(57)【要約】  【課題】  インターライン型ＣＣＤ撮像素子において、画素群中の有効画素に蓄積された電荷を垂直転送部に読み出す時間を短くする撮像素子の駆動方法を提供する。  【解決手段】  被写体からの撮像光を受光し、該受光した光に応じて光電変換し、該変換した電荷を蓄積する受光素子１２からなる画素群と、蓄積された電荷を水平周期毎に垂直方向に転送する垂直転送部１３、及び該転送された電荷をクロック周期で水平方向に転送する水平転送部１４を備えたインターライン型ＣＣＤ撮像素子１１において、画素群中の有効画素に蓄積された電荷を垂直転送部に読み出す期間を、垂直方向１画素毎の読み出し期間と複数画素加算読み出し期間に分けて、画素群中の有効画素に蓄積された電荷を垂直転送部に読み出すことを特徴とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体からの撮像光を受光し、該受光した光に応じて光電変換し、変換した電荷を蓄積する受光素子からなる画素群と、蓄積された電荷を水平周期毎に垂直方向に転送する垂直転送部、及び該転送された電荷をクロック周期で水平方向に転送する水平転送部を備えたインターライン型ＣＣＤ撮像素子において、前記画素群中の有効画素に蓄積された電荷を前記垂直転送部に読み出す期間を、垂直方向１画素毎の読み出し期間と複数画素加算読み出し期間に分けて、前記画素群中の有効画素に蓄積された電荷を前記垂直転送部に読み出すことを特徴とする撮像素子の駆動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インターライン型ＣＣＤ撮像素子において、有効画素に蓄積された電荷を垂直転送部に読み出す読み出し時間を短くするための撮像素子の駆動方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
インターライン型ＣＣＤ撮像素子は、被写体からの撮像光を受光し、該受光した光に応じて光電変換し、変換した電荷を蓄積する受光素子からなる画素群と、該蓄積された電荷を水平周期毎に垂直方向に転送する垂直転送部、及び該転送された電荷をクロック周期で垂直方向に転送する水平転送部を備えている。
【０００３】
このインターライン型ＣＣＤ撮像素子において、前記画素群中の有効画素に蓄積された電荷を垂直転送部に読み出すため、通常垂直方向１画素毎の読み出し信号を用い、垂直転送部から水平転送部への転送信号としては、有効画素に対しては所定の周期の第１転送パルス信号を用いて垂直転送動作を行い、有効画素以外に対しては前記所定の周期より短い周期の第２転送パルス信号を用いて高速に垂直転送動作を行う技術がすでに公開されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−３３９６４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、インターライン型ＣＣＤ撮像素子において、画素群中の有効画素に蓄積された電荷を垂直転送部に読み出す時間を短くする撮像素子の駆動方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明は、被写体からの撮像光を受光し、受光した光に応じて光電変換し、該変換した電荷を蓄積する受光素子からなる画素群と、蓄積された電荷を水平周期毎に垂直方向に転送する垂直転送部、及び該転送された電荷をクロック周期で水平方向に転送する水平転送部を備えたインターライン型ＣＣＤ撮像素子において、前記画素群中の有効画素に蓄積された電荷を前記垂直転送部に読み出す期間を、垂直方向１画素毎の読み出し期間と複数画素加算読み出し期間に分けて、前記画素群中の有効画素に蓄積された電荷を前記垂直転送部に読み出すことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、インターライン型ＣＣＤ撮像素子において、画素群中の有効画素に蓄積された電荷を垂直転送部に読み出す時間を短くする撮像素子の駆動方法を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明の実施の形態を図を用いて説明する。
【０００９】
図１は、本発明の実施の形態の撮像素子および駆動回路の構成図である。図１において、撮像素子１１は、被写体からの撮像光を受光し、該受光した光に応じて光電変換し、該変換した電荷を蓄積する受光素子（フォトダイオード）１２からなる画素群と、該蓄積された電荷を水平周期毎に垂直方向に転送する垂直転送部１３と、該転送された電荷をクロック周期で垂直方向に転送する水平転送部１４と、アンプ１５を備えたインターライン型ＣＣＤ撮像素子で構成されている。
【００１０】
この撮像素子１１を駆動するため、駆動回路１６は、トリガ信号と原振信号と水平信号パルス信号を入力とし、受光素子１２からなる画素群に蓄積された電荷を垂直転送部１３に読み出すためのＸＧＳパルス信号と、垂直転送部１３に読み出した電荷を水平転送部１４に向かって垂直方向に転送するための垂直転送パルス信号と、受光素子１２に蓄積された電荷を掃き出し電荷が蓄積されていない状態にするためのＶＳＵＢ信号を生成出力する。
【００１１】
図１において、撮像素子１１の受光素子（フォトダイオード）１２からなる画素群は、撮像する被写体の大きさに応じて、例えば、上部の有効画素からなる必要エリアとそれ以外の非有効画素からなる非必要エリアに分けられる。
【００１２】
したがって、垂直転送部１３に読み出した電荷を水平転送部１４に向かって垂直方向にクロック周期で転送する際、上部の有効画素以外の非有効画素からなる非必要エリアに対しては垂直転送を早めて高速転送すると処理時間が短縮でき便利である。
【００１３】
この場合、図１においては、垂直転送パルス信号が、上部の有効画素以外の非有効画素からなる非必要エリアに対しては、内部で生成した高速転送パルス信号に切り換えられて出力され、高速転送パルス信号で水平転送部１４に向かって垂直方向に、垂直転送部１３に読み出した電荷を、高速に転送する。
【００１４】
本発明は、受光素子１２からなる画素群に蓄積された電荷を垂直転送部１３に読み出すためのＸＧＳパルス信号に関し、従来は、垂直方向１画素毎の読み出し信号であるが、本発明では、垂直方向１画素毎の読み出し信号に加えて、複数画素加算読み出しをするようにしたことにある。
【００１５】
図２は、有効画素に蓄積された電荷を垂直転送部に読み出す本実施の形態における読み出しの概念を示す図である。また図３は有効画素に蓄積された電荷を垂直転送部に読み出す従来の読み出しの概念を示す図である。
【００１６】
図２および図３は、垂直方向画素１０００ラインの撮像素子のうち、上部の有効画素５００ラインを読み出す場合の読み出し時間の概略図を示す。また図２および図３において、１ラインの読み出す時間を50us（マイクロ秒）、高速転送時は１ラインを5us（マイクロ秒）で読み出すものとする。
【００１７】
図３の従来の読み出しでは、非有効画素からなる非必要エリアに対する高速転送期間３２の５００ラインは、5us×500ライン＝2500us=2.5msかかり、上部の有効画素からなる必要エリアに対する読み出し期間３１に対しては、５００ラインを１画素毎に読み出すので、50us×500ライン＝25000us=25msかかり、したがって、１フレーム周期当たり27.5ms必要とする。
【００１８】
それに対して、図２の本実施の形態における読み出しでは、上部の有効画素５００ラインを読み出す期間を、１００ラインの１画素毎に読み出す期間２１と、２００ラインの２画素加算読み出し期間２２と、２００ラインの４画素加算読み出し期間２３に分けるよう、電源投入時に予め設定する、若しくは外部制御信号により垂直信号に同期して、図１の駆動回路１６で設定する。
【００１９】
したがって本実施の形態では、１画素毎：50us×100ライン＝5000us＝5ms、２画素加算時：50us×200/2ライン＝5000us＝5ms、４画素加算時：50us×200/4ライン＝2500us＝2.5ms、高速転送時：5us×500ライン＝2500us＝2.5msで、1フレーム周期当たり(5+5+2.5+2.5)us=15msとなる。
【００２０】
よって、本実施の形態によれば、従来に比べて、フレーム周期を(27.5-15)ms=12.5ms短縮できることとなる。
【００２１】
必要画素数及び必要画素内の画素加算混合比率は撮像する画像により切替えるものとする。本実施の形態として縦方向の大きさの異なるラベルの文字認識時の読み出しについて説明する。
【００２２】
図４は、本実施の形態の縦方向の大きさの異なるラベルを示す図である。図４において、４１はラベルＸ、４２はラベルＹで、ラベルＸ（４１）は縦×横寸法が２０mm×４０mm、ラベルＹ（４２）は縦×横寸法が１０mm×４０mmの大きさであり、縦８００画素，横８００画素のインターライン型ＣＣＤ撮像素子（以下ＣＣＤという）で撮像するものとする。
【００２３】
また、ラベルの撮像位置はＣＣＤ画素の上部に位置するものとする。また、ラベルＸ（４１）に記載された文字は４列で記載されており、１及び２列目の文字は２mm角、３及び４列目の文字は４mm角とする。ラベルＹ（４２）に記載された文字は２列で記載されており、１列目の文字は２mm角、２列目の文字は４mm角とし、ラベルＸ（４１）に続いてラベルＹ（４２）を撮像するものとする。
【００２４】
さらにラベル縦方向寸法１０mmをＣＣＤ画素２００画素で測定し、２mm角の文字が５０画素で認識でき、４mm角の文字は５０×２画素加算で認識できるものとする。
【００２５】
さらに読み出し時間は図２，図３と同様、１ラインの読み出す時間を50us、高速転送時は１ラインを5usで読み出すものとする。
【００２６】
図５はＣＣＤの読み出しをラベルＸ（４１）のみに合わせた場合の読み出しのフローチャートを示す図である。ラベルＸ（４１）の縦方向の寸法４０mmをＣＣＤの有効画素の４００画素にて撮像する。また、４００画素のうち下部１０mmには４mm角の文字が記載されているので、２００画素は２画素加算で読み出す。それ以外の残り４００画素は高速転送する。
【００２７】
図１の駆動回路１６にて、次の読み出しのフローを実行する。ステップＳ５０１で、高速転送期間であるかどうかを判断する。高速転送期間でない場合、ステップＳ５０２で、４mm角文字であるかどうかを判断する。４mm角文字でない場合、ステップＳ５０３で、１画素毎の読み出しを２００ライン行う。ステップＳ５０２で、４mm角文字である場合、ステップＳ５０４で、２画素加算読み出しを２００ライン行う。ステップＳ５０１で、高速転送期間の場合、ステップＳ５０５で、高速転送を４００ライン行う。次に、ラベルＹ（４２）に対しても同様の読み出しのフローを実行する。
【００２８】
したがって、ラベルＸ（４１）とラベルＹ（４２）の一組の撮像時間は、（200ライン×50us＋200/2ライン×50us＋400ライン×5us）×2＝34msとなる。
【００２９】
一方、４００画素を画素加算せず従来通り１ライン毎に読み出す場合は、（400ライン×50us＋＋400ライン×5us）×2＝44msとなり、10ms短縮する。
【００３０】
図６はＣＣＤの読み出しをラベルＹ（４２）にも合わせた場合の読み出しのフローチャートを示す図である。ラベルＹ（４２）の縦方向の寸法２０mmをＣＣＤの有効画素の２００画素にて測定する。また、２００画素のうち下部５mmには４mm角の文字が記載されているので、１００画素は２画素加算で読み出す。撮像以外の残り６００画素は高速転送する。
【００３１】
図１の駆動回路１６にて、次の読み出しのフローを実行する。ステップＳ６０１で、読み出すラベルがラベルＸ（４１）であるかどうかを判断し、ラベルＸ（４１）である場合、図５とまったく同じステップＳ５０１からＳ５０５を実行する。
【００３２】
ステップＳ６０１で、読み出すラベルがラベルＸ（４１）でない場合は、ラベルＹ（４２）に合った読み出しのフローを実行する。
【００３３】
すなわち、ステップＳ６０２で、高速転送期間であるかどうかを判断する。高速転送期間でない場合、ステップＳ６０３で、４mm角文字であるかどうかを判断する。４mm角文字でない場合、ステップＳ６０４で、１画素毎の読み出しを１００ライン行う。ステップＳ６０３で、４mm角文字である場合、ステップＳ６０５で、２画素加算読み出しを１００ライン行う。ステップ６０２で、高速転送期間の場合、ステップＳ６０６で、高速転送を６００ライン行う。
【００３４】
したがって、ラベルＸ（４１）とラベルＹ（４２）の一組の撮像時間は、（200ライン×50us＋200/2ライン×50us＋400ライン×5us）＋(100ライン×50us＋100/2ライン×50us＋600ライン×5us)＝27.5msとなり、撮像時間はさらに6.5ms短縮する。
【００３５】
本実施の形態によれば、インターライン型ＣＣＤ撮像素子において、画素群中の有効画素に蓄積された電荷を垂直転送部に読み出す時間を短くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の実施の形態の撮像素子および駆動回路の構成図である。
【図２】有効画素に蓄積された電荷を垂直転送部に読み出す本実施の形態における読み出しの概念を示す図である。
【図３】有効画素に蓄積された電荷を垂直転送部に読み出す従来の読み出しの概念を示す図である。
【図４】本実施の形態の縦方向の大きさの異なるラベルを示す図である。
【図５】ＣＣＤの読み出しをラベルＸのみに合わせた場合の読み出しのフローチャートを示す図である。
【図６】ＣＣＤの読み出しをラベルＹにも合わせた場合の読み出しのフローチャートを示す図である。
【符号の説明】
【００３７】
１１：撮像素子、１２：受光素子（フォトダイオード）、１３：垂直転送部、１４：水平転送部、１５：アンプ、１６：駆動回路、２１：１画素毎に読み出す期間、２２：２画素加算読み出し期間、２３：４画素加算読み出し期間、２４：高速転送期間、３１：１画素毎に読み出す期間、３２：高速転送期間、４１：ラベルＸ、４２：ラベルＹ。
【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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