JP4409696B2

JP4409696B2 - デジタルカメラ

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Publication number: JP4409696B2
Application number: JP2000024862A
Authority: JP
Inventors: 憲司船本; 勝明渡辺
Original assignee: Fujifilm Corp
Current assignee: Fujifilm Corp
Priority date: 2000-02-02
Filing date: 2000-02-02
Publication date: 2010-02-03
Anticipated expiration: 2020-02-02
Also published as: JP2001218114A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、固体撮像装置、およびカメラに関する。特に、本発明は、画像を撮像するための固体撮像装置、およびその固体撮像装置を利用可能なカメラに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、デジタルカメラはＣＣＤなどの固体撮像装置を用いて画像を撮像する。近年、より解像度の高い画像を得るために、固体撮像装置の高画素化が進んでいる。
【０００３】
特開平６−２０５２７２号公報は、カメラの回転角度に応じて、画像を反転するカメラを開示する。特開平１０−２００８４２号公報は、ＬＣＤ表示部を回転させたときに、画像を反転してＬＣＤ表示部に表示するカメラを開示する。特開平９−１２１３００号公報は、液晶モニタの位置に応じて、画像を反転して表示させるカメラを開示する。特開平１０−１７３９８４号公報は、撮影時に記録された天地情報を基に自動的に正立画像を再生できるカメラを開示する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
固体撮像装置が高画素化するにつれて、固体撮像装置から信号を読み出す際に、信号が減衰したり、駆動周波数の増加に伴って消費電力が増加するなどの問題が生じるに至った。
【０００５】
そこで本発明は、上記の課題を解決することのできる固体撮像装置およびデジタルカメラを提供することを目的とする。この目的は特許請求の範囲における独立項に記載の特徴の組み合わせにより達成される。また従属項は本発明の更なる有利な具体例を規定する。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
即ち、本発明の第１の形態における固体撮像装置は、固体撮像装置であって、入射した光を光電変換して信号電荷を生成する複数の受光素子からなる受光部と、受光素子に接して設けられ、受光素子が生成した信号電荷を固体撮像装置の長手方向に沿って転送する複数の第１の転送部と、複数の第１の転送部から伝達された信号電荷を固体撮像装置の短手方向に沿って転送する第２の転送部とを備える。
【０００７】
受光部は、長手方向に沿って第１の間隔をおいて配置されてなる第１の受光素子列と、第１の受光素子列の受光素子の位置から長手方向に沿って第１の間隔の略半分だけずれた位置に受光素子が配置されてなる第２の受光素子列とが、短手方向に第２の間隔をおいて交互に配置されていても良い。主に赤成分の光を受光素子に入射させるＲフィルタ、主に緑成分の光を受光素子に入射させるＧフィルタ、および主に青成分の光を受光素子に入射させるＢフィルタを更に有し、第１の受光素子列の受光素子上には、ＲフィルタおよびＢフィルタが交互に設けられ、第２の受光素子列の受光素子上には、Ｇフィルタが設けられても良い。Ｒフィルタが設けられた第１の受光素子列と、Ｇフィルタが設けられた第２の受光素子列と、Ｂフィルタが設けられた第１の受光素子列と、Ｇフィルタが設けられた第２の受光素子列とが、短手方向に沿ってこれらの順に繰り返し設けられても良い。受光部における、短手方向に沿った第１の行上の受光素子が生成した第１の信号電荷と、第１の行に隣接した第２の行上の受光素子が生成した第２の信号電荷とが、第１の転送部から第２の転送部へ実質的に同時に転送されることにより、第２の転送部が、第１の信号電荷と第２の信号電荷とを、短手方向に沿って交互に出力しても良い。
【０００８】
本発明の第１の形態におけるデジタルカメラは、被写体の画像を記録するためのデジタルカメラであって、被写体からの光を光電変換して信号電荷を生成する複数の受光素子からなる受光部と、受光素子に接して設けられ、受光素子が生成した信号電荷を固体撮像装置の長手方向に沿って転送する複数の第１の転送部と、複数の第１の転送部から伝達された信号電荷を固体撮像装置の短手方向に沿って転送する第２の転送部とを有し、短手方向がデジタルカメラの上下方向になるように配置された固体撮像装置と、信号電荷を処理してデジタル信号に変換し、デジタル画像を生成する撮像信号処理部と、デジタル画像を格納する、２次元的なアドレス指定が可能なメモリと、被写体の画像の向きとデジタル画像の向きとが一致するように、デジタル画像の水平方向と垂直方向とを交換してメモリに格納する回転処理制御部とを備える。
【０００９】
受光部は、長手方向に沿って第１の間隔をおいて配置されてなる第１の受光素子列と、第１の受光素子列の受光素子の位置から長手方向に沿って第１の間隔の略半分だけずれた位置に受光素子が配置されてなる第２の受光素子列とが、短手方向に第２の間隔をおいて交互に配置されていても良い。デジタル信号の転送を制御するＤＭＡコントローラを更に備え、回転処理制御部は、ＤＭＡコントローラがメモリに対して出力するアドレスの上位アドレスと下位アドレスとを交換することによって、デジタル画像の水平方向と垂直方向とを交換しても良い。固体撮像装置は、受光素子に入射する光の成分を制限する複数の種類のカラーフィルタを更に有し、ＤＭＡコントローラは、異なるカラーフィルタが設けられた受光素子から出力された複数の信号電荷に対応する複数のデジタル信号を同時に転送しても良い。デジタル信号を一時的に格納するためのバッファメモリを更に備え、バッファメモリは、第１の転送部の１回の転送動作に伴って第２の転送部から出力された信号電荷をデジタル信号に変換したデータ列の容量よりも少ない記憶容量を有する複数のデータバッファを含んでも良い。デジタル信号に対して信号処理を行う信号処理部を更に備え、回転処理は、信号処理に先だって行われても良い。回転処理制御部は、デジタル信号をバッファメモリからメモリへ転送する際に、メモリの上位アドレス方向へデジタル信号を格納することによって、デジタル画像の水平方向と垂直方向とを交換しても良い。
【００１０】
なお上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではなく、これらの特徴群のサブコンビネーションも又発明となりうる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態はクレームにかかる発明を限定するものではなく、又実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【００１２】
図１は、本発明の実施形態に係るデジタルカメラ１０の全体の構成を示す。固体撮像装置については、図２以降で詳述する。本実施形態のデジタルカメラ１０は、静止画の撮像の他に、動画の記録再生を行うことができる。デジタルカメラ１０は、主に撮像ユニット２０、音声取得ユニット１３０、制御ユニット４０、処理ユニット６０、表示ユニット１００、および操作ユニット１１０を含む。
【００１３】
撮像ユニット２０は、撮影および結像に関する機構部材および電気部材を含む。撮像ユニット２０はまず、映像を取り込んで処理を施す撮影レンズ２２、絞り２４、シャッタ２６、光学ＬＰＦ（ローパスフィルタ）２８、固体撮像装置の一例としてのＣＣＤ３０、および撮像信号処理部３２を含む。撮影レンズ２２は、フォーカスレンズやズームレンズ等からなる。この構成により、被写体像がＣＣＤ３０の受光面上に結像する。結像した被写体像の光量に応じ、ＣＣＤ３０の各受光素子（図示せず）に電荷が蓄積される（以下その電荷を「信号電荷」という）。信号電荷は、リードゲートパルスによってシフトレジスタ（図示せず）に読み出され、レジスタ転送パルスによって電圧信号として順次読み出される。ＣＣＤ３０の動作については、図２以降で詳述する。
【００１４】
デジタルカメラ１０は一般に電子シャッタ機能を有するので、シャッタ２６のような機械式シャッタは必須ではない。電子シャッタ機能を実現するために、ＣＣＤ３０にシャッタゲートを介してシャッタドレインが設けられる。シャッタゲートを駆動すると信号電荷がシャッタドレインに掃き出される。シャッタゲートの制御により、各センサエレメントに電荷を蓄積するための時間、すなわちシャッタスピードが制御できる。
【００１５】
ＣＣＤ３０から出力される電圧信号、すなわちアナログ信号は撮像信号処理部３２でＲ、Ｇ、Ｂ成分に色分解され、ホワイトバランス調整処理、ＣＤＳ（相関二重サンプリング）処理、ＡＧＣ（自動ゲインコントロール）処理などの必要な処理を行い、所定のタイミングでＲ、Ｇ、Ｂ信号を順次Ａ／Ｄ変換し、その結果得られたデジタルの画像データ（以下単に「デジタル画像データ」とよぶ）を処理ユニット６０へ出力する。
【００１６】
撮像ユニット２０はさらに、ファインダ３４とストロボ３６を有する。ファインダ３４には図示しないＬＣＤを内装してもよく、その場合、後述のメインＣＰＵ６２等からの各種情報をファインダ３４内に表示できる。ストロボ３６は、コンデンサ（図示せず）に蓄えられたエネルギが放電管３６ａに供給されたときそれが発光することで機能する。
【００１７】
音声取得ユニット１３０は、外界の音声を取得するための機構部材および電気部材を含む。音声取得ユニット１３０は、音声を取り込んで処理を施すマイクロホン１３２および音声信号処理部１３４を含む。音声信号処理部１３４は、マイクロホン１３２が取り込んだ音声信号を必要なタイミングで順次Ａ／Ｄ変換し、その結果得られた音声データ（以下単に「デジタル音声データ」とよぶ）を処理ユニット６０へ出力する。音声信号処理部１３４は、ノイズを軽減するための処理や、音声レベルを調整する処理を行っても良い。
【００１８】
制御ユニット４０は、ズーム駆動部４２、フォーカス駆動部４４、絞り駆動部４６、シャッタ駆動部４８、それらを制御する制御系ＣＰＵ５０、測距センサ５２、および測光センサ５４をもつ。ズーム駆動部４２などの駆動部は、それぞれステッピングモータ等の駆動手段を有する。レリーズスイッチ１１４の押下に応じ、測距センサ５２は被写体までの距離を測定し、測光センサ５４は被写体輝度を測定する。測定された距離のデータ（以下単に「測距データ」という）および被写体輝度のデータ（以下単に「測光データ」という）は制御系ＣＰＵ５０へ送られる。制御系ＣＰＵ５０は、ユーザから指示されたズーム倍率等の撮影情報に基づき、ズーム駆動部４２とフォーカス駆動部４４を制御して撮影レンズ２２のズーム倍率とピントの調整を行う。
【００１９】
制御系ＣＰＵ５０は、１画像フレームのＲＧＢのデジタル信号積算値、すなわちＡＥ情報に基づいて絞り値とシャッタスピードを決定する。決定された値にしたがい、絞り駆動部４６とシャッタ駆動部４８がそれぞれ絞り量の調整とシャッタ２６の開閉を行う。
【００２０】
制御系ＣＰＵ５０はまた、測光データに基づいてストロボ３６の発光を制御し、同時に絞り２４の絞り量を調整する。ユーザが映像の取込を指示したとき、ＣＣＤ３０が電荷蓄積を開始し、測光データから計算されたシャッタ時間の経過後、蓄積された電荷が撮像信号処理部３２へ出力される。
【００２１】
処理ユニット６０は、デジタルカメラ１０全体、とくに処理ユニット６０自身を制御するメインＣＰＵ６２と、これによって制御されるメモリ制御部６４、ＹＣ処理部７０、オプション装置制御部７４、圧縮伸張処理部７８、通信Ｉ／Ｆ部８０、音声出力部９４、ＶＲＡＭコントローラ１４２、信号処理部１４４、バッファ制御部１４８、ＳＤＲＡＭコントローラ１５０、ＤＭＡコントローラ１５４、回転処理制御部１５６などを有する。メインＣＰＵ６２は、シリアル通信などにより、制御系ＣＰＵ５０との間で必要な情報をやりとりする。メインＣＰＵ６２の動作クロックは、クロック発生器８８から与えられる。クロック発生器８８は、制御系ＣＰＵ５０、表示ユニット１００に対してもそれぞれ異なる周波数のクロックを提供する。
【００２２】
メインＣＰＵ６２には、キャラクタ生成部８４とタイマ８６が併設されている。タイマ８６は電池でバックアップされ、つねに日時をカウントしている。このカウント値から撮影日時に関する情報、その他の時刻情報がメインＣＰＵ６２に与えられる。キャラクタ生成部８４は、撮影日時、タイトル等の文字情報を発生し、この文字情報が適宜撮影画像に合成される。
【００２３】
メモリ制御部６４は、不揮発性メモリ６６とメインメモリ６８を制御する。不揮発性メモリ６６は、ＥＥＰＲＯＭ（電気的消去およびプログラム可能なＲＯＭ）やＦＬＡＳＨメモリなどで構成され、ユーザーによる設定情報や出荷時の調整値など、デジタルカメラ１０の電源がオフの間も保持すべきデータが格納されている。不揮発性メモリ６６には、場合によりメインＣＰＵ６２のブートプログラムやシステムプログラムなどが格納されてもよい。一方、メインメモリ６８は一般にＤＲＡＭのように比較的安価で容量の大きなメモリで構成される。メインメモリ６８は、撮像ユニット２０および音声取得ユニット１３０から出力されたデータを格納するフレームメモリとしての機能、各種プログラムをロードするシステムメモリとしての機能、その他ワークエリアとしての機能をもつ。不揮発性メモリ６６とメインメモリ６８は、処理ユニット６０内外の各部とメインバス８２を介してデータのやりとりを行う。
【００２４】
ＹＣ処理部７０は、デジタル画像データにＹＣ変換を施し、輝度信号Ｙと色差（クロマ）信号Ｂ−Ｙ、Ｒ−Ｙを生成する。輝度信号と色差信号はメモリ制御部６４によってメインメモリ６８に一旦格納される。圧縮伸張処理部７８はメインメモリ６８から順次輝度信号と色差信号を読み出して圧縮する。こうして圧縮されたデータ（以下単に「圧縮データ」という）は、オプション装置制御部７４を介してオプション装置７６の一種であるメモリカードへ書き込まれる。ＹＣ処理部７０は、後述の信号処理部１４４によって実現されても良い。
【００２５】
信号処理部１４４は、デジタル画像データに各種処理を施すための回路を含む。具体的には、上記したＹＣ変換処理、画素補間処理、ガンマ補正処理などの処理が行われる。カラー画像を得るための信号処理回路としては、ＧストライプＲ／Ｂ市松型や、ベイヤー型などの既知のカラーフィルタ配列を有するＣＣＤ３０から出力されたデジタル画像データの処理に適した回路が開発されている。このような回路を信号処理部１４４に用いても良い。
【００２６】
処理ユニット６０はさらにエンコーダ７２をもつ。エンコーダ７２は輝度信号と色差信号を入力し、これらをビデオ信号（ＮＴＳＣやＰＡＬ信号）に変換してビデオ出力端子９０から出力する。オプション装置７６に記録されたデータからビデオ信号を生成する場合、そのデータはまずオプション装置制御部７４を介して圧縮伸張処理部７８へ与えられる。つづいて、圧縮伸張処理部７８で必要な伸張処理が施されたデータはエンコーダ７２によってビデオ信号へ変換される。エンコーダ７２は、信号処理部１４４の内部に含まれていても良い。
【００２７】
オプション装置制御部７４は、オプション装置７６に認められる信号仕様およびメインバス８２のバス仕様にしたがい、メインバス８２とオプション装置７６の間で必要な信号の生成、論理変換、または電圧変換などを行う。デジタルカメラ１０は、オプション装置７６として前述のメモリカードのほかに、例えばＰＣＭＣＩＡ準拠の標準的なＩ／Ｏカードをサポートしてもよい。その場合、オプション装置制御部７４は、ＰＣＭＣＩＡ用バス制御ＬＳＩなどで構成してもよい。
【００２８】
通信Ｉ／Ｆ部８０は、デジタルカメラ１０がサポートする通信仕様、たとえばＵＳＢ、ＲＳ−２３２Ｃ、イーサネットなどの仕様に応じたプロトコル変換等の制御を行う。通信Ｉ／Ｆ部８０は、必要に応じてドライバＩＣを含み、ネットワークを含む外部機器とコネクタ９２を介して通信する。そうした標準的な仕様のほかに、例えばプリンタ、カラオケ機、ゲーム機等の外部機器との間で独自のＩ／Ｆによるデータ授受を行う構成としてもよい。
【００２９】
音声出力部９４は、メインメモリ６８またはオプション装置７６から読み出されたデジタル音声データを、スピーカー９８またはヘッドホン接続端子９６を介してヘッドホンなどの外部機器へ出力するための処理を行う。具体的には、Ｄ／Ａ変換処理、伸張処理、増幅処理などが行われる。これらの処理の一部または全てがメインＣＰＵ６２で行われても良い。
【００３０】
ＶＲＡＭコントローラ１４２は、ＶＲＡＭ１４０を制御する。ＶＲＡＭ１４０は、撮像された画像や、その他必要な情報をＬＣＤモニタ１０２に表示させるためのメモリである。ＶＲＡＭ１４０に格納された表示データは、モニタドライバ１０６を介してＬＣＤモニタ１０２へ伝達される。バッファ制御部１４８は、バッファメモリ１４６を制御する。バッファメモリ１４６は、デジタル画像データなどを転送する際に、データを一時的に格納しておくためのメモリである。例えば、撮像信号処理部３２から出力されたデジタル画像データは、一旦バッファメモリ１４６に順次格納され、ＤＭＡコントローラ１５４によって順次ＳＤＲＡＭ１５２へ転送される。ＳＤＲＡＭコントローラ１５０は、ＳＤＲＡＭ１５２を制御する。ＳＤＲＡＭ１５２は、２次元的なアドレス指定が可能であり、デジタル画像データなどを格納しておくためのメモリである。ＳＤＲＡＭ１５２に代えて、ＤＲＡＭなどの２次元的なアドレッシングが可能な他のメモリを用いても良い。ＳＤＲＡＭ１５２は、メインメモリ６８によって実現されても良い。このとき、メモリ制御部６４がＳＤＲＡＭコントローラ１５０の機能を有しても良い。
【００３１】
ＤＭＡコントローラ１５４は、メインＣＰＵ６２を介さずにデータを転送するための制御を行う。本実施形態のＤＭＡコントローラ１５４は、１回に３２ビットのデータを転送することができる。本実施形態では、１つの受光素子が出力した信号電荷に対応するデジタル信号、すなわち１画素のデータは１２ビットで構成されている。したがって、ＤＭＡコントローラ１５４は、１回の転送動作によって、２画素分のデータを同時に転送することができる。１回に転送できるデータ量をさらに増やし、複数画素分のデータを同時に転送しても良い。１画素のデータ量は、１６ビット、３２ビット、６４ビットなどであっても良い。
【００３２】
回転処理制御部１５６は、デジタル画像の水平方向と垂直方向とを交換して、デジタル画像を回転するための処理を制御する。回転処理制御部１５６は、ＤＭＡコントローラ１５４がＳＤＲＡＭ１５２に対して出力するアドレスの上位アドレスと下位アドレスとを交換する処理を行っても良い。例えば、ＤＭＡコントローラ１５４の上位アドレス線をＳＤＲＡＭ１５２の上位アドレス線と接続し、ＤＭＡコントローラ１５４の下位アドレス線をＳＤＲＡＭ１５２の下位アドレス線と接続して通常のＤＭＡ転送を行う回路と、ＤＭＡコントローラ１５４の上位アドレス線をＳＤＲＡＭ１５２の下位アドレス線と接続し、ＤＭＡコントローラ１５４の下位アドレス線をＳＤＲＡＭ１５２の上位アドレス線と接続して回転処理を行う回路とを、スイッチで制御するような構成であっても良い。
【００３３】
表示ユニット１００は、ＬＣＤモニタ１０２とＬＣＤパネル１０４を有する。それらはＬＣＤドライバであるモニタドライバ１０６、パネルドライバ１０８によってそれぞれ制御される。ＬＣＤモニタ１０２は、例えば２インチ程度の大きさでカメラ背面に設けられ、現在の撮影や再生のモード、撮影や再生のズーム倍率、電池残量、日時、モード設定のための画面、被写体画像などを表示する。ＬＣＤパネル１０４は例えば小さな白黒ＬＣＤでカメラ上面に設けられ、画質（ＦＩＮＥ／ＮＯＲＭＡＬ／ＢＡＳＩＣなど）、ストロボ発光／発光禁止、標準撮影可能枚数、画素数、電池容量などの情報を簡易的に表示する。
【００３４】
操作ユニット１１０は、ユーザがデジタルカメラ１０の動作やそのモードなどを設定または指示するために必要な機構および電気部材を含む。レリーズスイッチ１１４は、半押しと全押しの二段階押し込み構造になっている。例えば、デジタルカメラ１０が静止画撮影モードにあるとき、レリーズスイッチ１１４の半押しでＡＦおよびＡＥがロックし、全押しで撮像画像の取込が行われ、必要な信号処理、データ圧縮等の後、メインメモリ６８、オプション装置７６等に記録される。デジタルカメラ１０が動画撮影モードにあるとき、レリーズスイッチ１１４の半押しでＡＦおよびＡＥがロックし、全押しで動画の記録が開始される。レリーズスイッチ１１４が押し続けられている間は動画の記録が行われ、レリーズスイッチ１１４がオフになると動画の記録が停止するような構成であっても良い。レリーズスイッチ１１４が一旦オフになっても動画の記録が引き続いて行われ、再度レリーズスイッチ１１４が押下されると動画の記録が停止するような構成であっても良い。操作ユニット１１０は、これらのスイッチの他に、回転式のダイヤル型スイッチや、十字キーなどによる入力を受け付けても良い。これらは図１において機能設定部１１６と総称されている。操作ユニット１１０で指定できる動作または機能の例として、「ファイルフォーマット」、「特殊効果」、「印画」、「決定／保存」、「表示切換」等がある。ズームスイッチ１１８は、ズーム倍率を決定する。
【００３５】
以上の構成による主な動作は以下のとおりである。
【００３６】
まずデジタルカメラ１０のパワースイッチ１１２がオンされ、カメラ各部に電力が供給される。メインＣＰＵ６２は、機能設定部１１６の状態を読み込むことで、デジタルカメラ１０が、静止画撮影モード、静止画再生モード、動画撮影モード、動画再生モード、機能設定モード、データ転送モードのいずれにあるかを判断する。
【００３７】
デジタルカメラ１０が静止画撮影モードであるとき、メインＣＰＵ６２はレリーズスイッチ１１４の半押し状態を監視する。半押し状態が検出されたとき、メインＣＰＵ６２は測光センサ５４および測距センサ５２からそれぞれ測光データと測距データを得る。得られたデータに基づいて制御ユニット４０が動作し、撮影レンズ２２のピント、絞りなどの調整が行われる。調整が完了すると、ＬＣＤモニタ１０２に「スタンバイ」などの文字を表示してユーザーにその旨を伝え、つづいてレリーズスイッチ１１４の全押し状態を監視する。レリーズスイッチ１１４が全押しされると、所定のシャッタ時間をおいてシャッタ２６が閉じられ、ＣＣＤ３０の蓄積電荷が撮像信号処理部３２へ掃き出される。撮像信号処理部３２は、信号電荷に対してＣＤＳ処理、ＡＧＣ処理などの必要な処理を行った後、アナログ信号をＡ／Ｄ変換してデジタル信号に変換し、デジタル画像を生成する。撮像信号処理部３２による処理の結果生成されたデジタル画像データはメインバス８２へ出力される。デジタル画像データは一旦バッファメモリ１４６へ格納され、この後ＤＭＡコントローラ１５４によってＳＤＲＡＭ１５２へ転送される。このとき、後述するように、回転して読み出されたデジタル画像データが、ＤＭＡコントローラ１５４のアドレッシングによって元の配置に戻される。ＳＤＲＡＭ１５２に格納されたデジタル画像データは、ＤＭＡコントローラ１５４によって信号処理部１４４へ送られ、必要な信号処理を受ける。その後、圧縮伸張処理部７８で圧縮処理を施され、オプション装置制御部７４を経由してオプション装置７６へ記録される。信号処理部１４４から出力されたデジタル画像データは、同時にＶＲＡＭ１４０へ格納される。こうして、デジタル画像データがＬＣＤモニタ１０２に表示される。記録された画像は、フリーズされた状態でしばらくＬＣＤモニタ１０２に表示され、ユーザーは撮影画像を知ることができる。以上で一連の撮影動作が完了する。
【００３８】
デジタルカメラ１０が静止画再生モードであるとき、メインＣＰＵ６２は、ＳＤＲＡＭコントローラ１５０を介してＳＤＲＡＭ１５２から最後に撮影した画像を読み出し、これを表示ユニット１００のＬＣＤモニタ１０２へ表示する。この状態でユーザーが入力ユニット２００などによって「順送り」、「逆送り」を指示すると、現在表示している画像の前後に撮影された画像が読み出され、ＬＣＤモニタ１０２へ表示される。
【００３９】
デジタルカメラ１０が動画撮影モードであるとき、メインＣＰＵ６２は、レリーズスイッチ１１４の中途押下状態を監視する。中途押下状態が検出されたとき、メインＣＰＵ６２は前述の静止画撮影モードのときと同様に記録品質調整処理を行う。このとき、同時に音声レベル調整処理が行われる。続いて、メインＣＰＵ６２はレリーズスイッチ１１４の最終押下状態を監視する。レリーズスイッチ１１４が全押しされると、所定の同期信号に基づいてＣＣＤ３０の蓄積電荷が撮像信号処理部３２へ掃き出される。その後、静止画撮影モードのときと同様な処理を経てデジタル画像データが順次オプション装置７６へ記録される。このとき、同時に音声取得ユニット１３０が取得した音声データが順次オプション装置７６へ記録される。動画を記録している間、メインＣＰＵ６２は、レリーズスイッチ１１４の中途押下状態を監視する。中途押下状態が検出されると、メインＣＰＵ６２は動画および音声の記録を停止する。
【００４０】
デジタルカメラ１０が動画再生モードであるとき、メインＣＰＵ６２は、操作ユニット１１０から伝達されるユーザの指示に基づいて、オプション装置制御部７４を介してオプション装置７６から動画データを読み出す。動画データは、データフォーマットに応じて圧縮伸張処理部７８、ＹＣ処理部７０、および音声出力部９４で必要な処理を施された後、画像がＬＣＤモニタ１０２へ表示され、音声がヘッドホン接続端子９６またはスピーカ９８に出力される。ユーザーは、操作ユニット１１０を介して、「再生」、「停止」、「早送り」、「巻き戻し」、「反転」、「一時停止」などの指示を伝達し、所望の情報を再生することができる。
【００４１】
デジタルカメラ１０が機能設定モードにあるとき、ユーザは、ＬＣＤモニタ１０２の表示に従って機能設定部１１６を操作し、デジタルカメラ１０の機能を設定することができる。デジタルカメラ１０がデータ転送モードにあるとき、コネクタ９２を介して外部機器へデータを転送することができる。
【００４２】
図２は、固体撮像装置の一例としてのＣＣＤ３０の構成を概略的に示す。本実施形態のＣＣＤ３０は、入射した光を光電変換して信号電荷を生成する複数の受光素子２０２からなる受光部２００と、受光素子２０２に接して設けられ受光素子２０２が生成した信号電荷をＣＣＤ３０の長手方向に沿って転送する第１の転送部の一例としての水平転送路２０４と、水平転送路２０４から伝達された信号電荷をＣＣＤ３０の短手方向に沿って転送する第２の転送部の一例としての垂直転送路２０６と、垂直転送路２０６によって転送された信号を出力するための出力アンプ２０８とを備える。これによれば、ＣＣＤ３０の短手方向に信号電荷を読み出すので、信号の減衰を抑えることができる。本実施形態の受光部２００においては、ＣＣＤ３０の長手方向に沿って第１の間隔ｄ_１をおいて配置されてなる第１の受光素子列２１０と、第１の受光素子列２１０の受光素子２０２の位置から長手方向に沿って第１の間隔ｄ_１の略半分だけずれた位置に受光素子２０２が配置されてなる第２の受光素子列２１２とが、ＣＣＤ３０の短手方向に第２の間隔ｄ_２をおいて交互に配置されている。このような受光素子の配列は、一般にハニカム構造と呼ばれている。本実施形態においては、第２の間隔ｄ_２は受光素子２０２の開口径にほぼ等しく、第１の間隔ｄ_１は第２の間隔ｄ_２のほぼ２倍である。第１の間隔ｄ_１は、第２の間隔ｄ_２の２倍に等しくなくても良い。例えば、第１の間隔ｄ_１を短くし、水平方向により多くの受光素子２０２を配置することで、水平方向の解像度を高めることができる。本実施形態の受光素子２０２は８角形の開口形状を有していたが、他の形状であっても良い。受光素子２０２は、ＣＣＤ３０がデジタルカメラ１０に配置されたときの垂直方向に１０２４行、水平方向に１５３６列配置されている。本実施形態の受光素子２０２の開口部は縦横比が１対１であるため、ＣＣＤ３０の長手方向は水平方向であり、短手方向は垂直方向である。受光素子２０２の開口部の縦横比は１対１でなくても良く、例えば、３対２であっても良い。
【００４３】
撮像時には、蓄積電荷転送パルスによって各受光素子２０２の読み出しゲート（図示せず）がオンになり、受光素子２０２によって生成された信号電荷が水平転送路２０４へ転送される。次に、水平駆動パルスを水平転送路２０４に繰り返し与えることにより、信号電荷が順次垂直転送路２０６に転送される。各水平転送路２０４からの信号電荷が垂直転送路２０６に入力される毎に、垂直駆動パルスが垂直転送路２０６に繰り返し与えられ、信号電荷が順次出力アンプ２０８へ転送される。ここで、短手方向に沿った第１の行（例えば図２の１列）上の受光素子２０２が生成した信号電荷と、第１の行に隣接した第２の行（図２の２列）上の受光素子２０２が生成した信号電荷とが、１回の水平駆動パルスによって同時に水平転送路２０４から垂直転送路２０６へ転送される。したがって、垂直転送路２０６は、第１の行の信号電荷と第２の行の信号電荷を交互に出力することになる。図２に示した点線の矢印は、１列と２列の受光素子２０２が生成した信号電荷が、ジグザグ状に読み出されることを模式的に示したものである。これによれば、２列を同時に読み出すことができるので、読み出し時間を短縮することができる。
【００４４】
図３（ａ）（ｂ）（ｃ）は、ＣＣＤ３０の信号電荷が読み出され、従来の方法でＳＤＲＡＭ１５２に格納される様子を示す図である。図３（ａ）は、ＣＣＤ３０から信号電荷が読み出される様子を示す。本実施形態のＣＣＤ３０は、受光素子２０２に入射する光の成分を制限する複数の種類のカラーフィルタを有する。カラーフィルタは、主に赤成分の光を透過するＲフィルタ、主に緑成分の光を透過するＧフィルタ、および主に青成分の光を透過するＢフィルタを含む。第１の受光素子列２１０の受光素子２０２上には、ＲフィルタおよびＢフィルタが交互に設けられており、第２の受光素子列２１２の受光素子２０２上には、Ｇフィルタが設けられている。図２で説明した手順で信号電荷を読み出すと、まず１列と２列の信号電荷が交互に読み出される。参照番号２１４で示したものは、１列と２列の信号電荷が読み出される様子を仮想的に示したものである。このように、垂直転送路２０６には、水平転送路２０４から、１列と２列の信号電荷が同時に転送される。そして、垂直転送路２０６が順次出力アンプ２０８へ信号電荷を転送し、出力アンプ２０８が信号電荷を出力する。１列と２列の信号電荷は、Ｒ_００、Ｇ_１１、Ｂ_０２、Ｇ_１３、Ｒ_０４、Ｇ_１５、Ｂ_０６、Ｇ_１７、・・・の順に出力される。
【００４５】
図３（ｂ）は、ＣＣＤ３０から出力された信号電荷が撮像信号処理部３２によって処理され、得られたデジタル信号がバッファメモリ１４６に格納される様子を示す。バッファメモリ１４６には、ＣＣＤ３０が出力した信号電荷の順と同じ順番で、デジタル信号が一時的に格納される。すなわち、Ｒ_００、Ｇ_１１、Ｂ_０２、Ｇ_１３、Ｒ_０４、Ｇ_１５、Ｂ_０６、Ｇ_１７、・・・の順にデジタル信号が格納される。
【００４６】
図３（ｃ）は、バッファメモリ１４６に格納されたデジタル信号をＤＭＡコントローラ１５４によってＳＤＲＡＭ１５２へ転送した様子を示す。ＳＤＲＡＭ１５２は、図中の水平方向を下位アドレスで、垂直方向を上位アドレスで指定することによって、２次元的なアドレス指定が可能なメモリである。従来のＤＭＡ転送によれば、下位アドレスをインクリメントしながら転送を行うので、バッファメモリ１４６に格納されたデジタル信号が水平方向に沿って順に格納されていく。しかしながら、ＣＣＤ３０は、信号電荷を垂直方向に読み出して出力しているので、これをそのままＳＤＲＡＭ１５２へ水平方向に沿って格納すると、ＣＣＤ３０が撮像した被写体の画像と、ＳＤＲＡＭ１５２に格納されたデジタル画像の向きが一致しない。
【００４７】
図４（ａ）（ｂ）は、ＣＣＤ３０が撮像した被写体の画像と、図３の方法でＳＤＲＡＭ１５２に格納されたデジタル画像との関係を示す。図４（ａ）は、ＣＣＤ３０が撮像した被写体の画像を示す。図４（ｂ）は、ＳＤＲＡＭ１５２に格納されたデジタル画像をそのままＬＣＤモニタ１０２へ表示した様子を示す。図３で説明したように、ＳＤＲＡＭ１５２に格納されたデジタル画像は、垂直方向と水平方向が入れ替わっているので、被写体の画像と異なる向きに表示されてしまう。
【００４８】
図５（ａ）（ｂ）（ｃ）は、ＣＣＤ３０の信号電荷が読み出され、本実施形態の方法でＳＤＲＡＭ１５２に格納される様子を示す図である。図５（ａ）は、ＣＣＤ３０から信号電荷が読み出される様子を示す。図３（ａ）に示した例と同様に、信号電荷が読み出される。図５（ｂ）は、ＣＣＤ３０から出力された信号電荷が撮像信号処理部３２によって処理され、得られたデジタル信号がバッファメモリ１４６に格納される様子を示す。図５（ｃ）は、バッファメモリ１４６に格納されたデジタル信号をＤＭＡコントローラ１５４によってＳＤＲＡＭ１５２へ転送した様子を示す。本実施形態では、回転処理制御部１５６は、ＤＭＡコントローラ１５４がＳＤＲＡＭ１５２に対して出力する書き込みアドレスの上位アドレスと下位アドレスとを交換する。したがって、ＤＭＡコントローラ１５４が下位アドレスをインクリメントしながらデジタル信号を転送したとき、図５（ｃ）に示すようにＳＤＲＡＭ１５２上では上位アドレス方向へデジタル信号が格納される。これによれば、デジタル画像の水平方向と垂直方向とを交換することによって、被写体の画像とデジタル画像の向きを一致させることができる。本実施形態においては、ＣＣＤ３０は、第１の行の信号電荷と第２の行の信号電荷を交互に出力するが、ＤＭＡコントローラ１５４が２画素分のデータを同時に転送するので、ＳＤＲＡＭ１５２上には、ＣＣＤ３０上と全く同じ画素配列が再現される。ＣＣＤ３０が信号電荷を１行ずつ出力するときは、ＤＭＡコントローラ１５４が１画素分のデータをＳＤＲＡＭ１５２の上位アドレス方向へ逐次転送すれば、同様にＳＤＲＡＭ１５２上に全く同じ画素配列が再現される。ＣＣＤ３０が２行の信号電荷を交互に出力し、ＤＭＡコントローラ１５２が１画素分のデータを逐次転送するときには、下位アドレスと上位アドレスを交互にインクリメントし、ジグザグ状にＳＤＲＡＭ１５２へ格納すれば良い。
【００４９】
このようにしてＳＤＲＡＭ１５２へ格納されたデジタル信号は、さらに信号処理部１４４へ転送され、ＹＣ変換処理、アパーチャ処理、ガンマ補正処理などの必要な処理を受ける。このとき、デジタル信号は水平方向へ１ライン分読み出され、順次信号処理部１４４へ転送される。予めＳＤＲＡＭ１５２に転送する際に回転処理が行われているので、信号処理部１４４へ転送するときにはクロックに同期して１ライン分連続して読み出すことができる。このため、ＳＤＲＡＭ１５２の特長を生かした高速な処理が可能となる。水平方向に読み出されたデジタル信号は、例えばＲ_００、Ｇ_１１、Ｂ_２０、Ｇ_３１、Ｒ_４０、Ｇ_５１、Ｂ_６０、Ｇ_７１、・・・のカラー配列を有する。このカラー配列は、ＧストライプＲ／Ｂ市松型のカラー配列と同じである。これにより、信号処理部１４４として、既存のＧストライプＲ／Ｂ市松型の信号処理回路を利用することができる。
【００５０】
図６は、本実施形態のバッファメモリ１４６の構成を示す。バッファメモリ１４６は、６個のデータバッファＡ０〜Ａ５を有する。データバッファは、水平転送路２０４の１回の転送動作に伴って垂直転送路２０６から出力された信号電荷をデジタル信号に変換したデータ列の容量よりも少ない記憶容量を有する。すなわち、データバッファは、ＣＣＤ３０の短手方向にジグザグ状に読み出される２列（以下、単に１ラインという）のデータ列の容量よりも少ない記憶容量を有する。本実施形態においては、垂直転送路２０６から出力される１ライン分の画素数は２０４８画素であるが、１つのデータバッファの容量は、３２０画素分しかない。このように、１ライン分の容量よりも少ない記憶容量を有するデータバッファが使用できる理由を、図７を用いて説明する。
【００５１】
図７は、撮像信号処理部３２から出力されたデジタル信号が、データバッファに一時的に格納され、さらにＤＭＡコントローラ１５４によってＳＤＲＡＭ１５２へ転送される様子を示す。上段に示したＣＣＤ有効データは、撮像信号処理部３２から出力されるデジタル信号のデータ列を示す。１個の横長の長方形が、１ライン分のデータ列を示す。中段に示したデータバッファ書き込みは、撮像信号処理部３２から出力されたデジタル信号がデータバッファへ格納される様子を示す。下段のデータバッファＤＭＡ出力は、データバッファに格納されたデジタル信号がＤＭＡコントローラ１５４によってＳＤＲＡＭ１５２へ転送される様子を示す。まず、撮像信号処理部３２から出力されたデジタル信号は、データバッファＡ０へ格納される。データバッファＡ０の容量は１ライン分の容量よりも少ないので、格納しきれなかったデジタル信号は、続いてデータバッファＡ１へ格納される。このとき、データバッファＡ１への格納作業に並行して、データバッファＡ０からＳＤＲＡＭ１５２へデジタル信号がＤＭＡ転送される。本実施形態では、ＤＭＡコントローラ１５４は、２画素分のデータを同時に転送する。これにより、データバッファＡ０からＳＤＲＡＭ１５２への転送時間は、データバッファＡ１への格納作業に要する時間よりも短くすることができる。したがって、データバッファＡ１の容量がいっぱいになったとき、データバッファＡ０のデジタル信号は全てＳＤＲＡＭ１５２へ転送されているので、続いてデータバッファＡ０へデジタル信号を格納することができる。以上の構成により、バッファメモリ１４６の容量を少なくすることができるとともに、ＣＣＤ３０の画素数がさらに多くなった場合でも汎用的に同じ処理回路を用いることができる。本実施形態では、６個のデータバッファを設けていたが、データバッファの数はシステムの構成に合わせて変更しても良い。少なくとも２個のデータバッファが必要である。
【００５２】
図８は、ＣＣＤ３０のカラーフィルタ配列の他の例を示す。このカラーフィルタ配列を有するＣＣＤ３０が出力した信号電荷を、本実施形態と同様に処理すると、信号処理部１４４へ入力されるデータのカラー配列は、Ｒ、Ｇ、Ｂ、Ｇ、・・・となり、ＧストライプＲ／Ｂ市松型のカラー配列と同様になる。これにより、既存のＧストライプＲ／Ｂ市松型の信号処理回路を利用することができる。
【００５３】
図９は、ＣＣＤ３０のカラーフィルタ配列の他の例を示す。図９においては、Ｒフィルタが設けられた第１の受光素子列２２０と、Ｇフィルタが設けられた第２の受光素子列２２２と、Ｂフィルタが設けられた第１の受光素子列２２４と、Ｇフィルタが設けられた第２の受光素子列２２６とが、ＣＣＤ３０の短手方向に沿ってこれらの順に繰り返し設けられている。このカラーフィルタ配列を有するＣＣＤ３０が出力した信号電荷を、本実施形態と同様に処理すると、信号処理部１４４へ入力されるデータのカラー配列は、２２０および２２２に関しては、Ｒ、Ｇ、Ｒ、Ｇ、・・・となり、２２４および２２６に関しては、Ｂ、Ｇ、Ｂ、Ｇ、・・・となる。これは、ベイヤー型のカラー配列と同様である。これにより、既存のベイヤー型の信号処理回路を利用することができる。
【００５４】
図１０は、ＣＣＤ３０のカラーフィルタ配列の他の例を示す。このカラーフィルタ配列を有するＣＣＤ３０が出力した信号電荷を、本実施形態と同様に処理すると、信号処理部１４４へ入力されるデータのカラー配列は、２２０および２２２に関しては、Ｒ、Ｇ、Ｒ、Ｇ、・・・となり、２２４および２２６に関しては、Ｂ、Ｇ、Ｂ、Ｇ、・・・となる。これは、ベイヤー型のカラー配列と同様である。これにより、既存のベイヤー型の信号処理回路を利用することができる。
【００５５】
回転処理制御部１５６の機能は、ＤＭＡコントローラ１５４自身が有していても良い。すなわち、ＤＭＡコントローラ１５４が、上位アドレスをインクリメントしながらデータを転送するモードを有していても良い。回転処理制御部１５６と、ＤＭＡコントローラ１５４の双方の機能をメインＣＰＵ６２が有し、メインＣＰＵ６２によってデータ転送が行われても良い。
【００５６】
本実施形態では、撮像信号処理部３２から出力されたデジタル信号をバッファメモリ１４６へ格納し、これをＳＤＲＡＭ１５２へ転送する際に回転処理を行ったが、回転処理のタイミングはこの限りではない。例えば、ＳＤＲＡＭ１５２へ一旦格納したデジタル信号を、バッファメモリ１４６へ転送し、再度ＳＤＲＡＭ１５２へ転送する際に回転処理を行っても良い。ＳＤＲＡＭ１５２へ一旦格納したデジタル信号を、信号処理部１４４へ転送する際に、上位アドレス方向へデータを読み出していくことにより、回転処理を行っても良い。回転処理は、信号処理に先立って行われることが好ましい。これによれば、人間の目が水平方向に対して高い解像度を有していることに対応して、水平方向に高い解像度が得られるように設計された既存の信号処理回路を利用し、望みの通り水平方向に高い解像度を得ることができる。
【００５７】
なお、デジタルカメラ１０を９０°回転させて画像を撮像する、いわゆる縦撮り時には、回転処理を行わずにそのまま信号処理を行い、画像を記録しても良い。このとき、記録されたデジタル画像は、被写体の画像と同じ向きになる。
【００５８】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更又は改良を加えることができることが当業者に明らかである。その様な変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【００５９】
【発明の効果】
上記説明から明らかなように、本発明によれば信号処理に適したデータを出力することができる固体撮像装置、およびその固体撮像装置を利用できるデジタルカメラを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の実施形態に係るデジタルカメラの全体構成を示す図である。
【図２】図２は、固体撮像装置の一例としてのＣＣＤの構成を概略的に示した図である。
【図３】図３（ａ）（ｂ）（ｃ）は、ＣＣＤの信号電荷が読み出され、従来の方法でＳＤＲＡＭに格納される様子を示す図である。
【図４】図４（ａ）（ｂ）は、ＣＣＤ３０が撮像した被写体の画像と、図３の方法でＳＤＲＡＭ１５２に格納されたデジタル画像との関係を示す図である。
【図５】図５（ａ）（ｂ）（ｃ）は、ＣＣＤ３０の信号電荷が読み出され、本実施形態の方法でＳＤＲＡＭ１５２に格納される様子を示す図である。
【図６】図６は、本実施形態のバッファメモリ１４６の構成を示す図である。
【図７】図７は、撮像信号処理部から出力されたデジタル信号が、データバッファに一時的に格納され、さらにＤＭＡコントローラによってＳＤＲＡＭへ転送される様子を示す図である。
【図８】図８は、ＣＣＤのカラーフィルタ配列の他の例を示す図である。
【図９】図９は、ＣＣＤのカラーフィルタ配列の他の例を示す図である。
【図１０】図１０は、ＣＣＤのカラーフィルタ配列の他の例を示す図である。
【符号の説明】
１０デジタルカメラ
２０撮像ユニット
３０ＣＣＤ
３２撮像信号処理部
４０制御ユニット
６０処理ユニット
１００表示ユニット
１１０操作ユニット
１３０音声取得ユニット
１４４信号処理部
１４６バッファメモリ
１５２ＳＤＲＡＭ
１５４ＤＭＡコントローラ
１５６回転処理制御部
２００受光部
２０２受光素子
２０４水平転送路
２０６垂直転送路
２０８出力アンプ
２１０第１の受光素子列
２１２第２の受光素子列

Claims

被写体の画像を記録するためのデジタルカメラであって、
前記被写体からの光を光電変換して信号電荷を生成する複数の受光素子からなる受光部と、前記複数の受光素子に接して設けられ、前記複数の受光素子が生成した前記信号電荷を該固体撮像装置の長手方向に沿って転送する複数の第１の転送部と、前記複数の第１の転送部から伝達された前記信号電荷を該固体撮像装置の短手方向に沿って転送する第２の転送部と、前記複数の受光素子に入射する光の成分を制限する複数の種類のカラーフィルタとを有し、前記短手方向が当該デジタルカメラの上下方向になるように配置された固体撮像装置と、
前記信号電荷を処理してデジタル信号に変換し、デジタル画像を生成する撮像信号処理部と、
前記デジタル画像を格納する、２次元的なアドレス指定が可能なメモリと、
前記被写体の画像の向きと前記デジタル画像の向きとが一致するように、前記デジタル画像の水平方向と垂直方向とを交換して前記メモリに格納する回転処理制御部と、
前記デジタル信号の転送を制御するＤＭＡコントローラと
を備え、
前記回転処理制御部は、前記ＤＭＡコントローラが前記メモリに対して出力するアドレスの上位アドレスと下位アドレスとを交換することによって、前記デジタル画像の水平方向と垂直方向とを交換し、
前記ＤＭＡコントローラは、異なる前記カラーフィルタが設けられた前記複数の受光素子から出力された複数の前記信号電荷に対応する複数の前記デジタル信号を同時に転送するデジタルカメラ。
前記受光部は、前記長手方向に沿って第１の間隔をおいて配置されてなる第１の受光素子列と、前記第１の受光素子列の受光素子の位置から前記長手方向に沿って第１の間隔の略半分だけずれた位置に受光素子が配置されてなる第２の受光素子列とが、前記短手方向に第２の間隔をおいて交互に配置されてなる請求項１に記載のデジタルカメラ。
前記デジタル信号を一時的に格納するためのバッファメモリを更に備え、前記バッファメモリは、前記複数の第１の転送部の１回の転送動作に伴って前記第２の転送部から出力された前記信号電荷を前記デジタル信号に変換したデータ列の容量よりも少ない記憶容量を有する複数のデータバッファを含む請求項１または請求項２に記載のデジタルカメラ。
前記回転処理制御部は、前記デジタル信号を前記バッファメモリから前記メモリへ転送する際、前記メモリの上位アドレス方向へ前記デジタル信号を格納することによって、前記デジタル画像の水平方向と垂直方向とを交換する請求項３に記載のデジタルカメラ。
前記デジタル信号に対して信号処理を行う信号処理部を更に備え、前記回転処理は、前記信号処理に先だって行われる請求項１から請求項４のいずれかに記載のデジタルカメラ。