む際にも１フレーム毎に静止した高い垂直解像度の高画質な画像が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例を示すブロック図である。
【図２】ＣＣＤの画素配列を示す構成図である。
【図３】第１の実施例の動作を示すタイミングチャートである。
【図４】第１の実施例の動作を示すタイミングチャートである。
【図５】モザイク色フィルタの配列を示す構成図である。
【図６】図１のカメラプロセス部の構成例を示すブロック図である。
【図７】本発明の第２の実施例を示すブロック図である。
【図８】第２の実施例の動作を示すタイミングチャートである。
【図９】第１、第２の実施例で用いられる記録プロセス部、メモリの構成例を示すブロック図である。
【符号の説明】
１ＣＣＤ
３カメラプロセス部
４記録プロセス部
５モード設定スイッチ
６メモリ
３０７読み出し制御回路

Claims

撮像面に結像された被写体像を画像信号に変換する撮像手段と、
上記撮像手段から画像信号をノンインタレース動作により順次読み出す駆動系と、
第１、第２のモードを選択的に設定するモード設定手段と、
上記モード設定手段が上記第１のモードを設定したときは、上記撮像手段からノンインタレースで読み出された画像信号からインタレース動作によって得られる奇数フィールド、偶数フィールドの画像信号を交互にメモリに記録し、上記モード設定手段が上記第２のモードを設定したときは、上記撮像手段からノンインタレース動作で読み出された画像信号から得られるインタレース間引きがされていない画像信号をメモリに記録する記録手段とを有することを特徴とする撮像装置。
撮像面における全画素情報を１フレーム期間にノンインタレースにより順次に読み出す撮像手段と、
上記撮像手段から得られる１フレーム期間の撮像信号を処理して１フィールド期間にインタレースする第１のビデオ信号と、この第１のビデオ信号と同じフィールド期間において上記第１のビデオ信号が走査しない水平ラインをインタレースする第２のビデオ信号とを生成する信号処理手段と、
第１、第２、第３のモードを選択的に設定するモード設定手段と、
上記モード設定手段が上記第１のモードを設定したときは第１、第２のフィールド期間における上記第１のビデオ信号を記憶し、上記モード設定手段が上記第２、第３のモードを設定したときは上記第１のフィールド期間における上記第１、第２のビデオ信号を記憶する記憶手段と、
上記第１、第２のモードが設定されたときは記録に必要な読み出し順序で上記記憶手段を読み出し、上記第３のモードが設定されたときは、インタレースしたラスタースキャンに応じた順序で上記記憶手段を読み出す読み出し制御手段を備えた撮像装置。
上記第１のモードは、動画像を得るモードであり、上記第２のモードは、静止画像を得るモードであることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
上記記録手段は、上記第１、第２のモードの各々において、圧縮、符号化した画像信号を上記メモリに記憶することを特徴とする請求項１又は３に記載の撮像装置。