(57)【要約】【課題】  従来の構成では、フレーム周期を短くするために、ＣＣＤに与える電荷読出しのパルスタイミングを工夫することで、部分読出し時のパルスタイミングの制御が煩雑になるという課題があった。【解決手段】  光電変換により得られた電荷を映像信号として出力する固体撮像装置において、マトリクス状に設けられ受光素子としての複数のフォトダイオード４１と、これらフォトダイオード４１の間に縦列方向に設けられる複数本の垂直転送ＣＣＤ４２と、これら垂直転送ＣＣＤ４２の端部の横列方向に設けられる水平転送ＣＣＤ４３とを備え、部分読み出し時には、フォトダイオードから垂直転送ＣＣＤへ電荷を読み出すパルスである垂直転送パルスを、掃き出し領域と有効映像領域とで異なる信号となるように構成したことを特徴とする固体撮像装置を提供する。【選択図】      図４
2009171511.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光電変換により得られた電荷を映像信号として出力する固体撮像装置において、
マトリクス状に設けられ、受光素子としての複数のフォトダイオードと、
これらフォトダイオードの間に縦列方向に設けられる複数本の垂直転送ＣＣＤと、
これら垂直転送ＣＣＤの端部の横列方向に設けられる水平転送ＣＣＤと
を備え、
部分読み出し時には、フォトダイオードから垂直転送ＣＣＤへ電荷を読み出すパルスであ
る垂直転送パルスを、掃き出し領域と有効映像領域とで異なる信号となるように構成した
ことを特徴とする固体撮像装置。
【請求項２】
前記垂直転送パルスは、
部分読出し時には、掃き出し領域となるフォトダイオードに対しては、フォトダイオー
ドから垂直転送ＣＣＤへ読み出すためのフィールドシフトパルスを含まないパルスを与え
、有効映像領域となるフォトダイオードに対しては、フォトダイオードから垂直転送ＣＣ
Ｄへ読み出すためのフィールドシフトパルスを含むパルス信号であることを特徴とする、
請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項３】
光電変換により得られた電荷を映像信号として出力する固体撮像装置において、
マトリクス状に設けられ、受光素子としての複数のフォトダイオードと、
これらフォトダイオードの間に縦列方向に設けられる複数本の垂直転送ＣＣＤと、
これら垂直転送ＣＣＤの端部の横列方向に設けられる水平転送ＣＣＤと、
前記フォトダイオードに入力される垂直転送信号の少なくとも一部を選択する選択回路
とを備え、
前記選択回路は、掃き出し領域に設定されたフォトダイオードに対しては、フォトダイ
オードから垂直転送ＣＣＤへ読み出すためのフィールドシフトパルスを含まないパルスを
与え、有効映像領域に設定されたフォトダイオードに対しては、フォトダイオードから垂
直転送ＣＣＤへ読み出すためのフィールドシフトパルスを含むパルス信号設定を入力する
ように切り替える
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、固体撮像素子等によって撮影された画像を電子的記憶する固体撮像装置に関
する。
【背景技術】
【０００２】
近年、製造ラインのオートメーション化により、ベルトコンベア上の製品の検査にＣＣ
Ｄ等の固体撮像素子を用いた撮像装置が用いられるようになってきている。
製品の検査に用いられるビデオカメラでは、製品の位置がほぼ特定されているため、必
ずしも撮影された画像全体が必要ではなく、撮影された画像から、検査したい製品を含む
周辺部分のみが必要となる。この時は、ＣＣＤ等の固体撮像素子で撮像面に露光した光を
光電変換することにより得られた映像信号として出力する際に、有効部分を切り出した部
分読み出しを行うことがある。
【０００３】
固体撮像素子を用いた撮像装置で部分読み出しを行う場合において、ＣＣＤに与える電荷
読出しのパルスタイミングを工夫することで、１フレーム前の後掃き出しと現フレームの
前掃き出しを一緒に行うことにより、フレーム周期を短くすることが行われている。（例
えば、特許文献１）
【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】
【０００４】
しかしながら、従来の構成では、ＣＣＤに与える電荷読出しのパルスタイミングを工夫
することで、フレーム周期を短くするため、部分読出し時のパルスタイミングの制御が煩
雑になってしまうという問題があった。
【０００５】
本発明は、上記事情によりなされたもので、その目的は、部分読出し時のパルスタイミ
ングの制御を煩雑にすることなく、部分読出しを可能とするビデオカメラを提供すること
を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために本発明の固体撮像装置は、光電変換により得られた電荷を映
像信号として出力する固体撮像装置において、マトリクス状に設けられ、受光素子として
の複数のフォトダイオードと、これらフォトダイオードの間に縦列方向に設けられる複数
本の垂直転送ＣＣＤと、これら垂直転送ＣＣＤの端部の横列方向に設けられる水平転送Ｃ
ＣＤとを備え、部分読み出し時には、フォトダイオードから垂直転送ＣＣＤへ電荷を読み
出すパルスである垂直転送パルスを、掃き出し領域と有効映像領域とで異なる信号となる
ように構成したことを特徴とする。
【０００７】
このような構成を有することにより、部分読出し時には、掃き出し領域と有効映像領域
とで入力する垂直転送信号を異ならせ、有効映像領域のみの信号電荷をフォトダイオード
から読み出し映像信号として出力するため、パルス制御を煩雑にすることなく、部分読出
しを可能とすることができる。
【発明の効果】
【０００８】
以上説明したように、本発明では、部分読出し時には、有効映像領域のみの信号電荷を
フォトダイオードから読み出すため、パルス制御を煩雑にすることなく、部分読出しを可
能とすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【実施例１】
【００１０】
図１は、本実施例の構成を示す全体構成図である。
カメラ１は、フレームクラバー２と呼ばれるインターフェースボードを介して、画像処
理装置（例えばＰＣ等）３に接続される。ここで、フレームクラバー２はカメラ１からの
映像信号をＡ／Ｄ変換して、画像処理装置のメモリに映像データを格納できるように信号
変換を行う装置である。
【００１１】
図２は、カメラ１の内部構成を示す図である。
外部から与えられるトリガー入力が与えられる制御部１１と、固体撮像素子（以下、Ｃ
ＣＤ）１３と、このＣＣＤを制御するＣＣＤ駆動回路１２と、ＣＣＤ１３から取り出され
た画像データからノイズ除去を行うノイズ低減回路１４と、ノイズ除去された画像データ
を増幅するゲインアンプ１５と、画像データをデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器１６
と、スケーリング等の必要な信号処理を行う信号処理部１７と、出力回路１８から構成さ
れる。
【００１２】
このような構成において、ビデオカメラ１に対して、トリガー入力があると所定の露光
時間の後、１フレーム分の映像出力が行われる。この時、信号処理部１７はＣＣＤ１３か
ら転送される映像信号を、出力回路１８へ出力する。ここで、次のトリガーが入力された
ことを制御部１１が検出すると、制御部１１はＣＣＤ駆動回路１２を駆動して撮像を行う
とともに、信号処理部１７にトリガー入力を示す制御信号を送信する。信号処理部１７は
、このトリガー入力を示す制御信号を受けると、ＣＣＤ１３から入力される画像信号を取
り込んで出力回路１８に映像信号を出力する。
【００１３】
ここで、ＣＣＤ１３は、撮像した領域の全ての領域を出力する全読出しと、図３に示す
ように撮像した領域の一部のみを映像として出力する部分読出しに設定することができる
ようになっている。特に、ベルトコンベア上を流れてくる製品を検査する場合のビデオカ
メラにおいては、監視対象の製品は画像の中央付近に撮像される位置に設置されるため、
撮像範囲の全ての画像が必要ではなく、撮像画像の中央部分のみが必要という場合が想定
される。ここで、部分読出しを行なうことにより、必要な映像期間のみを取り込み、他の
期間は捨ててしまうことでフレームレートを上げることができる。
【００１４】
図３に示すように、部分読出しの場合では、撮像された画像信号の内、画像の横方向の
中央部分が有効映像期間３１となっており、この部分のみの画像が出力されるようになる
。一方、上下端部は、掃き出し像期間３２となっており、ＣＣＤ１３からは、画像として
出力されない部分である。
【００１５】
次に、実施例１におけるＣＣＤ１３の具体的な構成例について、図４を用いて説明する
。
図４は、本発明の実施例１におけるＣＣＤ１３の素子構造を示す平面図である。受光素
子としてのフォトダイオード４１はマトリクス状に配置されている。これらフォトダイオ
ード４１の間に縦列方向に複数本の垂直転送ＣＣＤ４２が配置され、この垂直転送ＣＣＤ
４２の端部に横列方向に１本の水平転送ＣＣＤ４３が配置されている。そして、リセット
ゲート４４、アンプ４５を介して外部に出力されるようになっている。
【００１６】
このような構成において、フォトダイオード４１に蓄積された信号電荷は、垂直転送パ
ルスφＶ１信号、φＶ２Ａ信号（またはφＶ２Ｂ信号）、φＶ３信号により垂直転送ＣＣ
Ｄ４２に読み出され、垂直転送ＣＣＤ４２内を下方向に転送される。垂直転送ＣＣＤ４２
内を転送された信号電荷は、水平転送ＣＣＤ４３に移送される。水平転送ＣＣＤには水平
転送パルスφＨ１、φＨ２が入力され、これら水平転送パルスにより、水平転送ＣＣＤ４
３内を左方向に転送され、最終的にリセットゲート４４、アンプ４５を介して外部に映像
信号として出力されるようになっている。
【００１７】
ここで、本実施例では、各フォトダイオード４１の内、有効映像領域３１に対応するフ
ォトダイオード４１には垂直転送パルスφＶ１、φＶ２Ｂ、φＶ３信号が入力されるよう
になっている。また、掃き出し領域３２に対応するフォトダイオード４１には垂直転送パ
ルスφＶ１、φＶ２Ａ、φＶ３信号が入力されるようになっている。このように、垂直転
送パルスの内、φＶ２Ｂが入力されるか、φＶ２Ａが入力されるかにより、部分読出し時
の有効映像領域３１と掃き出し領域３２が区別されている。
【００１８】
次に、本実施例における動作を説明する。図５は本実施例における部分読み出しを行な
う場合のタイミングチャートである。
まず、ＶＤ信号は、１フレーム期間示すパルス信号である。このＶＤ信号に同期して、各
フォトダイオード４１から蓄積電荷を取り出すための信号である、垂直転送パルスは、φ
Ｖ１、φＶ２Ａ、φＶ３の３本、またはφＶ１、φＶ２Ｂ、φＶ３の３本の信号として構
成されている。
【００１９】
ここで、部分読出し時のφＶ２ＢとφＶ２Ａとの差異は、φＶ２ＢにはＶＤ信号の立下
りのタイミングで正方向のパルスであるフィールドシフトパルス４６が含まれているのに
対し、φＶ２Ａには含まれていない点である。ここで、全画面読み出し時には、φＶ２Ｂ
と同様に、φＶ２Ａにもフィールドシフトパルス４６を付加したパルス波形が入力され、
φＶ２ＡとφＶ２Ｂは同一のパルス波形となる。
【００２０】
このように、垂直転送パルスがφＶ２Ａ信号とφＶ２Ｂ信号とに分けられることにより
、部分読出し時には、各フォトダイオード４１を掃き出し領域と有効映像領域とに区別さ
れる、このため、掃き出し領域３２ではφＶ１、φＶ２Ａ、φＶ３が入力され、このとき
φＶ２Ａはフィールドシフトパルスを含まない信号であるため、蓄積された電荷はフォト
ダイオード４１から垂直転送ＣＣＤ４２に出力されない。一方、有効映像領域３１では、
φＶ１、φＶ２Ｂ、φＶ３が入力され、このときφＶ２Ｂはフィールドシフトパルスを含
む信号であるため、蓄積された電荷はフォトダイオード４１から垂直転送ＣＣＤ４２に出
力される。この結果、有効映像領域のみの信号電荷だけがフォトダイオード４１から読み
出され、映像信号として出力される。そして、図５に示すように、フィールドシフトパル
スを与えた直後にVSUBパルスがＣＣＤに与えられるため、掃き出し領域のフォトダイオー
ド４１から読み出していない信号電荷は、VSUBパルスで捨てられる。
【００２１】
このように、１フレームの間で、掃き出し期間は1回ですむので、従来よりもフレームレ
ートを上げることが出来る。
一方、通常の全画面を撮像時には、掃き出し領域と有効映像領域と両方に等しくφＶ２
ＡとφＶ２Ｂの両方にフィールドシフトパルスを与えるため、全フォトダイオード４１の
電荷が、それぞれの垂直転送ＣＣＤ４２に読み出される。そして、水平転送ＣＣＤ４３等
を介して、全画面の電荷が読み出される。
【実施例２】
【００２２】
次に実施例２について、説明する。
上述した実施例１では、予め有効映像期間と掃き出し像期間の範囲が固定されていたが
、本実施例では、可変できるようにした点が、実施例１と異なる点である。
図６を用いて、本発明の実施例２に関するＣＣＤの構成を説明する。
図５と比較すると、各フォトダイオード４１に入力される垂直転送パルスが、横列ごと
に、切り替えを可能とするように選択回路としてのスイッチ回路５０が設けられている。
そして、このスイッチ回路５０は、読出領域制御信号５１により、切り替えが可能となっ
ている。
【００２３】
ここで、読出領域制御信号５１は、制御部１１から入力されるもので、図示しない操作
部等からユーザの設定等に基づき、スイッチ回路５０を切り替える信号である。ここで、
φＶ２Ａは、図５で説明した部分読み出しの場合と同様に、フィールドシフトパルス４６
を含まない信号となっている。読出領域制御信号５１は、図示しない操作部等からユーザ
の設定等に基づき、有効画像範囲の設定操作が行われると、有効画像範囲となるフォトダ
イオード４１にはφＶ２Ｂが、掃き出し領域となるフォトダイオード４１に対してはφＶ
２Ａが選択されるように、スイッチ回路５０を切り替える。
【００２４】
このように、本実施例では、有効画像期間と掃き出し像期間の範囲が可変できるため、
撮像したい対象の大きさ等に応じて、可変ができ、より利便性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の実施例に関わる全体構成図を示す図。
【図２】本発明の実施例に関わるカメラの内部構成を示すフローチャート。
【図３】本発明の部分読出しについて説明するための図。
【図４】本発明の実施例１におけるＣＣＤの構成図
【図５】本発明の実施例１における部分読み出しのタイミングチャート。
【図６】本発明の実施例２におけるＣＣＤの構成図。
【符号の説明】
【００２６】
１・・・ランダムトリガー機能付きビデオカメラ
２・・・フレームクラバー
３・・・画像処理装置
１１・・・制御部
１２・・・ＣＣＤ駆動回路
１３・・・固体撮像装置（ＣＣＤ）
１４・・・ノイズ低減回路
１５・・・ゲインアンプ
１６・・・Ａ／Ｄ変換器
１７・・・信号処理部
１８・・・出力回路
４１・・・フォトダイオード
４２・・・垂直転送ＣＣＤ
４３・・・水平転送ＣＣＤ
４４・・・リセットゲート
４５・・・アンプ
４６・・・フィールドシフトパルス
５０・・・スイッチ回路
５１・・・読出領域制御信号
【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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