JPH0998347A - 撮像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 全画素読出しＣＣＤを用いて動画像と高解像
度静止画像とを選択的に得る。 【解決手段】 各制御信号フィールドＩＤ、ラインＩ
Ｄ、ＳＴＩＬＬ、Ｎ／Ｐ、ＳＷ等により、各スイッチ、
ゲートを制御する。第１の撮影モードでは、ＣＣＤ出力
からの１フレームの画像信号を１ライン毎に間引くかま
たは隣り合う１ライン同しを加算して１フィールド画像
とし、次のフレームでは、間引くラインと残すラインと
を前のフレームとは逆とするかまたは加算するラインの
組み合わせを前のフレームの場合とは逆とすることによ
り、次のフィールドの画像とし、このようにして順次生
成した各フィールド画像に所定の処理を施すことによ
り、各種テレビジョン規格のビデオ信号として出力す
る。第２の撮影モードでは、ＣＣＤ出力からの１フレー
ム画像をそのまま処理して出力することにより、垂直方
向の解像度を１００％生かした高解像度静止画像を得
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は非加算読み出し方式
の固体撮像素子を用いた撮像装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】民生用のビデオカメラなどに多く用いら
れるＣＣＤ等の固体撮像素子は、２次元に配列された多
数の光電変換部と、この光電変換部で生成された電荷を
順次転送する機構とにより構成されている。そして電荷
の転送時には１水平ライン毎に飛び越して読み出し、固
体撮像素子が有する画素数の半分の画素の画像信号を１
画面分、すなわち１フィールドとして出力し、その分時
間分解能の向上を図っている。また、固体撮像素子の表
面に補色モザイクフィルタを装着したものでは、光電変
換部で生成した電荷の転送時に、隣り合う水平ライン同
士の電荷を加算して読み出す、いわゆる加算読み出しを
行うことにより、時間分解能の向上と共に感度の改善を
行っている。さらに、このようにして固体撮像素子から
得られた画像信号は、すでにインターレースされた信号
となっているため、従来の民生用の撮像装置では、この
固体撮像素子の画像信号に対して色復調等の処理を行
い、ＮＴＳＣ、ＰＡＬ等のテレビジョン規格に合致した
ビデオ信号を生成している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】近年、２次元の固体撮
像素子から生成した画像信号を、ＮＴＳＣ、ＰＡＬ等の
規格のテレビジョンモニタに従来通りの動画像として出
力すると共に、これら以外のメディア、例えばコンピュ
ータやプリンタ等の情報機器に、静止画像として出力し
ようとする機運が高まっている。しかしながら、上記従
来の方式で生成した画像信号は、時間分解能の向上のた
め垂直解像度が犠牲になっており、１フィールドの画像
では、スキャナ等、他の画像入力装置から得た画像と比
べると画質が劣る。この対策として奇数フィールドと偶
数フィールドとを合成して１フレーム画としても、イン
ターレース走査のため被写体に動きがある場合、合成フ
レーム画では１ライン毎にずれた画像となり、高画質な
静止画としては不適である。さらに、最も多く用いられ
ている加算読み出し方式では、そもそも隣り合う水平ラ
イン同しを加算しているため、垂直解像度が低下してお
り、奇数フィールドと偶数フィールドとを合成しても垂
直方向の解像度の向上にはならない。すなわち、従来の
加算読み出し方式の固体撮像素子を用いた撮像装置で
は、各種テレビジョン規格のビデオ信号の生成と静止画
像出力メディアへの対応との両立が困難であった。

【０００４】本発明は動画と静止画とを共通の撮像素子
で撮像する場合に、特に高画質の静止画を得ることので
きる撮像装置を得ることを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１においては、２
次元配列された多数の光電変換部と上記光電変換部によ
り生成された電荷を１フレームの画像信号として順次転
送して出力する転送機構とからなる撮像素子と、上記撮
像素子から得られる１フレームの画像信号を１水平ライ
ン毎に間引くことにより第１のフィールドの画像信号を
生成し、次の１フレームでは間引くラインと残すライン
とを前のフレームとは逆にすることにより上記第１のフ
ィールドに対してインターレースされた第２のフィール
ドの画像信号を生成する第１の画像処理手段と、上記撮
像素子から得られた画像信号を１フレーム毎に間引くこ
とによりノンインターレースの画像信号を生成する第２
の画像処理手段とを設けている。

【０００６】請求項２においては、受光面に補色モザイ
クフィルタを装着し２次元配列された多数の光電変換部
と上記光電変換部により生成された電荷を１フレームの
画像信号として順次転送する転送機構とからなる撮像素
子と、上記撮像素子から得られる１フレームの画像信号
の隣り合う水平ライン同しを加算することにより第１の
フィールドの画像信号を生成し、次の１フレームでは隣
り合う水平ラインの組み合わせを前のフレームとは逆に
して加算することにより上記第１のフィールドに対して
インターレースされた第２のフィールドの画像信号を生
成する第１の画像処理手段と、上記撮像素子から得られ
る画像信号を１フレーム毎に間引くことによりノンイン
ターレースの画像信号を生成する第２の画像処理手段と
を設けている。

【０００７】

【作用】本発明によれば、第１の画像処理手段は、ＣＣ
Ｄからの１フレームの画像信号を１ライン毎に間引く
か、または隣り合う１ライン同しを加算することにより
１フィールド画像とし、次のフレームにおいては、間引
くラインと残すラインとを前のフレームとは逆とする
か、または加算するラインの組み合わせを前のフレーム
の場合とは逆とすることにより、次のフィールドの画像
とし、このようにして順次生成した各フィールド画像に
所定の処理を施す。また、各種テレビジョン規格のビデ
オ信号として出力する。また、第２の画像処理手段は、
全画素読み出しＣＣＤの出力する１フレーム画像信号を
そのまま処理して出力することにより、全画素読出しＣ
ＣＤの垂直方向の解像度を１００％生かした高画質静止
画像が得られる。

【０００８】

【発明の実施の形態】近年、非加算で電荷を読み出す全
画素読み出しＣＣＤと呼ばれる固体撮像素子が開発され
ている。このような非加算で読み出す方式の固体撮像素
子からの画像は、同じ画素数の加算読み出し方式の固体
撮像素子から得られる画像と比べ、垂直解像度が２倍で
あるため、解像度という観点では従来の場合より大幅に
画質改善がなされる。さらに、全画素読み出しＣＣＤ
は、従来の加算読み出しの固体撮像素子のフィールド周
波数と同じ周波数で１フレームを非加算で読み出せるた
め、被写体に動きがあっても１ライン毎のずれのない静
止画像を生成することができるという長所がある。

【０００９】本発明は、前述した従来の問題を改善すべ
く、上記全画素読み出しＣＣＤの特性に着目してなされ
たものであり、この全画素読み出しＣＣＤを用い、各種
テレビジョン規格のビデオ信号を生成する場合には、１
フレームの画像信号を１ライン毎に間引くか、または隣
り合う１ライン同しを加算することにより１フィールド
画像とし、次のフレームにおいては、間引くラインと残
すラインとを前のフレームとは逆とするか、または加算
するラインの組み合わせを前のフレームの場合とは逆と
することにより、次のフィールドの画像とし、このよう
にして順次生成した各フィールド画像に所定の処理を施
すことにより、各種テレビジョン規格のビデオ信号とし
て出力する。これを第１の撮影モードとする。

【００１０】次に、静止画像を生成する場合には、全画
素読み出しＣＣＤの出力する１フレーム画像をそのまま
処理して出力することにより、垂直方向の解像度を１０
０％生かしたものとする。これを第２の撮影モードとす
る。さらに、撮影状況に応じて上記２種類の撮影モード
のうち、適したものを自動的に選択するようにしてい
る。すなわち、通常の動画撮影時には上記第１の撮影モ
ードに設定され、撮影者が意図的に静止画像を撮影しよ
うとする場合や、ネガフィルムを撮影してポジ画像を生
成するネガポジ反転のように、被写体が完全な静止物体
である場合には、外部からの制御に従い上記第２のモー
ドに自動的に設定されるようにしている。

【００１１】図１は本発明の第１の実施の形態であり、
ＮＴＳＣ用の撮像装置に本発明を適用した場合である。
図１において、１は全画素読み出しＣＣＤ、２はＡ／Ｄ
コンバータ、３はＳＳＧで、フィールドＩＤ信号及びラ
インＩＤ信号を出力する。４はオアゲートで、静止画撮
影時の制御信号ＳＴＩＬＬ、及びネガポジ撮影時の制御
信号Ｎ／Ｐとが入力され、スイッチング信号ＳＷを出力
する。５は上記ラインＩＤ信号を反転するインバータ、
６は上記フィールドＩＤ信号で制御され、Ａ／Ｄ変換出
力が入力されるゲート、７はラインＩＤ信号とインバー
タ５の出力とをフィールドＩＤ信号の制御により切換え
るスイッチ、８はスイッチ７の出力で制御され、Ａ／Ｄ
変換出力が入力されるゲート、９はゲート６の出力とゲ
ート８の出力とを上記ＳＷ信号により切換えるスイッチ
である。

【００１２】１０はスイッチ９の出力を格納するフレー
ムメモリ、１１は第１の撮影モード時に用いる信号処理
部、１２は第２の撮影モード時に用いる信号処理部、１
３はフレームメモリ１０の出力をＳＷ信号により信号処
理部１１又は１２に与えるスイッチ、１４は信号処理部
１１、１２の出力をＳＷ信号により切換えるスイッチ、
１５はスイッチ１４の出力を処理する信号処理部、１６
は出力端子である。

【００１３】次に動作について図２を用いて説明する。
全画素読み出しＣＣＤ１からは、従来の加算読み出しＣ
ＣＤの倍の読み出し速度である６０［ｆｒａｍｃ／ｓｅ
ｃ］で画像信号が読み出され、Ａ／Ｄコンバータ２によ
りディジタル画像信号に変換される。第１の撮影モード
で撮影する場合には、ＳＴＩＬＬ信号とＮ／Ｐ信号とが
両方とも「Ｌ」となる。従って、オアゲート４からのＳ
Ｗ信号も「Ｌ」となり、各スイッチ９、１３、１４は０
側に接続される。一方、ＳＳＧ３は、図２に示すような
タイムチャートのフィールドＩＤ信号及びラインＩＤ信
号を出力する。すなわち、フィールドＩＤ信号は１／６
０［ｓｅｃ］毎に０→１→０→１と変化し、ラインＩＤ
信号は各ライン毎に０→１→０→１と変化する。

【００１４】従って、スイッチ９の０側入力への信号を
ゲートするゲート８は、図２のゲート８で示すようなゲ
ート動作となる。このためＣＣＤ１の出力のフレームメ
モリ１０への書き込みは、上記ゲート動作により図２の
メモリ入力（モード１）で示すように、はじめの１フレ
ームでは偶数番目のラインのＣＣＤ出力が書き込まれ、
次のフィールドでは奇数番目のラインのＣＣＤ出力が書
き込まれる。次に、フレームメモリ１０の出力側で、書
き込まれたＣＣＤ信号を１ライン毎に飛び越して読み出
すことにより、インターレースされた６０［ｆｉｅｌｄ
／ｓｅｃ］の画像信号が得られる。

【００１５】第２の撮影モードで撮影する場合には、Ｓ
ＴＩＬＬ信号またはＮ／Ｐ信号のいずれかが「Ｈ」とな
る。従って、ＳＷ信号が「Ｈ」となり、各スイッチ９、
１３、１４は１側に接続され、また、図２のフィールド
ＩＤ（ゲート６）に示すように、ゲート６はフィールド
ＩＤ信号により制御される。この結果、図２のメモリ入
力（モード２）に示すように、ＣＣＤ出力ははじめの１
フレームではフレームメモリ１０には書き込まれず、次
のフレームでＣＣＤ出力が全ライン書き込まれる。次
に、フレームメモリ１０の出力側で、書き込まれたＣＣ
Ｄ出力を順次読み出すことにより、ノンインターレース
の画像信号が読み出される。

【００１６】上記第１の撮影モードでは、フレームメモ
リ１０に記憶されたＣＣＤ出力は信号処理部１１に送ら
れ、第２の撮影モードでは信号処理部１２に送られる。
これは両撮影モードでは、垂直方向の相関距離が異るた
め、色分離や垂直輪郭補正など、垂直方向の相関距離に
依存する処理を撮影モード毎に行う必要があるためであ
る。その後、ガンマ補正、ホワイトバランス補正、クラ
ンプなどの処理は信号処理部１５で共通に行い、処理し
た信号を出力端子１６より出力する。この場合、信号処
理部１５は、第１の撮影モードでは、ＮＴＳＣ等のビデ
オ信号等の動画像信号を出力し、第２の撮影モードで
は、任意のフレームの画像信号を高画質静止画像信号と
して出力する。

【００１７】図３は本発明の第２の実施の形態であり、
これもＮＴＳＣ規格の撮像装置に本発明を適用した場合
である。図３において、１は表面に補色モザイクフィル
タを装着した全画素読み出しＣＣＤ、１７はＡ／Ｄ変換
出力を１Ｈ遅延させるラインメモリ、１８はＡ／Ｄ変換
出力と遅延出力とを加算してゲート８に入力する加算
器、１９はゲート６の出力を格納して信号処理部１２に
送るフィールドメモリである。他の部分については、図
１と実質的に対応する部分に同一符号を付して説明を省
略する。

【００１８】次に動作について図４を用いて説明する。
全画素読み出しＣＣＤからは、６０［ｆｒａｍｃ／ｓｅ
ｃ］で画像信号が読み出され、Ａ／Ｄコンバータ２によ
りディジタル画像信号に変換される。このディジタル画
像信号は加算器１８においてラインメモリ１７から出力
される１水平ライン前の画素の示すディジタル画像信号
と加算されて図４に示す加算出力を得る。この加算出力
はゲート８に送られる。ＳＳＧ３により生成されるフィ
ールドＩＤ信号及びＩＤ信号は図４のように各フィール
ド毎、各ライン毎に０→１→０→１と変化し、ゲート８
はフィールドＩＤ信号で制御されるスイッチ７によって
選択されたラインＩＤ信号またはインバータ５で反転さ
れたラインＩＤ信号のいずれかにより制御され、図４の
ように動作する。従って、信号処理部１１に伝送される
ＣＣＤ信号は図４の信号処理（モード１）となる。これ
は従来の加算読み出しＣＣＤから得られるＣＣＤ信号に
相当する信号となる。

【００１９】一方、Ａ／Ｄコンバータ２より出力される
ディジタル画像信号は、ゲート６にも伝えられる。この
ゲート６は、図４のフィールドＩＤ（ゲート６）に示す
ように制御されるので、はじめのフレームでは信号を遮
断し、次のフレームでは信号をフィールドメモリ１９に
伝える〔図４信号処理（モード２）〕。このフィールド
メモリ１９では、書き込み制御信号Ｗと読み出し制御信
号Ｒによりメモリへの読み書きが同時に制御されてお
り、書き込み制御信号Ｗの周波数を読み出し制御信号Ｒ
の周波数の２倍とすることにより、フィールドメモリ１
９において１フレーム分のＣＣＤ信号をバッファリング
してして信号処理部１２に伝える。

【００２０】このようにして、信号処理部１２にはノン
インターレースの２フィールド分、すなわち１フレーム
分のＣＣＤ信号が伝送される。信号処理部１１と信号処
理部１２はそれぞれ色分離、垂直方向の輪郭補正等、垂
直方向の相関距離に依存する処理を行う。これは各信号
処理部１１、１２に入力されるＣＣＤ信号が、それぞれ
加算読み出しに相当するインターレースの信号、および
非加算読み出しのノンインターレースの信号となってお
り、垂直方向の相関距離が異るためである。さらに、各
画素のもつ色情報もこれらの間では異なるため、色復調
のマトリクス演算手段も各々の信号処理部１１、１２に
含まれている。

【００２１】さて、第１の撮影モードで撮影する場合、
ＳＴＩＬＬ信号入力およびＮ／Ｐ信号は両方とも「Ｌ」
となる。従って、ＳＷ信号も「Ｌ」となり、スイッチ１
４は０側に接続され、信号処理部１５には、加算読み出
しに相当するインターレースされた画像信号が送られ
る。また、静止画像を撮影する場合またはネガポジ反転
して撮影する第２の撮影モードで撮影する場合は、ＳＴ
ＩＬＬ信号またはＮ／Ｐ信号が「Ｈ」となるため、ＳＷ
信号も「Ｈ」となりスイッチ１４は１側に接続される。
従って、信号処理部１５には非加算読み出しのノンイン
ターレースの画像信号が伝送される。信号処理部１５で
は、ガンマ補正、ホワイトバランス補正、クランプな
ど、第１の撮影モード、第２の撮影モードで共通に行え
る処理を行い、処理した信号を出力端子１６より出力す
る。この場合、信号処理部１５は、第１の撮影モードで
は、ＮＴＳＣのビデオ信号等の動画像信号を出力し、第
２の撮影モードでは、任意のフレームの画像信号を高画
質静止画像信号として出力する。

【００２２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
撮影者が通常の動画像を撮影しようとする場合には、各
種テレビジョン規格のビデオ信号等の動画像信号が出力
されて、それらの規格のモニタにより表示することがで
きる。また撮影者がテレビジョン規格の機器以外のメデ
ィアに出力する場合等において、静止画像などを撮影し
た場合には、自動的に上記メディアに適した形態の高画
質な静止画像を得ることができる。従って、動画、静止
画の両方に対応した撮像装置を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態を示すブロック図で
ある。

【図２】第１の実施の形態の動作を示すタイムチャート
である。

【図３】本発明の第２の実施の形態を示すブロック図で
ある。

【図４】第２の実施の形態の動作を示すタイムチャート
である。

【符号の説明】

１ 全画素読み出しＣＣＤ ２ ＳＳＧ ５ インバータ ６、８ ゲート ７、９、１３、１４ スイッチ １０ フレームメモリ １１、１２、１５ 信号処理部

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ２次元配列された多数の光電変換部と上
   記光電変換部により生成された電荷を１フレームの画像
   信号として順次転送して出力する転送機構とからなる撮
   像素子と、 上記撮像素子から得られる１フレームの画像信号を１水
   平ライン毎に間引くことにより第１のフィールドの画像
   信号を生成し、次の１フレームでは間引くラインと残す
   ラインとを前のフレームとは逆にすることにより上記第
   １のフィールドに対してインターレースされた第２のフ
   ィールドの画像信号を生成する第１の画像処理手段と、 上記撮像素子から得られた画像信号を１フレーム毎に間
   引くことによりノンインターレースの画像信号を生成す
   る第２の画像処理手段とを備えた撮像装置。
2. 【請求項２】 受光面に補色モザイクフィルタを装着し
   ２次元配列された多数の光電変換部と上記光電変換部に
   より生成された電荷を１フレームの画像信号として順次
   転送する転送機構とからなる撮像素子と、 上記撮像素子から得られる１フレームの画像信号の隣り
   合う水平ライン同しを加算することにより第１のフィー
   ルドの画像信号を生成し、次の１フレームでは隣り合う
   水平ラインの組み合わせを前のフレームとは逆にして加
   算することにより上記第１のフィールドに対してインタ
   ーレースされた第２のフィールドの画像信号を生成する
   第１の画像処理手段と、 上記撮像素子から得られる画像信号を１フレーム毎に間
   引くことによりノンインターレースの画像信号を生成す
   る第２の画像処理手段とを備えた撮像装置。
3. 【請求項３】 第１の画像処理手段から得られる画像信
   号を順次処理して動画像信号を出力することと、上記第
   ２の画像処理手段から得られる画像信号の中の任意の１
   フレーム画像信号を処理して静止画像信号を出力するこ
   ととを選択的に行う第３の画像処理手段を備えた請求項
   １又は２記載の撮像装置。
4. 【請求項４】 上記第３の画像処理手段は、画像信号の
   有する輝度レベルと色レベルとを反転させるネガポジ反
   転処理を行うことを特徴とする請求項１又は２記載の撮
   像装置。