JPH08275184A

JPH08275184A - 撮像装置

Info

Publication number: JPH08275184A
Application number: JP7073711A
Authority: JP
Inventors: Toru Akutagawa; 徹芥河
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1995-03-30
Filing date: 1995-03-30
Publication date: 1996-10-18

Abstract

(57)【要約】【構成】光路シフト駆動部１０によって移動制御され
たレンズ２に、被写体１からの光を透過させ、この透過
光を光学フィルタブロック３を介して固体撮像素子４で
撮像し、この撮像した画素信号を制御タイミング発生回
路８からの制御タイミング信号に基づいてメモリ回路５
に記憶した後にタイミング発生回路７からのタイミング
信号によって演算を施して読み出し、カメラ信号処理回
路６で信号処理した後に、カメラ出力信号として信号出
力端子１１から出力する。【効果】高解像度なカラー画像の画像信号を得ること
ができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、撮像した画素信号を用
いて高解像度なカラー画像の画像信号を出力する撮像装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、８ミリビデオなどのハンディータ
イプの撮像装置、いわゆるビデオカメラにおいては、１
個の撮像デバイスと２次元に配列された色フィルタアレ
イを用いて、撮像と同時式にカラー画像を得る単板方式
が広く用いられている。具体的には、この単板方式は、
複数の受光部から構成される撮像デバイスを用いて赤
（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３原色信号を得る方式で
あって、撮像デバイスを構成する複数の受光部それぞれ
に対応して色フィルタが重ね合わせられていることによ
り、カラーテレビジョン放送用に用いられている、輝度
信号Ｙ及び２つの色差信号Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙを多重化し
た、ＮＴＳＣ方式又はＰＡＬ方式の標準カラーテレビジ
ョン信号を得るものである。。

【０００３】ここで、従来の撮像装置であるビデオカメ
ラの概略的な構成を図７に示す。

【０００４】図７の撮像装置では、撮像時には、被写体
２０１からの光がレンズ２０２を介して光学フィルタブ
ロック２０３に入射される。この光学フィルタブロック
２０３は色フィルタアレイを備えて成るものである。こ
の光学フィルタブロック２０３を透過した光は、撮像デ
バイスである固体撮像素子２０４によって受光される。
この固体撮像素子２０４は、複数の受光部から構成され
るイメージセンサ、いわゆるイメージャであり、具体的
にはＣＣＤ（Charge Coupled Device）が用いられる。
この固体撮像素子２０４は、ＣＣＤ駆動回路２０９によ
って駆動制御されている。

【０００５】ここで、上記光学フィルタブロック２０３
の色フィルタアレイは、固体撮像素子２０４の受光部そ
れぞれに重ね合わせられている。

【０００６】また、この固体撮像素子２０４はＣＣＤ駆
動回路２０９によって駆動制御されており、この固体撮
像素子２０４によって受光されて検出された光量に基づ
く電気信号が、カメラ信号処理回路２０６に出力され
る。

【０００７】このカメラ信号処理回路２０６では、入力
された電気信号を用いて信号処理を行うことにより標準
カラーテレビジョン信号が生成され、信号出力端子２１
１からカメラ出力信号として出力される。

【０００８】また、ＣＣＤ駆動制御回路２０９及びカメ
ラ信号処理回路２０６には、タイミング発生回路２０７
で発生されるタイミング信号が入力されており、この入
力されるタイミング信号に同期して駆動されるものであ
る。

【０００９】ここで、図８のＡに、図１の光学フィルタ
ブロック２０３の色フィルタアレイとして、具体的に、
４種類の色をいわゆる市松状に配置させた市松方式の補
色フィルタアレイ、いわゆる補色市松フィルタアレイの
色配列を示す。この補色市松フィルタアレイの１つの色
は１画素を示している。また、図８のＢは、この補色市
松フィルタアレイに対応した、行及び列で構成される２
次元の画素座標を示すものである。尚、この補色市松フ
ィルタアレイの各画素は、ＣＣＤイメージャの各受光部
に対応するものである。

【００１０】ここで、補色とは、マゼンダ（Ｍｇ）、イ
エロー（Ｙｅ）、シアン（Ｃｙ）の３色を示す。例え
ば、上述の撮像装置の色フィルタアレイとして赤
（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の原色フィルタアレイをＣ
ＣＤイメージャの１画素毎に順次設けた場合には、赤
（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３色信号を１画素毎に繰
り返して得ることができるが、このときには、３画素で
カラー画像の１画素が構成されるので、ＣＣＤイメージ
ャの画素数が十分に多くなければ解像度の高いカラー画
像を得ることができない。よって、輝度信号Ｙに寄与す
る緑（Ｇ）と、マゼンダ（Ｍｇ）、イエロー（Ｙｅ）、
シアン（Ｃｙ）の３色の補色とを用いて、効率良く色分
離をすると共に、カラー画像の解像度の低下を抑えるよ
うな補色フィルタアレイを色フィルタアレイとして用い
ている。

【００１１】上述の補色市松フィルタアレイを用いた撮
像装置では、補色市松フィルタアレイを介したＣＣＤイ
メージャの複数の受光部からの信号電荷を用い、撮像し
たカラー画像の奇数フィールドと偶数フィールドとでラ
インの組合わせが変えられて上記信号電荷が加え合わせ
られることにより２画素が混合されて読み出される画素
混合読出しが行われる。即ち、奇数フィールド及び偶数
フィールドにおいて上下２行の画素の出力の組合わせを
変える混合読出しを行い、その和信号から輝度成分を得
て、差信号から線順次の色差信号を得ている。

【００１２】ここで、図９のＡ、Ｂは、同一のフレーム
画像を示しており、図９のＡは奇数フィールド（フィー
ルド１）の画素を示すものであり、図９のＢは偶数フィ
ールド（フィールド２）の画素を示すものである。尚、
各黒丸●は、撮像ポイントを示すものである。この図９
のＡ、Ｂに示す奇数フィールド（フィールド１）及び偶
数フィールド（フィールド２）において、転送クロック
毎に水平方向に上下２行の２画素分の信号電荷を用いて
和信号Ｓ₁と差信号Ｓ₂とが交互に読み出される。

【００１３】具体的には、フレーム画像における第１行
目及び第２行目の和信号Ｓ₁及び差信号Ｓ₂は奇数フィー
ルド（フィールド１）の和信号Ｓ₁及び差信号Ｓ₂であ
り、最初の和信号Ｓ₁及び差信号Ｓ₂は、図８のＡの補色
市松フィルタアレイの色配列及び図８のＢの画素座標を
用いると、以下の（１）、（２）式で表される。

【００１４】Ｓ₁＝Ｍｇ₁₁＋Ｙｅ₂₁ ・・・（１）Ｓ₂＝Ｇ₁₂＋Ｃｙ₂₂ ・・・（２）このクロック毎に読み出される和信号Ｓ₁及び差信号Ｓ₂
を用い、１クロック前の値との和が輝度信号Ｙ、差が色
差信号Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙとして取り出される。例えば、図
９のＡの（ａ）に示す輝度信号Ｙ₁₁は以下の（３）式で
求められ、図９のＡの（ｂ）に示す色差信号Ｒ₁₁は以下
の（４）式で求められる。

【００１５】Ｙ₁₁＝Ｓ₁＋Ｓ₂ ＝（Ｍｇ₁₁＋Ｙｅ₂₁）＋（Ｇ₁₂＋Ｃｙ₂₂）・・・（３）Ｒ₁₁＝Ｓ₁−Ｓ₂ ＝（Ｍｇ₁₁＋Ｙｅ₂₁）−（Ｇ₁₂＋Ｃｙ₂₂）・・・（４）このようにして求められた輝度信号Ｙ及び色差信号Ｒ−
Ｙ、Ｂ−Ｙは、図７のカメラ信号処理回路６に送られ
る。

【００１６】また、フレーム画像における第２行目及び
第３行目の和信号Ｓ₁及び差信号Ｓ₂は偶数フィールド
（フィールド２）の和信号Ｓ₁及び差信号Ｓ₂であり、こ
の和信号Ｓ₁及び差信号Ｓ₂と、偶数フィールド（フィー
ルド２）の輝度信号Ｙ及び色差信号Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙも、
奇数フィールド（フィールド１）と同様にして求められ
る。具体的には、例えば第２行目及び第３行目の最初の
和信号Ｓ₁及び差信号Ｓ₂は以下の（５）、（６）式で表
され、これらの和信号Ｓ₁及び差信号Ｓ₂を用いた輝度信
号Ｙ₂₁及び色差信号−Ｂ₂₁は以下の（７）、（８）式で
求められる。

【００１７】Ｓ₁＝Ｙｅ₂₁＋Ｇ₃₁ ・・・（５）Ｓ₂＝Ｃｙ₂₂＋Ｍｇ₃₂ ・・・（６）Ｙ₂₁＝Ｓ₁＋Ｓ₂ =(Ye₂₁＋Ｇ₃₁）＋（Ｃｙ₂₂＋Ｍｇ₃₂）・・・（７） −Ｂ₂₁＝Ｓ₁−Ｓ₂ ＝（Ｙｅ₂₁＋Ｇ₃₁）−（Ｃｙ₂₂＋Ｍｇ₃₂）・・・（８）このように、カラー画像の画像信号成分である輝度信号
Ｙ及び色差信号Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙにおいては、輝度信号Ｙ
は４画素（２×２）、色差信号Ｒ、Ｂは８画素（４×
４）から生成される。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来の撮像装置において高解像度な画像の画像信号を出力
するためには、ＣＣＤイメージャの受光部、即ち画素数
を増やすことが必要であるが、ＣＣＤイメージャの小型
化に伴って技術的に困難となっている。

【００１９】また、ＣＣＤイメージャの画素数を増やす
と、ＣＣＤイメージャの駆動周波数も高くなるので、高
速な信号の読み出しのための電力が増加し、コストがか
かることになる。

【００２０】また、図８に示した色配列の補色フィルタ
アレイを用いて上述の信号処理を行ったときには、水平
方向及び垂直方向共に最小画素ピッチの逆数で定まるべ
き空間周波数の半分の位置に偽色妨害による色偽信号が
発生してしまう。

【００２１】この偽色妨害を防止するために光学的ロー
パスフィルタを比較的強くかけることが行われるが、こ
の場合には、輝度信号の解像度を損なってしまう。

【００２２】そこで、本発明は上述の実情に鑑み、簡易
で安価なハードウェア構成によって、偽色妨害を発生す
ることなく高解像度なカラー画像の画像信号を得ること
ができる撮像装置を提供するものである。

【００２３】

【課題を解決するための手段】本発明に係る撮像装置
は、被写体からの光を透過して結像する光学手段と、複
数の受光部から構成され、この複数の受光部に応じた市
松状の色配列の補色フィルタアレイを備え、この補色フ
ィルタアレイを介した上記光学手段からの透過光を受光
して画素信号に変換する撮像手段と、上記光学手段を透
過する光の光路を、上記撮像手段の受光部の画素ピッチ
の整数倍にシフトさせる光路シフト手段と、上記光路シ
フト手段をシフトさせ、上記被写体の同一範囲からの光
を上記補色フィルタアレイの異なる色を透過させて上記
撮像手段で複数回撮像する制御を行う駆動制御手段と、
上記撮像手段からの画素信号を記憶する記憶手段と、上
記記憶手段からの画素信号に信号処理を施して画像信号
を出力する信号処理手段とを備えることにより上述した
課題を解決する。

【００２４】

【作用】本発明においては、光学手段からの透過光がシ
フトするように上記光学手段を光路シフト手段によって
移動制御し、この光学手段からのシフトされた透過光を
撮像手段によって複数回撮像することによって得られた
画素信号を記憶手段に記憶し、信号処理手段で上記記憶
された画素信号を読み出して信号処理を施すことによ
り、高解像度な画像の画像信号を得る。

【００２５】

【実施例】以下、本発明の好ましい実施例について、図
面を参照しながら説明する。図１には、本発明に係る撮
像装置の第１の実施例の概略的な構成を示す。

【００２６】この第１の実施例の撮像装置は、被写体１
からの光を透過して結像する光学手段であるレンズ２、
複数の受光部から構成され、上記レンズ２からの透過光
を、上記複数の受光部に応じた市松状の色配列の補色フ
ィルタアレイである光学フィルタブロック３を介して受
光し、画素信号に変換する撮像手段である固体撮像素子
４、上記レンズ２を透過する光の光路を上記受光部の画
素ピッチの整数倍にシフトさせる光路シフト手段である
光路シフト駆動部１０、この光路シフト駆動部１０をシ
フトさせ、被写体の同一範囲からの光を上記補色フィル
タアレイの異なる色を透過させて上記固体撮像素子４で
複数回撮像する制御を行う駆動制御手段であるＣＣＤ駆
動回路９、この固体撮像素子４からの画素信号を記憶す
る記憶手段であるメモリ回路５、このメモリ回路５に記
憶された画素信号に信号処理を施して画像信号を出力す
る信号処理手段であるカメラ信号処理回路６、上記メモ
リ回路５からの画素信号の読み出し動作及び上記カメラ
信号処理回路６での信号処理動作に用いる動作タイミン
グ信号を発生するタイミング発生手段であるタイミング
発生回路７、このＣＣＤ駆動制御回路９の制御動作及び
上記メモリ回路５への画素信号の書き込み動作に用いる
制御タイミング信号を発生する制御タイミング発生手段
である制御タイミング発生回路８等から構成される。

【００２７】次に、図１に示す撮像装置の動作について
説明する。

【００２８】撮像時には、被写体１からの光がレンズ２
を介して光学フィルタブロック３に入射される。この光
学フィルタブロック３は、市松状の色配列の補色フィル
タいわゆる補色市松フィルタアレイである。ここで、補
色市松フィルタアレイは、固体撮像素子４の受光部それ
ぞれに重ね合わせられており、この補色市松フィルタア
レイを透過した光は、いわゆるＣＣＤイメージャである
固体撮像素子４によって受光される。

【００２９】上記固体撮像素子４は複数の受光部から成
り、１受光部は１画素に対応するものである。この固体
撮像素子４には、ＣＣＤ駆動回路９から出力されるＣＣ
Ｄ駆動パルス信号Ｓ₁が入力されており、固体撮像素子
４では入力されるＣＣＤ駆動パルス信号Ｓ₁に基づいた
撮像動作が行われる。

【００３０】ここで、上記レンズ２は光路シフト駆動部
１０によって移動されることにより、レンズ２を透過し
た光の光路はシフトされる。この光路シフト駆動部１０
には、ＣＣＤ駆動回路９から出力される光路シフト用ト
リガ信号Ｓ₂が入力されており、光路シフト駆動部１０
はこの光路シフト用トリガ信号Ｓ₂を用いてレンズ２の
シフト動作を制御する。尚、レンズ２のシフト動作は、
上記固体撮像素子４の受光部のピッチ、即ち画素ピッチ
の整数倍の単位で移動制御される。

【００３１】このように、レンズ２は、光路シフト移動
部１０によって移動制御され、この移動制御されたレン
ズ２の複数回分の透過光は、上記固体撮像素子４によっ
て受光されて電気信号に変換された後に、画素信号とし
てそれぞれメモリ回路５に書き込まれる。この動作が複
数回行われる。

【００３２】上記メモリ回路５には、制御タイミング発
生回路８で発生される制御タイミング信号が入力されて
おり、メモリ回路５では、上記制御タイミング信号に基
づいて入力される画素信号の書き込み動作が行われる。

【００３３】また、制御タイミング発生回路８からの制
御タイミング信号はＣＣＤ駆動回路９に対しても出力さ
れている。よって、上記メモリ回路５への画素信号の書
き込み動作とＣＣＤ駆動回路９の固体撮像素子４の撮像
動作に対する制御動作とは同期している。尚、上記制御
タイミング信号は、標準のカラーテレビジョン信号の走
査周期とは非同期な信号である。

【００３４】また、上記メモリ回路５にはタイミング発
生回路７で発生される動作タイミング信号が入力されて
おり、上記メモリ回路５に記憶された画素信号は、上記
動作タイミング信号に基づいて、後述する同一画素読み
出し法によって読み出され、カメラ信号処理回路６に送
られる。

【００３５】このカメラ信号処理回路６には、上記タイ
ミング発生回路７で発生される動作タイミング信号が入
力されており、上記メモリ回路５からの画素信号の読み
出し動作と上記カメラ信号処理回路６の信号処理動作と
は同期している。

【００３６】ここで、この動作タイミング信号は、所望
の標準カラーテレビジョン信号に同期した信号であり、
カメラ信号処理回路６では、上記動作タイミング信号に
基づいて入力された画素信号の処理動作を行う。この信
号処理動作により、所望の標準カラーテレビジョン信号
が生成される。

【００３７】上記カメラ信号処理回路６から出力される
標準のカラーテレビジョン信号は、信号出力端子１１か
らカメラ出力信号として出力される。

【００３８】尚、この撮像装置での撮像時の走査周波数
は、制御タイミング発生回路８からの制御タイミング信
号によって標準カラーテレビジョン信号よりも高く設定
しておく。

【００３９】また、カメラ信号処理回路６における信号
処理においては、所望の非標準カラーテレビジョン信号
に同期化する画像信号を生成することが可能である。こ
の画像信号としては、例えばパーソナルコンピュータに
用いられる走査周波数に同期する画像信号等が考えられ
る。

【００４０】また、カメラ信号処理回路６では、標準カ
ラーテレビジョン信号を生成した後に、この標準カラー
テレビジョン信号を、アスペクト比の異なるテレビジョ
ン信号を用いる、いわゆるワイドテレビ用のテレビジョ
ン信号に走査変換し、画像信号として出力することも可
能である。

【００４１】次に、上記光路シフト駆動部１０の動作に
ついて、図２を用いて説明する。

【００４２】図２に示す光路シフト駆動部１０は、上記
レンズ２を支持し、移動する機構手段である光学系支持
及び回転並進変換機構部１０１、この光学系支持及び回
転並進変換機構部１０１を駆動する機構駆動手段である
駆動電動器１０２、及びこの駆動電動器１０２を駆動制
御する機構駆動制御手段であるシフト制御及びモータ駆
動回路１０３等から構成される。

【００４３】上記ＣＣＤ駆動回路９から出力される光路
シフト用トリガ信号Ｓ₂は、光路シフト駆動部１０の信
号入力端子１０４からシフト制御及びモータ駆動回路１
０３に入力される。このシフト制御及びモータ駆動回路
１０３は、入力された光路シフト用トリガ信号Ｓ₂に基
づいて、レンズ２を透過する光のシフト量を制御するた
めのシフト制御信号及び駆動電動器１０２を駆動させる
モータ駆動信号を駆動電動器１０２に出力する。

【００４４】この駆動電動器１０２は、いわゆるモータ
であり、入力されるシフト制御信号によるシフト量分だ
けレンズ２の透過光がシフトされるように、モータ駆動
信号によって駆動される。この駆動電動器１０２の駆動
により、光学系支持及び回転並進変換機構部１０１はレ
ンズ２を移動させる。

【００４５】このようにして、レンズ２を機械的に複数
回シフトさせて撮像を行い、画素信号を得る。

【００４６】また、図３に、本発明に係る撮像装置の第
２の実施例の概略的な構成を示す。この図３に示す撮像
装置は、図１に示す撮像装置の光学フィルタブロック３
の前段に、レンズ２からの透過光の光変調を行う光変調
手段である液晶装置１２が追加されて成るものであり、
この液晶装置１２を、上記液晶装置１２によるレンズ２
からの透過光の光変調を制御する光変調制御手段である
光路シフト駆動部１０によって電気的に駆動制御するこ
とにより、レンズ２を透過した光の光路をシフトさせて
撮像を行う。

【００４７】ここで、上記液晶装置１２は、πセルの強
誘電性液晶１２ａ及び水晶から成る複屈折板１２ｂで構
成され、この強誘電性液晶１２ａの強誘電性電気光学効
果を用いてレンズ２からの透過光の変調を行う。

【００４８】尚、この第２の実施例の撮像装置の各構成
部の動作は図１に示す撮像装置の各構成部の動作と同様
であるので、説明は省略する。

【００４９】また、上記光路シフト駆動部１０の具体的
な構成は図４に示すものである。

【００５０】この光路シフト駆動部１０は、主にシフト
制御及び強誘電駆動回路１０５から成り、上記ＣＣＤ駆
動回路９から出力される光路シフト用トリガ信号Ｓ
₂は、この光路シフト駆動部１０の信号入力端子１０４
からシフト制御及び強誘電駆動回路１０５に入力され
る。

【００５１】このシフト制御及び強誘電駆動回路１０５
は、入力された光路シフト用トリガ信号Ｓ₂に基づい
て、強誘電性液晶１２ａにおけるレンズ２からの透過光
の変調を制御するための強誘電性液晶駆動信号を強誘電
性液晶１２ａに出力する。これによって、強誘電性液晶
１２は駆動制御され、その強誘電性電気光学効果によっ
てレンズ２からの透過光がシフトされる。

【００５２】このようにして、レンズ２を電気的に複数
回シフトさせて撮像を行い、画素信号を得る。

【００５３】次に、上述した撮像装置において、光の光
路をシフトさせる回数を減らして撮像され、メモリ回路
に記憶された画素信号の読み出し方法について、図５及
び図６を用いて以下に説明する。

【００５４】上記撮像装置で撮像された画素の読み出し
法は、シフトされて撮像された同一の画素信号を読み出
す同一画素読み出し法であって、従来の画素混合読み出
し法に適用した同一画素読み出し法を図５を用いて説明
し、画素非混合読み出し法に適用した同一画素読み出し
法を図６を用いて説明する。

【００５５】ここで、固体撮像素子４では、同一の被写
体領域からの光を複数回シフトさせ、各シフト毎に補色
市松フィルタアレイの異なる色を介した透過光を撮像す
ることとなり、図５及び図６では、同一の被写体領域か
らの光に対応した補色市松フィルタアレイの位置を示す
ものである。

【００５６】まず、画素混合読み出し法に適用した同一
画素読み出し法について、図５を用いて説明する。具体
的には、奇数フィールド時に、３つのフィールド画像の
画素を混合して読み出す場合について説明するものであ
る。

【００５７】図５には、元の被写体の画像を水平方向に
１画素、垂直方向に２画素シフトした場合を示すもので
あり、図５のＡは元のフィールド画像を１Ｆとして示
し、このフィールド画像１Ｆに対して、水平方向に１画
素分シフトしたフィールド画像を図５のＢに２Ｆとして
示すものであり、垂直方向に２画素分シフトしたフィー
ルド画像を図５のＣに３Ｆとして示すものであり、水平
方向に１画素、垂直方向に２画素分シフトしたフィール
ド画像を図５のＤに４Ｆとして示すものである。この同
一画素読み出し法の場合のシフト回数は、水平方向２画
素、垂直方向２画素の合計４画素（＝２×２）となる。
また、画素混合読み出し法を用いた同一画素読み出し法
においては、従来の画素混合読み出し法とは異なり、図
１又は図２の固体撮像素子４における結像面の同一受光
部、即ち同一画素に対する信号出力が得られる。

【００５８】このとき、例えば図８のＢの画素座標を用
いたときの１１で示す座標の画素の輝度信号Ｙ₁₁は以下
の（９）式で求められ、色差信号Ｒ₁₁は以下の（１０）
式で求められ、色差信号−Ｂ₁₁は以下の（１１）式で求
められる。

【００５９】Ｙ₁₁＝（Ｍｇ₁₁＋Ｙｅ₂₁）×１Ｆ＋（Ｇ₁₁＋Ｃｙ₂₁）×２Ｆ・・・（９）Ｒ₁₁＝（Ｍｇ₁₁＋Ｙｅ₂₁）×１Ｆ−（Ｇ₁₁＋Ｃｙ₂₁）×２Ｆ・・・（１０） −Ｂ₁₁＝（Ｇ₁₁＋Ｙｅ₂₁）×３Ｆ−（Ｍｇ₁₁＋Ｃｙ₂₁）×４Ｆ・・・（１１）尚、上記１Ｆ〜４Ｆは、フィールド画像の信号を示すも
のである。

【００６０】このように、４回のシフト動作で２画素
（２行×１列）ブロックに対応した信号が得られ、色合
わせは垂直の混合読み出しによるものだけになる。

【００６１】ここで、マゼンダ（Ｍｇ）、イエロー（Ｙ
ｅ）、シアン（Ｃｙ）、及び緑（Ｇ）の間には、赤
（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３原色よりも１つ冗長性
があるので、以下の（１２）式の関係が成り立つ。

【００６２】（Ｍｇ₁₁＋Ｃｙ₂₁）×４Ｆ＝（Ｍｇ₁₁＋Ｙｅ₂₁）×１Ｆ＋（Ｇ₁₁＋Ｃｙ₂₁）×２Ｆ −（Ｇ₁₁＋Ｙｅ₂₁）×３Ｆ・・・（１２）例えば、（１２）式を（１１）式に代入すると、以下の
（１３）式が得られる。

【００６３】これにより、フィールド画像４Ｆの画素信号は不要とな
り、フィールド画像１Ｆ〜３Ｆまでの画素信号間に簡単
な演算処理を施すことによってシフト回数を４回から３
回に減らすことができる。

【００６４】尚、上述の場合には、フィールド画像４Ｆ
の信号を省略する場合について説明しているが、原理
上、フィールド画像１Ｆ〜４Ｆの内のどのフィールド画
像を省略するようにしても良く、同様の手法で３つのフ
ィールド画像から画素信号を得ることができる。

【００６５】このように、画素混合読み出し法に適用し
た同一画素読み出し法を用いた撮像装置においては、３
回のシフト撮像を行い、各回において上記固体撮像素子
４で検出された信号出力をメモリ回路５に蓄積してお
き、これらの信号出力に対して演算処理を施すことによ
り、信号出力端子１１から高解像度な画像の画像信号を
カメラ出力信号として得ることができる。

【００６６】次に、垂直方向の混合読み出しを行わな
い、いわゆる画素非混合読み出し法に適用した同一画素
読み出し法について説明する。図６は、元の被写体の画
像を水平方向に１画素、垂直方向に１画素シフトした場
合を示すものである。具体的には、マゼンダ（Ｍｇ）を
含む行の元のフィールド画像を図６のＡに１Ｆとして示
し、このフィールド画像１Ｆに対して、水平方向に１画
素分シフトしたフィールド画像を図６のＣに３Ｆとして
示し、垂直方向に１画素分シフトしたフィールド画像を
図６のＢに２Ｆとして示し、水平方向に１画素、垂直方
向に１画素分シフトしたフィールド画像を図６のＤに４
Ｆとして示している。また、イエロー（Ｙｅ）を含む行
の元のフィールド画像を図６のＥに５Ｆとして示し、こ
のフィールド画像５Ｆに対して、水平方向に１画素分シ
フトしたフィールド画像を図６のＧに７Ｆとして示し、
垂直方向に１画素分シフトしたフィールド画像を図６の
Ｆに６Ｆとして示し、水平方向に１画素、垂直方向に１
画素分シフトしたフィールド画像を図６のＨに８Ｆとし
て示している。これら８枚のフィールド画像は、８回の
シフト撮像を行って得る。

【００６７】尚、この画素非混合読み出し法に用いるフ
ィールド画像の画素信号を得るには、図１又は図２の固
体撮像素子４のＣＣＤの構造において、フォトダイオー
ドの電荷を垂直転送用ＣＣＤ（４相駆動ＣＣＤ）に読み
込む際に、２本のセンサーゲートパルスのうち１本を印
加しないことによって実現することができる。

【００６８】この図６においても、マゼンダ（Ｍｇ）、
イエロー（Ｙｅ）、シアン（Ｃｙ）、及び輝度（Ｙ）の
４色のカラーフィルタの同一画素の信号出力が得られて
おり、これらマゼンダ（Ｍｇ）、イエロー（Ｙｅ）、シ
アン（Ｃｙ）、及び緑（Ｇ）の間には、赤（Ｒ）、緑
（Ｇ）、青（Ｂ）の３原色よりも１つ冗長性があるの
で、輝度信号Ｙ及び色差信号Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙは、８フィ
ールド画像の内の６フィールド画像の信号出力から相互
に演算を施して得ることができる。よって、シフト撮像
を８回から６回に削減することができる。

【００６９】例えば、フィールド画像７Ｆ、８Ｆを省略
する場合には、シアン（Ｃｙ）及びイエロー（Ｙｅ）の
色情報が欠落することになるが、このときには、以下の
（１４）、（１５）式を用いて演算を行えば良い。

【００７０】Ｃｙ_ij＝Ｍｇ_ij＋２Ｇ_ij−Ｙｅ_ij ・・・（１４）Ｙｅ_ij＝Ｍｇ_ij＋２Ｇ_ij−Ｃｙ_ij ・・・（１５）ここで、ｉｊは、ｉ行及びｊ列から構成される画素座標
を示す。

【００７１】また、ここでは、フィールド画像７Ｆ、８
Ｆの信号を省略する場合について説明しているが、フィ
ールド画像１Ｆ〜８Ｆの内のどのフィールド画像を省略
するようにしても良く、同様の手法で６つのフィールド
画像から画素信号を得ることができる。

【００７２】このように、画素非混合読み出し法に適用
した同一画素読み出し法を用いた撮像装置においては、
６回のシフト撮像を行い、各回において上記固体撮像素
子４で検出された信号出力をメモリ回路５に蓄積してお
き、これらの信号出力に対して演算処理を施すことによ
り、信号出力端子１１から高解像度な画像の画像信号を
カメラ出力信号として得ることができる。

【００７３】尚、上記実施例においては、レンズ２から
の透過光のシフト量をＣＣＤの画素ピッチの整数倍とし
て説明しているが、大容量のメモリ回路を備え、画素信
号の読み出し速度を高速にするときには、上記シフト量
をＣＣＤの画素ピッチのＭ／Ｎ倍（Ｍ、Ｎは自然数）と
することで、さらに画像の解像度を高くすることができ
る。この場合には、ＣＣＤに対して、通常、感度向上の
目的で装備されているマイクロレンズを削除するか、も
しくはマイクロレンズの収束効率を低減させて使用する
ことで、さらに高解像度化の効果を上げることができ
る。

【００７４】また、複数回撮像されてメモリ回路５に記
憶された画素信号に対して適当な動き検出手段を設け、
この動き検出手段によって動きが検出されない画素また
は画素群の信号に対してのみ、メモリ回路５からの読み
出し時の信号処理を行うようにしてもよい。

【００７５】

【発明の効果】以上の説明からも明らかなように、本発
明に係る撮像装置は、被写体からの光を透過して結像す
る光学手段と、複数の受光部から構成され、この複数の
受光部に応じた市松状の色配列の補色フィルタアレイを
備え、この補色フィルタアレイを介した上記光学手段か
らの透過光を受光して画素信号に変換する撮像手段と、
上記光学手段を透過する光の光路を、上記撮像手段の受
光部の画素ピッチの整数倍にシフトさせる光路シフト手
段と、上記光路シフト手段をシフトさせ、上記被写体の
同一範囲からの光を上記補色フィルタアレイの異なる色
を透過させて上記撮像手段で複数回撮像する制御を行う
駆動制御手段と、上記撮像手段からの画素信号を記憶す
る記憶手段と、上記記憶手段からの画素信号に信号処理
を施して画像信号を出力する信号処理手段とを備えるこ
とにより、簡易で安価なハードウェア構成によって、偽
色妨害を発生することなく、高解像度なカラー画像の画
像信号を得ることができる。また、レンズのシフト回数
を少なくして、高解像度の画像のカメラ出力信号を得る
ことができる。

【００７６】また、撮像時のタイミング信号と別のタイ
ミング信号によって、撮像により得られた画素信号の信
号処理を行うことにより、非標準カラーテレビジョン信
号、異なる標準カラーテレビジョン信号、異なるアスペ
クト比のテレビジョン信号等を生成することができる。
具体的には１つの固体撮像素子、例えばＰＡＬ方式カラ
ーテレビジョン信号を得るための固体撮像素子を用いて
得られた画素信号から、ＮＴＳＣ方式及びＰＡＬ方式の
２つのカラーテレビジョン信号を出力することが可能で
あり、撮像素子の標準化を行うことが可能となる。

【００７７】また、この撮像装置を静止画カメラに適用
することで、高解像モードである静止画及び通常解像モ
ードの動画のための兼用カメラを比較的安価に実現する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る撮像装置の第１の実施例の概略的
な構成図である。

【図２】図１の光路シフト駆動部の具体的な構成図であ
る。

【図３】本発明に係る撮像装置の第２の実施例の概略的
な構成図である。

【図４】図３の光路シフト駆動部の具体的な構成図であ
る。

【図５】同一画素読み出し法の第１の実施例を説明する
ための図である。

【図６】同一画素読み出し法の第２の実施例を説明する
ための図である。

【図７】従来の撮像装置の概略的な構成図である。

【図８】画素混合読み出し法を説明するための図であ
る。

【図９】奇数フィールド及び偶数フィールドの画素を説
明するための図である。

【符号の説明】

１被写体２レンズ３光学フィルタブロック４固体撮像素子５メモリ回路６カメラ信号処理回路７タイミング発生回路８制御タイミング発生回路９ＣＣＤ駆動回路１０光路シフト駆動部１１信号出力端子１０１光学系支持及び回転並進変換機構部１０２駆動電動器１０３シフト制御及びモータ駆動回路１０５シフト制御及び強誘電駆動回路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被写体からの光を透過して結像する光学
手段と、複数の受光部から構成され、この複数の受光部に応じた
市松状の色配列の補色フィルタアレイを備え、この補色
フィルタアレイを介した上記光学手段からの透過光を受
光して画素信号に変換する撮像手段と、上記光学手段を透過する光の光路を、上記撮像手段の受
光部の画素ピッチの整数倍にシフトさせる光路シフト手
段と、上記光路シフト手段をシフトさせ、上記被写体の同一範
囲からの光を上記補色フィルタアレイの異なる色を透過
させて上記撮像手段で複数回撮像する制御を行う駆動制
御手段と、上記撮像手段からの画素信号を記憶する記憶手段と、上記記憶手段からの画素信号に信号処理を施して画像信
号を出力する信号処理手段とを備えることを特徴とする
撮像装置。
【請求項２】上記光路シフト手段は、上記光学手段を
支持し、移動する機構手段と、上記機構手段を駆動する
機構駆動手段と、上記機構駆動手段を駆動制御する機構
駆動制御手段とから成ることを特徴とする請求項１記載
の撮像装置。
【請求項３】上記光学手段からの透過光の光変調を行
う光変調手段を備えて成ることを特徴とする請求項１記
載の撮像装置。
【請求項４】上記光路シフト手段は、上記光変調手段
による上記光学手段からの透過光の光変調を制御する光
変調制御手段であることを特徴とする請求項３記載の撮
像装置。
【請求項５】上記記憶手段からの画素信号の読み出し
動作及び上記信号処理手段での信号処理動作に用いる動
作タイミング信号を発生するタイミング発生手段と、上記駆動制御手段での駆動制御動作及び上記記憶手段へ
の画素信号の書き込み動作に用いる制御タイミング信号
を発生する制御タイミング発生手段とを有して成ること
を特徴とする請求項１記載の撮像装置。
【請求項６】上記タイミング発生手段からの動作タイ
ミング信号は標準カラーテレビジョン信号と同期する信
号であり、上記制御タイミング発生手段からの制御タイ
ミング信号は標準カラーテレビジョン信号と非同期な信
号であることを特徴とする請求項５記載の撮像装置。
【請求項７】上記光路シフト手段による上記透過光の
光路のシフト回数を減らして上記撮像手段で撮像され、
上記記憶手段に記憶された画素信号は、演算処理が施さ
れて読み出されることを特徴とする請求項１記載の撮像
装置。