(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ(青）にそれぞれ専用の撮像素子を用いる３板方式撮像装置であり、前記撮像素子の水平および垂直方向の画素配列間隔をそれぞれPh、Pvとするとき、前記Ｇ用の撮像素子を前記ＲおよびＢ用の撮像素子に対し、水平・垂直方向にそれぞれ（Ph/2＋ａ）、（Pv/2＋ｂ） （a,bは定数、ａ＜Ph/2，b＜Pv/2）だけずらして配置する斜め画素ずらし配置を行う撮像装置であって、
前記Ｒ、Ｇ、Ｂ用の撮像素子の出力信号を入力とし、前記ＲおよびＢ用の撮像素子の画素信号と、前記ＲおよびＢ用の撮像素子の画素信号に対し空間的に左下最近傍または右下最近傍に位置する前記Ｇ用の撮像素子の画素信号とを用い、水平方向画素数が前記Ｇ用の撮像素子の２倍である第１の輝度信号を作成し、また、前記ＲおよびＢ用の撮像素子の画素信号と、前記ＲおよびＢ用の撮像素子の画素信号に対し空間的に左上最近傍または右上最近傍に位置する前記Ｇ用の撮像素子の画素信号とを用い、水平方向画素数が前記Ｇ用の撮像素子の２倍である第２の輝度信号を作成する輝度信号作成手段と、
前記第１の輝度信号の水平方向及び／または垂直方向のサンプリング周波数を所定の比に低減し、第３の輝度信号として出力するサンプリング周波数変換手段と、
前記第１および第２の輝度信号を記憶し、第１および第２の輝度信号を１ラインずつ交互に出力するメモリ手段とを備え、
前記サンプリング周波数変換手段の出力信号を動画撮影出力とし、前記メモリ手段の出力を静止画撮影出力としたことを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ(青）にそれぞれ専用の撮像素子を用いる３板方式撮像装置であり、前記撮像素子の水平および垂直方向の画素配列間隔をそれぞれPh、Pvとするとき、前記Ｇ用の撮像素子を前記ＲおよびＢ用の撮像素子に対し、水平・垂直方向にそれぞれ（Ph/2＋ａ）、（Pv/2＋ｂ） （a,bは定数、ａ＜Ph/2，b＜Pv/2）だけずらして配置する斜め画素ずらし配置を行う撮像装置であって、
前記Ｒ、Ｇ、Ｂ用の撮像素子の出力信号を入力とし、前記ＲおよびＢ用の撮像素子の画素信号と、前記ＲおよびＢ用の撮像素子の画素信号に対し空間的に左下最近傍または右下最近傍に位置する前記Ｇ用の撮像素子の画素信号とを用い、水平方向画素数が前記Ｇ用の撮像素子の２倍である第１の輝度信号を作成し、また、前記ＲおよびＢ用の撮像素子の画素信号と、前記ＲおよびＢ用の撮像素子の画素信号に対し空間的に左上最近傍または右上最近傍に位置する前記Ｇ用の撮像素子の画素信号とを用い、水平方向画素数が前記Ｇ用の撮像素子の２倍である第２の輝度信号を作成する輝度信号作成手段と、
前記第１の輝度信号の水平方向及び／または垂直方向のサンプリング周波数を所定の比に低減し、第３の輝度信号として出力するサンプリング周波数変換手段と、
前記第１および第２および第３の輝度信号を記憶し、第１の出力ポートから前記第３の輝度信号を毎ラインあるいは１ラインおきに出力し、第２の出力ポートから前記第１および第２の輝度信号を１ラインずつ交互に出力するメモリ手段とを備え、
前記メモリ手段の第１の出力ポートの出力信号を動画撮影出力とし、前記メモリ手段の第２の出力ポートの出力信号を静止画撮影出力としたことを特徴とする撮像装置。
【請求項３】
撮像素子はプログレッシブ走査駆動をするとした請求項１または請求項２に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記Ｇ用の撮像素子を前記ＲおよびＢ用の撮像素子に対し、水平・垂直方向にそれぞれPh/2、Pv/2だけずらして配置するとした請求項１から請求項３のいずれかに記載の撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、デジタルビデオカメラ、デジタルスチルカメラなどの撮像装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、デジタルスチルカメラの普及に伴い、デジタルビデオカメラにおいても動画撮影機能に加えて、静止画撮影機能が付加されるようになってきており、静止画の画質向上が望まれてきている。しかし、デジタルビデオカメラはDV規格で動画出力画素数が規定されており、NTSC方式のDV規格では水平・垂直方向に（720×480画素）と決められているため、動画撮影と静止画撮影の回路を出来る限り共用化しようとすると、静止画もこの画素数で出力する必要がある。このため、VＧA（640×480画素）相当の画質が限界であった。
【０００３】
これに対し、多画素のＣＣＤを用いて動画撮影処理はその一部の画素だけを切り出して出力、またはDV規格で規定されている画素数に縮小して出力し、静止画撮影処理は全画素を出力することで静止画画質をXＧA（1024×768画素）やSXＧA（1280×960画素）相当にまで向上させる方法が考えられる。
【０００４】
図７は多画素のＣＣＤを１個用い、動画撮影時はＣＣＤから一部の画素を切り出して出力する（以下、切り出し方式）単板撮像装置の構成図である。まず動画撮影処理について説明する。ＣＣＤ１では、撮像した信号の画面上下端の信号を垂直高速転送により切り捨て、中央部の垂直480画素の信号だけを出力する。ＣＣＤ1の出力信号はアナログ信号処理部２、Ａ／Ｄ変換器３を経て、マトリクス回路４において処理され、輝度（Y）信号および色差（C）信号となる。マトリクス回路４の出力信号は電子ズーム回路５において画面左右端の画素が切り捨てられ、適当な倍率でズームされて水平７２０画素として出力される。静止画撮影時は、ＣＣＤ1は全画素を出力するように駆動され、必要に応じて正方画素変換のためのズーム処理を施して出力される。
【０００５】
同様の構成で、ＣＣＤ1から常に全画素を出力し、動画時は水平・垂直方向の縮小ズームを施して出力する（以下、縮小方式）という処理も可能である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら従来の上記構成による撮像装置では、動画撮影処理と静止画撮影処理を同時に行おうとすると、動画撮影処理は、画素数が少なくフレームレートの高い信号処理が必要であり、高精細静止画撮影処理は、画素数が多くフレームレートの低い信号処理が必要となるため、回路をあまり共用化できず、回路が複雑になってしまいコストが増大するという課題があった。
【０００７】
本発明は上記課題を解決するもので、動画撮影処理と高精細静止画撮影処理の大部分の回路を共用化でき、動画撮影処理と高精細静止画撮影処理を同時に行うことが可能となり、動画撮影中に高精細静止画を同時に撮影可能な撮像装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決するために本願請求項１の撮像装置は、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ(青)にそれぞれ専用の撮像素子を用いる３板方式撮像装置であり、前記撮像素子の水平および垂直方向の画素配列間隔をそれぞれPh、Pvとするとき、前記Ｇ用の撮像素子を前記ＲおよびＢ用の撮像素子に対し、水平・垂直方向にそれぞれ（Ph/2＋ａ）、（Pv/2＋ｂ） （a,bは定数、ａ＜Ph/2，b＜Pv/2）だけずらして配置する斜め画素ずらし配置を行う撮像装置であって、前記Ｒ、Ｇ、Ｂ用の撮像素子の出力信号を入力とし、前記ＲおよびＢ用の撮像素子の画素信号と、前記ＲおよびＢ用の撮像素子の画素信号に対し空間的に左下最近傍または右下最近傍に位置する前記Ｇ用の撮像素子の画素信号とを用い、水平方向画素数が前記Ｇ用の撮像素子の２倍である第１の輝度信号を作成し、また、前記ＲおよびＢ用の撮像素子の画素信号と、前記ＲおよびＢ用の撮像素子の画素信号に対し空間的に左上最近傍または右上最近傍に位置する前記Ｇ用の撮像素子の画素信号とを用い、水平方向画素数が前記Ｇ用の撮像素子の２倍である第２の輝度信号を作成する輝度信号作成手段と、前記第１の輝度信号の水平方向及び／または垂直方向のサンプリング周波数を所定の比に低減し、第３の輝度信号として出力するサンプリング周波数変換手段と、前記第１および第２の輝度信号を記憶し、第１および第２の輝度信号を１ラインずつ交互に出力するメモリ手段とを備え、前記サンプリング周波数変換手段の出力信号を動画撮影出力とし、前記メモリ手段の出力を静止画撮影出力としたことを特徴としたものであって、動画撮影処理と高精細静止画処理の大部分の回路を共通化し、かつ両処理を同時に行うことが可能となる。
【０００９】
また、この課題を解決するために、本願請求項２の撮像装置は、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ(青)にそれぞれ専用の撮像素子を用いる３板方式撮像装置であり、前記撮像素子の水平および垂直方向の画素配列間隔をそれぞれPh、Pvとするとき、前記Ｇ用の撮像素子を前記ＲおよびＢ用の撮像素子に対し、水平・垂直方向にそれぞれ（Ph/2＋ａ）、（Pv/2＋ｂ） （a,bは定数、ａ＜Ph/2，b＜Pv/2）だけずらして配置する斜め画素ずらし配置を行う撮像装置であって、前記Ｒ、Ｇ、Ｂ用の撮像素子の出力信号を入力とし、前記ＲおよびＢ用の撮像素子の画素信号と、前記ＲおよびＢ用の撮像素子の画素信号に対し空間的に左下最近傍または右下最近傍に位置する前記Ｇ用の撮像素子の画素信号とを用い、水平方向画素数が前記Ｇ用の撮像素子の２倍である第１の輝度信号を作成し、また、前記ＲおよびＢ用の撮像素子の画素信号と、前記ＲおよびＢ用の撮像素子の画素信号に対し空間的に左上最近傍または右上最近傍に位置する前記Ｇ用の撮像素子の画素信号とを用い、水平方向画素数が前記Ｇ用の撮像素子の２倍である第２の輝度信号を作成する輝度信号作成手段と、前記第１の輝度信号の水平方向及び／または垂直方向のサンプリング周波数を所定の比に低減し、第３の輝度信号として出力するサンプリング周波数変換手段と、前記第１および第２および第３の輝度信号を記憶し、第１の出力ポートから前記第３の輝度信号を毎ラインあるいは１ラインおきに出力し、第２の出力ポートから前記第１および第２の輝度信号を１ラインずつ交互に出力するメモリ手段とを備え、前記メモリ手段の第１の出力ポートの出力信号を動画撮影出力とし、前記メモリ手段の第２の出力ポートの出力信号を静止画撮影出力としたことを特徴とするものであって、動画撮影処理と高精細静止画処理の大部分の回路を共通化し、かつ両処理を同時に行うことが可能となる。
【００１０】
また、動画出力として、プログレッシブ動画またはインターレース動画を選択出力することが可能となる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明は、斜め画素ずらし配置を行った複数のＣＣＤから読み出した信号から、空間的にＣＣＤ垂直画素間隔の1/2だけ上下にずれた２系統の輝度信号を作成し、静止画撮影処理用として２系統の輝度信号を出力し、動画撮影処理はそのうち１系統の輝度信号だけをサンプリング周波数変換して出力するという作用を有する。
【００１２】
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。
【００１３】
（実施の形態１）
図１は本願の第１の発明の撮像装置に係る実施の形態を示すブロック図である。ＣＣＤ１−１〜１−３は、Ｒ，Ｇ，Ｂ用プログレッシブ（順次走査）ＣＣＤである。ＣＣＤ１−１〜１−３の出力信号はアナログ処理部２、Ａ／Ｄ変換器３−１〜３−３でそれぞれアナログ処理、デジタル信号への変換が行われ、マトリクス回路４に入力される。
【００１４】
マトリクス回路４では図２に示す空間位置関係のＲＧＢ信号から
【００１５】
【数１】
0003767367.tif 000002
【００１６】
に基づいてＹ１信号が、
【００１７】
【数２】
0003767367.tif 000003
【００１８】
に基づいてＹ２信号が、
【００１９】
【数３】
0003767367.tif 000004
【００２０】
に基づいてＣ信号がそれぞれ作成され出力される。
【００２１】
ＣＣＤ１−１〜１−３はプログレッシブＣＣＤであるから、ＣＣＤから出力されたＧ信号の画素はＲおよびＢ信号の画素に対して水平垂直方向に１／２画素のずれとなっている。この時、Ｙ１，Ｙ２信号の空間位置は図２に示すようになる。また、Ｃ信号の空間位置は図２のＧ信号と同じになるため、図面の簡略化のため図示していない。
【００２２】
マトリクス回路４の内部構成を図３に示す。入力されたＲおよびＢ信号はそれぞれ１Ｈラインメモリ１１（Ｈ：水平方向走査期間）、１２およびＣマトリクス回路１７に入力される。１Ｈラインメモリ１１、１２の出力はＹ１用マトリクス回路１５およびＹ２用マトリクス回路１６に入力される。
【００２３】
一方、入力されたＧ信号は１Ｈラインメモリ１３に入力され、１Ｈラインメモリ１３の出力はＹ１用マトリクス回路１５およびＣマトリクス回路１７および１Ｈラインメモリ１４に入力される。１Ｈラインメモリ１４の出力はＹ２用マトリクス回路１６に入力される。このように構成することにより、Ｙ１用マトリクス回路１５にはＲ21，Ｒ22，．．．、Ｇ21，Ｇ22，．．．、Ｂ21，Ｂ22，．．．が、Ｙ２用マトリクス回路１６にはＲ21，Ｒ22，．．．、Ｇ11，Ｇ12，．．．、Ｂ21，Ｂ22，．．．が、Ｃ用マトリクス回路１７にはＲ21，Ｒ22，．．．、Ｒ31，Ｒ32，．．．、Ｇ21，Ｇ22，．．．、Ｂ21，Ｂ22，．．．、Ｂ31，Ｂ32，．．．が、それぞれ入力されることになる。
【００２４】
マトリクス回路４の出力は水平ズーム回路５に入力され、画角合わせのための水平ズーム処理がなされる。ＤＶ規格の場合、動画撮影時のカメラ出力としては、水平７２０画素、垂直４８０画素のＹ信号を１３．５MHzレートで出力する必要がある。しかし、ＣＣＤの駆動周波数は一般に１３．５MHzとは異なるため、後述のサンプリング周波数変換処理を行うことが必要になる。ここで、サンプリング周波数変換後の画素数を水平７２０画素とするためには、変換前と変換後の水平画素数比をサンプリング周波数変換比と等しくしておけば良いことになる。例として、水平１５３６画素、垂直４８０画素、サンプリング周波数３１．５ＭＨｚのＹ信号を水平７２０画素、垂直４８０画素、サンプリング周波数１３．５ＭＨｚのレートにする場合は、周波数比が、
【００２５】
【数４】
0003767367.tif 000005
【００２６】
であるから、ズーム倍率は
【００２７】
【数５】
0003767367.tif 000006
【００２８】
となる。
【００２９】
水平ズーム回路５の出力は、サンプリング周波数変換器６およびメモリ手段９に入力される。
【００３０】
水平ズーム回路５から出力されるＹ，Ｃの各信号は、サンプリング周波数変換器６において、水平方向のサンプリング周波数が変換される。この様子を図４に示す。図４は、サンプリング周波数変換のイメージを示すものである。同図は例としてサンプリング周波数を３／７に変換する場合のイメージを示している。Ｙ1，Ｙ2，．．．は変換前のＹ信号画素を、Ｙ1’，Ｙ2’，．．．は変換後のＹ信号画素を、それぞれ示す。まず、Ｙ1を基準とし、変換前のＹ信号に帯域制限を施してＹ1と同じ位置に存在するＹ1’を求める。次にＹ3およびＹ4からそれぞれ１：２の距離の位置にＹ2’を帯域制限と補間により求める。同様にＹ5およびＹ6からそれぞれ２：１の距離の位置にＹ3’を帯域制限と補間により求める。以上のことを繰り返せば、水平方向のサンプリング周波数を３／７に下げることが可能となる。
【００３１】
いま、プログレッシブＣＣＤ１−１〜１−３の画素数を水平７６８画素、垂直異４８０画素、駆動周波数を３１．５ＭＨｚとすると、マトリクス回路４の出力は水平１５３６画素、サンプリング周波数６３ＭＨｚ、水平ズーム回路５の出力は水平１６８０画素、サンプリング周波数６３ＭＨｚとなり、サンプリング周波数変換器６の出力は水平７２０画素、サンプリング周波数２７ＭＨｚのプログレッシブ映像出力が得られることになる。
【００３２】
メモリ手段９は、水平ズーム回路５の出力を蓄積する。メモリ手段９からのＹ信号出力は、空間的に上に位置するＹ２信号から出力が開始され、以後Ｙ１信号、Ｙ２信号を１ラインずつ交互に出力することで、垂直９６０画素分のＹ信号を出力する。メモリ手段９からのＣ信号出力は、垂直補間回路１０に入力される。
【００３３】
垂直補間回路１０では、垂直４８０画素のＣ信号を垂直方向に補間し、垂直９６０画素のＣ信号として出力する。垂直補間回路１０の内部構成を図６に示す。入力されたＣ信号は１Ｈラインメモリ２１、加算器２２、セレクタ２４に入力される。１Ｈラインメモリ２１で１Ｈ期間遅延されたＣ信号は、加算器２２で入力Ｃ信号と加算され、除算手段２３で１／２のゲインがかけられた後、セレクタ２４に入力される。セレクタ２４は、１Ｈ期間毎に入力Ｃ信号または除算手段２３の出力信号の一方を選択して出力する。
【００３４】
以上のように構成すれば、動画撮影処理と高精細静止画処理の大部分を共用化でき、両処理を同時に行うことが可能となり、動画撮影中に高精細静止画を同時に撮影することが可能となる。
【００３５】
（実施の形態２）
図６は、本願の第２の発明の撮像装置に係る実施の形態を示すブロック図である。本実施の形態は、第１の実施の形態において、動画撮影出力を一旦メモリに記憶することにより、プログレッシブＣＣＤを用いたシステムにおいてプログレッシブ信号とインターレース信号を選択出力することを可能な構成としたものである。
【００３６】
図６において、ＣＣＤ１からサンプリング周波数変換器６までの動作は実施の形態１と同様であるので、説明は省略する。サンプリング周波数変換器６からの動画撮影出力はプログレッシブ出力でありメモリ９に蓄積される。メモリ９に蓄積された信号は、毎ライン出力してプログレッシブ出力としても良くあるいは、１ラインおきにインターレース出力としても良い。高精細静止画出力に関しては、実施の形態１と同様である。
【００３７】
なお、上記実施の形態１および２の説明では、説明の都合上、ＲおよびＢ用ＣＣＤの画素に対して、Ｇ用ＣＣＤの画素は水平垂直方向に１／２画素ずらして配置しているものとしたが、実際には光学系の色収差などの影響により、ＣＣＤ受光面上での物理的な１／２画素の空間位置と、光学的な１／２画素の空間位置は必ずしも一致するとは限らない。従って、ＲおよびＢ用ＣＣＤの画素に対するＧ用ＣＣＤの画素の水平垂直方向のずらし量は物理的な１／２画素ではなく、光学的な１／２画素である。
【００３８】
【発明の効果】
以上のように本発明は、ＲおよびＢ用ＣＣＤに対してＧ用ＣＣＤを水平垂直方向にずらして配置し、水平方向にＲＧＢの２倍の画素数を持ち、垂直方向に１／２画素ずれた位置にある２系統のＹ信号を並列処理によって作成し、静止画撮影処理用としては２系統のＹ信号メモリに記憶して出力し、動画撮影時は１系統のＹ信号だけをサンプリング周波数を変換して出力することにより、動画撮影処理と高精細静止画撮影処理の大部分の回路を共用化でき、動画撮影処理と高精細静止画撮影処理を同時に行うことが可能となり、動画撮影中に高精細静止画を同時に撮影可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願第１の発明の撮像装置に係る実施の形態を示すブロック図
【図２】プログレッシブＣＣＤを用いた場合の画素の空間位置関係を示す模式図
【図３】マトリクス回路の構成を示すブロック図
【図４】サンプリング周波数変換処理のイメージを示す模式図
【図５】垂直補間回路の構成を示すブロック図
【図６】本願第２の発明の撮像装置に係る実施の形態を示すブロック図
【図７】従来の撮像装置の構成を示すブロック図
【符号の説明】
１  ＣＣＤ（撮像素子）
２  アナログ処理部
３  Ａ／Ｄ変換器
４  マトリクス回路（輝度信号作成部）
５  水平ズーム回路
６  サンプリング周波数変換器（サンプリング周波数変換手段）
９  メモリ手段
１０  垂直補間回路
【図１】
0003767367.tif 000007
【図２】
0003767367.tif 000008
【図３】
0003767367.tif 000009
【図４】
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【図５】
0003767367.tif 000011
【図６】
0003767367.tif 000012
【図７】
0003767367.tif 000013