(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
補色型のカラーフィルタアレイを通して入射する光を光電変換して蓄積するマトリクス状に配置された複数の画素と、前記複数の画素の各列のそれぞれに設けられ、対応する列の画素に蓄積された信号を入力し、入力された信号を垂直方向に転送する複数の垂直転送レジスタと、前記複数の垂直転送レジスタにより垂直方向に転送された１ライン分の信号を入力し、入力された１ラインの信号を水平方向に転送して出力する水平転送レジスタとを有し、前記垂直転送レジスタは、垂直方向に隣接する２つの画素の信号を１フィールド期間毎に１ライン交互にずらして加算もしくは平均化して混合する２画素混合手段を有する固体撮像素子と、
前記複数の画素から構成される１フレーム分の画像のうち、垂直方向に隣接する２つの画素の信号を１フィールド期間毎に１ライン交互にずらして混合し、混合された１フィールド分の画像を読み出す２画素混合読出モード、並びに、前記複数の画素から構成される１フレーム分の画像のうち、奇数ラインのフィールド画像と偶数ラインのフィールド画像とを１フィールド期間毎に交互に読み出す１画素独立読出モードのうち、いずれか一方の読出モードを選択する読出モード選択手段と、
前記読出モード選択手段により２画素混合読出モードが選択されたとき、前記複数の画素のうち奇数ラインの画素の信号を読み出すための奇数ライン読出信号および前記複数の画素のうち偶数ラインの画素の信号を読み出すための偶数ライン読出信号を１フィールド期間毎に出力し、前記読出モード選択手段により１画素独立読出モードが選択されたとき、前記奇数ライン読出信号と前記偶数ライン読出信号とを１フィールド期間毎に交互に出力し、前記固体撮像素子を駆動する駆動回路と、
前記読出モード選択手段により１画素独立読出モードが選択されたとき、前記駆動回路により交互に出力された奇数ラインおよび偶数ライン読出信号に従って前記固体撮像素子から交互に読み出された奇数ラインおよび偶数ラインのフィールド画像を記憶する画像記憶手段と、
前記画像記憶手段に記憶された奇数ラインおよび偶数ラインのフィールド画像を合成して１フレーム分の静止画像を構成し、構成された１フレーム分の静止画像の垂直方向に隣接する２つの画素の信号を１ライン交互にずらして混合し、２つのフィールド画像を構成する画像混合手段とを備え、
前記駆動回路は、前記読出モード選択手段により１画素独立読出モードが選択されたとき、奇数ライン読出信号および偶数ライン読出信号のうち、常にいずれか一方の同じ読出信号から先に出力することを特徴とするビデオカメラ。
【請求項２】
動画を撮影するための操作命令を入力する動画撮影操作手段と、
静止画を撮影するための操作命令を入力する静止画撮影操作手段とを有し、
前記読出モード選択手段は、
前記動画撮影操作手段により操作命令が入力されたとき、前記２画素混合読出モードを選択し、前記静止画撮影操作手段により操作命令が入力されたとき、前記１画素独立読出モードを選択することを特徴とする請求項１に記載のビデオカメラ。
【請求項３】
前記静止画撮影操作手段により操作命令が入力され、前記読出モード選択手段により１画素独立読出モードが選択されたとき、前記駆動回路により次に出力される読出信号が先に出力すべきライン読出信号かどうかを判別する読出信号判別回路と、
前記読出信号判別回路により次に出力されるライン読出信号が、先に出力すべきライン読出信号でないと判別されたとき、当該読出信号の出力を中止させるマスク信号を出力するマスク信号出力回路とを有し、
前記駆動回路は、前記マスク信号出力回路により出力されたマスク信号が入力されたとき、次のライン読出信号の出力を中止することを特徴とする請求項２に記載のビデオカメラ。
【請求項４】
前記静止画撮影操作手段により操作命令が入力されたとき、所定のタイミングでストロボ照明を１回発光するストロボ照明手段と、
前記読出信号判別回路により次に出力されるライン読出信号が、先に出力すべきライン読出信号でないと判別されたとき、前記ストロボ照明手段の発光時期を、前記読出信号判別回路により次に出力されるライン読出信号が、先に出力すべきライン読出信号であると判別されたときよりも、１フィールド期間遅延させる遅延回路とを有することを特徴とする請求項３に記載のビデオカメラ。
【請求項５】
前記固体撮像素子は、ＣＣＤ（charge coupled device ）撮像素子であることを特徴とする請求項１に記載のビデオカメラ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、補色型のカラーフィルタアレイを通して入力された被写体の像を電気信号に変換して蓄積し、蓄積された信号を、いわゆる２画素混合読出方式により読出可能な固体撮像素子を備えたビデオカメラに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、動画に加え、デジタルカメラや電子スチルカメラのように静止画を撮影することができるビデオカメラが知られている。静止画の撮影には、ストロボ照明が有効である。ビデオカメラの１フレーム分が（１／３０）ｓｅｃ毎に撮影されるのに対し、ストロボの発光時間は数μｓｅｃ程度と極めて短いため、被写体が動いていても、ほとんどブレのない鮮明な画像を得ることができる。
【０００３】
ところで、民生用のビデオカメラには、補色型のカラーフィルタアレイが設けられた単板式のＣＣＤ撮像素子が使用されている。単板式のＣＣＤ撮像素子は、１個の撮像素子から輝度信号と色信号とを得るようにしたものである。ＣＣＤ撮像素子が１つのため、光学系の構成を簡単かつ小型にでき、小型かつ安価なビデオカメラを提供することができる。
【０００４】
補色型のカラーフィルタアレイは、輝度信号の解像度および感度が高い画像を得るために使用される。これに対し、デジタルカメラでは、解像度や感度よりも色調が良い画像が優先され、原色型のカラーフィルタアレイが使用される場合が多い。
【０００５】
カラーフィルタアレイには、種々の配列方式があるが、補色型カラーフィルタアレイには、フィールド色差順次方式が多く採用されている。フィールド色差順次方式は、色信号を色差信号の形式で走査線毎に線順次で得る方式である。この配列の補色型カラーフィルタアレイを使用した場合、ＣＣＤ撮像素子では、２画素混合読出方式によるインタレースが行われる。
【０００６】
２画素混合読出方式は、垂直方向に隣接する２つの画素の信号を加算もしくは平均化して混合する処理を、１ライン交互にずらして行い、２つのフィールド画像を得るものである。２つのフィールド画像は、それぞれＣＣＤ撮像素子の全画素の信号を読み出して構成されるため、各画素の信号蓄積時間は１フィールド期間となる。このため、フィールド蓄積方式、あるいは、フィールド読出方式とも呼ばれる。この垂直方向の２画素の信号の混合処理は、一般に垂直転送レジスタで行われる。得られた２つのフィールド画像信号に例えばフィルタリング処理等の信号処理を施すことで、輝度信号および色信号が分離されて取り出される。
【０００７】
図６は、静止画撮影モードを有する従来のビデオカメラの構成を示すブロック図である。
図６に示すように、このビデオカメラは、レンズ１、ＣＣＤ撮像素子２、ＣＣＤ駆動回路３、同期信号発生回路４、第１信号処理回路５、第２信号処理回路６およびストロボ照明装置１０を備える。
【０００８】
ストロボ照明装置１０は、このビデオカメラにより静止画を撮影するときに使用される。ストロボ照明装置１０は、ストロボ発光信号ＳＴＲが入力されたとき、ストロボを発光し、被写体を照らす。レンズ１は、被写体の像をＣＣＤ撮像素子２に結像する。同期信号発生回路４は、１フィールド期間毎に垂直同期信号ＶＳを発生する。
【０００９】
ＣＣＤ駆動回路３は、ＣＣＤ撮像素子２を駆動する。ＣＣＤ駆動回路３は、ＣＣＤ撮像素子２の全画素のうち奇数ラインの画素の信号を読み出すため奇数ライン読出信号と、ＣＣＤ駆動回路２の全画素のうち偶数ラインの画素の信号を読み出すための偶数ライン読出信号とを、同期信号発生回路４の垂直同期信号ＶＳに同期してＣＣＤ撮像素子２に出力する。
【００１０】
ＣＣＤ撮像素子２は、補色型のカラーフィルタアレイを通して入力された被写体の像を、マトリクス状に配置された複数の画素により電気信号に光電変換して蓄積し、各画素に蓄積された信号を複数の垂直転送レジスタおよび水平転送レジスタを介して出力する。ＣＣＤ撮像素子２の各画素から構成される１フレーム分の画像のうち、垂直方向に隣接する２つの画素の信号は、各垂直転送レジスタにより混合され、１フィールド分の画像が構成される。この２つの画素の混合は、１フィールド期間毎に１ライン交互にずらして行われる。
【００１１】
第１信号処理回路５は、ＣＣＤ撮像素子２から出力された画像信号を増幅するとともに、ＣＤＳ（correlated double sampling；相関二重サンプリング）処理等の信号処理を施す。ＣＤＳ処理は、画像信号に混入したＣＣＤ撮像素子２の各画素の蓄積電荷のリセット雑音を除去する処理である。第２信号処理回路６は、第１信号処理回路５から出力された画像信号から輝度信号および色信号を分離して取り出すとともに、ガンマ補正等の信号処理を行い、ビデオ信号を出力する。
【００１２】
図７は、図６に示された従来のビデオカメラの静止画撮影モードの動作を示すタイムチャートである。
同期信号発生回路４により１フィールド期間毎に垂直同期信号ＶＳが発せられ、ＣＣＤ駆動回路３により、この垂直同期信号ＶＳに同期して奇数ライン読出信号および偶数ライン読出信号が出力される。
【００１３】
ストロボ発光信号ＳＴＬがＨレベルに立ち上がると、このＨレベルの間、ストロボ照明装置１０によりストロボ照明が行われ、レンズ１により被写体の像がＣＣＤ撮像素子２に結像され、被写体の像が電気信号に変換されて蓄積される。そして、次の垂直同期信号に同期してＣＣＤ駆動回路３から奇数ラインおよび偶数ライン読出信号が出力される。
【００１４】
ＣＣＤ撮像素子２では、奇数ライン読出信号および偶数ライン読出信号が入力されると、全画素に蓄積された信号がそれぞれの垂直転送レジスタに出力され、垂直方向に隣接する２つの画素の信号が混合され、ＣＣＤ撮像素子２の１フレーム分の画像から１フィールド分の画像が構成される。この１フィールド分の画像信号は、複数の垂直転送レジスタによりライン単位に垂直方向に転送され、水平転送レジスタに転送される。水平転送レジスタに転送された１ライン分の画像信号は、水平方向に転送され、１次元のフィールド画像信号が出力される。
【００１５】
ＣＣＤ撮像素子２から出力された１フィールド分の画像信号は、第１信号処理回路５および第２信号処理回路６によりそれぞれの信号処理が施され、ビデオ信号として出力される。この１フィールド分のビデオ信号は、内部の画像メモリ等に記憶されるか、外部装置に出力される。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、静止画撮影モードを有する従来のビデオカメラにあっては、１回のストロボ照明で撮影される静止画像は、ＣＣＤ撮像素子２の１フィールド分の画像のため、その垂直解像度は、ＣＣＤ撮像素子２の１フレーム分の画像の１／２に低下してしまう。このため、先鋭さに欠ける画像となってしまうといった問題があった。
【００１７】
この発明は、かかる問題点を解決するためになされたものであり、動画の撮影時には、従来のように２画素混合読出方式により固体撮像素子から画像信号を読み出す一方、静止画の撮影時には、いわゆる１画素独立読出方式により固体撮像素子から画像信号を読み出すことで、１回の撮影で固体撮像素子の１フレーム分の静止画像を得ることができるビデオカメラを提供することを目的とする。
【００１８】
さらに、この発明は、垂直方向に隣接する２つの画素のカラーフィルタの色が異なることから、これらの画素の信号飽和条件が異なる点に着目し、１画素独立読出方式によりそれぞれ読み出される固体撮像素子の奇数フィールド画像信号および偶数フィールド画像信号のうち、常にいずれか一方の同じフィールド画像信号から先に読み出すようにすることで、再現性の良い静止画像を撮影することができるビデオカメラを提供することを目的とする。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
この発明に係るビデオカメラは、補色型のカラーフィルタアレイを通して入射する光を光電変換して蓄積するマトリクス状に配置された複数の画素と、前記複数の画素の各列のそれぞれに設けられ、対応する列の画素に蓄積された信号を入力し、入力された信号を垂直方向に転送する複数の垂直転送レジスタと、前記複数の垂直転送レジスタにより垂直方向に転送された１ライン分の信号を入力し、入力された１ライン分の信号を水平方向に転送して出力する水平転送レジスタとを有し、前記垂直転送レジスタは、垂直方向に隣接する２つの画素の信号を１フィールド期間毎に１ライン交互にずらして加算もしくは平均化して混合する２画素混合手段を有する固体撮像素子と、前記複数の画素から構成される１フレーム分の画像のうち、垂直方向に隣接する２つの画素の信号を１フィールド期間毎に１ライン交互にずらして混合し、混合された１フィールド分の画像を読み出す２画素混合読出モード、並びに、前記複数の画素から構成される１フレーム分の画像のうち、奇数ラインのフィールド画像と偶数ラインのフィールド画像とを１フィールド期間毎に交互に読み出す１画素独立読出モードのうち、いずれか一方の読出モードを選択する読出モード選択手段と、前記読出モード選択手段により２画素混合読出モードが選択されたとき、前記複数の画素のうち奇数ラインの画素の信号を読み出すための奇数ライン読出信号および前記複数の画素のうち偶数ラインの画素の信号を読み出すための偶数ライン読出信号を１フィールド期間毎に出力し、前記読出モード選択手段により１画素独立読出モードが選択されたとき、前記奇数ライン読出信号と前記偶数ライン読出信号とを１フィールド期間毎に交互に出力し、前記固体撮像素子を駆動する駆動回路と、前記読出モード選択手段により１画素独立読出モードが選択されたとき、前記駆動回路により交互に出力された奇数ラインおよび偶数ライン読出信号に従って前記固体撮像素子から交互に読み出された奇数ラインおよび偶数ラインのフィールド画像を記憶する画像記憶手段と、前記画像記憶手段に記憶された奇数ラインおよび偶数ラインのフィールド画像を合成して１フレーム分の静止画像を構成し、構成された１フレーム分の静止画像の垂直方向に隣接する２つの画素の信号を１ライン交互にずらして混合し、２つのフィールド画像を構成する画像混合手段とを備え、前記駆動回路は、前記読出モード選択手段により１画素独立読出モードが選択されたとき、奇数ライン読出信号および偶数ライン読出信号のうち、常にいずれか一方の同じ読出信号から先に出力することを特徴とするものである。
【００２０】
また、この発明に係るビデオカメラは、動画を撮影するための操作命令を入力する動画撮影操作手段と、静止画を撮影するための操作命令を入力する静止画撮影操作手段とを有し、前記読出モード選択手段は、前記動画撮影操作手段により操作命令が入力されたとき、前記２画素混合読出モードを選択し、前記静止画撮影操作手段により操作命令が入力されたとき、前記１画素独立読出モードを選択することを特徴とするものである。
【００２１】
さらに、この発明に係るビデオカメラは、前記静止画撮影操作手段により操作命令が入力され、前記読出モード選択手段により１画素独立読出モードが選択されたとき、前記駆動回路により次に出力される読出信号が先に出力すべきライン読出信号かどうかを判別する読出信号判別回路と、前記読出信号判別回路により次に出力されるライン読出信号が先に出力すべきライン読出信号でないと判別されたとき、当該読出信号の出力を中止させるマスク信号を出力するマスク信号出力回路とを有し、前記駆動回路は、前記マスク信号出力回路により出力されたマスク信号が入力されたとき、次のライン読出信号の出力を中止することを特徴とするものである。
【００２２】
また、この発明に係るビデオカメラは、前記静止画撮影操作手段により操作命令が入力されたとき、所定のタイミングでストロボ照明を１回発光するストロボ照明手段と、前記読出信号判別回路により判別された読出信号が、最初に出力すべきラインの読出信号でないとき、前記ストロボ照明手段の発光時期を、前記読出信号判別回路により判別された読出信号が最初に出力すべきラインの読出信号のときよりも、１フィールド期間遅延させる遅延回路とを有することを特徴とするものである。
【００２３】
また、この発明に係るビデオカメラは、前記固体撮像素子は、ＣＣＤ（charge coupled device ）撮像素子であることを特徴とするものである。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、この発明に係るビデオカメラの好ましい実施の形態を図面を参照して説明する。
実施の形態１．
図１は、この発明に係る一実施の形態のビデオカメラの構成を示すブロック図である。
このビデオカメラは、動画に加え、静止画を撮影する機能を有し、図１に示すように、動画ボタン１１、静止画ボタン１２、読出モード選択回路１３、ストロボ信号発生回路１４、読出順序制御回路１５、レンズ２１、ＣＣＤ撮像素子２２、ＣＣＤ駆動回路２３、同期信号発生回路２４、第１信号処理回路２５、第２信号処理回路２６、切替器３１、メモリ制御演算回路３２および画像メモリ３３を備える。
【００２５】
動画ボタン１１は、このビデオカメラにより動画を撮影するための操作ボタンである。撮影者により動画ボタン１１が押されると、動画の撮影が開始される。静止画ボタン１２は、このビデオカメラにより静止画を撮影するための操作ボタンである。撮影者により静止画ボタン１２が押されると、静止画の撮影が１回行われる。
【００２６】
読出モード選択回路１３は、後述するＣＣＤ駆動回路２３の読出モードを選択するものであり、撮影者により動画ボタン１１が押されたとき、２画素混合読出モードを選択する読出モード選択信号ＭＳＥＬをＣＣＤ駆動回路２３に出力し、撮影者により静止画ボタン１２が押されたとき、１画素独立読出モードを選択する読出モード選択信号ＭＳＥＬをＣＣＤ駆動回路２３に出力する。
【００２７】
ストロボ信号発生回路１４は、撮影者により静止画ボタン１２が押されたとき、ストロボ照明装置２０によりストロボを発光するためのストロボ発光信号ＳＴＲを所定のタイミングで発する。このストロボ信号発生回路１４により発せられたストロボ発光信号ＳＴＲは、読出順序制御回路１５を介してストロボ照明装置２０、ＣＣＤ駆動回路２３およびメモリ制御演算回路３２に出力される。
【００２８】
ストロボ照明装置２０は、このビデオカメラにより静止画を撮影するときに使用される。ストロボ照明装置２０は、ストロボ発光信号ＳＴＲが入力されたとき、ストロボを発光し、被写体を照らす。ストロボの発光時間は、３μｓｅｃ程度である。
レンズ２１は、被写体の像をＣＣＤ撮像素子２２に結像する。レンズ２１の絞りは、動画撮影および静止画撮影のそれぞれに最適となる開き量があらかじめ設定されている。
【００２９】
同期信号発生回路２４は、１フィールド期間毎に垂直同期信号ＶＳを発生する。ＣＣＤ駆動回路２３は、ＣＣＤ撮像素子２２を駆動する。ＣＣＤ駆動回路２３は、読出モード選択回路１３により２画素混合読出モード（動画撮影モード）が選択されたとき、同期信号発生回路２４により発せられる垂直同期信号ＶＳに同期して、奇数ライン読出信号および偶数ライン読出信号を出力する。
【００３０】
ＣＣＤ駆動回路２３は、読出モード選択回路１３により１画素独立読出モード（静止画撮影モード）が選択され、ストロボ発光信号ＳＴＲが入力されたとき、同期信号発生回路２４により発せられる垂直同期信号ＶＳに同期して、奇数ライン読出信号と偶数ライン読出信号とを交互に出力する。さらに、ＣＣＤ駆動回路２３は、静止画撮影モードのときには、常に、奇数ライン読出信号を先に出力してから偶数ライン読出信号を出力するように、後述する読出順序制御回路１５により制御される。
【００３１】
なお、奇数ライン読出信号は、ＣＣＤ撮像素子２２の全画素のうち奇数ラインの画素の信号を読み出すための信号であり、偶数ライン読出信号は、ＣＣＤ撮像素子２２の全画素のうち偶数ラインの信号を読み出すための信号である。
【００３２】
図２は、図１に示されたＣＣＤ撮像素子２２の構成を示す図である。
図２に示すように、ＣＣＤ撮像素子２２は、補色型のカラーフィルタアレイを通して入力された被写体の像を電気信号に変換して蓄積する、マトリクス状に配置された複数の画素５０を備える。また、ＣＣＤ撮像素子２２は、複数の画素５０の各列のそれぞれに設けられ、対応する列の画素５０に蓄積された画像信号を入力し、入力された画像信号を垂直方向に転送する複数の垂直転送レジスタ６０と、これらの垂直転送レジスタ６０により垂直方向に転送された１ライン分の画像信号を入力し、入力された画像信号を水平方向に転送して出力する水平転送レジスタ７０とを備える。
【００３３】
補色型のカラーフィルタアレイは、例えば、フィールド色差順次方式のカラーフィルタアレイにより構成されている。フィールド色差順次方式は、色信号を色差信号の形式で走査線毎に線順次で得る方式である。この補色型のカラーフィルタアレイでは、１列目に、Ｙｅ、Ｍｇ、Ｃｙ、Ｍｇのカラーフィルタが、２列目に、Ｃｙ、Ｇ、Ｙｅ、Ｇのカラーフィルタが配置された４×２画素を基本単位するパターンが繰り返されている。
【００３４】
なお、Ｙｅ（yellow）、Ｍｇ（magenta ）、Ｃｙ（cyan）、Ｒ（red ）、Ｇ（green）Ｂ（blue）である。また、補色型のカラーフィルタアレイの配列は、これに限るものでなく、垂直方向に隣接する２つの画素の色が異なるように配列されていればよい。
【００３５】
この補色型のカラーフィルタアレイを通して入力され、各画素５０に蓄積された被写体の像の信号は、従来よく知られるように、２画素混合読出方式によるインタレースが必要になる。
【００３６】
全画素５０のうち、奇数ラインの各画素５０は、ＣＣＤ駆動回路２３から出力された奇数ライン読出信号がＣＣＤ撮像素子２２に入力されたとき、それぞれの信号をそれぞれの垂直転送レジスタ６０に出力する。全画素５０のうち、偶数ラインの各画素５０は、ＣＣＤ駆動回路２３から出力された偶数ライン読出信号がＣＣＤ撮像素子２２に入力されたとき、それぞれの信号をそれぞれの垂直転送レジスタ６０に出力する。
【００３７】
前述のように、読出モード選択回路１３により２画素混合読出モードが選択されたときには、ＣＣＤ駆動回路２３により垂直同期信号ＶＳに同期して、奇数ライン読出信号および偶数ライン読出信号が出力される。これにより、ＣＣＤ撮像素子２２の全画素５０の信号が同時にそれぞれの垂直転送レジスタ６０に出力される。
【００３８】
また、読出モード選択回路１３により１画素独立読出モードが選択され、ＣＣＤ駆動回路２３にストロボ発光信号ＳＴＲが入力されたときには、ＣＣＤ駆動回路２３により最初の垂直同期信号ＶＳに同期して奇数ライン読出信号が出力され、次の垂直同期信号ＶＳに同期して偶数ライン読出信号が出力される。これにより、ＣＣＤ駆動回路２３の奇数ラインの各画素５０の信号が先に出力され、その１フィールド期間後に、偶数ラインの各画素の信号が出力される。
【００３９】
各垂直転送レジスタ６０は、垂直方向に隣接する２つの画素５０の信号を加算もしくは平均化して混合する処理を、１フィールド期間毎に１ライン交互にずらして行う、図示しない従来良く知られる２画素混合手段を有する。
【００４０】
２画素混合手段は、２画素混合読出モードのときには、ｎを整数とすると、全画素５０のうち（２ｎ＋１）ライン目および（２ｎ＋２）ライン目の画素５０の信号を混合し、第１フィールド画像を構成する処理と、全画素５０のうち（２ｎ＋１）ライン目および（２ｎ）ライン目の画素５０の信号を混合し、第２フィールド画像を構成する処理とを、垂直同期信号ＶＳに同期して交互に行う。これにより、第１フィールド画像と第２フィールド画像とが垂直同期信号ＶＳに同期して交互にＣＣＤ撮像素子２２から出力される。
【００４１】
なお、１画素独立読出モードのときには、垂直方向に隣接する２つの画素の信号は同時に出力されないため、２つの画素の信号が混合されることはない。このため、奇数ライン読出信号の入力に応じて読み出された奇数フィールド画像、偶数ライン読出信号の入力に応じて読み出された偶数フィールド画像がそれぞれＣＣＤ撮像素子２２から出力される。
【００４２】
図１に戻り、第１信号処理回路２５は、図示しないＣＤＳ（correlated double sampling；相関二重サンプリング）回路やＡＧＣ（auto gain control ）回路等からなる。ＣＤＳ回路は、ＣＣＤ撮像素子２２から出力された画像信号に混入したＣＣＤ撮像素子２２の各画素５０の蓄積電荷のリセット雑音を除去する。ＡＧＣ回路は、ＣＤＳ処理された画像信号を適正なレベルに増幅する。
【００４３】
ＡＧＣ回路の利得は、動画撮影および静止画撮影のそれぞれに最適となる利得があらかじめ設定されている。静止画撮影モードのときには、ストロボ照明装置２０の発光に合わせて適正なレベルの画像信号が得られるように利得が設定されている。このため、ストロボ照明装置２０の消灯時には、画像信号に含まれる輝度信号のレベルは、ほとんどゼロになる。
【００４４】
切替器３１は、第１信号処理回路２５に接続された入力端子Ａと、メモリ制御演算回路３２に接続された出力端子Ｂおよび入力端子Ｃと、第２信号処理回路２６に接続された出力端子Ｄと、読出モード選択回路１３に接続された入力端子を有する。
切替器３１は、読出モード選択回路１３により２画素混合読出モードが選択されたとき、入力端子Ａと出力端子Ｄとを接続する。切替器３１は、読出モード選択回路１３により１画素独立読出モードが選択されたとき、入力端子Ａと出力端子Ｂとを接続し、入力端子Ｃと出力端子Ｄとを接続する。
【００４５】
すなわち、第１信号処理回路２５から出力された画像信号は、２画素混合読出モードのときには、単に切替器３１を経由して第２信号処理回路２６に出力され、１画素独立読出モードのときには、切替器３１を経由してメモリ制御演算回路３２に出力される。
第２信号処理回路２６は、入力された画像信号から輝度信号および色信号を分離して取り出すとともに、ガンマ補正等の信号処理を行い、ビデオ信号を出力する。
【００４６】
メモリ制御演算回路３２は、読出モード選択回路１３により１画素独立読出モードが選択されたとき、第１信号処理回路２５から出力された奇数フィールド画像および偶数フィールド画像を切替器３１を介して入力し、入力された奇数フィールド画像および偶数フィールド画像を画像メモリ３３に記憶する。
【００４７】
また、メモリ制御演算回路３２は、画像メモリ３３に記憶された奇数フィールド画像および偶数フィールド画像をＣＣＤ撮像素子２２の画素配列に対応するように並べ替え１フレーム分の画像を構成する。さらに、メモリ制御演算回路３２は、並べ替えられた１フレーム分の画像から、２画素混合読出モードにおけるＣＣＤ撮像素子２２の垂直転送レジスタ６０と同様に、垂直方向に隣接する画素５０の信号を加算もしくは平均化して混合する処理を、１ライン交互にずらして行い、第１フィールド画像および第２フィールド画像を構成する。
【００４８】
読出順序制御回路１５は、ストロボ信号発生回路１４から出力されたストロボ発光信号ＳＴＲを入力し、入力されたストロボ発光信号ＳＴＲをＣＣＤ駆動回路２３の読出信号の出力状態に応じて出力する。
【００４９】
図３は、図１に示された読出順序制御回路１５の構成を示すブロック図である。
図３に示すように、読出順序制御回路１５は、読出ライン判別回路４１、１Ｖ遅延回路４２、セレクタ４３およびマスク信号出力回路４４を備える。
【００５０】
読出順序制御回路１５に入力されたストロボ発光信号ＳＴＲは、読出ライン判別回路４１、１Ｖ遅延回路４２およびセレクタ４３に入力される。
読出ライン判別回路４１は、ストロボ発光信号ＳＴＲが入力されたとき、ＣＣＤ駆動回路２３により奇数ライン読出信号および偶数ライン読出信号のいずれの読出信号が、直後の垂直同期信号ＶＳに同期して出力されるかを判別する。読出ライン判別回路４１は、偶数ライン読出信号が出力されると判別されたときには、ストロボ発光信号ＳＴＲを遅延させるための遅延信号ＤＬＹをセレクタ４３およびマスク信号出力回路４４に出力する。
【００５１】
１Ｖ遅延回路４２は、入力されたストロボ発光信号ＳＴＲを１フィールド期間遅延させて出力する。
セレクタ４３は、入力端子Ａ、入力端子Ｂおよび出力端子Ｃを有する。セレクタ４３は、読出ライン判別回路４１から出力された遅延信号ＤＬＹが入力されたとき、入力端子Ａと出力端子Ｃとを接続し、遅延信号ＤＬＹが入力されないとき、入力端子Ｂと出力端子Ｃとを接続する。
【００５２】
すなわち、読出ライン判別回路４１により偶数ライン読出信号が出力されると判別されたときには、１Ｖ遅延回路４２により１フィールド期間遅延されたストロボ発光信号ＳＴＲがセレクタ４３から出力され、読出ライン判別回路４１により奇数ライン読出信号が出力されると判別されたときには、ストロボ発光信号ＳＴＲは、遅延されずにセレクタ４３から出力される。
【００５３】
マスク信号出力回路４４は、読出ライン判別回路４１から出力された遅延信号ＤＬＹが入力されたとき、ＣＣＤ駆動回路２３の偶数ライン読出信号の出力を中止するためのマスク信号ＭＡＳＫを出力する。ＣＣＤ駆動回路２３は、マスク信号出力回路４４から出力されたマスク信号ＭＡＳＫが入力されたとき、次の偶数ライン読出信号の出力を中止する。
【００５４】
なお、ストロボ照明装置２０のストロボの発光時期、すなわち、ストロボ信号発生回路１４によるストロボ発光信号ＳＴＲの発生時期は、ＣＣＤ駆動回路２３の奇数ライン読出信号および偶数ライン読出信号の出力と時間的に重ならないように設定されている。ＣＣＤ撮像素子２２の垂直転送レジスタ６０による画像信号の転送中に、ストロボを発光すると、各画素５０に信号が蓄積されずに、そのまま垂直転送レジスタ６０に転送され、信号がなくなってしまうからである。
【００５５】
図４は、図１〜図３に示されたビデオカメラの静止画撮影モードの動作を示すタイムチャートである。
同期信号発生回路２４により１フィールド期間毎に垂直同期信号ＶＳが発せられ、ＣＣＤ駆動回路２３により、この垂直同期信号ＶＳに同期して奇数ライン読出信号および偶数ライン読出信号が交互に出力される。
【００５６】
撮影者により静止画ボタン１２が押されると、期間Ａにおいて、読出モード選択回路１３により１画素独立モードを選択する読出モード選択信号ＭＳＥＬがＣＣＤ駆動回路２３および切替器３１に出力される。同時に、ストロボ信号発生回路１４により所定のタイミングでストロボ発光信号ＳＴＲが発せられ、読出順序制御回路１５の読出ライン判別回路４１、１Ｖ遅延回路４２およびセレクタ４３に入力される。
【００５７】
読出ライン判別回路４１では、次の期間Ｂの垂直同期信号ＶＳに同期してＣＣＤ駆動回路２３により奇数ライン読出信号および偶数ライン読出信号のいずれの読出信号が出力されるかが判別される。図４から理解されるように、期間Ａでは、ＣＣＤ駆動回路２３により奇数ライン読出信号が出力されたので、期間Ｂでは、ＣＣＤ駆動回路２３により偶数ライン読出信号が出力される。このため、読出ライン判別回路４１により偶数ライン読出信号が出力されると判別され、遅延信号ＤＬＹがセレクタ４３およびマスク信号出力回路４４に出力される。
【００５８】
一方、１Ｖ遅延回路４２では、入力されたストロボ発光信号ＳＴＲが１フィールド期間遅延され、セレクタ４３に出力される。セレクタ４３では、読出ライン判別回路４１により出力された遅延信号ＤＬＹが入力され、入力端子Ａと出力端子Ｃとが接続される。これにより、読出ライン判別回路４１に入力されたストロボ発光信号ＳＴＲは、１フィールド期間遅延されて読出ライン判別回路４１から出力される。
【００５９】
一方、マスク信号出力回路４４では、遅延信号ＤＬＹが入力されると、ＣＣＤ駆動回路２３の偶数ライン読出信号の出力を中止するためのマスク信号ＭＡＳＫが出力される。これにより、ＣＣＤ駆動回路２３では、期間Ｂの垂直同期信号ＶＳに同期する、図中、破線で示される偶数ライン読出信号の出力が中止される。
【００６０】
期間Ｂにおいて、読出ライン判別回路４１により１フィールド期間遅延されたストロボ発光信号ＳＴＲがストロボ照明装置２０、ＣＣＤ駆動回路２３およびメモリ制御演算回路３２に入力される。ストロボ照明装置２０では、ストロボ発光が行われ、照明が当てられた被写体の像がＣＣＤ撮像素子２２の各画素５０に取り込まれる。
【００６１】
期間Ｃにおいて、ＣＣＤ駆動回路２３により垂直同期信号ＶＳに同期して奇数ライン読出信号が出力され、ＣＣＤ撮像素子２２の奇数ラインの各画素５０のそれぞれの信号が垂直転送レジスタ６０および水平転送レジスタ７０を介して出力される。ＣＣＤ撮像素子２２から出力された奇数フィールドの画像信号は、第１信号処理回路２５により所定の信号処理が施され、メモリ制御演算回路３２を介して画像メモリ３３に記憶される。
【００６２】
期間Ｄにおいて、ＣＣＤ駆動回路２３により垂直同期信号ＶＳに同期して偶数ライン読出信号が出力され、ＣＣＤ撮像素子２２の偶数ラインの各画素５０のそれぞれの信号が垂直転送レジスタ６０および水平転送レジスタ７０を介して出力される。ＣＣＤ撮像素子２２から出力された偶数フィールドの画像信号は、第１信号処理回路２５により所定の信号処理が施され、メモリ制御演算回路３２を介して画像メモリ３３に記憶される。
【００６３】
画像メモリ３３に記憶された奇数フィールドおよび偶数フィールドの画像信号は、メモリ制御演算回路３２によりＣＣＤ撮像素子２２の画素配列に対応するように並べ替えられ１フレーム分の画像が構成され、さらに、垂直方向に隣接する画素５０の信号を混合する処理が１ライン交互にずらして行われ、第１フィールド画像および第２フィールド画像が構成される。第１フィールド画像および第２フィールド画像は、メモリ制御演算回路３２により読み出され、切替器３１を介して第２信号処理回路２６に出力される。
【００６４】
第２信号処理回路２６により第１フィールド画像および第２フィールド画像から輝度信号および色信号が分離して取り出され、ガンマ補正等の所定の信号処理が施され、ビデオ信号として出力される。出力されたビデオ信号は、図示しない内部の画像メモリに記憶されるか、外部装置に出力される。
【００６５】
なお、ストロボ発光信号ＳＴＲが読出順序制御回路１５に入力され、読出ライン判別回路４１により次の期間に奇数ライン読出信号が出力されると判別されたときには、読出ライン判別回路４１により遅延信号ＤＬＹは出力されず、セレクタ４３の入力端子Ｂと出力端子Ｃとが接続されるので、読出順序制御回路１５に入力されたストロボ発光信号ＳＴＲは遅延されずに、そのまま読出順序制御回路１５から出力される。
【００６６】
これにより、次の期間において、ＣＣＤ駆動回路２３により垂直同期信号ＶＳに同期して奇数ライン読出信号が出力され、ＣＣＤ撮像素子２２から奇数フィールドの画像信号が出力され、さらに次の期間において、ＣＣＤ駆動回路２３により垂直同期信号ＶＳに同期して偶数ライン読出信号が出力され、ＣＣＤ撮像素子２２から偶数フィールドの画像信号が出力される。
【００６７】
また、このビデオカメラの動画撮影モードの動作は、従来のビデオカメラと同様の動作であるため、その説明を省略する。
【００６８】
以上説明したように、この実施の形態のビデオカメラでは、撮影者により静止画ボタン１２が押されたとき、読出モード選択回路１３により１画素独立モードを選択する。ＣＣＤ駆動回路２３により奇数ライン読出信号と偶数ライン読出信号とを垂直同期信号ＶＳに同期して交互に出力し、ＣＣＤ撮像素子２２から奇数フィールドの画像信号と偶数フィールドの画像信号とを交互に読み出す。これら奇数フィールドおよび偶数フィールドの画像信号からメモリ制御演算回路３２により第１および第２フィールドの画像信号が構成される。したがって、１回の撮影で、ＣＣＤ撮像素子２２の１フレーム分の画像信号を得ることができるので、垂直解像度の高い静止画像を得ることができる。
【００６９】
また、この実施の形態のビデオカメラでは、読出順序制御回路１５を設け、ＣＣＤ駆動回路２３により、常に、奇数ライン読出信号を先に出力してから偶数ライン読出信号を出力するように構成する。
【００７０】
ところで、図２に示された補色型のカラーフィルタアレイでは、垂直方向に隣接する２つの画素５０のそれぞれのカラーフィルタの色が異なる。このため、垂直方向に隣接する２つの画素の信号飽和の光量レベルも異なる。
一般に、ＣＣＤ撮像素子では、Ｓ／Ｎ比（signal-to-noise ratio ）の良好な画像を得るため、そのダイナミックレンジの上限に近い領域まで活用する。このため、ＣＣＤ撮像素子の各画素では、信号飽和が発生し、それぞれの画素からあふれた信号電荷が隣接する画素や信号線にもれこむ場合が多い。
【００７１】
したがって、同じ被写体を同じ照明で撮影した場合、最初に読み出すフィールド画像の違いにより、信号レベルの異なる画像が得られることになる。
そこで、この実施の形態のビデオカメラでは、静止画を撮影するとき、常に奇数フィールド画像から読み出すように構成することで、例えば、同じ照明で同じ被写体の静止画を繰り返し撮影した場合、同じ信号レベルの画像が再現されるようにした。なお、常に偶数フィールド画像から読み出すようにしてもよいことはいうまでもない。
【００７２】
図５は、テストチャートが撮影された静止画像の輝度信号の比較例を示す図である。
図５（ａ）に示すように、一様な赤色の領域８０Ｒ、一様な青色の領域８０Ｂ、一様な黄色の領域８０Ｙが水平方向に並んだテストチャート８０の静止画を同じ照明で繰り返し２回撮影し、１回目に撮影された静止画像および２回目に撮影された静止画像を、同位置の１ラインの輝度信号により比較する。
【００７３】
図５（ｂ）に示すように、１回目の撮影において、ＣＣＤ撮像素子の偶数フィールド画像から先に読み出し、２回目の撮影において、ＣＣＤ撮像素子の奇数フィールド画像から先に読み出し、それぞれの静止画像を撮影すると、テストチャートの黄色の部分の輝度信号のレベルにΔＹの差が生じてしまい、１回目には明るい画像が、２回目には暗い画像が得られる。
【００７４】
このように、カラーフィルタの色の違いによる２つの画素の信号飽和レベルの差の影響は、特に、黄色やシアン等の輝度レベルの高い色成分を含む画像信号に顕著に現れる。
【００７５】
これに対し、図５（ｃ）に示すように、１回目の撮影および２回目の撮影の双方とも、奇数フィールド画像から先に読み出すと、テストチャートの黄色部分の輝度信号の差がない静止画像が得られる。したがって、再現性の良い静止画像を撮影することができる。
【００７６】
なお、この実施の形態のビデオカメラでは、静止画ボタン１２が押されたとき、ストロボ照明装置２０によりストロボを発光するように構成しているが、ストロボの発光は必要に応じて行うように構成してもよい。
【００７７】
例えば、図示しない液晶パネルにメニュー画面を表示し、静止画ボタン１２が押されたとき、強制的にストロボを発光させるモード、強制的にストロボを発光させないモード、周囲の明るさを検知し、検知された明るさが一定値以下のとき、ストロボを発光する自動モードのうち、いずれかの１つのモードをあらかじめ設定するように構成することが可能である。
【００７８】
また、この実施の形態のビデオカメラでは、静止画ボタン１２が押されたとき、１画素独立読出モードを選択するように構成しているが、例えば、図示しない液晶パネルにメニュー画面を表示し、２画素混合読出モードおよび１画素独立読出モードのうち、いずれか１つの読出モードをあらかじめ選択するように構成することも可能である。
【００７９】
【発明の効果】
この発明のビデオカメラによれば、読出モード選択手段により１画素独立読出モードが選択されたとき、駆動回路により奇数ライン読出信号と偶数ライン読出信号とが１フィールド期間毎に交互に出力される。このとき、駆動回路からは、常に同じ読出信号から先に出力される。これにより、固体撮像素子から奇数フィールドの画像と偶数フィールドの画像とが常に同じ順序で出力され、画像記憶手段に記憶される。奇数フィールドおよび偶数フィールドの画像は、画像混合手段により１フレーム分の静止画像に合成され、さらに、垂直方向に隣接する２つの画素の信号を１ライン交互にずらして混合された２つのフィールド画像が構成される。
【００８０】
したがって、１度の撮影で２つのフィールド画像が得られ、１フレーム分の画像信号を取り出すことができるので、垂直解像度の高い画像を得ることができる。また、固体撮像素子から奇数フィールドの画像と偶数フィールドの画像とを常に同じ順序で読み出すことができるので、同じ被写体の静止画を繰り返し撮影した場合、信号の飽和レベルの変動のない、再現性の良い画像を得ることができる。
【００８１】
また、この発明のビデオカメラによれば、前記動画撮影操作手段により操作命令が入力されたとき、前記２画素混合読出モードを選択し、前記静止画撮影操作手段により操作命令が入力されたとき、前記１画素独立読出モードを選択する。したがって、従来通りの方法で動画を撮影することができ、静止画を撮影するときには、常に解像度の高い、再現性の良い静止画像を得ることができる。
【００８２】
さらに、この発明のビデオカメラによれば、前記静止画撮影操作手段により操作命令が入力され、前記読出モード選択手段により１画素独立読出モードが選択されたとき、前記駆動回路から次に出力される読出信号が先に出力すべきライン読出信号かどうかを読出信号判別回路により判別する。そして、当該読出信号が先に出力すべきライン読出信号でないと判別されたとき、マスク信号出力回路によりマスク信号を出力し、駆動回路により当該ライン読出信号の出力を中止する。
したがって、前記静止画撮影操作手段により操作命令が入力され、前記読出モード選択手段により１画素独立読出モードが選択されたとき、駆動回路により先に出力すべきラインの読出信号を確実に出力することができる。
【００８３】
また、この発明のビデオカメラによれば、前記静止画撮影操作手段により操作命令が入力されたときにストロボ照明を１回発光するストロボ照明手段を設け、前記駆動回路から次に出力される読出信号が、前記読出信号判別回路により先に出力すべきライン読出信号でないと判別されたとき、遅延回路により、前記駆動回路から次に出力される読出信号が、前記読出信号判別回路により先に出力すべきライン読出信号であると判別されたときよりも、ストロボ照明手段の発光時期を１フィールド期間遅延させる。
したがって、駆動回路から先に出力されるライン読出信号に合わせてストロボを発光することができるので、常に安定した明るさの静止画像を得ることができる。
【００８４】
また、この発明のビデオカメラによれば、ＣＣＤ撮像素子により固体撮像素子を構成するので、ＭＯＳ（metal oxide semiconductor ）撮像素子と比較してＳ／Ｎ比の高い画像を容易に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明に係る一実施の形態のビデオカメラの構成を示すブロック図である。
【図２】  図１に示されたＣＣＤ撮像素子２２の構成を示す図である。
【図３】  図１に示された読出順序制御回路１５の構成を示すブロック図である。
【図４】  図１〜図３に示されたビデオカメラの静止画撮影モードの動作を示すタイムチャートである。
【図５】  テストチャートが撮影された静止画像の輝度信号の比較例を示す図である。
【図６】  静止画撮影モードを有する従来のビデオカメラの構成を示すブロック図である。
【図７】  図６に示された従来のビデオカメラの静止画撮影モードの動作を示すタイムチャートである。
【符号の説明】
１１  動画ボタン、  １２  静止画ボタン、  １３  読出モード選択回路、  １４  ストロボ信号発生回路、  １５  読出順序制御回路、  ２０  ストロボ照明装置、  ２１  レンズ、  ２２  ＣＣＤ撮像素子、  ２３  ＣＣＤ駆動回路、２４  同期信号発生回路、  ２５  第１信号処理回路、  ２６  第２信号処理回路、  ３１  切替器、  ３２  メモリ制御演算回路、  ３３  画像メモリ、  ４１  読出ライン判別回路、  ４２  １Ｖ遅延回路、  ４３  セレクタ、  ４４マスク信号出力回路、  ５０  画素、  ６０  垂直転送レジスタ、  ７０  水平転送レジスタ、  ＶＳ  垂直同期信号、  ＭＳＥＬ  読出モード選択信号、  ＳＴＲ  ストロボ発光信号、  ＤＬＹ  遅延信号、  ＭＡＳＫ  マスク信号。
【図１】
0004132435.tif 000002
【図２】
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【図３】
0004132435.tif 000004
【図４】
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【図５】
0004132435.tif 000006
【図６】
0004132435.tif 000007
【図７】
0004132435.tif 000008