(57)【要約】【課題】トリガモード使用時、外部トリガ信号の入力タイミングにより画像にノイズ（シェーディングなど）が発生するのを防止する。【解決手段】固体撮像装置１０のタイミング発生回路４は、外部トリガ信号４，２１に同期して露光開始パルス２３ａ、垂直転送パルス２２ａ〜２２ｃを生成し、光電変換素子１の露光と電荷転送を制御する。外部トリガ信号２１が入力されたとき垂直転送パルス２２０ａ〜２２０ｃを出力中であれば、その垂直転送パルスをリセットすることなくそのまま継続して出力し、所定の待機期間Ｘ経過後、外部トリガ信号に同期して生成した垂直転送パルス２２１ａ〜２２１ｃに切替えて出力する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部トリガ信号に同期して被写体を撮像する固体撮像装置において、
被写体からの入射光を光電変換して得られた電荷を蓄積するフォトダイオード、該フォトダイオードに蓄積された電荷を垂直方向に転送する垂直転送路、垂直方向に転送された電荷をさらに水平方向に転送する水平転送路を有する光電変換素子と、
前記外部トリガ信号に同期して露光開始パルス、露光終了パルス、垂直転送パルス、水平転送パルスを生成し、前記光電変換素子を駆動するタイミング発生回路とを備え、
該タイミング発生回路は、前記外部トリガ信号が入力されたとき前記垂直転送パルスを出力中であれば、該垂直転送パルスをリセットすることなくそのまま継続して出力し、所定の待機期間経過後、前記外部トリガ信号に同期して生成した垂直転送パルスに切替えて出力することを特徴とする固体撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、外部トリガ信号に同期して被写体を撮像する固体撮像装置に関するものである
【背景技術】
【０００２】
ＣＣＤなどの固体撮像素子を用いた固体撮像装置においては、外部からのトリガ信号に同期して被写体の撮像を行うトリガモードを備えるものがある。その場合、固体撮像素子のフォトダイオードに露光された光が光電変換されて得られる電荷の蓄積を、そのトリガ信号に同期して開始する。すなわち、トリガ信号が入力されると露光を開始し、露光が終わるとフォトダイオードに蓄積された電荷を垂直転送路に読み出し、垂直転送パルスにて電荷を転送してさらに水平転送路を経由して画像信号を取り出す構成となっている。
【０００３】
例えば特許文献１には、トリガ信号入力前あるいは直後に不要電荷の掃き出し動作を行うと共に、トリガ信号後すぐに露光光により発生した電荷を蓄積開始し、電荷掃き出し動作終了から電荷蓄積終了までの期間を短縮する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−１３４５４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の固体撮像装置においては、トリガ信号が入力されると露光を開始し、それまでの垂直転送パルスをリセットし、一定期間待機した後に垂直転送パルスを開始するように制御していた。これにより、露光タイミングと転送タイミングをトリガ信号に同期させることができる。
【０００６】
図７は、従来のトリガモードでの動作タイミングチャートであり、トリガ信号と垂直転送パルスの関係を示す。ここではトリガ信号５１は、露光の開始から終了までの期間を指定するものとする。３相駆動の垂直転送パルス５２ａ〜５２ｃは、固体撮像装置の内部カウンタを用いて所定のパルス幅、パルス間隔、位相差を有するように生成される。トリガ信号５１が入力されると内部カウンタをクリアし、垂直転送パルス５２ａ〜５２ｃの出力をリセットする。そして、所定の待機期間Ｘ経過後、新たな垂直転送パルス５２１ａ〜５２１ｃの出力を再開する。また、内部カウンタに同期して露光開始パルス５３ａを発生する。このように、垂直転送パルス５２ａ〜５２ｃや露光開始パルス５３ａをトリガ信号５１に合わせて出力し直すことにより、トリガ信号５１に同期した露光と画像出力を実現している。
【０００７】
ここで、トリガ信号５１の入力位置Ｐが垂直転送パルス５２ａ〜５２ｃの出力期間に重なった場合、内部カウンタがクリアされるため該当するパルス５２０ａ〜５２０ｃは途中で出力が停止され、それらのパルス幅Ｗａ，Ｗｂ，Ｗｃは所定のパルス幅Ｗｏよりも狭くなる。垂直転送パルス５２０ａ〜５２０ｃのパルス幅が狭くなると垂直転送動作が不完全となり、転送されなかった電荷が次の撮影画像に加算されてノイズ発生の要因となる。
【０００８】
図８は、撮像画像にシェーディングなどのノイズが発生した画面を模式的に示す図である。画面６０には、符号６１で示す画面左端に発生したシェーディングが発生している。その原因として、上記垂直転送パルスのパルス幅が狭くなったことが考えられる。
【０００９】
本発明の目的は、上記の問題を鑑み、トリガ信号が入力された時に垂直転送パルスが出力中であっても、ノイズ（シェーディングなど）の発生しない固体撮像装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の固体撮像装置は、被写体からの入射光を光電変換して得られた電荷を蓄積するフォトダイオード、該フォトダイオードに蓄積された電荷を垂直方向に転送する垂直転送路、垂直方向に転送された電荷をさらに水平方向に転送する水平転送路を有する光電変換素子と、外部トリガ信号に同期して露光開始パルス、露光終了パルス、垂直転送パルス、水平転送パルスを生成し、光電変換素子を駆動するタイミング発生回路とを備え、タイミング発生回路は、外部トリガ信号が入力されたとき垂直転送パルスを出力中であれば、その垂直転送パルスをリセットすることなくそのまま継続して出力し、所定の待機期間経過後、外部トリガ信号に同期して生成した垂直転送パルスに切替えて出力する構成とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、固体撮像装置をトリガモードで使用時に発生するノイズ（シェーディングなど）を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明による固体撮像装置１０の一実施例を示すブロック構成図である。
【図２】本実施例のトリガモードでの動作タイミングチャートである。
【図３】図２においてトリガ信号を入力した部分を拡大したものである。
【図４】図３のような垂直転送パルスを生成する一方法を説明する図である。
【図５】図４における垂直転送パルスの生成を具体的に説明する図である。
【図６】本実施例による撮像画像の画面の例である。
【図７】従来のトリガモードでの動作タイミングチャートである。
【図８】従来の撮像画像の画面の例である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。
図１は、本発明による固体撮像装置１０の一実施例を示すブロック構成図である。
光電変換素子１はＣＣＤなどの固体撮像素子で、図示しない光学系を介して入射した光を光電変換し得られた電荷を蓄積するフォトダイオードと、フォトダイオードに蓄積された電荷を垂直方向に転送する垂直転送路と、垂直方向に転送された電荷をさらに水平方向に転送する水平転送路を有する。処理回路２は、転送された電荷を映像信号に変換し、出力回路３は映像信号をインタフェース変換し、映像出力信号６として外部に出力する。タイミング発生回路４は、入力した外部トリガ信号８に従い、光電変換素子１と処理回路２の動作を制御する。すなわち、外部トリガ信号８に同期して露光開始パルス、露光終了パルス、垂直転送パルス、水平転送パルスなどを生成し、光電変換素子１と処理回路２を駆動する。制御回路５は、ＲＳ−２３２Ｃ、ＩＥＥＥ１３９４などを介して外部制御信号７を受け、カメラ動作モードを切り替える。ここでは、トリガ信号８に同期して被写体を撮像するトリガモードを選択するものとする。
【００１４】
図２は、トリガモードでの動作タイミングチャートである。ここでは、タイミング発生回路４における、トリガ信号２１、３相駆動の垂直転送パルス２２ａ〜２２ｃ、露光開始パルス２３ａ、露光終了パルス２３ｂ、及び露光時間２４、画像出力信号２５を示す。
【００１５】
トリガ信号２１が入力されると、露光開始パルス２３ａを発生し露光を開始する。所定時間露光すると、露光終了パルス２３ｂを発生し露光を終了する。露光時間２４中は画像出力信号２５はオフであり、電荷は光電変換素子１に蓄積される。ここでは、露光時間２４の長さはトリガ信号２１の期間で決めるようにしている。露光が終わると、画像出力信号２５を発生し、光電変換素子１に蓄積された電荷を垂直転送路に読み出すとともに、垂直転送パルス２２ａ〜２２ｃにより垂直転送路での転送を行う。
【００１６】
図３は、図２の動作タイミングチャートにおいてトリガ信号を入力した部分を拡大したものである。固体撮像装置はクロックパルスをカウントする内部カウンタを備えている。そして、内部カウンタのカウント値に基づき垂直転送パルス２２ａ〜２２ｃや露光開始パルス２３ａを生成する。トリガ信号２１が入力されると、固体撮像装置の内部カウンタがクリアされる。内部カウンタがクリアされると、これに同期して露光開始パルス２３ａを発生し、露光を開始する。一方、内部カウンタがクリアされた後所定の待機期間Ｘ経過後に、垂直転送パルス２２１ａ〜２２１ｃの出力を再開する。この垂直転送パルス２２１ａ〜２２１ｃは、トリガ信号２１によってリセットされたものである。ここで待機期間Ｘは、垂直転送パルス２２ａ〜２２ｃにより１組の垂直転送を実行するのに要する期間Ｔ以上に設定する。
【００１７】
ただし、このＸ期間内に出力中の垂直転送パルスが存在すれば、そのまま出力を継続させるようにする。つまり、トリガ信号２１の入力位置Ｐが垂直転送パルス２２ａ〜２２ｃの出力期間に重なった場合、現在出力中のパルス２２０ａ〜２２０ｃをリセットせずにそのまま出力を継続させる。その結果、現在出力中のパルス２２０ａ〜２２０ｃのパルス幅は、いずれも所定のパルス幅Ｗｏを保持することになる。そして、現在出力中のパルス２２０ａ〜２２０ｃの出力が終了した後、トリガ信号２１に同期した新たな垂直転送パルス２２１ａ〜２２１ｃの出力に切り替える。
【００１８】
従来は、共通の内部カウンタにより垂直転送パルスと露光開始・終了パルスを生成していたので、上記のような転送パルスを継続させる動作を行うのは困難であった。本実施例では次の方法でこれを実現している。
【００１９】
図４は、図３のような垂直転送パルスを生成する一方法を説明する図である。
ここでは内部カウンタとして、リセット用のカウンタＡ（符号３１）と継続用のカウンタＢ（符号３２）の２台用いる。カウンタＡ（３１）は、トリガ信号２１が入力するとクリアされ、クリアされたカウント値に基づき垂直転送パルスＡ、露光開始パルス２３ａ、露光終了パルス２３ｂを生成する。一方カウンタＢ（３２）は、トリガ信号２１が入力した時点で垂直転送パルスが出力中であれば、そのときのカウンタＡのカウント値を受け継いでカウントを継続し、垂直転送パルスＢを生成する。そして、出力中の垂直転送パルスを１組終了したらカウントを終了する。
【００２０】
選択器３３は、トリガ信号２１が入力して１組の垂直転送パルスを出力終了するまではカウンタＢで生成した垂直転送パルスＢを選択し、その後はカウンタＡで生成した垂直転送パルスＡを選択する。本実施例の場合は、垂直転送パルスＡと垂直転送パルスＢとを加算すればよい。なお、トリガ信号入力時に垂直転送パルスが出力中でなければ、継続用のカウンタＢは使用せずに、カウンタＡにより生成した垂直転送パルスのみを用いればよい。垂直転送パルスの出力期間はカウント値で一義的に決定されているので、選択器３３は、カウンタＡおよびカウンタＢのカウント値を参照することで上記の選択制御を行うことができる。
【００２１】
図５は、図４における垂直転送パルスの生成を具体的に説明する図である。ここでは、垂直転送パルス（ポジパルス）のＨｉｇｈ期間は、カウント値が５０〜１００の期間に対応するものとする。トリガ入力前は、カウンタＡのカウント値に基づき垂直転送パルスＡを生成している。カウント値が８０のときトリガ信号が入力したとすると、カウント値を０にクリアし、これに従い垂直転送パルスＡの出力はゼロレベル（停止）となる。その後、カウント値が５０に達するとＨｉｇｈレベルになる。一方カウンタＢは、トリガ信号が入力したとき垂直転送パルスＡが出力中であるので、そのときのカウンタＡのカウント値８０を受け継いで８１からカウントを継続し、Ｈｉｇｈレベルの垂直転送パルスＢを生成する。そしてカウント値が１００に達するとカウントを終了し、垂直転送パルスＢの出力はゼロレベルとなる。選択器３３は垂直転送パルスＡと垂直転送パルスＢの一方を選択し（この場合は加算する）、垂直転送パルスＡ＋Ｂを生成する。この垂直転送パルスＡ＋Ｂが、図３の垂直転送パルス２２ａ〜２２ｃとなる。
【００２２】
以上のように、トリガ信号２１入力時に出力中の垂直転送パルス２２ａ〜２２ｃをリセットせずそのまま出力を継続するため、垂直転送パルス２２ａ〜２２ｃのパルス幅が狭くなることがない。
【００２３】
図６は、本実施例による撮像画像の画面の例である。画面４０内にノイズ（シェーディングなど）が発生せず、垂直転送パルスのパルス幅が一定に保持された効果と考えられる。
【００２４】
本発明の技術は、トリガ機能を有する固体撮像装置に広く適用することが可能である。よって、画像出力手段としてカメラリンクやＧｉｇＥ（ギガビットイーサネット（登録商標））やアナログなどのインタフェースに関係なく適用することができる。
【符号の説明】
【００２５】
１…光電変換素子、
２…処理回路、
３…出力回路、
４…タイミング発生回路、
５…制御回路、
６…映像出力、
７…制御信号、
８，２１，５１…トリガ信号、
１０…固体撮像装置、
２２ａ〜２２ｃ，５２ａ〜５２ｃ…垂直転送パルス、
２３ａ，５３ａ…露光開始パルス、
２３ｂ…露光終了パルス、
３１…カウンタＡ、
３２…カウンタＢ、
３３…選択器。
【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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