JPH0698263A - Solid-state image pickup device - Google Patents

Solid-state image pickup device

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JPH0698263A
JPH0698263A JP3064611A JP6461191A JPH0698263A JP H0698263 A JPH0698263 A JP H0698263A JP 3064611 A JP3064611 A JP 3064611A JP 6461191 A JP6461191 A JP 6461191A JP H0698263 A JPH0698263 A JP H0698263A
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JP
Japan
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image pickup
image
signal
pixel
signals
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JP3064611A
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Satoshi Ishii
石井聡
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Sony Group Corp
Original Assignee
Aiwa Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To suppress the occurrence of a false signal (moire) when an oblique stripe pattern is image-picked up. CONSTITUTION:A glass plate 11 for change of optical path is arranged between an image pickup lens 1 and an image pickup element 2. The glass plate 11 is controlled rotatably to first through third positions so that the position of a picture element image-picked up by the image pickup element 2 can be shifted by 1/2 picture element pitch in a vertical direction sequentially. Image pickup signals when the glass plate 11 is set at first to third frame positions are written on frame memory 14a through 14c, respectively, and they are read out repeatedly at each frame, and they are outputted by applying addition average by an adder 17. The change of variance between the levels of a white signal and a black signal when black and white patterns are shifted by 1/2 picture element pitch in the vertical direction can be reduced, and for example, the occurrence of the false signal (moire) when the oblique stripe pattern in which the black and white patterns appear alternately is image-picked up can be effectively suppressed, and also, an oblique line can be made clear. Furthermore, since the signal can be outputted after applying the addition average, a random noise can be reduced, which improves the S/N.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【産業上の利用分野】この発明は、2行混合読み出し方
式や2行同時読み出し方式等を採用する固体撮像素子を
使用した固体撮像装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a solid-state image pickup device using a solid-state image pickup element adopting a two-row mixed read-out method, a two-row simultaneous read-out method or the like.

【従来の技術】図11は、固体撮像装置の要部の構成を
示すものである。同図において、被写体(図示せず)か
らの像光Lは、撮像レンズ1を介して補色市松方式の色
フィルタを有する単板式のCCDカラー固体撮像素子2
に供給される。図12は、この撮像素子2のカラーコー
ディング模式図である。同図に示すように、フィールド
読み出しが行なわれる。AフィールドではA1、A2の
ようなペアで電荷の混合が行なわれ、Bフィールドでは
B1、B2のようなペアで電荷の混合が行なわれる。そ
して、水平シフトレジスタHreg より、Aフィールドで
はA1,A2,・・・の順に、BフィールドではB1,
B2,・・・の順に電荷が出力される。ここで、電荷の
順番a,b,・・・は、図13に示すように、A1ライ
ンにおいては、(Cy+G),(Ye+Mg),・・・
となり、A2ラインにおいては、(Cy+Mg),(Y
e+G),・・・、B1ラインにおいては、(G+C
y),(Mg+Ye),・・・となり、B2ラインにお
いては、(Mg+Cy),(G+Ye),・・・とな
る。撮像素子2より上述のように出力される電荷はCD
S回路(相関2重サンプリング回路)3に供給され、こ
のCDS回路3より撮像信号として取り出される。この
CDS回路3を使用することにより、周知のようにリセ
ット雑音を低減することができる。なお、上述した撮像
素子2およびCDS回路3で必要なタイミングパルス
は、タイミング発生器4より供給される。ここで、CD
S回路3より出力される撮像信号より輝度信号Yとクロ
マ信号(色差信号)を得るための処理について説明す
る。輝度信号Yに関しては、隣り同志の信号を加算処理
して求められる。図13において、a+b,b+c,c
+d,d+e,・・・の加算信号が順に形成される。例
えば、A1ラインでは、次式のように近似される。ここ
で、Cy=B+G,Ye=R+G,Mg=B+Rであ
る。 Y={(Cy+G)+(Ye+Mg)}×1/2 =(2B+3G+2R)×1/2 また、A2ラインでは、次式のように近似される。 Y={(Cy+Mg)+(Ye+G)}×1/2 =(2B+3G+2R)×1/2 Aフィールドのその他のライン、Bフィールドのライン
についても同様に近似される。クロマ信号に関しては、
隣り同志の信号を減算処理して求められる。例えば、A
1ラインでは、次式のように近似される。 R−Y=(Ye+Mg)−(Cy+G) =(2R−G) また、A2ラインでは、次式のように近似される。 −(B−Y)=(Ye+G)−(Cy+Mg) =−(2B−G) Aフィールドのその他のライン、Bフィールドのライン
についても、同様にして赤色差信号R−Yおよび青色差
信号−(B−Y)が線順次に交互に得られる。
2. Description of the Related Art FIG. 11 shows a structure of a main part of a solid-state image pickup device. In FIG. 1, image light L from a subject (not shown) is passed through an imaging lens 1 and a single-plate CCD color solid-state imaging device 2 having a complementary color checkered color filter.
Is supplied to. FIG. 12 is a schematic diagram of color coding of the image sensor 2. As shown in the figure, field reading is performed. In the A field, charges are mixed in pairs such as A1 and A2, and in the B field, charges are mixed in pairs such as B1 and B2. Then, from the horizontal shift register Hreg, A1, A2, ...
The charges are output in the order of B2, .... Here, the order of charges a, b, ... In the A1 line is (Cy + G), (Ye + Mg), ... As shown in FIG.
Therefore, in the A2 line, (Cy + Mg), (Y
e + G), ..., on the B1 line, (G + C)
y), (Mg + Ye), ... And on the B2 line, (Mg + Cy), (G + Ye) ,. The charge output from the image sensor 2 as described above is CD
It is supplied to the S circuit (correlation double sampling circuit) 3 and taken out as an image pickup signal from the CDS circuit 3. By using the CDS circuit 3, reset noise can be reduced as is well known. The timing pulse required for the image pickup device 2 and the CDS circuit 3 described above is supplied from the timing generator 4. Where the CD
A process for obtaining the luminance signal Y and the chroma signal (color difference signal) from the image pickup signal output from the S circuit 3 will be described. The luminance signal Y is obtained by performing an addition process on adjacent signals. In FIG. 13, a + b, b + c, c
The addition signals of + d, d + e, ... Are sequentially formed. For example, the A1 line is approximated by the following equation. Here, Cy = B + G, Ye = R + G, and Mg = B + R. Y = {(Cy + G) + (Ye + Mg)} × 1/2 = (2B + 3G + 2R) × 1/2 Further, the A2 line is approximated by the following equation. Y = {(Cy + Mg) + (Ye + G)} × 1/2 = (2B + 3G + 2R) × 1/2 Other lines of the A field and lines of the B field are similarly approximated. For chroma signals,
It is obtained by subtracting the signals of the neighbors. For example, A
One line is approximated by the following equation. R−Y = (Ye + Mg) − (Cy + G) = (2R−G) Further, the A2 line is approximated by the following equation. -(B-Y) = (Ye + G)-(Cy + Mg) =-(2B-G) Similarly for the other lines of the A field and the line of the B field, the red color difference signal R-Y and the blue color difference signal-( BY) are obtained line by line alternately.

【発明が解決しようとする課題】図1の固体撮像装置
で、図14に示すような白黒画像を撮像するものとす
る。この白黒画像は、1/2の傾き(水平方向Hが2画
素ピッチに対して垂直方向Vに1画素ピッチの割合の傾
き)で、垂直方向に2画素ピッチの幅を有する白ストラ
イプを持つ画像である。図3で、水平方向および垂直方
向に各画素に対応して付された数字は、それぞれの方向
におけるアドレスを示している。なお、以下の図面に関
しても同様である。ここで、垂直方向Vの読み出しにつ
いて考える。例えば、画像と垂直方向の各画素(画素ア
ドレスN−1、N、N+1、・・・)との関係が、図1
5A、Bのようになる垂直画素列(水平方向の画素アド
レスがm)に対して説明する。同図Bの各画素に付した
数字は、各画素より得られる信号のレベルを量子化して
示したものである。図16に関しても同様である。この
場合、上述したように撮像信号は2水平画素列の信号を
合成したものであるため、Aフィールドの各ラインA
n、An+1、・・・の撮像信号のレベルは同図Cに示
すようになり、Bフィールドの各ラインBn−1、B
n、Bn+1、・・・の撮像信号のレベルは同図Dに示
すようになる。したがって、水平方向の画素アドレスが
mの垂直画素列におけるA、Bフィールドの撮像信号の
レベルは同図Eに示すようになる。また例えば、画像と
垂直方向の各画素(画素アドレスN−1、N、N+1、
・・・)との関係が、図16A、Bのようになる垂直画
素列(水平方向の画素アドレスがm+1)に対して説明
する。この場合、Aフィールドの各ラインAn、An+
1、・・・の撮像信号のレベルは同図Cに示すようにな
り、Bフィールドの各ラインBn、Bn+1、・・・の
撮像信号のレベルは同図Dに示すようになる。したがっ
て、水平方向の画素アドレスがm+1の垂直画素列にお
けるA、Bフィールドの撮像信号のレベルは同図Eに示
すようになる。図17は、上述したようにして求められ
た各ラインの撮像信号のレベルを各画素に対応させて示
したものである。図18は、各ラインの撮像信号のみを
示したものである。そして、図19は、各ラインの撮像
信号のレベルを3次元空間に示したものである。図15
E示す場合、白と黒の信号レベルの差は(2.0−0.
0)=2.0であり、これに対して図16Eに示す場
合、白と黒の信号レベル差は(1.5−0.0)=1.
5となる。すなわち、パターンが垂直方向に1/2画素
ピッチずれたとき、白と黒の信号レベルの差が大きく変
化する。そのため、交互に白黒となる傾斜ストライプパ
ターンが配された画像を撮像するときは、このレベル差
の周期的変化に起因する偽信号(モワレ)が発生し、ま
た斜め線が不明瞭となる。そこで、この発明では、傾斜
ストライプパターンの撮像時における偽信号の発生を抑
制できると共に、斜め線が明瞭となるようにするもので
ある。
It is assumed that the solid-state image pickup device of FIG. 1 picks up a monochrome image as shown in FIG. This black-and-white image is an image having a white stripe having a 1/2 inclination (a 1 pixel pitch in the vertical direction V with respect to a 2 pixel pitch in the horizontal direction) and a 2 pixel pitch in the vertical direction. Is. In FIG. 3, the numbers attached to the respective pixels in the horizontal direction and the vertical direction indicate addresses in the respective directions. The same applies to the following drawings. Here, the reading in the vertical direction V will be considered. For example, the relationship between the image and each pixel in the vertical direction (pixel addresses N-1, N, N + 1, ...)
5A and 5B will be described for a vertical pixel column (pixel address in the horizontal direction is m). The numbers attached to the respective pixels in FIG. 9B represent the quantized levels of the signals obtained from the respective pixels. The same applies to FIG. 16. In this case, since the image pickup signal is a combination of the signals of two horizontal pixel columns as described above, each line A of the A field is
The levels of the image pickup signals of n, An + 1, ... Are as shown in FIG.
The levels of the image pickup signals of n, Bn + 1, ... Are as shown in FIG. Therefore, the levels of the image pickup signals of the A and B fields in the vertical pixel column whose pixel address in the horizontal direction is m are as shown in FIG. Further, for example, each pixel (pixel address N-1, N, N + 1,
...) will be described with respect to a vertical pixel column (horizontal pixel address is m + 1) as shown in FIGS. 16A and 16B. In this case, each line An, An + of the A field
The levels of the image pickup signals of 1, ... Are shown in FIG. 7C, and the levels of the image pickup signals of the lines Bn, Bn + 1 ,. Therefore, the levels of the image pickup signals in the A and B fields in the vertical pixel column whose pixel address in the horizontal direction is m + 1 are as shown in FIG. FIG. 17 shows the level of the image pickup signal of each line obtained as described above in association with each pixel. FIG. 18 shows only the image pickup signal of each line. Then, FIG. 19 shows the level of the image pickup signal of each line in a three-dimensional space. Figure 15
In the case of E, the difference between the signal levels of white and black is (2.0-0.
0) = 2.0, whereas in the case shown in FIG. 16E, the signal level difference between white and black is (1.5−0.0) = 1.
It becomes 5. That is, when the pattern shifts by 1/2 pixel pitch in the vertical direction, the difference between the white and black signal levels changes significantly. Therefore, when capturing an image in which a black and white inclined stripe pattern is alternately arranged, a false signal (moire) is generated due to the periodic change of the level difference, and the diagonal line becomes unclear. Therefore, according to the present invention, it is possible to suppress the generation of a false signal during the imaging of the inclined stripe pattern and to make the diagonal lines clear.

【課題を解決するための手段】第1の発明は、2水平画
素列の信号を合成して1ラインの信号を出力する固体撮
像素子と、この固体撮像素子で撮像される画像の位置を
垂直方向にずらす画素ずらし手段と、画素ずらし手段で
画像の位置を垂直方向に1/2画素ピッチずつ順次ずら
す毎に固体撮像素子より得られる1画面分の撮像信号を
複数画面分まとめて合成する合成手段とを備えてなるも
のである。第2の発明は、2水平画素列の信号を合成し
て1ラインの信号を出力する固体撮像素子と、この固体
撮像素子で撮像される画像の位置を垂直方向にずらす画
素ずらし手段とを備え、画素ずらし手段で画像の位置を
垂直方向に1/2画素ピッチずつ複数回ずらした後固体
撮像素子より1画面分の撮像信号を出力するものであ
る。
According to a first aspect of the present invention, a solid-state image pickup device for synthesizing signals of two horizontal pixel columns and outputting a signal of one line, and a position of an image picked up by the solid-state image pickup device are set vertically. Pixel shifting means for shifting in the direction, and each time the pixel position is sequentially shifted by 1/2 pixel pitch in the vertical direction by the pixel shifting means, image signals for one screen obtained from the solid-state image sensor are combined and synthesized for a plurality of screens. And means. A second aspect of the invention includes a solid-state image sensor that combines signals of two horizontal pixel columns and outputs a signal of one line, and a pixel shift unit that vertically shifts a position of an image captured by the solid-state image sensor. The pixel shifting means shifts the image position in the vertical direction by a plurality of 1/2 pixel pitches and then outputs an image pickup signal for one screen from the solid-state image pickup device.

【作用】第1の発明では、画像位置を垂直方向に1/2
画素ピッチずつ順次ずらす毎に固体撮像素子より得られ
る1画面分の撮像信号を複数画面分まとめて合成するこ
とにより、白黒のパターンが垂直方向に1/2画素ピッ
チずれたときの、白と黒の信号レベルの差が小さくな
り、例えば交互に白黒となる傾斜ストライプパターンの
撮像時における偽信号の発生が抑制される。また第2の
発明では、画素ずらし手段で画像の位置を垂直方向に1
/2画素ピッチずつ複数回ずらした後固体撮像素子より
1画面分の撮像信号を出力することにより、白黒のパタ
ーンが垂直方向に1/2画素ピッチずれたときの、白と
黒の信号レベルの差が小さくなり、例えば交互に白黒と
なる傾斜ストライプパターンの撮像時における偽信号の
発生が抑制される。
In the first invention, the image position is halved in the vertical direction.
Each time the pixel pitch is sequentially shifted, the image signals for one screen obtained from the solid-state image sensor are combined and synthesized for a plurality of screens, so that the black and white pattern is shifted by 1/2 pixel pitch in the vertical direction. The difference in signal level between the two is reduced, and the generation of false signals is suppressed during imaging of, for example, a tilted stripe pattern that is alternately black and white. Further, in the second invention, the position of the image is set to 1 in the vertical direction by the pixel shifting means.
/ 2 pixel pitch after multiple shifts, the image signal for one screen is output from the solid-state image sensor, so that the white and black signal levels when the black and white pattern is shifted by 1/2 pixel pitch in the vertical direction The difference is reduced, and for example, the generation of a false signal at the time of imaging an inclined stripe pattern in which black and white alternate is suppressed.

【実施例】以下、図1を参照しながら、この発明の一実
施例について説明する。本例において、撮像レンズ1を
通過した像光Lは光路変更用のガラス板11を通して撮
像素子2に供給される。ガラス板11は水平方向に延び
る回転軸(図示せず)を中心として回転可能に設けられ
る。ガラス板11は回転駆動器12によって、第1のフ
レーム位置(実線図示)、第2のフレーム位置(破線図
示)、第3のフレーム位置(一点鎖線図示)となるよう
に回転制御される。回転駆動器12で使用されるタイミ
ングパルスは、タイミング発生器4より供給される。こ
こで、ガラス板11を第1のフレーム位置より第2のフ
レーム位置とすることで、像光Lの光路を変化させて撮
像素子2で撮像される画像位置(撮像画像位置)が垂直
方向にPv/2(Pvは垂直方向の画素ピッチ)だけず
れるように回転角が設定される。さらに、ガラス板11
を第2のフレーム位置より第3のフレーム位置とするこ
とで、像光Lの光路を変化させて撮像画像位置が垂直方
向にPv/2だけずれるように回転角が設定される。こ
のように撮像画像位置をずらすことは、図2に示すよう
に撮像素子2をPv/2ピッチずつ垂直方向にずらすこ
とと等価である。したがって、像光Lの光路を変更せず
に撮像素子2を垂直方向にずらしてもよい。また、CD
S回路3より出力される撮像信号はA/D変換器13で
ディジタル信号に変換された後、フレームメモリ14
a、14b、14cに供給される。これらフレームメモ
リ14a〜14cの書き込み、読み出しはメモリコント
ローラ15によって制御され、ガラス板11の回転駆動
に同期して制御される。このメモリコントローラ15に
はタイミング発生器4より水平、垂直の同期信号が供給
され、ガラス板11の回転、撮像素子2の動作等との同
期がとられる。フレームメモリ14a〜14cには、そ
れぞれガラス板11が第1〜第3のフレーム位置とされ
た状態で撮像素子2より出力される1フレーム分の撮像
信号(第1〜第3フレーム信号)が書き込まれる。ま
た、フレームメモリ14a〜14cに書き込まれた第1
〜第3フレーム信号は並行して繰り返し読み出され、そ
れぞれD/A変換器16a〜16cでアナログ信号に変
換されたのち加算器17でもって加算平均される。そし
て、この加算器17の出力信号が撮像信号として出力さ
れる。以上の構成において、図3に示すような白黒画像
を撮像するものとする。この白黒画像は図14における
白黒画像と同じものである。図3はガラス板11が第1
のフレーム位置に回転制御された状態であり、ガラス板
11が第2および第3のフレーム位置に回転制御された
状態では、それぞれ同図破線および一点鎖線で白ストラ
イプ位置を示すように垂直方向にPv/2ずつ順次ずれ
た画像となる。ここで、垂直方向Vの読み出しについて
考える。例えば、画像と垂直方向の各画素(画素アドレ
スN−1、N、N+1、・・・)との関係が、図4A、
Bのようになる垂直画素列(水平方向の画素アドレスが
m)について説明する。同図Bの各画素に付した数字
は、各画素より得られる信号のレベルを量子化して示し
たものであり、上から順に第1〜第3フレーム信号に対
応している。図5に関しても同様である。この場合、上
述したように撮像信号は2水平画素列の信号を合成した
ものであるため、Aフィールドの各ラインAn、An+
1、・・・の撮像信号のレベルは同図Cに示すようにな
り、Bフィールドの各ラインBn−1、Bn、Bn+
1、・・・の撮像信号のレベルは同図Dに示すようにな
る。ただし、上から順に第1〜第3フレーム信号に対応
している。そのため、水平方向の画素アドレスがmの垂
直画素列における第1〜第3フレームのA、Bフィール
ドの撮像信号のレベルは、同図Eに示すようになる。し
たがって、加算器17より出力される画素アドレスがm
の垂直画素列における撮像信号のレベルは、同図Fに示
すようになる。また例えば、画像と垂直方向の各画素
(画素アドレスN−1、N、N+1、・・・)との関係
が、図5A、Bのようになる垂直画素列(水平方向の画
素アドレスがm+1)に対して説明する。この場合、A
フィールドの各ラインAn、An+1、・・・の撮像信
号のレベルは同図Cに示すようになり、Bフィールドの
各ラインBn、Bn+1、・・・の撮像信号のレベルは
同図Dに示すようになる。ただし、上から順に第1〜第
3フレーム信号に対応している。そのため、水平方向の
画素アドレスがm+1の垂直画素列における第1〜第3
フレームのA、Bフィールドの撮像信号のレベルは、同
図Eに示すようになる。したがって、加算器17より出
力される画素アドレスがm+1の垂直画素列における撮
像信号のレベルは、同図Fに示すようになる。図6〜図
8は、上述したようにして求められた第1〜第3フレー
ムの各ラインの撮像信号のレベルを各画素に対応させて
示したものである。図9は、第1〜第3フレームの各ラ
インを加算平均した各ラインの撮像信号(加算器17の
出力)のレベルを示したものである。そして、図10
は、加算平均した各ラインの撮像信号のレベルを3次元
空間に示したものである。本例においては、図4Fに示
す場合、白と黒の信号レベルの差は(1.67−0.
0)=1.67であり、これに対して図5Fに示す場
合、白と黒の信号レベルの差は(1.5−0.0)=
1.5となる。すなわち、パターンが垂直方向に1/2
画素ピッチずれたとき、図11に示す従来例に比べて白
と黒の信号レベルの差の変化が小さくなる。そのため、
交互に白黒となる傾斜ストライプパターンが配された画
像を撮像するときは、従来例に比べて、レベル差の周期
的変化に起因する偽信号(モワレ)の発生が抑制され、
また斜め線が明瞭となる。また、第1〜第3フレームの
各ラインの撮像信号を加算平均して出力するので、ラン
ダムノイズが1/3に縮小され、S/Nの向上を図るこ
とができる。なお、上述実施例においては、静止画を撮
像するようにした例であるが、動画を撮像するようにす
ることもできる。すなわち、ガラス板11を撮像素子2
の蓄積期間、例えば1フィールド期間の間に第1〜第3
のフレーム位置に等時間ずつ位置するように制御すれば
よい。この場合、各フィールドで上述の第1〜第3のフ
レームの各ラインを加算平均したと同様の撮像信号をC
DS回路3より得ることができ、動きの大きな動画の撮
像も可能となる。この場合は、図1におけるA/D変換
器13、フレームメモリ14a〜14c、D/A変換器
16a〜16c等の構成が不要となる利益もある。ま
た、上述実施例においては、ガラス板11を第1〜第3
のフレーム位置として撮像画像位置を3箇所としたもの
であるが、さらに多くの箇所に位置させて処理しても、
同様の作用効果を得ることができる。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG. In this example, the image light L that has passed through the image pickup lens 1 is supplied to the image pickup element 2 through the glass plate 11 for changing the optical path. The glass plate 11 is rotatably provided about a rotation shaft (not shown) extending in the horizontal direction. The glass plate 11 is rotationally controlled by the rotation driver 12 so as to have a first frame position (illustrated by a solid line), a second frame position (illustrated by a broken line), and a third frame position (illustrated by a dashed line). The timing pulse used by the rotation driver 12 is supplied from the timing generator 4. Here, by setting the glass plate 11 from the first frame position to the second frame position, the optical path of the image light L is changed and the image position (captured image position) captured by the image sensor 2 is in the vertical direction. The rotation angle is set so as to be shifted by Pv / 2 (Pv is a pixel pitch in the vertical direction). Furthermore, the glass plate 11
Is set to the third frame position from the second frame position, the rotation angle is set so that the optical path of the image light L is changed and the captured image position is vertically displaced by Pv / 2. Shifting the captured image position in this way is equivalent to shifting the image sensor 2 in the vertical direction by Pv / 2 pitches as shown in FIG. Therefore, the image sensor 2 may be vertically shifted without changing the optical path of the image light L. Also, CD
The imaging signal output from the S circuit 3 is converted into a digital signal by the A / D converter 13, and then the frame memory 14
a, 14b, 14c. The writing and reading of these frame memories 14a to 14c are controlled by the memory controller 15 and controlled in synchronization with the rotational driving of the glass plate 11. The memory controller 15 is supplied with horizontal and vertical synchronizing signals from the timing generator 4, and is synchronized with the rotation of the glass plate 11 and the operation of the image pickup device 2. An image pickup signal (first to third frame signals) for one frame output from the image pickup device 2 is written in the frame memories 14a to 14c with the glass plate 11 in the first to third frame positions, respectively. Be done. The first memory written in the frame memories 14a to 14c
~ The third frame signal is repeatedly read out in parallel, converted into analog signals by the D / A converters 16a to 16c, and then added and averaged by the adder 17. Then, the output signal of the adder 17 is output as an image pickup signal. In the above configuration, a monochrome image as shown in FIG. 3 is taken. This monochrome image is the same as the monochrome image in FIG. In FIG. 3, the glass plate 11 is first.
In the state in which the glass plate 11 is rotationally controlled to the frame position and the glass plate 11 is rotationally controlled to the second and third frame positions, respectively, in the vertical direction as indicated by the broken line and the one-dot chain line in FIG. The images are sequentially shifted by Pv / 2. Here, the reading in the vertical direction V will be considered. For example, the relationship between the image and each pixel in the vertical direction (pixel addresses N-1, N, N + 1, ...) Is shown in FIG.
A vertical pixel column (pixel address in the horizontal direction is m) as shown in B will be described. The numbers attached to the respective pixels in FIG. 9B represent the quantized levels of the signals obtained from the respective pixels, and correspond to the first to third frame signals in order from the top. The same applies to FIG. In this case, since the image pickup signal is a combination of the signals of two horizontal pixel columns as described above, the lines An and An + of the A field are combined.
The levels of the imaging signals of 1, ... Are as shown in FIG. 7C, and the lines Bn−1, Bn, Bn + of the B field are shown.
The levels of the imaging signals of 1, ... Are as shown in FIG. However, it corresponds to the first to third frame signals in order from the top. Therefore, the levels of the image pickup signals in the A and B fields of the first to third frames in the vertical pixel column having the horizontal pixel address m are as shown in FIG. Therefore, the pixel address output from the adder 17 is m
The level of the image pickup signal in the vertical pixel column is as shown in FIG. Further, for example, the relationship between the image and each pixel in the vertical direction (pixel addresses N-1, N, N + 1, ...) Is as shown in FIGS. 5A and 5B, and the vertical pixel column (pixel address in the horizontal direction is m + 1). Will be explained. In this case, A
The level of the image pickup signal of each line An, An + 1, ... Of the field is as shown in FIG. 7C, and the level of the image pickup signal of each line Bn, Bn + 1 ,. become. However, it corresponds to the first to third frame signals in order from the top. Therefore, the first to third pixels in the vertical pixel column whose pixel address in the horizontal direction is m + 1.
The levels of the image pickup signals in the A and B fields of the frame are as shown in FIG. Therefore, the level of the image pickup signal output from the adder 17 in the vertical pixel column whose pixel address is m + 1 is as shown in FIG. 6 to 8 show the levels of the image pickup signals of the respective lines of the first to third frames obtained as described above in association with the respective pixels. FIG. 9 shows the level of the image pickup signal (output of the adder 17) of each line obtained by arithmetically averaging each line of the first to third frames. And FIG.
Is the level of the image pickup signal of each line obtained by arithmetic mean in a three-dimensional space. In the present example, as shown in FIG. 4F, the difference between the signal levels of white and black is (1.67-0.
0) = 1.67, whereas in the case of FIG. 5F, the difference between the white and black signal levels is (1.5−0.0) =
It becomes 1.5. That is, the pattern is ½ in the vertical direction.
When the pixel pitch deviates, the change in the difference between the white and black signal levels becomes smaller than that in the conventional example shown in FIG. for that reason,
When capturing an image in which a black and white inclined stripe pattern is arranged alternately, the occurrence of a false signal (moire) due to a periodic change in the level difference is suppressed, as compared with the conventional example,
Also, the diagonal lines become clear. Further, since the image pickup signals of each line of the first to third frames are added and averaged and output, random noise is reduced to 1/3, and S / N can be improved. In the above-described embodiment, a still image is captured, but a moving image may be captured. That is, the glass plate 11 is attached to the image sensor 2
Accumulation period, for example, the first to third periods during one field period.
The frame positions may be controlled so as to be positioned at equal time intervals. In this case, the same image pickup signal as that obtained by averaging each line of the above-mentioned first to third frames in each field is C
Since it can be obtained from the DS circuit 3, it is possible to capture a moving image with large movement. In this case, there is an advantage that the configurations of the A / D converter 13, the frame memories 14a to 14c, the D / A converters 16a to 16c and the like in FIG. 1 are unnecessary. In addition, in the above-described embodiment, the glass plate 11 is formed into the first to third parts.
Although the captured image position is set to three positions as the frame position of, even if it is processed at more positions,
The same effect can be obtained.

【発明の効果】この発明によれば、白黒のパターンが垂
直方向に1/2画素ピッチずれたときの白と黒の信号レ
ベルの差の変化を小さくでき、例えば交互に白黒となる
傾斜ストライプパターンの撮像時における偽信号(モワ
レ)の発生を効果的に抑制でき、また、斜め線を明瞭と
することができる。さらに、垂直方向に1/2画素ピッ
チずつ撮像画像をずらして得られる撮像信号を加算平均
して出力するので、ランダムノイズを縮小でき、S/N
を向上できる。
According to the present invention, it is possible to reduce the change in the difference between the white and black signal levels when the black and white pattern is displaced by 1/2 pixel pitch in the vertical direction. It is possible to effectively suppress the generation of a false signal (moire) at the time of imaging, and to make the diagonal line clear. Furthermore, since the image pickup signals obtained by shifting the picked-up images by 1/2 pixel pitch in the vertical direction are added and averaged and output, random noise can be reduced and S / N
Can be improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】実施例の構成を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an embodiment.

【図2】画素ずらし量を説明する図である。FIG. 2 is a diagram illustrating a pixel shift amount.

【図3】撮像画像の一例を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing an example of a captured image.

【図4】垂直画素列(水平画素アドレスm)の撮像信号
レベルを説明する図である。
FIG. 4 is a diagram illustrating an image pickup signal level of a vertical pixel column (horizontal pixel address m).

【図5】垂直画素列(水平画素アドレスm+1)の撮像
信号レベルを説明する図である。
FIG. 5 is a diagram illustrating an image pickup signal level of a vertical pixel column (horizontal pixel address m + 1).

【図6】撮像信号のレベル(第1フレーム)を示す図で
ある。
FIG. 6 is a diagram showing a level (first frame) of an image pickup signal.

【図7】撮像信号のレベル(第2フレーム)を示す図で
ある。
FIG. 7 is a diagram showing a level (second frame) of an image pickup signal.

【図8】撮像信号のレベル(第3フレーム)を示す図で
ある。
FIG. 8 is a diagram showing a level (third frame) of an image pickup signal.

【図9】撮像信号のレベル(加算平均信号)を示す図で
ある。
FIG. 9 is a diagram showing the level of an image pickup signal (additional average signal).

【図10】撮像信号のレベル(3次元空間表示)を示す
図である。
FIG. 10 is a diagram showing a level of an image pickup signal (three-dimensional space display).

【図11】固体撮像装置の要部構成を示すブロック図で
ある。
FIG. 11 is a block diagram showing a main configuration of a solid-state imaging device.

【図12】カラーコーディング模式図である。FIG. 12 is a schematic diagram of color coding.

【図13】水平出力レジスタの出力を示す図である。FIG. 13 is a diagram showing an output of a horizontal output register.

【図14】撮像画像の一例を示す図である。FIG. 14 is a diagram showing an example of a captured image.

【図15】垂直画素列(水平アドレスm)の撮像信号レ
ベルを説明する図である。
FIG. 15 is a diagram illustrating an image pickup signal level of a vertical pixel column (horizontal address m).

【図16】垂直画素列(水平アドレスm+1)の撮像信
号レベルを説明する図である。
FIG. 16 is a diagram illustrating the image pickup signal level of a vertical pixel column (horizontal address m + 1).

【図17】撮像信号のレベルを示す図である。FIG. 17 is a diagram showing the level of an image pickup signal.

【図18】撮像信号のレベルを示す図である。FIG. 18 is a diagram showing the level of an image pickup signal.

【図19】撮像信号のレベル(3次元空間表示)を示す
図である。
FIG. 19 is a diagram showing the level of an image pickup signal (three-dimensional space display).

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 撮像レンズ 2 CCD固体撮像素子 3 CDS回路 4 タイミング発生器 11 光路変更用ガラス板 12 回転駆動器 13 A/D変換器 14a〜14c フレームメモリ 15 メモリコントローラ 16a〜16c D/A変換器 17 加算器 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Imaging lens 2 CCD solid-state imaging device 3 CDS circuit 4 Timing generator 11 Optical path changing glass plate 12 Rotation driver 13 A / D converter 14a-14c Frame memory 15 Memory controller 16a-16c D / A converter 17 Adder

【手続補正書】[Procedure amendment]

【提出日】平成3年7月15日[Submission date] July 15, 1991

【手続補正1】[Procedure Amendment 1]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】全文[Correction target item name] Full text

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【書類名】 明細書[Document name] Statement

【発明の名称】 固体撮像装置Title: Solid-state imaging device

【特許請求の範囲】[Claims]

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、2行混合読み出し方
式や2行同時読み出し方式等を採用する固体撮像素子を
使用した固体撮像装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a solid-state image pickup device using a solid-state image pickup element adopting a two-row mixed read-out method, a two-row simultaneous read-out method or the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】図11は、固体撮像装置の要部の構成を
示すものである。同図において、被写体(図示せず)か
らの像光Lは、撮像レンズ1を介して補色市松方式の色
フィルタを有する単板式のCCDカラー固体撮像素子2
に供給される。
2. Description of the Related Art FIG. 11 shows a structure of a main part of a solid-state image pickup device. In FIG. 1, image light L from a subject (not shown) is passed through an imaging lens 1 and a single-plate CCD color solid-state imaging device 2 having a complementary color checkered color filter.
Is supplied to.

【0003】図12は、この撮像素子2のカラーコーデ
ィング模式図である。同図に示すように、フィールド読
み出しが行なわれる。AフィールドではA1、A2のよ
うなペアで電荷の混合が行なわれ、BフィールドではB
1、B2のようなペアで電荷の混合が行なわれる。そし
て、水平シフトレジスタHreg より、Aフィールドでは
A1,A2,・・・の順に、BフィールドではB1,B
2,・・・の順に電荷が出力される。
FIG. 12 is a schematic diagram of color coding of the image pickup device 2. As shown in the figure, field reading is performed. In the A field, charges are mixed in pairs such as A1 and A2, and in the B field, B is mixed.
The charges are mixed in pairs such as 1 and B2. Then, from the horizontal shift register Hreg, A1, A2, ...
The charges are output in the order of 2, ...

【0004】ここで、電荷の順番a,b,・・・は、図
13に示すように、A1ラインにおいては、(Cy+
G),(Ye+Mg),・・・となり、A2ラインにお
いては、(Cy+Mg),(Ye+G),・・・、B1
ラインにおいては、(G+Cy),(Mg+Ye),・
・・となり、B2ラインにおいては、(Mg+Cy),
(G+Ye),・・・となる。
Here, the order of charges a, b, ... Is (Cy +) in line A1 as shown in FIG.
G), (Ye + Mg), ..., And in the A2 line, (Cy + Mg), (Ye + G), ..., B1
In the line, (G + Cy), (Mg + Ye),
・ ・, And in the B2 line, (Mg + Cy),
(G + Ye), ...

【0005】撮像素子2より上述のように出力される電
荷はCDS回路(相関2重サンプリング回路)3に供給
され、このCDS回路3より撮像信号として取り出され
る。このCDS回路3を使用することにより、周知のよ
うにリセット雑音を低減することができる。なお、上述
した撮像素子2およびCDS回路3で必要なタイミング
パルスは、タイミング発生器4より供給される。
The charges output from the image pickup device 2 as described above are supplied to a CDS circuit (correlation double sampling circuit) 3 and taken out from the CDS circuit 3 as an image pickup signal. By using the CDS circuit 3, reset noise can be reduced as is well known. The timing pulse required for the image pickup device 2 and the CDS circuit 3 described above is supplied from the timing generator 4.

【0006】ここで、CDS回路3より出力される撮像
信号より輝度信号Yとクロマ信号(色差信号)を得るた
めの処理について説明する。輝度信号Yに関しては、隣
り同志の信号を加算処理して求められる。図13におい
て、a+b,b+c,c+d,d+e,・・・の加算信
号が順に形成される。
The process for obtaining the luminance signal Y and the chroma signal (color difference signal) from the image pickup signal output from the CDS circuit 3 will be described below. The luminance signal Y is obtained by performing an addition process on adjacent signals. In FIG. 13, addition signals of a + b, b + c, c + d, d + e, ... Are sequentially formed.

【0007】例えば、A1ラインでは、次式のように近
似される。ここで、Cy=B+G,Ye=R+G,Mg
=B+Rである。 Y={(Cy+G)+(Ye+Mg)}×1/2 =(2B+3G+2R)×1/2 また、A2ラインでは、次式のように近似される。
For example, the A1 line is approximated by the following equation. Here, Cy = B + G, Ye = R + G, Mg
= B + R. Y = {(Cy + G) + (Ye + Mg)} × 1/2 = (2B + 3G + 2R) × 1/2 Further, the A2 line is approximated by the following equation.

【0008】 Y={(Cy+Mg)+(Ye+G)}×1/2 =(2B+3G+2R)×1/2 Aフィールドのその他のライン、Bフィールドのライン
についても同様に近似される。クロマ信号に関しては、
隣り同志の信号を減算処理して求められる。
Y = {(Cy + Mg) + (Ye + G)} × 1/2 = (2B + 3G + 2R) × 1/2 Other lines of the A field and lines of the B field are similarly approximated. For chroma signals,
It is obtained by subtracting the signals of the neighbors.

【0009】例えば、A1ラインでは、次式のように近
似される。 R−Y=(Ye+Mg)−(Cy+G) =(2R−G) また、A2ラインでは、次式のように近似される。 −(B−Y)=(Ye+G)−(Cy+Mg) =−(2B−G) Aフィールドのその他のライン、Bフィールドのライン
についても、同様にして赤色差信号R−Yおよび青色差
信号−(B−Y)が線順次に交互に得られる。
For example, the A1 line is approximated by the following equation. R−Y = (Ye + Mg) − (Cy + G) = (2R−G) Further, the A2 line is approximated by the following equation. -(B-Y) = (Ye + G)-(Cy + Mg) =-(2B-G) Similarly for the other lines of the A field and the line of the B field, the red color difference signal R-Y and the blue color difference signal-( BY) are obtained line by line alternately.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】図1の固体撮像装置
で、図14に示すような白黒画像を撮像するものとす
る。この白黒画像は、1/2の傾き(水平方向Hが2画
素ピッチに対して垂直方向Vに1画素ピッチの割合の傾
き)で、垂直方向に2画素ピッチの幅を有する白ストラ
イプを持つ画像である。図3で、水平方向および垂直方
向に各画素に対応して付された数字は、それぞれの方向
におけるアドレスを示している。なお、以下の図面に関
しても同様である。
It is assumed that the solid-state image pickup device of FIG. 1 picks up a monochrome image as shown in FIG. This black-and-white image is an image having a white stripe having a 1/2 inclination (a 1 pixel pitch in the vertical direction V with respect to a 2 pixel pitch in the horizontal direction) and a 2 pixel pitch in the vertical direction. Is. In FIG. 3, the numbers attached to the respective pixels in the horizontal direction and the vertical direction indicate addresses in the respective directions. The same applies to the following drawings.

【0011】ここで、垂直方向Vの読み出しについて考
える。例えば、画像と垂直方向の各画素(画素アドレス
N−1、N、N+1、・・・)との関係が、図15A、
Bのようになる垂直画素列(水平方向の画素アドレスが
m)に対して説明する。同図Bの各画素に付した数字
は、各画素より得られる信号のレベルを量子化して示し
たものである。図16に関しても同様である。
Here, the reading in the vertical direction V will be considered. For example, the relationship between the image and each pixel in the vertical direction (pixel address N-1, N, N + 1, ...) Is shown in FIG.
A vertical pixel column (pixel address in the horizontal direction is m) as shown in B will be described. The numbers attached to the respective pixels in FIG. 9B represent the quantized levels of the signals obtained from the respective pixels. The same applies to FIG. 16.

【0012】この場合、上述したように撮像信号は2水
平画素列の信号を合成したものであるため、Aフィール
ドの各ラインAn、An+1、・・・の撮像信号のレベ
ルは同図Cに示すようになり、Bフィールドの各ライン
Bn−1、Bn、Bn+1、・・・の撮像信号のレベル
は同図Dに示すようになる。したがって、水平方向の画
素アドレスがmの垂直画素列におけるA、Bフィールド
の撮像信号のレベルは同図Eに示すようになる。
In this case, since the image pickup signal is a combination of the signals of two horizontal pixel columns as described above, the level of the image pickup signal of each line An, An + 1, ... Of the A field is shown in FIG. Then, the levels of the image pickup signals of the lines Bn-1, Bn, Bn + 1, ... In the B field are as shown in FIG. Therefore, the levels of the image pickup signals of the A and B fields in the vertical pixel column whose pixel address in the horizontal direction is m are as shown in FIG.

【0013】また例えば、画像と垂直方向の各画素(画
素アドレスN−1、N、N+1、・・・)との関係が、
図16A、Bのようになる垂直画素列(水平方向の画素
アドレスがm+1)に対して説明する。この場合、Aフ
ィールドの各ラインAn、An+1、・・・の撮像信号
のレベルは同図Cに示すようになり、Bフィールドの各
ラインBn、Bn+1、・・・の撮像信号のレベルは同
図Dに示すようになる。したがって、水平方向の画素ア
ドレスがm+1の垂直画素列におけるA、Bフィールド
の撮像信号のレベルは同図Eに示すようになる。
Further, for example, the relationship between the image and each pixel in the vertical direction (pixel address N-1, N, N + 1, ...)
A vertical pixel column (pixel address in the horizontal direction is m + 1) as shown in FIGS. 16A and 16B will be described. In this case, the levels of the image pickup signals of the lines An, An + 1, ... Of the A field are as shown in FIG. 7C, and the levels of the image pickup signals of the lines Bn, Bn + 1 ,. As shown in D. Therefore, the levels of the image pickup signals in the A and B fields in the vertical pixel column whose pixel address in the horizontal direction is m + 1 are as shown in FIG.

【0014】図17は、上述したようにして求められた
各ラインの撮像信号のレベルを各画素に対応させて示し
たものである。図18は、各ラインの撮像信号のみを示
したものである。そして、図19は、各ラインの撮像信
号のレベルを3次元空間に示したものである。図15E
示す場合、白と黒の信号レベルの差は(2.0−0.
0)=2.0であり、これに対して図16Eに示す場
合、白と黒の信号レベル差は(1.5−0.0)=1.
5となる。すなわち、パターンが垂直方向に1/2画素
ピッチずれたとき、白と黒の信号レベルの差が大きく変
化する。そのため、交互に白黒となる傾斜ストライプパ
ターンが配された画像を撮像するときは、このレベル差
の周期的変化に起因する偽信号(モワレ)が発生し、ま
た斜め線が不明瞭となる。
FIG. 17 shows the level of the image pickup signal of each line obtained as described above in association with each pixel. FIG. 18 shows only the image pickup signal of each line. Then, FIG. 19 shows the level of the image pickup signal of each line in a three-dimensional space. Figure 15E
In the case shown, the difference between the signal levels of white and black is (2.0-0.
0) = 2.0, whereas in the case shown in FIG. 16E, the signal level difference between white and black is (1.5−0.0) = 1.
It becomes 5. That is, when the pattern shifts by 1/2 pixel pitch in the vertical direction, the difference between the white and black signal levels changes significantly. Therefore, when capturing an image in which a black and white inclined stripe pattern is alternately arranged, a false signal (moire) is generated due to the periodic change of the level difference, and the diagonal line becomes unclear.

【0015】そこで、この発明では、傾斜ストライプパ
ターンの撮像時における偽信号の発生を抑制できると共
に、斜め線が明瞭となるようにするものである。
Therefore, according to the present invention, it is possible to suppress the generation of a false signal at the time of imaging the inclined stripe pattern and to make the diagonal line clear.

【0016】[0016]

【課題を解決するための手段】第1の発明は、2水平画
素列の信号を合成して1ラインの信号を出力する固体撮
像素子と、この固体撮像素子で撮像される画像の位置を
垂直方向にずらす画素ずらし手段と、画素ずらし手段で
画像の位置を垂直方向に1/2画素ピッチずつ順次ずら
す毎に固体撮像素子より得られる1画面分の撮像信号を
複数画面分まとめて合成する合成手段とを備えてなるも
のである。
According to a first aspect of the present invention, a solid-state image pickup device for synthesizing signals of two horizontal pixel columns and outputting a signal of one line, and a position of an image picked up by the solid-state image pickup device are set vertically. Pixel shifting means for shifting in the direction, and each time the pixel position is sequentially shifted by 1/2 pixel pitch in the vertical direction by the pixel shifting means, image signals for one screen obtained from the solid-state image sensor are combined and synthesized for a plurality of screens. And means.

【0017】第2の発明は、2水平画素列の信号を合成
して1ラインの信号を出力する固体撮像素子と、この固
体撮像素子で撮像される画像の位置を垂直方向にずらす
画素ずらし手段とを備え、画素ずらし手段で画像の位置
を垂直方向に1/2画素ピッチずつ複数回ずらした後固
体撮像素子より1画面分の撮像信号を出力するものであ
る。
According to a second aspect of the invention, a solid-state image pickup device for synthesizing signals of two horizontal pixel columns and outputting a signal of one line, and a pixel shift means for vertically shifting the position of an image picked up by this solid-state image pickup device. And the image shift signal is output from the solid-state image sensor for one screen after the pixel shift means shifts the image position in the vertical direction a plurality of times by 1/2 pixel pitch.

【0018】[0018]

【作用】第1の発明では、画像位置を垂直方向に1/2
画素ピッチずつ順次ずらす毎に固体撮像素子より得られ
る1画面分の撮像信号を複数画面分まとめて合成するこ
とにより、白黒のパターンが垂直方向に1/2画素ピッ
チずれたときの、白と黒の信号レベルの差が小さくな
り、例えば交互に白黒となる傾斜ストライプパターンの
撮像時における偽信号の発生が抑制される。
In the first invention, the image position is halved in the vertical direction.
Each time the pixel pitch is sequentially shifted, the image signals for one screen obtained from the solid-state image sensor are combined and synthesized for a plurality of screens, so that the black and white pattern is shifted by 1/2 pixel pitch in the vertical direction. The difference in signal level between the two is reduced, and the generation of false signals is suppressed during imaging of, for example, a tilted stripe pattern that is alternately black and white.

【0019】また第2の発明では、画素ずらし手段で画
像の位置を垂直方向に1/2画素ピッチずつ複数回ずら
した後固体撮像素子より1画面分の撮像信号を出力する
ことにより、白黒のパターンが垂直方向に1/2画素ピ
ッチずれたときの、白と黒の信号レベルの差が小さくな
り、例えば交互に白黒となる傾斜ストライプパターンの
撮像時における偽信号の発生が抑制される。
According to the second aspect of the invention, the position of the image is vertically shifted a plurality of times by 1/2 pixel pitch by the pixel shifting means, and then an image signal for one screen is output from the solid-state image pickup device, whereby a monochrome image is obtained. When the pattern is shifted by 1/2 pixel pitch in the vertical direction, the difference between the signal levels of white and black becomes small, and for example, the generation of a false signal at the time of imaging an inclined stripe pattern in which black and white alternate is suppressed.

【0020】[0020]

【実施例】以下、図1を参照しながら、この発明の一実
施例について説明する。本例において、撮像レンズ1を
通過した像光Lは光路変更用のガラス板11を通して撮
像素子2に供給される。ガラス板11は水平方向に延び
る回転軸(図示せず)を中心として回転可能に設けられ
る。ガラス板11は回転駆動器12によって、第1のフ
レーム位置(実線図示)、第2のフレーム位置(破線図
示)、第3のフレーム位置(一点鎖線図示)となるよう
に回転制御される。回転駆動器12で使用されるタイミ
ングパルスは、タイミング発生器4より供給される。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG. In this example, the image light L that has passed through the image pickup lens 1 is supplied to the image pickup element 2 through the glass plate 11 for changing the optical path. The glass plate 11 is rotatably provided about a rotation shaft (not shown) extending in the horizontal direction. The glass plate 11 is rotationally controlled by the rotation driver 12 so as to have a first frame position (illustrated by a solid line), a second frame position (illustrated by a broken line), and a third frame position (illustrated by a dashed line). The timing pulse used by the rotation driver 12 is supplied from the timing generator 4.

【0021】ここで、ガラス板11を第1のフレーム位
置より第2のフレーム位置とすることで、像光Lの光路
を変化させて撮像素子2で撮像される画像位置(撮像画
像位置)が垂直方向にPv/2(Pvは垂直方向の画素
ピッチ)だけずれるように回転角が設定される。さら
に、ガラス板11を第2のフレーム位置より第3のフレ
ーム位置とすることで、像光Lの光路を変化させて撮像
画像位置が垂直方向にPv/2だけずれるように回転角
が設定される。
Here, by setting the glass plate 11 from the first frame position to the second frame position, the optical path of the image light L is changed and the image position (imaged image position) captured by the image sensor 2 is changed. The rotation angle is set so as to be displaced in the vertical direction by Pv / 2 (Pv is a pixel pitch in the vertical direction). Furthermore, by setting the glass plate 11 from the second frame position to the third frame position, the rotation angle is set so that the optical path of the image light L is changed and the captured image position is vertically displaced by Pv / 2. It

【0022】このように撮像画像位置をずらすことは、
図2に示すように撮像素子2をPv/2ピッチずつ垂直
方向にずらすことと等価である。したがって、像光Lの
光路を変更せずに撮像素子2を垂直方向にずらしてもよ
い。また、CDS回路3より出力される撮像信号はA/
D変換器13でディジタル信号に変換された後、フレー
ムメモリ14a、14b、14cに供給される。これら
フレームメモリ14a〜14cの書き込み、読み出しは
メモリコントローラ15によって制御され、ガラス板1
1の回転駆動に同期して制御される。このメモリコント
ローラ15にはタイミング発生器4より水平、垂直の同
期信号が供給され、ガラス板11の回転、撮像素子2の
動作等との同期がとられる。
To shift the position of the captured image in this way
This is equivalent to shifting the image sensor 2 in the vertical direction by Pv / 2 pitch as shown in FIG. Therefore, the image sensor 2 may be vertically shifted without changing the optical path of the image light L. The image pickup signal output from the CDS circuit 3 is A /
After being converted into a digital signal by the D converter 13, it is supplied to the frame memories 14a, 14b and 14c. Writing and reading of these frame memories 14a to 14c are controlled by the memory controller 15, and the glass plate 1
It is controlled in synchronism with the rotational drive of No. 1. The memory controller 15 is supplied with horizontal and vertical synchronizing signals from the timing generator 4, and is synchronized with the rotation of the glass plate 11 and the operation of the image pickup device 2.

【0023】フレームメモリ14a〜14cには、それ
ぞれガラス板11が第1〜第3のフレーム位置とされた
状態で撮像素子2より出力される1フレーム分の撮像信
号(第1〜第3フレーム信号)が書き込まれる。また、
フレームメモリ14a〜14cに書き込まれた第1〜第
3フレーム信号は並行して繰り返し読み出され、それぞ
れD/A変換器16a〜16cでアナログ信号に変換さ
れたのち加算器17でもって加算平均される。そして、
この加算器17の出力信号が撮像信号として出力され
る。
In the frame memories 14a to 14c, one frame of image pickup signals (first to third frame signals) output from the image pickup device 2 in a state where the glass plate 11 is set to the first to third frame positions, respectively. ) Is written. Also,
The first to third frame signals written in the frame memories 14a to 14c are repeatedly read out in parallel, converted into analog signals by the D / A converters 16a to 16c, and then added and averaged by the adder 17. It And
The output signal of the adder 17 is output as an image pickup signal.

【0024】以上の構成において、図3に示すような白
黒画像を撮像するものとする。この白黒画像は図14に
おける白黒画像と同じものである。図3はガラス板11
が第1のフレーム位置に回転制御された状態であり、ガ
ラス板11が第2および第3のフレーム位置に回転制御
された状態では、それぞれ同図破線および一点鎖線で白
ストライプ位置を示すように垂直方向にPv/2ずつ順
次ずれた画像となる。
In the above configuration, it is assumed that a monochrome image as shown in FIG. 3 is picked up. This monochrome image is the same as the monochrome image in FIG. FIG. 3 shows a glass plate 11
In the state where the glass plate 11 is rotationally controlled to the first frame position, and the glass plate 11 is rotationally controlled to the second and third frame positions, the white stripe position is indicated by a broken line and a dashed line in FIG. The images are sequentially shifted by Pv / 2 in the vertical direction.

【0025】ここで、垂直方向Vの読み出しについて考
える。例えば、画像と垂直方向の各画素(画素アドレス
N−1、N、N+1、・・・)との関係が、図4A、B
のようになる垂直画素列(水平方向の画素アドレスが
m)について説明する。同図Bの各画素に付した数字
は、各画素より得られる信号のレベルを量子化して示し
たものであり、上から順に第1〜第3フレーム信号に対
応している。図5に関しても同様である。
Here, the reading in the vertical direction V will be considered. For example, the relationship between the image and each pixel in the vertical direction (pixel addresses N-1, N, N + 1, ...) Is shown in FIGS.
A vertical pixel column (pixel address in the horizontal direction is m) such as that will be described. The numbers attached to the respective pixels in FIG. 9B represent the quantized levels of the signals obtained from the respective pixels, and correspond to the first to third frame signals in order from the top. The same applies to FIG.

【0026】この場合、上述したように撮像信号は2水
平画素列の信号を合成したものであるため、Aフィール
ドの各ラインAn、An+1、・・・の撮像信号のレベ
ルは同図Cに示すようになり、Bフィールドの各ライン
Bn−1、Bn、Bn+1、・・・の撮像信号のレベル
は同図Dに示すようになる。ただし、上から順に第1〜
第3フレーム信号に対応している。
In this case, since the image pickup signal is a combination of the signals of two horizontal pixel columns as described above, the level of the image pickup signal of each line An, An + 1, ... Of the A field is shown in FIG. Then, the levels of the image pickup signals of the lines Bn-1, Bn, Bn + 1, ... In the B field are as shown in FIG. However, from the top in order
It corresponds to the third frame signal.

【0027】そのため、水平方向の画素アドレスがmの
垂直画素列における第1〜第3フレームのA、Bフィー
ルドの撮像信号のレベルは、同図Eに示すようになる。
したがって、加算器17より出力される画素アドレスが
mの垂直画素列における撮像信号のレベルは、同図Fに
示すようになる。また例えば、画像と垂直方向の各画素
(画素アドレスN−1、N、N+1、・・・)との関係
が、図5A、Bのようになる垂直画素列(水平方向の画
素アドレスがm+1)に対して説明する。
Therefore, the levels of the image pickup signals of the A and B fields of the first to third frames in the vertical pixel column having the horizontal pixel address m are as shown in FIG.
Therefore, the level of the image pickup signal output from the adder 17 in the vertical pixel column whose pixel address is m is as shown in FIG. Further, for example, the relationship between the image and each pixel in the vertical direction (pixel addresses N-1, N, N + 1, ...) Is as shown in FIGS. 5A and 5B, and the vertical pixel column (pixel address in the horizontal direction is m + 1). Will be explained.

【0028】この場合、Aフィールドの各ラインAn、
An+1、・・・の撮像信号のレベルは同図Cに示すよ
うになり、Bフィールドの各ラインBn、Bn+1、・
・・の撮像信号のレベルは同図Dに示すようになる。た
だし、上から順に第1〜第3フレーム信号に対応してい
る。そのため、水平方向の画素アドレスがm+1の垂直
画素列における第1〜第3フレームのA、Bフィールド
の撮像信号のレベルは、同図Eに示すようになる。した
がって、加算器17より出力される画素アドレスがm+
1の垂直画素列における撮像信号のレベルは、同図Fに
示すようになる。
In this case, each line An of the A field,
The levels of the image pickup signals of An + 1, ... Are as shown in FIG. 7C, and the lines Bn, Bn + 1, ...
.. The level of the image pickup signal is as shown in FIG. However, it corresponds to the first to third frame signals in order from the top. Therefore, the levels of the image pickup signals in the A and B fields of the first to third frames in the vertical pixel column with the horizontal pixel address m + 1 are as shown in FIG. Therefore, the pixel address output from the adder 17 is m +
The level of the image pickup signal in one vertical pixel column is as shown in FIG.

【0029】図6〜図8は、上述したようにして求めら
れた第1〜第3フレームの各ラインの撮像信号のレベル
を各画素に対応させて示したものである。図9は、第1
〜第3フレームの各ラインを加算平均した各ラインの撮
像信号(加算器17の出力)のレベルを示したものであ
る。そして、図10は、加算平均した各ラインの撮像信
号のレベルを3次元空間に示したものである。
6 to 8 show the levels of the image pickup signals of the respective lines of the first to third frames obtained as described above in association with the respective pixels. FIG. 9 shows the first
3 to 4 show the levels of the image pickup signals (output of the adder 17) of each line obtained by arithmetically averaging each line of the third frame. Then, FIG. 10 shows, in a three-dimensional space, the levels of the image pickup signals of the respective lines that have been subjected to arithmetic mean.

【0030】本例においては、図4Fに示す場合、白と
黒の信号レベルの差は(1.67−0.0)=1.67
であり、これに対して図5Fに示す場合、白と黒の信号
レベルの差は(1.5−0.0)=1.5となる。すな
わち、パターンが垂直方向に1/2画素ピッチずれたと
き、図11に示す従来例に比べて白と黒の信号レベルの
差の変化が小さくなる。そのため、交互に白黒となる傾
斜ストライプパターンが配された画像を撮像するとき
は、従来例に比べて、レベル差の周期的変化に起因する
偽信号(モワレ)の発生が抑制され、また斜め線が明瞭
となる。
In this example, as shown in FIG. 4F, the difference between the signal levels of white and black is (1.67-0.0) = 1.67.
On the other hand, in the case shown in FIG. 5F, the difference between the signal levels of white and black is (1.5−0.0) = 1.5. That is, when the pattern is shifted by 1/2 pixel pitch in the vertical direction, the change in the difference between the white and black signal levels is smaller than that in the conventional example shown in FIG. Therefore, when capturing an image in which an inclined stripe pattern that is alternately black and white is taken, the occurrence of false signals (moire) due to the periodic change in the level difference is suppressed, and the diagonal line Becomes clear.

【0031】また、第1〜第3フレームの各ラインの撮
像信号を加算平均して出力するので、ランダムノイズが
1/3に縮小され、S/Nの向上を図ることができる。
なお、上述実施例においては、静止画を撮像するように
した例であるが、動画を撮像するようにすることもでき
る。すなわち、ガラス板11を撮像素子2の蓄積期間、
例えば1フィールド期間の間に第1〜第3のフレーム位
置に等時間ずつ位置するように制御すればよい。この場
合、各フィールドで上述の第1〜第3のフレームの各ラ
インを加算平均したと同様の撮像信号をCDS回路3よ
り得ることができ、動きの大きな動画の撮像も可能とな
る。この場合は、図1におけるA/D変換器13、フレ
ームメモリ14a〜14c、D/A変換器16a〜16
c等の構成が不要となる利益もある。
Further, since the image pickup signals of the respective lines of the first to third frames are added and averaged and output, the random noise is reduced to 1/3 and the S / N can be improved.
In the above-described embodiment, a still image is captured, but a moving image may be captured. That is, the glass plate 11 is stored in the image sensor 2 for the storage period,
For example, control may be performed such that the first to third frame positions are positioned at equal time intervals during one field period. In this case, it is possible to obtain from the CDS circuit 3 the same image pickup signal as that when the respective lines of the above-mentioned first to third frames are added and averaged in each field, and it is also possible to take a moving image. In this case, the A / D converter 13, the frame memories 14a to 14c, and the D / A converters 16a to 16 in FIG.
There is also an advantage that the configuration such as c is unnecessary.

【0032】また、上述実施例においては、ガラス板1
1を第1〜第3のフレーム位置として撮像画像位置を3
箇所としたものであるが、さらに多くの箇所に位置させ
て処理しても、同様の作用効果を得ることができる。
Further, in the above embodiment, the glass plate 1
1 is the first to third frame positions, and the captured image position is 3
Although it is defined as a place, the same action and effect can be obtained by arranging it at a larger number of places for processing.

【0033】[0033]

【発明の効果】この発明によれば、白黒のパターンが垂
直方向に1/2画素ピッチずれたときの白と黒の信号レ
ベルの差の変化を小さくでき、例えば交互に白黒となる
傾斜ストライプパターンの撮像時における偽信号(モワ
レ)の発生を効果的に抑制でき、また、斜め線を明瞭と
することができる。さらに、垂直方向に1/2画素ピッ
チずつ撮像画像をずらして得られる撮像信号を加算平均
して出力するので、ランダムノイズを縮小でき、S/N
を向上できる。
According to the present invention, it is possible to reduce the change in the difference between the white and black signal levels when the black and white pattern is displaced by 1/2 pixel pitch in the vertical direction. It is possible to effectively suppress the generation of a false signal (moire) at the time of imaging, and to make the diagonal line clear. Furthermore, since the image pickup signals obtained by shifting the picked-up images by 1/2 pixel pitch in the vertical direction are added and averaged and output, random noise can be reduced and S / N
Can be improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】実施例の構成を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an embodiment.

【図2】画素ずらし量を説明する図である。FIG. 2 is a diagram illustrating a pixel shift amount.

【図3】撮像画像の一例を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing an example of a captured image.

【図4】垂直画素列(水平画素アドレスm)の撮像信号
レベルを説明する図である。
FIG. 4 is a diagram illustrating an image pickup signal level of a vertical pixel column (horizontal pixel address m).

【図5】垂直画素列(水平画素アドレスm+1)の撮像
信号レベルを説明する図である。
FIG. 5 is a diagram illustrating an image pickup signal level of a vertical pixel column (horizontal pixel address m + 1).

【図6】撮像信号のレベル(第1フレーム)を示す図で
ある。
FIG. 6 is a diagram showing a level (first frame) of an image pickup signal.

【図7】撮像信号のレベル(第2フレーム)を示す図で
ある。
FIG. 7 is a diagram showing a level (second frame) of an image pickup signal.

【図8】撮像信号のレベル(第3フレーム)を示す図で
ある。
FIG. 8 is a diagram showing a level (third frame) of an image pickup signal.

【図9】撮像信号のレベル(加算平均信号)を示す図で
ある。
FIG. 9 is a diagram showing the level of an image pickup signal (additional average signal).

【図10】撮像信号のレベル(3次元空間表示)を示す
図である。
FIG. 10 is a diagram showing a level of an image pickup signal (three-dimensional space display).

【図11】固体撮像装置の要部構成を示すブロック図で
ある。
FIG. 11 is a block diagram showing a main configuration of a solid-state imaging device.

【図12】カラーコーディング模式図である。FIG. 12 is a schematic diagram of color coding.

【図13】水平出力レジスタの出力を示す図である。FIG. 13 is a diagram showing an output of a horizontal output register.

【図14】撮像画像の一例を示す図である。FIG. 14 is a diagram showing an example of a captured image.

【図15】垂直画素列(水平アドレスm)の撮像信号レ
ベルを説明する図である。
FIG. 15 is a diagram illustrating an image pickup signal level of a vertical pixel column (horizontal address m).

【図16】垂直画素列(水平アドレスm+1)の撮像信
号レベルを説明する図である。
FIG. 16 is a diagram illustrating the image pickup signal level of a vertical pixel column (horizontal address m + 1).

【図17】撮像信号のレベルを示す図である。FIG. 17 is a diagram showing the level of an image pickup signal.

【図18】撮像信号のレベルを示す図である。FIG. 18 is a diagram showing the level of an image pickup signal.

【図19】撮像信号のレベル(3次元空間表示)を示す
図である。
FIG. 19 is a diagram showing the level of an image pickup signal (three-dimensional space display).

【符号の説明】 1 撮像レンズ 2 CCD固体撮像素子 3 CDS回路 4 タイミング発生器 11 光路変更用ガラス板 12 回転駆動器 13 A/D変換器 14a〜14c フレームメモリ 15 メモリコントローラ 16a〜16c D/A変換器 17 加算器[Explanation of reference numerals] 1 imaging lens 2 CCD solid-state imaging device 3 CDS circuit 4 timing generator 11 optical path changing glass plate 12 rotation driver 13 A / D converter 14a to 14c frame memory 15 memory controller 16a to 16c D / A Converter 17 Adder

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 2水平画素列の信号を合成して1ライン
の信号を出力する固体撮像素子と、 この固体撮像素子で撮像される画像の位置を垂直方向に
ずらす画素ずらし手段と、 上記画素ずらし手段で画像の位置を垂直方向に1/2画
素ピッチずつ順次ずらす毎に上記固体撮像素子より得ら
れる1画面分の撮像信号を複数画面分まとめて合成する
合成手段とを備えてなる固体撮像装置。
1. A solid-state image sensor for synthesizing signals of two horizontal pixel columns and outputting a signal of one line, pixel shift means for vertically shifting the position of an image captured by the solid-state image sensor, and the pixel described above. Solid-state imaging, comprising: a synthesizing unit for synthesizing image signals for one screen obtained from the solid-state image pickup device for a plurality of screens each time the position of the image is sequentially shifted by 1/2 pixel pitch in the vertical direction by the shift unit. apparatus.
【請求項2】 2水平画素列の信号を合成して1ライン
の信号を出力する固体撮像素子と、 この固体撮像素子で撮像される画像の位置を垂直方向に
ずらす画素ずらし手段とを備え、 上記画素ずらし手段で画像の位置を垂直方向に1/2画
素ピッチずつ複数回ずらした後上記固体撮像素子より1
画面分の撮像信号を出力する固体撮像装置。
2. A solid-state image sensor for synthesizing signals of two horizontal pixel columns and outputting a signal of one line, and a pixel shift unit for vertically shifting a position of an image captured by the solid-state image sensor, After shifting the position of the image in the vertical direction by a plurality of 1/2 pixel pitches by the pixel shifting means, the image is shifted by 1 from the solid-state image sensor.
A solid-state imaging device that outputs an imaging signal for a screen.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2018057041A (en) * 2017-12-26 2018-04-05 ソニー株式会社 Information processor and information processing method

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JP2016076740A (en) * 2014-10-02 2016-05-12 ソニー株式会社 Information processor and information processing method
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