JP4132435B2 - ビデオカメラ - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、補色型のカラーフィルタアレイを通して入力された被写体の像を電気信号に変換して蓄積し、蓄積された信号を、いわゆる2画素混合読出方式により読出可能な固体撮像素子を備えたビデオカメラに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、動画に加え、デジタルカメラや電子スチルカメラのように静止画を撮影することができるビデオカメラが知られている。静止画の撮影には、ストロボ照明が有効である。ビデオカメラの1フレーム分が(1/30)sec毎に撮影されるのに対し、ストロボの発光時間は数μsec程度と極めて短いため、被写体が動いていても、ほとんどブレのない鮮明な画像を得ることができる。
【0003】
ところで、民生用のビデオカメラには、補色型のカラーフィルタアレイが設けられた単板式のCCD撮像素子が使用されている。単板式のCCD撮像素子は、1個の撮像素子から輝度信号と色信号とを得るようにしたものである。CCD撮像素子が1つのため、光学系の構成を簡単かつ小型にでき、小型かつ安価なビデオカメラを提供することができる。
【0004】
補色型のカラーフィルタアレイは、輝度信号の解像度および感度が高い画像を得るために使用される。これに対し、デジタルカメラでは、解像度や感度よりも色調が良い画像が優先され、原色型のカラーフィルタアレイが使用される場合が多い。
【0005】
カラーフィルタアレイには、種々の配列方式があるが、補色型カラーフィルタアレイには、フィールド色差順次方式が多く採用されている。フィールド色差順次方式は、色信号を色差信号の形式で走査線毎に線順次で得る方式である。この配列の補色型カラーフィルタアレイを使用した場合、CCD撮像素子では、2画素混合読出方式によるインタレースが行われる。
【0006】
2画素混合読出方式は、垂直方向に隣接する2つの画素の信号を加算もしくは平均化して混合する処理を、1ライン交互にずらして行い、2つのフィールド画像を得るものである。2つのフィールド画像は、それぞれCCD撮像素子の全画素の信号を読み出して構成されるため、各画素の信号蓄積時間は1フィールド期間となる。このため、フィールド蓄積方式、あるいは、フィールド読出方式とも呼ばれる。この垂直方向の2画素の信号の混合処理は、一般に垂直転送レジスタで行われる。得られた2つのフィールド画像信号に例えばフィルタリング処理等の信号処理を施すことで、輝度信号および色信号が分離されて取り出される。
【0007】
図6は、静止画撮影モードを有する従来のビデオカメラの構成を示すブロック図である。
図6に示すように、このビデオカメラは、レンズ1、CCD撮像素子2、CCD駆動回路3、同期信号発生回路4、第1信号処理回路5、第2信号処理回路6およびストロボ照明装置10を備える。
【0008】
ストロボ照明装置10は、このビデオカメラにより静止画を撮影するときに使用される。ストロボ照明装置10は、ストロボ発光信号STRが入力されたとき、ストロボを発光し、被写体を照らす。レンズ1は、被写体の像をCCD撮像素子2に結像する。同期信号発生回路4は、1フィールド期間毎に垂直同期信号VSを発生する。
【0009】
CCD駆動回路3は、CCD撮像素子2を駆動する。CCD駆動回路3は、CCD撮像素子2の全画素のうち奇数ラインの画素の信号を読み出すため奇数ライン読出信号と、CCD駆動回路2の全画素のうち偶数ラインの画素の信号を読み出すための偶数ライン読出信号とを、同期信号発生回路4の垂直同期信号VSに同期してCCD撮像素子2に出力する。
【0010】
CCD撮像素子2は、補色型のカラーフィルタアレイを通して入力された被写体の像を、マトリクス状に配置された複数の画素により電気信号に光電変換して蓄積し、各画素に蓄積された信号を複数の垂直転送レジスタおよび水平転送レジスタを介して出力する。CCD撮像素子2の各画素から構成される1フレーム分の画像のうち、垂直方向に隣接する2つの画素の信号は、各垂直転送レジスタにより混合され、1フィールド分の画像が構成される。この2つの画素の混合は、1フィールド期間毎に1ライン交互にずらして行われる。
【0011】
第1信号処理回路5は、CCD撮像素子2から出力された画像信号を増幅するとともに、CDS(correlated double sampling;相関二重サンプリング)処理等の信号処理を施す。CDS処理は、画像信号に混入したCCD撮像素子2の各画素の蓄積電荷のリセット雑音を除去する処理である。第2信号処理回路6は、第1信号処理回路5から出力された画像信号から輝度信号および色信号を分離して取り出すとともに、ガンマ補正等の信号処理を行い、ビデオ信号を出力する。
【0012】
図7は、図6に示された従来のビデオカメラの静止画撮影モードの動作を示すタイムチャートである。
同期信号発生回路4により1フィールド期間毎に垂直同期信号VSが発せられ、CCD駆動回路3により、この垂直同期信号VSに同期して奇数ライン読出信号および偶数ライン読出信号が出力される。
【0013】
ストロボ発光信号STLがHレベルに立ち上がると、このHレベルの間、ストロボ照明装置10によりストロボ照明が行われ、レンズ1により被写体の像がCCD撮像素子2に結像され、被写体の像が電気信号に変換されて蓄積される。そして、次の垂直同期信号に同期してCCD駆動回路3から奇数ラインおよび偶数ライン読出信号が出力される。
【0014】
CCD撮像素子2では、奇数ライン読出信号および偶数ライン読出信号が入力されると、全画素に蓄積された信号がそれぞれの垂直転送レジスタに出力され、垂直方向に隣接する2つの画素の信号が混合され、CCD撮像素子2の1フレーム分の画像から1フィールド分の画像が構成される。この1フィールド分の画像信号は、複数の垂直転送レジスタによりライン単位に垂直方向に転送され、水平転送レジスタに転送される。水平転送レジスタに転送された1ライン分の画像信号は、水平方向に転送され、1次元のフィールド画像信号が出力される。
【0015】
CCD撮像素子2から出力された1フィールド分の画像信号は、第1信号処理回路5および第2信号処理回路6によりそれぞれの信号処理が施され、ビデオ信号として出力される。この1フィールド分のビデオ信号は、内部の画像メモリ等に記憶されるか、外部装置に出力される。
【0016】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、静止画撮影モードを有する従来のビデオカメラにあっては、1回のストロボ照明で撮影される静止画像は、CCD撮像素子2の1フィールド分の画像のため、その垂直解像度は、CCD撮像素子2の1フレーム分の画像の1/2に低下してしまう。このため、先鋭さに欠ける画像となってしまうといった問題があった。
【0017】
この発明は、かかる問題点を解決するためになされたものであり、動画の撮影時には、従来のように2画素混合読出方式により固体撮像素子から画像信号を読み出す一方、静止画の撮影時には、いわゆる1画素独立読出方式により固体撮像素子から画像信号を読み出すことで、1回の撮影で固体撮像素子の1フレーム分の静止画像を得ることができるビデオカメラを提供することを目的とする。
【0018】
さらに、この発明は、垂直方向に隣接する2つの画素のカラーフィルタの色が異なることから、これらの画素の信号飽和条件が異なる点に着目し、1画素独立読出方式によりそれぞれ読み出される固体撮像素子の奇数フィールド画像信号および偶数フィールド画像信号のうち、常にいずれか一方の同じフィールド画像信号から先に読み出すようにすることで、再現性の良い静止画像を撮影することができるビデオカメラを提供することを目的とする。
【0019】
【課題を解決するための手段】
この発明に係るビデオカメラは、補色型のカラーフィルタアレイを通して入射する光を光電変換して蓄積するマトリクス状に配置された複数の画素と、前記複数の画素の各列のそれぞれに設けられ、対応する列の画素に蓄積された信号を入力し、入力された信号を垂直方向に転送する複数の垂直転送レジスタと、前記複数の垂直転送レジスタにより垂直方向に転送された1ライン分の信号を入力し、入力された1ライン分の信号を水平方向に転送して出力する水平転送レジスタとを有し、前記垂直転送レジスタは、垂直方向に隣接する2つの画素の信号を1フィールド期間毎に1ライン交互にずらして加算もしくは平均化して混合する2画素混合手段を有する固体撮像素子と、前記複数の画素から構成される1フレーム分の画像のうち、垂直方向に隣接する2つの画素の信号を1フィールド期間毎に1ライン交互にずらして混合し、混合された1フィールド分の画像を読み出す2画素混合読出モード、並びに、前記複数の画素から構成される1フレーム分の画像のうち、奇数ラインのフィールド画像と偶数ラインのフィールド画像とを1フィールド期間毎に交互に読み出す1画素独立読出モードのうち、いずれか一方の読出モードを選択する読出モード選択手段と、前記読出モード選択手段により2画素混合読出モードが選択されたとき、前記複数の画素のうち奇数ラインの画素の信号を読み出すための奇数ライン読出信号および前記複数の画素のうち偶数ラインの画素の信号を読み出すための偶数ライン読出信号を1フィールド期間毎に出力し、前記読出モード選択手段により1画素独立読出モードが選択されたとき、前記奇数ライン読出信号と前記偶数ライン読出信号とを1フィールド期間毎に交互に出力し、前記固体撮像素子を駆動する駆動回路と、前記読出モード選択手段により1画素独立読出モードが選択されたとき、前記駆動回路により交互に出力された奇数ラインおよび偶数ライン読出信号に従って前記固体撮像素子から交互に読み出された奇数ラインおよび偶数ラインのフィールド画像を記憶する画像記憶手段と、前記画像記憶手段に記憶された奇数ラインおよび偶数ラインのフィールド画像を合成して1フレーム分の静止画像を構成し、構成された1フレーム分の静止画像の垂直方向に隣接する2つの画素の信号を1ライン交互にずらして混合し、2つのフィールド画像を構成する画像混合手段とを備え、前記駆動回路は、前記読出モード選択手段により1画素独立読出モードが選択されたとき、奇数ライン読出信号および偶数ライン読出信号のうち、常にいずれか一方の同じ読出信号から先に出力することを特徴とするものである。
【0020】
また、この発明に係るビデオカメラは、動画を撮影するための操作命令を入力する動画撮影操作手段と、静止画を撮影するための操作命令を入力する静止画撮影操作手段とを有し、前記読出モード選択手段は、前記動画撮影操作手段により操作命令が入力されたとき、前記2画素混合読出モードを選択し、前記静止画撮影操作手段により操作命令が入力されたとき、前記1画素独立読出モードを選択することを特徴とするものである。
【0021】
さらに、この発明に係るビデオカメラは、前記静止画撮影操作手段により操作命令が入力され、前記読出モード選択手段により1画素独立読出モードが選択されたとき、前記駆動回路により次に出力される読出信号が先に出力すべきライン読出信号かどうかを判別する読出信号判別回路と、前記読出信号判別回路により次に出力されるライン読出信号が先に出力すべきライン読出信号でないと判別されたとき、当該読出信号の出力を中止させるマスク信号を出力するマスク信号出力回路とを有し、前記駆動回路は、前記マスク信号出力回路により出力されたマスク信号が入力されたとき、次のライン読出信号の出力を中止することを特徴とするものである。
【0022】
また、この発明に係るビデオカメラは、前記静止画撮影操作手段により操作命令が入力されたとき、所定のタイミングでストロボ照明を1回発光するストロボ照明手段と、前記読出信号判別回路により判別された読出信号が、最初に出力すべきラインの読出信号でないとき、前記ストロボ照明手段の発光時期を、前記読出信号判別回路により判別された読出信号が最初に出力すべきラインの読出信号のときよりも、1フィールド期間遅延させる遅延回路とを有することを特徴とするものである。
【0023】
また、この発明に係るビデオカメラは、前記固体撮像素子は、CCD(charge coupled device )撮像素子であることを特徴とするものである。
【0024】
【発明の実施の形態】
以下、この発明に係るビデオカメラの好ましい実施の形態を図面を参照して説明する。
実施の形態1.
図1は、この発明に係る一実施の形態のビデオカメラの構成を示すブロック図である。
このビデオカメラは、動画に加え、静止画を撮影する機能を有し、図1に示すように、動画ボタン11、静止画ボタン12、読出モード選択回路13、ストロボ信号発生回路14、読出順序制御回路15、レンズ21、CCD撮像素子22、CCD駆動回路23、同期信号発生回路24、第1信号処理回路25、第2信号処理回路26、切替器31、メモリ制御演算回路32および画像メモリ33を備える。
【0025】
動画ボタン11は、このビデオカメラにより動画を撮影するための操作ボタンである。撮影者により動画ボタン11が押されると、動画の撮影が開始される。静止画ボタン12は、このビデオカメラにより静止画を撮影するための操作ボタンである。撮影者により静止画ボタン12が押されると、静止画の撮影が1回行われる。
【0026】
読出モード選択回路13は、後述するCCD駆動回路23の読出モードを選択するものであり、撮影者により動画ボタン11が押されたとき、2画素混合読出モードを選択する読出モード選択信号MSELをCCD駆動回路23に出力し、撮影者により静止画ボタン12が押されたとき、1画素独立読出モードを選択する読出モード選択信号MSELをCCD駆動回路23に出力する。
【0027】
ストロボ信号発生回路14は、撮影者により静止画ボタン12が押されたとき、ストロボ照明装置20によりストロボを発光するためのストロボ発光信号STRを所定のタイミングで発する。このストロボ信号発生回路14により発せられたストロボ発光信号STRは、読出順序制御回路15を介してストロボ照明装置20、CCD駆動回路23およびメモリ制御演算回路32に出力される。
【0028】
ストロボ照明装置20は、このビデオカメラにより静止画を撮影するときに使用される。ストロボ照明装置20は、ストロボ発光信号STRが入力されたとき、ストロボを発光し、被写体を照らす。ストロボの発光時間は、3μsec程度である。
レンズ21は、被写体の像をCCD撮像素子22に結像する。レンズ21の絞りは、動画撮影および静止画撮影のそれぞれに最適となる開き量があらかじめ設定されている。
【0029】
同期信号発生回路24は、1フィールド期間毎に垂直同期信号VSを発生する。CCD駆動回路23は、CCD撮像素子22を駆動する。CCD駆動回路23は、読出モード選択回路13により2画素混合読出モード(動画撮影モード)が選択されたとき、同期信号発生回路24により発せられる垂直同期信号VSに同期して、奇数ライン読出信号および偶数ライン読出信号を出力する。
【0030】
CCD駆動回路23は、読出モード選択回路13により1画素独立読出モード(静止画撮影モード)が選択され、ストロボ発光信号STRが入力されたとき、同期信号発生回路24により発せられる垂直同期信号VSに同期して、奇数ライン読出信号と偶数ライン読出信号とを交互に出力する。さらに、CCD駆動回路23は、静止画撮影モードのときには、常に、奇数ライン読出信号を先に出力してから偶数ライン読出信号を出力するように、後述する読出順序制御回路15により制御される。
【0031】
なお、奇数ライン読出信号は、CCD撮像素子22の全画素のうち奇数ラインの画素の信号を読み出すための信号であり、偶数ライン読出信号は、CCD撮像素子22の全画素のうち偶数ラインの信号を読み出すための信号である。
【0032】
図2は、図1に示されたCCD撮像素子22の構成を示す図である。
図2に示すように、CCD撮像素子22は、補色型のカラーフィルタアレイを通して入力された被写体の像を電気信号に変換して蓄積する、マトリクス状に配置された複数の画素50を備える。また、CCD撮像素子22は、複数の画素50の各列のそれぞれに設けられ、対応する列の画素50に蓄積された画像信号を入力し、入力された画像信号を垂直方向に転送する複数の垂直転送レジスタ60と、これらの垂直転送レジスタ60により垂直方向に転送された1ライン分の画像信号を入力し、入力された画像信号を水平方向に転送して出力する水平転送レジスタ70とを備える。
【0033】
補色型のカラーフィルタアレイは、例えば、フィールド色差順次方式のカラーフィルタアレイにより構成されている。フィールド色差順次方式は、色信号を色差信号の形式で走査線毎に線順次で得る方式である。この補色型のカラーフィルタアレイでは、1列目に、Ye、Mg、Cy、Mgのカラーフィルタが、2列目に、Cy、G、Ye、Gのカラーフィルタが配置された4×2画素を基本単位するパターンが繰り返されている。
【0034】
なお、Ye(yellow)、Mg(magenta )、Cy(cyan)、R(red )、G(green)B(blue)である。また、補色型のカラーフィルタアレイの配列は、これに限るものでなく、垂直方向に隣接する2つの画素の色が異なるように配列されていればよい。
【0035】
この補色型のカラーフィルタアレイを通して入力され、各画素50に蓄積された被写体の像の信号は、従来よく知られるように、2画素混合読出方式によるインタレースが必要になる。
【0036】
全画素50のうち、奇数ラインの各画素50は、CCD駆動回路23から出力された奇数ライン読出信号がCCD撮像素子22に入力されたとき、それぞれの信号をそれぞれの垂直転送レジスタ60に出力する。全画素50のうち、偶数ラインの各画素50は、CCD駆動回路23から出力された偶数ライン読出信号がCCD撮像素子22に入力されたとき、それぞれの信号をそれぞれの垂直転送レジスタ60に出力する。
【0037】
前述のように、読出モード選択回路13により2画素混合読出モードが選択されたときには、CCD駆動回路23により垂直同期信号VSに同期して、奇数ライン読出信号および偶数ライン読出信号が出力される。これにより、CCD撮像素子22の全画素50の信号が同時にそれぞれの垂直転送レジスタ60に出力される。
【0038】
また、読出モード選択回路13により1画素独立読出モードが選択され、CCD駆動回路23にストロボ発光信号STRが入力されたときには、CCD駆動回路23により最初の垂直同期信号VSに同期して奇数ライン読出信号が出力され、次の垂直同期信号VSに同期して偶数ライン読出信号が出力される。これにより、CCD駆動回路23の奇数ラインの各画素50の信号が先に出力され、その1フィールド期間後に、偶数ラインの各画素の信号が出力される。
【0039】
各垂直転送レジスタ60は、垂直方向に隣接する2つの画素50の信号を加算もしくは平均化して混合する処理を、1フィールド期間毎に1ライン交互にずらして行う、図示しない従来良く知られる2画素混合手段を有する。
【0040】
2画素混合手段は、2画素混合読出モードのときには、nを整数とすると、全画素50のうち(2n+1)ライン目および(2n+2)ライン目の画素50の信号を混合し、第1フィールド画像を構成する処理と、全画素50のうち(2n+1)ライン目および(2n)ライン目の画素50の信号を混合し、第2フィールド画像を構成する処理とを、垂直同期信号VSに同期して交互に行う。これにより、第1フィールド画像と第2フィールド画像とが垂直同期信号VSに同期して交互にCCD撮像素子22から出力される。
【0041】
なお、1画素独立読出モードのときには、垂直方向に隣接する2つの画素の信号は同時に出力されないため、2つの画素の信号が混合されることはない。このため、奇数ライン読出信号の入力に応じて読み出された奇数フィールド画像、偶数ライン読出信号の入力に応じて読み出された偶数フィールド画像がそれぞれCCD撮像素子22から出力される。
【0042】
図1に戻り、第1信号処理回路25は、図示しないCDS(correlated double sampling;相関二重サンプリング)回路やAGC(auto gain control )回路等からなる。CDS回路は、CCD撮像素子22から出力された画像信号に混入したCCD撮像素子22の各画素50の蓄積電荷のリセット雑音を除去する。AGC回路は、CDS処理された画像信号を適正なレベルに増幅する。
【0043】
AGC回路の利得は、動画撮影および静止画撮影のそれぞれに最適となる利得があらかじめ設定されている。静止画撮影モードのときには、ストロボ照明装置20の発光に合わせて適正なレベルの画像信号が得られるように利得が設定されている。このため、ストロボ照明装置20の消灯時には、画像信号に含まれる輝度信号のレベルは、ほとんどゼロになる。
【0044】
切替器31は、第1信号処理回路25に接続された入力端子Aと、メモリ制御演算回路32に接続された出力端子Bおよび入力端子Cと、第2信号処理回路26に接続された出力端子Dと、読出モード選択回路13に接続された入力端子を有する。
切替器31は、読出モード選択回路13により2画素混合読出モードが選択されたとき、入力端子Aと出力端子Dとを接続する。切替器31は、読出モード選択回路13により1画素独立読出モードが選択されたとき、入力端子Aと出力端子Bとを接続し、入力端子Cと出力端子Dとを接続する。
【0045】
すなわち、第1信号処理回路25から出力された画像信号は、2画素混合読出モードのときには、単に切替器31を経由して第2信号処理回路26に出力され、1画素独立読出モードのときには、切替器31を経由してメモリ制御演算回路32に出力される。
第2信号処理回路26は、入力された画像信号から輝度信号および色信号を分離して取り出すとともに、ガンマ補正等の信号処理を行い、ビデオ信号を出力する。
【0046】
メモリ制御演算回路32は、読出モード選択回路13により1画素独立読出モードが選択されたとき、第1信号処理回路25から出力された奇数フィールド画像および偶数フィールド画像を切替器31を介して入力し、入力された奇数フィールド画像および偶数フィールド画像を画像メモリ33に記憶する。
【0047】
また、メモリ制御演算回路32は、画像メモリ33に記憶された奇数フィールド画像および偶数フィールド画像をCCD撮像素子22の画素配列に対応するように並べ替え1フレーム分の画像を構成する。さらに、メモリ制御演算回路32は、並べ替えられた1フレーム分の画像から、2画素混合読出モードにおけるCCD撮像素子22の垂直転送レジスタ60と同様に、垂直方向に隣接する画素50の信号を加算もしくは平均化して混合する処理を、1ライン交互にずらして行い、第1フィールド画像および第2フィールド画像を構成する。
【0048】
読出順序制御回路15は、ストロボ信号発生回路14から出力されたストロボ発光信号STRを入力し、入力されたストロボ発光信号STRをCCD駆動回路23の読出信号の出力状態に応じて出力する。
【0049】
図3は、図1に示された読出順序制御回路15の構成を示すブロック図である。
図3に示すように、読出順序制御回路15は、読出ライン判別回路41、1V遅延回路42、セレクタ43およびマスク信号出力回路44を備える。
【0050】
読出順序制御回路15に入力されたストロボ発光信号STRは、読出ライン判別回路41、1V遅延回路42およびセレクタ43に入力される。
読出ライン判別回路41は、ストロボ発光信号STRが入力されたとき、CCD駆動回路23により奇数ライン読出信号および偶数ライン読出信号のいずれの読出信号が、直後の垂直同期信号VSに同期して出力されるかを判別する。読出ライン判別回路41は、偶数ライン読出信号が出力されると判別されたときには、ストロボ発光信号STRを遅延させるための遅延信号DLYをセレクタ43およびマスク信号出力回路44に出力する。
【0051】
1V遅延回路42は、入力されたストロボ発光信号STRを1フィールド期間遅延させて出力する。
セレクタ43は、入力端子A、入力端子Bおよび出力端子Cを有する。セレクタ43は、読出ライン判別回路41から出力された遅延信号DLYが入力されたとき、入力端子Aと出力端子Cとを接続し、遅延信号DLYが入力されないとき、入力端子Bと出力端子Cとを接続する。
【0052】
すなわち、読出ライン判別回路41により偶数ライン読出信号が出力されると判別されたときには、1V遅延回路42により1フィールド期間遅延されたストロボ発光信号STRがセレクタ43から出力され、読出ライン判別回路41により奇数ライン読出信号が出力されると判別されたときには、ストロボ発光信号STRは、遅延されずにセレクタ43から出力される。
【0053】
マスク信号出力回路44は、読出ライン判別回路41から出力された遅延信号DLYが入力されたとき、CCD駆動回路23の偶数ライン読出信号の出力を中止するためのマスク信号MASKを出力する。CCD駆動回路23は、マスク信号出力回路44から出力されたマスク信号MASKが入力されたとき、次の偶数ライン読出信号の出力を中止する。
【0054】
なお、ストロボ照明装置20のストロボの発光時期、すなわち、ストロボ信号発生回路14によるストロボ発光信号STRの発生時期は、CCD駆動回路23の奇数ライン読出信号および偶数ライン読出信号の出力と時間的に重ならないように設定されている。CCD撮像素子22の垂直転送レジスタ60による画像信号の転送中に、ストロボを発光すると、各画素50に信号が蓄積されずに、そのまま垂直転送レジスタ60に転送され、信号がなくなってしまうからである。
【0055】
図4は、図1〜図3に示されたビデオカメラの静止画撮影モードの動作を示すタイムチャートである。
同期信号発生回路24により1フィールド期間毎に垂直同期信号VSが発せられ、CCD駆動回路23により、この垂直同期信号VSに同期して奇数ライン読出信号および偶数ライン読出信号が交互に出力される。
【0056】
撮影者により静止画ボタン12が押されると、期間Aにおいて、読出モード選択回路13により1画素独立モードを選択する読出モード選択信号MSELがCCD駆動回路23および切替器31に出力される。同時に、ストロボ信号発生回路14により所定のタイミングでストロボ発光信号STRが発せられ、読出順序制御回路15の読出ライン判別回路41、1V遅延回路42およびセレクタ43に入力される。
【0057】
読出ライン判別回路41では、次の期間Bの垂直同期信号VSに同期してCCD駆動回路23により奇数ライン読出信号および偶数ライン読出信号のいずれの読出信号が出力されるかが判別される。図4から理解されるように、期間Aでは、CCD駆動回路23により奇数ライン読出信号が出力されたので、期間Bでは、CCD駆動回路23により偶数ライン読出信号が出力される。このため、読出ライン判別回路41により偶数ライン読出信号が出力されると判別され、遅延信号DLYがセレクタ43およびマスク信号出力回路44に出力される。
【0058】
一方、1V遅延回路42では、入力されたストロボ発光信号STRが1フィールド期間遅延され、セレクタ43に出力される。セレクタ43では、読出ライン判別回路41により出力された遅延信号DLYが入力され、入力端子Aと出力端子Cとが接続される。これにより、読出ライン判別回路41に入力されたストロボ発光信号STRは、1フィールド期間遅延されて読出ライン判別回路41から出力される。
【0059】
一方、マスク信号出力回路44では、遅延信号DLYが入力されると、CCD駆動回路23の偶数ライン読出信号の出力を中止するためのマスク信号MASKが出力される。これにより、CCD駆動回路23では、期間Bの垂直同期信号VSに同期する、図中、破線で示される偶数ライン読出信号の出力が中止される。
【0060】
期間Bにおいて、読出ライン判別回路41により1フィールド期間遅延されたストロボ発光信号STRがストロボ照明装置20、CCD駆動回路23およびメモリ制御演算回路32に入力される。ストロボ照明装置20では、ストロボ発光が行われ、照明が当てられた被写体の像がCCD撮像素子22の各画素50に取り込まれる。
【0061】
期間Cにおいて、CCD駆動回路23により垂直同期信号VSに同期して奇数ライン読出信号が出力され、CCD撮像素子22の奇数ラインの各画素50のそれぞれの信号が垂直転送レジスタ60および水平転送レジスタ70を介して出力される。CCD撮像素子22から出力された奇数フィールドの画像信号は、第1信号処理回路25により所定の信号処理が施され、メモリ制御演算回路32を介して画像メモリ33に記憶される。
【0062】
期間Dにおいて、CCD駆動回路23により垂直同期信号VSに同期して偶数ライン読出信号が出力され、CCD撮像素子22の偶数ラインの各画素50のそれぞれの信号が垂直転送レジスタ60および水平転送レジスタ70を介して出力される。CCD撮像素子22から出力された偶数フィールドの画像信号は、第1信号処理回路25により所定の信号処理が施され、メモリ制御演算回路32を介して画像メモリ33に記憶される。
【0063】
画像メモリ33に記憶された奇数フィールドおよび偶数フィールドの画像信号は、メモリ制御演算回路32によりCCD撮像素子22の画素配列に対応するように並べ替えられ1フレーム分の画像が構成され、さらに、垂直方向に隣接する画素50の信号を混合する処理が1ライン交互にずらして行われ、第1フィールド画像および第2フィールド画像が構成される。第1フィールド画像および第2フィールド画像は、メモリ制御演算回路32により読み出され、切替器31を介して第2信号処理回路26に出力される。
【0064】
第2信号処理回路26により第1フィールド画像および第2フィールド画像から輝度信号および色信号が分離して取り出され、ガンマ補正等の所定の信号処理が施され、ビデオ信号として出力される。出力されたビデオ信号は、図示しない内部の画像メモリに記憶されるか、外部装置に出力される。
【0065】
なお、ストロボ発光信号STRが読出順序制御回路15に入力され、読出ライン判別回路41により次の期間に奇数ライン読出信号が出力されると判別されたときには、読出ライン判別回路41により遅延信号DLYは出力されず、セレクタ43の入力端子Bと出力端子Cとが接続されるので、読出順序制御回路15に入力されたストロボ発光信号STRは遅延されずに、そのまま読出順序制御回路15から出力される。
【0066】
これにより、次の期間において、CCD駆動回路23により垂直同期信号VSに同期して奇数ライン読出信号が出力され、CCD撮像素子22から奇数フィールドの画像信号が出力され、さらに次の期間において、CCD駆動回路23により垂直同期信号VSに同期して偶数ライン読出信号が出力され、CCD撮像素子22から偶数フィールドの画像信号が出力される。
【0067】
また、このビデオカメラの動画撮影モードの動作は、従来のビデオカメラと同様の動作であるため、その説明を省略する。
【0068】
以上説明したように、この実施の形態のビデオカメラでは、撮影者により静止画ボタン12が押されたとき、読出モード選択回路13により1画素独立モードを選択する。CCD駆動回路23により奇数ライン読出信号と偶数ライン読出信号とを垂直同期信号VSに同期して交互に出力し、CCD撮像素子22から奇数フィールドの画像信号と偶数フィールドの画像信号とを交互に読み出す。これら奇数フィールドおよび偶数フィールドの画像信号からメモリ制御演算回路32により第1および第2フィールドの画像信号が構成される。したがって、1回の撮影で、CCD撮像素子22の1フレーム分の画像信号を得ることができるので、垂直解像度の高い静止画像を得ることができる。
【0069】
また、この実施の形態のビデオカメラでは、読出順序制御回路15を設け、CCD駆動回路23により、常に、奇数ライン読出信号を先に出力してから偶数ライン読出信号を出力するように構成する。
【0070】
ところで、図2に示された補色型のカラーフィルタアレイでは、垂直方向に隣接する2つの画素50のそれぞれのカラーフィルタの色が異なる。このため、垂直方向に隣接する2つの画素の信号飽和の光量レベルも異なる。
一般に、CCD撮像素子では、S/N比(signal-to-noise ratio )の良好な画像を得るため、そのダイナミックレンジの上限に近い領域まで活用する。このため、CCD撮像素子の各画素では、信号飽和が発生し、それぞれの画素からあふれた信号電荷が隣接する画素や信号線にもれこむ場合が多い。
【0071】
したがって、同じ被写体を同じ照明で撮影した場合、最初に読み出すフィールド画像の違いにより、信号レベルの異なる画像が得られることになる。
そこで、この実施の形態のビデオカメラでは、静止画を撮影するとき、常に奇数フィールド画像から読み出すように構成することで、例えば、同じ照明で同じ被写体の静止画を繰り返し撮影した場合、同じ信号レベルの画像が再現されるようにした。なお、常に偶数フィールド画像から読み出すようにしてもよいことはいうまでもない。
【0072】
図5は、テストチャートが撮影された静止画像の輝度信号の比較例を示す図である。
図5(a)に示すように、一様な赤色の領域80R、一様な青色の領域80B、一様な黄色の領域80Yが水平方向に並んだテストチャート80の静止画を同じ照明で繰り返し2回撮影し、1回目に撮影された静止画像および2回目に撮影された静止画像を、同位置の1ラインの輝度信号により比較する。
【0073】
図5(b)に示すように、1回目の撮影において、CCD撮像素子の偶数フィールド画像から先に読み出し、2回目の撮影において、CCD撮像素子の奇数フィールド画像から先に読み出し、それぞれの静止画像を撮影すると、テストチャートの黄色の部分の輝度信号のレベルにΔYの差が生じてしまい、1回目には明るい画像が、2回目には暗い画像が得られる。
【0074】
このように、カラーフィルタの色の違いによる2つの画素の信号飽和レベルの差の影響は、特に、黄色やシアン等の輝度レベルの高い色成分を含む画像信号に顕著に現れる。
【0075】
これに対し、図5(c)に示すように、1回目の撮影および2回目の撮影の双方とも、奇数フィールド画像から先に読み出すと、テストチャートの黄色部分の輝度信号の差がない静止画像が得られる。したがって、再現性の良い静止画像を撮影することができる。
【0076】
なお、この実施の形態のビデオカメラでは、静止画ボタン12が押されたとき、ストロボ照明装置20によりストロボを発光するように構成しているが、ストロボの発光は必要に応じて行うように構成してもよい。
【0077】
例えば、図示しない液晶パネルにメニュー画面を表示し、静止画ボタン12が押されたとき、強制的にストロボを発光させるモード、強制的にストロボを発光させないモード、周囲の明るさを検知し、検知された明るさが一定値以下のとき、ストロボを発光する自動モードのうち、いずれかの1つのモードをあらかじめ設定するように構成することが可能である。
【0078】
また、この実施の形態のビデオカメラでは、静止画ボタン12が押されたとき、1画素独立読出モードを選択するように構成しているが、例えば、図示しない液晶パネルにメニュー画面を表示し、2画素混合読出モードおよび1画素独立読出モードのうち、いずれか1つの読出モードをあらかじめ選択するように構成することも可能である。
【0079】
【発明の効果】
この発明のビデオカメラによれば、読出モード選択手段により1画素独立読出モードが選択されたとき、駆動回路により奇数ライン読出信号と偶数ライン読出信号とが1フィールド期間毎に交互に出力される。このとき、駆動回路からは、常に同じ読出信号から先に出力される。これにより、固体撮像素子から奇数フィールドの画像と偶数フィールドの画像とが常に同じ順序で出力され、画像記憶手段に記憶される。奇数フィールドおよび偶数フィールドの画像は、画像混合手段により1フレーム分の静止画像に合成され、さらに、垂直方向に隣接する2つの画素の信号を1ライン交互にずらして混合された2つのフィールド画像が構成される。
【0080】
したがって、1度の撮影で2つのフィールド画像が得られ、1フレーム分の画像信号を取り出すことができるので、垂直解像度の高い画像を得ることができる。また、固体撮像素子から奇数フィールドの画像と偶数フィールドの画像とを常に同じ順序で読み出すことができるので、同じ被写体の静止画を繰り返し撮影した場合、信号の飽和レベルの変動のない、再現性の良い画像を得ることができる。
【0081】
また、この発明のビデオカメラによれば、前記動画撮影操作手段により操作命令が入力されたとき、前記2画素混合読出モードを選択し、前記静止画撮影操作手段により操作命令が入力されたとき、前記1画素独立読出モードを選択する。したがって、従来通りの方法で動画を撮影することができ、静止画を撮影するときには、常に解像度の高い、再現性の良い静止画像を得ることができる。
【0082】
さらに、この発明のビデオカメラによれば、前記静止画撮影操作手段により操作命令が入力され、前記読出モード選択手段により1画素独立読出モードが選択されたとき、前記駆動回路から次に出力される読出信号が先に出力すべきライン読出信号かどうかを読出信号判別回路により判別する。そして、当該読出信号が先に出力すべきライン読出信号でないと判別されたとき、マスク信号出力回路によりマスク信号を出力し、駆動回路により当該ライン読出信号の出力を中止する。
したがって、前記静止画撮影操作手段により操作命令が入力され、前記読出モード選択手段により1画素独立読出モードが選択されたとき、駆動回路により先に出力すべきラインの読出信号を確実に出力することができる。
【0083】
また、この発明のビデオカメラによれば、前記静止画撮影操作手段により操作命令が入力されたときにストロボ照明を1回発光するストロボ照明手段を設け、前記駆動回路から次に出力される読出信号が、前記読出信号判別回路により先に出力すべきライン読出信号でないと判別されたとき、遅延回路により、前記駆動回路から次に出力される読出信号が、前記読出信号判別回路により先に出力すべきライン読出信号であると判別されたときよりも、ストロボ照明手段の発光時期を1フィールド期間遅延させる。
したがって、駆動回路から先に出力されるライン読出信号に合わせてストロボを発光することができるので、常に安定した明るさの静止画像を得ることができる。
【0084】
また、この発明のビデオカメラによれば、CCD撮像素子により固体撮像素子を構成するので、MOS(metal oxide semiconductor )撮像素子と比較してS/N比の高い画像を容易に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明に係る一実施の形態のビデオカメラの構成を示すブロック図である。
【図2】 図1に示されたCCD撮像素子22の構成を示す図である。
【図3】 図1に示された読出順序制御回路15の構成を示すブロック図である。
【図4】 図1〜図3に示されたビデオカメラの静止画撮影モードの動作を示すタイムチャートである。
【図5】 テストチャートが撮影された静止画像の輝度信号の比較例を示す図である。
【図6】 静止画撮影モードを有する従来のビデオカメラの構成を示すブロック図である。
【図7】 図6に示された従来のビデオカメラの静止画撮影モードの動作を示すタイムチャートである。
【符号の説明】
11 動画ボタン、 12 静止画ボタン、 13 読出モード選択回路、 14 ストロボ信号発生回路、 15 読出順序制御回路、 20 ストロボ照明装置、 21 レンズ、 22 CCD撮像素子、 23 CCD駆動回路、24 同期信号発生回路、 25 第1信号処理回路、 26 第2信号処理回路、 31 切替器、 32 メモリ制御演算回路、 33 画像メモリ、 41 読出ライン判別回路、 42 1V遅延回路、 43 セレクタ、 44マスク信号出力回路、 50 画素、 60 垂直転送レジスタ、 70 水平転送レジスタ、 VS 垂直同期信号、 MSEL 読出モード選択信号、 STR ストロボ発光信号、 DLY 遅延信号、 MASK マスク信号。
Claims (5)
- 補色型のカラーフィルタアレイを通して入射する光を光電変換して蓄積するマトリクス状に配置された複数の画素と、前記複数の画素の各列のそれぞれに設けられ、対応する列の画素に蓄積された信号を入力し、入力された信号を垂直方向に転送する複数の垂直転送レジスタと、前記複数の垂直転送レジスタにより垂直方向に転送された1ライン分の信号を入力し、入力された1ラインの信号を水平方向に転送して出力する水平転送レジスタとを有し、前記垂直転送レジスタは、垂直方向に隣接する2つの画素の信号を1フィールド期間毎に1ライン交互にずらして加算もしくは平均化して混合する2画素混合手段を有する固体撮像素子と、
前記複数の画素から構成される1フレーム分の画像のうち、垂直方向に隣接する2つの画素の信号を1フィールド期間毎に1ライン交互にずらして混合し、混合された1フィールド分の画像を読み出す2画素混合読出モード、並びに、前記複数の画素から構成される1フレーム分の画像のうち、奇数ラインのフィールド画像と偶数ラインのフィールド画像とを1フィールド期間毎に交互に読み出す1画素独立読出モードのうち、いずれか一方の読出モードを選択する読出モード選択手段と、
前記読出モード選択手段により2画素混合読出モードが選択されたとき、前記複数の画素のうち奇数ラインの画素の信号を読み出すための奇数ライン読出信号および前記複数の画素のうち偶数ラインの画素の信号を読み出すための偶数ライン読出信号を1フィールド期間毎に出力し、前記読出モード選択手段により1画素独立読出モードが選択されたとき、前記奇数ライン読出信号と前記偶数ライン読出信号とを1フィールド期間毎に交互に出力し、前記固体撮像素子を駆動する駆動回路と、
前記読出モード選択手段により1画素独立読出モードが選択されたとき、前記駆動回路により交互に出力された奇数ラインおよび偶数ライン読出信号に従って前記固体撮像素子から交互に読み出された奇数ラインおよび偶数ラインのフィールド画像を記憶する画像記憶手段と、
前記画像記憶手段に記憶された奇数ラインおよび偶数ラインのフィールド画像を合成して1フレーム分の静止画像を構成し、構成された1フレーム分の静止画像の垂直方向に隣接する2つの画素の信号を1ライン交互にずらして混合し、2つのフィールド画像を構成する画像混合手段とを備え、
前記駆動回路は、前記読出モード選択手段により1画素独立読出モードが選択されたとき、奇数ライン読出信号および偶数ライン読出信号のうち、常にいずれか一方の同じ読出信号から先に出力することを特徴とするビデオカメラ。 - 動画を撮影するための操作命令を入力する動画撮影操作手段と、
静止画を撮影するための操作命令を入力する静止画撮影操作手段とを有し、
前記読出モード選択手段は、
前記動画撮影操作手段により操作命令が入力されたとき、前記2画素混合読出モードを選択し、前記静止画撮影操作手段により操作命令が入力されたとき、前記1画素独立読出モードを選択することを特徴とする請求項1に記載のビデオカメラ。 - 前記静止画撮影操作手段により操作命令が入力され、前記読出モード選択手段により1画素独立読出モードが選択されたとき、前記駆動回路により次に出力される読出信号が先に出力すべきライン読出信号かどうかを判別する読出信号判別回路と、
前記読出信号判別回路により次に出力されるライン読出信号が、先に出力すべきライン読出信号でないと判別されたとき、当該読出信号の出力を中止させるマスク信号を出力するマスク信号出力回路とを有し、
前記駆動回路は、前記マスク信号出力回路により出力されたマスク信号が入力されたとき、次のライン読出信号の出力を中止することを特徴とする請求項2に記載のビデオカメラ。 - 前記静止画撮影操作手段により操作命令が入力されたとき、所定のタイミングでストロボ照明を1回発光するストロボ照明手段と、
前記読出信号判別回路により次に出力されるライン読出信号が、先に出力すべきライン読出信号でないと判別されたとき、前記ストロボ照明手段の発光時期を、前記読出信号判別回路により次に出力されるライン読出信号が、先に出力すべきライン読出信号であると判別されたときよりも、1フィールド期間遅延させる遅延回路とを有することを特徴とする請求項3に記載のビデオカメラ。 - 前記固体撮像素子は、CCD(charge coupled device )撮像素子であることを特徴とする請求項1に記載のビデオカメラ。
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