(57)【要約】【課題】  ２つの出力部を備えた撮像装置では、製造バラツキなどのため、出力部に対応した２つの水平転送ＣＣＤの間の水平転送効率差、２つの出力アンプのゲイン差等によるＣＨ間の出力差、ＣＨ間のリニアリティ差、ＣＨ間の飽和差などが発生することがある。【解決手段】  画素振り分け水平転送部１１は、２つの分割撮像エリア内の垂直転送ＣＣＤ２１Ａ、２１Ｂから入力された信号電荷を、水平方向に所定段数シフトした後、垂直方向に転送して水平転送ＣＣＤ５Ａ、５Ｂに入力する。画素振り分け水平転送部１１の水平転送方向は、ライン周期、フィールド周期又はフレーム周期で交互に切り替えられる。これにより、画面中央部分の一定幅の領域では２つの分割撮像エリア内の画面中央部分付近の画像が交互に表示され、この部分の画像信号から２つの出力部にそれぞれ出力される信号の誤差を正確に検出することができ、これによりＣＨ間の補正が精度良くできる。【選択図】            図２
2006262192.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像エリアを水平方向に複数に分割して得られた複数の分割撮像エリアの各々が、入射光に応じたレベルの信号電荷を生成する、マトリックス状に配列された複数の画素と、これら複数の画素の信号電荷を垂直方向に転送する垂直転送路とを備え、前記複数の分割撮像エリアの各垂直転送路により垂直方向に転送された信号電荷を、別々に水平方向に転送して複数チャンネルの映像信号として出力する複数の水平転送路を有する複数チャンネルの出力部を備えた撮像装置において、
前記複数の分割撮像エリア毎に設けられた前記垂直転送路と前記複数の水平転送路との間に前記複数の分割撮像エリアにまたがって設けられた、水平転送の方向を選択可能な画素振り分け水平転送部と、
前記画素振り分け水平転送部の水平転送の方向を、予め定めた周期で交互に切り替え制御する制御手段と
を有し、該画素振り分け水平転送部は、前記複数の分割撮像エリア内の前記複数の画素の信号電荷がそれぞれ前記垂直転送路により垂直転送されて同時に入力されると、一定画素数の信号電荷を前記制御手段で選択された水平方向へ水平転送した後、保持している画素の信号電荷を同時に前記複数の水平転送路へ垂直転送す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】
本発明は撮像装置に係り、特に複数の出力部（チャンネル：ＣＨ）を備えた固体撮像素子を有する撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
固体撮像素子としてＣＣＤ（Charge Coupled Device）を備えた撮像装置では、高解像度化の要求に伴う多画素化により、ＣＣＤの１ライン当りの画素数が増大するのに対し、ＣＣＤから１ラインの映像信号を出力するための時間はテレビジョン方式の規格によって規定されるため、一般的に信号読み出し用クロック周波数が１ライン当りの画素数に比例して高くなり、これに応じて後段の信号処理回路の動作周波数も高くなり、回路設計上の制約が増大する。また、ノイズ対策及び輻射対策等をより入念に行う必要も生じる。
【０００３】
そこで、従来より、これらの手間を回避するための手段として、固体撮像素子の撮像エリアを左右に２分割し、それぞれ独立に信号出力チャンネルを設けて分割撮像エリアで撮像した撮像信号を読み出す構成の、２つのデータ出力部を備えた撮像装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
図５（ａ）及び（ｂ）は２つのデータ出力部を備えた従来の撮像装置の各例の構成図を示す。両図中、同一構成部分には同一符号を付してある。図５（ａ）に示す従来の撮像装置は、その撮像エリアが左右に２分割された分割撮像エリア１Ａ、１Ｂと、分割撮像エリア１Ａ、１Ｂの垂直方向の端部に設けられた水平方向光学的黒レベルエリア（ＯＢエリア）２Ａ、２Ｂと、分割撮像エリア１Ａ、１Ｂの水平方向の上端部に設けられた垂直方向ＯＢエリア３と、分割撮像エリア１Ａ、１Ｂの水平方向の下端部に設けられた垂直方向ＯＢエリア４とを有する。
【０００５】
また、下端部垂直方向ＯＢエリア４は、ＣＣＤで構成された水平転送路（以下、水平転送ＣＣＤ）５Ａ、５Ｂに接続され、更に水平転送ＣＣＤ５Ａ、５Ｂは出力アンプ６Ａ、６Ｂに接続されている。出力アンプ６Ａ、６Ｂからは撮像エリア１Ａ、１Ｂで撮像されたチャンネル（ＣＨ）１、２の映像信号が出力される。
【０００６】
分割撮像エリア１Ａ、１Ｂは、それぞれ２次元マトリックス状に配列された多数の画素と、各画素の出力信号電荷を垂直方向に転送するＣＣＤで構成された垂直転送路（以下、垂直転送ＣＣＤ）とが配置されている。垂直転送ＣＣＤにより垂直転送された信号電荷は、水平転送ＣＣＤ５Ａ、５Ｂに入力された後、水平転送され、更に出力アンプ６Ａ、６Ｂで増幅された後、各々ＣＨ１、ＣＨ２の映像信号として出力される。
【０００７】
また、図５（ｂ）に示す従来の撮像装置は、垂直方向ＯＢエリア４の画面左端から中央までの部分が斜めシフト領域８Ａを介して水平転送ＣＣＤ９Ａに接続され、垂直方向ＯＢエリア４の中央部分から画面右端までの部分が斜めシフト領域８Ｂを介して水平転送ＣＣＤ９Ｂに接続されており、水平転送方向が図５（ａ）に示した従来の撮像装置と異なる。すなわち、図５（ａ）に示した従来の撮像装置では、垂直転送されて水平転送ＣＣＤ５Ａ、５Ｂに入力された信号電荷は、画面左端、画面右端の各画素から画面中央の画素に向かってそれぞれ水平転送されて出力アンプ６Ａ、６Ｂから読み出される。
【０００８】
これに対し、図５（ｂ）に示した従来の撮像装置では、垂直転送ＣＣＤで垂直転送され、斜めシフト領域８Ａ、８Ｂをそれぞれ経て水平転送ＣＣＤ９Ａ、９Ｂに入力された信号電荷は、画面中央付近の画素から画面の左端の画素の方向、画面中央付近の画素から画面の右端の画素の方向に水平転送されて出力アンプ６Ａ、６Ｂから読み出される。なお、ＯＢエリア２Ａ、２Ｂ、３及び４は、それぞれ各ラインあたり複数の画素から構成されているが、入射光を遮光する構成とされているため、無光量時の信号レベルを出力する。また、出力アンプ６Ａ、６Ｂから出力されたＣＨ１、ＣＨ２の各映像信号は、後段の処理回路（図示せず）で合成される。
【０００９】
【特許文献１】特開２００３−０４６８６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上記の図５（ａ）、（ｂ）に示した従来の撮像装置では、２つのデータ出力部からＣＨ１、ＣＨ２の映像信号を別々に出力する構成であり、製造バラツキなどのため、水平転送ＣＣＤ５Ａと５Ｂ（又は９Ａと９Ｂ）との間の水平転送効率差、出力アンプ６Ａと６Ｂとのゲイン差等によるＣＨ間の出力差が発生し、また、ＣＨ間のリニアリティ差、ＣＨ間の飽和差、ＣＨ間の黒レベル差なども発生することがあるという問題がある。
【００１１】
本発明は以上の点に鑑みなされたもので、出力画像のＣＨ間の補正を行い得る複数のデータ出力部を備えた撮像装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は上記の目的を達成するため、撮像エリアを水平方向に複数に分割して得られた複数の分割撮像エリアの各々が、入射光に応じたレベルの信号電荷を生成する、マトリックス状に配列された複数の画素と、これら複数の画素の信号電荷を垂直方向に転送する垂直転送路とを備え、複数の分割撮像エリアの各垂直転送路により垂直方向に転送された信号電荷を、別々に水平方向に転送して複数チャンネルの映像信号として出力する複数の水平転送路を有する複数チャンネルの出力部を備えた撮像装置において、複数の分割撮像エリア毎に設けられた垂直転送路と複数の水平転送路との間に複数の分割撮像エリアにまたがって設けられた、水平転送の方向を選択可能な画素振り分け水平転送部と、画素振り分け水平転送部の水平転送の方向を、予め定めた周期で交互に切り替え制御する制御手段とを有し、画素振り分け水平転送部は、複数の分割撮像エリア内の複数の画素の信号電荷がそれぞれ垂直転送路により垂直転送されて同時に入力されると、一定画素数の信号電荷を制御手段で選択された水平方向へ水平転送した後、保持している画素の信号電荷を同時に複数の水平転送路へ垂直転送することを特徴とする。
【００１３】
この発明では、複数の分割撮像エリア内の複数の画素の信号電荷を、それぞれ垂直転送路により垂直転送して同時に画素振り分け水平転送部に入力し、ここで一定画素数の信号電荷を制御手段で選択された水平方向へ水平転送した後、画素振り分け水平転送部で保持している画素の信号電荷を同時に複数の水平転送路へ垂直転送すると共に、上記の水平転送する方向を予め定めた周期で交互に切り替えるようにしたため、上記の複数の水平転送路の一部には対応する分割撮像エリア内の複数の画素の信号電荷に加えて隣接する他の分割撮像エリア内の一定画素数の画素の信号電荷も入力されて、これらを水平転送して出力することとなり、その結果、撮像された映像信号を表示するモニタの画面の一部の領域には、各分割撮像エリアの上記一定画素数の画素からの画像部分が上記の予め定めた周期で交互に切り替え表示される。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、複数の分割撮像エリア内の垂直転送路と複数の水平転送路との間に、水平転送の方向を選択可能な画素振り分け水平転送部を設け、その画素振り分け水平転送部の水平転送方向を予め定めた周期で交互に切り替えると共に、水平転送後の信号電荷を複数の水平転送路へ垂直転送するようにしたため、撮像された映像信号を表示するモニタの画面の一部の領域には、各分割撮像エリアの上記一定画素数の画素からの画像部分が上記の予め定めた周期で交互に切り替え表示されると共に、その画像部分を比較検出することで、各分割撮像エリア間の誤差及び各水平転送路間の水平転送効率差、チャンネル間の出力差、リニアリティ差、飽和差、黒レベル差などを正確に検出することができ、これにより、それらの差に対する補正を精度良く実施することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
次に、本発明の実施の形態について図面と共に説明する。図１は本発明になる撮像装置の一実施の形態の構成図を示す。同図中、図５（ａ）と同一構成部分には同一符号を付してある。図１に示す実施の形態は、垂直ＯＢエリア４と水平転送ＣＣＤ６Ａ、６Ｂとの間に画素振り分け転送部（ＰＳＥＬ：画素選択転送部）１１を設けた点に特徴がある。
【００１６】
この画素振り分け水平転送部１１は、入力された信号電荷を、まず水平方向に定められた段数シフトするが、そのシフト方向（水平転送方向）が、図示しない制御手段により設定されたタイミング周期（例えば、ライン周期、フィールド周期又はフレーム周期）で交互に切り替えられ、また、水平方向へのシフト後に垂直方向に信号電荷を転送して水平転送ＣＣＤ５Ａ、５Ｂに入力する構成である。
【００１７】
なお、画素振り分け水平転送部１１における上記の定められた水平方向のシフト段数は、例えば、分割撮像エリア１Ａ又は１Ｂの水平有効画素数と、水平ＯＢエリア２Ａ又は２Ｂの画素数とに加えて、水平移動分を含めた段数とする。
【００１８】
次に、本実施の形態の動作について、図２と共に説明する。同図中、図２と同一構成部分には同一符号を付してある。まず、図１の分割撮像エリア１Ａ、１Ｂのそれぞれに２次元マトリックス状に配列された多数の画素の各々で入射光を光電変換して得られた、入射光に応じたレベルの信号電荷が各画素から出力され、更に図２（ａ）に示すように垂直転送ＣＣＤにより垂直転送されて画素振り分け水平転送部１１に入力される。
【００１９】
ここで、図２では、図示の便宜上、図１の分割撮像エリア１Ａ内の垂直転送ＣＣＤは２１Ａで示すように２本のみ図示しており、同様に、図１の分割撮像エリア１Ｂ内の垂直転送ＣＣＤは２１Ｂで示すように２本のみ図示している。また、丸印は信号電荷を模式的に示す。
【００２０】
画素振り分け水平転送部１１は、図２（ａ）に示すように垂直転送ＣＣＤ２１Ａ、２１Ｂにより垂直転送された信号電荷が入力されると、同図（ｂ）に矢印２２で示すように、例えば左方向に（ＣＨ１側に）予め定められた段数だけ（ここでは、便宜上２段としている）、信号電荷をシフトする（水平転送する）。これにより、垂直転送ＣＣＤ２１Ｂで垂直転送された、分割撮像エリア１Ｂ内の画素からの信号電荷の一部が、画面中央部よりもＣＨ１側に水平移動する。
【００２１】
上記の水平転送が終了すると、続いて、画素振り分け水平転送部１１は、図２（ｃ）に示すように垂直転送を行い、水平転送ＣＣＤ５Ａ、５Ｂに水平転送終了後の信号電荷を入力する。ここで、水平転送ＣＣＤ５Ａには、図２（ｃ）に示すように、画素振り分け水平転送部１１の水平転送により、垂直転送ＣＣＤ２１Ｂで垂直転送された、分割撮像エリア１Ｂ内の画素からの信号電荷の一部（ここでは、画面中央部から画面右端方向の２画素分の信号電荷）も入力される。これに対し、水平転送ＣＣＤ５Ｂには分割撮像エリア１Ｂ内の画素からの信号電荷のみが、数段水平転送された後の状態で入力される。
【００２２】
その後、水平転送ＣＣＤ５Ａは、図２（ｄ）に矢印２３で示すように、入力された信号電荷を左方向に水平転送する一方、水平転送ＣＣＤ５Ｂは図２（ｄ）に矢印２４で示すように、入力された信号電荷を右方向に水平転送する。以下、水平転送ＣＣＤ５Ａ、５Ｂから出力された信号電荷は、ＣＨ１、ＣＨ２の映像信号として図１の出力アンプ６Ａ、６Ｂを介して出力される。
【００２３】
以下、図２（ａ）〜（ｄ）に示した動作が繰り返される。ただし、画素振り分け水平転送部１１は、図２（ｂ）に示す数段の水平転送方向が、設定されたタイミング周期（例えば、ライン周期、フィールド周期又はフレーム周期）で交互に切り替える。
【００２４】
従って、設定されたタイミング周期経過すると、画素振り分け水平転送部１１は、垂直転送ＣＣＤ２１Ａ、２１Ｂにより垂直転送された信号電荷が入力されると、同図（ｂ）に矢印２５で示すように、右方向に（ＣＨ２側に）予め定められた段数だけ（ここでは、便宜上２段としている）、信号電荷をシフトする（水平転送する）。これにより、垂直転送ＣＣＤ２１Ｂで垂直転送された、分割撮像エリア１Ａ内の画素からの信号電荷の一部が、画面中央部よりもＣＨ２側に水平移動する。以下、図２（ｃ）、（ｄ）で示した動作が行われる。
【００２５】
これにより、画素振り分け水平転送部１１による水平転送方向の切り替え周期を、例えば１フィールドとした場合は、撮像した画像をモニタ表示すれば、奇数フィールドでは図３（ａ）に示すように、画面左側領域３０Ａと画面中央領域３１のそれぞれには、図１の分割撮像エリア１Ａで撮像された映像信号によるＣＨ１の画像が表示され、かつ、画面右側領域３０Ｂには、図１の分割撮像エリア１Ｂで撮像された映像信号によるＣＨ２の画像が表示される。
【００２６】
また、偶数フィールドでは、図３（ｂ）に示すように、画面左側領域３０Ａには分割撮像エリア１Ａで撮像された映像信号によるＣＨ１の画像が表示され、かつ、画面中央領域３１と画面右側領域３０Ｂのそれぞれには、分割撮像エリア１Ｂで撮像された映像信号によるＣＨ２の画像が表示される。すなわち、画面中央領域３１では、フィールド毎にＣＨ１の画像とＣＨ２の画像とが交互に切り替え表示されることとなる。なお、画面中央領域３１の水平方向のサイズは、画素振り分け水平転送部１１による水平転送の段数により決まる。
【００２７】
これにより、ＣＨ１とＣＨ２の隣接するエリアで左右間で同じ被写体画像を撮影することで、奇数フィールドと偶数フィールドとで画像の比較を行うことにより、前述したＣＨ１とＣＨ２の間の水平転送効率差、ゲイン差その他を精度良く補正することができる。ここで、図１に示した出力アンプ６Ａ、６Ｂから出力されたＣＨ１、ＣＨ２の各映像信号は、例えば、公知の相関二重サンプリングを行うＣＤＳ回路、振幅を一定に制御する自動利得制御回路（ＡＧＣ回路）及びアナログ−ディジタル変換を行うＡ／Ｄ変換器を別々に、かつ、順次に経由して信号合成等の信号処理を行うディジタル・シグナル・プロセッサ（ＤＳＰ）に供給される。
【００２８】
そこで、工場出荷時に、所定の静止画パターンを被写体として本実施の形態の撮像装置により撮像し、上記のＤＳＰで図３（ａ）、（ｂ）に示した画面中央領域３１の画像信号をフィールド毎に比較検出することにより、ＣＨ間の誤差を検出し、その誤差をゼロとするように、上記のＡＧＣ回路のゲインを制御したり、ＤＳＰで補正することにより、ＣＨ間の補正を精度良く、かつ、自動的に行うことができる。
【００２９】
次に、本発明の他の実施の形態について説明する。図４は本発明になる撮像装置の他の実施の形態の構成図を示す。同図中、図５（ｂ）と同一構成部分には同一符号を付し、その説明を省略する。図４に示す実施の形態は、図５（ｂ）に示した撮像装置の垂直ＯＢエリア４と斜めシフト領域８Ａ、８Ｂとの間に画素振り分け転送部（ＰＳＥＬ）１２を設けた点に特徴がある。
【００３０】
この画素振り分け水平転送部１２は、図１に示した画素振り分け水平転送部１１と同様の動作を行う。これにより、本実施の形態も図１と同様の動作を行うことにより、ＣＨ間の補正を精度良く実施することができる。
【００３１】
なお、本発明は以上の実施の形態に限定されるものではなく、水平方向に移動する構造を有するＰＳＥＬを同じ目的を有する別の構成としてもよく、複数の出力部を備えた撮像装置に広く適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の一実施の形態の構成図である。
【図２】図１の動作説明図である。
【図３】本発明装置により撮像された被写体画像の一例のモニタ表示説明図である。
【図４】本発明の他の実施の形態の構成図である。
【図５】従来の撮像装置の各例の構成図である。
【符号の説明】
【００３３】
１Ａ、１Ｂ  分割撮像エリア
２Ａ、２Ｂ  水平方向光学的黒レベルエリア
３、４  垂直方向光学的黒レベルエリア
５Ａ、５Ｂ、９Ａ、９Ｂ  水平転送路（水平転送ＣＣＤ）
６Ａ、６Ｂ  出力アンプ
８Ａ、８Ｂ  斜めシフト領域
１１、１２  画素振り分け水平転送部（ＰＳＥＬ）
２１Ａ、２１Ｂ  垂直転送路（垂直転送ＣＣＤ）
【図１】
2006262192.tif 000003
【図２】
2006262192.tif 000004
【図３】
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【図４】
2006262192.tif 000006
【図５】
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