(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体の画像を電気信号として取り込む画像入力装置であって、
所定の記録フォーマットにより規定される画素数よりも多い画素数を有する撮像素子と、
前記所定の記録フォーマットで規定される画素数の画像を生成する第１の動作モード及び前記所定の記録フォーマットで規定される画素数よりも多い画素数の画像を生成する第２の動作モードを含む動作モードのいずれかを選択する選択手段と、
前記第１の動作モード及び前記第２の動作モードを含む動作モードのうち前記選択手段によって選択された動作モードに対応する画素数の画像を生成する画像処理手段と、
前記画像処理手段により生成された画像を変換して出力する出力手段とを備え、
前記画像処理手段は、前記第２の動作モードでは、前記第１の動作モードにおける垂直走査期間のｎ（自然数）×ｍ（自然数）倍（ただし、ｎ×ｍは２以上の自然数）の垂直走査期間で前記撮像素子から読み出された１枚の画像を、前記第１の動作モードにおいて生成する画像と比較して水平方向にｎ倍、垂直方向にｍ倍の画素数を有する画像に補間処理により変換することを特徴とする画像入力装置。
【請求項２】
被写体の画像を電気信号として取り込む画像入力装置であって、
所定の記録フォーマットにより規定される画素数よりも多い画素数を有する撮像素子と、
前記所定の記録フォーマットで規定される画素数の画像を生成する第１の動作モード及び前記所定の記録フォーマットで規定される画素数よりも多い画素数の画像を生成する第２の動作モードを含む動作モードのいずれかを選択する選択手段と、
前記第１の動作モード及び前記第２の動作モードを含む動作モードのうち前記選択手段によって選択された動作モードに対応する画素数の画像を生成する画像処理手段と、
前記画像処理手段により生成された画像を変換して出力する出力手段とを備え、
前記画像処理手段は、前記第２の動作モードでは、前記第１の動作モードにおける垂直走査期間のｎ（自然数）×ｍ（自然数）倍（ただしｎ，ｍは２以上の自然数）の垂直走査期間で前記撮像素子から読み出された１枚の画像を、前記第１の動作モードにおいて生成する画像と比較して水平方向に（ｎ−１）倍乃至ｎ倍、垂直方向に（ｍ−１）倍乃至ｍ倍の画素数（ただし、前記第１の動作モードにおいて生成する画像の画素数の整数倍ではない画素数）を有する画像に補間処理により変換することを特徴とする画像入力装置。
【請求項３】
前記撮像素子は、１つの垂直走査期間内に全画素を読み出すことができる撮像素子であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の画像入力装置。
【請求項４】
前記第１の動作モードおよび前記第２の動作モードに拘らず、前記撮像素子の駆動周波数及び水平走査周波数は同一であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の画像入力装置。
【請求項５】
前記第１の動作モード及び前記第２の動作モードの双方において、前記撮像素子の駆動周波数及び水平走査周波数は同一であり、前記画像処理手段は、前記第１の動作モードでは、前記撮像素子から走査線単位で画素を連続的に読み出し、前記第２の動作モードでは、前記撮像素子から走査線単位で間欠的に画素を読み出すことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の画像入力装置。
【請求項６】
前記出力手段は、前記画像処理手段により生成された画像をベースバンド成分と高域成分とに分離する分離手段を有し、前記ベースバンド成分を画像情報として出力すると共に高域成分を前記付加情報として出力することを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の画像入力装置。
【請求項７】
前記画像入力装置は、前記画像処理手段により生成された画像を記録媒体に記録する記録手段を更に備え、
前記出力手段は、前記画像処理手段により生成された画像をベースバンド成分と高域成分とに分離する分離手段を有し、前記記録手段は、前記ベースバンド成分を画像情報として前記記録媒体に記録すると共に前記高域成分を付加情報として前記記録媒体に記録することを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の画像入力装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像入力装置及び画像入力方法並びにメモリ媒体に係り、特に、撮像素子を用いて被写体の画像を電気信号として取り込む画像入力装置及び画像入力方法並びに該装置の制御に供するメモリ媒体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年ディジタル信号処理技術や半導体技術の進歩により、標準テレビ方式、例えばＮＴＳＣ方式やＰＡＬ方式の動画像信号をディジタル記録する民生用ディジタルビデオ規格が提案されている。また、その応用として、ディジタルビデオ記録再生装置とデジタルカメラとを一体化したビデオカメラが製品化されている。
【０００３】
このようなビデオカメラの中には、ディジタル記録という特徴を生かして、静止画の記録機能を備えるものや、コンピュータ等と接続するためのディジタルＩ／Ｆを具備し、撮影した画像をコンピュータ等に転送する機能を有するものもある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来例においては次のような欠点がある。即ち、従来例に係るビデオカメラでは、撮影した画像をテレビジョンの画面上に再生する場合は、その画素数（画像サイズ）は、ディジタルビデオ規格で定められた画素数（例えば、７２０×４８０画素）であれば十分であるが、ディジタルＩ／Ｆ又は記録媒体（例えば、ビデオテープ）を介して他の装置に画像を提供する場合は、当該他の装置の仕様に応じて、より多くの画素数の画像を提供することが望まれる。本発明は、上記の背景に鑑みてなされたものであり、例えば、画像を再生する装置の仕様に応じた品位の画像を得ることを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の側面に係る画像入力装置は、被写体の画像を電気信号として取り込む画像入力装置であって、撮像素子と、動作モードを選択する選択手段と、前記撮像素子の出力を利用して、前記選択手段により選択された動作モードに対応する画素数の画像を生成する画像処理手段と、前記画像処理手段により生成された画像を出力する出力手段とを備えることを特徴とする。
【０００６】
上記の画像入力装置において、例えば、前記出力手段は、前記画像処理手段により生成された画像を記録媒体に記録する記録手段を有することが好ましい。
【０００７】
上記の画像入力装置において、例えば、前記動作モードは、第１及び第２モードを含み、前記画像処理手段は、前記第１モードでは、所定の記録フォーマットで規定される画素数の画像を生成し、前記第２モードでは、前記第１モードにおいて生成される画像の画素数よりも多い画素数の画像を生成することが好ましい。
【０００８】
上記の画像入力装置において、例えば、前記出力手段は、前記第１モード及び前記第２モードの双方において、所定の記録フォーマットに合致するように、前記画像処理手段により生成された画像を変換して出力することが好ましい。
【０００９】
上記の画像入力装置において、例えば、前記撮像素子は、所定の記録フォーマットにより規定される画素数よりも多い画素数を有し、前記画像処理手段は、前記第１モードでは、前記撮像素子により撮像される画像の一部を切り出すことによって、前記所定の記録フォーマットで規定される画素数の画像を生成し、前記第２のモードでは、前記撮像素子の出力を利用して、所定の記録フォーマットで規定される画素数よりも多い画素数の画像を生成することが好ましい。
【００１０】
上記の画像入力装置において、例えば、前記画像処理手段は、前記第２モードでは、前記第１モードにおける垂直走査期間のｎ（自然数）×ｍ（自然数）倍の垂直走査期間で前記撮像素子から１枚の画像を読み出して、該画像を前記第１モードにおいて生成する画像と比較して水平方向にｎ倍、垂直方向にｍ倍の画素数を有する画像に変換することが好ましい。
【００１１】
上記の画像入力装置において、例えば、前記画像処理手段は、前記第２モードでは、前記撮像素子から全画素を読み出すことが好ましい。
【００１２】
上記の画像入力装置において、例えば、前記画像処理手段は、前記第２モードでは、前記第１モードにおける主直走査期間のｎ（自然数）×ｍ（自然数）倍の垂直走査期間で前記撮像素子から１枚の画像を読み出して、該画像を前記第１モードにおいて生成する画像と比較して水平方向に（ｎ−１）倍乃至ｎ倍、垂直方向に（ｍ−１）倍乃至ｍ倍の画素数を有する画像に変換することが好ましい。
【００１３】
上記の画像入力装置において、例えば、前記画像処理手段は、前記第２モードでは、前記撮像素子から全画素を読み出すことが好ましい。
【００１４】
上記の画像入力装置において、例えば、前記撮像素子は、１つの垂直走査期間内に全画素を読み出すことができる撮像素子であることが好ましい。
【００１５】
上記の画像入力装置において、例えば、前記動作モードに拘らず、前記撮像素子の駆動周波数及び水平走査周波数は同一であることが好ましい。
【００１６】
上記の画像入力装置において、例えば、前記第１モード及び前記第２モードの双方において、前記撮像素子の駆動周波数及び水平走査周波数は同一であり、前記画像処理手段は、前記第１モードでは、前記撮像素子から走査線単位で画素を連続的に読み出し、前記第２モードでは、前記撮像素子から走査線単位で間欠的に画素を読み出すことが好ましい。
【００１７】
上記の画像入力装置において、例えば、前記画像処理手段は、前記第１モードでは、ブランキング期間内において、前記撮像素子における不要な走査線の画素を高速に転送することにより、該不要な走査線の画素を廃棄することが好ましい。
【００１８】
上記の画像入力装置において、例えば、前記画像処理手段は、前記撮像素子から出力される画像を一時的に格納する画像バッファを有し、前記第１モードでは、前記撮像素子から連続的に出力される画素のうち必要な領域に属する画素のみを前記画像バッファに書込み、前記画像バッファに書込んだ画素を処理対象とすることにより、前記撮像素子により撮像される画像の一部を切り出すことが好ましい。
【００１９】
上記の画像入力装置において、例えば、前記画像バッファの書込み動作の周波数は、前記撮像素子の駆動周波数と同一であり、前記画像バッファの読み出し動作の周波数は、前記出力手段の出力動作の周波数と同一であることが好ましい。
【００２０】
上記の画像入力装置において、例えば、前記出力手段は、前記画像処理手段により生成された画像をベースバンド成分と高域成分とに分離する分離手段を有し、前記ベースバンド成分を画像情報として出力すると共に高域成分を前記付加情報として出力することが好ましい。
【００２１】
上記の画像入力装置において、例えば、前記出力手段は、前記画像処理手段により生成された画像をベースバンド成分と高域成分とに分離する分離手段を更に有し、前記記録手段は、前記ベースバンド成分を画像情報として前記記録媒体に記録する共に前記高域成分を付加情報として前記記録媒体に記録することが好ましい。
【００２２】
上記の画像入力装置において、例えば、記録媒体に記録された画像を読み取る読取手段を更に備えることが好ましい。
【００２３】
上記の画像入力装置において、例えば、前記出力手段は、前記読取手段によって記録媒体から読み取った画像を外部機器に転送する転送手段を更に有することが好ましい。
【００２４】
本発明の第２の側面に係る画像入力方法は、撮像素子を用いて被写体の画像を電気信号として取り込む画像入力方法であって、動作モードを選択する選択工程と、前記撮像素子の出力を利用して、前記選択工程において選択された動作モードに対応する画素数の画像を生成する画像処理工程と、前記画像処理工程において生成された画像を出力する出力工程とを含むことを特徴とする。
【００２５】
本発明の第３の側面に係るメモリ媒体は、撮像素子を用いて被写体の画像を電気信号として取り込む画像入力装置を制御するための制御プログラムを格納したメモリ媒体であって、該制御プログラムは、動作モードを選択する選択工程と、前記撮像素子の出力を利用して、前記選択工程において選択された動作モードに対応する画素数の画像を生成する画像処理工程と、前記画像処理工程において生成された画像を出力する出力工程とを含むことを特徴とする。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態を説明する。
【００２７】
［第１の実施の形態］
図１は、本発明の好適な実施の形態に係る単板ビデオカメラ（画像入力装置）の構成を概略的に示す図である。図１に示すように、本発明の好適な実施の形態に係るビデオカメラは、結像光学系１、ＣＣＤ素子２、ＣＣＤ駆動パルス発生器３、ＣＤＳ／ＡＧＣ回路４、ＡＤ変換器５、ＦＩＦＯメモリ６、モードスイッチ７、カメラ信号処理部８、記録再生信号処理部９、記録ヘッド１０、再生ヘッド１１及びデジタルインターフェース１２を備える。
【００２８】
結像光学系１は、被写体像をＣＣＤ素子２の受光面上に結像させる。ＣＣＤ４は、受光面上に入射する光学像を電気信号に変換する撮像素子である。ＣＣＤ駆動パルス発生部３は、ＣＣＤ素子２を駆動するためのパルス信号を発生する。ＣＤＳ／ＡＧＣ回路４は、ＣＣＤ素子２から出力されるＲＧＢの画像信号に含まれる雑音を低減し適正なレベルまで増幅する。ＡＤ変換器５は、ＣＤＳ／ＡＧＣ部４から出力されるＲＧＢの画像信号をデジタル信号に変換する。ＦＩＦＯメモリ６は、画像バッファとして使用されるメモリである。
【００２９】
モードスイッチ７は、ビデオカメラの動作モードを切り換えるためのスイッチである。カメラ信号処理部８は、ＦＩＦＯメモリ６から供給されるＲＧＢの画像信号に基づいて記録又は転送用の画像信号を生成する。記録再生信号処理回路９は、記録媒体１３に記録するための画像信号又は記録媒体１３から読出した画像信号を処理する。記録ヘッド１０は、記録媒体１３に画像情報を記録するためのヘッドであり、再生ヘッド１１は、記録媒体１３に記録された画像情報を読み取るためのヘッドである。デジタルインターフェース１２は、再生ヘッド１１により記録媒体１３から読み取った画像情報又はカメラ信号処理部８から供給される画像情報を外部機器に転送するために使用される。
【００３０】
以下、図１に示すデジタルカメラの動作例を説明する。なお、以下の動作例は、テレビジョン方式として標準テレビジョン方式であるＮＴＳＣ方式を採用した場合に関するが、これは一例であって、本発明の適用範囲を限定するものではない。
【００３１】
結像光学系１によりＣＣＤ素子２の受光面上に結像する被写体像は、ＣＣＤ素子２により電気信号に変換される。ＣＣＤ素子２の受光面には、カラー画像の撮像のための色フィルタアレイが配置されている。この色フィルタアレイは、例えば、図２に示すように、ＲＧＢの色フィルタが周期的に配列されてなる。
【００３２】
ＣＣＤ素子２は、標準テレビジョンフォーマットにより定められる１フレームの画素数よりも多い画素数を有する。具体的には次の通りである。この実施の形態では、ＮＴＳＣ方式を採用している。ＮＴＳＣ方式では、動作周波数は１３．５ＭＨｚであり、１フレームの画像は水平方向が７２０画素、垂直方向が４８０画素で構成される。ＣＣＤ素子２は、水平方向、垂直方向共にＮＴＳＣ方式の１フレームの画像の１．５倍の画素数を有する。即ち、ＣＣＤ素子２は、水平方向の画素数が１０８０、垂直方向の画素数が７２０である。
【００３３】
また、この実施の形態では、ＣＣＤ素子２として、一般にビデオカメラ用に用いられる２：１インターレース対応の読出し方式のＣＣＤ素子ではなく、１フィールド期間内に全走査線の情報を読み出す方式（所謂「全画素読み出し方式」）のＣＣＤ素子を採用している。
【００３４】
ＣＣＤ素子２は、ＣＣＤ駆動パルス発生器３から供給される駆動パルスにより駆動され、駆動パルスに同期して電気信号を出力する。また、ＣＣＤ素子２は、モードスイッチ７の設定状態、即ち動作モードに応じたタイミングで駆動される。この動作モードには、通常モード（第１モード）と低速高解像度モード（第２モード）とが含まれる。
【００３５】
通常モード（第１モード）では、ＣＣＤ素子２は、ＮＴＳＣ方式と同一のフィールド周波数で駆動される。ただし、ＣＣＤ素子２が有する全画素を１フィールド期間内に読み出す場合、動作周波数が非常に高くなり、消費電力が増大するという問題がある。即ち、７２０×４８０の画素を２：１インタレース方式で読み出す場合の動作周波数が１３．５ＭＨｚであるのに対して、全画素を１フィールド期間内に読み出す場合は、水平、垂直共に１．５倍の画素数を１フィールド期間で読み出すことになるため、動作周波数は、
１３.５(MHz)×１.５(水平)×１.５(垂直)×２(全画素読み出し)
＝６０.７５MHz
となり、上記のような問題が発生する。
【００３６】
そこで、この実施の形態では、図４に示すように、ＣＣＤ素子２（画面）の上部及び下部を構成する画素（ＣＣＤ信号）を垂直ブランキング期間内において高速に転送し、ＣＣＤ素子２（画面）の中央部の４８０ラインのみを読み出すように、ＣＣＤ素子２を駆動することにより、動作周波数が高くなることを防ぐ。この場合の動作周波数は、
１３.５(MHz)×１.５(水平)×２(全画素読み出し)＝４０.５MHz
となる。また、ＣＣＤ素子２の駆動信号の水平走査周波数は、ＮＴＳＣ方式の２倍になる。
【００３７】
図３（ａ）は、通常モード（第１モード）におけるＣＣＤ素子２の駆動タイミングを示しており、図３（ｂ）は、同モードにおけるＣＣＤ素子２の駆動タイミングを示している。なお、ＶＤは、垂直同期信号、ＨＤは、水平同期信号、ＨＤＸ２は、ＣＣＤ素子２の駆動を制御する水平同期信号（水平同期信号ＨＤの１／２の周期）、ＣＣＤ信号は、ＣＣＤ素子２から読み出される電気信号である。
【００３８】
図３（ａ）及び（ｂ）において、フィールド期間は、１／５９．９４ｓｅｃ（＝１６．７ｍｓｅｃ）、水平走査期間は１／（５９．９４×２６２．５）（＝６３．６μｓｅｃ）であって、共にＮＴＳＣ方式と一致している。
【００３９】
図３（ａ）に示すように、フィールド期間のうち、ブランキング期間と称されるテレビジョン画面上に表示されない期間内に、ＣＣＤ素子２の全画素のうち上部及び下部の合計２４０ラインを高速転送により読み捨て、有効映像期間内に１フレーム分の４８０ラインを読み出すように、ＣＣＤ素子２は駆動される。また、この実施の形態では、２：１インターレース方式の標準テレビジョン方式における１フィールド期間内に１フレーム分の画素（２フィールド分の画素）を読み出すため、図３（ｂ）に示すように、ＣＣＤ素子２を駆動するための水平同期信号ＨＤＸ２の水平走査周波数は、ＮＴＳＣ方式の水平走査周波数の２倍になる（水平走査期間が１／２）。
【００４０】
一方、低速高解像度モード(第２モード）では、通常モード（第１モード）において記録媒体１３に記録する画像の画素数（画像サイズ）よりも多い画素数の画像を記録媒体１３に記録する。ここで、低速高解像度モードにおいて記録媒体１３に記録する画像の画素数は、通常モードにおける画像の画素数を水平方向にｎ倍、垂直方向にｍ倍した画素数である。ｎ，ｍは、例えば、２以上の自然数であること、或いは、ｎ×ｍが２以上の自然数であることが好ましい。また、通常モード（第１モード）において記録媒体１３に記録する画像の水平方向及び垂直方向の画素比が、低速高解像度モードにおいて記録媒体１３に記録する画像の水平方向及び垂直方向の画素比と一致する場合は、ｎ＝ｍである。
【００４１】
低速高解像度モード（第２モード）では、ＣＣＤ素子２は、ＮＴＳＣ方式のフィールド周波数（通常モードにおけるフィールド周波数と等しい）の１／（ｎ×ｍ）倍のフィールド周波数で駆動される。本実施の形態は、ｎ＝ｍ＝２の場合の例である。
【００４２】
低速高解像度モード（第２モード）では、ＣＣＤ素子２の全画素をＮＴＳＣ方式のフィールド期間の（ｎ×ｍ）倍の期間（１／５９．９４＝１６．７ｍｓｅｃ）内に読み出すようにＣＣＤ素子２が駆動される。即ち、ｎ＝ｍ＝２の場合、ＣＣＤ素子２の全画面が４／５９．９４ｓｅｃ（＝６６．７ｍｓｅｃ）の期間内に読み出される。
【００４３】
この場合、ＣＣＤ素子２を駆動する周波数を通常モード（第１モード）の周波数（ＮＴＳＣ方式の周波数の２倍の周波数）よりも低くすることができる。しかしながら、通常モードにおけるＣＣＤ素子２の駆動周波数と低速高解像度モード（第２モード）におけるＣＣＤ素子２の駆動周波数とが異なることはシステムの構成上好ましくない。従って、この実施の形態では、両モードにおける駆動周波数を一致させている。
【００４４】
具体的には、この実施の形態では、１ラインを読み出しの単位として間欠的にＣＣＤ素子２を駆動して、４（＝ｎ×ｍ）フィールド期間でＣＣＤ素子２の全画素を読み出す。より具体的には、この実施の形態では、ＮＴＳＣ方式における４水平走査期間内にライン単位で３ライン分の信号を読み出すように、ＣＣＤ素子２をライン単位で間欠的に駆動する。従って、ＣＣＤ素子２の全画素を読み出すには、ＮＴＳＣ方式における４フィールド期間を要する。
【００４５】
このように、低速高解像度モード（第２モード）において、ＮＴＳＣ方式におけるフィールド期間（通常モードにおけるフィールド期間と同一）の４（＝ｎ×ｍ）倍の期間でＣＣＤ素子２の全画素を読み出すのは、読み出した画素に基づいて通常モードにおける画素数の（ｎ×ｍ）倍の画素で構成される画像を記録媒体１３に記録することに起因する。即ち、通常モードと低速高解像度モードとにおいて、記録媒体１３に同一形式（記録密度）で画像を記録するには、低速高解像度モードでは、通常モード（第１モード）におけるフィールド期間の（ｎ×ｍ）倍の期間で記録を行うことが好ましいからである。
【００４６】
図５（ａ）は、低速高解像度モード（第２モード）におけるＣＣＤ素子２の駆動タイミングを示しており、図５（ｂ）は、同モードにおけるＣＣＤ素子２の駆動タイミングを示している。図３（ａ）及び（ｂ）と同様に、フィールド期間は、１／５９．９４ｓｅｃ（＝１６．７ｍｓｅｃ）、水平走査期間は、１／（５９．９４×２６２．５）（＝６３．６μｓｅｃ）であって、ＮＴＳＣ方式と一致している。
【００４７】
図５（ａ）に示すように、低速高解像度モード（第２モード）では、４（＝ｎ×ｍ）フィールド期間でＣＣＤ素子２の全画素が読み出される。ここで、図５（ｂ）に示すように、ＣＣＤ素子２の駆動を制御する水平同期信号ＨＤＸ２の水平走査周波数は、通常モードの場合と同様に、ＮＴＳＣ方式の２倍であり、４倍の水平走査期間内に３ライン分の信号が読み出されるように走査線単位で間欠的にＣＣＤ２を駆動する。
【００４８】
ここで、上記のように、低速高解像度モードにおいて、通常モードにおけるフィールド期間の（ｎ×ｍ）倍の期間でＣＣＤ素子２から画素を読み出す場合、通常モードと比較して水平方向に（ｎ−１）倍〜ｎ倍、垂直方向に（ｍ−１）倍〜ｍ倍の画素数（通常モードにおける画素数の整数倍ではない画素数）の画像を生成して記録媒体１３に記録することもできる。
【００４９】
ＣＣＤ素子２から読み出されたＣＣＤ信号は、ＣＤＳ／ＡＧＣ回路４を経由してＡＤ変換器５に入力され、デジタル信号に変換され、次いで、ＦＩＦＯメモリ６に供給される。
【００５０】
ＦＩＦＯメモリ６は、モードスイッチ７により設定される動作モードに応じて異なるタイミング動作する。
【００５１】
通常モード（第１モード）では、ＦＩＦＯメモリ６は、ＣＣＤ素子２から供給される横長の画像のうち、テレビジョン画面上に表示される部分（中央部）を切り出すように動作する。ここで、ＦＩＦＯメモリ６から画像信号を読み出す周波数を、書込み周波数（＝ＣＣＤ素子２を駆動する周波数）の２／３、即ち、２７．０ＭＨｚに設定することにより、ＦＩＦＯメモリ６の前後の系において、水平及び垂直周波数を一致させることができる。
【００５２】
図６は、通常モードにおけるＦＩＦＯメモリ６の制御タイミングを示す図である。ＷＥは、書込みを許可するイネーブル信号、ＷＲＳＴは、ＦＩＦＯメモリ６の書込みアドレスをリセットするリセット信号、ｗｒｉｔｅ信号は書き込み信号（画像信号）、ｒｅａｄ信号は読み出し信号（画像信号）、ＲＲＳＴは、ＦＩＦＯメモリ６の読み出しアドレスをリセットすリセット信号である。図６に示すように、通常モード（第１モード）では、有効映像領域の１０８０画素のうち中心部の２／３の画素、即ち中心部の７２０画素のみをＦＩＦＯメモリ６に書き込み、この７２０画素を書き込み周波数の２／３の周波数で読み出すことにより、ＦＩＦＯメモリ６の前後の系において、水平及び垂直周波数を一致させた状態で、有効画像領域の中心部を切り出すことができる。
【００５３】
一方、低速高解像度モード（第２モード）では、ＣＣＤ素子２より間欠的に読み出し、ＣＤＳ／ＡＧＣ回路４及びＡＤ変換器を経由してＦＩＦＯメモリ６に供給される全画素の信号をＦＩＦＯメモリ６に書込む。そして、ＦＩＦＯメモリ６に書き込まれた信号は、通常モードと同一の読み出し周波数である２７．０ＭＨｚでＦＩＦＯメモリ６より読み出される。また、読み出しの際の水平走査周波数は、ＣＣＤ素子２を駆動する信号の水平走査周波数の２倍、即ち、ＮＴＳＣ方式の水平走査周波数と同一である。
【００５４】
図７は、低速高解像度モードにおけるＦＩＦＯメモリ６の制御タイミングを示す図である。各信号の意味は図６と同様である。ＣＣＤ素子２より間欠的に読み出し、ＣＤＳ／ＡＧＣ回路４及びＡＤ変換器を経由してＦＩＦＯメモリ６に供給される信号は、ＷＥ及びＷＲＳＴに従って有効映像期間においてのみＦＩＦＯメモリ６に書き込まれる。この書き込みの周波数は、当然に、ＣＣＤ素子２を駆動する信号の駆動周波数と同一の４０．５ＭＨｚである。
【００５５】
また、ＦＩＦＯメモリ６に書込まれた各ラインの信号は、夫々ＮＴＳＣ方式における１水平走査期間内に、通常モードと同様の２７．０ＭＨｚで読み出される。ここで、書込み動作と無関係に、例えば図７に示すように、ＮＴＳＣ方式における水平走査期間と同一の周期で読み出しアドレスをリセットすることにより、各ラインの画素を連続的に読み出すことができる。
【００５６】
ＦＩＦＯメモリ６から読み出された映像信号Ｓｉは、カメラ信号処理回路９に供給される。図８は、カメラ信号処理回路９の構成例を示す図である。ＦＩＦＯメモリ６から供給される信号Ｓｉは、ＯＢクランプ回路８０１、ホワイトバランス回路８０２を経て、直列に連結された４つの１Ｈメモリ８０３〜８０６の初段の１Ｈメモリ８０３に入力される。この４つの１Ｈメモリ８０３〜８０６により５ライン分の映像信号（０Ｈ〜４Ｈ）を得ることができる。
【００５７】
ホワイトバランス回路８０２及び１Ｈメモリ８０３〜８０６から並列に出力される５ライン分の映像信号は、輪郭補正信号生成回路８０７及び色分離回路８０８に供給される。輪郭補正信号生成回路８０７では、映像信号の高域成分を抽出することにより輪郭補正信号を生成する。一方、色分離回路８０８では、ＣＣＤ素子２の色フィルタの配列に従って点順次で得られるＲＧＢの各信号を振り分け、５ライン分の信号を使って内挿補間することによりＲＧＢの各信号を生成する。色分離回路８０８で生成されたＲＧＢの各信号Ｇ，Ｂ，Ｒは、ＬＰＦ８０９，８１０，８１１において不要な周波数成分を除去された後に、加算器８１２，８１３，８１４において、輪郭補正信号生成回路８０７から出力される輪郭補正信号と加算される。これにより、ＲＧＢの各信号に係る画像は、輪郭が補正される。
【００５８】
加算器８１２，８１３，８１４から出力されたＲＧＢの各信号は、ガンマ補正回路８１５，８１６，８１７において、ガンマ補正が施され、その後、マトリクス回路８１８において、輝度信号Ｙ、色差信号Ｂ−Ｙ及びＲ−Ｙに変換される。マトリクス回路８１８により生成される２種類の色差信号Ｂ−Ｙ，Ｒ−Ｙは、多重化回路８１９において、１クロック毎に間引かれて多重化された色差信号Ｃに変換された後に、直列に連結された２つの１Ｈメモリ８２２及び８２３の初段の１Ｈメモリ８２２に入力される。また、同時に輝度信号Ｙは、直列に連結された２つの１Ｈメモリ８２０の８２１の初段の１Ｈメモリ８２０に入力される。
【００５９】
１Ｈメモリ８２０及び８２１並びに８２２及び８２３では、夫々垂直方向の内挿補間を行うために２ライン分の信号を同時化すると共に水平方向の補間のためのデータホールドを行う。なお、この処理は、低速高解像度モードにおいてのみ実行される。これは、通常モードにおいては、ＣＣＤ素子２から信号を読み出すことにより、必要な全画素を得ることができるからである。従って、通常モードにおいては、マトリクス回路８１９から出力される輝度信号Ｙ及び多重化回路８１９から出力される色差信号Ｃは、輝度信号Ｙｏ及び色差信号Ｃｏとして、カメラ信号処理部８から出力される。
【００６０】
図９は、１Ｈメモリ８２０及び８２１並びに８２２及び８２３における水平方向のデータホールド動作を示す図である。水平走査周波数がＮＴＳＣ方式と同一の１５．７ｋＨｚである場合において、上記のように動作周波数を２７．０ＭＨｚとすると、水平方向の画素数は７２０の２倍の１４４０になる。
【００６１】
しかしながら、本実施の形態の低速高解像度モードでは、ＣＣＤ素子２の水平方向の画素数は１０８０であるため、１Ｈメモリ８２０〜８２３により処理される前においては有効映像期間が１０８０画素分である。そこで、各４クロック期間内に、連続する３画素を連続して読み出し、該３画素の末尾の画素を再度読み出すことにより、見掛け上、各４クロック期間内に４画素を連続的に読み出す。これは、１Ｈメモリ８２０〜８２３に与える読み出しアドレスのインクリメントを４クロックに１回の割合で停止することにより実現することができる。
【００６２】
１Ｈメモリ８２０〜８２３により同時化された２ライン分の輝度信号、色差信号は、夫々垂直補間回路８２４，８２５に供給され、垂直方向の線形内挿による補間が行われた後、水平補間回路８２６，８２７に供給され、水平方向の線形内挿補間が施されることにより、所望の画素数（画像サイズ）への変換がなされる。即ち、低速高解像度モードでは、ｎ＝ｍ＝２の場合、通常モードの画素数と比較して、水平方向に２倍、垂直方向に２倍の画素数の画像、即ち、水平１４４０画素×垂直９６０画素の画像が生成される。
【００６３】
図１１は、水平補完回路８２６の構成例を示す図である。図１０は、水平補完回路８２６における補間前の画素（○）と補間後の画素（△）との幾何学的な位置関係及び線形内挿における係数を示す図である。図１２は、水平補間回路８２６における各信号のタイミングを示す図である。
【００６４】
水平補間回路８２６に入力された輝度信号ＹＩは、第１の係数器１１０３に供給され、また、１クロック遅延器１１０１により１クロック分遅延され、遅延信号Ｙｄとして第２の係数器１１０４に供給される。
【００６５】
第１、第２の係数器１１０３、１１０４には、補間により生成される画素の幾何学的位置に応じて係数発生器１１０２が発生する第１、第２の係数Ｋ１、Ｋ２が夫々供給される。そして、第１、第２の係数器１１０３、１１０４により係数が乗ぜられた後に、加算器１１０５は、その２つの乗算結果を加算して、その加算結果を補間信号Ｙｏとして出力する、
色差信号についても上記と同様にして水平方向の補間が施される。また、ここでは水平方向の補間処理に関してのみ説明したが、垂直方向の補間処理も同様の手法を適用して実行することができる。
【００６６】
カメラ信号処理回路８で生成された輝度信号Ｙｏと色差信号Ｃｏは、記録再生信号処理回路９に供給され、記録のための圧縮符号化、エラー訂正符号付加、変調等の処理を受けた後に、記録ヘッド１０を経由して記録媒体１３に記録される。記録再生信号処理回路９では、例えば民生用ディジタルビデオ規格に則ったフォーマットで記録及び再生を行う。また、記録再生信号処理回路９に入力される画像は、水平７２０画素、垂直４８０画素、６０field/secの画像である。
【００６７】
従って、記録再生信号処理回路９は、通常モード（第１モード）の場合は、カメラ信号処理回路８で生成される水平７２０画素、垂直４８０画素の６０frame/secの信号から２：１インターレース走査に適合した間引きを行って標準テレビ信号を生成し記録媒体１３に記録する。一方、記録再生信号処理回路９は、低速高解像度モード（第２モード）の場合は、水平１４４０画素、垂直９６０画素、１５frame/secの画像を、図１３（ａ）及び（ｂ）に示すように、水平７２０×垂直４８０の４枚の画像Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄに分割し、これを８枚のフィールド画像Aodd,Aeven,Bodd,Beven,Codd,Ceven,Dodd,Devenとして記録媒体１３に記録する。
【００６８】
また、図１３（ａ）及び（ｂ）に示す方式の代わりに、例えば、図１３（ｃ）に示すように、水平１４４０画素、垂直９６０画素の画像を水平２画素、垂直２画素毎にサブサンプルした４枚のフレーム画像に分割して記録媒体１３に記録する方式を採用することもできる。
【００６９】
以上のように、動作モードとして通常モード（第１モード）と低速高解像度モード（第２モード）とを設けることにより、画像を利用する機器の仕様に応じた高解像度の画像を当該機器に提供することが可能になる。
【００７０】
また、撮像素子で撮像した画像を通常モード（第１モード）における画素数のｎ（水平方向）×ｍ（垂直方向）倍の画素数の画像を記録する低速高解像度モード（第２モード）において、（ｎ×ｍ）倍の垂直走査期間で撮像素子より信号を読み出し、画素数を変換（変倍）することにより、撮像素子の水平走査周波数及び駆動周波数を通常モードと同一にしたまま、高解像度の画像を記録することができる。
【００７１】
［第２の実施の形態］
図１４は、本発明に第２の実施の形態に係る単板ビデオカメラの構成を概略的に示す図である。この実施の形態に係る単板ビデオカメラは、結像光学系１、ＣＣＤ素子２、ＣＣＤ駆動パルス発生器３、ＣＤＳ／ＡＧＣ回路４、ＡＤ変換器５、ＦＩＦＯメモリ６、モードスイッチ７及びカメラ信号処理部８に関しては、第１の実施の形態と同様の構成を有する。以下では、第１の実施の形態との相違部分を説明する。
【００７２】
図１５は、記録再生信号処理回路９の構成例を示す図である。通常モード（第１モード）では、選択器１３０３，１３０８は、共にＢ端子側の入力を選択して、カメラ信号処理部８から供給される輝度信号Ｙｏ、色差信号Ｃｏを圧縮符号化回路１３０５，１３１０に夫々供給する。
【００７３】
圧縮符号化回路１３０５，１３１０において圧縮符号化された輝度信号、色差信号は多重化回路１３１１に供給され、該多重化回路１３１１において記録フォーマットに従ったフォーマッティングがなされ、エラー訂正符号付加回路１３１２において、伝送路誤りを訂正するためのパリティが付加された後に、記録変調回路１３１３を介して記録ヘッド１０に供給される。
【００７４】
一方、低速高解像度モード（第２モード）では、カメラ信号処理回路８から供給される輝度信号Ｙｏ、色差信号Ｃｏは、帯域制限回路（２次元ローパスフィルタ）１３０１，１３０６において、通常モード（第１モード）と同一サイズのベースバンド成分が抽出される。また、減算器１３０２，１３０７では、輝度信号Ｙｏ、色差信号Ｃｏと、帯域制限回路１３０１，１３０６から出力されるベースバンド成分との差分を演算して、輝度信号Ｙｏ、色差信号Ｃｏの高域成分を夫々抽出する。
【００７５】
低速高解像度モード（第２モード）では、選択器１３０３，１３０８は、共にＡ端子側を選択し、圧縮符号化回路１３０５，１３１０には、帯域制限回路１３０１，１３０６により抽出されたベースバンド成分が夫々供給されて、通常モード（第１モード）における場合と同様に圧縮符号化される。一方、減算器１３０２，１３０７により抽出された高域成分は、第２の圧縮符号化回路１３０４，１３０９に夫々供給され、圧縮符号化される。そして、圧縮符号化された輝度及び色差信号のベースバンド成分と高域成分は、多重化回路１３１１においてフォーマティングされる。
【００７６】
図１６は、記録再生信号処理回路１０１が記録媒体１３に記録する記録データのブロック構造を示す図である。記録データの１つのブロックは、図１６に示すように、同期（sync）キャラクタ領域２０１、画像情報領域２０２、付加情報領域２０３、パリティ領域２０４で構成される。画像情報領域２０２には、通常モードにおける画像情報又は低速高解像度モードにおけるベースバンド成分が記録される。また、低速解像度モードにおいては、付加情報領域２０３に、高域成分を記録するための高域成分領域２０３ａが設けられる。
【００７７】
多重化部１３１１により、同期（sync）キャラクタ領域２０１、画像情報領域２０２、付加情報領域２０３からなるブロック構造にフォーマティングされた記録データは、エラー訂正符号付加回路１３１２において、パリティ領域２０４に伝送路誤りを訂正するためのパリティが付加された後に、記録変調回路１３１３を介して記録ヘッド１０に供給される。
【００７８】
また、再生時において、記録媒体１３より再生ヘッド１１を介して読み取られた再生信号は、記録復調回路１３２２及びエラー訂正回路１３２１を介して、データ分離回路１３２０に供給される。データ分離回路１３２０は、図１６に示すブロック構造を有する再生信号より、圧縮符号化された輝度及び色差信号のベースバンド成分（又は通常モードにおける画像情報）と高域成分（低速度高解像度モードの場合のみ）を抽出する。そして、データ分離回路１３２０は、輝度信号の高域成分を伸張回路１３１５に、輝度信号のベースバンド成分を伸張回路１３１６に、色差信号の高域成分を伸張回路１３１８に、色差信号のベースバンド成分を伸張回路１３１９に供給する。
【００７９】
伸張回路１３１６，１３１７により伸張された輝度信号及び色差信号のベースバンド成分Ｙｎ，Ｃｎは、ＮＴＳＣエンコーダ１０２により標準テレビジョン信号に変換されてライン出力として出力される。
【００８０】
更に、低速高解像度モード（第２モード）で記録された画像に関しては、伸長の後に合成回路１３１４，１３１７によりベースバンド成分と高域成分を合成することにより、通常モードの４（＝ｎ×ｍ）倍の画素数（画像サイズ）の高解像度の画像に復元される。復元された高解像度の画像の輝度信号Ｙｗ、色差信号Ｃｎは、ディジタルＩ／Ｆ回路１０３を介して、外部に接続されたディジタル機器（例えば、パーソナルコンピュータやプリンタ等）に転送される。
【００８１】
この実施の形態によれば、デジタルビデオ装置のフォーマットに従って、解像度及びフレームレート（秒間コマ数）の異なる２つのモードにおいて、撮像、記録、再生を行うことができる。従って、目的に応じて所望の画像品質を得ることができる。
【００８２】
なお、上記の実施の形態では、ディジタルＩ／Ｆ回路１０３を介して輝度信号Ｙｗ及び色差信号Ｃｎを外部に転送するが、その代わりに、例えば、エラー訂正回路１３２１によるエラー訂正後のデータ等をそのままディジタルＩ／Ｆ回路１０３を介して外部に転送してもよい。
【００８３】
［その他］
なお、本発明は、複数の機器（例えば、撮像装置，コンピュータ，インタフェイス機器，プリンタなど）から構成されるシステムに適用しても、一つの機器からなる装置（例えば、デジタルビデオカメラなど）に適用してもよい。
【００８４】
また、本発明の目的は、前述した実施形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを記録した記憶媒体を、システムあるいは装置に供給し、そのシステムあるいは装置のコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ）が記憶媒体に格納されたプログラムコードを読出し実行することによっても、達成されることは言うまでもない。
【００８５】
この場合、記憶媒体から読出されたプログラムコード自体が前述した実施形態の機能を実現することになり、そのプログラムコードを記憶した記憶媒体は本発明を構成することになる。
【００８６】
プログラムコードを供給するための記憶媒体としては、例えば、フロッピディスク，ハードディスク，光ディスク，光磁気ディスク，ＣＤ−ＲＯＭ，ＣＤ−Ｒ，磁気テープ，不揮発性のメモリカード，ＲＯＭなどを用いることができる。
【００８７】
また、コンピュータが読出したプログラムコードを実行することにより、前述した実施形態の機能が実現されるだけでなく、そのプログラムコードの指示に基づき、コンピュータ上で稼働しているＯＳ（オペレーティングシステム）などが実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が実現される場合も含まれることは言うまでもない。
【００８８】
さらに、記憶媒体から読出されたプログラムコードが、コンピュータに挿入された機能拡張ボードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書込まれた後、そのプログラムコードの指示に基づき、その機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わるＣＰＵなどが実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が実現される場合も含まれることは言うまでもない。
【００８９】
以上のように、所定の記録フォーマットで規定される画素数より多い画素を有する撮像素子を用い、撮像素子の有する全画素情報のうち、記録フォーマットにより規定される画像サイズに等しいサイズの画像を切り出して記録媒体に記録する第１モードと、撮像素子の有する全画素情報を通常モードの垂直走査期間の（ｎ×ｍ）倍の期間で読み出し、記録フォーマットにより規定される画像数を水平にｎ倍、垂直にｍ倍した画素数の画像に変換して記録媒体に記録する第２モードとを備えることにより、例えば、通常の画質（解像度）の動画の記録と、高精細（高解像度）な準動画（又は静止画）の記録とを目的に応じて切り換えることができる。
【００９０】
また、高精細画像を、通常の画像の記録フォーマットと互換性のあるベースバンド成分と、高域成分とに分離し、ベースバンド成分を画像情報として記録し、高域成分を付加情報として記録媒体に記録することにより、接続する外部機器の仕様に応じた画像を再生して出力することができ、また、高精細画像を再生するための他の再生装置に該記録媒体を提供して画像を再生することができる。
【００９１】
【発明の効果】
本発明によれば、例えば、画像を再生する装置の仕様に応じた品位の画像を得ることができる。
【００９２】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の好適な実施の形態に係る単板ビデオカメラ（画像入力装置）の構成を概略的に示す図である。
【図２】ＣＣＤ素子の色フィルタの配列を示す図である。
【図３】通常モード（第１モード）におけるＣＣＤ素子の駆動タイミングを示す図である。
【図４】通常モード（第１モード）においてＣＣＤ素子から画素を読み出す領域を示す図である。
【図５】低速高解像度モード（第２モード）におけるＣＣＤ素子の駆動タイミングを示す図である。
【図６】通常モード（第１モード）におけるＦＩＦＯメモリの制御タイミングを示す図である。
【図７】低速高解像度モード（第２モード）におけるＦＩＦＯメモリの制御タイミングを示す図である。
【図８】カメラ信号処理回路の構成例を示す図である。
【図９】水平方向のデータホールド動作を示す図である。
【図１０】水平補完回路における補間前の画素（○）と補間後の画素（△）との幾何学的な位置関係及び線形内挿における係数を示す図である。
【図１１】水平補完回路の構成例を示す図である。
【図１２】水平補間回路における各信号のタイミングを示す図である。
【図１３】低速高解像度モード（第２モード）で生成した画像の記録方法（分割方法）を示す図である。
【図１４】本発明に第２の実施の形態に係る単板ビデオカメラの構成を概略的に示す図である。
【図１５】記録再生信号処理回路の構成例を示す図である。
【図１６】記録再生信号処理回路が記録媒体に記録する記録データのブロック構造を示す図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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