(57)【要約】【課題】電源電圧の異常によるＩＳＩＳ−ＣＣＤの損傷が抑えられるようにした超高速度テレビカメラ用電源装置を提供すること。【解決手段】ＣＣＤ基板１０に搭載されているＩＳＩＳ−ＣＣＤと制御基板３０に搭載されている電源供給制御回路ＦＰＧＡに、電源基板２０に搭載されている７回路のＤＣ／ＤＣコンバータ２０１〜２０７から夫々異なった電圧を供給するようにした電源装置において、複数のＤＣ／ＤＣコンバータ２０１〜２０７から供給されている電圧を監視する複数の監視部４０１〜４０８を設け、複数のＤＣ／ＤＣコンバータ２０１〜２０７の中で電圧が異常になったＤＣ／ＤＣコンバータが検出された場合、前記複数のＤＣ／ＤＣコンバータ２０１〜２０７の全てが同時にＯＦＦにされ、ＩＳＩＳ−ＣＣＤの破損が抑えられるようにした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像素子に画素周辺記録型撮像素子を用い、動作立ち上げ時での前記画素周辺記録型撮像素子に対する複数の電源の供給タイミングを制御して当該画素周辺記録型撮像素子の損傷を抑えるようにした超高速度テレビカメラ用電源装置において、
前記複数の電源の各々の電圧を監視する複数の電圧監視手段が備えられた保護回路部を設け、
前記複数の電源の中で電圧が異常になった電源が検出された際、前記複数の電源の全てが同時にＯＦＦされるように構成したことを特徴とする超高速度テレビカメラ用電源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像素子に固体撮像デバイスを用いたテレビカメラの電源装置に係り、特に、固体撮像デバイスとして画素周辺記録型撮像素子を用いて超高速度の撮像に対応するようにした超高速度テレビカメラの電源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、爆発、燃焼、破壊、弾丸の発射状況や飛翔状況など、状態が短時間の間に大きく変化する現象、いわゆる高速現象を伴う被写体は、そのまま肉眼で観察しても像として捉えることは殆どできず、従って、現象の分析が極めて困難であり、このためには、例えば１秒間に１００万コマ、つまり１フレームの撮像時間が１μ秒以下という高速度で被写体を撮像する必要がある。
【０００３】
しかしながら、従来から用いられている通常のＣＣＤ固体撮像デバイスによっては、このような高速度の撮像に対応するのは困難で、例えばストロボ照明による光サンプリングにより撮像しなければならなかった。
そこで、近年、ＩＳＩＳ(In-situ Storage Image Sensor：画素周辺記録型撮像素子)と称されるＣＣＤ固体撮像デバイス、いわゆるＩＳＩＳ−ＣＣＤが実用化され、このＩＳＩＳ−ＣＣＤによれば、高速度の撮像が通常の照明のもとで容易に得られるようになってきた(例えば特許文献１などを参照)。
【０００４】
ところで、このＩＳＩＳ−ＣＣＤを動作させるためには複数の異なった電圧の電源が必要であり、しかもＣＣＤ素子の破損を防止するため、動作立ち上げ時におけるこれら各電源の供給については、それらの投入順序が厳格に規定されている。
そこで、従来から、例えば図４に示すように、ＩＳＩＳ−ＣＣＤを搭載したＣＣＤ基板１０に対して、共通の入力電源Ｐから給電される７回路のＤＣ−ＤＣコンバータ２０１〜２０７が搭載されている電源基板２０と、電源供給制御回路ＦＰＧＡが搭載されている制御基板３０を備えた電源装置が提案されている。
【０００５】
この例の場合、まず、ＣＣＤ基板１０には、電源基板２０から４種の直流電圧、すなわち−５Ｖ、１５Ｖ、２４Ｖ、３０Ｖの４種の独立した直流電圧が供給され、次に、制御基板３０に搭載されている電源供給制御回路ＦＰＧＡには、電源基板２０から別の３種の直流電圧、すなわち３.３ＶＤ、３.３ＶＡ、５Ｖの３種の独立した直流電圧が供給されるようになっている。
【０００６】
そして、この電源供給制御回路ＦＰＧＡにより、動作立ち上げ時におけるＩＳＩＳ−ＣＣＤに対する電源の供給タイミングが制御され、それらの投入順序が厳格に規定されている通りになるように制御される。
ここで、図５(a)は、このときの電源電圧投入順序の一例を示すタイミングチャートで、図の左下に矩形の枠で囲って示されているのが、ＣＣＤ基板１０に対する電源電圧投入タイミングである。
【０００７】
図示されているように、まず、３０Ｖと２４Ｖの電圧は、電源ＯＮから８００ミリ秒経過後に立ち上げられ、次に、−５Ｖと１５Ｖの電圧は、１０００ミリ秒経過後、ＯＮに立ち上げられるように、夫々電源供給制御回路ＦＰＧＡにより制御されるようになっている。
ここで、これら−５Ｖと１５Ｖの電圧を後で立ち上げるのは、これら−５Ｖと１５Ｖの電圧か、ＩＳＩＳ−ＣＣＤ駆動用パルスを発生するＩＣの電源として使用されるからである。
【０００８】
従って、これらの立ち上がりを遅らせないと、ＩＳＩＳ−ＣＣＤが起動する前に駆動パルスだけが供給されてしまうことになってしまうからであり、この場合、素子が破損されてしまうので、これを防止するためである。
ここで、電圧を“立ち上げる”とは、電圧が印加されていない状態のとき所望の電圧がステップ状に印加されることであり、他方、“立ち下げる”とは、所望の電圧が印加されている状態からステップ状に電圧が印加されていない状態にされることである。
【０００９】
そして、ＣＣＤ基板１０では、この３０Ｖと２４Ｖの電圧からＩＳＩＳ−ＣＣＤに供給される各種の電圧が生成されるのであるが、このとき、これら各種の電圧ＶＮＳ、ＳＦＤ、ＶＰＳ、ＲＧ−ＢＩＡＳ、ＯＧの印加タイミングについては、撮像素子破損抑止の見地から図５(b)に示すタイミングになるように夫々制御される。
ここで、ＶＮＳ、ＳＦＤ、ＶＰＳ、ＲＧ−ＢＩＡＳ、ＯＧは、ＩＳＩＳ−ＣＣＤの駆動に必要な各種の電圧(電源電圧)のことである。
【００１０】
まず、この図５(b)において、電源電圧＋３０Ｖ(＝３０Ｖ)が立ち上げられた時刻をｔS とする。
そして、この時刻ｔS の後、まず、時刻ｔ1 では電圧ＶＮＳを立ち上げ、次に、時刻ｔ2 では電圧ＳＦＤを立ち上げ、次いで時刻ｔ3 で電圧ＶＰＳを立ち上げ、最後に時刻ｔ4 では電圧ＲＧ−ＢＩＡＳと電圧ＯＧを立ち上げるのである。
従って、これらの時刻については、ｔ1 ＜ｔ2＜ｔ3 ＜ｔ4 の関係になっている。
【００１１】
しかも、このとき、電圧ＳＦＤについては、更に確実な撮像素子破損抑止の見地から、直ちにＩＳＩＳ−ＣＣＤの定格(Rating)電圧Ｖrat まで立ち上げるのではなく、２段階に分けて電圧を立ち上げるようになっている。すなわち、まず、時刻ｔ2 では、電圧ＶＰＳよりも低い電圧(ＳＦＤ＜ＶＰＳ)に立ち上げ、この後、電圧ＶＰＳが立ち上げられた時刻ｔ3 の後の時刻ｔ3+α で所望の電圧、つまり定格電圧Ｖrat (＝ＳＦＤ＞ＶＰＳ)にまで電圧ＳＦＤを立ち上げるのである。
【００１２】
また、このことは、電源遮断時での電圧立ち下げ時にも必要である。
但し、このとき電源電圧３０Ｖの立ち下げ時刻をｔe とした場合、図５(b)に示されているように、順序が反対になる。
すなわち、時刻ｔe に先立った所定の時刻ｔ5 において、まず、電圧ＲＧ−ＢＩＡＳと電圧ＯＧを立ち下げ、次に、時刻ｔ6 で電圧ＶＰＳを立ち下げ、次いで、時刻ｔ7 で電圧ＳＦＤを立ち下げ、最後に時刻ｔ8 では電圧ＶＮＳを立ち下げるのである。
【００１３】
そして、このときも、電圧ＳＦＤについては、同じく確実な撮像素子破損抑止の見地から２段階に分けて電圧を立ち下げるようになっている。
すなわち、時刻ｔ5 の後の時刻ｔ6-α では、まず一旦、電圧ＶＰＳを、定格電圧Ｖrat よりも低い電圧(ＶＰＳ＜ＶＰＳ)に立ち下げ、この後、電圧ＶＰＳが立ち下げられた時刻ｔ6 の後の時刻ｔ7 になったとき、ここで、はじめて０電圧にまで立ち下げるのである。
【００１４】
このときの制御は、上記したように、何れも制御基板３０に搭載されている電源供給制御回路ＦＰＧＡから供給される各電源電圧ＯＮ信号により遂行されるのであるが、このとき制御の順序が守られなかった場合、例えば電源投入の順番が逆になった場合、ＩＳＩＳ−ＣＣＤに逆電流が流れてしまうので、素子に破損の虞が生じてしまうからである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【特許文献１】特開２００８−１２４６２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
上記従来技術は、ＩＳＩＳ−ＣＣＤの破損防止に万全を期しているとは言えず、電源電圧の異常によるＩＳＩＳ−ＣＣＤの破損防止に問題があった。
固体撮像素子としてＩＳＩＳ−ＣＣＤを用いたテレビカメラの場合、上記したように、撮像素子破損抑止の見地から動作電圧の立ち上げタイミングと立ち下げタイミングの適正化が必要であるが、従来技術は、このタイミングの適正化に関しては配慮がされている。
【００１７】
しかし、このようなテレビカメラでは、動作中、各電源の何れかの電圧でも異常になった場合にはＩＳＩＳ−ＣＣＤが破損する虞があり、しかも、この場合、テレビカメラ装置の故障にもつながってしまうので、直ちに全部の電源をＯＦＦしなければならない。
しかしながら、従来技術は、この点に関しては、何も配慮がされていないので、上記したように、ＩＳＩＳ−ＣＣＤの破損防止に問題が生じてしまうのである。
【００１８】
本発明は、上記した従来技術の問題点に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、電源電圧の異常によるＩＳＩＳ−ＣＣＤの損傷が抑えられるようにした超高速度テレビカメラ用電源装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
上記目的は、撮像素子にＩＳＩＳ−ＣＣＤを用い、動作立ち上げ時での前記ＩＳＩＳ−ＣＣＤに対する複数の電源の供給タイミングを制御して当該ＩＳＩＳ−ＣＣＤの損傷を抑えるようにした超高速度テレビカメラ用電源装置において、前記複数の電源の各々の電圧を監視する複数の電圧監視手段が備えられた保護回路部を設け、前記複数の電源の中で電圧が異常になった電源が検出された際、前記複数の電源の全てが同時にＯＦＦされるようにして達成される。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、多数の電源の何れについても、その電圧が異常になった場合には、直ちにＩＳＩＳ−ＣＣＤに対する全ての電源がＯＦＦにされる。
従って、本発明によれば、電源異常に伴うＩＳＩＳ−ＣＣＤの破損が未然に防止されるので、テレビカメラの信頼性を高め、且つ、高価な素子の破損によるコストを抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明による超高速度テレビカメラ用電源装置の一実施の形態を示すブロック構成図である。
【図２】ＩＳＩＳ−ＣＣＤ固体撮像素子に必要な電源の説明図である。
【図３】本発明の一実施形態における保護動作電圧の説明図である。
【図４】従来技術によるＩＳＩＳ−ＣＣＤ固体撮像素子用電源装置の一例を示すブロック構成図である。
【図５】ＩＳＩＳ−ＣＣＤ固体撮像素子に必要な電源投入動作を示すタイミング図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明による超高速度テレビカメラ用電源装置について、図示の実施の形態により詳細に説明する。
ここで、図１は、本発明の一実施の形態で、図において、４０は保護回路であり、その他の構成は、ＣＣＤ基板１０と制御基板３０が上下に入れ替わって描かれている点を除き、図４で説明した従来技術の場合と同じである。
そこで、以下、保護回路４０について詳しく説明すると、まず、これには８回路の電源電圧監視部４０１〜４０８とＣＣＤ電圧監視部４１０、電源電圧ＯＦＦ制御部４２０、それに保護動作開始制御部４３０が設けられている。
【００２３】
そして、まず、監視部４０１〜４０８は、入力電源Ｐから供給されているＵnreg＋１２Ｖの電圧と、電源基板２０に備えられているＤＣ−ＤＣコンバータ２０１〜２０７の夫々から供給されている−５Ｖ、１５Ｖ、２４Ｖ、３０Ｖ、３.３ＶＤ、３.３ＶＡ、５Ｖの各電圧を取り込み、各々の電圧がそこに規定してある設定電圧値を保っているか否かを判定し、入力されている電圧が夫々の設定電圧値を下回ったとき、そのことを表わす異常信号を発生する。
ここで、Ｕnreg とは、入力電源Ｐからそのまま安定化されずに供給されていることを表わす。
【００２４】
一方、ＣＣＤ電圧監視部４１０は、ＩＳＩＳ−ＣＣＤに動作用として供給されている電圧をＣＣＤ基板１０から取り込み、このときＩＳＩＳ−ＣＣＤに供給されている電圧が設定電圧値を下回ったとき、そのことを表わす異常信号を発生する。
ここで、図２は、このときの電源電圧の種類(名称)と用途を示したものである。なお、これは、図４で説明した従来技術でも同じである。
【００２５】
また、電源電圧ＯＦＦ制御部４２０は、監視部４０１〜４０８とＣＣＤ電圧監視部４１０の各々の異常信号出力を取り込み、これにより何れか１部からでも異常信号が入力されたときＯＦＦ制御信号を発生し、保護動作開始制御部４３０に入力する。
このとき、保護動作開始制御部４３０には、制御基板３０の電源供給制御回路ＦＰＧＡからタイミング開始信号が入力されている。
【００２６】
そこで保護動作開始制御部４３０は、電源電圧ＯＦＦ制御部４２０からＯＦＦ制御信号が入力されたとき、タイミング開始信号が入力されていないことを条件にして各電源電圧ＯＦＦ信号を発生し、これを電源基板２０に搭載されているＤＣ−ＤＣコンバータ２０１〜２０７の全てに供給し、この時点で全てのＤＣ−ＤＣコンバータ２０１〜２０７の動作を停止させる。
【００２７】
この結果、入力電源ＤＣ＋１２Ｖの電圧とＤＣ−ＤＣコンバータ２０１〜２０７の電圧の何れか一つでも異常になったとすると、ＣＣＤ基板１０と制御基板２０の双方に供給されていた全ての電源が同時にＯＦＦされてしまうことになり、従って、この実施形態によれば、電源異常に伴うＩＳＩＳ−ＣＣＤの破損が未然に防止されるので、テレビカメラの信頼性を高め、且つ、高価な素子の破損によるコストを抑えることができる。
【００２８】
このとき電源供給制御回路ＦＰＧＡから保護動作開始制御部４３０に入力されているタイミング開始信号とは、この電源供給制御回路ＦＰＧＡにより、上記した動作立ち上げ時におけるＩＳＩＳ−ＣＣＤに対する電源の供給タイミングでの制御が実行されているとき発生される信号のことであり、従って、この場合、動作立ち上げ時におけるタイミング制御が実行されている間は、電源ＯＦＦ制御が禁止され、タイミング制御が終了して全ての電源がＯＮした後で保護動作が働くようになっている。これは、ＩＳＩＳ−ＣＣＤの電源が全てＯＮしないうちに保護動作が行われた場合における素子の破損を防止するためである。
【００２９】
ここで、各監視部４０１〜４０８に設定されている設定電圧の値について説明すると、これらは、それぞれ撮像素子として使用されているＩＳＩＳ−ＣＣＤの仕様電圧、各デバイスの絶対最大定格及び推奨動作条件を考慮して決定すればよい。
このとき、図３は、各監視部４０１〜４０８に規定されている設定電圧値の一例で、このとき使用されているＩＳＩＳ−ＣＣＤの場合、入力電圧ＤＣ＋１２Ｖが８．９Ｖ以下になると映像出力が不安定になることが分かっている。
【００３０】
そこで、この図３の例では、余裕を持たせ、入力電圧ＤＣ＋１２Ｖが９．６Ｖに降下した場合に保護動作が働くように、監視部４０１の設定電圧を９．６Ｖに規定してある。
同様に、他の設定電圧についても、詳細は省くが、各々余裕を持って保護動作が働くように規定してある。
【００３１】
従って、この実施形態によれば、電源異常に伴うＩＳＩＳ−ＣＣＤの破損が余裕をもって確実に防止できることになり、この結果、上記したように、撮像素子にＩＳＩＳ−ＣＣＤを適用して高速度撮像に対応させたテレビカメラの信頼性を高め、且つ、高価な素子の破損によるコストを抑えることができる。
【符号の説明】
【００３２】
Ｐ：ＤＣ＋１２Ｖの入力電源
１０：ＣＣＤ基板(ＩＳＩＳ−ＣＣＤ基板)
２０：電源基板(７回路のＤＣ／ＤＣコンバータを搭載した基板)
３０：制御基板(電源供給制御回路ＦＰＧＡを搭載した基板)
４０：保護回路(保護回路を搭載した回路基板)
２０１〜２０７：ＤＣ／ＤＣコンバータ
４０１〜４０８：監視部(電圧監視部)
４１０：ＣＣＤ電圧監視部
４２０：電源電圧ＯＦＦ制御部
４３０：保護動作開始制御部
【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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