JP2000059698A - 高速撮像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 撮像装置全体の駆動周波数を高くすることな
く高速撮像装置を構成し、高速撮像された画像の拡大画
像を従来の画像表示装置に表示可能とする。 【解決手段】 高速撮像装置１００は、被写体の光学像
が照射される照射領域に配置された複数の撮像手段のう
ち、水平方向が１／Ｎで垂直方向が１／Ｍ（Ｍ≧１，Ｎ
≧２）の大きさである特定の照射領域の撮像手段の撮像
データを、１フィールド期間に複数回取り出す固体撮像
素子３０と、固体撮像素子３０の出力信号Ｓ３０に基づ
いて１フィールドの１／（Ｍ×Ｎ）の部分画像に対応す
る画素データＳ４０を生成する第１の信号処理回路４０
と、画素データＳ４０を記憶する画像メモリ５０と、前
記１フィールド期間を周期とする垂直同期信号を含有す
る映像信号Ｓ４２であって前記部分画像の拡大画像に対
応する映像信号Ｓ４２を生成して画像表示装置９０に供
給する第２の信号処理回路４２とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は高速撮像装置に関
し、特に所定時間内に部分的な撮像データを複数回取り
出すことができる高速撮像装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】特開昭５３−４３４６９号公報には、高
速度試料像観察装置の発明が開示されている。上記公報
には、走査電子顕微鏡又はこれに類似する装置の試料像
表示装置において、試料上を電子線が２次元的に走査し
たときに試料から発生する信号によって試料像を録画装
置に録画する場合に、上記電子線の垂直偏向周波数を上
記録画装置の垂直偏向周波数の整数倍とすることが開示
されている。この公報では、高速度試料像観察装置は、
各画像を垂直方向に１／４に圧縮して記録し、再生時に
は垂直方向に４倍に拡大することが開示されている。

【０００３】特開平２−１４６８４号公報には、撮像装
置の発明が開示されている。上記公報には、高速撮像時
において１フィールド期間内で特定の間隔をおいて複数
個の短時間区間を配し、該短時間区間に転送用ゲートに
転送用クロックパルスを印加して光電変換素子に蓄積さ
れた信号電荷を垂直転送用素子に移し、その後この信号
電荷を、垂直転送用素子ならびに水平転送用素子のそれ
ぞれに対してそれぞれ前記短時間区間の各々に応じてパ
ルスの周波数を変化させた転送用クロックパルスを印加
することにより、前記垂直転送用素子ならびに水平転送
用素子内で転送し、前記水平転送用素子の出力端に１フ
ィールド期間内に上記複数個の区間にとりこんだ撮像信
号を順次出力させて得るようにした撮像装置が開示され
ている。この撮像装置は、動きの速い被写体を撮像する
場合に従来よりもより細かく分解して撮影できる高速シ
ャッター動作の効果が得られる撮像装置を得ることを目
的とする。

【０００４】特開平７−２１２６５７号公報には、水平
転送クロックをＮＡ倍にすることなくＮＡ倍の高速撮影
を可能とすることを目的とする高速撮影装置の発明が開
示されている。この高速撮影装置は、ＭＡ個のフォトダ
イオードからなる光電変換素子に蓄積されたＭＡ個の信
号電荷を１フィールド期間にＮＡ回（ＮＡは２以上の整
数）読み出すとともに、この読み出された信号電荷を垂
直方向に転送する垂直転送ＣＣＤと、この垂直転送ＣＣ
Ｄにより転送された１ライン分の信号電荷を１水平走査
期間に水平方向に転送するＬＡ本（ＬＡは１以上の整
数）の水平転送ＣＣＤと、この水平転送ＣＣＤに平行に
配置された不要電荷掃き出し用のドレインとを設けてな
る固体撮像素子と、前記１フィールド期間に、前記固体
撮像素子のライン数のＮＡ倍の垂直転送パルスを前記垂
直転送ＣＣＤに供給するとともに、ＭＡ個の信号電荷の
うち１／ＮＡ×ＭＡ個の信号電荷を前記水平転送ＣＣＤ
で転送し、（１−１／ＮＡ）×ＭＡ個の信号電荷は前記
ドレインに掃き出す様に前記固体撮像素子を駆動する駆
動回路とからなる構成である。この高速撮影装置では、
垂直方向に圧縮された画像が得られる。

【０００５】フォトダイオードなどの光電変換素子から
なる複数の撮像手段と、前記複数の撮像手段から撮像デ
ータを取り出す走査手段と、走査手段により取り出され
た撮像データから画素データを生成する信号処理回路
と、前記画素データに基づいて画像表示する画像表示装
置とを有する撮像装置では、撮像装置の全体の駆動周波
数を高くすることで、被写体の撮像間隔を短くすること
ができると共に、その撮像結果を画像表示装置に画像表
示することができる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、撮像装置の全
体の駆動周波数を高くするには、撮像装置の各構成回路
を高速に駆動する必要があり、構成回路の高コストひい
ては撮像装置の高コストを招く。一方、被写体を撮像す
る複数の撮像手段から撮像データを取り出す場合に、所
定時間内に１回取り出す場合に比べ、前記所定時間内に
Ｋ回（Ｋは２以上の整数）取り出す場合のデータ量は、
１回当りに取り出すデータ量が同じときはＫ倍となる。
このため、所定時間内に１回取り出す場合に比べ、Ｋ回
取り出す場合のデータ処理では、Ｋ倍の記憶容量のバッ
ファメモリまたはＫ倍の処理速度が必要となることがあ
る。本発明の第１の目的は、所定時間内に部分的な撮像
データを複数回取り出すことができる高速撮像装置を提
供することにある。本発明の第２の目的は、所定時間内
に複数回取り出した部分的な撮像データを、前記所定時
間を垂直走査周期とする画像表示装置に画像表示可能な
高速撮像装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の高速撮像装置で
は、被写体を撮像する、垂直方向および水平方向におい
てマトリクス状に配置された複数の撮像手段と、前記複
数の撮像手段の撮像データを前記複数の撮像手段から取
り出す第１のモードと、前記複数の撮像手段の撮像デー
タに対して水平方向の１／Ｎ（Ｎは２以上の数）、垂直
方向の１／Ｍ（Ｍは１以上の数）の部分撮像データを前
記複数の撮像手段から取り出す第２のモードの何れか一
方のモードを設定するモード設定手段と、前記モード設
定手段によって設定されたモードに応じて前記複数の撮
像手段の撮像データまたは前記部分撮像データを前記複
数の撮像手段から取り出す走査手段であって、第１のモ
ードの場合は所定時間内に前記複数の撮像手段の撮像デ
ータを１回取り出し、第２のモードの場合は前記所定時
間内に前記部分撮像データを複数回取り出す走査手段と
を有する。

【０００８】本発明の高速撮像装置では、好適には、前
記部分撮像データに基づいて１フィールドの１／（Ｍ×
Ｎ）の部分画像に対応する画素データを生成する第１の
信号処理回路と、前記第１の信号処理回路で生成された
画素データを記憶する画像メモリと、１個の部分画像に
対応する画素データを前記画像メモリから入力し、当該
１個の部分画像を拡大した拡大画像に対応する映像信号
であって前記所定時間を周期とする垂直同期信号を含有
する映像信号を生成する第２の信号処理回路と、前記映
像信号に基づいて前記拡大画像を表示する画像表示装置
とを有する。

【０００９】本発明の高速撮像装置では、より好適に
は、前記画像メモリは、予め順位付けされた記憶領域を
有して、前記部分画像に対応する画素データを前記所定
時間中における前記部分撮像データの取出回数に応じた
前記記憶領域に記憶し、前記第２の信号処理回路は、前
記画像メモリに記憶された複数個の部分画像に対応する
画素データから前記１個の部分画像に対応する画素デー
タを特定する画像選択回路を有する。

【００１０】本発明の高速撮像装置では、より好適に
は、第１のモードの場合、第１の信号処理回路は、前記
複数の撮像手段の撮像データに基づいて１フィールドの
画像に対応する画素データを生成し、当該画像に対応す
る映像信号であって前記垂直同期信号を含有する映像信
号を生成し、第２のモードの場合、第１の信号処理回路
は、前記部分撮像データに基づいて１フィールドの１／
（Ｍ×Ｎ）の部分画像に対応する画素データを生成し、
第２の信号処理回路は、１個の部分画像に対応する画素
データを前記画像メモリから入力し、当該１個の部分画
像を拡大した拡大画像に対応する映像信号であって前記
垂直同期信号を含有する映像信号を生成する。

【００１１】本発明の高速撮像装置では、好適には、前
記走査手段は、第２のモードの場合に、前記複数の撮像
手段の撮像データに対して水平方向の中央の１／Ｎ、垂
直方向の中央の１／Ｍの部分撮像データを前記複数の撮
像手段から取り出す。

【００１２】前記複数の撮像手段は、垂直方向および水
平方向においてマトリクス状に配置されており、被写体
を撮像する。前記複数の撮像手段は、被写体の光学像を
撮像データに変換する。モード設定手段は、前記複数の
撮像手段の撮像データを前記複数の撮像手段から取り出
す第１のモードと、前記複数の撮像手段の撮像データに
対して水平方向の１／Ｎ（Ｎは２以上の数）、垂直方向
の１／Ｍ（Ｍは１以上の数）の部分撮像データを前記複
数の撮像手段から取り出す第２のモードの何れか一方の
モードを設定する。走査手段は、前記モード設定手段に
よって設定されたモードに応じて前記複数の撮像手段の
撮像データまたは前記部分撮像データを前記複数の撮像
手段から取り出す。走査手段は、第１のモードの場合は
所定時間内に前記複数の撮像手段の撮像データを１回取
り出し、第２のモードの場合は前記所定時間内に前記部
分撮像データを複数回取り出す。前記複数の撮像手段の
撮像データは前記被写体に対応し、前記部分撮像データ
は前記被写体の１／（Ｍ×Ｎ）の部分に対応し、前記部
分撮像データのデータ量は前記複数の撮像手段の撮像デ
ータのデータ量よりも少ない。

【００１３】第１の信号処理回路は、走査手段が取り出
した前記部分撮像データに基づいて１フィールドの１／
（Ｍ×Ｎ）の部分画像に対応する画素データを生成す
る。画像メモリは、前記第１の信号処理回路で生成され
た画素データを記憶する。第２の信号処理回路は、１個
の部分画像に対応する画素データを前記画像メモリから
入力し、当該１個の部分画像を拡大した拡大画像に対応
する映像信号であって前記所定時間を周期とする垂直同
期信号を含有する映像信号を生成する。画像表示装置
は、前記映像信号に基づいて前記部分画像の拡大画像を
表示する。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を添付図
面を参照して説明する。図１は、本発明の高速撮像装置
の一例を示す概略ブロック図である。

【００１５】この高速撮像装置１００は、自己走査型の
固体撮像素子３０と、モード設定手段８５とを有する。
固体撮像素子３０は、フォトダイオードなどの光電変換
素子からなる複数の撮像手段と、前記複数の撮像手段か
らデータを取り出す走査手段とを有する。前記複数の撮
像手段は、垂直方向および水平方向においてマトリクス
状に配置されており、被写体を撮像する。前記複数の撮
像手段は、被写体の光学像を撮像データに光電変換す
る。モード設定手段８５は、前記複数の撮像手段の撮像
データを前記複数の撮像手段から取り出す第１のモード
と、前記複数の撮像手段の撮像データに対して水平方向
の１／Ｎ（Ｎは２以上の数）、垂直方向の１／Ｍ（Ｍは
１以上の数）の部分撮像データを前記複数の撮像手段か
ら取り出す第２のモードの何れか一方のモードを設定す
る。前記走査手段は、前記モード設定手段によって設定
されたモードに応じて前記複数の撮像手段の撮像データ
または前記部分撮像データを前記複数の撮像手段から取
り出す。前記走査手段は、第１のモードの場合は所定時
間内に前記複数の撮像手段の撮像データを１回取り出
し、第２のモードの場合は前記所定時間内に前記部分撮
像データをＫ回（Ｋは２以上の整数）取り出す。前記走
査手段は、取り出したデータを固体撮像素子３０の出力
端子Ｔ３０に出力する。固体撮像素子３０は、第１のモ
ードの場合は前記複数の撮像手段の撮像データを有する
出力信号Ｓ３０を出力端子Ｔ３０に出力し、第２のモー
ドの場合は前記部分撮像データを有する出力信号Ｓ３０
を出力端子Ｔ３０に出力する。

【００１６】高速撮像装置１００は、固体撮像素子３０
の出力信号Ｓ３０に基づいて画素データを生成する第１
の信号処理回路４０と、第１の信号処理回路４０で生成
された画素データＳ４０を記憶する画像メモリ５０と、
第２の信号処理回路４２と、映像信号Ｓ４２に基づいて
画像表示する画像表示装置９０とを有する。通常撮像モ
ードである第１のモードの場合、第１の信号処理回路４
０は、前記複数の撮像手段の撮像データに基づいて１フ
ィールドの画像に対応する画素データＳ４０を生成し、
当該画像に対応する映像信号であって前記所定時間を周
期とする垂直同期信号ＶＤを含有する映像信号Ｓ４２を
生成する。高速撮像モードである第２のモードの場合、
第１の信号処理回路４０は、前記部分撮像データに基づ
いて１フィールドの１／（Ｍ×Ｎ）の部分画像に対応す
る画素データＳ４０を生成し、第２の信号処理回路４２
は、１個の部分画像に対応する画素データＳ４１を前記
画像メモリ５０から入力し、当該１個の部分画像を拡大
した拡大画像に対応する映像信号であって前記垂直同期
信号ＶＤを含有する映像信号Ｓ４２を生成する。

【００１７】画像表示装置９０は、例えば電子ビューフ
ァインダまたは陰極線管（ＣＲＴ）で構成する。例え
ば、前記Ｍの値は２とし、前記Ｎの値は３とし、前記拡
大画像は、前記部分画像を水平方向および垂直方向につ
いてそれぞれ２倍に拡大した画像であり、前記拡大画像
の拡大率は４（＝２×２）とする。水平方向および垂直
方向の拡大倍率は、前記Ｎと前記Ｍのうち小さいほうの
値としてもよい。水平方向および垂直方向の拡大倍率は
１〜２５６倍に可変に拡大できるようにしてもよい。前
記所定時間は、例えば１フィールド期間とする。

【００１８】高速撮像装置１００は、レンズ２０と、絞
り２１と、サンプルホールド回路（Ｓ／Ｈ）３１と、ア
ナログ／ディジタル変換回路（Ａ／Ｄ）３２と、オプテ
ィカルディテクタ（ＯＰＤ）７５と、メモリ制御回路４
１と、ディジタル／アナログ変換回路（Ｄ／Ａ）４３
と、タイミング発生回路６０と、同期信号発生回路７０
と、高速撮像装置１００全体の制御を司る中央制御回路
８０と、画素データを記憶する記憶媒体９５とを有す
る。サンプルホールド回路３１は、固体撮像素子３０の
出力信号Ｓ３０をサンプリングして一時保持すると共に
自動利得制御して前記アナログ／ディジタル変換回路３
２に出力する。

【００１９】サンプルホールド回路３１は、相関二重サ
ンプリング（ＣＤＳ）回路により構成してもよい。一例
として、相関二重サンプリング回路は、固体撮像素子３
０の出力信号Ｓ３０を第１のキャパシタを介してサンプ
リングした第１の信号と、出力信号Ｓ３０を第２のキャ
パシタを介してサンプリングした第２の信号を生成す
る。第１の信号は、出力信号Ｓ３０をタイミングＴｐで
サンプリングした信号をタイミングＴｄでサンプリング
して生成する。第２の信号は、出力信号Ｓ３０をタイミ
ングＴｄでサンプリングして生成する。そして、自動利
得制御（ＡＧＣ）回路は第１と第２の信号を入力してそ
の差分に応じた信号を自動利得制御してアナログ／ディ
ジタル変換回路３２に出力する構成としてもよい。相関
二重サンプリング（二重相関サンプリング）を行うこと
によって、直接にサンプリングを行う場合に対してフィ
ールドスルー部分の変動による影響を低減できるという
利点があると共に、サンプリングに伴うノイズを低減で
きる利点がある。

【００２０】アナログ／ディジタル変換回路３２は、サ
ンプルホールド回路３１の出力信号Ｓ３１をアナログ信
号からディジタル信号に変換し、このディジタル信号Ｓ
３２を第１の信号処理回路４０に出力する。第１の信号
処理回路４０は、高速撮像モード時において、前記部分
撮像データを有する出力信号Ｓ３０のディジタル信号Ｓ
３２に基づいて１フィールドの１／（Ｍ×Ｎ）の部分画
像に対応する画素データＳ４０を生成し、メモリ制御回
路４１に出力する。

【００２１】メモリ制御回路４１は、画像メモリ５０に
アクセスする。メモリ制御回路４１は、高速撮像モード
時において、１フィールドの１／（Ｍ×Ｎ）の部分画像
に対応する画素データＳ４０を画像メモリ５０に出力し
て記憶させる。また、メモリ制御回路４１は、高速撮像
モード時において、画像メモリ５０から１個の部分画像
に対応する画素データＳ４１を読み出して第２の信号処
理回路４２に出力する。

【００２２】第２の信号処理回路４２は、画像メモリ５
０からの画素データＳ４１をメモリ制御回路４１を介し
て入力し、前記１個の部分画像を水平方向および垂直方
向に拡大した拡大画像に対応する映像信号Ｓ４２を高速
撮像モード時に生成してディジタル／アナログ変換回路
４３に出力する。例えば、第２の信号処理回路４２は、
前記１個の部分画像を水平方向および垂直方向にそれぞ
れ２倍に拡大した拡大画像に対応する画素データを生成
し、当該画素データに垂直同期信号ＶＤおよび水平同期
信号ＨＤを合成して複合映像信号Ｓ４２を生成する。垂
直同期信号ＶＤの周期は１フィールド期間とする。

【００２３】画像メモリ５０は、予め順位が付された記
憶領域を有しており、前記部分画像に対応する画素デー
タを１フィールド期間中における前記部分撮像データの
取出回数に応じた前記記憶領域に記憶する。第２の信号
処理回路４２は、画像メモリ５０に記憶された前記Ｋ個
の部分画像に対応する画素データから１個の部分画像に
対応する画素データを特定する画像選択回路４２Ａを有
する。画像選択回路４２Ａは、画像メモリ５０から前記
画素データを読み出す読出アドレスを示す信号Ｒ４１を
メモリ制御回路４１に供給する構成としてもよい。画像
選択回路４２Ａは、前記Ｋ個の部分画像のうちの１個の
部分画像を特定する１〜Ｋの番号を示す信号Ｒ４１をメ
モリ制御回路４１に供給する構成としてもよい。Ｍ＝
２，Ｎ＝３の場合は、Ｋ＝６としてもよい。画像選択回
路４２Ａは、例えば操作者のスイッチ操作に基づいて前
記信号Ｒ４１を生成する構成としてもよい。信号Ｒ４１
により、Ｋ個の部分画像のうちの１個の部分画像を選択
し、選択した部分画像を画像表示装置９０に拡大表示さ
せることができる。

【００２４】ディジタル／アナログ変換回路４３は、高
速撮像モード時において、第２の信号処理回路４２から
の拡大画像に対応する映像信号Ｓ４２をディジタル信号
からアナログ信号に変換し、このアナログ信号からなる
映像信号Ｓ４３を画像表示装置９０に供給する。画像表
示装置９０は、高速撮像モード時において、前記映像信
号Ｓ４３に基づいて前記拡大画像を表示領域に収まるよ
うに表示する。

【００２５】タイミング発生回路６０は、各種タイミン
グ信号を固体撮像素子３０、サンプルホールド回路３
１、第１の信号処理回路４０、メモリ制御回路４１、第
２の信号処理回路４２、同期信号発生回路７０、中央制
御回路８０等に供給する。同期信号発生回路７０は、水
平同期信号ＨＤ、垂直同期信号ＶＤ、水平同期信号ＨＤ
の１／Ｎ倍の周期を有する水平同期信号ＭＨＤ、垂直同
期信号ＶＤの１／Ｋの周期を有する垂直同期信号ＭＶＤ
等をタイミング発生回路６０、第１の信号処理回路４
０、メモリ制御回路４１、第２の信号処理回路４２等に
供給する。水平同期信号ＨＤの周期は、画像表示装置９
０が水平走査する水平走査周期に等しく、垂直同期信号
ＶＤの周期は、画像表示装置９０が垂直走査する垂直走
査周期に等しい。画像表示装置９０の垂直走査周期およ
び水平走査周期は、通常撮像モードと高速撮像モードで
同じである。

【００２６】信号処理手段５５は、第１の信号処理回路
４０と、メモリ制御回路４１と、画像メモリ５０と、第
２の信号処理回路４２とを有する。信号処理手段５５
は、ディジタル信号Ｓ３２に基づいて各種信号処理を行
う。第２の信号処理回路４２は、画像データＳ４１の圧
縮データまたは非圧縮データＳ９５を生成し、記憶媒体
９５に出力して記憶させる。記憶媒体９５は、装置本体
９１から着脱可能であり、例えばフレキシブルディス
ク、コンパクトディスク、磁気テープ等で構成する。画
像選択回路４２Ａが生成する信号Ｒ４１により、Ｋ個の
部分画像のうちの１個の部分画像を選択し、選択した部
分画像に対応する画素データの圧縮データを記憶媒体９
５に記憶させる構成としてもよい。

【００２７】中央制御回路８０は、設定手段８１を有し
ており、中央制御回路８０はマイクロコンピュータによ
り構成されている。設定手段８１は、固体撮像素子３０
の前記複数の撮像手段から、偶数フィールドに対応する
データを取り出すか、奇数フィールドに対応するデータ
を取り出すかを設定する。例えば、設定手段８１は、前
記複数の撮像手段から走査手段により読み出されるデー
タのフィールド（撮像フィールド）を、信号処理手段５
５の信号処理に応じて偶数フィールドまたは奇数フィー
ルドに設定する。タイミング発生回路６０は、設定手段
８１が設定した撮像フィールドに対応するデータが読み
出されるように、各種タイミング信号を固体撮像素子３
０に供給する。オプティカルディテクタ７５は、第１の
信号処理回路４０からの画素データＳ４０を入力し、撮
像された光学像の明るさやピント等を検出して検出信号
を中央制御回路８０に出力し、中央制御回路８０は前記
検出信号に基づいてレンズ位置や絞り具合等を調整す
る。

【００２８】図２は、高速撮像装置１００の高速撮像モ
ード時の動作の一例を説明する説明図である。図２
（Ａ）には、固体撮像素子３０の受光面（撮像面）３０
Ａが示されている。図２（Ｂ）には、１フィールドの１
／６の部分画像が示されている。図２（Ｃ）には、画像
メモリ５０の記憶アドレスが示されている。図２（Ｄ）
には、画像表示装置９０の表示領域が示されている。図
２（Ａ）の固体撮像素子３０の受光面３０Ａには、画像
表示装置９０の表示領域に対応して撮像手段がマトリク
ス状に配置されている。この配置領域は、水平走査方向
の大きさがＬＨであり、垂直走査方向の大きさがＬＶで
あり、被写体の光学像が照射される照射領域を形成して
いる。図２（Ａ）では、前記照射領域に対し、水平方向
の大きさが１／Ｎ倍で、垂直方向の大きさが１／Ｍ倍で
ある特定の照射領域を斜線で示している。ここで、前記
Ｍの値は２であり、前記Ｎの値は３である。斜線部は、
水平走査方向の大きさがｘ（＝ＬＨ／Ｎ＝ＬＨ／３）で
あり、垂直走査方向の大きさがｙ（＝ＬＶ／Ｍ＝ＬＶ／
２）であり、ｙ＋２ｚ＝ＬＶであり、ｘ＋２ｗ＝ＬＨで
ある。被写体の光学像が照射される照射領域の中心位置
は、前記特定の照射領域の中心位置と一致している。

【００２９】固体撮像素子３０には画像表示装置９０の
垂直走査周期の１／Ｋ例えば１／６の周期の垂直同期信
号ＭＶＤが供給され、１フィールド期間に６個の前記斜
線部に対応する部分撮像データを固体撮像素子３０は出
力することが可能であり、１フィールド期間に１フィー
ルドの画像に対応する１フィールド分の画素データを第
１の信号処理回路４０は画像メモリ５０に出力して記憶
させることができる。第１の信号処理回路４０は、部分
撮像データを有する出力信号Ｓ３０のディジタル信号Ｓ
３２を入力し、高速撮像モード時において、図２（Ｂ）
の部分画像１〜６に対応する画素データを１フィールド
期間に生成する。

【００３０】第１の信号処理回路４０は、高速撮像モー
ド時において、部分画像１に対応する画素データＳ４０
を生成してメモリ制御回路４１に出力し、メモリ制御回
路４１は画像メモリ５０に当該画素データを出力してア
ドレスＡ１〜Ａ３に記憶させる。アドレスＡ１〜Ａ３で
示される記憶領域は、第１の順位の記憶領域を構成す
る。第１の信号処理回路４０は、高速撮像モード時にお
いて、部分画像２に対応する画素データＳ４０を生成し
てメモリ制御回路４１に出力し、メモリ制御回路４１は
画像メモリ５０に当該画素データを出力してアドレスＡ
４〜Ａ６に記憶させる。アドレスＡ４〜Ａ６で示される
記憶領域は、第２の順位の記憶領域を構成する。部分画
像３〜５についても同様であり、第１の信号処理回路４
０は、高速撮像モード時において、部分画像６に対応す
る画素データＳ４０を生成してメモリ制御回路４１に出
力し、メモリ制御回路４１は画像メモリ５０に当該画素
データを出力してアドレスＡ１６〜Ａ１８に記憶させ
る。アドレスＡ１６〜Ａ１８で示される記憶領域は、第
６の順位の記憶領域を構成する。

【００３１】メモリ制御回路４１は、高速撮像モード時
において、画像メモリ５０から部分画像１に対応する画
素データを読み出して第２の信号処理回路４２に出力す
る。第２の信号処理回路４２は、部分画像１に対応する
画素データに基づき、水平方向（表示画面の水平走査方
向）および垂直方向（表示画面の垂直走査方向）にそれ
ぞれ２倍に拡大した拡大画像に対応する映像信号Ｓ４２
を高速撮像モード時に生成する。画像表示装置９０の表
示画面には、前記拡大画像が表示される。拡大画像の中
心が、画像表示装置９０の表示領域の中心に位置するよ
うになっている。

【００３２】図３は、高速撮像装置１００が有する自己
走査型の固体撮像素子３０の説明図である。固体撮像素
子３０は、フォトダイオードなどの光電変換素子からな
る撮像手段１１と、ＣＣＤ（Charge Coupled Device ）
からなる垂直転送回路１２と、抽出回路１３と、ＣＣＤ
からなる水平転送回路１４とを受光面３０Ａに有する。
前記走査手段は、垂直転送回路１２と抽出回路１３と水
平転送回路１４とからなり、この走査手段の出力端子は
水平転送回路１４の出力端子Ｔ１４としている。撮像手
段１１はマトリクス状に配置されており、垂直走査方向
Ｖに配列された撮像手段１１に並列に垂直転送回路１２
が配置されている。

【００３３】垂直転送回路１２は、水平走査方向Ｈの各
ラインの撮像手段１１に蓄積された信号電荷からなる撮
像データを各撮像に応じて読み出し、垂直走査方向Ｖに
転送する。抽出回路１３は、垂直走査方向Ｖに転送され
た水平走査方向Ｈの１ライン分の撮像データを所定周期
で垂直転送回路１２からパラレル入力し、前記１ライン
分の撮像データのうち前記特定の照射領域の撮像手段
１１の撮像データを抽出する。前記領域の垂直走査方
向Ｖには、領域と領域とが隣接している。抽出回路
１３は、前記領域，，を含有する垂直走査方向Ｖ
の垂直転送回路１２からの撮像データを通過部１３Ｂに
より通過させて後段の水平転送回路１４に出力し、他の
垂直転送回路１２からの撮像データを遮断部１３Ａ，１
３Ｃにより遮断する。遮断部１３Ａ，１３Ｃは、例えば
高速撮像モード時に電圧を印加して電位障壁を形成し、
垂直転送回路１２からの信号電荷からなる撮像データを
除去して遮断する構成としてもよい。水平転送回路１４
は、抽出回路１３で抽出された撮像データを転送部１４
Ｂに入力し、水平走査方向Ｈにシリアル転送する。

【００３４】水平転送回路１４は、抽出回路１３で抽出
された撮像データを水平走査方向Ｈにシリアル転送して
固体撮像素子３０の出力端子Ｔ３０に順次供給する。出
力信号Ｓ３０は、水平転送回路１４が固体撮像素子３０
の出力端子Ｔ３０に順次供給する撮像データからなる。
水平転送回路１４は、高速撮像モード時では、水平走査
方向Ｈの１ライン分の撮像データのうち１／Ｎの個数の
撮像データを、一定周期Ｔで水平転送回路１４の出力端
子Ｔ１４に出力する転送速度を有する。水平転送回路１
４の出力端子Ｔ１４は、固体撮像素子３０の出力端子Ｔ
３０に接続されている。前記一定周期Ｔは、画像表示装
置９０が水平走査する水平走査周期の１／Ｎ倍の時間で
ある。水平転送回路１４は、転送部１４Ａ〜１４Ｃによ
り水平走査方向Ｈの１ライン分の撮像データを一時保持
する容量を有しており、転送部１４Ｂは領域，，
の撮像手段１１に蓄積された撮像データを、前記抽出回
路１３の通過部１３Ｂから入力する。転送部１４Ａ，１
４Ｃの各容量は等しい。

【００３５】通常撮像モード時において、垂直転送回路
１２は、水平走査方向Ｈの各ラインの撮像手段１１の撮
像データを、画像表示装置９０が垂直走査する垂直走査
周期で読み出し、画像表示装置９０が水平走査する水平
走査周期ｔで垂直走査方向Ｖに転送する。抽出回路１３
は、垂直走査方向Ｖに転送された水平走査方向Ｈの１ラ
イン分の撮像データを、垂直転送回路１２から水平走査
周期ｔでパラレル入力する。抽出回路１３は、垂直転送
回路１２からの撮像データを通過させて後段の水平転送
回路１４に出力する。高速撮像モード時における遮断部
１３Ａ，１３Ｃは、通常撮像モード時において通過部を
形成し、抽出回路１３は垂直転送回路１２から転送され
た１ライン分の撮像データを水平転送回路１４に出力す
る。遮断部１３Ａ，１３Ｃは、通常撮像モード時には電
圧が印加されず、電位障壁を形成しない構成とする。水
平転送回路１４は、抽出回路１３からの撮像データを転
送部１４Ａ〜１４Ｃにパラレル入力し、水平走査方向Ｈ
にシリアル転送する。

【００３６】図４は、固体撮像素子３０が有する水平転
送回路１４の高速撮像モード時の動作を説明する説明図
である。符号ａ，ｂ，ｃは、それぞれ領域，，の
水平走査方向Ｈの走査線の数である。高速撮像モード時
において、領域の撮像手段の撮像データが抽出回路１
３または水平転送回路１４に入力される入力期間では、
領域，の撮像手段の撮像データは、画像表示装置９
０の水平走査周期の１／Ｎの一定周期Ｔで、垂直走査方
向Ｖに転送される。ここで、Ｎの値は例えば３とする。
高速撮像モード時において、領域の撮像手段の撮像デ
ータが抽出回路１３または水平転送回路１４に入力され
る入力期間では、領域，，の撮像手段の撮像デー
タは、一定周期Ｔよりも短い周期Ｔｓで、垂直走査方向
Ｖに転送される。高速撮像モード時において、領域の
撮像手段の撮像データが抽出回路１３または水平転送回
路１４に入力される入力期間では、領域の撮像手段の
撮像データは、前記周期Ｔｓで、垂直走査方向Ｖに転送
される。この周期Ｔｓの高速転送用のパルスはタイミン
グ発生回路６０で生成されて走査手段に供給される。抽
出回路１３の通過部１３Ｂからの撮像データ（１）
は、水平転送回路１４の転送部１４Ｂに入力される（図
４（Ａ）参照）。水平転送回路１４は、転送部１４Ｂの
撮像データ（１）を、隣接する転送部１４Ｃにシリア
ル転送する。そして、水平走査方向Ｈの次ラインの撮像
手段１１の撮像データであって領域の撮像手段１１の
撮像データ（２）は、水平転送回路１４の転送部１４
Ｂに入力される（図４（Ｂ）参照）。

【００３７】同様にして、水平転送回路１４は、転送部
１４Ｂの撮像データ（ａ−１）を、隣接する転送部１
４Ｃにシリアル転送する。そして、水平走査方向Ｈの次
ラインの撮像手段１１の撮像データであって領域の撮
像手段１１の撮像データ（ａ）は、水平転送回路１４
の転送部１４Ｂに入力され（図４（Ｃ）参照）、撮像デ
ータ（ａ−２）は出力端子Ｔ１４に出力される。

【００３８】水平転送回路１４は、転送部１４Ｂの撮像
データ（ａ）を、隣接する転送部１４Ｃにシリアル転
送する。そして、水平走査方向Ｈの次ラインの撮像手段
１１の撮像データであって領域の撮像手段１１の撮像
データ（１）は、水平転送回路１４の転送部１４Ｂに
入力され（図４（Ｄ）参照）、撮像データ（ａ−１）
は出力端子Ｔ１４に出力される。

【００３９】水平転送回路１４は、転送部１４Ｂの撮像
データ（１）を、隣接する転送部１４Ｃにシリアル転
送する。そして、水平走査方向Ｈの次ラインの撮像手段
１１の撮像データであって領域の撮像手段１１の撮像
データ（２）は、水平転送回路１４の転送部１４Ｂに
入力され（図４（Ｅ）参照）、撮像データ（ａ）は出
力端子Ｔ１４に出力される。

【００４０】水平転送回路１４は、転送部１４Ｂの撮像
データ（２）を、隣接する転送部１４Ｃにシリアル転
送する。そして、水平走査方向Ｈの次ラインの撮像手段
１１の撮像データであって領域の撮像手段１１の撮像
データ（３）は、水平転送回路１４の転送部１４Ｂに
入力され（図４（Ｆ）参照）、撮像データ（１）は出
力端子Ｔ１４に出力される。

【００４１】同様にして、水平転送回路１４は、転送部
１４Ｂの撮像データ（ｂ−１）を、隣接する転送部１
４Ｃにシリアル転送する。そして、水平走査方向Ｈの次
ラインの撮像手段１１の撮像データであって領域の撮
像手段１１の撮像データ（ｂ）は、水平転送回路１４
の転送部１４Ｂに入力され（図４（Ｇ）参照）、撮像デ
ータ（ｂ−２）は出力端子Ｔ１４に出力される。

【００４２】水平転送回路１４は、転送部１４Ｂの撮像
データ（ｂ）を、隣接する転送部１４Ｃにシリアル転
送する。そして、水平走査方向Ｈの次ラインの撮像手段
１１の撮像データであって領域の撮像手段１１の撮像
データ（１）は、水平転送回路１４の転送部１４Ｂに
入力され（図４（Ｈ）参照）、撮像データ（ｂ−１）
は出力端子Ｔ１４に出力される。

【００４３】水平転送回路１４は、転送部１４Ｂの撮像
データ（１）を、隣接する転送部１４Ｃにシリアル転
送する。そして、水平走査方向Ｈの次ラインの撮像手段
１１の撮像データであって領域の撮像手段１１の撮像
データ（２）は、水平転送回路１４の転送部１４Ｂに
入力され（図４（Ｉ）参照）、撮像データ（ｂ）は出
力端子Ｔ１４に出力される。

【００４４】同様にして、水平転送回路１４は、転送部
１４Ｂの撮像データ（ｃ−１）を、隣接する転送部１
４Ｃにシリアル転送する。そして、水平走査方向Ｈの次
ラインの撮像手段１１の撮像データであって領域の撮
像手段１１の撮像データ（ｃ）は、水平転送回路１４
の転送部１４Ｂに入力され（図４（Ｊ）参照）、撮像デ
ータ（ｃ−１）は出力端子Ｔ１４に出力される。図４
（Ａ）〜（Ｊ）の動作が、１フィールド期間の１／Ｋ例
えば１／６の周期で水平転送回路１４で行われ、図４
（Ｆ）〜（Ｉ）の期間に、前記特定の照射領域の撮像
手段１１の撮像データが、水平転送回路１４の出力端子
Ｔ１４に連続して出力され、部分撮像データが生成され
ることとなる。

【００４５】領域，の撮像手段１１の撮像データ
は、周期Ｔｓで転送されて抽出回路１３を経て水平転送
回路１４に供給されるが、水平転送回路１４が撮像デー
タに対応する信号電荷を転送する転送速度よりも垂直転
送回路１２の転送速度が速い。水平転送回路１４が垂直
転送回路１２から入力できずにあふれた信号電荷は、図
示しない不要電荷掃き出し用のドレイン（オーバーフロ
ードレイン）に掃き出されるようになっている。このよ
うにして、領域，の撮像データは、フレームシフト
により転送され除去される。第１の信号処理回路４０で
は、領域，の撮像データに基づく出力信号Ｓ３０は
カットされ、領域の撮像データに基づく出力信号Ｓ３
０が抽出され、部分撮像データが抽出される。タイミン
グ発生回路６０からは、周期Ｔｓの高速転送用のパルス
が固体撮像素子３０の走査手段に供給されている間は、
前記パルスの供給を示す信号が第１の信号処理回路４０
に供給され、領域に基づく出力信号Ｓ３０と領域，
に基づく出力信号とが区分できるようになっている。
前記符号ａ，ｂ，ｃは、それぞれ領域，，の水平
走査方向Ｈの走査線の数であって偶数ラインまたは奇数
ラインの数とし、各ラインの撮像データではなく偶数ラ
インまたは奇数ラインの撮像データを読み出し、前記次
ラインとしては、偶数ライン内における次ラインとし、
または奇数ライン内における次ラインとし、偶数ライン
の読出しを偶数フィールドに対応させ、奇数ラインの読
出しを奇数フィールドに対応させてもよい。

【００４６】走査手段において偶数フィールドに対応す
る撮像データを読み出す場合は、水平走査方向Ｈの各ラ
インの撮像データを読み出し、水平走査方向Ｈの２ｎ−
１番目のラインの撮像データを２ｎ番目のラインの撮像
データに加算してから、撮像データを垂直走査方向Ｖに
シリアル転送するようにしてもよい。ここで、ｎは自然
数である。走査手段において奇数フィールドに対応する
撮像データを読み出す場合は、水平走査方向Ｈの各ライ
ンの撮像データを読み出し、水平走査方向Ｈの２ｎ番目
のラインの撮像データを２ｎ＋１番目のラインの撮像デ
ータに加算してから、撮像データを垂直走査方向Ｖにシ
リアル転送するようにしてもよい。このように、一方の
フィールドでは隣接する走査線を２本ずつ組み合わせて
撮像データを加算して読み出し、他方のフィールドでは
１本ずれた走査線の組み合わせで撮像データを読み出す
構成としてもよい。

【００４７】高速撮像モードでは、画像表示装置９０の
表示画面に１つの拡大画像を表示することで、１画面に
１画像が表示されることとなり、画面が見易くなる。高
速撮像モードでは、特定の照射領域の撮像手段の撮像デ
ータである部分撮像データに基づいて画素データを生成
するので、前記複数の撮像手段の撮像データに基づいて
画素データを生成する場合に比べ、画素データを記憶す
る画像メモリ５０の記憶容量を小さくすることができる
と共に、第２の信号処理回路４２は等倍の部分画像に対
応する画素データに基づいてその拡大画像に対応する映
像信号を生成することができる。高速撮像装置１００で
は、部分撮像データの水平および垂直走査周期が画像表
示装置９０の水平および垂直走査周期と各々一致しない
場合にも、部分画像の拡大画像を画像表示することがで
きる。映像信号の垂直同期信号の周期を１フィールド期
間とすることで、撮像装置全体の駆動周波数を上げる必
要がなく、通常撮像モード時と高速撮像モード時で画像
表示装置を共用でき、従来の画像表示装置を使用できる
ので、高速撮像装置１００を低コストにすることができ
ると共に、高速撮像装置１００の消費電力を抑えること
ができる。第２の信号処理回路４２はスローモーション
再生（スロー再生）用の映像信号を生成してもよく、こ
の場合にもメモリ制御回路４１を利用することができる
ので、スローモーション再生可能な高速撮像装置を低コ
ストにすることができる。

【００４８】高速撮像装置１００では、被写体を撮像す
る複数の撮像手段１１から所定時間内にデータを取り出
す取出回数が１回またはＫ回（Ｋは２以上の整数）に可
変である高速撮像装置であって、前記所定時間内に１回
取り出すときのデータ量に比べ、Ｋ回取り出すときのデ
ータ量をＫ倍未満に減らすことができる。高速撮像装置
１００では、被写体を撮像する複数の撮像手段１１から
所定時間内にデータを取り出す取出回数が１回またはＫ
回に可変である高速撮像装置であって、取出回数がＫ回
の場合のデータを、前記所定時間を垂直走査周期とする
画像表示装置９０に画像表示することができる。

【００４９】Ｍを１〜１０程度の数値としてもよく、一
例として１〜７．３程度の値としてもよく、それ以上の
値としてもよい。ＮとＫは２〜１０程度の整数値として
もよく、それ以上の値としてもよい。Ｋ≦Ｍ×Ｎとする
ことで、画像メモリ５０の記憶容量を１フィールド分の
画素データを記憶する記憶容量とすることができる。メ
モリ制御回路４１およびディジタル／アナログ変換回路
４３は、第２の信号処理回路４２に含めて一体に構成し
てもよい。画像表示装置９０の垂直走査周波数は、５０
Ｈｚまたは６０Ｈｚとしてもよい。メモリ制御回路４１
は、第１のモード時は画素データＳ４０を第２の信号処
理回路４２に通過させ、第２の信号処理回路４２は画素
データＳ４０に基づいて前記所定期間を周期とする垂直
同期信号を含有する映像信号Ｓ４２を生成する構成とし
てもよい。高速撮像装置１００は、電子スチルカメラ装
置、ビデオカメラ装置、テレビジョンカメラ装置などに
備えてもよい。なお、上記実施形態は本発明の一例であ
り、本発明は上記実施形態に限定されない。

【００５０】

【発明の効果】本発明の高速撮像装置によれば、前記複
数の撮像手段と、前記モード設定手段と、前記走査手段
とを有することで、所定時間内に部分的な撮像データを
複数回取り出すことができる高速撮像装置を提供するこ
とができる。本発明の撮像手段によれば、前記複数の撮
像手段と、前記モード設定手段と、前記走査手段と、前
記第１および第２の信号処理回路と、前記画像メモリ
と、前記画像表示装置とを有することで、所定時間内に
複数回取り出した部分的な撮像データを、前記所定時間
を垂直走査周期とする前記画像表示装置に画像表示可能
な高速撮像装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る高速撮像装置の一例を説明する概
略ブロック図である。

【図２】図１の高速撮像装置が第２のモードの場合の動
作を説明する説明図である。

【図３】図１の高速撮像装置が有する固体撮像素子を説
明する概略ブロック図である。

【図４】図３の固体撮像素子が有する水平転送回路の動
作を説明する説明図である。

【符号の説明】

１１…撮像手段、１２…垂直転送回路、１３…抽出回
路、１３Ｂ…通過部、１４…水平転送回路、１４Ａ〜１
４Ｃ…転送部、３０…固体撮像素子、３０Ａ…受光面
（撮像面）、３１…サンプルホールド回路、３２…アナ
ログ／ディジタル変換回路、４０…第１の信号処理回
路、４１…メモリ制御回路、４２…第２の信号処理回
路、４２Ａ…画像選択回路、４３…ディジタル／アナロ
グ変換回路、５０…画像メモリ、５５…信号処理手段、
６０…タイミング発生回路、７０…同期信号発生回路、
７５…オプティカルディテクタ、８０…中央制御回路、
８１…設定手段、８５…モード設定手段、９０…画像表
示装置、９１…装置本体、９５…記憶媒体、１００…高
速撮像装置、Ａ１〜Ａ１８…記憶アドレス、Ｈ…水平走
査方向、Ｔ１４…水平転送回路１４の出力端子、Ｔ３０
…固体撮像素子３０の出力端子、Ｖ…垂直走査方向。

フロントページの続き Ｆターム(参考） 5C022 AA14 AB02 AB12 AB22 AC01 AC42 5C024 AA01 AA20 CA17 CA24 DA07 FA01 FA11 GA01 GA11 GA43 HA07 HA14 JA10

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】被写体を撮像する、垂直方向および水平方
   向においてマトリクス状に配置された複数の撮像手段
   と、 前記複数の撮像手段の撮像データを前記複数の撮像手段
   から取り出す第１のモードと、前記複数の撮像手段の撮
   像データに対して水平方向の１／Ｎ（Ｎは２以上の
   数）、垂直方向の１／Ｍ（Ｍは１以上の数）の部分撮像
   データを前記複数の撮像手段から取り出す第２のモード
   の何れか一方のモードを設定するモード設定手段と、 前記モード設定手段によって設定されたモードに応じて
   前記複数の撮像手段の撮像データまたは前記部分撮像デ
   ータを前記複数の撮像手段から取り出す走査手段であっ
   て、第１のモードの場合は所定時間内に前記複数の撮像
   手段の撮像データを１回取り出し、第２のモードの場合
   は前記所定時間内に前記部分撮像データを複数回取り出
   す走査手段とを有する高速撮像装置。
2. 【請求項２】前記部分撮像データに基づいて１フィール
   ドの１／（Ｍ×Ｎ）の部分画像に対応する画素データを
   生成する第１の信号処理回路と、 前記第１の信号処理回路で生成された画素データを記憶
   する画像メモリと、 １個の部分画像に対応する画素データを前記画像メモリ
   から入力し、当該１個の部分画像を拡大した拡大画像に
   対応する映像信号であって前記所定時間を周期とする垂
   直同期信号を含有する映像信号を生成する第２の信号処
   理回路と、 前記映像信号に基づいて前記拡大画像を表示する画像表
   示装置とを有する請求項１記載の高速撮像装置。
3. 【請求項３】前記画像メモリは、予め順位付けされた記
   憶領域を有して、前記部分画像に対応する画素データを
   前記所定時間中における前記部分撮像データの取出回数
   に応じた前記記憶領域に記憶し、 前記第２の信号処理回路は、前記画像メモリに記憶され
   た複数個の部分画像に対応する画素データから前記１個
   の部分画像に対応する画素データを特定する画像選択回
   路を有する請求項２記載の高速撮像装置。
4. 【請求項４】第１のモードの場合、 前記第１の信号処理回路は、前記複数の撮像手段の撮像
   データに基づいて１フィールドの画像に対応する画素デ
   ータを生成し、当該画像に対応する映像信号であって前
   記垂直同期信号を含有する映像信号を生成し、 第２のモードの場合、 前記第１の信号処理回路は、前記部分撮像データに基づ
   いて１フィールドの１／（Ｍ×Ｎ）の部分画像に対応す
   る画素データを生成し、 前記第２の信号処理回路は、１個の部分画像に対応する
   画素データを前記画像メモリから入力し、当該１個の部
   分画像を拡大した拡大画像に対応する映像信号であって
   前記垂直同期信号を含有する映像信号を生成する請求項
   ２記載の高速撮像装置。
5. 【請求項５】前記走査手段は、第２のモードの場合に、
   前記複数の撮像手段の撮像データに対して水平方向の中
   央の１／Ｎ、垂直方向の中央の１／Ｍの部分撮像データ
   を前記複数の撮像手段から取り出す請求項１記載の高速
   撮像装置。