(57)【要約】【課題】固体撮像素子における垂直画素加算処理によるビデオカメラなどの高感度化において、垂直シェーディングの増加による画像の劣化、及び補間処理において画像の垂直方向ずれが生じ、また回路規模が増大するといった課題があった。【解決手段】固体撮像素子１０は駆動回路１１により垂直方向に画素加算された映像信号を毎ライン連続して出力し、プリアンプ１２およびアナログプロセス回路１３を介して、Ａ／Ｄ変換回路１４においてディジタル信号へと変換される。この映像信号をメモリ回路１５に保持した後、同じ映像信号を２回づつ出力し、ガンマニー回路２２によりガンマ補正やニー補正などの処理が行われる。さらに輪郭処理回路２５では、通常撮影時には輪郭強調処理を行い、垂直画素加算処理を行う高感度撮影時には垂直ＬＰＦ処理を行う。【選択図】　図８
2004096610.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２次元マトリクス状に配列された複数の光電変換素子からなる固体撮像素子を備えた固体撮像装置において、
前記固体撮像素子に垂直方向の複数の画素の信号電荷を加算処理し、加算処理した信号電荷を毎ライン連続して前記固体撮像素子より出力するＣＣＤ駆動手段と、前記固体撮像素子の出力信号を記憶する記憶手段を備えたことを特徴とする固体撮像装置。
【請求項２】
前記記憶手段から前記固体撮像素子の加算処理した信号を２ライン以上繰り返して出力することを特徴とする請求項１記載の固体撮像装置。
【請求項３】
前記記憶手段の出力信号を垂直方向に平滑化するフィルタ手段を備えたことを特徴とする請求項２記載の固体撮像装置。
【請求項４】
前記フィルタ手段は、入力された信号を１水平走査線期間だけ遅延させて出力する遅延手段と、
当該フィルタ手段への入力信号と前記遅延手段からの出力信号のいずれか一方の信号を選択して、前記遅延手段へ出力するセレクタ手段と、を有することを特徴とする請求項３記載の固体撮像装置。
【請求項５】
前記フィルタ手段は、前記固体撮像素子において垂直画素加算処理を行う時にはローパスフィルタとなり、垂直画素加算処理を行わない時にはハイパスフィルタとなるよう構成されたことを特徴とする請求項３記載の固体撮像装置。
【請求項６】
前記フィルタ手段は、前記固体撮像素子において垂直画素加算処理を行う時には異なる係数を発生するフィルタ係数発生手段を有することを特徴とする請求項３記載の固体撮像装置。
【請求項７】
垂直輪郭抽出手段と演算手段とを有する輪郭処理手段を備え、前記垂直輪郭抽出手段は、前記輪郭処理手段への入力信号から垂直方向の画像の輪郭成分を抽出した垂直輪郭信号を出力するように構成されており、
前記演算手段は、固体撮像素子において垂直画素加算処理を行う時に前記垂直輪郭抽出手段の出力信号を当該輪郭処理手段の入力信号から減算するよう構成されており、固体撮像素子において垂直画素加算処理を行わない時に前記垂直輪郭抽出手段の出力信号を当該輪郭処理手段の入力信号に加算するよう構成されたことを特徴とする請求項１記載の固体撮像装置。
【請求項８】
垂直輪郭抽出手段と符号反転手段と加算手段とを有する輪郭処理手段を備え、
前記垂直輪郭抽出手段は前記輪郭処理手段への入力信号から垂直方向の画像の輪郭成分を抽出した垂直輪郭信号を出力するよう構成されており、
前記符号反転手段は、固体撮像素子において垂直画素加算処理を行う時には前記垂直輪郭抽出手段の出力信号の符号を反転するよう構成されており、
前記加算回路は、前記符号反転手段の出力信号を当該輪郭処理手段の入力信号に加算するよう構成されたことを特徴とする請求項１記載の固体撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ビデオ信号を扱う機器、特にビデオカメラやカメラ装置に関し、特に固体撮像素子における画素加算による高感度撮影に関する。
【０００２】
【従来の技術】
３板式のビデオカメラでは、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の各色用にＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ　Ｃｏｕｐｌｅｄ　Ｄｅｖｉｃｅ）等の固体撮像素子を備えており、その感度は技術の進歩により着実に向上している。このような感度の向上したビデオカメラを用いる場合においても、夜間の撮影などでは通常撮影時以上の感度が要求される場合もある。
【０００３】
感度を向上させる場合において、信号レベルを電気的に増幅するのが簡単であるが、この場合、信号と同じくノイズも同様に増幅されてしまう。そのため、多大なゲインで増幅した場合には、画像がノイズに覆われることになり、好ましいものではなかった。
【０００４】
そこで、隣り合う水平方向あるいは垂直方向の画素同士を加算処理して、高感度化を図る手法があった。特に、ＣＣＤカメラでは撮像素子の出力アンプ部でのノイズが多く混入するので、この出力アンプ部からの出力信号を増幅処理すると問題があった。そこで、固体撮像素子内において信号を加算処理すれば、ほとんどノイズを増大せずに、信号レベルのみを増大させることが可能である。
【０００５】
垂直方向の画素を加算処理することにより高感度化を図る技術に関しては、例えば特開平３−１６６８７５号公報に開示されている。これは、垂直方向に例えば２画素分の電荷を加算して、撮像素子から出力するもので、ほぼ２倍の高感度化を実現できるものである。このとき撮像素子からの出力信号は、１垂直走査線期間で、２画素分の電荷を加算した信号と無信号を１ライン毎に繰り返した信号となる。この技術を使用した場合の固体撮像装置の構成を図１０に示す。
【０００６】
図１０の構成において、ＣＣＤなどの固体撮像素子１０は撮像画像の光学信号を電気信号へと変換し、ＣＣＤ駆動回路１１によりその電気信号を転送および出力される。固体撮像素子１０の出力は、プリアンプ１２において相関二重サンプリング（ＣＤＳ）や増幅が行われ、アナログプロセス回路１３において、オフセット調整やゲイン調整が行われる。アナログプロセス回路１３の出力は、Ａ／Ｄ変換回路１４において、ディジタル信号へと変換され、垂直補間回路２６において、垂直画素加算により消失した信号が生成される。さらに垂直補間回路２６の出力は、ディジタルプロセス回路１７へと供給される。
【０００７】
ディジタルプロセス回路１７では、まずガンマニー回路２２によりガンマ補正やニー補正などの非線形処理が行われ、輪郭強調回路２３において映像信号の輪郭を強調する処理が行われる。さらに、マトリクス変換回路２４においてＲＧＢの３原色信号から例えばＹＰｂＰｒといった輝度色差信号にマトリクス変換処理を行い、ディジタル・アナログ（Ｄ／Ａ）変換回路１８およびパラレル・シリアル（Ｐ／Ｓ）変換回路１９へと出力する。Ｄ／Ａ変換回路１８では、ディジタル信号をアナログ信号へと変換し、出力端子２０へと出力し、Ｐ／Ｓ変換回路１９では、ディジタル信号をパラレル／シリアル変換して、ディジタル・シリアル信号として、出力端子２１へと出力する。
【０００８】
次に、従来の固体撮像装置における垂直補間回路２６の構成および動作を図１１および図１２を参照しながら説明する。垂直補間回路２６は、例えば２つの１水平走査線期間（以下、１Ｈと呼ぶ）遅延回路４１，４２、平均回路５０、およびセレクタ（ＳＥＬ）６１からなる。１Ｈ遅延回路４１，４２は、映像信号を１Ｈ期間遅延するもので、入力信号Ｖｉｎに対して、それぞれ１Ｈ遅延信号Ｖ１、２Ｈ遅延信号Ｖ２を出力する。平均回路５０には、入力映像信号Ｖｉｎおよび２Ｈ遅延信号Ｖ２が入力され、それらを平均した信号Ｖ１１を出力する。すなわち、平均回路５０では、乗算器１０１、１０２において、入力映像信号Ｖｉｎおよび２Ｈ遅延信号Ｖ２に１／２を乗算した後、加算器１１１にて加算する。また、セレクタ６１は、制御信号Ｖｓｅｌに従い、平均回路５０の出力Ｖ１１と１Ｈ遅延信号Ｖ１から一つを選択して出力する。
【０００９】
ここで、固体撮像素子１０において垂直画素加算処理をしたために垂直補間回路２６への入力信号Ｖｉｎは、図１２に示すように１垂直走査期間に垂直画素加算した信号と無信号を１水平走査線（１Ｈ）毎に交互に繰り返す信号が存在する。１Ｈ遅延信号Ｖ１、２Ｈ遅延信号Ｖ２、および平均回路５０の出力信号Ｖ１１についても同様である。そこで、セレクタ６１の制御信号Ｖｓｅｌを図１１に示すように１Ｈ毎にＨとＬを繰り返す事により、１Ｈ遅延信号Ｖ１と平均回路５０の出力信号Ｖ１１のいずれか信号の存在する方を選択する事ができる。すなわち、垂直補間回路２６の出力としては、図１１のＶｏｕｔに示すように、垂直画素加算により存在しない信号の代わりに、前後の信号を加算平均した信号を挿入することにより、映像信号を復元している。
【００１０】
次に、輪郭強調回路２３の構成を図１３を参照しながら説明する。輪郭強調回路２３は、例えば垂直輪郭抽出回路３１、水平輪郭抽出回路３２、２つの乗算器３３，３４、および加算器３５からなる。また、垂直輪郭抽出回路３１は２つの１Ｈ遅延回路４５，４６と積和回路５５からなり、積和回路５５は３つの乗算器１０７，１０８，１０９および加算器１１５からなる。
【００１１】
輪郭強調回路２３へ入力された映像信号は、垂直輪郭抽出回路３１の１Ｈ遅延回路４５、および積和回路５５へ入力される。１Ｈ遅延回路４５は、映像信号を１Ｈ期間遅延するもので、その出力信号である１Ｈ遅延信号Ｖ１を、積和回路５５、水平輪郭抽出回路３２、および加算器３５へと供給する。また、１Ｈ遅延回路４６も映像信号を１Ｈ期間遅延するもので、その出力信号である２Ｈ遅延信号Ｖ２を、積和回路５５に供給する。
【００１２】
積和回路５５には、入力映像信号Ｖｉｎ、１Ｈ遅延信号Ｖ１および２Ｈ遅延信号Ｖ２が入力され、それぞれに所定の係数を乗算して加算される。すなわち、積和回路５５では、乗算器１０７において入力映像信号Ｖｉｎに係数−１／４が乗算され、乗算器１０８において１Ｈ遅延信号Ｖ１に係数１／２が乗算され、また乗算器１０９において２Ｈ遅延信号Ｖ２に係数−１／４が乗算される。
【００１３】
以上より、垂直輪郭抽出回路３１の出力ＤＶは、
Ｖｏｕｔ　　＝　−１／４＊Ｖｉｎ＋１／２＊Ｖ１−１／４＊Ｖ２
という垂直輪郭成分に相当する高周波成分が出力される。なお、この垂直輪郭抽出回路の出力信号は、乗算器３３において垂直輪郭強調ゲインＫＶを乗算された後、加算器３５へと入力される。
【００１４】
また、水平輪郭抽出回路３２に入力された１Ｈ遅延信号Ｖ１は、画像の水平方向の輪郭成分のみが出力され、水平輪郭信号ＤＨとなり、さらに乗算器３４において水平輪郭強調ゲインＫＨを乗算された後、加算器３５へと入力される。すなわち、加算器３５には、１Ｈ遅延信号Ｖ１と、垂直輪郭信号ＫＶ＊ＤＶ、および水平輪郭信号ＫＨ＊ＤＨが入力され、その３者が加算され、水平・垂直とも輪郭成分の強調された信号となって出力される。
【００１５】
なお、水平輪郭抽出回路３２の構成および動作については、本発明に直接関係しないので、説明を省略する。
【００１６】
【特許文献１】
特開平３−１６６８７５号公報
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
前述のように構成された従来の固体撮像装置において、固体撮像素子１０内部に発生した信号電荷は、固体撮像素子１０からＣＣＤ駆動タイミングに基づいて出力されるまでの間、固体撮像素子１０の転送ＣＣＤ部に保持されている。固体撮像素子１０では熱によって転送ＣＣＤ部に暗電流電荷が発生しており、保持されている信号電荷に加算されている。
【００１８】
この暗電流電荷は、温度と時間に比例して増加するため、転送ＣＣＤ部に長時間保持されているほど増加する。
【００１９】
このとき、固体撮像素子１０から出力される、映像開始ライン（Ｌ１）の信号電荷と映像最終ライン（Ｌｎ）の信号電荷では、転送ＣＣＤ部に保持されている時間の差が、約１垂直走査期間となる。そのため、発生する暗電流電荷量は、映像最終ラインの信号電荷で多くなり、映像画面の垂直方向に画像むらが現れる。この画像むらであるシェーディングにより、画質が著しく劣化する。
【００２０】
さらに、従来の固体撮像装置では、垂直画素加算による高感度処理を行っているため、固体撮像素子１０で生成された信号電荷は、固体撮像素子１０内部で１垂直期間保持されると同時に、２ライン分垂直加算処理される。よって、暗電流電荷も２ライン分加算され約２倍となる。
【００２１】
その結果、固体撮像素子１０から出力される映像開始ライン（Ｌ１）と、映像最終ライン（Ｌｎ）の信号に加算されている暗電流電荷量の差も２倍となり、シェーディングが増加し、さらに画質が劣化する。
【００２２】
また、上述の固体撮像装置における高感度処理では、通常撮影時に対して、垂直方向に画像のずれが生じる。すなわち、映像開始ライン（第１ライン）として出力される映像信号Ｌ１は、本来第１ラインおよび第２ラインの映像信号を混合したものであり、その画像の垂直位置としては、その中間に相当する。また、第２ラインとして出力される映像信号（Ｌ１＋Ｌ３）／２は、第１ラインから第４ラインの映像信号の平均信号であり、その画像の垂直位置は、第２ラインと第３ラインの中間に相当する。すなわち、本従来例の動作では、垂直画素加算処理しない場合と比較して、垂直方向に１／２ライン分の画像のずれが生じる。
【００２３】
また、垂直画素加算処理により消失した映像信号を復元するために、垂直補間回路２６が必要となるが、特に１Ｈ遅延回路は多大なメモリ容量が必要であり、固体撮像装置として回路規模が大きく、消費電力が増大する。
【００２４】
本発明は、上述の従来の課題を解決するもので、固体撮像素子における垂直画素加算による高感度化において、垂直補間回路２６を必要とせず、さらに画質の劣化させるシェーディングの増加を抑え、画像の垂直方向ずれを防ぐ固体撮像装置を提供することを目的とする。
【００２５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に係る固体撮像装置は、
２次元マトリクス状に配列された複数の光電変換素子からなる固体撮像素子を備えた固体撮像装置において、
前記固体撮像素子に垂直方向の複数の画素の信号電荷を加算処理させるＣＣＤ駆動手段と、
前記固体撮像素子の加算処理した出力信号を保持する記憶手段と、を具備する。
【００２６】
前記記憶手段からは、加算処理した出力信号を２回以上連続して出力する。
【００２７】
このように構成された本発明の固体撮像装置は、固体撮像素子における垂直画素加算処理による高感度化において、画像の垂直方向のずれを無くすことが可能となる。また、本発明によれば固体撮像素子の高感度化に伴う垂直補間処理を必要がないため、回路規模と消費電力の増大を抑制することが可能となる。
【００２８】
他の観点の発明に係る固体撮像装置は、２次元マトリクス状に配列された複数の光電変換素子からなる固体撮像素子を備えた固体撮像装置において、前記固体撮像素子からの垂直方向の複数の画素の信号電荷を加算処理するＣＣＤ駆動手段と、前記固体撮像素子の加算処理した出力信号を一度保持し、２回以上連続して出力する記憶手段と、前記補間手段の出力信号を垂直方向に平滑化するフィルタ手段と、を具備する。
【００２９】
このように構成された本発明の固体撮像装置は、垂直方向の信号成分において滑らかな画像を提供することができる。
【００３０】
他の観点の発明に係る固体撮像装置は、２次元マトリクス状に配列された複数の光電変換素子からなる固体撮像素子を備えた固体撮像装置において、前記固体撮像素子からの垂直方向の複数の画素の信号電荷を加算処理するＣＣＤ駆動手段と、前記固体撮像素子の加算処理した出力信号を一度保持し、２回以上連続して出力する記憶手段と、垂直輪郭抽出回路と水平輪郭抽出回路と演算回路とを有する輪郭処理回路と、を具備し、
前記垂直輪郭抽出回路が、当該輪郭処理回路への入力信号から垂直方向の画像の輪郭成分を抽出した垂直輪郭信号を出力するよう構成されており、前記演算回路が、固体撮像素子において垂直画素加算処理を行う時に前記垂直輪郭抽出回路の出力信号を当該輪郭処理回路の入力信号から減算するよう構成されており、固体撮像素子において垂直画素加算処理を行わない時に前記垂直輪郭抽出回路の出力信号を当該輪郭処理回路の入力信号に加算するよう構成されている。
【００３１】
このように構成された本発明の固体撮像装置は、高感度撮影時の垂直平滑化手段として輪郭処理回路を設けることにより、回路規模の大きな１水平走査線遅延回路を削減することが可能となり、小型の固体撮像装置を提供することができる。
【００３２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。
【００３３】
（実施の形態１）
本発明の実施の形態１における固体撮像装置は、例えば図１のように構成される。図１の構成において、従来例と異なる点は垂直補間回路２６が無く１フィールドの信号を記憶するメモリ回路１５に置き換わっていることである。
【００３４】
以上のように構成された固体撮像装置について、特に固体撮像素子１０の出力信号とメモリ回路の動作を図２と図１１の映像信号を用いて、以下に説明する。
【００３５】
従来構成の固体撮像装置における固体撮像素子１０の出力信号は、図１１のＶｉｎのような１垂直走査期間に垂直画素加算処理した信号と無信号を交互に繰り返す信号であった。そのため、映像開始ライン（Ｌ１）と映像最終ライン（Ｌｎ）各々が固体撮像素子１０から出力される時間差は約１垂直走査期間であった。
【００３６】
しかしながら、図１のように構成された本発明の固体撮像装置では、固体撮像素子１０は、図２の信号Ｖｉｎのように垂直画素加算処理した信号を連続して出力するため、映像開始ライン（Ｌ１）と映像最終ライン（Ｌｎ）各々が固体撮像素子１０から出力される時間差は約１／２垂直走査期間と、従来の半分の時間差となる。
【００３７】
これにより固体撮像素子１０内部で保持される時間も半分となり、映像開始ライン（Ｌ１）と、映像最終ライン（Ｌｎ）の信号に加算されている暗電流電荷量の差も半分となり、シェーディングが減少し、画質の劣化を防ぐことができる。
【００３８】
なお、本発明の固体撮像装置における固体撮像素子の詳細な駆動方法については、本出願人による特許願２００１−１６６０５６号に詳細な説明がある。
【００３９】
ここで、メモリ回路１５では、固体撮像素子１０の出力信号である図２の信号Ｖｉｎを入力信号とし、約１フィールド期間保持した後、図２の信号Ｖｏｕｔに示すように２ラインずつ同じ信号を繰り返して出力する。これにより、各ラインとも映像信号が存在するようになる。
【００４０】
次に、実施の形態１におけるメモリ回路１５からの出力信号Ｖｏｕｔは、通常撮影モードにおける感度処理のライン位置に比べて、高感度撮影モードにおける高感度処理のライン位置が垂直方向に１／２ライン分の位置ずれを生じていないことを説明する。
【００４１】
垂直画素加算処理が行われた映像信号の第１ライン信号Ｌ１は、本来の第１ラインと第２ラインの映像信号を混合したものであり、その画像の垂直位置としては、その中間、すなわち第１．５ラインの位置に相当する。同様に、第３ライン信号Ｌ３は、本来第３ライン及び第４ラインの映像信号を混合したものであり、その画像の垂直位置としては、その中間、すなわち第３．５ラインの位置に相当する。
【００４２】
本実施の形態では、この第１ライン信号Ｌ１を第１ラインおよび第２ラインとして２回出力するので、実質的に第１．５ラインの位置に出力していることになる。
【００４３】
つまり、本実施の形態によれば、固体撮像素子１０において垂直画素加算処理をした出力信号に対して、メモリ回路１５から映像信号を２回繰り返して出力するために、垂直画素加算処理に伴う１／２ライン相当の垂直位置ずれが生じない。
【００４４】
また、メモリ回路１５にて全ラインの映像信号を生成できるため垂直補間回路２６を省くことができ、回路規模を削減することができる。
【００４５】
なお、以上の説明では、固体撮像素子１０において垂直２画素加算をした場合を述べたが、３画素以上においても１Ｈ遅延回路４１の出力を複数回使用することにより、同様の効果を得ることができる。
【００４６】
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２における固体撮像装置は、例えば図３のように構成される。図３の構成は、実施の形態１で説明した図１の構成とほとんど同様であるが、実施の形態１とは垂直ＬＰＦ回路１６が存在する事が異なり、垂直ＬＰＦ回路１６は例えば図４のように構成される。図４の構成において、４３，４４は１Ｈ遅延回路、５３は積和回路であり、１０３，１０４，１０５は乗算器、１１３は加算器である。
【００４７】
以上のように構成された固体撮像装置について、特に垂直ＬＰＦ回路１６の動作を図５に映像信号を示しながら、以下に説明する。ただし、前述した実施の形態１と同一の構成の部分については、説明を一部省略する。
【００４８】
垂直ＬＰＦ回路１６における１Ｈ遅延回路４３，４４は、映像信号を１水平走査線期間遅延するもので、入力信号Ｖｉｎに対して、それぞれ１Ｈ遅延信号Ｖ１、２Ｈ遅延信号Ｖ２を出力する。
【００４９】
積和回路５３には、入力映像信号Ｖｉｎ、１Ｈ遅延信号Ｖ１および２Ｈ遅延信号Ｖ２が入力される。入力映像信号Ｖｉｎは乗算器１０３において１／４を乗算され、加算器１１３へと入力される。同様に、１Ｈ遅延信号Ｖ１は乗算器１０４において１／２を乗算され、２Ｈ遅延信号Ｖ２は乗算器１０５において１／４を乗算した後、加算器１１３へと入力される。加算器１１３では、乗算器１０３，１０４，１０３の出力を加算し、出力信号Ｖｏｕｔとして出力する。すなわち、垂直ＬＰＦ回路１６の出力信号Ｖｏｕｔは、
Ｖｏｕｔ　　＝　１／４＊Ｖｉｎ＋１／２＊Ｖ１＋１／４＊Ｖ２
となり、すなわち垂直ＬＰＦ回路１６は（１／４，１／２，１／４）の３タップの垂直ＬＰＦとなっている。
【００５０】
ここで、垂直ＬＰＦ回路１６の入力は、実施の形態１で説明したメモリ回路１５の出力信号であり、図５のＶｉｎに示すように垂直２ラインづつ同じ信号が連続する映像信号となる。また、１Ｈ遅延信号Ｖ１、２Ｈ遅延信号Ｖ２は、入力信号Ｖｉｎをそれぞれ１Ｈ、２Ｈ遅延した信号であり、図５に示すようになる。
【００５１】
次に、積和回路５３では、入力映像信号Ｖｉｎ、１Ｈ遅延信号Ｖ１および２Ｈ遅延信号Ｖ２に、それぞれ１／４、１／２、１／４を乗算した後に加算される。ここで、例えば（１）の水平走査線期間では、１Ｈ遅延信号Ｖ１および２Ｈ遅延信号Ｖ２は同じＬ１であるので、出力信号Ｖｏｕｔは、図５に示したように　３／４＊Ｌ１＋１／４＊Ｌ３となる。また、（２）の水平走査線期間では、入力映像信号Ｖｉｎおよび１Ｈ遅延信号Ｖ１は同じＬ３であるので、出力信号Ｖｏｕｔは、図５に示したように　１／４＊Ｌ１＋３／４＊Ｌ３　となる。すなわち、垂直ＬＰＦ回路１６の出力Ｖｏｕｔは、図５に示すように各ライン毎の変化が平滑され、垂直方向の不連続性が除去される。
【００５２】
つまり、本実施の形態によれば、固体撮像素子１０において垂直画素加算処理をした出力信号に対して、映像信号を２回出力し、さらに垂直ＬＰＦ処理を行っているので、垂直画素加算処理に伴う１／２ライン相当の垂直位置ずれは発生せず、しかも垂直方向に滑らかな画像を得る事ができる。
【００５３】
なお、以上の説明では、垂直ＬＰＦ回路に乗算器を使用したが、他の構成でも構わない。また、垂直ＬＰＦ回路として（１／４，１／２，１／４）の３タップＦＩＲ回路を構成したが、その係数、およびタップ数は、他の数値でも構わない。
【００５４】
（実施の形態３）
本発明の実施の形態３における固体撮像装置は、実施の形態２と同じく図３のように構成される。しかし、垂直ＬＰＦ回路１６の構成が異なっており、図６に示す構成となっている。図６の構成において、４４は１Ｈ遅延回路、５３は積和回路、６２はセレクタであり、１０３，１０４，１０５は乗算器、１１３は加算器である。
【００５５】
以上のように構成された固体撮像装置について、特に垂直ＬＰＦ回路１６の動作を図７に映像信号を示しながら、以下に説明する。ただし、前述した実施の形態２と同一の構成の部分については、説明を一部省略する。
【００５６】
垂直ＬＰＦ回路１６におけるセレクタ６２は、制御信号Ｖｓｅｌに従い、入力信号Ｖｉｎと１Ｈ遅延回路４４の出力Ｖ２から一つを選択して出力するものである。詳細な理由は追って説明するが、セレクタ６２の出力は、入力信号Ｖｉｎに対して、１Ｈ遅延信号Ｖ１となる。また、１Ｈ遅延回路４４は、映像信号を１水平走査線期間遅延するもので、１Ｈ遅延信号Ｖ１に対して、２Ｈ遅延信号Ｖ２を出力する。
【００５７】
積和回路５３には、入力映像信号Ｖｉｎ、１Ｈ遅延信号Ｖ１および２Ｈ遅延信号Ｖ２が入力される。積和回路５３の構成および動作は前述の実施の形態２と同一であるので、説明は省略する。
【００５８】
本実施の形態においては、セレクタ６２により１Ｈ遅延信号Ｖ１を生成することが、前述の実施の形態２と異なる。ここで、セレクタ６２は制御信号Ｖｓｅｌに従い、２つの入力信号から一つを選択して出力するものであり、制御信号Ｖｓｅｌが’Ｈ’の時には入力ａを、制御信号Ｖｓｅｌが’Ｌ’の時には入力ｂを出力するものとする。
【００５９】
制御信号Ｖｓｅｌとして、図７に示すように１水平走査線毎に’Ｈ’と’Ｌ’を繰り返す信号を入力する。このとき、図７に示す（１）では、制御信号Ｖｓｅｌが’Ｈ’であるので、入力信号Ｖｉｎが選択して出力され、セレクタ６２の出力信号Ｖ１としてＬ１が出力される。また、このセレクタ６２の出力信号Ｖ１は１Ｈ遅延回路４４にも入力されるので、１水平走査線期間後、すなわち図７に示す（２）では、１Ｈ遅延回路４４の出力も同じくＬ１となる。
【００６０】
ここで、図７に示す（２）では、制御信号Ｖｓｅｌが’Ｌ’であるので、セレクタ６２の出力信号は、１Ｈ遅延回路４４と同じ信号となり、やはりＬ１となる。そして、このセレクタ６２の出力信号Ｖ１は１Ｈ遅延回路４４にも入力され、１水平走査線期間後、すなわち図７に示す（３）では、１Ｈ遅延回路４４の出力も同じくＬ１となる。
【００６１】
以上を繰り返す事により、セレクタ６２の出力信号Ｖ１は図７に示すように、前述の実施の形態２と同じく、入力信号Ｖｉｎを１水平走査線期間遅延した信号と同様になる。
【００６２】
つまり、本実施の形態によれば、セレクタを用いることにより、一つの１Ｈ遅延回路と同様の動作を実現する事が可能となり、垂直画素加算処理による高感度化において、回路規模の増大を抑える事が可能となる。
【００６３】
なお、以上の説明では、垂直ＬＰＦ回路に乗算器を使用したが、他の構成でも構わない。また、垂直ＬＰＦ回路として（１／４，１／２，１／４）の３タップＦＩＲ回路を構成したが、その係数、およびタップ数は、他の数値でも構わない。
【００６４】
（実施の形態４）
本発明の実施の形態４における固体撮像装置は、例えば図８のように構成される。図８の構成は、実施の形態１で説明した図１の構成とほとんど同様であるが、輪郭強調回路２３が輪郭処理回路２５となっている事が異なる。
【００６５】
輪郭処理回路２５は例えば図９のように構成されるが、この構成は従来例で説明した図１２に示す輪郭強調回路２３と概ね同じである。異なる点は、乗算器３３の出力が符号反転器３６を介して加算器３５へと入力される事である。
【００６６】
以上のように構成された固体撮像装置について、特に輪郭処理回路の動作を以下に説明する。ただし、前述した従来例および他の実施の形態と同一の構成の部分については、説明を一部省略する。
【００６７】
図８の構成において、ＣＣＤなどの固体撮像素子１０は撮像画像の光学信号を電気信号として出力し、プリアンプ１２、およびアナログプロセス回路１３を介して、Ａ／Ｄ変換回路１４において、ディジタル信号へと変換される。その後、メモリ回路に一度保持し、実施の形態１で前述したようなメモリ回路１５により、同じ映像信号を２回づつ出力する事により、各ラインとも映像信号が存在するようになる。
【００６８】
メモリ回路１５の出力は、ディジタルプロセス回路１７へと供給され、ガンマニー回路２２によりガンマ補正やニー補正などの非線形処理が行われ、輪郭処理回路２５へと入力される。垂直輪郭抽出回路３１では、入力した映像信号の垂直方向の輪郭成分のみが取り出され、垂直輪郭信号ＤＶとなり、乗算器３３において垂直輪郭強調ゲインＫＶを乗算される。
【００６９】
この垂直輪郭信号は、符号反転器３６に入力され、固体撮像装置の高感度撮像動作に応じて、符号の反転が行われる。すなわち、固体撮像装置が垂直画素加算処理による高感度撮影モードで動作している時には、図示しないマイクロ・コンピュータから符号反転器３６へと、符号反転指示信号Ｖｓｉｇｎが入力され、垂直輪郭信号ＤＶの符号を反転して加算器３５へと出力する。なお、固体撮像装置が通常撮影モード、すなわち垂直画素加算処理を行っていない時には、符号反転器３６による符号反転は行われない。
【００７０】
なお、１Ｈ遅延信号Ｖ１は加算器３５へと入力されると共に、水平輪郭抽出回路３２へも入力される。水平輪郭抽出回路３２では、水平方向の輪郭成分のみが取り出され、水平輪郭信号ＤＨとなり、乗算器３４において水平輪郭強調ゲインＫＨを乗算される。
【００７１】
加算器３５には１Ｈ遅延信号Ｖ１と、垂直輪郭信号ＫＶ＊ＤＶ、および水平輪郭信号ＫＨ＊ＤＨが入力され、その３者が加算される。ただし、上述したように高感度撮影モードでは、垂直輪郭信号ＤＶは符号反転して入力されるので、この場合は減算処理となる。このとき、垂直方向だけに着目すると、加算器３５の出力は、次のようになる。
【００７２】
Ｖｏｕｔ　　＝　Ｖ１−ＫＶ＊ＤＶ
＝　Ｖ１−ＫＶ＊（−１／４＊Ｖｉｎ＋１／２＊Ｖ１−１／４＊Ｖ２）
ここで、例えばＫＶ＝１の場合を考えると、
Ｖｏｕｔ　　＝　Ｖ１−（−１／４＊Ｖｉｎ＋１／２＊Ｖ１−１／４＊Ｖ２）
＝　１／４＊Ｖｉｎ＋１／２＊Ｖ１＋１／４＊Ｖ２
となり、実施の形態２で述べた垂直ＬＰＦ特性と等しくなる。すなわち、垂直輪郭抽出回路３１の出力である垂直輪郭信号ＤＶを、１Ｈ遅延信号Ｖ１から減算する事により、ＬＰＦ効果を得ることができる。
【００７３】
つまり、本実施の形態によれば、固体撮像素子１０において垂直画素加算処理をした出力信号に対して、垂直シェーディング量を従来の半分に抑えることができるため、画質の劣化を防ぐことができる。また、メモリ回路１５から固体撮像素子１０において垂直画素加算処理をした出力信号を２回連続して出力し、さらに輪郭処理回路において垂直ＬＰＦ処理を行っているので、垂直画素加算処理に伴う１／２ライン相当の垂直位置ずれは発生せず、しかも垂直方向に滑らかな画像を得る事ができる。このとき、従来の垂直補間回路２６を必要としないため回路のさらなる増加を生じることはない。
【００７４】
しかも、垂直方向のＬＰＦ処理おいては、輪郭強調回路を垂直ＬＰＦ回路として使用することにより、回路規模の大きい１Ｈ遅延回路を新たに必要とすることがないという、著しい効果がある。
【００７５】
なお、以上の説明では、垂直ＬＰＦ回路に乗算器を使用したが、他の構成でも構わない。また、符号反転器を用いる代わりに、垂直輪郭強調ゲインを負の数値を与え、同様の動作としてもよい。さらに、垂直輪郭抽出回路として（−１／４，１／２，−１／４）の３タップＦＩＲ回路を構成したが、その係数、およびタップ数は、他の数値でも構わない。また、高感度撮影モードにおいて、上記フィルタ係数を異なる値に変えても構わない。
【００７６】
また、上記の説明では、垂直輪郭抽出回路と加算器により垂直フィルタ回路を構成したが、これらを含めた垂直フィルタ回路の構成でも構わない。この際に、高感度撮影モードでは、フィルタ係数を変化させる事により、垂直ローパスフィルタとして動作させても同様の効果が得られるのは、明らかである。
【００７７】
【発明の効果】
以上、実施の形態により詳細に説明したところから明らかなように本発明に係る固体撮像装置は次の効果を有する。
【００７８】
本発明によれば、垂直画素加算処理による高感度撮影モード時において、従来の固体撮像装置に比して、垂直シェーディングを半分に抑えることができ、画質の劣化を防止できる。さらに、画素加算に伴う垂直方向の画像ずれを生じないという顕著な効果に加え、従来では必要であった垂直補間回路を省くことができ、回路規模の増大を抑えることができる。
【００７９】
また、本発明の固体撮像装置においては、回路規模を増加させることなく垂直方向の平滑化を達成することができる。
【００８０】
さらに、高感度撮影時の垂直平滑化手段として、新たに１水平走査線遅延回路を必要としない固体撮像装置を実現することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１における固体撮像装置の構成を示すブロック図
【図２】同固体撮像装置における垂直補間回路の動作を説明するための信号波形図
【図３】本発明の実施の形態２および実施の形態３による固体撮像装置の構成を示すブロック図
【図４】本発明の実施の形態２による固体撮像装置における垂直ＬＰＦ回路の構成を示すブロック図
【図５】同固体撮像装置における垂直ＬＰＦ回路の動作を説明するための信号波形図
【図６】本発明の実施の形態３による固体撮像装置における垂直ＬＰＦ回路の構成を示すブロック図
【図７】同固体撮像装置における垂直ＬＰＦ回路の動作を説明するための信号波形図
【図８】本発明の実施の形態４による固体撮像装置の構成を示すブロック図
【図９】本発明の実施の形態４による固体撮像装置における輪郭処理回路の構成を示すブロック図
【図１０】従来の固体撮像装置の構成を示すブロック図
【図１１】従来の固体撮像装置における垂直補間回路の構成を示すブロック図
【図１２】従来の固体撮像装置における垂直補間回路の動作を説明するための信号波形図
【図１３】従来の固体撮像装置における輪郭強調回路の構成を示すブロック図
【符号の説明】
１０　固体撮像素子
１１　駆動回路
１２　プリアンプ
１３　アナログプロセス回路
１４　Ａ／Ｄ変換回路
１５　メモリ回路
１６　垂直ＬＰＦ回路
１７　ディジタルプロセス回路
１８　Ｄ／Ａ変換回路
１９　Ｐ／Ｓ変換回路
２０，２１　出力端子
２２　ガンマニー回路
２３　輪郭強調回路
２４　マトリクス変換回路
２５　輪郭処理回路
２６　垂直補間回路
３１　垂直輪郭抽出回路
３２　水平輪郭抽出回路
３３，３４　乗算器
３５　加算器
３６　符号反転器
４１，４２，４３，４４，４５，４６　１水平走査線期間遅延回路
５０　平均回路
５５　積和回路
６１，６２　セレクタ
１０１，１０２，１０３，１０４，１０５　乗算器
１０７，１０８，１０９　乗算器
１１１，１１３，１１５　加算器
【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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