JP2000308076A

JP2000308076A - 撮像装置

Info

Publication number: JP2000308076A
Application number: JP11118328A
Authority: JP
Inventors: Hirotomo Sai; 寛知齋; Ryushi Nishimura; 龍志西村; Toshiro Kinugasa; 敏郎衣笠; Hisao Ootawa; 久雄大田和
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1999-04-26
Filing date: 1999-04-26
Publication date: 2000-11-02

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明の目的は、高画質の動画および静止画の
撮像が可能な撮像装置を提供することにある。【解決手段】出力ライン数のおよそＮ倍の画素数を持っ
た高画素の撮像素子を用いた撮像装置において、撮像素
子の各画素に蓄積した信号を、垂直方向にＮ画素周期の
間引き、または混合することにより垂直方向の画素のお
よそＮ分の１ラインの信号を出力する撮像素子と、撮像
素子が所定の間引きおよび混合により所定の出力ライン
数の画素信号を出力するよう撮像素子を駆動する駆動回
路と、この撮像素子が出力する画素信号を用いて動画像
を生成する信号処理回路によって撮像装置を構成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【発明の属する技術分野】本発明は、静止画及び動画の
撮影が可能な撮像技術にかかり、特に高画質の静止画及
び動画を撮像を行うために有効な技術である。

【従来の技術】ＣＣＤ(Charge Coupled Device)等の撮
像素子を用いて光電変換を行ない、これにデジタル信号
処理を施して所定のデジタル画像信号を得る従来の撮像
装置は、動画を撮像するビデオカメラと、静止画を撮像
するデジタルスチルカメラとに分類することができる。
動画撮像を行なう、いわゆるビデオカメラでは、単一の
撮像素子にモザイク状の色フィルタを設けてカラー画像
を生成できるようにした単板式と、３原色ＲＧＢの各々
に１つの撮像素子を対応させた３板式がある。単板式は
構成が簡単であるが、色信号の空間サンプリング周波数
が、撮像素子の画素による空間サンプリング周波数の２
分の１以下と低くなり、折り返しノイズが生じる問題が
ある。３板式はＲＧＢ３原色信号の空間サンプリング周
波数が撮像素子の画素による空間サンプリング周波数と
同一であり折り返しノイズが生じにくく、高画質の映像
信号を生成できる。しかし、３個のＣＣＤを用いるため
光学系の構造が複雑であり、コストも高くなる問題があ
る。単板式の撮像素子に用いる色フィルタ配列の例を図
６の（ａ）に示す。この例では、Ｍｇ，Ｇ，Ｃｙ，Ｙｅ
の補色フィルタを用いている。この色フィルタを備えた
撮像素子を用いて、動画を生成する場合には、垂直方向
に隣接する２画素の信号を混合する画素混合を行なって
出力する。また、ＮＴＳＣ等のアナログＴＶ信号規格に
おけるビデオ信号はインターレース信号であるが、この
ようなインターレース信号を生成するため、混合する行
の組み合わせをフィールド毎に変えることにより擬似的
にインターレース走査を行なう。一方、デジタルスチル
カメラでは、静止画の解像度を高くするため、撮像素子
の画素数をビデオカメラ用の撮像素子よりも増加させた
撮像素子が提案されている。このような撮像素子の垂直
画素数は、現行のテレビジョン方式における走査線数よ
りも大きく、一例として垂直方向の有効画素数が９６０
の場合、テレビジョン方式における走査線数の２倍にな
る。このような静止画用の撮像素子の色フィルタ配置の
例を図５（ｂ）に示す。このフィルタでは、３原色Ｒ
（赤）Ｇ（緑）Ｂ（青）を用いている。そこで、動画撮
像用のビデオカメラにこのようなデジタルスチルカメラ
用の画素数の多い撮像素子を用いて、３板式並みの高画
質の動画像を生成する方法が考えられる。

【発明が解決しようとする課題】しかし、高解像度を得
るために撮像素子の画素数を増やすと、ＮＴＳＣ等の
テレビジョン信号の規格にあわせた動画像を生成する場
合に画質が劣化する問題がある。従来の動画用撮像素子
の画素数、例えば垂直方向の有効画素数が４８０の場
合、上述したよう図６の（ａ）のフィルタ配列を用いて
画素混合と擬似的なインターレースを行い、フィールド
あたり２４０ライン分の信号を毎秒６０枚出力できるよ
うにすれば、ＮＴＳＣ方式に対応した動画像をリアルタ
イムに生成することができる。しかし、例えば画素数を
水平、垂直とも２倍の高解像度化した場合、垂直方向４
画素に１画素の割合で画素を間引き読み出ししなけれ
ば、１フィールドに２４０ラインの信号を出力すること
ができない。このように４画素に１画素の画素の割合で
信号を読み出すには、例えば図６（ａ）の色フィルタの
場合、カラー画像を生成するにはＭＧ画素の行と、ＣＹ
画素の行を交互に選択する必要があるが、この場合４画
素毎に等間隔の間引きを行なうことができない。一例と
して１行目のＭＧの次に６行目のＣＹを読み出し、次に
９行目のＭＧを読み出す方法があるが、間引きの画素数
を交互に５画素と３画素とする間引きを行なうことにな
り、不規則なサンプリングによる折り返しが生じ、画質
が劣化してしまう。本発明の目的は、上記問題を解決
し、単板式の撮像装置において折り返しノイズの少ない
高画質の動画像を生成可能な撮像装置を提供することに
ある。

【課題を解決するための手段】そこで本発明では、出力
ライン数のおよそＮ倍の画素数を持った高画素の撮像素
子を用いた撮像装置において、撮像素子の各画素に蓄積
した信号を、垂直方向にN画素周期の間引き、または混
合することにより垂直方向の画素のおよそＮ分の１ライ
ンの信号を出力する撮像素子と、撮像素子が所定の間引
きおよび混合により所定の出力ライン数の画素信号を出
力するよう撮像素子を駆動する駆動回路と、この撮像素
子が出力する画素信号を用いて動画像を生成する信号処
理回路によって撮像装置を構成した。このとき、撮像素
子の色フィルタ配列は縦ストライプ状、あるいは水平２
画素×８画素周期とし、垂直方向の間引きを等間隔に行
なうことができ、折り返しノイズが少ない。また垂直方
向の色のサンプリング周波数が出力ライン数と同一する
ことができ、高画質の動画像を生成できる。

【発明の実施の形態】本発明による撮像装置の一実施形
態について説明する。図１は本発明による撮像装置の構
成を示すブロック図である。同図において１はレンズ、
２はＣＣＤ等の撮像素子、３はＡ／Ｄ変換回路である。
４は撮像素子の出力信号をＹＵＶ信号に変換し、またＮ
ＴＳＣやＰＡＬ等の標準テレビ信号を生成する信号処理
回路である。また、５は撮像素子を駆動する駆動回路、
９は画像データを記録するであり、磁気テープの他、フ
ラッシュメモリ等の半導体メモリや、ハードディスク等
の磁気ディスク等を用いる。ＰＣカード等着脱可能な媒
体を用いても良い。６は各ブロックの動作タイミングを
制御したり、画像データの入出力制御を行う制御回路で
ある。本実施形態における撮像装置の動作について説明
する。レンズ１に入射した光は、絞り７を介して撮像素
子２の撮像面上に結像する。撮像素子２は、図２に示す
ようにその撮像面に多数の画素を備えている。同図にお
いて２０は画素であり、通常フォトダイオードで構成す
る。画素数は一般には任意であるが、本実施形態では垂
直方向の有効画素数を９６０として説明する。２２は垂
直転送部であり、４相駆動のＣＣＤを用いる。２１は画
素２０に蓄積した信号（画素信号）を垂直転送部２２に
転送するための転送手段であるが、垂直転送部２２のゲ
ートと共通化している。垂直転送部２２は、その４相ゲ
ートにハイ、ミドル、ローの３レベルからなる３値パル
スを入力して駆動するが、画素１０から画素信号の垂直
転送部への読み出しは、ハイレベルを印加することによ
って行ない、垂直転送部内における転送の際は、ミド
ル、ローレベルの４相駆動によって行なう。なお、素垂
直転送部２２は１画素あたり２ゲートと構成となってお
り、転送できる画素数は垂直画素数の半分の４８０であ
る。本撮像素子の基本的な動作は、一般的なインターラ
イン型のＣＣＤと同様であるが、その概要をビデオ信号
生成のための動画撮像の場合の例を説明する。垂直ブラ
ンキング期間中に画素信号を垂直転送部２２に読み出
し、垂直転送部では水平のブランキング期間に画素信号
を垂直方向に順次転送する。水平転送部では垂直転送部
から転送された１ライン分の画素信号を、出力アンプ２
４を介して出力端子２５より水平走査期間中に順次出力
する。本発明では高画質の動画の撮像が可能とするため
に、信号を読み出す際に等間隔の間引き読み出しを行な
う。このため垂直転送部の４相ゲートＶ１，Ｖ２，Ｖ
３，Ｖ４は、画素に接続されているＶ１およびＶ３ゲー
トを各々２系統に分離することによって、１行毎あるい
は２行毎の間引き読み出しの２種類に対応できるように
した。このとき垂直方向の間引き画素数を等間隔とする
ため、本実施形態ではＶ１ゲートについては１画素毎に
交互にＶ１，Ｖ１’に分離し、Ｖ３も同様に１画素毎Ｖ
３，Ｖ３’に分離した。また、任意の画素間隔で間引い
たときに、常に色信号を再生できるようにするため、撮
像素子の色フィルタ配列を、ＲＧＢ３原色の縦ストライ
プ状とした。縦ストライプフィルタの場合、市松状のフ
ィルタとは異なり色信号の再生に必要な３種類の信号が
どの１行からも得られるため、等間隔の間引き読み出し
が可能となる。図３は、本実施形態における撮像素子の
駆動パルスのタイミング図であり、動画撮像に適した例
えば秒６０枚のインターレース画像を出力する場合の駆
動パルスのタイミングを示している。Ｖ１，Ｖ２，Ｖ
３，Ｖ４およびＶ１’，Ｖ３’に対応する波形は、垂直
転送部の各ゲートに入力するパルスである。毎秒６０枚
のインターレース画像の垂直の有効ライン数は約２４０
本であり、撮像素子の垂直画素数が９６０の場合、４画
素に１画素の割合で間引いて出力すれば良い。そこで本
実施形態では垂直方向の垂直転送期間においては、４相
パルスにより垂直ブランキング期間に４行相当の転送を
行なう。垂直転送の際にはＶ１とＶ１’Ｖ１、Ｖ３とＶ
３’は等価であり、同一パルスで駆動する。垂直転送を
行なわない期間（通常は水平走査期間）はＶ１，Ｖ２は
ミドルレベル、Ｖ３，Ｖ４はローレベルである。垂直転
送を２行（撮像素子の垂直２画素相当）分を行なうに
は、時刻ｔ１においてＶ１をローレベル，Ｖ３をミドル
レベルとしてＶ１，Ｖ２ゲート下の信号をＶ２，Ｖ３ゲ
ート下に転送する。続いてＶ２をローレベル、Ｖ４をミ
ドルレベルとしてＶ４ゲート下に転送する。さらにＶ１
をミドルレベルとしＶ３をローレベルとして、さらにゲ
ート１相分信号を転送する。時刻ｔ２でＶ２をミドルレ
ベル、Ｖ４をローレベルとすることにより２行分の転送
が終了する。４行の転送を行なうには、同様の転送を再
度行なえばば良い。このため、時刻ｔ３からｔ４におい
て、ｔ１からｔ２までの転送と同じ動作を繰り返す。こ
のような転送動作を水平ブランキング期間毎に２４０回
繰り返せば有効画素数分の信号を所定のフィールドレー
トで出力することができる。また、垂直ブランキング期
間には、画素信号の垂直転送部への読み出しを行なう。
図３において読み出しと記した期間がこのときのパルス
波形である。撮像素子の画素は、Ｖ１、Ｖ３、Ｖ１’、
Ｖ３’の各ゲートに接続されており、これらのゲートを
ハイレベルとして画素信号の読み出しを行なう。出力画
像の垂直画素数は２４０であり、４行に１行の割合で読
み出せば良い。しかし、４画素のうちの１画素だけを出
力すると、インターレース読み出しすることを考慮して
も半数の画素信号は使用されないことになり、信号量が
減少し感度が悪くなる。そこで本実施形態では垂直方向
に２画素の信号を加算する画素混合を行なって読み出す
ことにより感度の向上を図る。出力はインターレース画
像であり、フィールド毎に読み出す画素の行を変える必
要があるが、図３に示す読み出しフィールド（Ａフィー
ルド）では、Ｖ１，Ｖ３ゲートに接続された画素信号の
読み出しを行なう。先ずｔ５でＶ１をハイレベルとして
Ｖ１ゲート下に画素信号を読み出す。ｔ６でＶ１をミド
ルレベルに戻し、画素からＶ１ゲート下への信号転送が
完了する。このとき同時にＶ３をミドルレベルとしてＶ
３ゲート下まで読み出した信号を転送する。以下Ｖ３を
ミドルレベルとし、Ｖ１をローレベルとすることで読み
出した画素信号をＶ２、Ｖ３ゲート下に転送する。ｔ５
からｔ６の動作と同様にここでＶ３をハイレベルとして
Ｖ３に接続された画素信号を読み出し、先に読み出した
Ｖ１ゲートに接続された画素信号とを混合する。以上の
ようにしてＡフィールドで読み出された画素信号を、先
に述べた垂直転送により順次読み出し、さらに水平転送
部を経てＡフィールドの２４０行分の信号が出力され
る。次のフィールドにおいてもほぼ同様の動作により撮
像素子の駆動を行なうが、インターレース出力するため
に、信号読み出す画素を変える必要がある。Ａフィール
ドでは、Ｖ１，Ｖ３ゲートに接続された画素信号の読
み出しを行なったが、次のフィールド（Ｂフィールド）
ではＶ１’，Ｖ３’ゲートに接続された画素信号の読み
出しを行なう。これによってＢフィールドにおいて撮像
素子の１行、2行、５行、６行、９行、１０行、・・・
４ｎ＋１，４ｎ＋２と２画素連続して2画素間引いて読
み出し、Ａフィールドでは、Ｂフィールドにおいて読み
出さなかった３行、４行、７行、８行、１１行、１２
行、・・・４ｎ＋３，４ｎ＋４と同様に読み出すことが
できる。連続する２行の画素信号は、同じ列の信号につ
いて垂直転送部内で混合することにより、有効ライン数
２４０のインターレ−スした動画像を出力することがで
きる。図１において、以上のようにして撮像素子２から
画素信号を読み出した後の処理について説明する。撮像
素子の画素配列は、水平に３原色信号ＲＧＢをストライ
プ状に配列したものであり、各水平走査期間に出力され
る画素信号は、３原色信号ＲＧＢの点順次信号である。
これらのＲＧＢ信号にはホワイトバランス処理、ガンマ
処理を行い色差Ｕ，Ｖを生成する。また、ＲＧＢ信号
を所定の比率で加算して輝度信号Yを生成する。このよ
うにして生成したＹＵＶ信号をビデオ信号として出力す
る。ＮＴＳＣ等のアナログビデオ信号として出力する場
合は、さらにＮＴＳＣエンコードを行なって出力する。
以上の信号処理を、信号処理回路４において行なう。本
実施形態では、撮像素子からの信号読み出しを２行毎に
画素信号を垂直転送部に転送する手段を設けており、高
画質の動画生成に適した映像信号を出力することが可能
であり、また画素も間引きを等間隔に行なうため、折り
返しノイズの少ない高画質の画像の動画を生成すること
ができる。本実施形態では、２行周期、または４行周期
の間引き読み出しが可能な構成としたが、画素と接続さ
れている垂直転送部のゲートを間引きの周期に合わせて
分離し、同時に画素信号読み出す行の組み合わせを変え
ることで、３行周期の間引き、あるいは任意のＮ行周期
の間引き読み出しが可能である。この際、縦ストライプ
フィルタを用いているため、等間隔の間引きを行なって
も常に色信号を生成することができる。なお、本実施形
態では図２にその構成を示した撮像素子の素垂直転送部
１２は１画素あたり２ゲートと構成としたが、１画素あ
たり３ゲートまたは４ゲートを有するプログレッシブス
キャンタイプの撮像素子を用いてもよい。次に本発明に
よる撮像装置の他の実施形態を図４を用いて説明する。
第１の実施形態では、２４０ラインのインターレース信
号を生成したが、本実施形態では４８０ラインのノンイ
ンターレース信号を出力するものである。図４におい
て、垂直転送動作は、図３の場合と異なり、１回の垂直
転送に１行分の転送を行なう。そこで、図3の駆動パル
スタイミングにおけるｔ１からｔ２と同様の転送を行な
い、２回目の転送であるｔ３からｔ４の転送は行なわな
い。このため、１回の転送で２f行分の転送が行なわれ
る。これに対し、信号読み出しは以下のようにする。図
4における信号読み出し期間において、まずＶ１、Ｖ
１’をハイレベルとして偶数行の信号を全て読み出し、
Ｖ３とＶ３’をミドルとすると共にＶ１、Ｖ１’をロー
レベルとして、読み出した信号をＶ２，Ｖ３ゲート下に
転送する。次にＶ３、Ｖ３’ハイレベル奇数行の信号を
読み出す。これによって、1行目と２行目、３行目と４
行目、５行目と６行目、以下同様に垂直転送部内で奇数
行と偶数行の信号が混合される。以上のように垂直転送
部内で混合した信号を、垂直転送部では１行分ずつ転送
する。水平転送部では、垂直転送部から送られた信号を
順次出力する。このようにして、画素混合した４８０ラ
インの順次信号が出力される。本実施形態では、４８０
ラインのノンインターレース信号を出力でき、プログレ
ッシブスキャンの動画生成が可能となる。この場合、１
毎の画像が同一タイミングで露光されており、動画撮影
時において各フレーム画像のぶれが発生しにくい。次に
本発明による撮像装置の他の実施形態について説明す
る。本実施形態の撮像素子の色フィルタ配列が異なるも
のである。図６は色フィルタ配列を示しており、同図
（ａ）は図1の実施例に用いているＲＧＢ縦ストライプ
構成を示しており、原色フィルタによる配列であるが、
本実施形態では、Ｙｅ(黄色）、Ｃｙ(シアン）を用いた
補色系の縦ストライプフィルタを使用するものであり、
同図（ｂ）のＹｅ，Ｇ，Ｃｙ、または（ｃ）Ｙｅ，
Ｗ，Ｃｙのフィルタ構成とする。ＹｅフィルタはＧと
Ｒの色光、ＣｙはＧとＢ色光を透過するフィルタであ
り、またＷはＲＧＢの全色を透過するフィルタである。
全色透過フィルタは、Ｇ感度を落としてマゼンタに近い
特性としても良い。本実施形態では、補色系の色フィル
タを用いており、高画質に加え高感度化が可能である。
本発明の他の実施形態について説明する。ここまで説明
した撮像素子の色フィルタ配列は図６に示した縦ストラ
イプであったが、等間隔の間引きを行なうことができる
色フィルタ配列として、水平２画素、垂直８画素繰り返
しのものも考えられる。本実施形態の撮像素子を図７に
示す。図２の撮像素子と同様の構成であるが、フィルタ
配列として、１行目がＲＧ、以下２行目以降８行目まで
各行にＢＧ、ＧＲ、ＢＧ、ＧＲ、ＧＢ、ＧＲ、ＢＧを配
列する。このような色フィルタ配列を用いて撮像素子か
らフィールドあたり２４０ラインのインターレース信号
を出力するには４画素の混合を行なう必要がある。この
ための垂直転送動作は、図３の場合と同一であり、１回
の垂直転送に２行分の転送を行なう。これに対し、信号
読み出しは以下のようにする。まずＶ１、Ｖ１’をハイ
レベルとして偶数行の信号を全て読み出し、Ｖ３とＶ
３’をミドルとすると共にＶ１、Ｖ１’をローレベルと
して、読み出した信号をＶ２，Ｖ３ゲート下に転送す
る。次にＶ３、Ｖ３’ハイレベル奇数行の信号を読み出
す。これによって、１行目と２行目、３行目と４行目、
5行目と６行目、以下同様に垂直転送部内で奇数行と偶
数行の信号が混合される。以上のように垂直転送部内で
混合された信号を垂直方向に２行ずつ転送すると、垂直
転送部から水平転送部に垂直転送部で混合された２行分
の信号が水平転送部内でさらに混合され、垂直方向に隣
接した４行分の信号が混合されることになる。以上のよ
うにして４行分の画素信号の混合が垂直転送部内の混合
と、水平転送部内の混合によって行われる。このとき、
信号をインターレースさせるとめには、Ａフィールド、
Ｂフィールドの開始において、転送を２行分行なわず、
１行分だけ行い、その後の転送を２行ずつ行なえば良
い。これによって水平転送部で加算する行の組み合わせ
がフィールド毎に変化し、インターレースさせることが
できる。このように４画素混合を行なった場合、１行目
から４行目まで混合したラインの出力は、Ｒ＋２Ｂ＋Ｇ
と、Ｒ＋３Ｇの点順次出力となり、次のラインでは３Ｇ
＋Ｂと２Ｒ＋Ｇ＋Ｂの点順次信号である。このようにラ
イン毎に点順次信号の組成が変化する線順次信号となっ
ている。このような信号から輝度信号と色信号を生成す
るには以下のように処理すれば良い。輝度信号について
は、各ラインの平均の組成は２Ｒ＋４Ｇ＋２Ｂであり、
全てのラインで等しくなり、通常のフィルタリング処理
を行なうだけで良い。色信号については、各ラインの点
順次信号を引き算すると、各々２Ｂ−２Ｇと、２Ｒ−２
Ｇが生成される。各々輝度信号Ｙを引き算することで、
Ｂ−Ｙ、Ｒ−Ｙの２種類の色差信号を生成することがで
き、カラー映像信号が得られる。本実施形態では、４行
の混合を行なって２４０ラインのインターレース信号を
出力できる。４行の混合を行なうので、２行混合より更
に高感度化が可能である。通常、４行分の混合を行なう
と色信号の生成が不可能となるが、本発明では２×８画
素構成のフィルタを用いており、４行の混合を行なって
も常に色信号の生成が可能である。なお、縦ストライプ
フィルタを使用した場合も、同様の４画素混合が可能で
ある。また、ここで説明した図８（ａ）のフィルタ配列
の他にも、同図（ｂ）（ｃ）のような配列の２×８構成
フィルタも使用可能である。但し（ｂ）（ｃ）フィルタ
の場合、４画素混合ではなく、図３の駆動と同じく２画
素混合を行なう。本発明の他の実施例について説明す
る。図９は本発明による撮像装置の構成を示すブロック
図である。同図は、動画に加え、高解像度の静止画撮像
を行なうものである。図1と同一部分は同一符号を付け
ており、説明を省略するが、１０はＪＰＥＧ(Ｊｏｉｎ
ｔＰｈｏｔｏｇｒａｐｈｉｃＥｘｐｅｒｔＧｒｏｕ
ｐ)等の方式で画像の圧縮および伸長を行なう圧縮伸長
回路である。静止画の画像データを圧縮する。また、動
画像をＭＰＥＧ(ＭｏｖｉｎｇＰｉｃｔｕｒｅＥｘｐ
ｅｒｔＧｒｏｕｐ)等の方式で圧縮して記録しても良
い。なお、ＭＰＥＧ圧縮の際、ＭＰＥＧ２圧縮を採用す
る場合は、圧縮への入力はフレームレート変換前のイン
ターレース変換しないＹＵＶ信号を用いても良いし、フ
レームレート変換後のインターレースに変換した信号を
用いても良い。動画像のＭＰＥＧ圧縮を行なう場合の撮
像素子の画素数は、垂直の有効画素数が９６０、水平の
有効画素数を１４４０とすると都合が良い。１２はモー
ド選択スイッチであり、ユーザーが動画撮影、静止画撮
影、あるいは動画撮影時にインターレースモード。ノン
インターレース（プログレッシブ）の選択を行なうこと
ができる。静止画を撮影する場合は、動画像の撮像時と
は異なり、画素混合せずに、Ａフィールドで奇数行の全
データを独立に全て読み出し、Ｂフィールドで偶数行の
全データを読み出す。垂直の有効画素が９６０の場合、
ここでいう１フィールドは通常１／３０秒に相当する。
撮像素子から第１フィールドにおいて読み出した奇数
ラインの信号と、第２フィールドにおいて読み出した偶
数ラインの信号とを一旦メモリ１０に書込み、これを１
ライン、２ライン以下順次に読み出すことで順次変換を
行い、高解像度の画像を再生ことができる。次に静止画
用、あるいは高解像度の動画像生成に適した信号を出力
するための撮像素子の駆動方法について説明する。この
場合、全画素の半分に相当する４８０ラインの信号をイ
ンターレース読み出しする。インターレースした各４８
０ラインの２毎の画像から、画像メモリを用いて垂直９
６０ラインの高解像度の画像を生成することができる。
この場合の駆動方法について図１０を用いて説明する。
図１０は、撮像素子の駆動パルスのタイミング図であ
り、静止画撮像に適した４８０ラインのインターレース
信号を出力する場合の駆動パルスのタイミングを示して
いる。２４０ラインの動画出力の場合は、１回垂直転送
を2行ずつ行なったが、４８０ライン分の画像を転送す
る場合は１行ずつ行なえば良い。このため図3の転送パ
ルスと異なり、１行分の転送に対し各ゲートパルスとも
単発となっている。信号読み出しは、Ｖ１，およびＶ
１’をハイレベルとすることにより、Ａフィールドでは
Ｖ１，およびＶ３’に接続された偶数行の画素信号を読
み出す。同様にしてＢフィールドではＶ３，およびＶ
３’をハイレベルとすることにより奇数行の画素信号を
読み出すことができる。このようにして垂直転送部に読
み出した画素信号を、垂直転送、さらに水平転送して出
力することにより、４８０ラインのインターレース信号
を出力することができる。以上の説明では、静止画撮像
の際は、撮像素子から順次読み出しした信号を用いて静
止画を生成したが、画素混合して順次読み出しした信号
から静止画像を生成しても良い。このようにして生成し
た静止画はライン数はインターレース独立読み出しによ
り生成した静止画の半分であり、解像度は低いが、メカ
シャッタなしで撮影できるメリットがある。また、動画
モードにおけるフリーズ機能として利用することができ
る。従来の撮像装置を用いた場合は、動画をフリーズし
た際、フィールド毎に信号の蓄積を行なっているため、
動いている被写体に対して解像度の高い静止画がとれな
かったが、動画撮影中に任意のタイミングでフリーズし
た静止画像は、高解像度を得ることができる。また、こ
の撮影モードを連写機能として使用することも可能であ
る。以上のように本実施形態では、動画生成に適した２
４０ラインのインターレース信号、および高解像度の動
画や静止画生成に適した４８０ラインのインターレース
信号を生成でき、高画質の動画、静止画生成が可能であ
る。２４０ラインのインターレース信号は画素混合して
おり、高感度である。また、モード選択スイッチによ
り、ユーザーが静止画と動画、また動画のモードをイン
ターレース／プログレッシブに切り替えることができ、
これに応じて信号処理内容を切り替えることができ、使
い勝手が良い。

【発明の効果】本発明によれば、単板式の撮像装置にお
いて折り返しノイズの少ない高画質の動画像を生成可能
な撮像装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による撮像装置の一実施形態の構成を示
すブロック図

【図２】本発明撮像装置の一実施形態における撮像素子
の構成図

【図３】本発明の一実施形態の駆動パルスタイミング図

【図４】本発明の一実施形態の駆動パルスタイミング図

【図５】従来の撮像素子の色フィルタ配列を示す図

【図６】本発明の一実施形態の色フィルタ配列を示す図

【図７】本発明における撮像素子の構成図

【図８】本発明の一実施形態の色フィルタ配列を示す図

【図９】本発明による撮像装置の一実施形態の構成を示
すブロック図

【図１０】本発明の一実施形態の駆動パルスタイミング
図

【符号の説明】

１・・・レンズ２・・・撮像素子３・・・Ａ／Ｄ変換回路４・・・順次変換回路５・・・信号処理回路８・・・ＣＣＤ駆動回路９・・・記録媒体１０・・・メモリ１１・・・圧縮伸長回路１２・・・モード選択スイッチ

フロントページの続き (72)発明者衣笠敏郎神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地株式会社日立製作所マルチメディアシステム開発本部内 (72)発明者大田和久雄神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地株式会社日立製作所ＡＶ事業部内Ｆターム(参考） 5C024 AA01 CA21 CA22 DA01 DA05 DA07 FA01 GA11 HA14 HA22 HA23 HA24 JA25 5C065 AA01 AA03 BB02 BB12 CC01 CC09 DD02 DD17 EE04 EE06 EE07 EE08 EE09 EE12 GG18 GG30

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】種類の異なる色光を各々電気信号に変換す
る複数種類の画素を、垂直方向、および水平方向に周期
的に配列した画素配列を備え、該画素配列における各画
素に蓄積した信号を、垂直方向にN画素周期の間引き、
または混合することにより、１画面あたりの出力ライン
数が、所定の整数Ｎに対し垂直方向の画素のおよそＮ分
の１である画素信号を出力する撮像素子と、該撮像素子
が間引き、または混合により所定の出力ライン数の画素
信号を出力するよう該撮像素子を駆動する駆動回路と、該撮像素子が出力する画素信号を用いて、画像信号を生
成する信号処理手段と、から構成されたことを特徴とする撮像装置。
【請求項２】種類の異なる色光を各々電気信号に変換す
る複数種類の画素を、垂直方向、および水平方向に周期
的に配列した画素配列を備え、該画素配列における各画
素に蓄積した信号を、垂直方向にN画素周期の間引き、
または混合することにより、１画面あたりの出力ライン
数が、所定の整数Ｎに対し垂直方向の画素のおよそＮ分
の１である画素信号を出力する撮像素子と、該撮像素子
が間引き、または混合により所定の出力ライン数の画素
信号を出力するよう該撮像素子を駆動する駆動回路と、
該撮像素子が出力する画素信号を用いて、各々解像度の
異なる複数の画像信号を生成する複数の動作モードによ
って画像信号を生成する信号処理手段と、該複数の動作
モードの選択、切り替えを外部から行なうスイッチ手段
と、該スイッチ手段の入力に応じて、該信号処理手段、
および該駆動回路を制御する制御手段と、から構成されたことを特徴とする撮像装置。
【請求項３】請求項２において、上記撮像素子の垂直有
効画素数は約９６０であり、上記複数の動作モードは、
N=１対応して撮像素子の全ラインに相当する画素信号か
ら画像信号を生成する第１の動作モード、Ｎ＝２に対応
して約４８０ラインの画像信号を生成する第２の動作モ
ードであることを特徴とする撮像装置。
【請求項４】請求項２において、上記撮像素子の垂直有
効画素数は、テレビジョン方式等の所定の画像形式にお
ける有効走査線数の約M倍であり、上記複数の動作モー
ドは、N=１対応して撮像素子の全ラインに相当する画素
信号から画像信号を生成する第１の動作モード、Ｎ＝Ｍ
に対応して該所定のテレビジョン方式における有効走査
線数に相当するライン数の画像信号を出力する第２の動
作モードであることを特徴とする撮像装置。
【請求項５】請求項４において、上記第２の動作モード
は、インターレース信号を出力することを特徴とする撮
像装置。
【請求項６】請求項４において、上記第２の動作モード
は、ノンインターレース信号を出力することを特徴とす
る撮像装置。
【請求項７】請求項４において、上記撮像素子の垂直有
効画素数は所定のテレビジョン方式等、所定の画像形式
における有効走査線数の約Ｍ倍であり、上記複数の動作
モードは、Ｎ＝１に対応して撮像素子の全ラインに相当
する画素信号から画像信号を生成する第１の動作モー
ド、Ｎ＝Ｍに対応して該所定のテレビジョン方式におけ
る有効走査線数に相当するライン数の画像信号をインタ
ーレース出力する第２の動作モード、Ｎ＝Ｍに対応して
該所定のテレビジョン方式における有効走査線数に相当
するライン数の画像信号をノンインターレース出力する
第３の動作モード、であることを特徴とする撮像装置。
【請求項８】請求項１，２において、上記撮像素子にお
ける画素配列は、第１、第２、および第３の色光を各々
電気信号に変換する３種類の画素を水平方向に３画素周
期で配列し、垂直方向には同一種類の画素配列した画素
配列であることを特徴とする撮像装置。
【請求項９】請求項８において、第１、第２、及び第３
の色光は、各々赤、緑、青であることを特徴とする撮像
撮像素子。
【請求項１０】請求項８において、第１、第２、及び第
３の色光は、各々黄色、緑、シアンであることを特徴と
する撮像素子。
【請求項１１】請求項７において、第１、第２、及び第
３の色光は、各々黄色、白色、シアンであることを特徴
とする撮像素子。
【請求項１２】請求項１，２において、上記撮像素子に
おける画素配列は、第１、第２、および第３の色光を各
々電気信号に変換する３種類の画素を水平方向に２画
素、垂直方向に８画素を基本単位としてこれを繰り返す
画素配列であることを特徴とする撮像装置。
【請求項１３】請求項１２において、上記水平方向に２
画素、垂直方向に８画素を基本単位とする画素配列にお
ける第１行目に赤と緑、第２行目に青と緑、第３行目に
緑と赤、第４行目に青と緑、第５行目に緑と赤、第６行
目に緑と青、第７行目に青と緑、第８行目に緑と赤の各
々の色光を電気信号に変換する画素を配列したことを特
徴とする撮像装置。
【請求項１４】請求項１２において、上記水平方向に２
画素、垂直方向に８画素を基本単位とする画素配列にお
いて、第１、第２、第３および第４の色光を各々電気信
号に変換する第１、第２、第３および第４の画素を、第
１行目、第３行目に第１と第２の画素を、第５行目、第
７行目に第２と第１の画素を、第２行目、第４行目、第
６行目、第８行目に第３と第４の画素を配列したことを
特徴とする撮像装置。
【請求項１５】請求項１４において、上記第１、第２、
第３、および第４の色光は、各々マゼンタ、緑、シア
ン、黄色であることを特徴とする撮像装置。
【請求項１６】請求項１４において、上記第１、第２、
第３、および第４の色光は、各々赤、緑、緑、青である
ことを特徴とする撮像装置。