JP3713317B2 - 撮像装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、静止画を記録することの可能な撮像装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
高精細に被写体を撮像する撮像装置においては、撮像素子の画素数が多くなるにつれて、フィールドレートを維持するために撮像素子の駆動周波数を高くする必要がある。例えば、ＨＤＴＶ(High Definition Television)で使用されている撮像素子の駆動周波数は７４．２５ＭＨｚにも達する。実際には、このような周波数の高い（高速な）撮像素子を作ることは難しく、また、データを高速に処理する回路の製造コストも高くつく。そこで、従来、高精細な静止画を記録する撮像装置においては、フィールドレートを落とし、１フィールドまたは１フレーム分の画像データを比較的低速で読み出し記録している。
【０００３】
図２１は、従来の高精細静止画撮像装置の構成例を示すブロック図である。この構成例においては、レンズ１１０１より被写体がＣＣＤ(Charged Coupled Device)撮像素子１１０２に結像され、光電変換が行われる。このＣＣＤ撮像素子１１０２は、駆動部１１０３から発生されるタイミングパルスにより駆動されるようになっている。ＣＣＤ撮像素子１１０２から読み出された画像データは、信号処理部１１０４でゲイン調整等の信号処理が施された後、図示しないアナログ／ディジタル変換部（以下、Ａ／Ｄ変換部という。）によりディジタルデータに変換されて出力される。
【０００４】
記録部１１０５は、このディジタルデータを静止画として記録するものであり、半導体メモリ等の各種記録媒体で構成されている。表示信号処理部１１０６は、上記ディジタルデータを標準テレビ信号に変換して出力するものであり、入出力のレート変換のための表示用メモリ、同期信号付加回路やディジタル／アナログ変換器（以下、Ｄ／Ａ変換器という。）等により構成されている。
【０００５】
システムコントローラ１１０７は、本撮像装置全体のシーケンシャル制御を行うものであり、マイクロコンピュータ等により構成されている。トリガスイッチ１１０８は、操作者が静止画を取り込みたいときに操作するシャッタボタンである。
【０００６】
次に、このように構成されている静止画撮像装置の動作について説明する。操作者がトリガスイッチ１１０８を押圧すると、システムコントローラ１１０７はその押圧を検出する。このとき、システムコントローラ１１０７は、駆動部１１０３に対して露光開始及び露光終了タイミング信号を送るとともに、記録部１１０５に対して記録開始タイミング信号を送る。駆動部１１０３は、露光開始及び露光終了タイミング信号を受けると、ＣＣＤ撮像素子１１０２における露光、読み出しに必要なタイミングパルスを発生する。これにより、ＣＣＤ撮像素子１１０２より読み出された画像信号は、信号処理部１１０４で所定の処理が施された後、記録部１１０５に記憶される。
【０００７】
このとき、ＣＣＤ撮像素子１１０２の駆動周波数は前述の理由で１０〜２０ＭＨｚ位になっている。このＣＣＤ撮像素子１１０２が水平２０４８×垂直２０４８の高画素数のセンサにより構成され、その駆動周波数が１０ＭＨｚとすると、該ＣＣＤ撮像素子１１０２から１画面（１フレーム）分を読み出すのに０．４秒もの時間がかかることになる。すなわち、フレームレートは約２．５フレーム／秒となる。
【０００８】
操作者は、この記録動作に先立ち、被写体に対する焦点距離の調節や画角合わせのため、表示信号処理部１１０６の出力側に接続された図示しない表示装置で被写体をモニタリングする。このモニタリングの間、駆動部１１０３はＣＣＤ撮像素子１１０２の露光、読み出しを連続的に行っており、読み出された画像データは信号処理部１１０４で所定の信号処理が施されて表示信号処理部１１０６に入力される。そして表示信号処理部１１０６は、入力した画像データを間引き、この間引いた後の画像データを自己の表示用メモリに所定の速度で格納する。記録部１１０５は、表示用メモリに格納された画像データを標準テレビ信号にすべく読み出し、これに同期信号を付加してアナログ信号に変換した後、出力する。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記構成の静止画撮像装置においては、表示信号処理部に入力されてくる画像データのフレームレートは、約２．５フレーム／秒である。ここで、出力される標準テレビ信号のフレームレートがＮＴＳＣ(National Television System Committee)方式に基づく３０フレーム／秒であるとしても、表示用メモリの画像データが書き変わるまでに０．４秒の間は同じ画像が表示信号処理部から出力されていることになる。
【００１０】
したがって、上述のような従来の静止画撮像装置においては、焦点距離の調節や画角合わせ等をするため被写体を表示装置でモニタリングする際、画像データの書き変わるフレームレートが遅いため応答遅れが生じ、使い勝手が悪いという問題があった。
【００１１】
本発明は、従来の静止画撮像装置における上記問題点を解決するためになされたもので、被写体を表示装置でモニタリングする際に使用者に違和感を与えず、使い勝手が良い撮像装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決し目的を達成するために、本発明は以下に示す手段を用いている。
【００１３】
（１）本発明の撮像装置は、被写体からの入射光を撮像面に結像させる撮像光学系と、上記入射光を異なる波長帯域毎に切り換え可能な複数のフィルタが設けられた回転フィルタ板と、上記フィルタ板を通過した入射光を波長帯域毎に順次光電変換して画像信号にする撮像素子と、上記撮像素子の光電変換面に形成された全画素を走査するための全画素モードと、全画素のうち所定のブロック内の画素を走査するためのブロックモード又は所定の間引き率で画素を間引いて走査するためのスキップモードとの間を切り換え可能に上記撮像素子を駆動制御する駆動回路とを備え、上記撮像素子が全画素モードで駆動されているときは上記回転フィルタ板は断続回転し、上記撮像素子がフロックモードとスキップモードのうちいずれかで駆動されているときは上記回転フィルタ板は連続回転するものとなっている。
【００１４】
（２）本発明の撮像装置は、被写体からの入射光を撮像面に結像させる撮像光学系と、上記入射光を異なる波長帯域毎に切り換え可能な複数のフィルタが設けられた回転フィルタ板と、上記フィルタ板を通過した入射光を波長帯域毎に順次光電変換して画像信号にする撮像素子と、上記撮像素子の光電変換面に形成された全画素を走査するための全画素モードと、全画素のうち所定のブロック内の画素を走査するためのブロックモード又は所定の間引き率で画素を間引いて走査するためのスキップモードとの間を切り換え可能に上記撮像素子を駆動制御する駆動回路とを備え、上記回転フィルタ板には、上記撮像素子がフロックモードとスキップモードのうちいずれかで駆動されるときに使用される、他のフィルタとは光学的光路差が等しくなるような素通しフィルタがさらに設けられているものとなっている。
（３）本発明の撮像装置は、被写体からの入射光を撮像面に結像させる撮像光学系と、上記入射光を異なる波長帯域毎に切り換え可能な複数のフィルタが設けられた回転フィルタ板と、上記フィルタ板を通過した入射光を波長帯域毎に順次光電変換して画像信号にする撮像素子と、上記撮像素子の光電変換面に形成された全画素を走査するための全画素モードと、全画素のうち所定のブロック内の画素を走査するためのブロックモードと、所定の間引き率で画素を間引いて走査するためのスキップモードとの間を切り換え可能に上記撮像素子を駆動制御する駆動回路とを備え、上記回転フィルタ板には、上記撮像素子がフロックモードで駆動されるときに使用される、他のフィルタとは光学的光路差が等しくなるような素通しフィルタと、上記撮像素子がスキップモードで起動されるときに使用される、他のフィルタとは光学的光路差が等しくなるようなローパスフィルタとがさらに設けられているものとなっている。
【００１５】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係る撮像装置の構成を示すブロック図である。
【００１６】
レンズ１０１は、被写体の像が後述のＣＭＤ(Charge Modulation Device)撮像素子において結像されるように光を通す。
【００１７】
回転フィルタ板１０２は、後で詳述するように、レンズ１０１を通されてきた光に所定のフィルタリング処理を施す。また、この回転フィルタ板１０２は、赤色フィルタＲ，緑色フィルタＧ，青色フィルタＢといった各色のフィルタを有しており、回転することによって赤，緑，青の順に面順次でフィルタリングが行えるようになっている。
【００１８】
また、この回転フィルタ板１０２には図示しないフォトセンサが備えられており、各種フィルタの位置を検出する。例えば、このフォトセンサは、回転フィルタ板１０２が回転している際に各種フィルタの頭出しを検出する。この検出された信号（センサ信号）は、フィルタ制御部１１２に送られるようになっている。また、回転フィルタ板１０２には図示しないモータが備えられており、その回転フィルタ板１０２を回転させる。
【００１９】
シャッタ１０３は、ＣＭＤ撮像素子における露光時間の制御のために開閉できるようになっている。
【００２０】
ＣＭＤ撮像素子１０４は、レンズ１０１，回転フィルタ板１０２，及びシャッタ１０３を介して送られてくる光に基づき、露光、光電変換、信号（アナログ画像信号）の読み出しを行う。なお、本実施形態で使用されるＣＭＤ撮像素子１０４は、その駆動周波数が１０ＭＨｚであり、全画素数が２０４８画素×２０４８画素となっている。この場合、全画素の読み出し時間は約０．４秒である。
【００２１】
また、ＣＭＤ撮像素子１０４は、後述の駆動部により駆動されるようになっている。この場合、ＣＭＤ撮像素子１０４は、“ブロック”，“スキップ”，“全画素”のうちいずれかの駆動モードで駆動される。“ブロック”は、一部の（所定範囲の）画素を走査するための駆動モードであり、“スキップ”は、画素を間引いて走査するための駆動モードである。“全画素”は、全画素を走査するためのモードである。なお、“ブロック”又は“スキップ”の駆動モードで駆動しているときには動画を得るための処理がなされ、“全画素”の駆動モードで駆動しているときには静止画を得るための処理がなされる。
【００２２】
信号処理部１０５は、上記ＣＭＤ撮像素子１０４から読み出されたアナログ画像信号に対してゲイン調整等の所定の信号処理を施す。また、信号処理部１０５には、図示しないＡ／Ｄ変換器が内蔵されている。このＡ／Ｄ変換器は、上記信号処理部１０５内で処理が施されたアナログ画像信号をディジタル画像データに変換する。そして、生成されたディジタル画像データは、信号処理部１０５から出力されるようになっている。
【００２３】
記録部１０６は、上記ディジタル画像データを静止画像として記録するものであり、半導体メモリ等の各種記録媒体で構成されている。表示信号処理部１０７は、上記ディジタル画像データを標準テレビジョン信号に変換して出力するものであり、例えば入出力のレート変換のためのフレームメモリ、同期信号付加回路やＤ／Ａ変換器等（図示せず）を含んで構成されている。
【００２４】
こうして出力される標準テレビジョン信号は図示しない表示装置に送られ、その表示画面上には画像が現れるようになっている。そして、焦点距離の調節や画角合わせ等をする際には、この表示装置を通じて被写体をモニタリングできるようになっている。
【００２５】
一方、本撮像装置の外部には、ホストコンピュータ１０８が備えられる。ホストコンピュータ１０８は、操作者が本撮像装置に対して各種命令を送るために使用されるものであり、パーソナルコンピュータ等で構成されている。このホストコンピュータ１０８上では、操作者は図示しないマウス等を用い、ディスプレイ上で各種の設定や命令を行えるようになっている。例えば、ＣＭＤ撮像素子１０４の駆動モードの設定や切り換えを指示できるようになっている。また、スキップ走査に関する間引き数の設定変更や、ブロック走査に関するブロックサイズ、位置の設定変更等も行うことができるようになっている。
【００２６】
トリガスイッチ１０９は、操作者が静止画を取り込みたいときに操作するスイッチである。
【００２７】
システムコントローラ１１０は、本撮像装置全体のシーケンシャル制御を行うものであり、マイクロコンピュータ等で構成されている。このシステムコントローラ１１０には図示しないＲＯＭ(Read Only Memory)等が内蔵されており、このＲＯＭには上記シーケンシャル制御の手順を定義する各種のプログラムが格納されている。システムコントローラ１１０は、ホストコンピュータ１０８からの各種の命令に応じるとともに、シーケンシャル制御を行う必要があれば上記ＲＯＭに格納されている各種プログラムのうち、所定のプログラムを実行する。
【００２８】
上記シーケンシャル制御の際には、システムコントローラ１１０は、駆動モードの種別（ブロック走査，スキップ走査，全画素走査のいずれか）を示す駆動モード信号や、露光開始を指示する信号等の各種の指示信号を駆動部１１１に送る。また、システムコントローラ１１０は、シャッタ１０３の開閉を指示する信号を駆動部１１１に送り、基準信号や同期信号を発生させるための信号を駆動部１１１に送る。さらに、システムコントローラ１１０は、回転フィルタ板１０２を連続回転と断続回転のどちらで回転させるかを示す回転方式指定信号や設定すべきフィルタの種別を指示するフィルタ指定信号をフィルタ制御部に送る。
【００２９】
駆動部１１１は、システムコントローラ１１０から送られる駆動モード信号に応じ、その駆動モード信号に示される駆動モードに対応したタイミングパルスを発生してＣＭＤ撮像素子１０４に送る。これにより、ＣＭＤ撮像素子１０４は上記タイミングパルスにより駆動されることになる。この際に、駆動部１１１は、信号処理部１０５、記録部１０６及び表示信号処理部１０７に各々に対して処理のタイミングをとるための同期信号を送る。
【００３０】
また、駆動部１１１は、シャッタの開閉を行うための開閉信号をシャッタ１０３に送ったり、同期信号を信号処理部１０５、記録部１０６及び表示信号処理部１０７に送ったり、個々のフィルタを開口すべきタイミング等を示す基準信号をフィルタ制御部１１２に送ったりする。
【００３１】
フィルタ制御部１１２は、駆動部１１１からの基準信号及び回転フィルタ板１０２のセンサからの検出信号を受け、回転フィルタ板１０２が適切に同期回転するようにその回転フィルタ１０２のモータを制御する。また、フィルタ制御部１１２は、システムコントローラ１１０からの回転方式指示信号やフィルタ指示信号に基づいて、回転フィルタ板１０２が指示された回転方式で適切に動作するようにその回転フィルタ板１０２のモータを制御する。
【００３２】
「ＣＭＤ撮像素子の説明」
次に、ＣＭＤ撮像素子１０４の構造及び動作について詳細に説明する。
図２は、ＣＭＤ撮像素子１０４の構成を示す回路構成図である。このＣＭＤ撮像素子１０４は、２次元アレイ上に配列されたＣＭＤからなる画素２０１，列方向に配列された画素２０１に対応して設けられた水平選択線２０２，列選択のための水平走査回路２０３，水平選択線２０２に対応して設けられた水平選択スイッチ２０４，水平選択スイッチ２０４に共通に接続された出力信号線２０５，前記水平走査回路２０３に１対１に対応して設けられた水平記憶部２０６，行方向に配列された画素２０１に対応して設けられた垂直選択線２０７，行選択のための垂直走査回路２０８，垂直選択線２０７に対応して設けられた垂直レベルミックス回路２１０，前記垂直走査回路２０８に対応して設けられた垂直記憶部２０９とで構成されている。
【００３３】
ＣＭＤ画素２０１は、光電変換が行われる１つの単位画素であり、本実施形態では、この画素２０１が水平、垂直共に前述の通り２０００画素程度配列されている。
【００３４】
水平選択線２０２は、光電変換された信号を読み出す線であり、画素２０１のソースに接続されている。各画素２０１のソースは、列毎に同じ水平選択線２０２に接続されている。水平選択スイッチ２０４は、水平選択線２０２を選択するためのスイッチであり、すべての水平選択スイッチ２０４の他端は出力信号線２０５に接続されている。水平選択スイッチ２０４を選択制御する制御端子は、それぞれ独立に水平走査回路２０３に接続されている。出力信号線２０５は、画素２０１からの光電変換された信号を時系列に読み出す信号線である。水平走査回路２０３は、水平選択スイッチ２０４を選択制御するための水平選択パルス（ΦＨＳＴ）を順次転送するシフトレジスタで構成されており、外部からの制御パルス（ΦＨＣＬ）によりシフトレジスタ全段をクリアする機能を持っている。そして、この水平走査回路２０３は水平駆動パルス（ΦＨ１〜ΦＨ３）で駆動され、各出力段はそれぞれ独立に水平選択スイッチ２０４の制御端子に接続されている。水平記憶部２０６は、シフトレジスタ各段に１対１に対応して設けられ、外部からの制御パルスによりシフトレジスタの転送パルスの位置情報の保存、及び保存情報をシフトレジスタへロードする機能をもつ記憶部である。
【００３５】
垂直選択線２０７は、画素２０１を後述する所望の電位にするための選択線であり、各画素２０１のゲートは行毎に同一垂直選択線に接続されている。したがって、各画素２０１の電位は各行に制御することができる構造になっている。この垂直選択線２０７は、それぞれ１つずつ垂直レベルミックス回路２１０に接続されている。この垂直レベルミックス回路２１０は、接続された垂直選択線２０７の電位を所望のタイミングで切り換える回路である。切り換え制御される電位には、画素２０１に電荷を蓄積するための蓄積電位（ＶＡＣ）、画素２０１の余剰電荷を排出するオーバーフロー電位（ＶＯＦ）、画素２０１から信号を読み出すためのリード電位（ＶＲＤ）、画素２０１の電荷を排出するリセット電位（ＶＲＳ）の４種類がある。なお、垂直レベルミックス回路２１０において、ΦＶＡＲ，ΦＶＡＡ，ΦＶＡＯは切り換え制御パルスであり、これらのパルスが印加されると、垂直走査回路の転送パルスの状態に拘わらず、全ての画素２０１に対し、リセット電位（ＶＲＳ）、蓄積電位（ＶＡＣ）、オーバーフロー電位（ＶＯＦ）が印加される。垂直走査回路２０８は、読み出しの行われる垂直選択線２０７を順次選択するための垂直選択パルス（ΦＶＳＴ）を順次転送するシフトレジスタで構成されており、外部からの制御パルス（ΦＶＣＬ）によりシフトレジスタ全段をクリアする機能を持っている。垂直走査回路２０８は垂直パルス（ΦＶ１〜ΦＶ３）で駆動され、各出力段はそれぞれ独立に垂直レベルミックス回路２１０の制御端子に接続されている。垂直記憶部２０９は、シフトレジスタ各段に１対１に対応して設けられており、外部からの制御パルスによりシフトレジスタの転送パルスの位置情報の保存、及び保存情報をシフトレジスタへロードする機能をもつ記憶部である。なお、各ＣＭＤ画素のドレインには、図示しないドレインバイアスが印加されるようになっている。
【００３６】
「全画素走査時の動作説明」
次に、上記のように構成されているＣＭＤ撮像素子１０４の全画素走査時の動作について説明する。ＣＭＤ撮像素子１０４から映像信号を出力させる場合、ＣＭＤ画素２０１の各行に印加する電位としては、前述した４つの電位を時系列に組み合わせたパルスが必要になる。読み出し選択行においては、映像信号の有効期間中には画素から信号を読み出すためのリード電位（ＶＲＤ）、水平ブランキング期間中は電荷を排出するためのリセット電位（ＶＲＳ）となり、非選択行においては、映像信号の有効期間中は電荷蓄積をするための蓄積電位（ＶＡＣ）、水平ブランキング期間中は余剰電荷を排出するためのオーバーフロー電位（ＶＯＦ）となることが必要とされている。
【００３７】
まず、垂直選択パルス（ΦＶＳＴ）を垂直走査回路２０８を構成するシフトレジスタの一番下のレジスタに供給すると、垂直レベルミックス回路２１０により一番下の行の垂直選択線２０７がリード電位（ＶＲＤ）にされる。これにより、垂直選択線２０７を介して行方向の全ての画素２０１のゲートがリード電位になり、読み出し準備が完了する。このとき選択されていない他の行の全ての画素２０１の各ゲート電位は、垂直レベルミックス回路２１０により蓄積電位（ＶＡＣ）にされる。これにより、他の行の画素２０１の信号はカットオフされている。
【００３８】
次いで、水平選択パルス（ΦＨＳＴ）を水平走査回路２０３を構成するシフトレジスタの一番左のレジスタに供給すると、このレジスタの出力に接続された水平選択スイッチ２０４がアクティブになる。これにより、一番左の水平選択線２０２に接続された列の画素２０１の内、リード電位（ＶＲＤ）なっている一番下の画素２０１の信号が、出力信号線２０５より読み出される。水平走査回路２０３は、水平駆動パルス（ΦＨ１及びΦＨ２）により水平選択パルス（ΦＨＳＴ）を順次右方向に転送することによって、リード電位（ＶＲＤ）になっている一番下の行の画素２０１の信号が、左より順番に読み出される。
【００３９】
選択行の全ての画素２０１の読み出しを完了した後の水平ブランキング期間に、垂直レベルミックス回路２１０により選択行の画素２０１のゲート電位をリセット電位にし、その垂直選択線２０７に接続された行の全ての画素２０１の電荷を排出する。また、このタイミングにおいて垂直レベルミックス回路２１０により非選択行の画素２０１のゲートにはオーバーフロー電位が印加され、余剰電荷の排出が行われる。
【００４０】
選択行の読み出し、リセット動作が完了したら、垂直走査回路２０８は垂直駆動パルス（ΦＶ１及びΦＶ２）により垂直選択パルス（ΦＶＳＴ）を順次上方向に送り、前述した水平走査動作を繰り返し行う。これにより、ＣＭＤ撮像素子１０４は左下の画素から右上の画素まで、全ての画素２０１を順次読み出すことが可能となる。
【００４１】
「ブロック走査時の動作説明」
次に、ＣＭＤ撮像素子１０４のブロック走査時の動作について説明する。
このブロック走査は、２つのモードにより実現される。１つは、ブロック読み出しの開始位置の指定、そして他の１つは読み出しである。
【００４２】
まず、ブロック読み出しの開始位置の指定について説明する。水平走査回路２０３及び垂直走査回路２０８のそれぞれに、水平選択パルス（ΦＨＳＴ）及び垂直選択パルス（ΦＶＳＴ）を印加し、それぞれ、ブロック読み出しを開始したい任意の位置まで転送する。ここで、水平走査開始位置記憶パルス（ΦＨＴＢ）により、水平走査回路２０３の転送パルス（水平選択パルス）の状態が、水平記憶部２０６に記憶される。また、垂直走査回路２０８においても同様に、垂直走査開始位置記憶パルス（ΦＶＴＢ）により、垂直走査回路２０８の転送パルス（垂直選択パルス）の状態が垂直記憶部２０９に記憶される。
【００４３】
次に、読み出しを行うときは、前述した全画素走査時の水平選択パルス（ΦＨＳＴ）の代わりに、水平走査開始位置ロードパルス（ΦＨＬＤ）を印加することにより、水平記憶部２０６に記憶されている開始位置情報が水平走査回路２０３にロードされるため、開始位置指定時の記憶位置から読み出しを行える。そして、任意の位置で走査を終了する場合は、水平走査回路クリアパルス（ΦＨＣＬ）を印加することにより、水平走査回路全段がクリアされるため、その位置で走査を終了することができる。また、垂直走査回路２０８についても、垂直走査開始位置ロードパルス（ΦＶＬＤ）と垂直走査回路クリアパルス（ΦＶＣＬ）を用いることにより、同様に走査することができる。これによりＣＭＤ撮像素子１０４は、その光電変換領域内で任意の位置から任意の位置までのブロック読み出しを実現することができる。
【００４４】
「スキップ走査時の動作説明」
次に、ＣＭＤ撮像素子１０４のスキップ走査時の動作について説明する。
水平走査回路２０３及び垂直走査回路２０８のシフトレジスタの回路構成を図３に示す。まず、全画素走査時には、図３において、Φ１に接続されるクロック型インバータ３１１，３１２，…と、Φ２に接続されるクロック型インバータ３２１，３２２，…を交互にアクティブにすることにより、ΦＳＴに入力される選択パルスを順次転送している。これにより、ΦＳＲｎ，ΦＳＲ（ｎ＋１），ΦＳＲ（ｎ＋２），…より順次出力がなされる。
【００４５】
これに対し、スキップ走査時には、シフトレジスタを駆動パルスΦ１，Φ２ではなく、駆動パルスΦ１，Φ３で駆動する。Φ３が印加されるクロック型インバータ３３１，３３２，…は、４段先のクロック型インバータに接続されているため、これにより、出力はΦＳＲｎ，ΦＳＲ（ｎ＋４），ΦＳＲ（ｎ＋８），…より順次出力がなされる。
【００４６】
上記駆動方法を、水平走査回路２０３及び垂直走査回路２０８の各走査回路について行うことによって、スキップ走査を実現できる。また、シフトレジスタにΦ４，Φ５を追加して、８段先や１６段先などに遷移するシフトレジスタも容易に実現できる。これにより、ＣＭＤ撮像素子１０４は、任意の画素数のスキップ駆動を実現することができる。つまり、間引き率を可変にすることができる。
【００４７】
「駆動部の説明」
次に、図１に示した本実施形態における駆動部１１１について詳細に説明する。
【００４８】
図４は、図１における駆動部１１１の内部構成を示すブロック図である。前述したＣＭＤ撮像素子１０４の各読み出しを行うため、駆動部１１１にはそれぞれに対応したブロック走査駆動信号発生部４０２，スキップ走査駆動信号発生部４０３，全画素走査駆動信号発生部４０４が設けられている。そして、それぞれの駆動信号発生部で、前述した水平及び垂直駆動パルス（ΦＨ１〜ΦＨ３，ΦＶ１〜ΦＶ３）、水平及び垂直選択パルス（ΦＨＳＴ，ΦＶＳＴ）、水平及び垂直走査回路クリアパルス（ΦＨＣＬ，ΦＶＣＬ）、水平及び垂直走査開始位置記憶パルス（ΦＨＴＢ，ΦＶＴＢ）、水平及び垂直走査開始位置ロードパルス（ΦＨＬＤ，ΦＶＬＤ）が生成される。これらの駆動パルスは、システムコントローラ１１０からの駆動モード信号により駆動信号切換回路４０１で選択され、駆動モードに応じた駆動パルス信号が出力されるようになっている。
【００４９】
なお、上記の全画素走査駆動信号発生部４０４は、システムコントローラ１１０から露光開始の指示に応じて、露光を行うためのパルスを発生する。また、全画素走査駆動信号発生部４０４は、露光が終了したときに露光終了を示す信号をシステムコントローラ１１０に送る。
【００５０】
一方、シャッタ制御部４０５は、システムコントローラ１１０からの指示に応じ、シャッタ１０２を開閉するための開閉信号を生成する。この開閉信号は、シャッタ１０２に送られる。同期信号発生部４０６は、システムコントローラ１１０からの指示に応じ、同期信号を生成する。この同期信号は、信号処理部１０５、記録部１０６及び表示信号処理部１０７に送られる。同期信号発生部４０６は、システムコントローラ１１０からの指示に応じ、上記同期信号発生部４０６における同期信号に基づく基準信号を生成する。この基準信号は、フィルタ制御部１１２に送られる。
【００５１】
「フィルタ制御部の説明」
次に、図１に示した本実施形態におけるフィルタ制御部１１２について詳細に説明する。
図５は、図１におけるフィルタ制御部１１２の内部構成を示すブロック図である。ＰＬＬ（Pulse Locked Loop ）部５０１は、駆動部１１１からの基準信号と回転フィルタ板１０２のセンサからの検出信号から位相のずれを検出し、回転フィルタ板１０２を基準信号に合わせて同期回転させるための信号を生成する。ステップ制御部５０２は、システムコントローラ１１０からのフィルタ指定信号に従い、指定された種類のフィルタが設定されるように回転フィルタ板１０２をステップさせるための信号を生成する。
【００５２】
駆動切換部５０３は、システムコントローラ１１０からの回転方式指定信号に従い、指定された方式（連続回転方式又は断続回転方式）に切り換える。また、駆動切換部５０３は、ＰＬＬ部５０１からの信号やステップ制御部５０２からの信号に基づき、回転フィルタ板１０２を上記回転方式で所定の回転動作をさせるための信号を生成する。モータ駆動部５０４は、駆動切換部５０３からの信号に基づいて回転フィルタ板１０２のモータを駆動する。
【００５３】
「回転フィルタ板の説明」
次に、図１に示した本実施形態における回転フィルタ板１０２について詳細に説明する。
図６は、図１における回転フィルタ板１０２の構造を示す平面図である。この回転フィルタ板１０２には、赤色フィルタＲ，緑色フィルタＧ，青色フィルタＢが均等間隔で配置されている。各フィルタは、回転中において開口時間を十分に長くとれるように回転方向に長く延びた扇形をなしている。また、回転フィルタ板１０２の外周端には、各フィルタに対応した切欠き部がそれぞれ設けられている。これらの切欠き部は、図示しないフォトセンサが検出する。そして、これらの切欠き部が検出されると、フィルタの開口開始の時点が得られるようになっている。
【００５４】
「撮像装置の動作説明」
次に、第１実施形態による撮像装置の動作を説明する。なお、以下の説明では、システムコントローラ１１０の処理手順が中心となる。
この実施形態では、撮像装置をブロック走査で駆動する場合とスキップ走査で駆動する場合についてそれぞれ説明した後、これらの走査方式で駆動しているときに全画素走に遷移させる場合について説明する。
【００５５】
まず、図１０のフローチャートを参照して、ブロック走査の処理手順について説明する。まず、ホストコンピュータ１０８からシステムコントローラ１１０に対し、ブロック走査で撮像装置を駆動するように指示が出される。システムコントローラ１１０はこれに応じ、以下の処理を行う。
【００５６】
システムコントローラ１１０は、フィルタ制御部１１２に対して回転フィルタ板１０２の回転モードを“連続モード”にするように命令する（ステップＳ１０１）。フィルタ制御部１１２はこれに応じ、回転フィルタ板１０２を所定の速度で同期回転させる。次に、システムコントローラ１１０は、シャッタ１０３を“開放”の状態にする（ステップＳ１０２）。ここで開放の状態にしたのは、この後に駆動モードを“スキップ”にして動画出力を得るためである。そして、システムコントローラ１１０は、駆動部１１１に対してＣＭＤ撮像素子１０４の駆動モードを“ブロック”にするように命令する（ステップＳ１０３）。駆動部１１１はこれに応じ、ブロック走査駆動信号（タイミングパルス）によってＣＭＤ撮像素子１０４を駆動する。なお、この際に、ブロックの大きさやその位置の指定についても“ブロック”の設定と同時に行われる。
【００５７】
このように上記処理手順によれば、撮像装置がブロック走査で駆動されている場合には回転フィルタ板１０２は連続回転していることになる。
【００５８】
この後、システムコントローラ１１０は、トリガスイッチ１０９からの入力待ちの状態となる（ステップＳ１０４）。このとき操作者が静止画を取り込むためにトリガスイッチを押圧した場合、システムコントローラ１１０はこれに応じ、後で詳述する記録動作を開始することになる（ステップＳ１０５）。
【００５９】
上述の処理において、例えば画面の中央部分の５１２×５１２画素についてブロック走査を行い、走査時の周波数が全画素走査のときと同じ周波数（１０ＭＨｚ）であるとすると、この走査での読み出し時間は約２６ｍｓとなり、フレームレートは約３８フレーム／秒となる。
【００６０】
次に、図１１のフローチャートを参照して、スキップ走査の処理手順について説明する。まず、ホストコンピュータ１０８からシステムコントローラ１１０に対し、スキップ走査で撮像装置を駆動するように指示が出される。システムコントローラ１１０はこれに応じ、以下の処理を行う。
【００６１】
システムコントローラ１１０は、フィルタ制御部１１２に対して回転フィルタ板１０２の回転モードを“連続モード”にするように命令する（ステップＳ２０１）。フィルタ制御部１１２はこれに応じ、回転フィルタ板１０２を所定の速度で同期回転させる。次に、システムコントローラ１１０は、シャッタ１０３を“開放”の状態にする（ステップＳ２０２）。ここで開放の状態にしたのは、この後に駆動モードを“スキップ”にして動画出力を得るためである。そして、システムコントローラ１１０は、駆動部１１１に対してＣＭＤ撮像素子１０４の駆動モードを“スキップ”にするように命令する（ステップＳ２０３）。駆動部１１１はこれに応じ、スキップ走査駆動信号（タイミングパルス）によってＣＭＤ撮像素子１０４を駆動する。駆動部１１１はこれに応じ、スキップ走査駆動信号（タイミングパルス）によってＣＭＤ撮像素子１０４を駆動する。なお、この際に、間引き率の指定についても“スキップ”の設定と同時に行われる。
【００６２】
このように上記処理手順によれば、撮像装置がスキップ走査で駆動されている場合には回転フィルタ板１０２は連続回転していることになる。
【００６３】
なお、この後のステップＳ２０４及びＳ２０５の処理は、図１０のステップＳ１０４及びＳ１０５と同じであるため、これらの説明を省略する。
【００６４】
上述の処理において、水平垂直各方向に向かって４画素に１画素を読み出すスキップ走査を行ったとすると、読み出す画素数は前述のブロック走査の場合と同様に５１２×５１２画素となる。そして、この走査においてもフレームレートは約３８フレーム／秒となる。
【００６５】
次に、上述のようにブロック走査又はスキップ走査で駆動する場合の撮像装置の動作を、図１９のタイミングチャートを参照して説明する。
【００６６】
駆動部１１１内の同期信号発生部４０６は、一定間隔でクロックを刻む同期信号を発生し、これを信号処理部１０５，記録部１０６及び表示信号処理部１０７に送る。一方、駆動部１１１内の基準信号発生部４０７は、上記同期信号発生部４０６から発生される垂直同期信号に基づき、赤色フィルタＲ，緑色フィルタＧ，青色フィルタＢの各々の開口開始時刻を整えるべく基準信号を発生し、これをフィルタ制御部１１２に送る。
【００６７】
フィルタ制御部１１２は、この基準信号を受けるとともに回転フィルタ板１０２のフォトセンサからのセンサ信号を受け、ｔ１０１のタイミングで赤色フィルタＲの開口が開始されるように回転フィルタ板１０２のモータを駆動制御する。なお、赤色フィルタＲの開口時間は、ｔ１０１からｔ１０４までである。この間、駆動部１１１はラインリセット方式及びインタレース走査方式を採り入れた駆動を行っており、このために最初のｔ１０１〜ｔ１０３の間には奇数フィールドについての露光及び読み出しが行われ、ｔ１０２〜ｔ１０４の間には偶数フィールドについて露光及び読み出しが行われる。
【００６８】
次いで、フィルタ制御部１１２は、ｔ１０５のタイミングで緑色フィルタＧの開口が開始がされるように回転フィルタ板１０２のモータを駆動制御する。なお、緑色フィルタＧの開口時間は、ｔ１０５からｔ１０８までである。最初のｔ１０５〜ｔ１０７の間には奇数フィールドについての露光及び読み出しが行われ、ｔ１０６〜ｔ１０８の間には偶数フィールドについて露光及び読み出しが行われる。
【００６９】
次いで、フィルタ制御部１１２は、ｔ１０９のタイミングで青色フィルタＢの開口が開始がされるように回転フィルタ板１０２のモータを駆動制御する。なお、青色フィルタＢの開口時間は、ｔ１０９からｔ１１２までである。最初のｔ１０９〜ｔ１１１の間には奇数フィールドについての露光及び読み出しが行われ、ｔ１１０〜ｔ１１２の間には偶数フィールドについて露光及び読み出しが行われる。
【００７０】
以後、上記の動作が繰り返されることになる。
【００７１】
次に、図１２のフローチャートを参照して、上記記録動作の詳細について説明する。
撮像装置がブロック走査又はスキップ走査で駆動されているときに、操作者が静止画を取り込むためにトリガスイッチを押圧した場合、システムコントローラ１１０はこれに応じ、フィルタ制御部１１２に対して回転フィルタ板１０２の回転モードを“断続モード”にするように命令する（ステップＳ３０１）。また、システムコントローラ１１０は、フィルタ制御部１１２に対し、最初は赤色フィルタＲによるフィルタリングが行われるようにその位置設定を行うように命令する（ステップＳ３０２）。フィルタ制御部１１２はこれに応じ、赤色フィルタＲを開口状態となる位置まで移動すべく回転フィルタ板１０２のモータを駆動する。これにより、赤色フィルタＲが開口状態となる。
【００７２】
システムコントローラ１１０は、駆動部１１１に対し、シャッタ１０３を“遮断”の状態（初期状態）にするように命令する（ステップＳ３０３）。駆動部１１１はこれに応じ、シャッタ１０３を“遮断”の状態にする。次いで、システムコントローラ１１０は、駆動部１１１に対し、現在のＣＭＤ撮像素子１０４の駆動モードを“全画素”にするように命令する（ステップＳ３０４）。駆動部１１１はこれに応じ、ＣＭＤ撮像素子１０４を全画素走査で駆動するようになる。
【００７３】
これにより、後で詳述するようにＣＭＤ撮像素子１０４において赤色フィルタＲによる露光の処理（ステップＳ３０５）がなされ、続いて緑色フィルタＧによる露光の処理（ステップＳ３０６）、青色フィルタによる露光の処理（ステップＳ３０７）がなされる。
【００７４】
次に、図１３のフローチャートを参照して、各色のフィルタによる露光処理の詳細について説明する。
システムコントローラ１１０は、駆動部１１１に対し、ＣＭＤ撮像素子１０４における露光を開始するように露光開始の指令を出す（ステップＳ４０１）。詳しくは、露光開始の指令信号が駆動部１１１内の全画素走査駆動信号発生部に入力されるとともに、シャッタ１０３を開くための指令信号がシャッタ制御部４０５に入力されることになる。これにより、駆動部１１１はシャッタ１０３を開いて露光を開始する。
【００７５】
そして、システムコントローラ１１０は、露光の終了待ちの状態になる（ステップＳ４０２）。そして、駆動部１１１は、シャッタを閉じて露光を終了すると、露光の終了をシステムコントローラ１１０に通知する。詳しくは、駆動部１１１内の全画素走査駆動信号発生部から露光終了を示す信号がシステムコントローラ１１０に送られることになる。なお、ＣＭＤ撮像素子１０４のおいては、露光の終了したラインについて引き続き読み出しが行われている。
【００７６】
システムコントローラ１１０は、この露光終了の通知を受けると、フィルタ制御部１１２に対し、現在設定されているフィルタから次のフィルタにステップすように命令する（ステップＳ４０３）。フィルタ制御部１１２はこれに応じ、フィルタが１ステップするように回転フィルタ板１０２のモータを駆動する。
【００７７】
このように上記処理手順によれば、撮像装置が全画素走査で駆動されている場合には回転フィルタ板１０２は断続回転していることになる。
【００７８】
次に、上述のように全画素走査で駆動する場合の撮像装置の動作を、図２０のタイミングチャートを参照して説明する。
【００７９】
いま、回転フィルタ板１０２が断続モードに設定され、赤色フィルタＲの開口状態が設定され、シャッタ１０３が“遮断”の状態に設定されている。駆動部１１１内の同期信号発生部４０６は、一定間隔でクロックを刻む同期信号を発生し、これを信号処理部１０５，記録部１０６及び表示信号処理部１０７に送っている。
【００８０】
駆動部１１１は、ＣＭＤ撮像素子１０４における読み出しがｔ２０３のタイミングで終了すると、蓄積した電荷をクリアするため一括リセット信号によりｔ２０４までにはリセットを完了させる。そして、駆動部１１１は、ｔ２０４のタイミングでシャッタ１０３を開き、赤色シャッタＲによる露光を開始する。次に、駆動部１１１は、ｔ２０５のタイミングでシャッタ１０４を閉じ、露光を終了すると同時に読み出しを開始する。一方、露光が終了すると、フィルタ制御部１１２は開口状態をｔ２０６のタイミングで解除し、現在の赤色フィルタＲから緑色フィルタＧにステップさせる。そして、ｔ２０７のタイミングで緑色フィルタＧが開口された状態となる。
【００８１】
駆動部１１１は、ＣＭＤ撮像素子１０４における読み出しがｔ２０８のタイミングで終了すると、蓄積した電荷をクリアするため一括リセット信号によりｔ２０９までにはリセットを完了させる。そして、駆動部１１１は、ｔ２０９のタイミングでシャッタ１０３を開き、緑色シャッタＧによる露光を開始する。次に、駆動部１１１は、ｔ２１０のタイミングでシャッタ１０４を閉じ、露光を終了すると同時に読み出しを開始する。一方、露光が終了すると、フィルタ制御部１１２は開口状態をｔ２１１のタイミングで解除し、現在の緑色フィルタＧから青色フィルタＢにステップさせる。そして、ｔ２１２のタイミングで青色フィルタＢが開口された状態となる。
【００８２】
駆動部１１１は、ＣＭＤ撮像素子１０４における読み出しがｔ２１３のタイミングで終了すると、蓄積した電荷をクリアするため一括リセット信号によりｔ２１４までにはリセットを完了させる。そして、駆動部１１１は、ｔ２１４のタイミングでシャッタ１０３を開き、青色シャッタＢによる露光を開始する。次に、駆動部１１１は、ｔ２１５のタイミングでシャッタ１０４を閉じ、露光を終了すると同時に読み出しを開始する。一方、露光が終了すると、フィルタ制御部１１２は開口状態をｔ２１６のタイミングで解除し、現在の青色フィルタＢから赤色フィルタＲにステップさせる。そして、ｔ２１７のタイミングで赤色フィルタＲが開口された状態となる。
以後、上記動作が繰り返されることになる。
【００８３】
以上説明したようにこの第１実施形態によれば、ブロック走査又はスキップ走査による駆動の際には回転フィルタ板は連続回転される。一方、全画素走査による駆動の際には回転フィルタ板は断続回転される。
【００８４】
このため、撮像素子の駆動周波数を上げることなく良好なモニタリング高精細な静止画像の両立を実現できる。さらに、シャッタを使用することで静止画撮影の適正な露光が行え、かつモニタリング時にシャッタを開放状態にしておくことで良好なモニタリングが行える。
【００８５】
全画素走査は、他の走査方式に比べて一般にそのフィールドレートが遅いため、全画素走査による駆動の際に回転フィルタ板を従来のように連続回転させると、露光時間以外のフィルタ間の移動のための時間等を無駄に費やすことになる。したがって、この第１実施形態に示すように、全画素走査による駆動の際には回転フィルタ板を断続回転させることにより、露出を終えればフィルタの切り替えが素早く行われるので、フィールドレートを速くすることが可能となり、面順次静止画撮影の時間を短縮することができる。
【００８６】
（第２実施形態）
次に、第２実施形態について説明する。第２実施形態に係る撮像装置の構成は、第１実施形態で参照した図１に示すものと同様である。また、図２〜図６に示すＣＭＤ撮像素子，駆動部及びフィルタ制御部の構成，並びに，回転フィルタ板の構造についても同様である。このため、本実施形態では構成についての説明を省略する。
【００８７】
第２実施形態が前述の実施形態と異なる点は、駆動部１１１内の基準信号発生部４０７の機能にある。以下、基準信号発生部４０７の機能について説明する。
【００８８】
この基準信号発生部４０７は、同期信号発生部４０６から発生される信号には依存しない、独自の基準信号を発生することができるようになっている。この基準信号発生部４０７の内部には図示しない基準信号調整部が設けられている。
【００８９】
この調整部は、システムコントローラ１１０からブロック走査に係るブロック（領域）の大きさを指定する信号を受けた場合、発生すべき基準信号のパルス周期を、その大きさに応じたものに設定する機能を有している。この場合、ブロックの大きさが大きくなるに従って基準信号のパルス周期は大きくなるように設定される。このため、回転フィルタ板が連続回転している際に、基準信号発生部４０７から周期の長い基準信号が発生された場合、この基準信号を受けたフィルタ制御部１１２は回転フィルタ板１０２を低速で回転させることになる。
【００９０】
さらに、この調整部は、システムコントローラ１１０からブロック走査に係るの間引き率を指定する信号を受けた場合、発生すべき基準信号のパルス周期を、その間引き率に応じたものに設定する機能を有している。この場合、間引き率が大きくなるに従って基準信号のパルス周期は大きくなるように設定される。このため、回転フィルタ板が連続回転している際に、基準信号発生部４０７から周期の長い基準信号が発生された場合、この基準信号を受けたフィルタ制御部１１２は回転フィルタ板１０２を低速で回転させることになる。
【００９１】
以上説明したようにこの第２実施形態によれば、連続回転している回転フィルタ板の回転速度は、ブロック走査に係るブロックの大きさが大きくなるのに従って小さくなる。このため、ブロックがどんな大きさであっても常にＲ，Ｇ，Ｂで色ずれのない鮮明な画像を使用者に与え、使い勝手が良い撮像装置が提供される。また、連続回転している回転フィルタ板の回転速度は、スキップ走査に係る間引き率が大きくなるのに従って小さくなる。このため、間引き率がどんな値であっても常にＲ，Ｇ，Ｂで色ずれのない鮮明な画像を使用者に与え、使い勝手が良い撮像装置が提供される。
【００９２】
（第３実施形態）
次に、第３実施形態について説明する。第３実施形態に係る撮像装置の構成は、第１実施形態で参照した図１に示すものと同様である。また、図２〜図６に示すＣＭＤ撮像素子，駆動部及びフィルタ制御部の構成，並びに，回転フィルタ板の構造についても同様である。このため、本実施形態では構成についての説明を省略する。
【００９３】
第３実施形態が前述の実施形態と異なる点は、システムコントローラ１１０の機能にある。以下、システムコントローラ１１０の機能について説明する。
【００９４】
システムコントローラ１１０は、駆動部１１１に対してＣＭＤ撮像素子１０４の駆動モードを“ブロック”にするように命令する際には、ホストコンピュータ１０８から指示されたブロックの大きさが所定値より大きいか否かを判断する。また、システムコントローラ１１０は、駆動部１１１に対してＣＭＤ撮像素子１０４の駆動モードを“スキップ”にするように命令する際には、ホストコンピュータ１０８から指示された間引き率が所定値より大きいか否かを判断する。
【００９５】
そして、所定値よりも大きければ、フィルタ制御部１１２に対して回転フィルタ板１０２の回転モードを“断続モード”にするように命令し、一方、所定値よりも小さければ、回転モードを“連続モード”にするように命令する。
【００９６】
以下に、第３実施形態による撮像装置の動作を説明する。この実施形態では、撮像装置をブロック走査で駆動する場合とスキップ走査で駆動する場合についてそれぞれ説明する。
【００９７】
まず、図１４のフローチャートを参照して、ブロック走査の処理手順について説明する。まず、ホストコンピュータ１０８からシステムコントローラ１１０に対し、ブロック走査で撮像装置を駆動するように指示が出される。システムコントローラ１１０はこれに応じ、以下の処理を行う。
【００９８】
システムコントローラ１１０は、駆動部１１１に対してＣＭＤ撮像素子１０４の駆動モードを“ブロック”にするように命令する（ステップＳ５０２）。駆動１１１はこれに応じ、駆動モードを“ブロック”にする。なお、この際に、ブロックの大きさやその位置の指定についても“ブロック”の設定と同時に行われる。
【００９９】
次に、システムコントローラ１１０は、ブロックの大きさが所定値よりも大きいか否かを判断する（ステップＳ５０３）。所定値よりも大きければ、システムコントローラ１１０は、フィルタ制御部１１２に対して回転フィルタ板１０２の回転モードを“断続モード”にするように命令する（ステップＳ５０４）。一方、所定値よりも小さければ、システムコントローラ１１０は、フィルタ制御部１１２に対して回転フィルタ板１０２の回転モードを“連続モード”にするように命令する（ステップＳ５０４）。フィルタ制御部１１２はこれに応じ、回転フィルタ板１０２の回転モードを対応するモードとなるように設定する。
【０１００】
このように上記処理手順によれば、撮像装置がブロック走査で駆動されている場合にブロックの大きさが所定値以下であるときは回転フィルタ板１０２は断続回転することになる。
【０１０１】
なお、この後のステップＳ５０６及びＳ５０７の処理は、図１０のステップＳ１０４及びＳ１０５と同じであるため、これらの説明を省略する。
【０１０２】
次に、図１１のフローチャートを参照して、スキップ走査の処理手順について説明する。まず、ホストコンピュータ１０８からシステムコントローラ１１０に対し、スキップ走査で撮像装置を駆動するように指示が出される。システムコントローラ１１０はこれに応じ、以下の処理を行う。
【０１０３】
システムコントローラ１１０は、駆動部１１１に対してＣＭＤ撮像素子１０４の駆動モードを“スキップ”にするように命令する（ステップＳ６０２）。駆動１１１はこれに応じ、駆動モードを“スキップ”にする。なお、この際に、画素の間引き率の指定についても“スキップ”の設定と同時に行われる。
【０１０４】
次に、システムコントローラ１１０は、間引き率が所定値よりも大きいか否かを判断する（ステップＳ６０３）。所定値よりも大きければ、システムコントローラ１１０は、フィルタ制御部１１２に対して回転フィルタ板１０２の回転モードを“断続モード”にするように命令する（ステップＳ６０４）。一方、所定値よりも小さければ、システムコントローラ１１０は、フィルタ制御部１１２に対して回転フィルタ板１０２の回転モードを“連続モード”にするように命令する（ステップＳ６０４）。フィルタ制御部１１２はこれに応じ、回転フィルタ板１０２の回転モードを対応するモードとなるように設定する。
【０１０５】
このように上記処理手順によれば、撮像装置がスキップ走査で駆動されている場合に間引き率が所定値以下であるときは、回転フィルタ板１０２は断続回転することになる。
【０１０６】
なお、この後のステップＳ６０６及びＳ６０７の処理は、図１０のステップＳ１０４及びＳ１０５と同じであるため、これらの説明を省略する。
【０１０７】
以上説明したようにこの第３実施形態によれば、撮像装置がブロック走査で駆動されている場合にブロックの大きさが所定値以下であるときは回転フィルタ板１０２は断続回転し、撮像装置がスキップ走査で駆動されている場合に間引き率が所定値以下であるときは回転フィルタ板１０２は断続回転する。
【０１０８】
ブロック走査は、ブロックが大きい場合には一般にそのフィールドレートが遅くなるため、ブロック走査による駆動の際に回転フィルタ板を従来のように連続回転させると、露光時間以外のフィルタ間の移動のための時間等を無駄に費やすことになる。一方、スキップ走査は、間引き率が大きい場合には一般にそのフィールドレートが遅くなるため、ブロック走査による駆動の際に回転フィルタ板を従来のように連続回転させると、露光時間以外のフィルタ間の移動のための時間等を無駄に費やすことになる。
【０１０９】
したがって、この第３実施形態に示すように、ブロックの大きさが所定値以下の場合又は間引き率が所定値以下の場合には回転フィルタ板を断続回転させることにより、露出を終えればフィルタの切り替えが素早く行われるので、フィールドレートを速くすることが可能となり、被写体を表示装置でモニタリングする際に使用者に違和感を与えず、使い勝手が良い撮像装置が提供される。
【０１１０】
（第４実施形態）
次に、第４実施形態について説明する。第４実施形態に係る撮像装置の構成は、第１実施形態で参照した図１に示すものと同様である。また、図２〜図５に示すＣＭＤ撮像素子，駆動部及びフィルタ制御部の構成についても同様である。このため、本実施形態では構成についての説明を省略する。
【０１１１】
第４実施形態が前述の実施形態と異なる点は、フィルタ１０２の構造にある。以下、図７を参照して回転フィルタ板１０２の構造について説明する。
この第４実施例における回転フィルタ板１０２は、赤色フィルタＲ，緑色フィルタＧ及び青色フィルタＢに加えて透明色（クリア又は素通し）フィルタＣｌをさらに有している。この透明色フィルタＣｌは、白黒画像を得るためのフィルタである。そしてこれら４種類のフィルタは均等間隔で配置されており、回転フィルタ板１０２の外周端には、これら４種類のフィルタに対応した切欠き部がそれぞれ設けられている。
【０１１２】
以下に、第４実施形態による撮像装置の動作を説明する。この実施形態では、撮像装置をブロック走査で駆動する場合とスキップ走査で駆動する場合についてそれぞれ説明する。
【０１１３】
まず、図１６のフローチャートを参照して、ブロック走査の処理手順について説明する。まず、ホストコンピュータ１０８からシステムコントローラ１１０に対し、ブロック走査で撮像装置を駆動するように指示が出される。システムコントローラ１１０はこれに応じ、以下の処理を行う。
【０１１４】
システムコントローラ１１０は、フィルタ制御部１１２に対して回転フィルタ板１０２の回転モードを“断続モード”にするように命令する（ステップＳ７０１）。フィルタ制御部１１２はこれに応じ、透明色フィルタが選択設定されるように回転フィルタ板１０２を駆動する（ステップＳ７０２）。これにより、透明色フィルタの開口が設定される。次に、システムコントローラ１１０は、シャッタ１０３を“開放”の状態にする（ステップＳ７０３）。そして、システムコントローラ１１０は、駆動部１１１に対してＣＭＤ撮像素子１０４の駆動モードを“ブロック”にするように命令する（ステップＳ７０４）。駆動部１１１はこれに応じ、ブロック走査駆動信号（タイミングパルス）によってＣＭＤ撮像素子１０４を駆動する。
【０１１５】
なお、この後のステップＳ７０５及びＳ７０６の処理は、図１０のステップＳ１０４及びＳ１０５と同じであるため、これらの説明を省略する。
【０１１６】
次に、図１７のフローチャートを参照して、スキップ走査の処理手順について説明する。まず、ホストコンピュータ１０８からシステムコントローラ１１０に対し、スキップ走査で撮像装置を駆動するように指示が出される。システムコントローラ１１０はこれに応じ、以下の処理を行う。なお、ステップＳ８０１〜Ｓ８０３の処理は、図１６のステップＳ７０１〜Ｓ７０３と同じであるため、これらの説明を省略する。
【０１１７】
システムコントローラ１１０は、駆動部１１１に対してＣＭＤ撮像素子１０４の駆動モードを“スキップ”にするように命令する（ステップＳ８０４）。駆動部１１１はこれに応じ、スキップ走査駆動信号（タイミングパルス）によってＣＭＤ撮像素子１０４を駆動する。
【０１１８】
なお、この後のステップＳ８０５及びＳ８０６の処理は、図１６のステップＳ７０５及びＳ７０６と同じであるため、これらの説明を省略する。
【０１１９】
以上説明したようにこの第４実施形態によれば、撮像装置がブロック走査又はスキップ走査で駆動される場合には、透明色フィルタによる露光が行われることになる。
【０１２０】
この第４実施形態では、従来のように赤色フィルタＲ，緑色フィルタＧ，青色フィルタＢの間でフィルタを切り換える必要がないので、カラー画像が得られない代わりにフィールドレートを速くすることが可能となり、被写体を表示装置でモニタリングする際に使用者に違和感を与えず、使い勝手が良い撮像装置が提供される。
【０１２１】
（第５実施形態）
次に、第５実施形態について説明する。第５実施形態に係る撮像装置の構成は、第１実施形態で参照した図１に示すものと同様である。また、図２〜図５に示すＣＭＤ撮像素子，駆動部及びフィルタ制御部の構成についても同様である。このため、本実施形態では構成についての説明を省略する。
【０１２２】
第５実施形態が前述の実施形態と異なる点は、フィルタ１０２の構造にある。以下、図７を参照して回転フィルタ板１０２の構造について説明する。
この第５実施例における回転フィルタ板１０２は、赤色フィルタＲ，緑色フィルタＧ，青色フィルタＢ及び透明色（クリア又は素通し）フィルタＣｌに加えて光学ローパスフィルタＬＰＦをさらに有している。この光学ローパスフィルタＬＰＦは、光の低周波数帯域を通すためのフィルタである。そしてこれら５種類のフィルタは均等間隔で配置されており、回転フィルタ板１０２の外周端には、これら５種類のフィルタに対応した切欠き部がそれぞれ設けられている。
【０１２３】
次に、図９を参照して、光学ローパスフィルタＬＰＦの特性について説明する。
【０１２４】
ナイキストの定理によると、画像の再現性を確保するためには、光学系に入力されてくる光について再現したい周波数ｆa の倍以上の周波数ｆA でサンプリングを行う必要がある。したがって、できる限り高い周波数でサンプリングすることが好ましい。しかしながら、サンプリング周波数は、画素の間引き率に依存するため、全画素走査時に比べてスキップ走査時には低いサンプリング周波数ｆX （例えば、間引き率が３／４）となる。この場合、周波数ｆa の成分ａに対してモアレ成分ａ’が現れ、ｆB とｆa の間で折り返りが生じるため、再現性が悪くなる。
【０１２５】
また、例えば、間引き率が１／４のスキップ走査を行う際には、サンプリング周波数はｆB となるため、再現性を確保するためには再現したい周波数をｆB の半分以下の周波数ｆb としなければならない。そこで、本実施例に係る光学ローパスフィルタは、この周波数ｆb の成分を生成するようなフィルタリングを行う特性を有している。
【０１２６】
以下に、第５実施形態による撮像装置の動作を説明する。この実施形態では、撮像装置をブロック走査で駆動する場合とスキップ走査で駆動する場合についてそれぞれ説明する。なお、ブロック走査については、図１６のフローチャートに示すものと同じなので、その説明を省略する。
【０１２７】
以下に、図１８のフローチャートを参照して、スキップ走査の処理手順について説明する。まず、ホストコンピュータ１０８からシステムコントローラ１１０に対し、スキップ走査で撮像装置を駆動するように指示が出される。システムコントローラ１１０はこれに応じ、以下の処理を行う。なお、ステップＳ１００１〜Ｓ１００３の処理は、図１７のステップＳ８０１〜Ｓ８０３と同じであるため、これらの説明を省略する。
【０１２８】
システムコントローラ１１０は、駆動部１１１に対してＣＭＤ撮像素子１０４の駆動モードを“スキップ”にするように命令する（ステップＳ１００４）。駆動部１１１はこれに応じ、スキップ走査駆動信号（タイミングパルス）によってＣＭＤ撮像素子１０４を駆動する。
【０１２９】
なお、この後のステップＳ１００５及びＳ１００６の処理は、図１７のステップＳ８０５及びＳ８０６と同じであるため、これらの説明を省略する。
【０１３０】
以上説明したようにこの第５実施形態によれば、撮像装置がブロック走査で駆動される場合には透明色フィルタによる露光が行われ、スキップ走査で駆動される場合には光学ローパスフィルタによる露光が行われることになる。
【０１３１】
この第５実施形態では、フィールドレートを速くとともに、モアレの生じない鮮明な画像を得ることが可能となり、被写体を表示装置でモニタリングする際に使用者に違和感を与えず、使い勝手が良い撮像装置が提供される。
【０１３２】
本発明は上述の各実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨の範囲内で種々の変形実施が可能である。例えば、上述の各実施例では撮像素子としてＸＹアドレス方式のＣＭＤ撮像素子を使用する場合について説明したが、これには限定されず、他のＣＣＤ撮像素子等を使用する場合にも適用できる。
【０１３３】
（実施形態のまとめ）
上述した実施形態に示された撮像装置の構成及び作用効果をまとめると次の通りである。
【０１３４】
（１）実施形態に示された撮像装置は、被写体からの入射光を撮像面に結像させる撮像光学系１０１と、上記入射光を異なる波長帯域毎に切り換え可能な複数のフィルタが設けられた回転フィルタ板１０２と、上記フィルタ板１０２を通過した入射光を波長帯域毎に順次光電変換して画像信号にする撮像素子１０４と、上記撮像素子１０４の光電変換面に形成された全画素を走査するための全画素モードと、全画素のうち所定のブロック内の画素を走査するためのブロックモードと、所定の間引き率で画素を間引いて走査するためのスキップモードとの間を切り換え可能に上記撮像素子１０４を駆動制御する駆動回路１１１とを備え、上記撮像素子１０４が全画素モードで駆動されているときは上記回転フィルタ板１０２は断続回転し、上記撮像素子１０４がフロックモードとスキップモードのうちいずれかで駆動されているときは上記回転フィルタ板１０２は連続回転するものとなっている。
【０１３５】
上記構成とすることにより、ブロック走査又はスキップ走査による駆動の際には回転フィルタ板１０２は連続回転される。一方、全画素走査による駆動の際には回転フィルタ板１０２は断続回転される。このため、撮像素子１０４の駆動周波数を上げることなく良好なモニタリング高精細な静止画像の両立を実現できる。さらに、シャッタを使用することで静止画撮影の適正な露光が行え、かつモニタリング時にシャッタを開放状態にしておくことで良好なモニタリングが行える。この実施形態によれば、全画素走査による駆動の際には回転フィルタ板１０２を断続回転させることにより、露出を終えればフィルタの切り替えが素早く行われるので、面順次静止画撮影の時間を短縮することができる。
【０１３６】
（２）実施形態に示された撮像装置は、上記（１）に記載した撮像装置において、上記回転フィルタ板１０２の連続回転中の速度は、ブロックの大きさと間引き率のうちいずれかが大きくなるに従って遅くなるものとなっている。
【０１３７】
上記構成とすることにより、連続回転している回転フィルタ板１０２の回転速度は、ブロック走査に係るブロックの大きさが大きくなるのに従って小さくなる。このため、ブロックがどんな大きさであっても常にＲ，Ｇ，Ｂで色ずれのない鮮明な画像を使用者に与え、使い勝手が良い撮像装置が提供される。また、連続回転している回転フィルタ板１０２の回転速度は、スキップ走査に係る間引き率が大きくなるのに従って小さくなる。このため、間引き率がどんな値であっても常にＲ，Ｇ，Ｂで色ずれのない鮮明な画像を使用者に与え、使い勝手が良い撮像装置が提供される。
【０１３８】
（３）実施形態に示された撮像装置は、上記（２）に記載した撮像装置において、上記回転フィルタ板１０２は、連続回転中の速度が所定値以下となったときには連続回転から断続回転に切り換わるものとなっている。
【０１３９】
上記構成とすることにより、撮像装置がブロック走査で駆動されている場合にブロックの大きさが所定値以下であるときは回転フィルタ板１０２は断続回転し、撮像装置がスキップ走査で駆動されている場合に間引き率が所定値以下であるときは回転フィルタ板１０２は断続回転する。この実施形態に示すように、ブロックの大きさが所定値以下の場合又は間引き率が所定値以下の場合には回転フィルタ板１０２を断続回転させることにより、露出を終えればフィルタの切り替えが素早く行われるので、フィールドレートを速くすることが可能となり、被写体を表示装置でモニタリングする際に使用者に違和感を与えず、使い勝手が良い撮像装置が提供される。
【０１４０】
（４）実施形態に示された撮像装置は、被写体からの入射光を撮像面に結像させる撮像光学系１０１と、上記入射光を異なる波長帯域毎に切り換え可能な複数のフィルタが設けられた回転フィルタ板１０２と、上記フィルタ板１０２を通過した入射光を波長帯域毎に順次光電変換して画像信号にする撮像素子１０４と、上記撮像素子１０４の光電変換面に形成された全画素を走査するための全画素モードと、全画素のうち所定のブロック内の画素を走査するためのブロックモードと、所定の間引き率で画素を間引いて走査するためのスキップモードとの間を切り換え可能に上記撮像素子１０４を駆動制御する駆動回路１１１とを備え、上記回転フィルタ板１０２には、上記撮像素子１０４がブロックモードとステップモードのうちいずれかで駆動されるときに使用される、他のフィルタとは光学的光路差が等しくなるような素通しフィルタがさらに設けられているものとなっている。
【０１４１】
上記構成とすることにより、撮像装置がブロック走査又はスキップ走査で駆動される場合には、透明色フィルタによる露光が行われることになる。この実施形態では、従来のように赤色フィルタＲ，緑色フィルタＧ，青色フィルタＢの間でフィルタを切り換える必要がないので、カラー画像が得られない代わりにフィールドレートを速くすることが可能となり、被写体を表示装置でモニタリングする際に使用者に違和感を与えず、使い勝手が良い撮像装置が提供される。
【０１４２】
（５）実施形態に示された撮像装置は、被写体からの入射光を撮像面に結像させる撮像光学系１０１と、上記入射光を異なる波長帯域毎に切り換え可能な複数のフィルタが設けられた回転フィルタ板１０２と、上記フィルタ板１０２を通過した入射光を波長帯域毎に順次光電変換して画像信号にする撮像素子１０４と、上記撮像素子１０４の光電変換面に形成された全画素を走査するための全画素モードと、全画素のうち所定のブロック内の画素を走査するためのブロックモードと、所定の間引き率で画素を間引いて走査するためのスキップモードとの間を切り換え可能に上記撮像素子１０４を駆動制御する駆動回路１１１とを備え、上記回転フィルタ板１０２には、上記撮像素子１０４がブロックモードで駆動されるときに使用される、他のフィルタとは光学的光路差が等しくなるような素通しフィルタと、上記撮像素子１０４がスキップモードで駆動されるときに使用される、他のフィルタとは光学的光路差が等しくなるようなローパスフィルタとがさらに設けられているものとなっている。
【０１４３】
以上構成とすることにより、撮像装置がブロック走査で駆動される場合には透明色フィルタによる露光が行われ、スキップ走査で駆動される場合には光学ローパスフィルタによる露光が行われることになる。この実施形態では、フィールドレートを速くとともに、モアレの生じない鮮明な画像を得ることが可能となり、被写体を表示装置でモニタリングする際に使用者に違和感を与えず、使い勝手が良い撮像装置が提供される。
【０１４４】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明によれば、下記のような効果を奏する。
【０１４５】
（ａ）全画素走査による駆動の際には回転フィルタ板を断続回転させることによりフィールドレートを速くすることが可能となるので、面順次静止画撮影時間の短縮が可能となる。
【０１４６】
（ｂ）連続回転している回転フィルタ板の回転速度を、ブロック走査に係るブロックの大きさが大きくなるのに従って小さくすることができるので、ブロックがどんな大きさであっても常にＲ，Ｇ，Ｂで色ずれのない鮮明な画像を使用者に与え、使い勝手が良い撮像装置が提供される。また、連続回転している回転フィルタ板の回転速度をスキップ走査に係る間引き率が大きくなるのに従って小さくできるので、間引き率がどんな値であっても常にＲ，Ｇ，Ｂで色ずれのない鮮明な画像を使用者に与え、使い勝手が良い撮像装置が提供される。
【０１４７】
（ｃ）ブロックの大きさが所定値以下の場合又は間引き率が所定値以下の場合には回転フィルタ板を断続回転させることにより、露出を終えればフィルタの切り替えが素早く行われるので、フィールドレートを速くすることが可能となり、被写体を表示装置でモニタリングする際に使用者に違和感を与えず、使い勝手が良い撮像装置が提供される。
【０１４８】
（ｄ）ブロック走査又はスキップ走査で駆動される場合には、透明色フィルタによる露光を行うことができるため、カラー画像が得られない代わりにフィールドレートを速くすることが可能となり、被写体を表示装置でモニタリングする際に使用者に違和感を与えず、使い勝手が良い撮像装置が提供される。
【０１４９】
（ｅ）フィールドレートを速くとともに、モアレの生じない鮮明な画像を得ることが可能となるため、被写体を表示装置でモニタリングする際に使用者に違和感を与えず、使い勝手が良い撮像装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１〜第５実施形態に係る撮像装置の全体構成を示すブロック図。
【図２】図１に示すＣＭＤ撮像素子の構成例を示すブロック図。
【図３】図２に示すＣＭＤ撮像素子における水平走査回路及び垂直走査回路を構成するシフトレジスタの回路構成を示す図。
【図４】図１に示す駆動部の内部構成を示すブロック図。
【図５】図１に示すフィルタ制御部の内部構成を示すブロック図。
【図６】第１〜第３実施形態に係る回転フィルタ板の構造を示す平面図。
【図７】第４実施形態に係る回転フィルタ板の構造を示す平面図。
【図８】第５実施形態に係る回転フィルタ板の構造を示す平面図。
【図９】第５実施形態に係る回転フィルタ板に備えられる光学ローパスフィルタの特性を説明するための図。
【図１０】本発明の第１実施形態に係る撮像装置のブロック走査の処理を示すフローチャート。
【図１１】同実施形態に係る撮像装置のスキップ走査の処理を示すフローチャート。
【図１２】同実施形態に係る撮像装置の記録動作の処理を示すフローチャート。
【図１３】同実施形態に係る撮像装置の露光処理を示すフローチャート。
【図１４】本発明の第３実施形態に係る撮像装置のブロック走査の処理を示すフローチャート。
【図１５】同実施形態に係る撮像装置のスキップ走査の処理を示すフローチャート。
【図１６】本発明の第４及び第５実施形態に係る撮像装置のブロック走査の処理を示すフローチャート。
【図１７】上記第４実施形態に係る撮像装置のスキップ走査の処理を示すフローチャート。
【図１８】上記第５実施形態に係る撮像装置のスキップ走査の処理を示すフローチャート。
【図１９】上記第１実施形態に係る撮像装置のブロック走査又はスキップ走査の処理を示すタイミングチャート。
【図２０】上記第１実施形態に係る撮像装置の全画素走査の処理を示すタイミングチャート。
【図２１】従来の撮像装置の全体構成を示すブロック図。
【符号の説明】
１０１，１１０１ レンズ
１０２ 回転フィルタ板
１０３ シャッタ
１０４，１１０２ ＣＭＤ撮像素子
１０５，１１０４ 信号処理部
１０６，１１０５ 記録部
１０７，１１０６ 表示信号処理部
１０８ ホストコンピュータ
１０９ トリガスイッチ
１１０，１１０７ システムコントローラ
１１１ 駆動部
１１２ フィルタ制御部
２０１ 画素
２０２ 水平選択線
２０３ 水平走査回路
２０４ 水平選択スイッチ
２０５ 出力信号線
２０６ 水平記憶部
２０７ 垂直選択線
２０８ 垂直走査回路
２０９ 垂直記憶部
２１０ 垂直レベルミックス回路
３１１，３１２，… クロック型インバータ
３２１，３２２，… クロック型インバータ
３３１，３３２，… クロック型インバータ
４０１ 駆動信号切換回路
４０２ ブロック走査駆動信号発生部
４０３ スキップ走査駆動信号発生部
４０４ 全画素走査駆動信号発生部
４０５ シャッタ制御部
４０６ 同期信号発生部
４０７ 基準信号発生部
５０１ ＰＬＬ部
５０２ ステップ制御部
５０３ 駆動切換部
５０４ モータ駆動部
１１０８ トリガスイッチ

Claims (3)

1. 被写体からの入射光を撮像面に結像させる撮像光学系と、
   上記入射光を異なる波長帯域毎に切り換え可能な複数のフィルタが設けられた回転フィルタ板と、
   上記フィルタ板を通過した入射光を波長帯域毎に順次光電変換して画像信号にする撮像素子と、
   上記撮像素子の光電変換面に形成された全画素を走査するための全画素モードと、全画素のうち所定のブロック内の画素を走査するためのブロックモード又は所定の間引き率で画素を間引いて走査するためのスキップモードとの間を切り換え可能に上記撮像素子を駆動制御する駆動回路と、
   を備え、上記撮像素子が全画素モードで駆動されているときは上記回転フィルタ板は断続回転し、上記撮像素子がフロックモードとスキップモードのうちいずれかで駆動されているときは上記回転フィルタ板は連続回転することを特徴とする撮像装置。
2. 被写体からの入射光を撮像面に結像させる撮像光学系と、
   上記入射光を異なる波長帯域毎に切り換え可能な複数のフィルタが設けられた回転フィルタ板と、
   上記フィルタ板を通過した入射光を波長帯域毎に順次光電変換して画像信号にする撮像素子と、
   上記撮像素子の光電変換面に形成された全画素を走査するための全画素モードと、全画素のうち所定のブロック内の画素を走査するためのブロックモード又は所定の間引き率で画素を間引いて走査するためのスキップモードとの間を切り換え可能に上記撮像素子を駆動制御する駆動回路と、
   を備え、上記回転フィルタ板には、
   上記撮像素子がフロックモードとスキップモードのうちいずれかで駆動されるときに使用される、他のフィルタとは光学的光路差が等しくなるような素通しフィルタがさらに設けられていることを特徴とする撮像装置。
3. 被写体からの入射光を撮像面に結像させる撮像光学系と、
   上記入射光を異なる波長帯域毎に切り換え可能な複数のフィルタが設けられた回転フィルタ板と、
   上記フィルタ板を通過した入射光を波長帯域毎に順次光電変換して画像信号にする撮像素子と、
   上記撮像素子の光電変換面に形成された全画素を走査するための全画素モードと、全画素のうち所定のブロック内の画素を走査するためのブロックモードと、所定の間引き率で画素を間引いて走査するためのスキップモードとの間を切り換え可能に上記撮像素子を駆動制御する駆動回路と、
   を備え、上記回転フィルタ板には、
   上記撮像素子がフロックモードで駆動されるときに使用される、他のフィルタとは光学的光路差が等しくなるような素通しフィルタと、上記撮像素子がスキップモードで起動されるときに使用される、他のフィルタとは光学的光路差が等しくなるようなローパスフィルタとがさらに設けられていることを特徴とする撮像装置。

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