JPH0678265A - 撮像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 被写体が移動しても画質が極端に劣化しない
ようにする。 【構成】 連続する３フィールドの画像データを所定画
素数単位のブロックにそれぞれ分割し、上記３フィール
ドの画像データのうちの第１フィールドの画像データと
第３フィールドの画像データとを比較して画像データの
動きの有無を各ブロック毎に検出し、画像データの動き
が検出されたブロックについて、上記第１フィールドの
画像データから第２フィールドに相当する走査線のデー
タを補間して補間データを生成し、上記動きのあったブ
ロックに関しては第１フィールドのデータと上記第１フ
ィールドのデータから生成した補間データとを用いてフ
レームデータを構成するとともに、動きの無かったブロ
ックについては上記第１フィールドのデータおよび上記
第２フィールドのデータを用いてそのブロックのフレー
ムデータを構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は撮像装置に関し、特に、
静止画を撮像する撮像装置に用いて好適なものである。

【０００２】

【従来の技術】図７は、従来の静止画撮像装置の一例を
示すブロック図である。図７において、１はレンズ、２
は絞り、３は上記レンズ１によって結像された光学像を
電気信号に変換する固体撮像素子、４は固体撮像素子３
を駆動するための駆動パルスを発生する固体撮像素子駆
動回路である。

【０００３】また、５は固体撮像素子３から与えられる
アナログ信号の出力をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ
変換回路、６は上記Ａ／Ｄ変換回路５によりＡ／Ｄ変換
された固体撮像素子の出力から記録すべき信号（例えば
ＲＧＢ信号）に信号処理する信号処理回路である。

【０００４】次いで、７は信号処理回路の出力信号をデ
ータ圧縮するデータ圧縮回路、８はデータ出力インター
フェース回路である。更に、９はハードディスクやメモ
リカードのようなデジタル記録媒体、１０は外部に接続
されたパーソナルコンピュータ（ＰＣ）の入力部であ
る。また、１１はシステム全体をコントロールするシス
テム制御回路である。１２は撮影動作を開始するトリガ
ーとなるレリーズスイッチであり、上記レリーズスイッ
チ１２がオンすることによって一連の撮影動作が開始さ
れる。

【０００５】上記固体撮像素子３としては、図８の構成
図に示すインターラインＣＣＤが最もよく用いられる。
なお、図８（ａ）は奇数フィールド読み出しを説明する
図であり、（ｂ）は偶数フィールドの読み出しを説明す
る図である。図８において、２０１は光を電荷に変え与
えられるフォトダイオードを示し、２０２は上記フォト
ダイオード２０１から読み出した電荷を垂直方向に１水
平期間に１段シフトする垂直ＣＣＤを示している。

【０００６】また、２０３は垂直ＣＣＤ２０２から転送
された電荷を水平方向に転送する水平ＣＣＤ、２０４は
水平ＣＣＤ２０３から転送された電荷を電圧に変換する
出力アンプ、２０５は信号出力端子である。

【０００７】図８に示したように、垂直ＣＣＤ２０２の
段数は通常フォトダイオード２０１の数の半数の段数し
かない。すなわち、図８に示した固体撮像素子３は１フ
レームの信号電荷を１度に読み出すことができない構造
になっている。この理由としては、垂直ＣＣＤ２０２の
電荷転送が４相電極で行われるため、転送段数を２倍に
すると転送電極を形成する際の微細加工が困難であるこ
とによる。また、転送段数を２倍にすると転送容量が半
減してしまうので、十分なダイナミックレンジが得られ
無くなることも大きな理由の１つである。

【０００８】したがって、従来は奇数フィールドには図
８（ａ）のごとく、奇数段目のフォトダイオード２０１
の電荷を読み出すようにしている。また、偶数フィール
ドには図８（ｂ）に示したごとく、偶数段目のフォトダ
イオード２０１の電荷を読み出すようにしている。

【０００９】なお、図示しないが、通常インターライン
ＣＣＤは電子シャッター機能を備えており、基板電位と
してパルス状に高電位をかけることにより、その時点ま
でに全部のフォトダイオード２０１に蓄積されていた電
荷を基板方向に同時に吐き出してリセットする機能を有
している。

【００１０】図９は、図７に示した撮像装置の撮像シー
ケンスを説明する図である。固体撮像素子３はテレビレ
ートで連続的に駆動されているが、レリーズスイッチ１
２がオンされるのに同期して、連続する２フィールドが
１フレームの静止画として記録される。

【００１１】図９において、時刻Ｔ０以前にレリーズス
イッチ１２がオンされたものとする。そして、時刻Ｔ０
において基板電位にパルス状の高電位が印加され、全フ
ォトダイオード２０１の電荷がリセットされて露光電荷
の蓄積動作が開始される。次の時刻Ｔ１〜Ｔ３は垂直ブ
ランキング期間であり、上記垂直ブランキング期間中の
時刻Ｔ２に奇数フィールドに対応する行のフォトダイオ
ード２０１の電荷が垂直ＣＣＤ２０２に転送されること
で、フォトダイオード２０１における露光電荷蓄積が終
了する。

【００１２】上記時刻Ｔ０は、露光電荷蓄積動作が予め
設定されたシャッター秒時になるよう設定される。そし
て、時刻Ｔ３からＴ５にかけて、時刻Ｔ２で垂直ＣＣＤ
２０２に読み出された奇数フィールドの信号の読み出し
が行われると同時に、上記奇数フィールドの信号はＡ／
Ｄ変換回路５にてＡ／Ｄ変換される。

【００１３】次に、上記Ａ／Ｄ変換された奇数フィール
ドの信号は、信号処理回路６にて信号処理され、データ
圧縮回路７に与えられる。そして、このデータ圧縮回路
７にて圧縮された後、データ出力インターフェース回路
８を介して、記録媒体９もしくは外部に接続されたパー
ソナルコンピュータ入力部９に入力されて記録される。

【００１４】同様に、時刻Ｔ４で全フォトダイオード２
０１の電荷がリセットされ露光電荷の蓄積が開始され
る。次の時刻Ｔ５〜Ｔ７は垂直ブランキング期間であ
り、時刻Ｔ６に偶数フィールドに対応するフォトダイオ
ードの電荷が垂直ＣＣＤ２０２に転送され、偶数フィー
ルドに対応する露光電荷蓄積動作が終了する。

【００１５】時刻Ｔ７からＴ８にかけての動作は、時刻
Ｔ６に垂直ＣＣＤ２０１に読み出された偶数フィールド
に対応した信号電荷の読み出しが行われる。そして、奇
数フィールドと同様に信号処理やデータ圧縮等が行われ
るとともに、ＰＣ入力に入力されて記録される。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】上述のごとき構成され
た撮像装置で静止画を記録すると、奇数フィールドと偶
数フィールドにおける露光電荷蓄積の時刻が異なる。こ
のように露光電荷蓄積の時刻が異なっても被写体が静止
物のみの場合は問題無いが、被写体が動いた場合は画質
の劣化が生じる。

【００１７】図１０は、動く被写体があった場合の画質
劣化を説明する図である。図１０（ａ）は、従来の撮像
装置で記録された奇数フィールドの画像データを示して
いる。また、図１０（ｂ）は同様に従来の撮像装置で記
録された偶数フィールドの画像データを示し、図１０
（ｃ）は記録された画像データをモニタに表示、もしく
は紙にプリントした場合の奇数、偶数フィールドを合成
したフレーム静止画像を示している。

【００１８】図１０（ａ）において、１０１は水平方向
に移動する被写体を撮像した奇数フィールドの信号を示
している。また、１０２は静止している被写体を撮像し
た奇数フィールドの信号である。同様に、図１０（ｂ）
において、１０３は水平方向に移動する被写体を撮像し
た奇数フィールドの信号であり、１０４は静止している
被写体を撮像した奇数フィールドの信号である。

【００１９】また、図１０（ｃ）の１０５は水平方向に
移動する被写体を撮像した奇数フィールドの信号１０１
と偶数フィールドの信号１０３を合成したフレーム画像
信号である。更に、１０６は静止した被写体を撮像した
奇数フィールドの信号１０２と偶数フィールドの信号１
０４を合成したフレーム画像信号である。

【００２０】図１０から明らかなように、被写体が静止
している場合は露光蓄積時刻のずれている２つのフィー
ルドの画像情報からフレーム情報を合成しても問題は生
じない。しかし、被写体が移動している場合は、輪郭の
ギザギザが生じたり、２重になった画像がフリッカーを
伴いながら表示されたりする不都合が発生し、画質が極
端に劣化する問題があった。

【００２１】本発明は上述の問題点にかんがみ、被写体
が移動しても画質が極端に劣化しないようにすることを
目的とする。

【００２２】

【課題を解決するための手段】本発明の撮像装置は、連
続する３フィールドの画像データを所定画素数単位のブ
ロックにそれぞれ分割するブロック分割手段と、上記３
フィールドの画像データのうちの第１フィールドの画像
データと第３フィールドの画像データとを比較し、画像
データの動きの有無を各ブロック毎に検出する動き検出
手段と、上記動き検出手段により画像データの動きが検
出されたブロックについて、上記第１フィールドの画像
データから第２フィールドに相当する走査線のデータを
補間して生成する補間手段と、上記動きのあったブロッ
クに関しては第１フィールドのデータと上記第１フィー
ルドのデータとから生成した補間データを用いて上記動
きのあったブロックのフレームデータを構成するととも
に、動きの無かったブロックについては上記第１フィー
ルドのデータと上記第２フィールドのデータとを用いて
そのブロックのフレームデータを構成するフレーム生成
手段とを具備している。

【００２３】

【作用】本発明は少なくとも２つの連続する同一フィー
ルドの画像情報から被写体の動きを検出し、動きのあっ
た部分については、単一フィールドの画像情報のみから
フレーム画像を形成することで、同一フレーム内におけ
る露光蓄積時間にずれが生じることがなくなり、被写体
が動いたときに輪郭がギザギザしたり、２重になったり
する不都合が防止される。

【００２４】

【実施例】以下、本発明の撮像装置の一実施例を図面を
参照して説明する。図１は、本発明の一実施例を示すフ
レーム静止画構成回路のブロック図、図２はフレーム静
止画構成回路３０１を配設した撮像装置のブロック図で
ある。

【００２５】フレーム静止画構成回路３０１は、２フィ
ールドの画像データから１フレームの高画質な静止画を
構成するための回路であり、図２から明らかなように、
データ圧縮回路７の前段に追加される。

【００２６】次に、フレーム静止画構成回路３０１の構
成を図１に従って説明する。図１において、３０２、３
０３、３０４は連続する３フィールドの画像データをそ
れぞれ記憶する第１フィールドメモリ回路、第２フィー
ルドメモリ回路、第３フィールドメモリ回路である。な
お、第１フィールドが奇数フィールドであれば、第２フ
ィールドは偶数フィールド、第３フィールドは奇数フィ
ールドとなり、第１フィールドメモリと第３フィールド
メモリには連続する同一フィールドの画像データが記憶
されることになる。

【００２７】次いで、３０５、３０６、３０７はブロッ
ク化回路であり、第１フィールドメモリ回路３０２、第
２フィールドメモリ回路３０３、第３フィールドメモリ
回路３０４の画像データを、例えば縦横１６画素ずつの
ブロックに分割する機能を有している。

【００２８】３０８は動き検出回路であり、第１フィー
ルドメモリ回路３０２と第３フィールドメモリ回路３０
４に格納された画像を比較することによって、分割され
たブロック中に動きがあったか否かを検出する。また、
３０９は補間回路であり、第１フィールドメモリ回路３
０２に格納された画像データから第２フィールドに相当
する走査線のデータを補間して生成するためのものであ
る。補間の方法としては、例えば隣接する２つの走査線
のデータの平均値を補間データとして求める方法等があ
る。

【００２９】３１０はスイッチであり、動き検出回路３
０８によって動きが検出されたブロックに関しては、第
２フィールドを構成するデータとして補間回路３０９の
出力を用い、動きが検出されなかったブロックに関して
は第２フィールドのデータを用いるように切り換えるた
めのものである。この切り換え動作は、動き検出回路３
０８によって制御されるようになされている。

【００３０】３１１はフレーム情報合成回路であり、第
１フィールドの画像データと第２フィールドの画像デー
タとからフレームの画像データを合成するためのもので
ある。これにより、例えば縦１６画素×横１６画素のブ
ロックであれば、縦３２画素×横１６画素のデータブロ
ックが合成される。その際、第２フィールドのデータと
して、動きがあると判定されたブロックでは第１フィー
ルドから補間したデータが用いられる。また、動きがな
いと判定されたブロックでは第２フィールドのデータが
供給されるようにスイッチ３１０によって切り換えられ
る。３１２はブロック情報合成回路であり、複数のブロ
ックに分割されたデータから１フレームの画像データを
合成するためのものである。

【００３１】図３は、動き検出回路３０８で用いられる
アルゴリズムの一例を示すフローチャートである。図３
に示すように、先ず、ステップＰ１において、ブロック
毎に第１フィールドの画像データと第２フィールドに対
応する画像データの対応する画素間の差の２乗を計算
し、ブロック内で差の２乗の総和Ｓをとる。この場合、
第１フィールドのブロック内でｉ行ｊ列の画素を
ｘ_1ij 、第３フィールドのブロック内でｉ行ｊ列の画素
をｘ_3ij とすると，総和Ｓは次式で示される。

【００３２】

【数１】

【００３３】次いで、ステップＰ２において、総和Ｓが
いき値を越えたか否かを判断する。そして、総和Ｓがい
き値を越えたと判断した場合はそのブロック内で動きが
あったのでステップＰ３に進む。ステップＰ３において
は、ブロックのフレーム信号を合成する際の第２フィー
ルドの構成信号として、第１フィールドの信号から補間
によって作った信号を用いる。また、ステップＰ２にお
いて総和Ｓがいき値以下と判断した場合は、そのブロッ
ク内では動きがなかったのでステップＰ４に進み、フレ
ーム信号を合成する際の第２フィールドの構成信号とし
て、第２フィールドの信号を用いる。

【００３４】図４は、図１０と同様な説明図であり、画
像のブロック化と動き検出を説明する図である。図４に
おいて、画像１０２と１０４を含むブロック内では動き
が検出されないが、画像１０１と１０３を含むブロック
（図中、太線１０５ａで示すブロック）では動き検出回
路３０８により動きが検出される。

【００３５】図５は、本発明の方法によって合成される
フレーム画像を説明する図である。同図において、１０
７は本発明によってフィールド画像から補間によって合
成された動きのある部分のフレーム画像であり、輪郭の
ぎざぎざやフリッカーを伴う２重像がない良好なフレー
ム静止画となっている。

【００３６】なお、図１の実施例では記録時にフレーム
静止画を構成するようにしたが、記録時には上記のよう
な処理を行わずに３フィールド以上の情報を記録してお
き、再生時に３フィールドの情報から前述の手法によっ
てフレーム静止画を構成するようにしてもよい。

【００３７】図６は、再生時にフレーム静止画を構成す
るようにした実施例のブロック図である。同図におい
て、１３は図示しない記録媒体からデータを入力するた
めの入力インターフェース回路、１４は圧縮されたデー
タを伸長するデータ伸長回路、３０１は第１実施例で説
明したフレーム静止画構成回路である。このように、本
発明のフレーム静止画構成回路３０１を用いて再生時に
フレーム静止画を構成する場合、３フィールド以上の連
続したデータがあれば良いので記録時は動画で記録して
もよい。

【００３８】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば動
きがあったブロックについては、第１フィールドの画像
データのみを用いてフレームデータを構成するようにし
たので、垂直ＣＣＤが１フィールドの段数しか無い固体
撮像素子において、動きのある被写体と動きの無い被写
体が混在した場合でも、輪郭のギザギザやフリッカーを
伴った２重像等が発生しないようにすることができる。
また、動きが無い被写体の部分については、第１フィー
ルドの画像データおよび第２フィールドの画像データを
用いてフレームデータを構成するようにしたので、垂直
解像度の高い良好な画像を得ることができる。更に、本
発明を再生時に適用してフレーム静止画を構成すれば、
記録時は動画記録で記録しておくことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示すフレーム静止画構成回
路のブロック図である。

【図２】本発明のフレーム静止画構成回路を設けた撮像
装置の一例を示すブロック図である。

【図３】動き検出回路で用いられるアルゴリズムの一例
を示すフローチャートである。

【図４】画像のブロック化および動き検出を説明する図
である。

【図５】本発明のフレーム静止画構成回路によってフレ
ーム画像を合成する様子を説明する図である。

【図６】再生時にフレーム静止画を構成するようにした
第２実施例を示すブロック図である。

【図７】従来の静止画撮像装置のブロック図である。

【図８】固体撮像素子として最も良く用いられるインタ
ーラインＣＣＤの構成を示す図である。

【図９】図７に示した撮像装置の撮像シーケンスを説明
する図である。

【図１０】動く被写体があった場合の画質劣化を説明す
る図である。

【符号の説明】

１ レンズ ２ 絞り ３ 固体撮像素子 ４ 固体撮像素子駆動回路 ５ Ａ／Ｄ変換回路 ６ 信号処理回路 ７ データ圧縮回路 ８ データ出力インターフェース回路 ９ ディジタル記録媒体 １０ システム制御回路 ３０１ フレーム静止画構成回路 ３０２ 第１フレームメモリ ３０３ 第２フレームメモリ ３０４ 第３フレームメモリ ３０５ ブロック化回路 ３０６ ブロック化回路 ３０７ ブロック化回路 ３０８ 動き検出回路 ３０９ 補間回路 ３１０ 切り換えスイッチ ３１１ フレーム情報合成回路 ３１２ ブロック情報合成回路

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 連続する３フィールドの画像データを所
   定画素数単位のブロックにそれぞれ分割するブロック分
   割手段と、 上記３フィールドの画像データのうちの第１フィールド
   の画像データと第３フィールドの画像データとを比較
   し、画像データの動きの有無を各ブロック毎に検出する
   動き検出手段と、 上記動き検出手段により画像データの動きが検出された
   ブロックについて、上記第１フィールドの画像データか
   ら第２フィールドに相当する走査線のデータを補間して
   生成する補間手段と、 上記動きのあったブロックに関しては第１フィールドの
   データと上記第１フィールドのデータとから生成した補
   間データを用いて上記動きのあったブロックのフレーム
   データを構成するとともに、動きの無かったブロックに
   ついては上記第１フィールドのデータと上記第２フィー
   ルドのデータとを用いてそのブロックのフレームデータ
   を構成するフレーム生成手段とを具備することを特徴と
   する撮像装置。