JPS63179690A - 固体撮像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、電子ズーム機能を有する固体撮像装置に関す
るものである。

従来の技術 従来の撮像装置のズーム機能は、光学的手法が用いられ
ており、ズーム効果を得るためには、複雑なカム機構を
用いたズームレンズを必要としていた。

発明が解決しようとする問題点 しかしながら、上記ズームレンズを用いたズーム機能の
場合、レンズを移動させる時間が必要であるため、瞬間
的なズーム効果を得ることが困難であるとともに、近年
、ビデオカメラに望まれている、小型軽量化、低価格化
に対して、大きな問題点となっている。

問題点を解決するだめの手段 本発明は、上記問題点に鑑み、以下に示す構成を設ける
ことによって、簡易な方法で、しかも瞬間的なズーム機
能を持たせた固体撮像装置を提供するものである。

ｎ倍のズームを行なう際に、まず、不必要な画素に対応
した信号電荷を、垂直ブランキング期間内に高速転送し
て除去し、ズームすべき画素に対応した信号電荷をｎ水
平走査期間に１回ずつ間歇的に転送して出力することに
よって、素子出力信口は、通常の場合の１／ｎ垂直走査
期間内の信号が、ｎ水平走査線ごとに１垂直走査期間に
わたって出力される型となる。この素子出力信口の色信
号成分をバンドパスフィルター（以後、ＢＰＦと略す）
、あるいはサンプルホールド回路によって分離し、同期
検波あるいは減算を行なうことによって、ｎ水平走査期
間ごとに間歇的々第１の色差信号を得ることができる。

次に、この第１の色差信号の１水平期間内の任意の１／
ｎ水平期間の信号を、通常のｎ倍の周波数のクロックを
用いて第１の１水平走査期間メモリに読込み、通常の周
波数のクロックを用いて読出すことによって、水平方向
にｎ倍に拡大された、垂直方向には間歇的な第２の色差
信号を得る。

次に、この第２の色差信号を第２の１水平走査期間メモ
リに通常の周波数のクロックで読込み読出しを行なうこ
とによって１水平走査期間遅延した色差信号を得る。さ
らに、１水平走査期間遅延した色差信号を第３の１水平
走査期間メモリに前記第２の１水平走査期間メモリと同
じ方法で読込み読出しを行なって２水平走査期間遅延し
た色差信号を得る。上記操作を（ｎ−１）回繰返すこと
によって、１水平走査期間遅延した色差信号から（ｎ−
１）水平走査期間遅延した色差信号までの（ｎ−１）個
の遅延色差信号を得る。次に、第２の色差信号と（ｎ−
１）個の遅延色差信号とを１水平走査期間ごとに順次切
換えることによってｎ水平走査期間連続した色差信号を
得る。

このようにして、水平、垂直方向ともにｎ倍に拡大され
た色差信号を得ることができる。

一方、輝度信号に関しても、前記素子出力信口に前記第
１の色差信号に施こした操作と同様の操作を行なって、
ｎ水平走査期間連続した素子出力信口を得た後、変調色
信号の中心周波数以下の周波数帯域に帯域制限するロー
パスフィルター（以後ＬＰＦと略す）によって帯域制限
を行なうことＫよって、水平、垂直方向ともにｎ倍に拡
大された輝度信号を得ることができる。

作用 本発明は、上記に示した色差信号と輝度信号を用いるこ
とにより、垂直、水平方向ともにｎ倍に拡大された映像
信号を得ることが出来るので、複雑な機構を有するズー
ムレンズを用いることなしに、しかも瞬間的にｎ倍のズ
ーム効果を得ることが可能となる。

実施例 以下、本発明を用いた２倍ズーム機能を有する固体撮像
装置について実施例により図面を用いて詳細に説明する
。

第１図は本発明の一実施例の構成を示すブロック図で、
１は固体撮像素子、２，３はそれぞれ、前記固体撮像素
子１の出力画素信号を、各々１画素信号おきに交互にサ
ンプリングする第１および第２のサンプルホールド回路
、４は前記２個のサンプルホールド回路２．３の出力信
号を減算する減算回路、６は減算回路４の出力信号にガ
ンマ補、　　正を施こす第１のガンマ補正回路、６は第
１のガンマ補正回路５の出力信号にムＧＣを施こす第１
のムｃＴＣ回路、７はＡＧＣ回路６の出力信号を一定の
ＤＣ電位にクランプする第１のクランプ回路、８は第１
のクランプ回路７の出力信号の一部をブランキングする
第１のブランキング回路、９は第１のブランキング回路
８の出力信号の一部分を通常のクロック周波数の２倍の
クロックで読み込み、通常のクロック周波数で読み出す
第１の１水平走査期間遅延線、１０は第１の１水平走査
期間遅延線９の出力信号を１水平走査期間遅延する第２
の１水平走査期間遅延線、１１は前記第１の１水平走査
期間遅延線９の出力信号と第２の１水平走査期間遅延線
１ｏの出力信号を１水平ラインごとに交互に選択して出
力する第１のｆＨ／２切換回路、１２は第１のｆ　ｎ／
２切換回路１１の出力信号を１水平走査期間遅延する第
３の１水平走査期間遅延線、１３は第３の１水平走査期
間遅延線１２の出力信号をさらに１水平走査期間遅延す
る第４の１水平走査期間遅延線、１４は前記第１ゐｆｎ
／２ｎ／２切換１の出力信号と第４の１水平走査期間遅
延線１３の出力信号を入力信号とし、２水平走査期間ご
とに切換えて、各々異なった２個の出力信号を得ること
によって同時化を行なう同時化回路、１６は前記２個の
同時化回路１４の出力にマトリクスを行なってＲ−Ｙ、
Ｂ−Ｙ信号を得るマトリクス回路、１６は前記固体撮像
素子１の出力画素信号にガンマ補正を施こす第２のガン
マ補正回路、１７は第２のガンマ補正回路出力信号にム
ＧＧを施こす第２のＡＧＣ回路、１８は第２のＡＧＣ回
路出力信号のカラーキャリア成分を除去するトラップ回
路、１９はトラップ回路出力信号の一定のＤＣ電位にク
ランプする第２のクランプ回路、２０は第２のクランプ
回路出力信号の一部をブランキングする第２のブランキ
ング回路、２１は第２のブランキング回路出力信号の一
部分を通常のクロック周波数の２倍のクロックで読み込
み、通常のクロック周波数で読み出す第６の１水平走査
期間遅延線、２２は第５の１水平走査期間遅延線２１の
出力信号を１水平走査期間遅延する第６の１水平走査期
間遅延線、２３は前記第６の１水平走査期間遅延線２１
の出力信号と第６の１水平走査期間遅延線２２の出力信
号を１水平ラインごとに交互に選択して出力する第２の
へ／２切換回路、２４は第２のｆＨ／２切換回路２３の
出力信号を変調色信号の中心周波数以下の周波数帯域以
下に帯域制限することによって輝度信号を得るＬＰＦ、
２５は固体撮像素子１、サンプルホールド回路２，３、
ブランキング回路８，２０．１水平走査期間遅延線９，
１０，１２，１３，２１，２２、ｆＨ／２切換回路１１
，２３、同時化回路１４にそれぞれ必要なパルスを供給
するパルス発生回路である。

このように構成された固体撮像装置の固体撮像素子上に
第２図に示すような配列を持った色フィルターが形成さ
れている場合の動作を、以下に説明する。

まず、第１図のパルス発生回路２５で発生させたドライ
ブパルス１０１によって２倍ズームする際に不必要な水
平走査期間信号を高速転送して除去し、かつ必要な水平
走査期間信号を２水平走査期間ごとに間歇的に転送して
出力する。この素子出力信口１０２は、第２図に示すフ
ィルター配列を有し、フィールド蓄積型の動作を行なう
固体撮像素子においては、下記（１）、（２）式に示す
様な繰り返し信号が、２水平走査期間ごとに交互に現わ
れ、この時点で垂直方向に２倍に拡大された型になって
いる。

ｎ　＝（Ｍｇ＋０７）＋（Ｇ＋Ｙｅ）＋（Ｍｇ＋Ｃｙ）
−）−＝　　　・−（１）式ｎ＋１＝（Ｍｇ＋Ｙｅ）Ｉ
−（Ｇ＋Ｃｙ）＋（Ｍｇ＋Ｙａ）＋・　　　・（２）式
次に、上記素子出力信口１ｏ２を、２個のサンプルホー
ルド回路２．３によって、１画素おきに交互にサンプル
ホールドし、この２個のサンプルホールド回路２．３の
出力信号を減算回路４で減算することによって、下記（
３）　、　（４）式に示す色差信号ａが２水平走査期間
ごとに交互に現われる。この色差信号ａを模式的に示し
た図が第３図ａである。

ｂｎ＝　（Ｍｇ＋Ｃｙ）−（Ｇ＋Ｙａ）　＝　２　Ｂ　
−Ｇ　　　　−（３）式ｒｎ＝　（Ｍｇ＋Ｙｅ）−（Ｇ
＋Ｃｙ）　＝　２Ｒ−Ｇ　　　　−（４）式さらにこの
（３）、（４）式で示される色差信号にガンマ補正、Ａ
ＧＯを施して、色差信号ａ１を得る。

次に、色差信号の水平方向の２倍ズームについて説明す
る。水平方向の２倍ズームを行なう際に、第３図すのＸ
、Ｙで示された期間を拡大することになるので、残りの
期間は切捨てられ、その結果、素子出力信口の光学的黒
（以下、ＯＢと略す）の部分も切捨てられてしまう。そ
こで、まずクランプ回路７によって０８部分をクランプ
して、ＤＣ電位を一定にしだ後、ブランキング回路８に
よって新たに０８部分を作って、第３図すに示すような
波形を得る。次に、ブランキング回路８の出力信号を、
通常のクロック周波数の２倍のクロックで１水平走査期
間遅延線９に読み込み、通常のクロックで読み出すこと
によって、上記ｒｎ、ｂｎで表わされる色差信号ａを水
平方向に２倍に拡大された色差信号ｄが、２水平走査期
間ごとに表われる。上記クロックと、色差信号ｄをそれ
ぞれ模式的に示した図が第３図ｃ、ｄであり、図中Ｒｎ
。

Ｂｎはそれぞれ、上記ｒｎ、ｂｎを水平方向に２倍に拡
大した信号を表わす。

次に、色差信号ｄを１水平走査期間遅延線１゜によって
１水平走査期間遅延することによって、色差信号ｅを得
る。なお、第３図ｇの文字の上部添字は遅延時間を表わ
す。

次に、色差信号ｄとｅを九／２切換回路１１によって、
１水平走査期間ごとに交互に選択して出力することによ
って、第３図ｆで示すように、信号成分のない水平走査
期間を１水平ライン前の信号で置き換えた型となった連
続した色差信号ｆを得ることができる。さらに、色差信
号ｆを２個の１水平走査期間遅延線１２．１３によって
２水平走査期間遅延して色差信号ｇを得る。第３図ｇは
色差信号ｇを表わし、文字上部の添字は遅延時間を表わ
す。

次に、色差信号ｇとｆを２水平走査期間ごとに各々交互
に切換えて選択し７て、各々異なった出力信号を得る同
時化回路１４によって、Ｂ色差信号りとＲ色差信号１を
同時に得ることができる。このＢ色差信号りとＲ色差信
号１をマトリクス回路１５によって、適当な比率でそれ
ぞれ加え合わせることによって、水平、垂直方向ともに
２倍にズームされたＲ−Ｙ、Ｂ−Ｙ信号を得る。

一方、輝度信号に関しても、色差信号と同様の処理を施
こせばよい。まず、素子出力信口に、ガンマ補正回路１
６とＡＧＯ回路１７によって、ガンマ補正、ＡＧＯを施
こした後、トラップ回路１８によってカラーキャリア成
分を除去する。次に、このトラップ回路出力信号を、色
差信号の場合と同様に、クランプ回路１９で０８部分を
クランプして、ブランキング回路２０によってブランキ
ングを施こして、新たに０８部分を作る。このブランキ
ング回路２ｏの出力信号を、１水平走査期間遅延線９と
同じクロックで動作する１水平走査期間遅延線２１に読
み込み、読み出しを行なうことによって、水平方向に２
倍に拡大された出力信号ｊを１水平走査期間ごとに間歇
的に得る。この出力信号ｊを１水平走査期間遅延線２２
によって、１水平走査期間遅延された出力信号ｋを得、
この出力信号にと出力信号ｊを１水平走査期間ごとに交
互に切換えて選択して出力するｆ）Ｉ／２回路２３によ
って、信号成分のない水平走査期間を１水平ライン前の
信号で置き換えだ型となった連続した出力信号ｌを得る
。さらに、この出力信号１を、変調色信号の中心周波数
以下に帯域制限するＬＰＦ２４によって帯域制限するこ
とによって輝度信号を得る。

以上、説明したように本実施例によれば、機械的、光学
的な手段を用いずに、電子的な方法によって瞬間的に２
倍のズーム効果を得ることが出来る。捷だ、ｎ倍のズー
ム効果を得たい場合でも、本実施例と同様の方法を用い
て実現することが可能である。

なお、上述の実施例では、低域に変換された色差信号を
得るだめに２個のサンプルホールド回路と減算回路とを
用いたが、第２の実施例として第４図に示すように、固
体撮像素子の出力信号のカラーキャリア成分のみを取り
出すバンドパスフィルター２６（以後ＢＰＦと略す）と
、とのＢＰＦ出力信号を同期検波して低域に変換された
色差信号を得る同期検波回路２７を用いても同様の結果
が得られる。また、本実施例では、固体撮像素子上に、
第２図に示すような配列を持っだ色フィルターが形成さ
れた、フィールド蓄積型の固体撮像装置について説明し
たが、異なった色フィルター配列を持った固体撮像素子
を使用した場合でも、さらには、フレーム蓄積型固体撮
像装置を使用した場合でも同様の効果が得られる。

発明の効果 以上、詳細に説明して明らかなように本発明は、従来の
機械的、光学的なズーム機能に対して、電子的方法を用
いることによって、簡易に、しかも瞬間的なｎ倍のズー
ム効果を得ることができるので、固体撮像装置の低価格
、小型軽量化を進める上で、実施して得られる効果は大
きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の固体撮像装置の第１の実施例を示す構
成ブロック図、第２図は固体撮像素子上に形成された色
フィルター配列の一部を模式的に示す模式図、第３図は
第１図の各部の波形を模式的に示す波形図、第４図は第
２の実施例の構成ブロックの一部を示すブロック図であ
る。 １・・・・・・固体撮像素子、２，３・川・・サンプル
ホールド回路、４・・・・・・減算回路、５，１６・川
・・ガンマ補正回路、６，１７・・・・・・ムＧｃ回路
、７．１９・・・・・・クランプ回路、８，２０・・・
・・・ブランキング回路、９．１０，１２，１３，２１
．２２・・・・・・１水平走査期間遅延線、１１．２３
・・−／Ｈ／２切換回路、１４・・・・・・同時化回路
、１６・・・・・・マトリクス回路、１８・・・・・・
トラソ７’回］２４・・・・・・ローパスフィルター（
ＬＰＦ）、２５・・・・・・パルス発生回路、２６・・
・・・・バントバスフィルター（ＢＰＦ）、２７・・・
・・・同期検波回路。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　はが１名ＭＳ
−ｍ−マゼンダ Ｇ−ｍ−グリーン ０ｙ−−−シアン ）’ｅ−−−イエロー 第２図 Ａｍ　　巳ｍ　　Ａ（笥−＋）Ｅｌ（惰−Ｑ第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 複数の受光画素を２次元に配列し、前記受光画素に対応
   して水平方向に２画素の繰り返しを有する色フィルター
   を設けた固体撮像素子による固体撮像装置であって、垂
   直ブランキング期間内に、前記受光画素の一部の画素に
   対応した信号電荷を高速転送して除去する電荷転送手段
   と、残りの画素に対応した信号電荷をｎ水平走査期間に
   １回ずつ間歇的に転送して、順次、素子出力信号を読み
   出す読み出し手段と、前記素子出力信口の色信号成分を
   分離する手段と、前記分離された色信号成分から第１の
   色差信号を得る手段と、前記第１の色差信号の任意の１
   ／ｎ水平走査期間を第１の１水平走査期間メモリに、メ
   モリのビット数に応じた標準クロックのｎ倍の周波数の
   クロックで読み込み、標準のクロックで読み出して第２
   の色差信号を得る手段と、前記第２の色差信号を１水平
   走査期間読み込み、１水平走査期間遅延した色差信号か
   ら（ｎ−１）水平走査期間遅延した色差信号までの（ｎ
   −１）個の遅延色差信号を得る手段と、前記第２の色差
   信号と前記（ｎ−１）個の遅延色差信号とを１水平走査
   期間ごとに順次切換えて、ｎ水平走査期間連続した色差
   信号を得る手段と、前記素子出力信号の任意の１／ｎ水
   平走査期間を第２の１水平走査期間メモリに、メモリの
   ビット数に応じた標準クロックのｎ倍の周波数のクロッ
   クで読み込み、標準のクロックで読み出して第１の輝度
   信号を得る手段と、前記第１の輝度信号を１水平走査期
   間読み込み、１水平走査期間遅延した輝度信号から（ｎ
   −１）水平走査期間遅延した輝度信号までの（ｎ−１）
   個の遅延輝度信号を得る手段と、前記第１の輝度信号と
   前記（ｎ−１）個の遅延輝度信号とを１水平走査期間ご
   とに順次切換えて、ｎ水平走査期間連続した輝度信号を
   得る手段を有することを特徴とする固体撮像装置。