(57)【要約】【課題】撮像素子をメモリ代わりに使用した拡大処理において、映像拡大時に必要になる撮像素子の垂直方向の高速転送速度を上げることなく高画素の撮像素子で拡大処理を実現する。【解決手段】映像信号の拡大率により決まる高速転送するライン数に応じて垂直帰線期間の長さを広げ、かつ、走査期間を該広げた時間分狭めることにより、撮像素子で映像処理に使用しない不要なライン信号を一定値以上の速度にすることなく高速に転送する。ここで、走査期間に間欠的に読み出す信号は映像信号の拡大率により一意的に決まるので、この読み出された信号を通常より狭い走査期間で内挿を施し映像信号を生成する。更に該映像信号一度メモリに記録し該メモリを利用して垂直帰線期間の長さを変えた事による縦横比ずれを補正する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像素子と、該撮像素子を駆動する駆動手段とを用いて撮像された映像の一部を拡大する撮像装置において、
垂直帰線期間の長さを拡大する垂直帰線期間拡大手段と、
該垂直帰線期間拡大手段を制御する制御手段を有し、
該制御手段は、映像の拡大率に応じて上記垂直帰線期間の長さを拡大設定し、上記駆動手段は、拡大設定された垂直帰線期間内に拡大すべき映像以外の部分の映像信号を上記撮像素子から読み出すことを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
撮像素子と、該撮像素子を駆動する駆動手段とを用いて撮像された映像の一部を拡大する撮像装置において、
走査期間の長さを縮小する走査期間縮小手段と、
該走査期間縮小手段を制御する制御手段を有し、
該制御手段は、映像の拡大率に応じて上記走査期間の長さを縮小設定し、上記駆動手段は、縮小設定された走査期間内に拡大すべき映像の部分の映像信号を上記撮像素子から読み出すことを特徴とする撮像装置。
【請求項３】
撮像素子と、該撮像素子を駆動する駆動手段とを用いて撮像された映像の一部を拡大する撮像装置において、
垂直帰線期間の長さを拡大する垂直帰線期間拡大手段と、
走査期間の長さを縮小する走査期間縮小手段と、
映像信号の走査線数を増加する拡大処理手段と、
該垂直帰線期間拡大手段、該走査期間縮小手段および該拡大処理手段を制御する制御手段を有し、
該制御手段は、映像の拡大率に応じて上記走査期間の長さを縮小設定し、上記駆動手段は、縮小設定された走査期間内に拡大すべき映像の部分の映像信号を上記撮像素子から読み出すとともに、上記走査期間内に読み出した映像信号の走査線数を所定数に増加させることを特徴とする撮像装置。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１項に記載の撮像装置において、
前記走査期間または前記垂直帰線期間の長さはテレビジョン方式に基き決定される長さであり、該走査期間と該垂直帰線期間を合せた長さはテレビジョン方式に基き決定される１フィールド或いは１フレーム期間に相当していることを特徴とする撮像装置。
【請求項５】
撮像素子と該撮像素子を駆動する駆動手段とを用いて撮像された映像の一部を拡大し、表示装置に表示させる撮像装置において、
上記撮像素子から読み出した映像信号に対して、映像の拡大率が１倍時に上記撮像素子から出力されるライン数にて水平及び垂直の拡大処理を施す手段と、
該拡大処理された映像信号のライン数を、上記表示装置で決まるライン数に削減する手段を設けたことを特徴とする撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、撮像素子を用いて映像を電子的に拡大する撮像装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
拡大処理を行う場合の従来の技術は、例えば特許文献１記載のように、垂直帰線期間内に高速で撮像素子から信号を読み出し、垂直帰線期間終了時点までに拡大表示で使うラインの先頭まで撮像素子の走査を進める。走査期間では、撮像素子からの読み出しをライン単位で間欠的に行いながらライン間の内挿処理を施し映像の拡大処理を実現している。また、拡大処理に使われなかった後半の余ったラインの情報は、再び垂直帰線期間内に撮像素子から高速に読み出している。
【０００３】
【特許文献１】
特開平２−１７０６８４号公報（第７図、第１０図）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記の従来技術では、撮像素子の画素数が増加すると垂直帰線期間内に読み出す必要のある画素数が増えるため、垂直帰線期間内で高速に転送するためにはその読み出し速度をさらに速くする必要がある。しかしながら、読み出し速度をある一定値以上にすると、読み残し等が発生して信号電荷が転送されなくなる。また、高画素の撮像素子からの信号を一旦メモリに蓄える方式の場合、メモリの容量が増加するだけではなく、メモリバスの速度が増大するという課題がある。
【０００５】
本発明は上記課題を解決し、読み出し速度やメモリ容量を変えることなく、画素数の増加に対応できる撮像装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため本発明では、映像信号の拡大率に応じて垂直帰線期間の長さを拡大し、走査期間の長さを縮小して、縮小された走査期間内に拡大すべき映像の部分の映像信号を撮像素子から読み出すようにした。撮像素子で映像処理に使用しない不要なライン信号は、拡大した垂直帰線期間内に所定の速度以下で高速に転送する。さらに、上記走査期間内に読み出した映像信号の走査線数を所定数に増加させる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明による撮像装置の第１の実施の形態の全体構成を示す。本装置は、レンズ１、アイリス２、撮像素子３、信号処理回路４、垂直拡大処理回路５、メモリ６、表示回路７、撮像素子駆動回路８、マイコン９から構成される。撮像素子駆動回路８は、通常動作タイミング設定レジスタ８１、電子ズームタイミング設定レジスタ８２、駆動パルス生成回路８４から構成される。
【０００８】
図２は、図１における信号処理回路４の詳細構成図である。信号処理回路４は、撮像素子出力データ輝度色差信号変換４１、垂直内挿４２、２Ｈ＿ＳＲＡＭ４３、ＳＲＡＭ駆動４４、水平内挿４５から構成されている。
【０００９】
本装置は、レンズ１及びアイリス２を通ってきた光を撮像素子３で電気信号に変え、該電気信号を信号処理回路４でデジタル化して撮像素子のデータから輝度及び色差信号を生成すると共に、該輝度及び色差信号に対して映像を拡大する電子ズーム処理である水平及び垂直方向にそれぞれ内挿処理を施す。該内挿処理後の信号を垂直拡大処理回路５に供給し、該垂直拡大処理回路５ではメモリ６を用いて表示回路７の表示ライン数に合うように垂直方向の拡大処理すなわちライン数を増やす処理を行う。ライン数を増やした映像信号は表示回路７で表示される。表示回路７はＮＴＳＣやＰＡＬ方式のテレビジョン信号を作る変調回路やＬＣＤ用のＲＧＢを作る回路などが相当する。
【００１０】
撮像素子３は撮像素子駆動回路８で駆動される。撮像素子駆動回路８において、電子ズームの拡大率により左右されない駆動パルスは、通常動作タイミング設定レジスタ８１に設定されたレジスタの値に応じて駆動パルス生成回路８４で発生する。該通常動作タイミング設定レジスタ８１の値は、通常動作タイミング設定レジスタ８１に予め与えられた初期値またはマイコン９からの書き込みで設定される。電子ズームの拡大率に応じてタイミング変わる駆動パルスは、電子ズームタイミング設定レジスタ８２に設定されたレジスタの値に応じて駆動パルス生成回路８４で発生する。該電子ズームタイミング設定レジスタ８２の値はマイコン９からの書き込みで設定される。該電子ズームタイミング設定レジスタ８２で設定する駆動パルスは、垂直ＣＣＤの転送を制御する転送パルスや垂直帰線期間や走査期間を決める信号が相当する。
【００１１】
マイコン９は、信号処理回路４及び垂直拡大処理回路５の内部回路設定も行う。信号処理回路４では、電子ズームの拡大率に応じて垂直内挿４２、ＳＲＡＭ駆動４４及び水平内挿４５の設定を行う。拡大処理回路５では、電子ズームの拡大率に応じて狭められた走査期間を再び本来の走査期間に戻し走査期間の垂直ライン数を増やす垂直拡大処理の設定を行う。
【００１２】
ＣＣＤ撮像素子は、素子の構成上全ての画素を読み出す必要があるため、電子ズームの拡大率を上げると映像信号を作るのに必要な撮像素子の画素は減り、使わない不要な画素の読み出しが増加する。また、最近のビデオカメラは高画素化が進み撮像素子の画素数そのものが増えているため、電子ズーム時の不要画素の読み出し量が増加している。不要な画素数が多くなると、該不要な画素を映像の出力がない垂直帰線期間内では読み出しきれなくなる為、従来は一度撮像素子の出力をメモリに蓄え、メモリのアクセスを利用して拡大処理をしていた。メモリ自身は最近のビデオカメラの処理に良く用いられる為、ビデオカメラシステム内に存在する可能性が高いのだが、メモリを搭載したシステムではＭＰＥＧ圧縮等各種のメモリ応用機能がある為、本実施形態では、高画素ＣＣＤ撮像素子を使った電子ズーム機能を、該メモリとのデータの受渡し量を抑制した方式で実現したものである。
【００１３】
図３は、上記実施形態における映像信号の処理過程をモニタに表示した際のイメージ図である。図３（１）は撮像素子で撮像される映像の領域を表しており、該図の使用範囲（Ａ）が電子ズーム時に拡大して表示される領域となる。ＣＣＤ撮像素子は水平方向の高速で転送ができないことから、該使用範囲の頭のラインまで撮像素子に印加する垂直転送パルスを高速に動作させる。また、使用領域（Ａ）の下側にある使用範囲外の信号も同様に高速に転送する。この際、不要な画素すなわち不要なラインの掃き出しを垂直帰線期間には終了できないため、該垂直帰線期間を延長し、延長した期間分だけ走査期間を短くすることで、フレームまたはフィールド周期を変えることなく高速転送を行う。これにより転送効率を落とすことなく多くの不要画素を読み出すことができる。
【００１４】
このようにして読み出した信号を、狭められた走査期間で輝度及び色信号に変換後水平及び垂直の拡大処理を施し、水平方向は正規の期間で垂直方向のみが狭められた走査期間にきちんと収まる画素に映像の拡大処理を施す。該拡大処理を施した映像のデータ数は、電子ズームの拡大率により多少増減するものの高速転送は通常転送より高速であるため大きくは変化しない。また、表示用の画素数は余り多くないため、１倍も含めて使用する電子ズーム倍率範囲では、該該拡大処理を施した映像のデータ数の方が撮像素子からのデータ数より少なくできる。撮像素子のフレームレートで垂直帰線期間を伸ばした分縦方向に圧縮された映像が生成される。図３（２）がこの様子を表した図である。縦方向に圧縮された映像を、図３（３）のように本来の走査期間で表せるようにメモリを使いライン数を増やす垂直方向の拡大処理を施し電子ズームを実現している。
【００１５】
図４は、上記動作の垂直方向のタイミングを表した図であり、（１）は電子ズームなし、（２）は電子ズーム有り、（３）は（２）より拡大率を上げた場合の様子を表す。電子ズームの拡大率が上がるに従って、高速転送の期間が延びこれにより垂直帰線期間が伸び、伸びた分走査期間が狭まる様子を表している。
【００１６】
本実施形態によると、高画素の撮像素子を用いてもメモリとのデータやり取りを増やすことなく電子ズームを実現することができる。また、高速転送速度を押さえることができるので、高速転送の際に生じる読み残しを抑圧でき電子的に拡大処理が可能になる。また、撮像素子からのデータを一旦メモリに蓄える処理に対して、メモリとのデータの受渡しを減らす事ができるので、電力増加を押さえる効果もある。また、システムの中にメモリが存在する場合、該メモリとの電子ズームに関わるデータの受渡しが少ない為、該メモリを共有してシステムを実現できる。拡大率が上がるに従って、一旦走査期間すなわち映像があるライン数が減るが拡大率が大きくなると解像度も落ちるため問題になることは無い。また、高画素の撮像素子は映像の出力端子が１本のものでも複数本あるものでもどちらでも良いことは言うまでもない。
【００１７】
図５は、本発明による撮像装置の第２の実施の形態を示す。本実施形態は、図１の第１の実施形態における垂直拡大処理回路５及びメモリ６を、ライン数削減回路１１とＦＩＦＯ１２に置き換えたものである。図１及び図２と重複する部分は同一の番号を付け説明を省略する。
【００１８】
本実施形態は、映像の拡大率に関係なく、撮像素子１を駆動する際の水平及び垂直のサイクル数で撮像素子出力信号から輝度及び色差信号を生成し、該生成した信号に対して電子ズームである拡大処理を垂直内挿４２及び水平内挿４５で施している。該拡大処理された映像信号を表示装置の水平及び垂直のサイクル数に合うようにライン数の削減を施している。
【００１９】
高画素の撮像素子を用いた場合は、撮像素子１を駆動する際の水平及び垂直のサイクル数よりも表示装置の水平及び垂直のサイクル数の方が少なくなる、例えば、２本の出力を有する撮像素子では、有効画素及びライン数で水平１２８０画素、垂直４８０ライン程度は取れる。一方表示装置は、水平５００画素、垂直２４０ライン程度となる。撮像素子１を駆動する際の水平及び垂直のサイクル数で映像の拡大処理を行った後、表示装置の水平及び垂直のサイクル数に直す方が、表示装置の水平及び垂直のサイクル数に直してから映像の拡大処理をする場合に比べ、拡大処理時の画質劣化を押さえることができる。ＦＩＦＯ１２では、撮像素子１を駆動する際の水平及び垂直のサイクル数と表示装置の水平及び垂直のサイクル数のずれを吸収している。該ずれは、通常撮像素子１と表示装置とで垂直のサイクル数が同一であるので、水平方向のズレを吸収している。
【００２０】
上記各実施形態では、撮像素子の画素数が増えても垂直帰線期間の長さを変えることにより垂直帰線期間中に行う撮像素子の高速転送を確実に行うことができ、撮像素子をメモリ代わりに使用した拡大処理ができる。また、走査期間をテレビジョン信号で決まる正規の期間に戻すため垂直方向の拡大処理別途必要になるものの、メモリに記録する必要があるデータはテレビジョン方式で決まるライン数以下になる為、高画素の撮像素子のデータを一度メモリに蓄えて拡大処理する場合よりメモリ容量を減らすことができる。かつ、メモリとの信号の受け渡しデータを減らすことができ、結果としてメモリバスの速度を落とし電力削減や、減らしたデータの受け渡し分で新たなメモリ応用機能を実現することができる。更に、映像信号の拡大率が上がるにつれて走査期間が短くなり、その結果、該走査期間をテレビジョン信号で決まる正規の期間に戻すため垂直方向の拡大処理における拡大率が増加するが、映像の拡大率も高い為画質の劣化を抑えることができる。
【００２１】
【発明の効果】
本発明によれば、映像を電子的に拡大する撮像装置において画素数の増加に好適に対応できる装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による撮像装置の第１の実施の形態の全体構成を示す図。
【図２】図１における信号処理回路４の詳細構成図。
【図３】本発明による映像信号の処理過程を説明する図。
【図４】本発明による映像信号の処理過程を説明する図。
【図５】本発明による撮像装置の第２の実施の形態を示す図。
【符号の説明】
１・・・レンズ
２・・・アイリス
３・・・撮像素子
４・・・信号処理回路
５・・・垂直拡大処理回路
６・・・メモリ
７・・・表示回路
８・・・撮像素子駆動回路
９・・・マイコン
８１・・・通常動作タイミング設定レジスタ
８２・・・電子ズームタイミング設定レジスタ
８４・・・駆動パルス生成回路
４１・・・撮像素子出力データ輝度色差信号変換
４２・・・垂直内挿
４３・・・２Ｈ＿ＳＲＡＭ
４４・・・ＳＲＡＭ駆動
４５・・・水平内挿
【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】
2005051374.tif 000007