JPH07135608A

JPH07135608A - 駆動信号生成回路および固体撮像装置

Info

Publication number: JPH07135608A
Application number: JP5279519A
Authority: JP
Inventors: Tamotsu Fukushima; 保福島; Ryuichiro Kuga; 龍一郎久我
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1993-11-09
Filing date: 1993-11-09
Publication date: 1995-05-23

Abstract

(57)【要約】【目的】簡単な構成にてアスペクト比の異なる画像を
撮像し、さらにアスペクト比の小さい画像に対しては、
垂直解像度の高い画像を撮像すること。【構成】水平カウンタ１は、基準クロックを分周し、
垂直カウンタ２は、その出力をさらに分周する。水平駆
動信号生成回路３および垂直駆動信号生成回路４は、基
準クロックおよび水平カウンタ１、垂直カウンタ２の出
力から、各駆動信号を生成する。さらに、アスペクト比
制御信号により、水平カウンタ１および垂直カウンタ２
の分周比を同時に変え、異なるアスペクト比の撮像に対
応できる駆動信号を生成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、固体撮像素子を用いた
ビデオカメラ、特に複数のアスペクト比の画像を撮像す
るビデオカメラ等における、固体撮像素子の駆動信号生
成回路および固体撮像装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、ワイドテレビやハイビジョンとい
った、１６：９という横長のアスペクト比を有するテレ
ビジョン方式が普及を始めようとしている。そこで、テ
レビジョン信号の入力装置であるビデオカメラにおいて
も、このようなアスペクト比に対応した機種の開発が行
われつつある。なお、このような横長のアスペクト比の
みではなく、４：３といった従来のテレビジョン方式の
アスペクト比や、１：１のアスペクト比にも１台のビデ
オカメラで対応することがユーザーから望まれている。

【０００３】撮像管カメラにおいては、電子ビームの偏
向により画像を走査しているので、偏向周期・偏向角を
変更することで、このような複数のアスペクト比に対応
することは割合容易であった。ところが、半導体技術の
進歩に伴い、最近ではＣＣＤ等の固体撮像素子が撮像手
段の主流となってきている。固体撮像素子では、画素配
置は物理的に固定されているので、撮像管のようにアス
ペクト比を容易に変えることはできない。

【０００４】固体撮像素子を用いたビデオカメラにおい
て、アスペクト比を可変にする方法として、たとえばア
スペクト比変換回路を用いた方法が提案されている（特
開平４−３１６２８４号公報）。この場合、固体撮像素
子の駆動回路、信号処理回路などはアスペクト比に関わ
らず同じものでよい。ところが、ワイドアスペクト比の
画像から狭いアスペクト比の画像を取り出すときには、
両サイド部の画像は切り捨てられ、無駄となる。

【０００５】また、光学手段を用いた方法も既に提案さ
れている（特開平３−１４５８７８公報）。これは、撮
像素子の前部に光学的な圧縮伸長手段を設けることによ
り、異なるアスペクト比の画像を一定のアスペクト比の
撮像素子で撮像するものである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
のような従来の撮像装置では、アスペクト比の変換のた
めに、専用の変換回路や光学素子が必要となる。特に、
光学的なアスペクト比変換素子としては、シリンドリカ
ルレンズなどの利用が考えられるが、このような光学素
子を任意に制御して異なるアスペクト比を得ることは困
難である。

【０００７】また、１：１のアスペクト比を要求される
ような分野、すなわち医療や印刷、デザインなどでは、
水平方向、垂直方向とも、高い解像度が要求される。と
ころが前述の例では、垂直方向については、全く処理を
加えないので、横長と正方の両者のアスペクト比に関し
て、垂直解像度は変わらない。

【０００８】本発明は、上記従来の課題を解決するもの
で、簡単な構成にてアスペクト比の異なる画像を撮像
し、さらにアスペクト比の小さい画像に対しては、垂直
解像度の高い画像を撮像することを目的としている。

【０００９】さらに、雑音除去回路を有する固体撮像装
置においては、同じ回路構成にて異なるアスペクト比の
画像に対応することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の駆動信号生成回
路は、上記目的を達成するために、基準クロックを分周
する水平カウンタと、水平走査線周期のパルスを分周す
る垂直カウンタと、固体撮像素子の水平転送部の駆動信
号を生成する水平駆動信号生成回路と、固体撮像素子の
垂直転送部の駆動信号を生成する垂直駆動信号生成回路
とを備え、前記水平カウンタおよび垂直カウンタは、外
部制御信号により分周比を可変とし、異なるアスペクト
比の画像に対応する構成である。

【００１１】また、本発明の第１の固体撮像装置は、色
分解プリズムと、固体撮像素子と、基準クロック発生回
路と、前記の駆動信号生成回路と、駆動回路と、同期信
号生成回路と、信号処理回路とを備え、駆動信号生成回
路は外部制御信号により異なるアスペクト比の画像を撮
像する駆動信号を生成し、同期信号生成回路は、アスペ
クト比に対応する同期信号を生成する構成である。

【００１２】さらに、本発明の第２の固体撮像装置は、
前記第１の固体撮像装置の構成に加え、サンプリングパ
ルス生成回路と、雑音除去回路とを備え、サンプリング
パルス生成回路が生成するサンプリングパルスにより、
雑音除去回路においてサンプリングを利用した雑音除去
を行い、異なるアスペクト比においても、画素周期を一
定に保つことにより、同じ回路構成のサンプリングパル
ス生成回路を用いる構成である。

【００１３】

【作用】本発明は、上記した構成により、水平カウンタ
と垂直カウンタの分周比を同時に可変としているので、
簡単な回路構成にて、異なるアスペクト比の画像に対応
する撮像素子の駆動信号を生成することができる。

【００１４】さらに、上記した構成の駆動信号生成回路
を備えた固体撮像装置においては、外部制御信号により
駆動信号および同期信号を可変としているため、簡単な
回路構成にて異なるアスペクト比の画像を撮像すること
ができる。

【００１５】また、雑音除去回路を備えた固体撮像装置
においては、異なるアスペクト比の撮像時においても、
画素周期を一定に保っているので、サンプリングパルス
生成回路の構成を変える必要はない。

【００１６】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
ながら説明する。図１は本発明の一実施例における駆動
信号生成回路の構成を示すものである。この駆動信号生
成回路１０は、水平カウンタ１、垂直カウンタ２、水平
駆動信号生成回路３、垂直駆動信号生成回路４からな
る。水平カウンタ１は基準クロックを分周し、１水平走
査線周期でカウント動作を行い、１水平走査線期間毎に
ラインクロックを出力する。また、垂直カウンタ２はラ
インクロックを分周し、１フィールド期間でカウント動
作を行う。

【００１７】さらに、水平駆動信号生成回路３は、基準
クロック及び水平カウンタ１のカウンタ出力から、水平
駆動信号を生成する。また、垂直駆動信号生成回路４
は、水平カウンタ１及び垂直カウンタ２のカウンタ出力
から、垂直駆動信号を生成し出力する。ここで、水平カ
ウンタ１及び垂直カウンタ２の分周比を可変とし、外部
よりのアスペクト比制御信号により制御するものとす
る。

【００１８】以下に数値例を挙げて説明する。同じ基準
クロック74.25MHzに対し、アスペクト比の異なる２つの
動作モードが選択可能とする。まず第１の動作モード
は、水平カウンタ１の分周比は2200、垂直カウンタ２の
分周比は562.5で、インターレース方式であるとする。
このとき、ライン周波数は33.75kHz、フィールド周波数
は60Hzとなり、ハイビジョンの規格に相当する。

【００１９】次に第２の動作モードでは、水平カウンタ
１の分周比は1650、垂直カウンタ２の分周比は750であ
るとする。このとき、ライン周波数は45kHz、フィール
ド周波数は60Hzである。このように水平カウンタ１と垂
直カウンタ２の分周比の積を一定に保つことによりフィ
ールド周波数は同じながらライン周波数を変えることが
できる。

【００２０】２つの動作モードにおけるラインクロック
を図２を用いて説明する。図中（ａ）は第１の動作モー
ドのラインクロックを、（ｂ）は第２の動作モードのラ
インクロックを表し、時間単位Ｔは基準クロックの１周
期を表す。第１の動作モードでは、（ａ）に示すように
2200クロック毎にラインクロックが発生し、ラインクロ
ック1125個分の時間が１フレームに相当する。同様に、
第２の動作モードでは、（ｂ）に示すように1650クロッ
ク毎にラインクロックが発生し、ラインクロック1500個
分の時間が１フレームに相当する。ここで、2200×1125
＝1650×1500より両者のフレーム周期は等しい。

【００２１】次に、固体撮像素子の画素構造と対比し
て、２つの動作モードにおける撮像エリアを図３を用い
て説明する。図３（ａ）は第１の動作モードを説明する
もので、図中の数字の単位は基準クロック、すなわち画
素数である。つまり、水平周期2200クロック期間のう
ち、1920クロック期間が有効映像期間、垂直周期1125ラ
インのうち、1035ラインが有効映像期間とする。このと
き、固体撮像素子の１画素サイズを水平：垂直＝23：24
とすることにより、有効撮像エリアのアスペクト比は(1
920×23)：(1035×24)＝１６：９となる。

【００２２】この同じ画素サイズの固体撮像素子におけ
る、第２の動作モードを図３（ｂ）により説明する。水
平周期1650クロック期間のうち、1440クロック期間が有
効映像期間、垂直周期1500ラインのうち、1380ラインが
有効映像期間とする。この有効撮像エリアは、第１の動
作モードにおける画素サイズから算出すると、アスペク
ト比は(1440×23)：(1380×24)＝１：１である。

【００２３】すなわち、駆動信号生成回路１０における
水平カウンタ１と垂直カウンタ２の分周比を同時に変え
る事により、簡単な回路構成にて有効撮像エリアのアス
ペクト比を変える事ができる。また、１：１の動作モー
ドでは、１６：９の動作モードに比べて、垂直解像度を
向上できる。

【００２４】次に、第２の実施例として、図１の構成を
持つ駆動信号生成回路１０により固体撮像素子を駆動す
る固体撮像装置について以下に述べる。本実施例におけ
る固体撮像装置の構成を図４に示す。この固体撮像装置
は、駆動信号生成回路１０、色分解プリズム１１、固体
撮像素子１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、基準クロック発生回
路１３、駆動回路１４、同期信号生成回路１５、信号処
理回路１６からなる。

【００２５】以上のように構成された固体撮像装置にお
いて、以下図４を用いてその動作を説明する。撮影対象
となる画像は、光信号として本実施例の固体撮像装置に
入力され、図示しない光学レンズを通り、色分解プリズ
ム１１により各色成分に分光され、固体撮像素子１２
ａ、１２ｂ、１２ｃ上に結像する。固体撮像素子１２
ａ、１２ｂ、１２ｃにおいては、光信号が光電変換さ
れ、画像信号は電荷量となる。

【００２６】基準クロック発生回路１３は、固体撮像装
置の各動作の基準となるクロックを生成し出力する。駆
動信号生成回路１０は、第１の実施例で述べたように、
基準クロックを元に水平駆動信号、垂直駆動信号を生成
する。駆動回路１４は水平駆動信号、垂直駆動信号を電
圧レベル変換および電流増幅し、固体撮像素子１２ａ、
１２ｂ、１２ｃの水平電荷転送部および垂直電荷転送部
を駆動する。その結果、各固体撮像素子からは、素子出
力信号が出力される。

【００２７】各固体撮像素子の素子出力信号は、信号処
理回路１６において、ガンマ処理、黒バランス処理、白
バランス処理などの信号処理を受け、映像出力信号とし
て出力される。尚、同期信号生成回路１５では、基準ク
ロックを元に水平同期信号、垂直同期信号、ブランキン
グ信号など、信号処理回路１６において必要な各種信号
を生成する。

【００２８】ここで、駆動信号生成回路１０を前述の第
１の実施例のような構成にする事により、本実施例の固
体撮像装置はアスペクト比の異なる画像を撮像する事が
できる。なお、アスペクト比の切り換えに応じて、水平
走査線周期および総走査線数が変わるため、アスペクト
比制御信号を同期信号生成回路１５にも入力する。その
結果、それぞれの動作モードに応じて、適切な同期信号
およびブランキング信号を生成する事ができる。

【００２９】次に、本発明の第３の実施例として、雑音
除去回路を含む固体撮像装置について述べる。本実施例
における固体撮像装置の構成を図５に示す。なお、前出
の図４と同じ構成要素に関しては、同じ番号を付与し、
その説明は省略する。

【００３０】本実施例の固体撮像装置の構成が、第２の
実施例と異なる点は、サンプリングパルス生成回路１７
と雑音除去回路１８の存在である。サンプリングパルス
生成回路１７は、基準クロックの位相およびデューティ
を調整し、画素周期のサンプリングパルスを生成し、雑
音除去回路１８へと出力する。雑音除去回路１８は、こ
のサンプリングパルスにより、固体撮像素子の出力信号
にサンプリング処理を行い、相対二重サンプリング法
（ＣＤＳ法）などにより、撮像素子出力信号中の雑音成
分を除去する。

【００３１】ここで、撮像素子の出力信号とサンプリン
グパルスの関係を図６に示す。撮像素子出力信号ＶＯに
は、１画素周期の中に、基準となるフィードスルー期間
と信号期間が存在する。ＣＤＳ法では、フィードスルー
期間に重畳する雑音成分の影響を除くために、フィード
スルー期間と信号期間の双方をサンプリングし、その差
を信号出力とする。図６において、フィードスルー期間
のサンプリングパルスをＳＰ１、信号期間のサンプリン
グパルスをＳＰ２と表現した。

【００３２】このふたつのサンプリングパルスＳＰ１お
よびＳＰ２は、パルス周期は画素周期と同じながら、そ
のデューティーおよび位相は、最適の数値に精度良く決
定する必要がある。ところで、アスペクト比の異なる動
作モードにおいて、画素周期が変わると、これらのサン
プリングパルスの生成も違う回路が必要となる。

【００３３】そこで、本実施例においては、アスペクト
比を変化させても、画素周期を一定に保つ。その結果、
サンプリングパルス生成回路１７の回路構成は同一のま
ま、異なるアスペクト比に対応できる。

【００３４】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、水平カウ
ンタと垂直カウンタの分周比を同時に可変としているの
で、簡単な回路構成にて、異なるアスペクト比の画像に
対応する撮像素子の駆動信号を生成することができる。

【００３５】また、固体撮像装置においては、外部制御
信号により駆動信号および同期信号を可変としているた
め、簡単な回路構成にて異なるアスペクト比の画像を撮
像することができる。さらに、雑音除去回路を備えた固
体撮像装置においては、画素周期を一定に保っているの
で、サンプリングパルス生成回路の構成を変えることな
く、異なるアスペクト比に対応できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例を示す駆動信号生成回路
のブロック図

【図２】本発明の第１の実施例におけるラインクロック
のタイミングチャート

【図３】異なるアスペクト比における撮像エリアを示す
図

【図４】本発明の第２の実施例を示す固体撮像装置のブ
ロック図

【図５】本発明の第３の実施例を示す固体撮像装置のブ
ロック図

【図６】サンプリングパルスのタイミングチャート

【符号の説明】

１水平カウンタ２垂直カウンタ３水平駆動信号生成回路４垂直駆動信号生成回路１０駆動信号生成回路１１色分解プリズム１２ａ、１２ｂ、１２ｃ固体撮像素子１３基準クロック発生回路１４駆動回路１５同期信号生成回路１６信号処理回路１７サンプリングパルス生成回路１８雑音除去回路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基準クロックを分周する第１のカウンタ
と、前記第１のカウンタのカウント周期にてカウント動
作を行う第２のカウンタと、前記基準クロックと前記第
１のカウンタ出力を入力とし、水平駆動信号を生成する
第１の信号生成部と、前記基準クロックと前記第１およ
び第２のカウンタ出力を入力とし、垂直駆動信号を生成
する第２の信号生成部とを有し、前記第１のカウンタと
第２のカウンタの分周比を同時に変えることを特徴とす
る駆動信号生成回路。
【請求項２】外部制御入力によって第１および第２のカ
ウンタの分周比を制御し、前記外部制御入力に対する第
１のカウンタの分周比の変化方向と、第２のカウンタの
分周比の変化方向が逆であることを特徴とする請求項１
記載の駆動信号生成回路。
【請求項３】第１のカウンタと第２のカウンタの分周比
の積が一定であることを特徴とする請求項１記載の駆動
信号生成回路。
【請求項４】基準クロック発生回路と、基準クロックを
入力とする請求項１記載の駆動信号生成回路と、前記駆
動信号生成回路の出力を入力とする駆動回路と、同期信
号生成回路と、信号処理回路からなり、前記駆動信号生
成回路と前記同期信号生成回路が、同時に出力信号を変
えることを特徴とする固体撮像装置。
【請求項５】サンプリングパルス生成回路と、雑音除去
回路とを備え、異なるアスペクト比の撮像において、サ
ンプリングパルスの周期を同一とすることを特徴とする
請求項４記載の固体撮像装置。