JPH11196336A - Hdtv/sdtv共用カメラの駆動方法 - Google Patents

Hdtv/sdtv共用カメラの駆動方法

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JPH11196336A
JPH11196336A JP10000600A JP60098A JPH11196336A JP H11196336 A JPH11196336 A JP H11196336A JP 10000600 A JP10000600 A JP 10000600A JP 60098 A JP60098 A JP 60098A JP H11196336 A JPH11196336 A JP H11196336A
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JP
Japan
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sdtv
signal
hdtv
pixels
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JP10000600A
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Koichi Harada
耕一 原田
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Sony Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 HDTV信号をオーバーナイキストサンプリ
ングすることによってSDTV信号を生成していたた
め、SDTV信号のフレームレートは、HDTV信号と
同じフレームレートの30フレーム/secに制限され
る。 【解決手段】 HDTV方式に対応した200万画素の
CCD固体撮像素子10を具備し、HDTVおよびSD
TVの両方の方式のテレビジョン信号を選択的に出力す
ることが可能なHDTV/SDTV共用カメラにおい
て、タイミングジェネレータ(TG)23は外部から与
えられるTVモード信号に応じて、HDTVモード時に
はCCD固体撮像素子10の全画素の画素情報からHD
TV信号を生成する一方、SDTVモード時にはCCD
固体撮像素子10の画素情報を、例えば行および列の両
方向において2画素の1画素の割合で間引いてSDTV
信号を生成するようにタイミング制御を行う。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、HDTV(high-d
efinition television)/SDTV(standard televis
ion )共用カメラの駆動方法に関し、特にHDTV方式
に対応した画素数を有する固体撮像素子を具備し、HD
TVおよびSDTVの両方の方式のテレビジョン信号を
選択的に出力可能なHDTV/SDTV共用カメラの駆
動方法に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、200万画素のCCD(Charge Co
upled Device) 固体撮像素子を撮像デバイスとして用い
たHDTV/SDTV共用カメラが開発され、商品化さ
れている。ここに、HDTV方式とは、高精細で、かつ
視覚心理的に臨場感を与える次世代テレビジョン方式で
あるハイビジョンのことを言う。また、SDTV方式と
は、NTSC方式やPAL方式などの現行のテレビジョ
ン方式を言う。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】このHDTV/SDT
V共用カメラでは、従来、HDTVモード時には、20
0万画素のCCD固体撮像素子の全画素の画素情報に基
づいてHDTV信号を生成する一方、SDTVモード時
には、このHDTV信号をオーバーナイキストサンプリ
ングすることによってSDTV信号を生成していた。そ
のため、SDTV信号のフレームレートは、HDTV信
号と同じフレームレートの30フレーム/secに制限
され、さらにSDTV信号を生成するためのサンプリン
グ回路が必要となるため、その分だけ回路構成が複雑に
なる。
【0004】本発明は、上記課題に鑑みてなされたもの
であり、その目的とするところは、SDTVモードでの
フレームレートの向上を可能にするとともに、HDTV
信号の出力系のSDTV信号への共用化を可能としたH
DTV/SDTV共用カメラの駆動方法を提供すること
にある。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明では、HDTV方
式に対応した画素数を有する固体撮像素子を具備し、H
DTVおよびSDTVの両方の方式のテレビジョン信号
を選択的に出力可能なHDTV/SDTV共用カメラに
おいて、HDTVモード時には固体撮像素子の全画素の
画素情報からHDTV信号を生成し、SDTVモード時
には固体撮像素子の画素情報を間引いてSDTV信号を
生成するようにする。
【0006】HDTV/SDTV共用カメラにおいて、
HDTVモードでは通常通り、固体撮像素子の全画素の
画素情報に基づいてHDTV信号を生成するのに対し、
SDTVモードでは、固体撮像素子の全画素に対して、
行および列の各方向において例えば2画素に1画素の割
合で画素情報を間引き、この間引き処理によって得られ
る画素情報に基づいてSDTV信号を生成する。
【0007】このように、画素情報を間引くことによ
り、SDTVモードでの総画素数が減ったことと等価と
なり、SDTV信号のフレームレートが上がる。その結
果、SDTVモードにおいて、高速撮像が実現される。
また、このSDTVの高速撮像モードは、HDTV放送
時の高速再生モードの実現にも利用できる。
【0008】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して詳細に説明する。図1は、本発明の一
実施形態を示す概略構成図であり、撮像デバイスとして
例えばインターライン転送方式CCD固体撮像素子を用
いたHDTV/SDTV共用カメラに適用された場合を
示す。ここで、CCD固体撮像素子としては、HDTV
方式に対応した200万画素の画素数を有するものが用
いられる。
【0009】図1において、被写体からの入射光(像
光)は、レンズ11等の光学系によってCCD固体撮像
素子の撮像部12の受光面上に結像される。撮像部12
は、行(垂直)方向および列(水平)方向にマトリクス
状に2次元配置され、入射光をその光量に応じた電荷量
の信号電荷に変換して蓄積する複数のセンサ部(画素)
13と、これらセンサ部13の垂直列ごとに設けられ、
各センサ部13から読み出しゲート部14を介して読み
出される信号電荷を垂直転送する複数本の垂直CCD1
5とから構成されている。
【0010】この撮像部12において、センサ部13は
例えばPN接合のフォトダイオードからなっている。こ
のセンサ部13に蓄積された信号電荷は、読み出しゲー
ト部14に後述する読み出しパルスXSGが印加される
ことによって垂直CCD15に読み出される。垂直CC
D15は例えば2層電極4相(φV1〜φV4)駆動の
構成となっており、各センサ部13から読み出された信
号電荷を、4相の垂直転送パルスφV1〜φV4によっ
て駆動されることにより、水平ブランキング期間の一部
にて1走査線(1ライン)に相当する部分ずつ順に垂直
転送(ラインシフト)を行う。
【0011】ここで、垂直CCD15において、1相目
(φV1),3相目(φV3)に対応する転送電極は、
読み出しゲート部14のゲート電極を兼ねている。この
ことから、4相の垂直転送パルスφV1〜φV4のう
ち、1相目,3相目の各垂直転送パルスφV1,φV3
が低レベル(以下、“L”レベルと称す)、中間レベル
(以下、“M”レベルと称す)および高レベル(以下、
“H”レベルと称す)の3値をとるように設定されてお
り、その3値目の“H”レベルのパルスが読み出しゲー
ト部14に印加される読み出しパルスXSGとなる。
【0012】撮像部12の下側には、2本の水平CCD
16,17が配されている。また、2本の水平CCD1
6,17の間には、撮像部12の画素配列における例え
ば偶数列に対応してHHゲート部18が設けられてい
る。そして、このHHゲート部18にHHゲートパルス
φHHGが印加されることにより、撮像部12の画素配
列における偶数列の画素の信号電荷について、水平CC
D16から水平CCD17へ転送されることになる。
【0013】水平CCD17の外側にはさらに、ドレイ
ン部19が配されている。また、水平CCD17とドレ
イン部19の間には、排出ゲート部20が設けられてい
る。そして、この排出ゲート部20に排出ゲートパルス
φDrainが印加されることにより、水平CCD17
内に存在する電荷が排出ゲート部20を介してドレイン
部19へ排出されることになる。
【0014】2本の水平CCD16,17は、例えば2
層電極2相(φH1,φH2)駆動の構成となってお
り、垂直CCD15から移された1ライン分の信号電荷
を、2相の水平転送パルスφH1,φH2によって駆動
されることにより、水平ブランキング期間後の水平走査
期間において順次水平転送を行う。水平CCD16,1
7の各転送先側の端部には、例えばフローティング・デ
ィフュージョン・アンプ構成の電荷電圧変換部21,2
2が設けられている。
【0015】これら電荷電圧変換部21,22は、水平
CCD16,17によってそれぞれ水平転送されてきた
信号電荷を順次信号電圧に変換して出力する。これら信
号電圧は、被写体からの像光の入射量に応じたCCD出
力OUT1,OUT2として導出される。以上により、
インターライン転送方式のCCD固体撮像素子10が構
成されている。
【0016】このCCD固体撮像素子10を駆動するた
めの4相の垂直転送パルスφV1〜φV4、2相の水平
転送パルスφH1,φH2、HHゲートパルスφHHG
および排出ゲートパルスφDrainを含む各種のタイ
ミング信号は、タイミングジェネレータ(TG)23で
生成される。このタイミングジェネレータ23は、外部
から与えられるTVモード信号に応じて、HDTVモー
ドとSDTVモードを選択的に採る構成となっている。
【0017】ここで、HDTVモードでは、CCD固体
撮像素子10において、フィールド又はフレーム読み出
し処理を行い、SDTVモードでは、CCD固体撮像素
子10の全画素のうち、列方向においては1画素おき
に、行方向においては2画素を単位として2画素おきに
画素情報を間引く処理を行う。そのために、タイミング
ジェネレータ23は、各TVモードに対応したタイミン
グで各タイミング信号を出力する。特に、1相目,3相
目の垂直転送パルスφV1,φV3については、この2
つのTVモードに対応するために2系統の垂直転送パル
ス(φV1,φV1′,φV3,φV3′)を発生する
構成となっている。
【0018】CCD固体撮像素子10から出力される2
系統のCCD出力OUT1,OUT2は、信号処理回路
24でCDS(Correlated Double Sampling;相関二重サ
ンプリング)や同期信号の付加などの種々の信号処理が
行われた後、各TVモードに対応したHDTV信号/S
DTV信号として出力される。
【0019】図2は、1本の垂直CCD15における転
送電極31-1,31-2,31-3,31-4の配線パターン
図である。本配線系においては、間引き読み出しを可能
とするために、1相目,3相目の垂直転送パルスφV
1,φV3の配線に工夫が凝らされている。具体的に
は、上述したように、1相目,3相目の垂直転送パルス
として2系統の垂直転送パルスφV1,φV1′,φV
3,φV3′が用意され、かつ垂直転送パルスφV1,
φV1′,φV2,φV3,φV3′,φV4を伝送す
るために6本のバスライン32〜36が配線されてい
る。
【0020】そして、垂直転送パルスφV2,φV4を
それぞれ伝送するバスライン34,37には、全画素に
ついてそれぞれ対応する転送電極31-2,31-4が接続
されている。また、垂直転送パルスφV1,φV3を伝
送するバスライン32,35には、隣り合う2画素に対
応する転送電極31-1,31-3が2画素おきに接続さ
れ、垂直転送パルスφV1′,φV3′を伝送するバス
ライン33,36には、バスライン33に接続されてい
ない隣り合う2画素に対応する転送電極31-1,31-3
が2画素おきに接続されている。
【0021】図3に、垂直CCD15におけるラインシ
フト期間での4相の垂直転送パルスφV1(φV
1′),φV2,φV3(φV3′),φV4の位相関
係を示す。ここで、垂直転送パルスφV1(φV
1′),φV3(φV3′)は、先述したように、その
3値目の“H”レベルのパルスがセンサ部13から信号
電荷を読み出すときに読み出しゲート部14のゲート電
極に印加される読み出しパルスXSGとなる。
【0022】そして、HDTVモードの際には、撮像部
12の全画素から信号電荷を読み出す必要があることか
ら、図4(A)に示すように、垂直転送パルスφV1,
φV3およびφV1′,φV3′の双方に読み出しパル
スXSGが立つようにする。これに対し、SDTVモー
ドの際には、垂直方向(行方向)において2画素を単位
として2画素おきに信号電荷を読み出す必要があること
から、図4(B)に示すように、垂直転送パルスφV
1,φV3とφV1′,φV3′に奇数フィールドと偶
数フィールドで交互に読み出しパルスXSGが立つよう
にする。
【0023】すなわち、HDTVモードでは、垂直転送
パルスφV1,φV3とφV1′,φV3′の双方に読
み出しパルスXSGが立つことで、全画素から信号電荷
が読み出されることになる。一方、SDTVモードで
は、垂直転送パルスφV1,φV3とφV1′,φV
3′に交互に読み出しパルスXSGが立つことで、垂直
方向において、2画素を単位として2画素おきに信号電
荷が読み出されることになる。換言すれば、垂直2画素
を単位として2画素おきに信号電荷が間引かれることに
なる。
【0024】次に、HDTVモード/SDTVモードの
各TVモードごとに、垂直CCD15から水平CCD1
6,17へのVH転送、水平CCD16,17間のHH
転送および水平CCD16,17の水平転送を中心に動
作説明を行う。
【0025】先ず、図5の動作説明図を用いて、HDT
Vモードの動作について説明する。なお、センサ部13
からの信号電荷の読み出しに際しては、先述したよう
に、全画素の信号電荷が垂直CCD15に読み出され、
垂直方向において隣り合う2画素を単位として混合され
ているものとする。この状態から、垂直CCD15のラ
インシフト動作により、1ライン分の信号電荷が水平C
CD16にVH転送される(状態1)。ここで、1ライ
ン分の信号電荷のうち、奇数列の画素を●印、偶数列の
信号電荷を○印でそれぞれ模式的に示すものとする。
【0026】このとき、HHゲート部18のゲート電極
にはHHゲートパルスφHHGが与えられており、これ
により水平CCD16にVH転送された1ライン分の信
号電荷のうち、偶数列の信号電荷○については、HHゲ
ート部18を介して水平CCD17にHH転送される
(状態2)。以降、水平CCD16,17の転送動作に
より、奇数列の信号電荷●と偶数列の信号電荷○とが並
行して水平転送され(状態3)、電荷電圧検出部21,
22から2系統のCCD出力OUT1,OUT2として
導出される。
【0027】このように、HDTV方式に対応した20
0万画素のCCD固体撮像素子10において、1ライン
分の信号電荷を奇数列と偶数列の2系統に振り分け、2
本の水平CCD16,17で水平転送することにより、
水平駆動周波数(水平転送パルスφH1,φH2の周波
数)を、1本の水平CCDで水平転送する場合の半分に
低減できることになる。
【0028】続いて、図6〜図8の動作説明図を用い
て、SDTVモードの動作について説明する。
【0029】先ず、センサ部13からの信号電荷の読み
出しに際しては、行方向(垂直)方向において2画素お
きに信号電荷が読み出される(状態1)。このとき、垂
直2画素の信号電荷は垂直CCD15内で混合される。
これにより、垂直2画素を単位として2画素おきに信号
電荷が間引かれる。すなわち、行方向において、2画素
に1画素の割合で間引き処理が行われる。次に、垂直C
CD15のラインシフト動作により、1ライン分の信号
電荷が水平CCD16にVH転送される(状態2)。
【0030】このとき、HHゲート部18のゲート電極
にはHHゲートパルスφHHGが、排出ゲート部20の
ゲート電極には排出ゲートパルスφDrainがそれぞ
れ与えられており、これにより水平CCD16にVH転
送された1ライン分の信号電荷のうち、偶数列の信号電
荷○については、HHゲート部18を介して水平CCD
17にHH転送され、さらに排出ゲート部20を介して
ドレイン部19へ掃き捨てられる(状態3)。その結
果、列方向(水平方向)において、1画素おきに信号電
荷が間引かれたことになる。
【0031】次に、次の1ライン分の信号電荷のうち、
偶数列の信号電荷○についてのみ水平CCD16にVH
転送される(状態4)。このとき、状態3の場合と同様
に、HHゲート部18のゲート電極にはHHゲートパル
スφHHGが、排出ゲート部20のゲート電極には排出
ゲートパルスφDrainが与えられており、これによ
り次のラインの偶数列の信号電荷○は、HHゲート部1
8を介して水平CCD17にHH転送され、さらに排出
ゲート部20を介してドレイン部19へ掃き捨てられる
(状態5)。
【0032】次に、水平CCD16に蓄積されている前
の1ライン分の奇数列の信号電荷●が1段だけ水平転送
され、さらにHHゲート部18のゲート電極にHHゲー
トパルスφHHGが印加されることで、HHゲート部1
8を介して水平CCD17にHH転送される(状態
6)。この水平CCD17にHH転送された信号電荷●
はさらに、水平CCD17において1段だけ水平転送さ
れる(状態7)。
【0033】次に、それまでVH転送が禁止されていた
次の1ライン分の奇数列の信号電荷●が水平CCD16
にVH転送される(状態8)。以降、水平CCD16,
17の転送動作により、1ライン分の奇数列の信号電荷
●と、次の1ライン分の奇数列の信号電荷●とが並行し
て水平転送され(状態9)、電荷電圧検出部21,22
から2系統のCCD出力OUT1,OUT2として導出
される。
【0034】なお、以上の一連の処理は一例に過ぎず、
その態様としては種々の変更が可能である。例えば、状
態4および状態5の処理を省略し、状態8の処理におい
て、次の1ライン分の信号電荷をVH転送する際に、奇
数列の信号電荷●のみをVH転送するのではなく、図9
の状態8′に示すように、偶数列の信号電荷○をもVH
転送し、このとき、偶数列の信号電荷○については、そ
のままHHゲート部18、水平CCD17および排出ゲ
ート部20を介してドレイン部19に掃き捨てるように
しても良い。
【0035】なお、本実施形態では、インターライン転
送方式のCC固体撮像素子を用いた場合を例に採って説
明したが、全画素読み出し方式のCCD固体撮像素子を
用いた場合にも同様に適用可能である。
【0036】上述したように、HDTV方式に対応した
200万画素のCCD固体撮像素子10を撮像デバイス
として用いたHDTV/SDTV共用カメラにおいて、
SDTVモードでは、行および列の各方向において2画
素に1画素の割合で信号電荷(画素情報)を間引くこと
で、SDTVモードでの総画素数が等価的にHDTVモ
ードの場合の1/4となる。これにより、SDTV信号
のフレームレートがHDTV信号のフレームレートの4
倍となるため、4倍速撮像が実現される。
【0037】このとき、水平CCD16,17の駆動周
波数は、HDTVモードのときのそれと同じで良いの
で、SDTVモードのときでも水平CCD16,17や
電荷電圧変換部21,22を有効に使えることになる。
また、従来技術のように、HDTV信号をオーバーナイ
キストサンプリングしてSDTV信号を生成する特別な
サンプリング処理が不要であり、しかも出力系(信号処
理系)がHDTV用に高速駆動が可能であることから、
当該出力系をSDTV信号にも共用できる利点がある。
【0038】また、上記実施形態では、SDTVモード
で得られた信号を4倍速撮像のSDTV信号として用い
るとしたが、SDTVモードで得られた信号をそのまま
HDTV信号として用いることにより、HDTV放送時
の高速再生モードを実現することもできる。
【0039】
【発明の効果】以上説明したように、HDTV方式に対
応した画素数を有する固体撮像素子を具備し、HDTV
およびSDTVの両方の方式のテレビジョン信号を選択
的に出力可能なHDTV/SDTV共用カメラにおい
て、HDTVモード時には固体撮像素子の全画素の画素
情報からHDTV信号を生成する一方、SDTVモード
時には固体撮像素子の画素情報を間引いてSDTV信号
を生成するようにしたことにより、SDTVモードでは
総画素数が減ったことと等価となるため、SDTV信号
のフレームレートが上がり、高速撮像を実現できること
になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態を示す概略構成図である。
【図2】垂直CCDにおける3相の転送電極の配線パタ
ーン図である。
【図3】ラインシフト期間での3相の垂直転送パルスの
位相関係を示す波形図である。
【図4】読み出しパルスXSGを説明するためのタイミ
ングチャートであり、(A)はHDTVモード時、
(B)はSDTVモード時をそれぞれ示している。
【図5】HDTVモード時の動作説明図である。
【図6】SDTVモード時の動作説明図(その1)であ
る。
【図7】SDTVモード時の動作説明図(その2)であ
る。
【図8】SDTVモード時の動作説明図(その3)であ
る。
【図9】変形例を示す動作説明図である。
【符号の説明】
10…CCD固体撮像素子、12…撮像部、13…セン
サ部、14…読み出しゲート部、15…垂直CCD、1
6,17…水平CCD、18…HHゲート部、19…ド
レイン部、20…排出ゲート部、21,22…電荷電圧
変換部、23…タイミングジェネレータ、24…信号処
理回路

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 HDTV方式に対応した画素数を有する
    固体撮像素子を具備し、HDTVおよびSDTVの両方
    の方式のテレビジョン信号を選択的に出力可能なHDT
    V/SDTV共用カメラにおいて、 HDTVモード時には前記固体撮像素子の全画素の画素
    情報からHDTV信号を生成し、 SDTVモード時には前記固体撮像素子の画素情報を間
    引いてSDTV信号を生成することを特徴とするHDT
    V/SDTV共用カメラの駆動方法。
  2. 【請求項2】 前記SDTV信号を、前記HDTV信号
    と同じ出力回路を通して出力することを特徴とする請求
    項1記載のHDTV/SDTV共用カメラの駆動方法。
  3. 【請求項3】 前記SDTVモード時に、前記固体撮像
    素子の全画素に対して行および列の各方向においてそれ
    ぞれ2画素に1画素の割合で画素情報を間引いてSDT
    V信号を生成することを特徴とする請求項1記載のHD
    TV/SDTV共用カメラの駆動方法。
JP10000600A 1998-01-06 1998-01-06 Hdtv/sdtv共用カメラの駆動方法 Pending JPH11196336A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007174098A (ja) * 2005-12-20 2007-07-05 Samsung Electronics Co Ltd 映像処理装置及びコンピュータプログラム
JP2013098728A (ja) * 2011-10-31 2013-05-20 Canon Inc 画像出力装置

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