(57)【要約】【課題】映像に対する反転機能を、ローコストで低消費電力な内部構成により、容易に実現できる撮像素子駆動装置および撮像素子駆動方法を提供する。【解決手段】垂直ＣＣＤ１０２の駆動方向と垂直ＣＣＤ１０２の上下に設けた各水平ＣＣＤ１０３、１０４の駆動方向とを切り替えることにより、後段にデジタルメモリ制御システムを用いることなく、水平ＣＣＤ１０３、１０４の４チャンネルの出力信号に基づいて、それぞれＣＣＤ出力アンプ１０５、１０６、１０７、１０８から出力される各電圧信号を用いて、通常映像信号、左右反転映像信号、上下反転映像信号、左右上下反転映像信号の各出力を得る。【選択図】    図１
2004274281.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マトリクス配列の行方向を水平方向とし列方向を垂直方向として、前記マトリクス配列され、入射光を電気信号の画素信号に変換する光電変換素子と、前記光電変換素子のそれぞれに対応して設けられ、被写体の撮像によって前記光電変換素子に発生した画素信号を取り込んで、垂直転送パルスのタイミングで前記垂直方向に転送する垂直ＣＣＤとからなる撮像素子を有する撮像装置において、前記撮像素子を駆動して、前記垂直ＣＣＤからの画素信号を基に、前記被写体からの光量に対応したＣＣＤ電圧信号を出力する撮像素子駆動装置であって、前記垂直ＣＣＤからの１ライン分の画素信号を取り込んで、水平転送パルスのタイミングで前記水平方向に転送する１つの水平ＣＣＤと、前記水平ＣＣＤの両端に接続され、それぞれの出力信号を前記ＣＣＤ電圧信号に変換する２つの出力アンプとを備え、前記水平ＣＣＤの両端への前記転送方向を選択するための駆動信号を切り替えて、前記水平ＣＣＤの転送方向を選択して前記１ライン分の画素信号を出力するよう構成したことを特徴とする撮像素子駆動装置。
【請求項２】
マトリクス配列の行方向を水平方向とし列方向を垂直方向として、前記マトリクス配列され、入射光を電気信号の画素信号に変換する光電変換素子と、前記光電変換素子のそれぞれに対応して設けられ、被写体の撮像によって前記光電変換素子に発生した画素信号を取り込んで、垂直転送パルスのタイミングで前記垂直方向に転送する垂直ＣＣＤとからなる撮像素子を有する撮像装置において、前記撮像素子を駆動して、前記垂直ＣＣＤからの画素信号を基に、前記被写体からの光量に対応したＣＣＤ電圧信号を出力する撮像素子駆動装置であって、前記垂直ＣＣＤの両端からの１ライン分の画素信号をそれぞれ取り込んで、水平転送パルスのタイミングで前記水平方向に転送する２つの水平ＣＣＤと、前記２つの水平ＣＣＤのそれぞれの両端に接続され、各端部からの出力信号を前記ＣＣＤ電圧信号に変換する４つの出力アンプとを備え、前記垂直ＣＣＤの両端への前記転送方向と前記水平ＣＣＤの両端への前記転送方向とをそれぞれ選択するための駆動信号を切り替えて、前記垂直ＣＣＤおよび前記水平ＣＣＤの各転送方向を選択して、前記２つの水平ＣＣＤの各両端から前記１ライン分の画素信号を出力するよう構成したことを特徴とする撮像素子駆動装置。
【請求項３】
マトリクス配列の行方向を水平方向とし列方向を垂直方向として、前記マトリクス配列された光電変換素子と、その光電変換素子のそれぞれに対応して設けられた垂直ＣＣＤとからなる撮像素子を有する撮像装置において、前記光電変換素子が、被写体の撮像による入射光を電気信号の画素信号に変換し、前記垂直ＣＣＤが、前記光電変換素子から画素信号を取り込んで、垂直転送パルスのタイミングで前記垂直方向に転送するように、前記撮像素子を駆動して、前記垂直ＣＣＤからの画素信号を基に、前記被写体からの光量に対応したＣＣＤ電圧信号を出力する撮像素子駆動方法であって、前記垂直ＣＣＤからの１ライン分の画素信号を１つの水平ＣＣＤに取り込んで、前記水平ＣＣＤの両端への前記転送方向を選択するための駆動信号を切り替えて、水平転送パルスのタイミングで前記１ライン分の画素信号を前記水平方向に転送し、前記水平ＣＣＤの各出力信号を前記水平ＣＣＤの両端に接続された２つの出力アンプにより、それぞれ前記１ライン分の画素信号を前記ＣＣＤ電圧信号に変換して出力することを特徴とする撮像素子駆動方法。
【請求項４】
マトリクス配列の行方向を水平方向とし列方向を垂直方向として、前記マトリクス配列された光電変換素子と、その光電変換素子のそれぞれに対応して設けられた垂直ＣＣＤとからなる撮像素子を有する撮像装置において、前記光電変換素子が、被写体の撮像による入射光を電気信号の画素信号に変換し、前記垂直ＣＣＤが、前記光電変換素子から画素信号を取り込んで、垂直転送パルスのタイミングで前記垂直方向に転送するように、前記撮像素子を駆動して、前記垂直ＣＣＤからの画素信号を基に、前記被写体からの光量に対応したＣＣＤ電圧信号を出力する撮像素子駆動方法であって、前記垂直ＣＣＤの両端からの１ライン分の画素信号を２つの水平ＣＣＤのそれぞれに取り込んで、前記垂直ＣＣＤの両端への前記転送方向と前記水平ＣＣＤの両端への前記転送方向とをそれぞれ選択するための駆動信号を切り替えて、前記垂直ＣＣＤおよび前記水平ＣＣＤの各転送方向を選択して、水平転送パルスのタイミングで、前記１ライン分の画素信号を前記２つの水平ＣＣＤの各水平方向に転送し、前記水平ＣＣＤの各出力信号を前記水平ＣＣＤの各両端に接続された４つの出力アンプにより、それぞれ前記１ライン分の画素信号を前記ＣＣＤ電圧信号に変換して出力することを特徴とする撮像素子駆動方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、撮像素子とその駆動用ＬＳＩからなるカメラシステム等の撮像装置における撮像素子を駆動するための撮像素子駆動装置および撮像素子駆動方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、カメラ業界におけるカメラ応用製品の多様化には目覚ましいものがあり、特に、動画／静止画撮像装置として、自動車のリヤカメラや、フロントサイド監視カメラ、さらには、カメラ付携帯電話などが盛んに利用されるようになってきた。
【０００３】
このような用途に用いられる撮像装置においては、その撮像素子から得られる映像に対して、例えばカメラの場合、リヤカメラでは左右反転機能、携帯電話等では上下反転機能が求められるとともに、ローコストで低消費電力な内部システムが求められている。
【０００４】
以上のような撮像装置における撮像素子駆動装置および撮像素子駆動方法（例えば、特許文献１を参照）について、図面を用いて以下に説明する。
図２は従来の撮像素子駆動装置の構成を示すブロック図であり、従来の撮像素子駆動出力方式の構成と信号の流れを示している。図２において、２０１は被写体からの撮像光信号を電気信号に変換する光電変換素子、２０２は垂直転送パルスにより撮像電荷信号を垂直方向に転送する垂直ＣＣＤ、２０３は垂直ＣＣＤ２０２から転送された１ライン分の撮像電荷信号を水平転送パルスにより水平方向に転送する水平ＣＣＤ、２０４は水平ＣＣＤ２０３から出力される撮像電荷信号を電圧出力に変換するＣＣＤ出力アンプである。
【０００５】
以上のように構成された従来の撮像素子駆動装置について、その動作を以下に説明する。
まず、フォトダイオード等からなる光電変換素子２０１に被写体の撮像光が当たると、被写体の明るさに対応した電荷が各光電変換素子２０１に蓄積される。
これらの電荷は、ＣＣＤ読み出しパルスにより１フレーム期間の初めで各垂直ＣＣＤ２０２上に転送され、垂直転送パルスにより水平ＣＣＤ２０３方向へ向かって転送される。この垂直転送は１水平期間の初めに一回行われる。
【０００６】
次に、水平ＣＣＤ２０３に取り込まれた１ライン分の電荷は、１水平期間でＣＣＤ出力アンプ２０４に向かって、水平ＣＣＤ２０３上を水平転送パルスにより転送されていく。ＣＣＤ出力アンプ２０４では、入力される１画素おきの電荷情報を電圧信号に変換して出力する。
【０００７】
このようにして、従来の撮像素子駆動装置においては、被写体からの撮像光信号に対応した撮像電荷信号を、電圧信号に変換することにより、ＣＣＤ出力を得るようにしている。
【０００８】
【特許文献１】
特開平９−４６７１６号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記のような従来の撮像素子駆動装置および撮像素子駆動方法では、垂直ＣＣＤ、水平ＣＣＤ共に転送方向が１方向であるため、映像の利用目的により、例えば左右反転映像や上下反転映像を得る場合には、撮像素子のアナログ出力をデジタルデータに変換した後に、そのデジタルデータを用いて映像に対する左右反転処理さらには上下反転処理を実行しなければならず、これらの処理実行のために、後段に、高価なデジタルメモリ制御システムが必要となり、装置自身も高価なものとなってしまうという問題点を有していた。
【００１０】
本発明は、上記従来の問題点を解決するもので、映像の用途に応じて、その映像に対する反転機能を、ローコストで低消費電力な内部構成により、容易に実現することができる撮像素子駆動装置および撮像素子駆動方法を提供する。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本発明の請求項１に記載の撮像素子駆動装置は、マトリクス配列の行方向を水平方向とし列方向を垂直方向として、前記マトリクス配列され、入射光を電気信号の画素信号に変換する光電変換素子と、前記光電変換素子のそれぞれに対応して設けられ、被写体の撮像によって前記光電変換素子に発生した画素信号を取り込んで、垂直転送パルスのタイミングで前記垂直方向に転送する垂直ＣＣＤとからなる撮像素子を有する撮像装置において、前記撮像素子を駆動して、前記垂直ＣＣＤからの画素信号を基に、前記被写体からの光量に対応したＣＣＤ電圧信号を出力する撮像素子駆動装置であって、前記垂直ＣＣＤからの１ライン分の画素信号を取り込んで、水平転送パルスのタイミングで前記水平方向に転送する１つの水平ＣＣＤと、前記水平ＣＣＤの両端に接続され、それぞれの出力信号を前記ＣＣＤ電圧信号に変換する２つの出力アンプとを備え、前記水平ＣＣＤの両端への前記転送方向を選択するための駆動信号を切り替えて、前記水平ＣＣＤの転送方向を選択して前記１ライン分の画素信号を出力するよう構成したことを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の請求項３に記載の撮像素子駆動方法は、マトリクス配列の行方向を水平方向とし列方向を垂直方向として、前記マトリクス配列された光電変換素子と、その光電変換素子のそれぞれに対応して設けられた垂直ＣＣＤとからなる撮像素子を有する撮像装置において、前記光電変換素子が、被写体の撮像による入射光を電気信号の画素信号に変換し、前記垂直ＣＣＤが、前記光電変換素子から画素信号を取り込んで、垂直転送パルスのタイミングで前記垂直方向に転送するように、前記撮像素子を駆動して、前記垂直ＣＣＤからの画素信号を基に、前記被写体からの光量に対応したＣＣＤ電圧信号を出力する撮像素子駆動方法であって、前記垂直ＣＣＤからの１ライン分の画素信号を１つの水平ＣＣＤに取り込んで、前記水平ＣＣＤの両端への前記転送方向を選択するための駆動信号を切り替えて、水平転送パルスのタイミングで前記１ライン分の画素信号を前記水平方向に転送し、前記水平ＣＣＤの各出力信号を前記水平ＣＣＤの両端に接続された２つの出力アンプにより、それぞれ前記１ライン分の画素信号を前記ＣＣＤ電圧信号に変換して出力する方法としたことを特徴とする。
【００１３】
以上により、垂直ＣＣＤの一端側のみに接続した水平ＣＣＤの駆動方向を切り替えることにより、後段にデジタルメモリ制御システムを用いることなく、水平ＣＣＤの２チャンネルの出力信号に基づいて、それぞれ、通常映像信号、左右反転映像信号の各出力を得ることができる。
【００１４】
また、本発明の請求項２に記載の撮像素子駆動装置は、マトリクス配列の行方向を水平方向とし列方向を垂直方向として、前記マトリクス配列され、入射光を電気信号の画素信号に変換する光電変換素子と、前記光電変換素子のそれぞれに対応して設けられ、被写体の撮像によって前記光電変換素子に発生した画素信号を取り込んで、垂直転送パルスのタイミングで前記垂直方向に転送する垂直ＣＣＤとからなる撮像素子を有する撮像装置において、前記撮像素子を駆動して、前記垂直ＣＣＤからの画素信号を基に、前記被写体からの光量に対応したＣＣＤ電圧信号を出力する撮像素子駆動装置であって、前記垂直ＣＣＤの両端からの１ライン分の画素信号をそれぞれ取り込んで、水平転送パルスのタイミングで前記水平方向に転送する２つの水平ＣＣＤと、前記２つの水平ＣＣＤのそれぞれの両端に接続され、各端部からの出力信号を前記ＣＣＤ電圧信号に変換する４つの出力アンプとを備え、前記垂直ＣＣＤの両端への前記転送方向と前記水平ＣＣＤの両端への前記転送方向とをそれぞれ選択するための駆動信号を切り替えて、前記垂直ＣＣＤおよび前記水平ＣＣＤの各転送方向を選択して、前記２つの水平ＣＣＤの各両端から前記１ライン分の画素信号を出力するよう構成したことを特徴とする。
【００１５】
また、本発明の請求項４に記載の撮像素子駆動方法は、マトリクス配列の行方向を水平方向とし列方向を垂直方向として、前記マトリクス配列された光電変換素子と、その光電変換素子のそれぞれに対応して設けられた垂直ＣＣＤとからなる撮像素子を有する撮像装置において、前記光電変換素子が、被写体の撮像による入射光を電気信号の画素信号に変換し、前記垂直ＣＣＤが、前記光電変換素子から画素信号を取り込んで、垂直転送パルスのタイミングで前記垂直方向に転送するように、前記撮像素子を駆動して、前記垂直ＣＣＤからの画素信号を基に、前記被写体からの光量に対応したＣＣＤ電圧信号を出力する撮像素子駆動方法であって、前記垂直ＣＣＤの両端からの１ライン分の画素信号を２つの水平ＣＣＤのそれぞれに取り込んで、前記垂直ＣＣＤの両端への前記転送方向と前記水平ＣＣＤの両端への前記転送方向とをそれぞれ選択するための駆動信号を切り替えて、前記垂直ＣＣＤおよび前記水平ＣＣＤの各転送方向を選択して、水平転送パルスのタイミングで、前記１ライン分の画素信号を前記２つの水平ＣＣＤの各水平方向に転送し、前記水平ＣＣＤの各出力信号を前記水平ＣＣＤの各両端に接続された４つの出力アンプにより、それぞれ前記１ライン分の画素信号を前記ＣＣＤ電圧信号に変換して出力する方法としたことを特徴とする。
【００１６】
以上により、垂直ＣＣＤの駆動方向と垂直ＣＣＤの上下に設けた各水平ＣＣＤの駆動方向とを切り替えることにより、後段にデジタルメモリ制御システムを用いることなく、水平ＣＣＤの４チャンネルの出力信号に基づいて、それぞれ、通常映像信号、左右反転映像信号、上下反転映像信号、左右上下反転映像信号の各出力を得ることができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を示す撮像素子駆動装置および撮像素子駆動方法について、図面を参照しながら具体的に説明する。
【００１８】
図１は本実施の形態の撮像素子駆動装置の構成を示すブロック図である。図１において、１０１はマトリクス配列の行方向を水平方向とし列方向を垂直方向とした場合、そのようにマトリクス配列され、被写体の撮像入射光を画素信号である撮像電荷信号に変換する光電変換素子、１０２は光電変換素子１０１のそれぞれに対応して設けられ、被写体の撮像によって光電変換素子１０１に発生した撮像電荷信号（画素信号）を取り込んで、垂直転送パルスにより垂直方向に転送する垂直ＣＣＤ、１０３は垂直ＣＣＤ１０２から下方向に転送された１ライン分の撮像電荷信号を、水平転送パルスにより水平方向に転送する下部水平ＣＣＤ、１０４は垂直ＣＣＤ１０２から上方向に転送された１ライン分の撮像電荷信号を、水平転送パルスにより水平方向に転送する上部水平ＣＣＤ、１０５、１０６は下部水平ＣＣＤ１０３の両端に配置され、それぞれ出力された撮像電荷信号をＣＣＤ電圧信号に変換するＣＣＤ出力アンプ、１０７、１０８は上部水平ＣＣＤ１０４の両端に配置され、それぞれ出力された撮像電荷信号をＣＣＤ電圧信号に変換するＣＣＤ出力アンプである。
【００１９】
以上のように構成された撮像素子駆動装置について、その動作を以下に説明する。
まず、ＣＣＤ出力アンプ１０５から信号を取り出す場合を説明する。
【００２０】
光電変換素子１０１であるフォトダイオードに被写体の撮像光が当たると、そのフォトダイオードに被写体の明るさに対応した電荷が蓄積される。この電荷は、ＣＣＤ読み出しパルスにより、１フレーム期間の初めで、垂直ＣＣＤ１０２上に転送され、下方向への垂直転送パルスにより、水平ＣＣＤ１０３方向へ向かって転送される。この垂直転送は１水平期間の初めに一回行われる。
【００２１】
水平ＣＣＤ１０３に取り込まれた１ライン分の電荷は、１水平期間で、左方向への水平転送パルスにより、ＣＣＤ出力アンプ１０５に向かって水平ＣＣＤ１０３上を転送されていく。ＣＣＤ出力アンプ１０５の入力部では、１画素おきの電荷情報を電圧出力に変換して出力する。
【００２２】
次に、ＣＣＤ出力アンプ１０６から信号を取り出す場合を説明する。
光電変換素子１０１であるフォトダイオードに被写体の撮像光が当たると、そのフォトダイオードに被写体の明るさに対応した電荷が蓄積される。この電荷は、ＣＣＤ読み出しパルスにより、１フレーム期間の初めで、垂直ＣＣＤ１０２上に転送され、下方向への垂直転送パルスにより、水平ＣＣＤ１０３方向へ向かって転送される。この垂直転送は１水平期間の初めに一回行われる。
【００２３】
水平ＣＣＤ１０３に取り込まれた１ライン分の電荷は、１水平期間で、右方向への水平転送パルスにより、ＣＣＤ出力アンプ１０６に向かって水平ＣＣＤ１０３上を転送されていく。ＣＣＤ出力アンプ１０６の入力部では、１画素おきの電荷情報を電圧出力に変換して出力する。
【００２４】
次に、ＣＣＤ出力アンプ１０７から信号を取り出す場合を説明する。
光電変換素子１０１であるフォトダイオードに被写体の撮像光が当たると、そのフォトダイオードに被写体の明るさに対応した電荷が蓄積される。この電荷は、ＣＣＤ読み出しパルスにより、１フレーム期間の初めで、垂直ＣＣＤ１０２上に転送され、上方向への垂直転送パルスにより、水平ＣＣＤ１０４方向へ向かって転送される。この垂直転送は１水平期間の初めに一回行われる。
【００２５】
水平ＣＣＤ１０４に取り込まれた１ライン分の電荷は、１水平期間で、左方向への水平転送パルスにより、ＣＣＤ出力アンプ１０７に向かって水平ＣＣＤ１０４上を転送されていく。ＣＣＤ出力アンプ１０７の入力部では、１画素おきの電荷情報を電圧出力に変換して出力する。
【００２６】
次に、ＣＣＤ出力アンプ１０８から信号を取り出す場合を説明する。
光電変換素子１０１であるフォトダイオードに被写体の撮像光が当たると、そのフォトダイオードに被写体の明るさに対応した電荷が蓄積される。この電荷は、ＣＣＤ読み出しパルスにより、１フレーム期間の初めで、垂直ＣＣＤ１０２上に転送され、上方向への垂直転送パルスにより、水平ＣＣＤ１０４方向へ向かって転送される。この垂直転送は１水平期間の初めに一回行われる。
【００２７】
水平ＣＣＤ１０４に取り込まれた１ライン分の電荷は、１水平期間で、右方向への水平転送パルスにより、ＣＣＤ出力アンプ１０８に向かって水平ＣＣＤ１０４上を転送されていく。ＣＣＤ出力アンプ１０８の入力部では、１画素おきの電荷情報を電圧出力に変換して出力する。
【００２８】
以上のようにして、垂直ＣＣＤ１０２の駆動方向と下部水平ＣＣＤ１０３および上部水平ＣＣＤ１０４の駆動方向とを切り替えることにより、後段に大掛りなデジタルメモリ制御システムなどを設けることなく、４つのＣＣＤ出力アンプ１０５、１０６、１０７、１０８の出力を用いて、正方向（通常）映像信号、左右反転映像信号、上下反転映像信号、左右上下反転映像信号の各出力を得ることができる。
【００２９】
その結果、映像の用途に応じて、その映像に対する左右反転機能および上下反転機能を、ローコストで低消費電力な内部構成により、容易に実現することができる。
【００３０】
なお、上記の実施の形態においては、映像に対して正方向（通常）映像信号、左右反転映像信号、上下反転映像信号、左右上下反転映像信号の各出力を得ることができる場合を説明したが、映像に対して正方向（通常）映像信号、左右反転信号を得るのみでよい場合には、水平ＣＣＤとして例えば下部水平ＣＣＤ１０３のみを設け、下部水平ＣＣＤ１０３の駆動方向のみを切り替えるように構成すれば、さらに簡単な構成で容易に実現することができる。
【００３１】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、垂直ＣＣＤの一端側のみに接続した水平ＣＣＤの駆動方向を切り替えることにより、後段にデジタルメモリ制御システムを用いることなく、水平ＣＣＤの２チャンネルの出力信号に基づいて、それぞれ、通常映像信号、左右反転映像信号の各出力を得ることができる。
【００３２】
また、垂直ＣＣＤの駆動方向と垂直ＣＣＤの上下に設けた各水平ＣＣＤの駆動方向とを切り替えることにより、後段にデジタルメモリ制御システムを用いることなく、水平ＣＣＤの４チャンネルの出力信号に基づいて、それぞれ、通常映像信号、左右反転映像信号、上下反転映像信号、左右上下反転映像信号の各出力を得ることができる。
【００３３】
以上のため、映像の用途に応じて、その映像に対する左右反転機能、あるいは左右反転および上下反転の両機能を、ローコストで低消費電力な内部構成により、容易に実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の撮像素子駆動装置の構成を示すブロック図
【図２】従来の撮像素子駆動装置の構成を示すブロック図
【符号の説明】
１０１、２０１    光電変換素子
１０２、２０２    垂直ＣＣＤ
１０３、２０３    下部水平ＣＣＤ
１０４    上部水平ＣＣＤ
１０５、１０６、１０７、１０８、２０４    ＣＣＤ出力アンプ
【図１】
2004274281.tif 000003
【図２】
2004274281.tif 000004