(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。　　【選択図】　図１
2004048799.tif 000002
【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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
　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。
【０００３】
　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。
【０００４】
　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。
【０００５】
　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。
【０００６】
　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。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
　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。
【０００８】
　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。
【０００９】
　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。
【００１０】
　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】
【００１１】
　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。
【００１２】
　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。
【発明の効果】
【００１３】
　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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
　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ＮＴＳＣ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。
【００１５】
　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。
【００１６】
　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２４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，Ｖ３，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Ｖ３，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。
【００１７】
　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，Ｖ３，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。
【００１８】
　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Ｖ３’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。
【００１９】
　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。
【００２０】
　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Ｖ３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。
【００２１】
　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。
【００２２】
　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。
【００２３】
　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。
【００２４】
　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。
【００２５】
　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。
【００２６】
　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。
【００２７】
　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。
【００２８】
　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、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。
【００２９】
　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。
【００３０】
　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。
【００３１】
　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。
【００３２】
　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。
【００３３】
　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。
【００３４】
　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。
【００３５】
　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。
【００３６】
　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。
【００３７】
　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−２Ｇ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。
【００３８】
　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。
【００３９】
　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。
【００４０】
　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(Ｊｏｉｎｔ Ｐｈｏｔｏｇｒａｐｈｉｃ Ｅｘｐｅｒｔ Ｇｒｏｕｐ)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(Ｍｏｖｉｎｇ Ｐｉｃｔｕｒｅ Ｅｘｐｅｒｔ Ｇｒｏｕｐ)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。
【００４１】
　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。
【００４２】
　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４８０ラインの２毎の画像から、画像メモリを用いて垂直９６０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。
【００４３】
　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。
【００４４】
　信号読み出しは、Ｖ１，およびＶ１’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Ｖ３’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。
【００４５】
　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。
【００４６】
　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。
【００４７】
　以上のように本実施形態では、動画生成に適した２４０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。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【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】
【００４９】
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
【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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