JP3674438B2 - 固体撮像装置の撮像画像表示システム - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は固体撮像装置の撮像画像表示システムに係り、特に固体撮像装置により撮像して得られた画像信号を記録再生して表示装置に表示する固体撮像装置の撮像画像表示システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１０は従来の固体撮像装置の撮像画像表示システムで用いる固体撮像装置の要部の一例の回路図を示す。同図において、フォトダイオードＰＤ１、ＭＯＳ型ＦＥＴ（電界効果トランジスタ）によるスイッチＳ１及びＳＷ２は、固体撮像装置の一つの画素を構成している。固体撮像装置は、この画素が多数個、二次元配置されているが、図１０では垂直方向の２画素分のみ図示してある。また、同図において、水平方向に配列されている各画素のスイッチＳＷ２のゲートがＶＤ１ラインに共通に接続され、垂直方向に配列されている各画素のスイッチＳＷ２のソースがＭＯＳ型ＦＥＴによるスイッチＳＷ３のソース及びドレインを介して出力端子ＯＵＴに共通に接続されている。
【０００３】
なお、ＭＯＳ型ＦＥＴによるスイッチＳＷ４も同様に、図示しない垂直方向に配列されている画素のＳＷ２に相当するスイッチに接続されている。スイッチＳＷ３のゲートには水平駆動パルスＨＤ１が印加される。スイッチＳＷ２のゲートには垂直駆動パルスＶＤ１が印加される。
【０００４】
次に、この従来システムで用いる固体撮像装置の動作の概略について、一つの画素を例にとって説明する。まず、被写体光像がフォトダイオード（センサー）ＰＤ１に結像される。ここで、スイッチＳ１のゲートに印加されるS1.パルスにより、スイッチＳ１をオンさせ、フォトダイオードＰＤ１のカソード電圧をＥｃｃに予めリセットしておく。リセット後、フォトダイオードＰＤ１は被写体からの光量に応じて蓄積される電荷量が変化する。
【０００５】
次に、スイッチＳＷ２、ＳＷ３がそれぞれ垂直駆動パルスＶＤ１及び水平駆動パルスＨＤ１によりオンされ、これによりフォトダイオードＰＤ１から変化した電荷量がスイッチＳＷ２、ＳＷ３を通して、出力端子ＯＵＴへ画像信号として送られる。この時フォトダイオードＰＤ１の電荷は消費されるから、再度スイッチＳ１をオンさせて次の撮像待機状態とする。他の画素についても同様の動作が行われ、水平方向に配列されている各画素のスイッチＳＷ２が同じ垂直駆動パルスＶＤ１によりオンとされている状態において、スイッチＳＷ３、ＳＷ４等が水平駆動パルスＨＤ１、ＨＤ２等により順次にオンとされることにより、水平方向に配列されている各画素のフォトダイオードの電荷量が出力端子ＯＵＴへ画像信号として順次時系列的に送られる。
【０００６】
１ライン分の読み出しが終ると、次の垂直駆動パルスＶＤ２により次の１ライン分の水平方向に配列されている各画素のスイッチＳＷ２相当のスイッチがオンとされている状態において、そのラインの各フォトダイオードの電荷量が、スイッチＳＷ３、ＳＷ４等が水平駆動パルスＨＤ１、ＨＤ２等により順次にオンとされることにより、出力端子ＯＵＴへ画像信号として順次時系列的に送られる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
従って、上記の従来の固体撮像装置では、ＰＤ１を含む各フォトダイオードの被写体光像による電荷の変化はそれぞれ水平駆動パルスＨＤ１、ＨＤ２、…のタイミングで、各々少しずつずらされて、出力端子ＯＵＴへ読み出される。この時被写体光像の電荷の変化による画像の抽出は、個々に別々のタイミングで移動しながら読み出されるため、動画撮像時に画像が不鮮明になってしまう。更に、フラッシュ等のストロボ光に対するタイミングは各撮像素子毎に異なり、タイミングが取りにくく、実用性に欠けているのが現状であった。またフラッシュ等のストロボ光を被写体に照射する場合は、例えば水平駆動パルスＨＤ１のオン時に終了するよう前もって発光間隔を定めなければならないので、実際の被写体反射光による光量最適化を行うことが困難であった。
【０００８】
上記のような固体撮像装置からの画像信号を記録再生して表示する従来の固体撮像装置の撮像画像表示システムでは、撮像画像の同期信号タイミングを速くし動画撮像時に高速撮像を行って鮮明な画像を得ようとすると、走査速度が速くなり、そのように走査速度が速い構成の固体撮像装置は物理的に実現が困難なことが課題である。また、固体撮像装置の画素数を増やし、この固体撮像装置によって得た高解像度の画像をそのまま録画しようとすると、汎用の簡単な録画装置が無く、高価な専用録画装置が必要であった。
【０００９】
本発明は以上の点に鑑みなされたもので、撮像タイミングを速くしても画質劣化がなく、簡単な録画装置を用いて、高解像度の画像を表示し得る固体撮像装置の撮像画像表示システムを提供することを目的とする。
【００１０】
また、本発明の他の目的は、既存の固体撮像装置と同程度の走査速度の固体撮像装置で撮像した撮像画像を、汎用の録画装置を用いて特殊再生して高解像度で表示し得る固体撮像装置の撮像画像表示システムを提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するため、所定のテレビ方式で定められた画素数の少なくとも２倍以上の画素数を有する固体撮像装置と、固体撮像装置の全画素に、被写体画像を同一時刻に書き込んだ後、時系列的に撮像信号として読み出す固体撮像装置制御手段と、固体撮像装置から読み出された撮像信号に対して所定の信号処理を施した後、固体撮像装置の全画素を隣接する所定数の画素を組として複数の組に分割したときの、各組の所定数の画素のうち、同じ配列位置の画素同士の撮像信号を１チャンネルとする、全部で所定数と同じチャンネル数の撮像信号を並列に出力する処理回路と、処理回路から並列に出力された撮像信号を別々に記録し再生する記録再生装置と、記録再生装置により再生された所定数と同じチャンネル数の撮像信号を、固体撮像装置の画素配列の順に合成して表示するディスプレイ装置とを有する構成としたものである。
【００１２】
この発明では、所定のテレビ方式で定められた画素数の少なくとも２倍以上の画素数を有する固体撮像装置の全画素を、複数の組に分割して読み出すようにしたため、所定のテレビ方式用の固体撮像装置と同程度の読み出し速度で撮像信号を読み出すことができ、また、被写体が動画像であっても同一時刻に撮像した静止画像をディスプレイ装置に表示することができる。
【００１３】
また、本発明は上記の目的を達成するため、所定のテレビ方式で定められた画素数の少なくとも２倍以上の画素数を有する固体撮像装置と、固体撮像装置の全画素を、隣接する所定数の画素を組として複数の組に分割したとき、各組の所定数の画素のうち、同じ配列位置の画素同士に対しては同一時刻で、異なる配列位置の画素に対しては異なる時刻で被写体画像を書き込んだ後、時系列的に撮像信号として読み出す固体撮像装置制御手段と、固体撮像装置から読み出された撮像信号に対して所定の信号処理を施した後、各組の所定数の画素のうち、同じ配列位置の画素同士の撮像信号を１チャンネルとする、全部で所定数と同じチャンネル数の撮像信号を並列に出力する処理回路と、処理回路から並列に出力された撮像信号を別々に記録し再生する記録再生装置と、記録再生装置により再生された所定数と同じチャンネル数の撮像信号を、チャンネル別に又は固体撮像装置の画素配列の順に１チャンネルに合成して表示するディスプレイ装置とを有する構成としたものである。
【００１４】
この発明では、固体撮像装置の全画素を、隣接する所定数の画素を組として複数の組に分割したとき、各組の所定数の画素のうち、同じ配列位置の画素同士に対しては同一時刻で、異なる配列位置の画素に対しては異なる時刻で被写体画像を書き込んだ後、時系列的に撮像信号として読み出すようにし、記録再生装置により再生された各組の所定数の画素と同じ数のチャンネル数の撮像信号を、チャンネル別に又は固体撮像装置の画素配列の順に１チャンネルに合成してディスプレイ装置に表示する。
【００１５】
ここで、上記のディスプレイ装置は、所定のテレビ方式の画像信号を表示するモニタが、複数台から構成されていてもよく、また、ディスプレイ装置が、所定のテレビ方式の画像信号を表示する１台のモニタから構成されているときは、記録再生装置により再生された所定数と同じチャンネル数の撮像信号を１チャンネルに選択又は合成して１台のモニタに供給する選択合成手段を更に有することを特徴とする。
【００１８】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態について、図面と共に説明する。図１は本発明になる固体撮像装置の撮像画像表示システムの第１の実施の形態のブロック図を示す。この実施の形態は、固体撮像装置により構成された、電子シャッター機能付きの電子カメラ1と、電子カメラ１からの撮像信号を一画面分記憶するメモリ２と、電子カメラ１及びメモリ２を制御するコントローラ３と、メモリ２から読み出された撮像信号に対し、所定の信号処理を行うコントローラ４と、コントローラ４の出力標準ビデオ信号５を記録媒体に記録した後再生するレコーダ（記録再生装置）６と、レコーダ６により再生された標準ビデオ信号７を表示するディスプレイ装置８とから構成されている。
【００１９】
上記の電子カメラ１は、図２のブロック図に示すように、固体撮像装置１１、制御信号発生器１２、Ｙシフトレジスタ１３、リセット及びセレクトドライバ１４、Ｘシフトレジスタ１５、セレクトドライバ１６、電子シャッターリセット及び転送回路１７、コラムアンプ１８、及び８出力アンプ１９と、図示しない光学系、操作部及び周辺回路から構成されている。固体撮像装置１１は、高精細度テレビ（ＨＤＴＶ）方式の撮像装置の水平方向の画素数１９２０、垂直方向の画素数１０８０（すなわち、1920×1080）の４倍の画素数である、水平方向の画素数３８４０、垂直方向の画素数２１６０（すなわち、3840×2160）に加えて、光学補正領域の画素を設け、全体として3880×2192の画素構成とされた撮像装置である。
【００２０】
この電子カメラ１の動作について説明する。図示しないＨＤＴＶ同期信号発生器により発生された、水平同期信号（周波数３３．７５ｋＨｚ）、垂直同期信号（周波数３０Ｈｚ）、クロック（周波数７４．２５ＭＨｚ）が外部同期信号として制御信号発生器１２に供給され、ここで、各種の制御信号を発生させる。この動作は外部の制御信号モードデータにより管理され、制御信号発生器１２にモードプリセットされる。
【００２１】
Ｙシフトレジスタ１３とリセット及びセレクトドライバ１４は、水平走査周期及び垂直走査周期で固体撮像装置１１の各画素をリセットした後、被写体画像を書き込み、撮像信号を読み出す。Ｘシフトレジスタ１５とセレクトドライバ１６は、固体撮像装置１１の水平方向に配列された各画素から、例えば３７．１２５ＭＨｚの水平駆動パルスで時系列的に撮像信号を読み出す。更に、電子シャッターリセット及び転送回路１７は、制御信号発生器１２からの電子シャッター制御信号により、後述するタイミングで、かつ、固体撮像装置１１の後述する４組のうちの各組の画素群単位で電荷保持用コンデンサをリセットした後、被写体像の電荷をそのコンデンサに転送させる。
【００２２】
固体撮像装置１１は、大規模半導体集積回路（ＬＳＩ）に搭載されており、同一方向に８分割されて、被写体画像の撮像信号を並列に読み出す。このとき、８分割されている固体撮像装置１１のそれぞれの水平駆動のクロック周波数は、前述したように３７．１２５ＭＨｚと、ＨＤＴＶ方式のそれの１／２倍であり、これにより安定な動作が可能となる。また、画素伝送量を同じにするため、水平走査周波数をＨＤＴＶ方式の２倍の６７．５ｋＨｚとしている。垂直走査周波数はＨＤＴＶ方式と同じ３０Ｈｚである。
【００２３】
固体撮像装置１１の８つの分割部から並列に読み出された被写体画像の撮像信号は、コラムアンプ１８でそれぞれ固定雑音が除去された後、８出力アンプ１９に並列に供給され、ここで８つのアナログ信号である撮像信号の利得及び黒レベル等が揃えられて並列に出力され、図１のメモリ２に供給される。
【００２４】
ここで、固体撮像装置１１の８つの分割部のそれぞれは、図３（Ａ）に模式的に示すように、互いに垂直方向に２画素、水平方向に２画素隣接する計４つの画素▲１▼、▲２▼、▲３▼及び▲４▼を一組とし、この４画素を制御単位領域としたとき、水平方向及び垂直方向に多数の制御単位領域が繰り返し設けられた構成とされている。
【００２５】
なお、図３では、図示の便宜上、６４画素だけを示している。
【００２６】
固体撮像装置１１は、まず、すべての制御単位領域内の１番目の画素▲１▼だけに被写体画像を書き込み、続いて２番目の画素▲２▼だけに被写体画像を書き込み、続いて３番目の画素▲３▼だけに被写体画像を書き込み、続いて４番目の画素▲４▼だけに被写体画像を書き込む。このような時分割的な書き込みが終了すると、図３（Ａ）に示すように固体撮像装置１１の画素配列の通りに順番に画像を読み出すか、同図（Ｂ）に示すように、画素▲１▼からのみ画像を読み出すか、同図（Ｃ）に示すように、画素▲２▼からのみ画像を読み出すか、同図（Ｄ）に示すように、画素▲３▼からのみ画像を読み出すか、同図（Ｅ）に示すように、画素▲４▼からのみ画像を読み出す。
【００２７】
被写体として動画像を撮像した場合、図３（Ａ）に示すように固体撮像装置１１の画素配列の通りに順番に画像を読み出して一つの画面に表示すると、図４（Ａ）に示すように、画素▲１▼により撮像された画像２１と、画素▲２▼により撮像された画像２２と、画素▲３▼により撮像された画像２３と、画素▲４▼により撮像された画像２４とからなる合成画像が同時表示される。
【００２８】
これに対し、図３（Ｂ）に示すように、画素▲１▼からのみ画像を読み出して一つの画面に表示すると、図４（Ｂ）に２１で示すように画素▲１▼により撮像された静止画像のみが表示されることとなる。同様に、図３（Ｃ）に示すように、画素▲２▼からのみ画像を読み出して一つの画面に表示すると、図４（Ｂ）に２２で示すように画素▲２▼により撮像された静止画像のみが表示され、図３（Ｄ）に示すように、画素▲３▼からのみ画像を読み出して一つの画面に表示すると、図４（Ｂ）に２３で示すように画素▲３▼により撮像された静止画像のみが表示され、図３（Ｅ）に示すように、画素▲４▼からのみ画像を読み出して一つの画面に表示すると、図４（Ｂ）に２４で示すように画素▲４▼により撮像された静止画像のみが表示されることとなる。
【００２９】
このように、書き込みの時間のみ複数とし、分割して固体撮像装置の画素に書き込むことにより、高速に読み出す必要はなく、通常の読み出し速度で容易に動画を高速に捕らえることができる。
【００３０】
図５は固体撮像装置１１における上記の４画素の一例の回路図を示す。画素▲１▼はフォトダイオードＰＤ１、スイッチＳ１−１、Ｓ２−１、ＳＷ１−１、ＳＷ２−１、コンデンサＣ１、ゲートＧ１とから構成されている。同様に、画素▲２▼はフォトダイオードＰＤ２、スイッチＳ１−２、Ｓ２−２、ＳＷ１−２、ＳＷ２−２、コンデンサＣ２、ゲートＧ２とからなり、画素▲３▼はフォトダイオードＰＤ３、スイッチＳ１−３、Ｓ２−３、ＳＷ１−３、ＳＷ２−３、コンデンサＣ３、ゲートＧ３とからなり、画素▲４▼はフォトダイオードＰＤ４、スイッチＳ１−４、Ｓ２−４、ＳＷ１−４、ＳＷ２−４、コンデンサＣ４、ゲートＧ４とからなる。
【００３１】
次に、この実施の形態の動作について、図６のタイムチャートを併せ参照して説明する。まず、スイッチＳ１−１のゲートに、図６（Ａ）に示すハイレベルのS1.パルス1が印加されてスイッチＳ１−１がオンとされて、フォトダイオードＰＤ1のカソード電圧がＥｃｃにリセットされた後、Ｔｍ1の期間、フォトダイオードＰＤ1のカソード電圧（センサー電圧）が、照射される被写体光像の光量に応じて変化する。このＴｍ1の期間内に図６（Ｃ）に示すハイレベルのS2.パルス1がスイッチＳ２−１のゲートに印加されてスイッチＳ２−１がオンとされて、コンデンサＣ１の端子電圧がＥｄｄにリセットされる。
【００３２】
その後に、図６（Ｂ）に示すハイレベルのTパルス1がスイッチＳＷ１−１のゲートに印加されて、スイッチＳＷ１−１がオンとされ、このときのフォトダイオードＰＤ１のカソード電圧（センサー電圧）がスイッチＳＷ１−１を介してコンデンサＣ１に転送されて保持される。上記のS1.パルス1、S2.パルス1及びT.パルス１は、複数の制御単位領域内の１番目の画素▲１▼において共通に用いられるため、上記の動作により図３（Ｂ）に示したように、複数の制御単位領域内の各１番目の画素▲１▼に対してそれぞれ被写体像の書き込みと、その書き込み電圧のコンデンサＣ１への転送が行われる。
【００３３】
以下、上記と同様に、図６（Ｄ）に示すS1.パルス2による画素▲２▼のフォトダイオードＰＤ２のリセット後のＴｍ２期間経過後に複数の制御単位領域内の各２番目の画素▲２▼に対してそれぞれ被写体像の書き込みと、同図（Ｆ）に示すS2.パルス2によるコンデンサＣ２のリセットと、同図（Ｅ）に示すT.パルス2によるＰＤ２の書き込み電圧のコンデンサＣ２への転送が行われ、図６（Ｇ）に示すS1.パルス3による画素▲３▼のフォトダイオードＰＤ３のリセット後のＴｍ３期間経過後に複数の制御単位領域内の各３番目の画素▲３▼に対してそれぞれ被写体像の書き込みと、同図（Ｉ）に示すS2.パルス3によるコンデンサＣ３のリセットと、同図（Ｈ）に示すT.パルス3によるＰＤ３の書き込み電圧のコンデンサＣ３への転送が行われる。
【００３４】
そして、図６（Ｊ）に示すS1.パルス4による画素▲４▼のフォトダイオードＰＤ４のリセット後のＴｍ４期間経過後に複数の制御単位領域内の各４番目の画素▲４▼に対してそれぞれ被写体像の書き込みと、同図（Ｌ）に示すS2.パルス4によるコンデンサＣ４のリセットと、同図（Ｋ）に示すT.パルス4によるＰＤ４の書き込み電圧のコンデンサＣ４への転送が行われる。このようにして、図３（Ｂ）〜（Ｅ）に模式的に示した順番で被写体像の書き込みが行われる。
【００３５】
上記の書き込み期間が終了すると、読み出し期間となり、続いてスイッチＳＷ２−１、ＳＷ２−２等の水平方向に配列されている、ある１ラインの画素に接続されているスイッチのゲートにハイレベルの垂直駆動パルスＶＤ１が印加されてこれらをオンとし、この状態で水平駆動パルスＨＤ１、ＨＤ２等が前記クロック周波数で順次にハイレベルとなり、ハイレベルのＨＤ１がスイッチＳＷ３のゲートに印加されてこれをオンとするため、コンデンサＣ１の端子電圧がゲートＧ１、スイッチＳＷ２−１及びスイッチＳＷ３を通して出力端子へ映像信号として出力され、続いてハイレベルの水平駆動パルスＨＤ２がスイッチＳＷ４のゲートに印加されてこれをオンとするため、コンデンサＣ２の端子電圧がゲートＧ２、スイッチＳＷ２−２及びスイッチＳＷ４を通して出力端子ＯＵＴへ映像信号として出力される。
【００３６】
１ライン分の画素の読み出しが終了すると、続いてスイッチＳＷ２−３、ＳＷ２−４等の水平方向に配列されている、次の１ラインの画素に接続されているスイッチのゲートにハイレベルの垂直駆動パルスＶＤ２が印加されてこれらをオンとし、この状態で水平駆動パルスＨＤ１、ＨＤ２等が前記クロック周波数で順次にハイレベルとなり、コンデンサＣ３の端子電圧がゲートＧ３、スイッチＳＷ２−３及びスイッチＳＷ３を通して出力端子へ映像信号として出力され、続いてコンデンサＣ４の端子電圧がゲートＧ４、スイッチＳＷ２−４及びスイッチＳＷ４を通して出力端子ＯＵＴへ映像信号として出力される。
【００３７】
以下、上記と同様の動作が繰り返され、４個の画素（フォトダイオード）を組として、すべての画素を複数組に分割し、フォトダイオードがリセットされてから出力スイッチＳＷ３、ＳＷ４がオンとされるまでの期間内に、各組のスイッチＳＷ１−１〜ＳＷ１−４を、水平駆動パルスＨＤのパルス幅よりも短い期間ずつ、時分割的にオンとした後、スイッチＳＷ１−１〜ＳＷ１−４のオフの期間に、ＳＷ３、ＳＷ４等の出力スイッチを定期的にオンとすることにより、映像信号が出力端子ＯＵＴへ出力されていく。
【００３８】
このように、上記の実施の形態では、固体撮像装置１１のすべての画素に対して図７（Ａ）に模式的に示すように期間Ｔｗの間において被写体画像の書き込みが終了し、その後図７（Ｂ）に模式的に示すように、期間Ｔｒで読み出しが行われて映像信号が出力端子ＯＵＴへ出力される。ここで、書き込み期間Ｔｗは固定ではなく、被写体像の動作時間、光量等により可変とされている。
【００３９】
例えば、被写体像の動作が速く短い時間間隔で電子シャッターが必要な場合、図７（Ｃ）に示すように、上記の画素▲１▼への書き込み期間Ｔｍ１、画素▲２▼への書き込み期間Ｔｍ２、画素▲３▼への書き込み期間Ｔｍ３及び画素▲４▼への書き込み期間Ｔｍ４において、各書き込み期間間の周期ＴＳは、比較的短く設定される。これに対し、被写体像の動作が遅く長い時間間隔で電子シャッターが必要な場合、図７（Ｄ）に示すように、各書き込み期間間の周期は上記の周期ＴＳよりも長いＴＬとなる。また、上記の図７（Ｄ）と同じ被写体像の動作速度であっても、被写体像の光量が少ない場合は、電子シャッターをオンにする時間（書き込み期間）を、図７（Ｅ）にＴｘ１（＞Ｔｍ１）、Ｔｘ２（＞Ｔｍ２）、Ｔｘ３（＞Ｔｍ３）、Ｔｘ４（＞Ｔｍ４）で示すように長くする。
【００４０】
再び図１に戻って説明する。固体撮像装置１１の８つの分割部のそれぞれは、コントローラ３の制御の下に、各制御単位領域内の４つの画素▲１▼、▲２▼、▲３▼及び▲４▼に時分割的に被写体像が書き込まれた後、画素配列通りに、又は各制御単位領域内の同じ配置位置の画素同士から時系列的にアナログ信号である撮像信号として８本の出力ラインに並列に読み出され、メモリ２に供給される。メモリ２は入力アナログ撮像信号をＡ／Ｄ変換してディジタル信号（撮像データ）に変換してから、一画面分記憶する。
【００４１】
次に、メモリ２に記憶された一画面分の撮像データは、コントローラ３の制御の下に読み出されてコントローラ４に供給され、ここで階調補正、輪郭補正、色補正その他の公知の補正処理が行われた後、前記各制御単位領域内の４つの画素▲１▼、▲２▼、▲３▼及び▲４▼のうち同じ配列位置同士の撮像データを、それぞれアナログ信号の４チャンネルの標準ビデオ信号５に変換して並列出力する。前述したように、固体撮像装置１１はＨＤＴＶ方式の４倍の画素数を有しているので、上記の４チャンネルの標準ビデオ信号５は、ＨＤＴＶ方式と同じ画素数であり、それぞれ標準ＨＤＴＶ信号を構成している。
【００４２】
これら４チャンネルの標準ビデオ信号５は、レコーダ（記録再生装置）６に供給される。レコーダ６は例えばＨＤＴＶ用ＶＴＲ４台で構成されており、上記の４チャンネルの標準ビデオ信号５を専用のＶＴＲで別々に、かつ、同期させて記録する。レコーダ６により記録された４チャンネルの標準ビデオ信号７は、記録媒体から互いに同期して再生されて例えば４台のＨＤＴＶ用モニタ９ａ、９ｂ、９ｃ及び９ｄからなるディスプレイ装置８に供給され、各チャンネル別に表示される。
【００４３】
ディスプレイ装置８は、入力された４チャンネルの再生標準ビデオ信号７を、固体撮像装置１１の画素配列の通りに合成してモニタ９ａ、９ｂ、９ｃ及び９ｄに供給した場合は、図４（Ａ）に示した合成画像を、ＨＤＴＶ方式と同じ高解像度で、しかも従来の４倍の大面積で表示することができる。また、ディスプレイ装置８は、入力された４チャンネルの再生標準ビデオ信号７を、チャンネル別にモニタ９ａ、９ｂ、９ｃ及び９ｄに供給した場合は、図４（Ｂ）に示したように、被写体の動画像を、撮像時刻が異なる独立した４枚の静止画像２１〜２４として、ＨＤＴＶ方式と同じ高解像度で同時表示することができる。
【００４４】
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。図８は本発明になる固体撮像装置の撮像画像表示システムの第２の実施の形態のブロック図を示す。同図中、図１と同一構成部分には同一符号を付し、その説明を省略する。図８に示す実施の形態は、１台のＨＤＴＶ方式用ディスプレイ装置３３を用いた例である。レコーダ６からコントローラ３１の制御の下に再生されて並列に取り出された４チャンネルのＨＤＴＶ方式の標準ビデオ信号７は、選択合成装置３２に供給され、ここでコントローラ３１の制御により、４チャンネルの標準ビデオ信号７を各チャンネル順に巡回的に選択し（つまり、1→2→3→4→1→...）、かつ、画素数を１／４に間引いてディスプレイ装置３３に供給することにより、ディスプレイ装置３３で図４（Ａ）に示した合成された撮像画像を表示させることができる。
【００４５】
また、選択合成装置３２がコントローラ３１の制御の下に、入力された４チャンネルの標準ビデオ信号７を、チャンネル順にそのチャンネルの再生標準ビデオ信号をすべて選択出力してから、次のチャンネルの再生標準ビデオ信号をすべて選択出力することを繰り返すことにより、ディスプレイ装置３３により図４（Ｂ）に示した静止画像２１〜２４が順番に切り替えられてスロー再生画像として表示される。なお、ディスプレイ装置３３に供給されるビデオ信号を再度１台のＶＴＲで記録し、利用できることは勿論である。
【００４６】
次に、本発明の第３の実施の形態について説明する。図９は本発明になる固体撮像装置の撮像画像表示システムの第３の実施の形態のブロック図を示す。同図中、図１と同一構成部分には同一符号を付し、その説明を省略する。図９に示す実施の形態は、１台のＨＤＴＶ方式用レコーダ３７と、１台のＨＤＴＶ方式用ディスプレイ装置３８を用いた例である。図９において、電子カメラ１がコントローラ３５により電子シャッターが制御されて被写体画像を書き込み、これを読み出して８つの撮像信号を並列にメモリ２に書き込む。
【００４７】
メモリ２に記憶された一画面分の撮像データは、コントローラ３５の制御の下に読み出されてコントローラ３６に供給され、ここで階調補正、輪郭補正、色補正その他の公知の補正処理が行われた後、電子カメラ１の電子シャッターの制御動作に応じた合成が行われ、さらに１チャンネルのＨＤＴＶ方式のビデオ信号に変換される。ここで、電子カメラ１がコントローラ３５により電子シャッターが同時動作するように制御されて、同一時刻の被写体画像をすべての画素に同時に書き込んだ場合は、コントローラ３６は前記各制御単位領域内の４つの画素▲１▼、▲２▼、▲３▼及び▲４▼の各撮像データを画素配列の順に合成した後、１チャンネルのＨＤＴＶ方式のビデオ信号に変換する。
【００４８】
一方、電子カメラ１がコントローラ３５により電子シャッターが順次動作するように制御されたときは、コントローラ３６は前記各制御単位領域内の４つの画素▲１▼、▲２▼、▲３▼及び▲４▼のうち、すべての画素▲１▼の撮像データ、すべての画素▲２▼の撮像データ、すべての画素▲３▼の撮像データ、すべての画素▲４▼の撮像データの順に時系列的に合成した後、１チャンネルのＨＤＴＶ方式のビデオ信号に変換する。
【００４９】
コントローラ３６から取り出された１チャンネルのＨＤＴＶ方式のビデオ信号は、１台のレコーダ３７に供給されて記録媒体に記録された後、再生されて１台のディスプレイ装置３８に供給されて画像表示される。これにより、電子シャッターが同時動作されたときには、図４（Ａ）に示した合成画像が表示され、電子シャッターが順次動作されたときには、図４（Ｂ）に示した静止画像２１〜２４が順次に切換表示される。このように、この実施の形態では、汎用の１台のレコーダ３７と１台のディスプレイ装置３８を用いて、専用のレコーダやディスプレイ装置を用いなくても、ＨＤＴＶ方式と同程度の高解像度の画像表示ができる。
【００５０】
なお、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、例えば、電子カメラ１が電子シャッターが同時動作するように制御されて、同一時刻の被写体画像をすべての画素に同時に書き込んだ場合、電子カメラから読み出した撮像データを一枚の静止画像としてメモリに書き込み、そのメモリから読み出した撮像データをコントローラに入力して所定の画像補正処理を施し、更に４枚の同一の静止画像のＨＤＴＶ方式の標準ビデオ信号（１チャンネル）に変換した後、１台のＨＤＴＶ方式用ＶＴＲに供給して記録媒体に順次に記録した後再生して再度メモリに記憶する。
【００５１】
その後、メモリから４枚の同一の静止画像のＨＤＴＶ方式の撮像データを並列に読み出して、例えばＨＤＴＶ用モニタ４台からなるディスプレイ装置に供給することにより、ディスプレイ装置により一枚の高解像度の静止画像を大面積で表示することができる。また、上記の４枚の再生タイミングに合わせて電子シャッターによる書き込み動作をさせることにより、高画質静止画像の記録再生が記録画素数の少ないＶＴＲでも容易に行うことができる。
【００５２】
また、電子シャッタータイミングを４枚の画像の再生タイミングに合わせて、順に前記各制御単位領域内の４つの画素▲１▼、▲２▼、▲３▼及び▲４▼に被写体像を書き込んだ後、画像のつながりを持たせるために光学的低域フィルタ（ＬＰＦ）を通して読み出してメモリに一画面分蓄積し、そのメモリから読み出した撮像データをコントローラで所定の画像補正処理を行ってから前記各制御単位領域内の４つの画素毎の撮像データのＨＤＴＶ方式のビデオ信号を並列にレコーダに供給して記録し、更にそのレコーダから読み出したビデオ信号を画素配列の順に時系列的に合成した後、ＨＤＴＶ用モニタ４台からなるディスプレイ装置に供給することにより、専用のレコーダや表示装置を用いなくても高画質の動画像を大面積で表示することができる。
【００５３】
また、以上の実施の形態では、高画質画像を高精細度テレビ方式のＨＤＴＶ信号に準拠した４倍の画素からなるものとしたが、標準テレビジョン方式の例えばＮＴＳＣ信号に準拠した、例えば640×480（ＶＧＡ）の画素数を基準にして、1280×960の画素数を持つ固体撮像装置を利用することにより、ＮＴＳＣ信号用のレコーダ、ディスプレイ装置を用いて以上の実施の形態と同様の動作を行わせて同様の効果をあげることができる。また、固体撮像装置の画素数は、画像表示用ディスプレイ装置のテレビ方式で定められた画素数の少なくとも２倍以上あればよい。
【００５４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、所定のテレビ方式で定められた画素数の少なくとも２倍以上の画素数を有する固体撮像装置の全画素を、複数の組に分割して読み出すことにより、所定のテレビ方式用の固体撮像装置と同程度の読み出し速度で撮像信号を読み出すことができ、また、被写体が動画像であっても同一時刻に撮像した静止画像をディスプレイ装置に表示することができ、よって、高解像度の画像を専用の記録再生装置や表示装置を用いなくても表示できる。
【００５５】
また、本発明によれば、固体撮像装置の全画素を、隣接する所定数の画素を組として複数の組に分割したとき、各組の所定数の画素のうち、同じ配列位置の画素同士に対しては同一時刻で、異なる配列位置の画素に対しては異なる時刻で被写体画像を書き込んだ後、時系列的に撮像信号として読み出すようにし、記録再生装置により再生された各組の所定数の画素と同じ数のチャンネル数の撮像信号を、チャンネル別に又は固体撮像装置の画素配列の順に１チャンネルに合成してディスプレイ装置に表示するようにしたため、チャンネル別に表示するときは異なる時刻の静止画像を高解像度で表示でき、また、一画面に表示するときにはスロー再生画像としても表示でき、１チャンネルに合成して表示するときは上記の所定数の静止画像の合成画像を高解像度で表示することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態のブロック図である。
【図２】本発明で用いられる固体撮像装置の一実施の形態の構成図である。
【図３】本発明で用いられる固体撮像装置の画素の書き込み及び読み出しタイミングの説明図である。
【図４】本発明における表示画像の各例を示す図である。
【図５】図２の固体撮像装置の要部の一例の回路図である。
【図６】図５の動作説明用タイムチャートである。
【図７】被写体画像の動きや光量に応じて書き込みタイミングが変化することを説明する図である。
【図８】本発明の第２の実施の形態のブロック図である。
【図９】本発明の第３の実施の形態のブロック図である。
【図１０】従来システムで用いられる固体撮像装置の要部の一例の回路図である。
【符号の説明】
１ 電子カメラ
２ メモリ
３、４、３１、３５、３６ コントローラ
６ レコーダ（記録再生装置）
８ ディスプレイ装置
９ａ〜９ｄ ＨＤＴＶ方式用モニタ
１１ 固体撮像装置
１２ 制御信号発生器
１７ 電子シャッターリセット及び転送回路
３２ 選択合成装置
３３、３８ ＨＤＴＶ方式用ディスプレイ装置
３７ ＨＤＴＶ方式用レコーダ
ＰＤ１〜ＰＤ４ フォトダイオード
【発明の属する技術分野】
本発明は固体撮像装置の撮像画像表示システムに係り、特に固体撮像装置により撮像して得られた画像信号を記録再生して表示装置に表示する固体撮像装置の撮像画像表示システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１０は従来の固体撮像装置の撮像画像表示システムで用いる固体撮像装置の要部の一例の回路図を示す。同図において、フォトダイオードＰＤ１、ＭＯＳ型ＦＥＴ（電界効果トランジスタ）によるスイッチＳ１及びＳＷ２は、固体撮像装置の一つの画素を構成している。固体撮像装置は、この画素が多数個、二次元配置されているが、図１０では垂直方向の２画素分のみ図示してある。また、同図において、水平方向に配列されている各画素のスイッチＳＷ２のゲートがＶＤ１ラインに共通に接続され、垂直方向に配列されている各画素のスイッチＳＷ２のソースがＭＯＳ型ＦＥＴによるスイッチＳＷ３のソース及びドレインを介して出力端子ＯＵＴに共通に接続されている。
【０００３】
なお、ＭＯＳ型ＦＥＴによるスイッチＳＷ４も同様に、図示しない垂直方向に配列されている画素のＳＷ２に相当するスイッチに接続されている。スイッチＳＷ３のゲートには水平駆動パルスＨＤ１が印加される。スイッチＳＷ２のゲートには垂直駆動パルスＶＤ１が印加される。
【０００４】
次に、この従来システムで用いる固体撮像装置の動作の概略について、一つの画素を例にとって説明する。まず、被写体光像がフォトダイオード（センサー）ＰＤ１に結像される。ここで、スイッチＳ１のゲートに印加されるS1.パルスにより、スイッチＳ１をオンさせ、フォトダイオードＰＤ１のカソード電圧をＥｃｃに予めリセットしておく。リセット後、フォトダイオードＰＤ１は被写体からの光量に応じて蓄積される電荷量が変化する。
【０００５】
次に、スイッチＳＷ２、ＳＷ３がそれぞれ垂直駆動パルスＶＤ１及び水平駆動パルスＨＤ１によりオンされ、これによりフォトダイオードＰＤ１から変化した電荷量がスイッチＳＷ２、ＳＷ３を通して、出力端子ＯＵＴへ画像信号として送られる。この時フォトダイオードＰＤ１の電荷は消費されるから、再度スイッチＳ１をオンさせて次の撮像待機状態とする。他の画素についても同様の動作が行われ、水平方向に配列されている各画素のスイッチＳＷ２が同じ垂直駆動パルスＶＤ１によりオンとされている状態において、スイッチＳＷ３、ＳＷ４等が水平駆動パルスＨＤ１、ＨＤ２等により順次にオンとされることにより、水平方向に配列されている各画素のフォトダイオードの電荷量が出力端子ＯＵＴへ画像信号として順次時系列的に送られる。
【０００６】
１ライン分の読み出しが終ると、次の垂直駆動パルスＶＤ２により次の１ライン分の水平方向に配列されている各画素のスイッチＳＷ２相当のスイッチがオンとされている状態において、そのラインの各フォトダイオードの電荷量が、スイッチＳＷ３、ＳＷ４等が水平駆動パルスＨＤ１、ＨＤ２等により順次にオンとされることにより、出力端子ＯＵＴへ画像信号として順次時系列的に送られる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
従って、上記の従来の固体撮像装置では、ＰＤ１を含む各フォトダイオードの被写体光像による電荷の変化はそれぞれ水平駆動パルスＨＤ１、ＨＤ２、…のタイミングで、各々少しずつずらされて、出力端子ＯＵＴへ読み出される。この時被写体光像の電荷の変化による画像の抽出は、個々に別々のタイミングで移動しながら読み出されるため、動画撮像時に画像が不鮮明になってしまう。更に、フラッシュ等のストロボ光に対するタイミングは各撮像素子毎に異なり、タイミングが取りにくく、実用性に欠けているのが現状であった。またフラッシュ等のストロボ光を被写体に照射する場合は、例えば水平駆動パルスＨＤ１のオン時に終了するよう前もって発光間隔を定めなければならないので、実際の被写体反射光による光量最適化を行うことが困難であった。
【０００８】
上記のような固体撮像装置からの画像信号を記録再生して表示する従来の固体撮像装置の撮像画像表示システムでは、撮像画像の同期信号タイミングを速くし動画撮像時に高速撮像を行って鮮明な画像を得ようとすると、走査速度が速くなり、そのように走査速度が速い構成の固体撮像装置は物理的に実現が困難なことが課題である。また、固体撮像装置の画素数を増やし、この固体撮像装置によって得た高解像度の画像をそのまま録画しようとすると、汎用の簡単な録画装置が無く、高価な専用録画装置が必要であった。
【０００９】
本発明は以上の点に鑑みなされたもので、撮像タイミングを速くしても画質劣化がなく、簡単な録画装置を用いて、高解像度の画像を表示し得る固体撮像装置の撮像画像表示システムを提供することを目的とする。
【００１０】
また、本発明の他の目的は、既存の固体撮像装置と同程度の走査速度の固体撮像装置で撮像した撮像画像を、汎用の録画装置を用いて特殊再生して高解像度で表示し得る固体撮像装置の撮像画像表示システムを提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するため、所定のテレビ方式で定められた画素数の少なくとも２倍以上の画素数を有する固体撮像装置と、固体撮像装置の全画素に、被写体画像を同一時刻に書き込んだ後、時系列的に撮像信号として読み出す固体撮像装置制御手段と、固体撮像装置から読み出された撮像信号に対して所定の信号処理を施した後、固体撮像装置の全画素を隣接する所定数の画素を組として複数の組に分割したときの、各組の所定数の画素のうち、同じ配列位置の画素同士の撮像信号を１チャンネルとする、全部で所定数と同じチャンネル数の撮像信号を並列に出力する処理回路と、処理回路から並列に出力された撮像信号を別々に記録し再生する記録再生装置と、記録再生装置により再生された所定数と同じチャンネル数の撮像信号を、固体撮像装置の画素配列の順に合成して表示するディスプレイ装置とを有する構成としたものである。
【００１２】
この発明では、所定のテレビ方式で定められた画素数の少なくとも２倍以上の画素数を有する固体撮像装置の全画素を、複数の組に分割して読み出すようにしたため、所定のテレビ方式用の固体撮像装置と同程度の読み出し速度で撮像信号を読み出すことができ、また、被写体が動画像であっても同一時刻に撮像した静止画像をディスプレイ装置に表示することができる。
【００１３】
また、本発明は上記の目的を達成するため、所定のテレビ方式で定められた画素数の少なくとも２倍以上の画素数を有する固体撮像装置と、固体撮像装置の全画素を、隣接する所定数の画素を組として複数の組に分割したとき、各組の所定数の画素のうち、同じ配列位置の画素同士に対しては同一時刻で、異なる配列位置の画素に対しては異なる時刻で被写体画像を書き込んだ後、時系列的に撮像信号として読み出す固体撮像装置制御手段と、固体撮像装置から読み出された撮像信号に対して所定の信号処理を施した後、各組の所定数の画素のうち、同じ配列位置の画素同士の撮像信号を１チャンネルとする、全部で所定数と同じチャンネル数の撮像信号を並列に出力する処理回路と、処理回路から並列に出力された撮像信号を別々に記録し再生する記録再生装置と、記録再生装置により再生された所定数と同じチャンネル数の撮像信号を、チャンネル別に又は固体撮像装置の画素配列の順に１チャンネルに合成して表示するディスプレイ装置とを有する構成としたものである。
【００１４】
この発明では、固体撮像装置の全画素を、隣接する所定数の画素を組として複数の組に分割したとき、各組の所定数の画素のうち、同じ配列位置の画素同士に対しては同一時刻で、異なる配列位置の画素に対しては異なる時刻で被写体画像を書き込んだ後、時系列的に撮像信号として読み出すようにし、記録再生装置により再生された各組の所定数の画素と同じ数のチャンネル数の撮像信号を、チャンネル別に又は固体撮像装置の画素配列の順に１チャンネルに合成してディスプレイ装置に表示する。
【００１５】
ここで、上記のディスプレイ装置は、所定のテレビ方式の画像信号を表示するモニタが、複数台から構成されていてもよく、また、ディスプレイ装置が、所定のテレビ方式の画像信号を表示する１台のモニタから構成されているときは、記録再生装置により再生された所定数と同じチャンネル数の撮像信号を１チャンネルに選択又は合成して１台のモニタに供給する選択合成手段を更に有することを特徴とする。
【００１８】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態について、図面と共に説明する。図１は本発明になる固体撮像装置の撮像画像表示システムの第１の実施の形態のブロック図を示す。この実施の形態は、固体撮像装置により構成された、電子シャッター機能付きの電子カメラ1と、電子カメラ１からの撮像信号を一画面分記憶するメモリ２と、電子カメラ１及びメモリ２を制御するコントローラ３と、メモリ２から読み出された撮像信号に対し、所定の信号処理を行うコントローラ４と、コントローラ４の出力標準ビデオ信号５を記録媒体に記録した後再生するレコーダ（記録再生装置）６と、レコーダ６により再生された標準ビデオ信号７を表示するディスプレイ装置８とから構成されている。
【００１９】
上記の電子カメラ１は、図２のブロック図に示すように、固体撮像装置１１、制御信号発生器１２、Ｙシフトレジスタ１３、リセット及びセレクトドライバ１４、Ｘシフトレジスタ１５、セレクトドライバ１６、電子シャッターリセット及び転送回路１７、コラムアンプ１８、及び８出力アンプ１９と、図示しない光学系、操作部及び周辺回路から構成されている。固体撮像装置１１は、高精細度テレビ（ＨＤＴＶ）方式の撮像装置の水平方向の画素数１９２０、垂直方向の画素数１０８０（すなわち、1920×1080）の４倍の画素数である、水平方向の画素数３８４０、垂直方向の画素数２１６０（すなわち、3840×2160）に加えて、光学補正領域の画素を設け、全体として3880×2192の画素構成とされた撮像装置である。
【００２０】
この電子カメラ１の動作について説明する。図示しないＨＤＴＶ同期信号発生器により発生された、水平同期信号（周波数３３．７５ｋＨｚ）、垂直同期信号（周波数３０Ｈｚ）、クロック（周波数７４．２５ＭＨｚ）が外部同期信号として制御信号発生器１２に供給され、ここで、各種の制御信号を発生させる。この動作は外部の制御信号モードデータにより管理され、制御信号発生器１２にモードプリセットされる。
【００２１】
Ｙシフトレジスタ１３とリセット及びセレクトドライバ１４は、水平走査周期及び垂直走査周期で固体撮像装置１１の各画素をリセットした後、被写体画像を書き込み、撮像信号を読み出す。Ｘシフトレジスタ１５とセレクトドライバ１６は、固体撮像装置１１の水平方向に配列された各画素から、例えば３７．１２５ＭＨｚの水平駆動パルスで時系列的に撮像信号を読み出す。更に、電子シャッターリセット及び転送回路１７は、制御信号発生器１２からの電子シャッター制御信号により、後述するタイミングで、かつ、固体撮像装置１１の後述する４組のうちの各組の画素群単位で電荷保持用コンデンサをリセットした後、被写体像の電荷をそのコンデンサに転送させる。
【００２２】
固体撮像装置１１は、大規模半導体集積回路（ＬＳＩ）に搭載されており、同一方向に８分割されて、被写体画像の撮像信号を並列に読み出す。このとき、８分割されている固体撮像装置１１のそれぞれの水平駆動のクロック周波数は、前述したように３７．１２５ＭＨｚと、ＨＤＴＶ方式のそれの１／２倍であり、これにより安定な動作が可能となる。また、画素伝送量を同じにするため、水平走査周波数をＨＤＴＶ方式の２倍の６７．５ｋＨｚとしている。垂直走査周波数はＨＤＴＶ方式と同じ３０Ｈｚである。
【００２３】
固体撮像装置１１の８つの分割部から並列に読み出された被写体画像の撮像信号は、コラムアンプ１８でそれぞれ固定雑音が除去された後、８出力アンプ１９に並列に供給され、ここで８つのアナログ信号である撮像信号の利得及び黒レベル等が揃えられて並列に出力され、図１のメモリ２に供給される。
【００２４】
ここで、固体撮像装置１１の８つの分割部のそれぞれは、図３（Ａ）に模式的に示すように、互いに垂直方向に２画素、水平方向に２画素隣接する計４つの画素▲１▼、▲２▼、▲３▼及び▲４▼を一組とし、この４画素を制御単位領域としたとき、水平方向及び垂直方向に多数の制御単位領域が繰り返し設けられた構成とされている。
【００２５】
なお、図３では、図示の便宜上、６４画素だけを示している。
【００２６】
固体撮像装置１１は、まず、すべての制御単位領域内の１番目の画素▲１▼だけに被写体画像を書き込み、続いて２番目の画素▲２▼だけに被写体画像を書き込み、続いて３番目の画素▲３▼だけに被写体画像を書き込み、続いて４番目の画素▲４▼だけに被写体画像を書き込む。このような時分割的な書き込みが終了すると、図３（Ａ）に示すように固体撮像装置１１の画素配列の通りに順番に画像を読み出すか、同図（Ｂ）に示すように、画素▲１▼からのみ画像を読み出すか、同図（Ｃ）に示すように、画素▲２▼からのみ画像を読み出すか、同図（Ｄ）に示すように、画素▲３▼からのみ画像を読み出すか、同図（Ｅ）に示すように、画素▲４▼からのみ画像を読み出す。
【００２７】
被写体として動画像を撮像した場合、図３（Ａ）に示すように固体撮像装置１１の画素配列の通りに順番に画像を読み出して一つの画面に表示すると、図４（Ａ）に示すように、画素▲１▼により撮像された画像２１と、画素▲２▼により撮像された画像２２と、画素▲３▼により撮像された画像２３と、画素▲４▼により撮像された画像２４とからなる合成画像が同時表示される。
【００２８】
これに対し、図３（Ｂ）に示すように、画素▲１▼からのみ画像を読み出して一つの画面に表示すると、図４（Ｂ）に２１で示すように画素▲１▼により撮像された静止画像のみが表示されることとなる。同様に、図３（Ｃ）に示すように、画素▲２▼からのみ画像を読み出して一つの画面に表示すると、図４（Ｂ）に２２で示すように画素▲２▼により撮像された静止画像のみが表示され、図３（Ｄ）に示すように、画素▲３▼からのみ画像を読み出して一つの画面に表示すると、図４（Ｂ）に２３で示すように画素▲３▼により撮像された静止画像のみが表示され、図３（Ｅ）に示すように、画素▲４▼からのみ画像を読み出して一つの画面に表示すると、図４（Ｂ）に２４で示すように画素▲４▼により撮像された静止画像のみが表示されることとなる。
【００２９】
このように、書き込みの時間のみ複数とし、分割して固体撮像装置の画素に書き込むことにより、高速に読み出す必要はなく、通常の読み出し速度で容易に動画を高速に捕らえることができる。
【００３０】
図５は固体撮像装置１１における上記の４画素の一例の回路図を示す。画素▲１▼はフォトダイオードＰＤ１、スイッチＳ１−１、Ｓ２−１、ＳＷ１−１、ＳＷ２−１、コンデンサＣ１、ゲートＧ１とから構成されている。同様に、画素▲２▼はフォトダイオードＰＤ２、スイッチＳ１−２、Ｓ２−２、ＳＷ１−２、ＳＷ２−２、コンデンサＣ２、ゲートＧ２とからなり、画素▲３▼はフォトダイオードＰＤ３、スイッチＳ１−３、Ｓ２−３、ＳＷ１−３、ＳＷ２−３、コンデンサＣ３、ゲートＧ３とからなり、画素▲４▼はフォトダイオードＰＤ４、スイッチＳ１−４、Ｓ２−４、ＳＷ１−４、ＳＷ２−４、コンデンサＣ４、ゲートＧ４とからなる。
【００３１】
次に、この実施の形態の動作について、図６のタイムチャートを併せ参照して説明する。まず、スイッチＳ１−１のゲートに、図６（Ａ）に示すハイレベルのS1.パルス1が印加されてスイッチＳ１−１がオンとされて、フォトダイオードＰＤ1のカソード電圧がＥｃｃにリセットされた後、Ｔｍ1の期間、フォトダイオードＰＤ1のカソード電圧（センサー電圧）が、照射される被写体光像の光量に応じて変化する。このＴｍ1の期間内に図６（Ｃ）に示すハイレベルのS2.パルス1がスイッチＳ２−１のゲートに印加されてスイッチＳ２−１がオンとされて、コンデンサＣ１の端子電圧がＥｄｄにリセットされる。
【００３２】
その後に、図６（Ｂ）に示すハイレベルのTパルス1がスイッチＳＷ１−１のゲートに印加されて、スイッチＳＷ１−１がオンとされ、このときのフォトダイオードＰＤ１のカソード電圧（センサー電圧）がスイッチＳＷ１−１を介してコンデンサＣ１に転送されて保持される。上記のS1.パルス1、S2.パルス1及びT.パルス１は、複数の制御単位領域内の１番目の画素▲１▼において共通に用いられるため、上記の動作により図３（Ｂ）に示したように、複数の制御単位領域内の各１番目の画素▲１▼に対してそれぞれ被写体像の書き込みと、その書き込み電圧のコンデンサＣ１への転送が行われる。
【００３３】
以下、上記と同様に、図６（Ｄ）に示すS1.パルス2による画素▲２▼のフォトダイオードＰＤ２のリセット後のＴｍ２期間経過後に複数の制御単位領域内の各２番目の画素▲２▼に対してそれぞれ被写体像の書き込みと、同図（Ｆ）に示すS2.パルス2によるコンデンサＣ２のリセットと、同図（Ｅ）に示すT.パルス2によるＰＤ２の書き込み電圧のコンデンサＣ２への転送が行われ、図６（Ｇ）に示すS1.パルス3による画素▲３▼のフォトダイオードＰＤ３のリセット後のＴｍ３期間経過後に複数の制御単位領域内の各３番目の画素▲３▼に対してそれぞれ被写体像の書き込みと、同図（Ｉ）に示すS2.パルス3によるコンデンサＣ３のリセットと、同図（Ｈ）に示すT.パルス3によるＰＤ３の書き込み電圧のコンデンサＣ３への転送が行われる。
【００３４】
そして、図６（Ｊ）に示すS1.パルス4による画素▲４▼のフォトダイオードＰＤ４のリセット後のＴｍ４期間経過後に複数の制御単位領域内の各４番目の画素▲４▼に対してそれぞれ被写体像の書き込みと、同図（Ｌ）に示すS2.パルス4によるコンデンサＣ４のリセットと、同図（Ｋ）に示すT.パルス4によるＰＤ４の書き込み電圧のコンデンサＣ４への転送が行われる。このようにして、図３（Ｂ）〜（Ｅ）に模式的に示した順番で被写体像の書き込みが行われる。
【００３５】
上記の書き込み期間が終了すると、読み出し期間となり、続いてスイッチＳＷ２−１、ＳＷ２−２等の水平方向に配列されている、ある１ラインの画素に接続されているスイッチのゲートにハイレベルの垂直駆動パルスＶＤ１が印加されてこれらをオンとし、この状態で水平駆動パルスＨＤ１、ＨＤ２等が前記クロック周波数で順次にハイレベルとなり、ハイレベルのＨＤ１がスイッチＳＷ３のゲートに印加されてこれをオンとするため、コンデンサＣ１の端子電圧がゲートＧ１、スイッチＳＷ２−１及びスイッチＳＷ３を通して出力端子へ映像信号として出力され、続いてハイレベルの水平駆動パルスＨＤ２がスイッチＳＷ４のゲートに印加されてこれをオンとするため、コンデンサＣ２の端子電圧がゲートＧ２、スイッチＳＷ２−２及びスイッチＳＷ４を通して出力端子ＯＵＴへ映像信号として出力される。
【００３６】
１ライン分の画素の読み出しが終了すると、続いてスイッチＳＷ２−３、ＳＷ２−４等の水平方向に配列されている、次の１ラインの画素に接続されているスイッチのゲートにハイレベルの垂直駆動パルスＶＤ２が印加されてこれらをオンとし、この状態で水平駆動パルスＨＤ１、ＨＤ２等が前記クロック周波数で順次にハイレベルとなり、コンデンサＣ３の端子電圧がゲートＧ３、スイッチＳＷ２−３及びスイッチＳＷ３を通して出力端子へ映像信号として出力され、続いてコンデンサＣ４の端子電圧がゲートＧ４、スイッチＳＷ２−４及びスイッチＳＷ４を通して出力端子ＯＵＴへ映像信号として出力される。
【００３７】
以下、上記と同様の動作が繰り返され、４個の画素（フォトダイオード）を組として、すべての画素を複数組に分割し、フォトダイオードがリセットされてから出力スイッチＳＷ３、ＳＷ４がオンとされるまでの期間内に、各組のスイッチＳＷ１−１〜ＳＷ１−４を、水平駆動パルスＨＤのパルス幅よりも短い期間ずつ、時分割的にオンとした後、スイッチＳＷ１−１〜ＳＷ１−４のオフの期間に、ＳＷ３、ＳＷ４等の出力スイッチを定期的にオンとすることにより、映像信号が出力端子ＯＵＴへ出力されていく。
【００３８】
このように、上記の実施の形態では、固体撮像装置１１のすべての画素に対して図７（Ａ）に模式的に示すように期間Ｔｗの間において被写体画像の書き込みが終了し、その後図７（Ｂ）に模式的に示すように、期間Ｔｒで読み出しが行われて映像信号が出力端子ＯＵＴへ出力される。ここで、書き込み期間Ｔｗは固定ではなく、被写体像の動作時間、光量等により可変とされている。
【００３９】
例えば、被写体像の動作が速く短い時間間隔で電子シャッターが必要な場合、図７（Ｃ）に示すように、上記の画素▲１▼への書き込み期間Ｔｍ１、画素▲２▼への書き込み期間Ｔｍ２、画素▲３▼への書き込み期間Ｔｍ３及び画素▲４▼への書き込み期間Ｔｍ４において、各書き込み期間間の周期ＴＳは、比較的短く設定される。これに対し、被写体像の動作が遅く長い時間間隔で電子シャッターが必要な場合、図７（Ｄ）に示すように、各書き込み期間間の周期は上記の周期ＴＳよりも長いＴＬとなる。また、上記の図７（Ｄ）と同じ被写体像の動作速度であっても、被写体像の光量が少ない場合は、電子シャッターをオンにする時間（書き込み期間）を、図７（Ｅ）にＴｘ１（＞Ｔｍ１）、Ｔｘ２（＞Ｔｍ２）、Ｔｘ３（＞Ｔｍ３）、Ｔｘ４（＞Ｔｍ４）で示すように長くする。
【００４０】
再び図１に戻って説明する。固体撮像装置１１の８つの分割部のそれぞれは、コントローラ３の制御の下に、各制御単位領域内の４つの画素▲１▼、▲２▼、▲３▼及び▲４▼に時分割的に被写体像が書き込まれた後、画素配列通りに、又は各制御単位領域内の同じ配置位置の画素同士から時系列的にアナログ信号である撮像信号として８本の出力ラインに並列に読み出され、メモリ２に供給される。メモリ２は入力アナログ撮像信号をＡ／Ｄ変換してディジタル信号（撮像データ）に変換してから、一画面分記憶する。
【００４１】
次に、メモリ２に記憶された一画面分の撮像データは、コントローラ３の制御の下に読み出されてコントローラ４に供給され、ここで階調補正、輪郭補正、色補正その他の公知の補正処理が行われた後、前記各制御単位領域内の４つの画素▲１▼、▲２▼、▲３▼及び▲４▼のうち同じ配列位置同士の撮像データを、それぞれアナログ信号の４チャンネルの標準ビデオ信号５に変換して並列出力する。前述したように、固体撮像装置１１はＨＤＴＶ方式の４倍の画素数を有しているので、上記の４チャンネルの標準ビデオ信号５は、ＨＤＴＶ方式と同じ画素数であり、それぞれ標準ＨＤＴＶ信号を構成している。
【００４２】
これら４チャンネルの標準ビデオ信号５は、レコーダ（記録再生装置）６に供給される。レコーダ６は例えばＨＤＴＶ用ＶＴＲ４台で構成されており、上記の４チャンネルの標準ビデオ信号５を専用のＶＴＲで別々に、かつ、同期させて記録する。レコーダ６により記録された４チャンネルの標準ビデオ信号７は、記録媒体から互いに同期して再生されて例えば４台のＨＤＴＶ用モニタ９ａ、９ｂ、９ｃ及び９ｄからなるディスプレイ装置８に供給され、各チャンネル別に表示される。
【００４３】
ディスプレイ装置８は、入力された４チャンネルの再生標準ビデオ信号７を、固体撮像装置１１の画素配列の通りに合成してモニタ９ａ、９ｂ、９ｃ及び９ｄに供給した場合は、図４（Ａ）に示した合成画像を、ＨＤＴＶ方式と同じ高解像度で、しかも従来の４倍の大面積で表示することができる。また、ディスプレイ装置８は、入力された４チャンネルの再生標準ビデオ信号７を、チャンネル別にモニタ９ａ、９ｂ、９ｃ及び９ｄに供給した場合は、図４（Ｂ）に示したように、被写体の動画像を、撮像時刻が異なる独立した４枚の静止画像２１〜２４として、ＨＤＴＶ方式と同じ高解像度で同時表示することができる。
【００４４】
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。図８は本発明になる固体撮像装置の撮像画像表示システムの第２の実施の形態のブロック図を示す。同図中、図１と同一構成部分には同一符号を付し、その説明を省略する。図８に示す実施の形態は、１台のＨＤＴＶ方式用ディスプレイ装置３３を用いた例である。レコーダ６からコントローラ３１の制御の下に再生されて並列に取り出された４チャンネルのＨＤＴＶ方式の標準ビデオ信号７は、選択合成装置３２に供給され、ここでコントローラ３１の制御により、４チャンネルの標準ビデオ信号７を各チャンネル順に巡回的に選択し（つまり、1→2→3→4→1→...）、かつ、画素数を１／４に間引いてディスプレイ装置３３に供給することにより、ディスプレイ装置３３で図４（Ａ）に示した合成された撮像画像を表示させることができる。
【００４５】
また、選択合成装置３２がコントローラ３１の制御の下に、入力された４チャンネルの標準ビデオ信号７を、チャンネル順にそのチャンネルの再生標準ビデオ信号をすべて選択出力してから、次のチャンネルの再生標準ビデオ信号をすべて選択出力することを繰り返すことにより、ディスプレイ装置３３により図４（Ｂ）に示した静止画像２１〜２４が順番に切り替えられてスロー再生画像として表示される。なお、ディスプレイ装置３３に供給されるビデオ信号を再度１台のＶＴＲで記録し、利用できることは勿論である。
【００４６】
次に、本発明の第３の実施の形態について説明する。図９は本発明になる固体撮像装置の撮像画像表示システムの第３の実施の形態のブロック図を示す。同図中、図１と同一構成部分には同一符号を付し、その説明を省略する。図９に示す実施の形態は、１台のＨＤＴＶ方式用レコーダ３７と、１台のＨＤＴＶ方式用ディスプレイ装置３８を用いた例である。図９において、電子カメラ１がコントローラ３５により電子シャッターが制御されて被写体画像を書き込み、これを読み出して８つの撮像信号を並列にメモリ２に書き込む。
【００４７】
メモリ２に記憶された一画面分の撮像データは、コントローラ３５の制御の下に読み出されてコントローラ３６に供給され、ここで階調補正、輪郭補正、色補正その他の公知の補正処理が行われた後、電子カメラ１の電子シャッターの制御動作に応じた合成が行われ、さらに１チャンネルのＨＤＴＶ方式のビデオ信号に変換される。ここで、電子カメラ１がコントローラ３５により電子シャッターが同時動作するように制御されて、同一時刻の被写体画像をすべての画素に同時に書き込んだ場合は、コントローラ３６は前記各制御単位領域内の４つの画素▲１▼、▲２▼、▲３▼及び▲４▼の各撮像データを画素配列の順に合成した後、１チャンネルのＨＤＴＶ方式のビデオ信号に変換する。
【００４８】
一方、電子カメラ１がコントローラ３５により電子シャッターが順次動作するように制御されたときは、コントローラ３６は前記各制御単位領域内の４つの画素▲１▼、▲２▼、▲３▼及び▲４▼のうち、すべての画素▲１▼の撮像データ、すべての画素▲２▼の撮像データ、すべての画素▲３▼の撮像データ、すべての画素▲４▼の撮像データの順に時系列的に合成した後、１チャンネルのＨＤＴＶ方式のビデオ信号に変換する。
【００４９】
コントローラ３６から取り出された１チャンネルのＨＤＴＶ方式のビデオ信号は、１台のレコーダ３７に供給されて記録媒体に記録された後、再生されて１台のディスプレイ装置３８に供給されて画像表示される。これにより、電子シャッターが同時動作されたときには、図４（Ａ）に示した合成画像が表示され、電子シャッターが順次動作されたときには、図４（Ｂ）に示した静止画像２１〜２４が順次に切換表示される。このように、この実施の形態では、汎用の１台のレコーダ３７と１台のディスプレイ装置３８を用いて、専用のレコーダやディスプレイ装置を用いなくても、ＨＤＴＶ方式と同程度の高解像度の画像表示ができる。
【００５０】
なお、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、例えば、電子カメラ１が電子シャッターが同時動作するように制御されて、同一時刻の被写体画像をすべての画素に同時に書き込んだ場合、電子カメラから読み出した撮像データを一枚の静止画像としてメモリに書き込み、そのメモリから読み出した撮像データをコントローラに入力して所定の画像補正処理を施し、更に４枚の同一の静止画像のＨＤＴＶ方式の標準ビデオ信号（１チャンネル）に変換した後、１台のＨＤＴＶ方式用ＶＴＲに供給して記録媒体に順次に記録した後再生して再度メモリに記憶する。
【００５１】
その後、メモリから４枚の同一の静止画像のＨＤＴＶ方式の撮像データを並列に読み出して、例えばＨＤＴＶ用モニタ４台からなるディスプレイ装置に供給することにより、ディスプレイ装置により一枚の高解像度の静止画像を大面積で表示することができる。また、上記の４枚の再生タイミングに合わせて電子シャッターによる書き込み動作をさせることにより、高画質静止画像の記録再生が記録画素数の少ないＶＴＲでも容易に行うことができる。
【００５２】
また、電子シャッタータイミングを４枚の画像の再生タイミングに合わせて、順に前記各制御単位領域内の４つの画素▲１▼、▲２▼、▲３▼及び▲４▼に被写体像を書き込んだ後、画像のつながりを持たせるために光学的低域フィルタ（ＬＰＦ）を通して読み出してメモリに一画面分蓄積し、そのメモリから読み出した撮像データをコントローラで所定の画像補正処理を行ってから前記各制御単位領域内の４つの画素毎の撮像データのＨＤＴＶ方式のビデオ信号を並列にレコーダに供給して記録し、更にそのレコーダから読み出したビデオ信号を画素配列の順に時系列的に合成した後、ＨＤＴＶ用モニタ４台からなるディスプレイ装置に供給することにより、専用のレコーダや表示装置を用いなくても高画質の動画像を大面積で表示することができる。
【００５３】
また、以上の実施の形態では、高画質画像を高精細度テレビ方式のＨＤＴＶ信号に準拠した４倍の画素からなるものとしたが、標準テレビジョン方式の例えばＮＴＳＣ信号に準拠した、例えば640×480（ＶＧＡ）の画素数を基準にして、1280×960の画素数を持つ固体撮像装置を利用することにより、ＮＴＳＣ信号用のレコーダ、ディスプレイ装置を用いて以上の実施の形態と同様の動作を行わせて同様の効果をあげることができる。また、固体撮像装置の画素数は、画像表示用ディスプレイ装置のテレビ方式で定められた画素数の少なくとも２倍以上あればよい。
【００５４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、所定のテレビ方式で定められた画素数の少なくとも２倍以上の画素数を有する固体撮像装置の全画素を、複数の組に分割して読み出すことにより、所定のテレビ方式用の固体撮像装置と同程度の読み出し速度で撮像信号を読み出すことができ、また、被写体が動画像であっても同一時刻に撮像した静止画像をディスプレイ装置に表示することができ、よって、高解像度の画像を専用の記録再生装置や表示装置を用いなくても表示できる。
【００５５】
また、本発明によれば、固体撮像装置の全画素を、隣接する所定数の画素を組として複数の組に分割したとき、各組の所定数の画素のうち、同じ配列位置の画素同士に対しては同一時刻で、異なる配列位置の画素に対しては異なる時刻で被写体画像を書き込んだ後、時系列的に撮像信号として読み出すようにし、記録再生装置により再生された各組の所定数の画素と同じ数のチャンネル数の撮像信号を、チャンネル別に又は固体撮像装置の画素配列の順に１チャンネルに合成してディスプレイ装置に表示するようにしたため、チャンネル別に表示するときは異なる時刻の静止画像を高解像度で表示でき、また、一画面に表示するときにはスロー再生画像としても表示でき、１チャンネルに合成して表示するときは上記の所定数の静止画像の合成画像を高解像度で表示することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態のブロック図である。
【図２】本発明で用いられる固体撮像装置の一実施の形態の構成図である。
【図３】本発明で用いられる固体撮像装置の画素の書き込み及び読み出しタイミングの説明図である。
【図４】本発明における表示画像の各例を示す図である。
【図５】図２の固体撮像装置の要部の一例の回路図である。
【図６】図５の動作説明用タイムチャートである。
【図７】被写体画像の動きや光量に応じて書き込みタイミングが変化することを説明する図である。
【図８】本発明の第２の実施の形態のブロック図である。
【図９】本発明の第３の実施の形態のブロック図である。
【図１０】従来システムで用いられる固体撮像装置の要部の一例の回路図である。
【符号の説明】
１ 電子カメラ
２ メモリ
３、４、３１、３５、３６ コントローラ
６ レコーダ（記録再生装置）
８ ディスプレイ装置
９ａ〜９ｄ ＨＤＴＶ方式用モニタ
１１ 固体撮像装置
１２ 制御信号発生器
１７ 電子シャッターリセット及び転送回路
３２ 選択合成装置
３３、３８ ＨＤＴＶ方式用ディスプレイ装置
３７ ＨＤＴＶ方式用レコーダ
ＰＤ１〜ＰＤ４ フォトダイオード
Claims (4)
- 所定のテレビ方式で定められた画素数の少なくとも２倍以上の画素数を有する固体撮像装置と、
前記固体撮像装置の全画素に、被写体画像を同一時刻に書き込んだ後、時系列的に撮像信号として読み出す固体撮像装置制御手段と、
前記固体撮像装置から読み出された撮像信号に対して所定の信号処理を施した後、前記固体撮像装置の全画素を隣接する所定数の画素を組として複数の組に分割したときの、各組の前記所定数の画素のうち、同じ配列位置の画素同士の撮像信号を１チャンネルとする、全部で前記所定数と同じチャンネル数の撮像信号を並列に出力する処理回路と、
前記処理回路から並列に出力された撮像信号を別々に記録し再生する記録再生装置と、
前記記録再生装置により再生された前記所定数と同じチャンネル数の撮像信号を、前記固体撮像装置の画素配列の順に合成して表示するディスプレイ装置と
を有することを特徴とする固体撮像装置の撮像画像表示システム。 - 所定のテレビ方式で定められた画素数の少なくとも２倍以上の画素数を有する固体撮像装置と、
前記固体撮像装置の全画素を、隣接する所定数の画素を組として複数の組に分割したとき、各組の前記所定数の画素のうち、同じ配列位置の画素同士に対しては同一時刻で、異なる配列位置の画素に対しては異なる時刻で被写体画像を書き込んだ後、時系列的に撮像信号として読み出す固体撮像装置制御手段と、
前記固体撮像装置から読み出された撮像信号に対して所定の信号処理を施した後、前記各組の前記所定数の画素のうち、同じ配列位置の画素同士の撮像信号を１チャンネルとする、全部で前記所定数と同じチャンネル数の撮像信号を並列に出力する処理回路と、
前記処理回路から並列に出力された撮像信号を別々に記録し再生する記録再生装置と、
前記記録再生装置により再生された前記所定数と同じチャンネル数の撮像信号を、チャンネル別に又は前記固体撮像装置の画素配列の順に１チャンネルに合成して表示するディスプレイ装置と
を有することを特徴とする固体撮像装置の撮像画像表示システム。 - 前記ディスプレイ装置は、前記所定のテレビ方式の画像信号を表示するモニタが、複数台から構成されていることを特徴とする請求項１又は２記載の固体撮像装置の撮像画像表示システム。
- 前記ディスプレイ装置は、前記所定のテレビ方式の画像信号を表示する１台のモニタから構成されており、前記記録再生装置により再生された前記所定数と同じチャンネル数の撮像信号を１チャンネルに選択又は合成して前記１台のモニタに供給する選択合成手段を更に有することを特徴とする請求項１又は２記載の固体撮像装置の撮像画像表示システム。
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