(57)【要約】【課題】トリガモードでタクトタイムを早めるためにトリガ間隔を１Ｖ期間よりも短くしたときに、タイミングにより画像出力中にトリガ入力があると画面に横スジのノイズが発生を防ぐことが可能な固体撮像装置。【解決手段】タイミング発生回路を制御し、トリガモードでトリガ間隔を１Ｖより短くしても、画面に横スジのノイズが入らないように光電変換素子の駆動を制御する。横スジを防ぐモードとトリガに同期した露光をするモードを画像出力期間で判定し、切り替える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
視野内を撮像する光電変換素子と、該撮像された映像信号を処理する処理回路と、該処理された映像信号を所定の形式の映像信号に変換して出力する出力回路と、外部からの制御信号を入力し、固体撮像装置内の各機器を制御する制御回路と、該制御回路からの制御によって前記光電変換素子タイミング信号を出力するタイミング発生回路とを備えた固体撮像装置において、
前記タイミング発生回路は、外部からトリガ信号が入力されたときに、画像出力中であるか否かを判定し、画像出力中である場合には、画像出力が終了した後に露光開始パルスを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、被写体を固体撮像装置で撮像する撮像システム及びそれに用いる固体撮像装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の技術について図４、図５、及び図７を用いて説明する。なお、本書では、各図の説明において、共通な機能を有する構成要素には同一の参照番号を付し、説明を省略する。
【０００３】
図４によって、従来のトリガーモードでのタイミングの一例を説明する（特許文献１参照。）。図４は、トリガモードでのタイミングチャートの従来例を示す図であって、トリガ幅で露光期間を制御するモードで示す図である。横軸は時間軸、図４（ａ）はトリガ信号、図４（ｂ）は露光制御信号、図４（ｃ）は画像出力制御信号（Ｖ周期）、図４（ｄ）は露光開始信号、図４（ｅ）は露光終了信号である。また、４１−１と４１−２はトリガ信号がＨＩＧＨレベルの期間、４２−１と４２−２は露光制御信号がＨＩＧＨレベルの期間、４３−１と４３−２は画像出力制御信号がＨＩＧＨレベルの期間、４４−１と４４−２は露光開始パルス、４５−１と４５−２は露光終了パルスである。
【０００４】
従来の固体撮像装置では、図４において、時刻ｔ４１０に、トリガ信号がＨＩＧＨレベルとなり、外部から固体撮像装置のタイミング発生回路に入力される。このように、トリガ信号が入力される（ＨＩＧＨレベルとなる）ことに対応して、タイミング発生回路は、露光開始パルス４４−１を生成し、光電変換素子に出力する。露光開始パルス４４−１が入力されることによって、光電変換素子は露光を開始する。なお、本明細書では、トリガ信号が入力されると記載した場合には、トリガ信号がＬＯＷレベルからＨＩＧＨレベルに切り替わり、所定のトリガ幅分ＨＩＧＨレベルを維持することを意味する。
次に、時刻ｔ４１１では、トリガ信号がＬＯＷレベルとなり、ＨＩＧＨレベルの期間４１−１が終了する（トリガ信号入力無し）。これに対応して、タイミング発生回路は、露光終了パルス４５−１を生成し光電変換素子に出力する。そして、露光終了パルス４５−１が入力されることによって、光電変換素子は露光を終了する。露光期間は、露光制御信号がＨＩＧＨレベルの期間４２−１である。また、露光終了パルス４５−１の出力に対応して、タイミング発生回路は、画像出力制御信号をＨＩＧＨレベルとする。即ち、露光終了後、光電変換素子は、入力される画像出力制御信号がＨＩＧＨレベルとなることによって、画像出力動作を開始する。
次に、時刻ｔ４１２では、タイミング発生回路は、画像出力制御信号をＬＯＷレベルとする。終了に対応して光電変換素子は、画像出力期間（１Ｖ期間）を終了する。
【０００５】
さらに、時刻ｔ４１２から所定期間後の時刻ｔ４１３では、次のサイクルが開始される。即ち、トリガ信号４１−２が固体撮像素子のタイミング発生回路に入力され、この入力に対応して、タイミング発生回路は、露光開始パルス４４−２を生成し光電変換素子に出力する。露光開始パルス４４−２が入力されることによって、光電変換素子が露光を開始する。続いて、露光終了、画像出力動作までを、以降繰り返す。
なお、時刻ｔ４１０〜時刻ｔ４１１の期間が、トリガ信号４１−１の時間幅であり、トリガ信号の時間幅（トリガ幅）と露光期間の長さが一致している。また、図４の場合には、露光終了時刻ｔ４１１〜露光開始時刻ｔ４１３までの期間が、１Ｖ期間に相当し、この１Ｖ期間内に画像出力動作が終了している。
また、上述のように、１Ｖ期間内に画像出力動作が終了するように設定しても良いが、画像出力動作が終了後に、次のトリガ信号を入力する（これに対応して露光開始パルスが出力される）ようにしても良い。
【０００６】
図５によって、従来のトリガーモードでのタイミングの別の例を説明する。図５は、トリガモードでのタイミングチャートの従来例を示す図であって、従来の露光開始パルスの生成について説明するための図である。横軸は時間軸、図５（ａ）はトリガ信号、図５（ｂ）は画像出力制御信号（Ｈ周期）、図５（ｃ）は露光開始信号である。また、５１−１はトリガ信号がＨＩＧＨレベルの期間、５２−０と５２−１は画像出力制御信号がＨＩＧＨレベルの期間、５３−１は露光開始パルスである。
従来の固体撮像装置では、外部からトリガ信号が入力される（即ち、トリガ信号が、ＬＯＷレベルからＨＩＧＨレベルに変わる）と、トリガ信号に同期した露光動作を実行するために、直ちに露光を始めるように設定されていた。
さらに、トリガモードでのタクトタイムの向上のために、トリガ信号の入力間隔を１Ｖ期間より短くするようにも設定可能であった。
【０００７】
即ち、図５において、時刻ｔ５１０に、外部からトリガ信号が入力されると、トリガ信号と同期するように露光動作を実行するために、タイミング発生回路は、直ちに露光開始パルス５３−１を生成する。
図４で説明したように、画像出力動作が終わってから、トリガ信号が入力されれば問題は無い。しかし、タクトタイムを向上させようと、次のトリガ信号の入力を１Ｖ期間待たないで入力すると、場合によっては、図５のように画像出力期間（Ｈ周期）のＨＩＧＨレベルの期間５２−０の途中に、トリガ信号がＬＯＷレベルからＨＩＧＨレベルに変わる時刻ｔ５１０が入り、露光開始パルス５３−１が生成されることがある。
図５のように、画像出力期間中に露光開始パルスが出力されると、固体撮像素子若しくは固体撮像装置の出力画像には、横スジのノイズが現われる。
【０００８】
上述の横スジの一例を、図７によって説明する。図７は、固体撮像装置の出力画像に、横スジのノイズが入った一例を示す図である。７００は、固体撮像装置の出力回路から出力された映像信号を、モニタ画面に表示した一例の表示画面である。７０１は表示画面７００の表示画像、７０２は表示画像７０１中の被写体像、７０３は表示画像７０１中の横スジのノイズである。
このように、出力画像で発生した横スジのノイズ７０３が、被写体像７０２と共に表示画面７０１上に現われる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００６−４２１５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上述の従来の技術では、トリガモードで使用中の固体撮像装置にトリガ信号が入力されると、直ちに露光開始パルスを生成し、光電変換素子に出力していた。これにより、トリガ信号に同期した露光がなされていた。
しかし、トリガ間隔を１Ｖ期間よりも短くしたときには、画像出力期間中にトリガ信号が入力されることが起きる場合がある。このように、画像出力期間中に露光開始パルスが生成されることにより、画像に横スジのノイズが発生していた。
本発明の目的は、上記の問題に鑑み、トリガモードで使用中の固体撮像装置において、横スジのノイズが発生しない固体撮像装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の課題を解決するために、本発明は、タイミング発生回路を制御することにより、トリガ信号の間隔を１Ｖ期間より短くしたときに、画像出力期間にトリガ信号が入力されても、露光開始パルスを生成せず、画像出力が終わった後に、露光開始パルスを出力するようにするものである。
また、好ましくは、トリガ信号の前の入力と後の入力との間隔を検出し、トリガ信号の前の入力と後の入力との間隔が１Ｖ期間よりも長い場合にはトリガ信号が入力されたら直ちに露光開始パルスを生成するように設定する。
【００１２】
即ち、本発明の固体撮像装置は、視野内を撮像する光電変換素子と、該撮像された映像信号を処理する処理回路と、該処理された映像信号を所定の形式の映像信号に変換して出力する出力回路と、外部からの制御信号を入力し、固体撮像装置内の各機器を制御する制御回路と、該制御回路からの制御によって前記光電変換素子タイミング信号を出力するタイミング発生回路とを備えた固体撮像装置において、前記タイミング発生回路は、外部からトリガ信号が入力されたときに、画像出力中であるか否かを判定し、画像出力中である場合には、画像出力が終了した後に露光開始パルスを出力するものである。
【００１３】
また、本発明の固体撮像装置は、視野内を撮像する光電変換素子と、該撮像された映像信号を処理する処理回路と、該処理された映像信号を所定の形式の映像信号に変換して出力する出力回路と、外部からの制御信号を入力し、固体撮像装置内の各機器を制御する制御回路と、該制御回路からの制御によって前記光電変換素子タイミング信号を出力するタイミング発生回路とを備えた固体撮像装置において、前記タイミング発生回路は、外部からトリガ信号が入力されたときに、画像出力中であるか否かを判定し、画像出力中である場合には、画像出力を継続し、画像出力が終了し、かつ露光が終了した後に、該露光終了後の画像を出力するものである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、トリガモードで使用中の固体撮像装置において、トリガ信号の入力間隔を１Ｖ期間よりも短くした設定したときでも、画像出力期間に露光開始パルス入力されることはない。このため、横スジのノイズの発生を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の固体撮像装置の一実施例の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明のトリガモードでのタイミングチャートの一実施例を示す図である。
【図３】本発明のトリガモードでのタイミングチャートの一実施例を示す図である。
【図４】従来のトリガモードでのタイミングチャートの一例を示す図である。
【図５】従来のトリガモードでのタイミングチャートの一例を示す図である。
【図６】本発明の固体撮像装置の出力画像の一実施例を示す図である。
【図７】固体撮像装置の出力画像に横スジのノイズが入った一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下に本発明の一実施形態を図１、図２、図３、図４、図５、及び図６の図面等を用いて説明する。なお、以下に説明する実施形態は説明のためのものであり、本願発明の範囲を制限するものではない。従って、当業者であればこれらの各要素若しくは全要素をこれと均等なものに置換した実施形態を採用することが可能であり、これらの実施形態も本願発明の範囲に含まれる。
【００１７】
図１は、本発明の固体撮像装置の一実施例の構成を示すブロック図である。１００は固体撮像装置である。固体撮像装置１００において、１０１は視野内を撮像するＣＣＤ（ Charge Coupled Device ）等の光電変換素子、１０２は光電変換素子１０１が出力する映像信号を処理する処理回路、１０３は処理回路１０２の映像信号を所定の形式の映像信号に変換して、変換した出力映像ｖ０を出力する出力回路、１０５は外部からの制御信号ｃ０を入力し、固体撮像装置１００内の各機器を制御する制御回路、１０４は制御回路１０５からの制御によって光電変換素子１０１、処理回路１０２、及び出力回路１０３に必要なタイミング信号を出力するタイミング発生回路である。また、タイミング発生回路１０４には、外部からのトリガ信号ａ０が入力される。
【００１８】
図１と図４において、時刻ｔ４１０に、外部からトリガ信号ａ０がタイミング発生回路１０４に入力される。トリガ信号ａ０が入力されたことに対応して、タイミング発生回路１０４は、露光開始パルス４４−１を生成し光電変換素子１０１に出力する。露光開始パルス４４−１が入力されたことによって、光電変換素子１０１は露光を開始する。
次に、時刻ｔ４１１では、トリガ信号ａ０が無くなたことに対応して、タイミング発生回路１０４は、露光終了パルス４５−１を生成し光電変換素子１０１に出力する。そして、露光終了パルス４５−１が入力されることによって、光電変換素子１０１は露光を終了する。露光期間は、露光制御信号がＨＩＧＨレベルの期間４２−１である。また、露光終了パルス４５−１の出力に対応して、タイミング発生回路１０４は、画像出力制御信号をＨＩＧＨレベルとする。即ち、露光終了後、光電変換素子１０１は、入力される画像出力制御信号がＨＩＧＨレベルとなることによって、画像出力動作を開始する。
次に、時刻ｔ４１２では、タイミング発生回路１０４は、画像出力制御信号をＬＯＷレベルとし、画像出力を終了させる。画像出力の終了に対応して光電変換素子１０１は、画像出力期間（１Ｖ期間）を終了する。
【００１９】
さらに、時刻ｔ４１２から所定期間後の時刻ｔ４１３では、次のサイクルが開始される。即ち、トリガ信号４１−２が固体撮像素子１００のタイミング発生回路１０４に入力され、この入力に対応して、タイミング発生回路１０４は、露光開始パルス４４−２を生成し光電変換素子１０１に出力する。露光開始パルス４４−２が入力されることによって、光電変換素子１０１が露光を開始する。続いて、露光終了、画像出力動作までを、以降繰り返す。
なお、時刻ｔ４１０〜時刻ｔ４１１の期間が、トリガ信号４１−１の時間幅であり、トリガ信号の時間幅（トリガ幅）と露光期間の長さが一致している。また、図４の場合には、露光終了時刻ｔ４１１〜露光開始時刻ｔ４１３までの期間が、１Ｖ期間に相当し、この１Ｖ期間内に画像出力動作が終了している。
また、上述のように、１Ｖ期間内に画像出力動作が終了するように設定しても良いが、画像出力動作が終了後に、次のトリガ信号を入力する（これに対応して露光開始パルスが出力される）ようにしても良い。
以上のように、トリガ信号ａ０が入力されてから、次のトリガ信号が入力されるまでの期間が１Ｖよりも長い場合には、上記図４で説明したタイミングとなる。
【００２０】
しかし、タクトタイムを向上するために、トリガ信号の入力後、次のトリガ信号の入力までの期間が、１Ｖ期間よりも短く設定されたときには、露光開始パルスの生成方法が図５で説明した従来例のようになり、トリガ信号ａ０が入力されたら直ちに露光開始パルスが生成され、光電変換素子１０１は露光を開始する。そのため、横スジのノイズが発生してしまう。
そこで、本発明では、トリガ信号の入力後、次のトリガ信号の入力までの期間が、１Ｖ期間よりも短く設定されたときには、タイミング発生回路１０４の露光開始パルスの生成タイミングを変更している。
このようなタイミング動作を図２によって説明する。図２は、本発明のトリガモードでのタイミングチャートの一実施例を示す図である。横軸は時間軸、図２（ａ）はトリガ信号、図２（ｂ）は露光制御信号、図２（ｃ）は画像出力制御信号（Ｖ周期）、図２（ｄ）は露光開始信号、図２（ｅ）は露光終了信号である。また、２１−１と２１−２はトリガ信号がＨＩＧＨレベルの期間（即ち、トリガ信号が入力されている期間）、２２−１と２２−２は露光制御信号がＨＩＧＨレベルの期間、２３−１と２３−２は画像出力制御信号がＨＩＧＨレベルの期間、２４−１と２４−２は露光開始パルス、２５−１と２５−２は露光終了パルスである。
【００２１】
図２は、トリガ信号が画像出力中に入力されたときの本発明の一実施例である。
図２において、トリガ信号２１−１が入力されてから、次のトリガ信号２１−２が入力されるまでの期間が１Ｖ期間よりも長いときには、図４のタイミングで動作する。即ち、時刻ｔ２１０に、トリガ信号がＨＩＧＨレベルとなり、外部から固体撮像装置のタイミング発生回路１０４に入力される。このように、トリガ信号が入力される（ＨＩＧＨレベルとなる）ことに対応して、タイミング発生回路１０４は、露光開始パルス２４−１を生成し、光電変換素子１０１に出力する。露光開始パルス２４−１が入力されることによって、光電変換素子１０１は露光を開始する。
【００２２】
次に、時刻ｔ２１１では、トリガ信号がＬＯＷレベルとなり、ＨＩＧＨレベルの期間２１−１が終了する（トリガ信号入力無し）。これに対応して、タイミング発生回路１０４は、露光終了パルス２５−１を生成し光電変換素子１０１に出力する。そして、露光終了パルス２５−１が入力されることによって、光電変換素子１０１は露光を終了する。露光期間は、露光制御信号がＨＩＧＨレベルの期間２２−１である。また、露光終了パルス２５−１の出力に対応して、タイミング発生回路１０４は、画像出力制御信号をＨＩＧＨレベルとする。即ち、露光終了後、光電変換素子１０１は、入力される画像出力制御信号がＨＩＧＨレベルとなることによって、画像出力動作を開始する。
【００２３】
次に、タクトタイムを上げるために、トリガ信号２１−１の入力終了後、次のトリガ信号２１−２が１Ｖ期間未満でタイミング発生回路１０４に入力された場合には、時刻ｔ２１２で、タイミング発生回路１０４は、露光開始パルス２４−２が生成され、露光制御信号をＬＯＷレベルからＨＩＧＨレベルに切り替え光電変換素子１０１に出力する。この信号に対応して、光電変換素子１０１は直ちに露光を開始する。
しかし、光電変換素子１０１は、前の露光開始パルス２４−１（露光制御信号ＨＩＧＨ２２−１）によって露光されたことによって変換した画像の出力を停止しないで、継続して処理回路１０２に出力する。すべて出力終了（時刻ｔ２１３）後、かつ、露光が終了した後、タイミング発生回路１０４は、露光終了パルス２５−２を生成し、露光終了パルス２５−２の出力に対応して、画像出力制御信号をＨＩＧＨレベル（２３−２）とする。即ち、光電変換素子１０１は、次の露光開始パルス２４−２（露光制御信号ＨＩＧＨ２２−２）によって露光され変換された画像の出力を開始する（時刻ｔ２２０）。
このように、トリガ信号が入力された後、１Ｖ期間が終わる前に、次のトリガ信号が入力されたときには、露光の開始とともに前のトリガ信号に基づく画像出力が終了してから次のトリガ信号に基づいて露光した画像を出力するものである。この結果、横スジのノイズの発生を防ぐことができる。
【００２４】
次に、トリガ信号が画像出力中に入力された場合の本発明の別の実施例を、図３によって説明する。図３の実施例においても、トリガ信号の入力後、次のトリガ信号の入力までの期間が、１Ｖ期間よりも短く設定されたときには、タイミング発生回路１０４の露光開始パルスの生成タイミングを変更している。図３は、本発明のトリガモードでのタイミングチャートの一実施例を示す図である。横軸は時間軸、図３（ａ）はトリガ信号、図３（ｂ）は画像出力制御信号（Ｈ周期）、図３（ｃ）は露光開始信号である。また、３１−１はトリガ信号がＨＩＧＨレベルの期間（即ち、トリガ信号が入力されている期間）、３２−０、３２−１、及び３２−２は画像出力制御信号がＨＩＧＨレベルの期間、３３−１は露光開始パルスである。
【００２５】
図３において、時刻ｔ３０９から画像出力期間３２−０が既に始まっており、その期間内でトリガ信号の入力３１−１が入力されることがある（時刻ｔ３１０）。このように、トリガ信号の入力３１−１が画像出力期間３２−０と重なったときには、露光開始パルスを直ちに出力しない。即ち、画像出力（画像出力制御信号がＨＩＧＨレベルの期間３２−０）が終了した（時刻ｔ３１１）後、露光開始パルス３３−１を出力する（時刻ｔ３１２）。
この場合、トリガ信号入力から露光開始まで、遅延が生じるが、画像出力期間に露光開始パルスが生成されないので、図６のように横スジのノイズがない画像出力を得ることができる。
図６は、本発明の固体撮像装置の出力画像の一実施例を示す図である。６００は、固体撮像装置の出力回路から出力された映像信号を、モニタ画面に表示した一例の表示画面である。６０１は表示画面６００の表示画像、６０２は表示画像６０１中の被写体像である。
このように、出力画像で発生した横スジのノイズが、表示画面６０１上に現われない。
【００２６】
図３では、トリガ信号入力から露光開始までＡ期間だけ遅延する。
タクトタイムの向上のために、１Ｖ期間待たずにトリガ入力をしても、トリガ信号入力が画像出力期間と重なっていなければ、従来通りに直ち若しくは所定の期間（Ｂ期間）に露光開始パルスを出力する。
図３の実施例では、次のトリガ信号入力まで１Ｖ期間よりも短く、トリガ入力が画像出力期間と重なった時だけ、露光パルスの生成を遅らせるものである。
【００２７】
上記図３の実施例では、固体撮像装置のタイミング発生回路１０４では、トリガ信号の入力のタイミングと画像出力期間（Ｈ周期とＶ周期）を観測して、露光開始パルスを直ぐ（若しくは所定期間後）に生成して良いのか否かを判定し、画像出力期間が終わるのを待ってから生成するのかを自動で判別する。その結果、トリガモードでのタクトタイムが向上する。
【００２８】
即ち、上記実施例によれば、トリガモードでタクトタイム向上の目的でトリガ間隔を１Ｖより短くしても画面に横スジが入るノイズを防ぐことができる。また好ましくは、横スジを防ぐモードとトリガに同期した露光をするモードを画像出力期間で判断し、自動で切り替えることで、さらにタクトタイムを向上できる。
【符号の説明】
【００２９】
２１−１、２１−２：トリガ信号がＨＩＧＨレベルの期間（即ち、トリガ信号が入力されている期間）、  ２２−１、２２−２：露光制御信号がＨＩＧＨレベルの期間、  ２３−１、２３−２：画像出力制御信号がＨＩＧＨレベルの期間、  ２４−１、２４−２：露光開始パルス、  ２５−１、２５−２：露光終了パルス、  ３１−１：トリガ信号がＨＩＧＨレベルの期間（即ち、トリガ信号が入力されている期間）、  ３２−０、３２−１、３２−２：画像出力制御信号がＨＩＧＨレベルの期間、  ３３−１：露光開始パルス、  ４１−１、４１−２：トリガ信号がＨＩＧＨレベルの期間、  ４２−１、４２−２：露光制御信号がＨＩＧＨレベルの期間、  ４３−１、４３−２：画像出力制御信号がＨＩＧＨレベルの期間、  ４４−１、４４−２：露光開始パルス、  ４５−１、４５−２：露光終了パルス、  ５１−１：トリガ信号がＨＩＧＨレベルの期間、  ５２−０、５２−１：画像出力制御信号がＨＩＧＨレベルの期間、  ５３−１：露光開始パルス、  １００：固体撮像装置、  １０１：光電変換素子、  １０２：処理回路、  １０３：出力回路、  １０５：制御回路、  １０４：タイミング発生回路、  ６００：表示画面、  ６０１：表示画像、  ６０２：被写体像、  ７００：表示画面、  ７０１：表示画像、  ７０２：被写体像、  ７０３：横スジのノイズ。
【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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