JP2001218117A - 固体撮像素子の駆動信号生成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】固体撮像素子を用いたカメラにおいて固体撮像
素子を変更する場合、あるいは固体撮像素子の動作方法
を変更する場合にも、タイミング回路のＩＣあるいはＲ
ＯＭなどのハードウェア部分の変更を必要としない固体
撮像素子の駆動信号生成装置を提供する。 【解決手段】外部制御装置からの送信データを受け取る
インタフェース手段を設け、送信データに基づいて記憶
手段にデータ信号を記憶する。記憶手段に記憶したデー
タをカウンタを含む制御手段によって繰り返し読み出し
てドライバ手段に加え、固体撮像素子の駆動信号を生成
する。またインタフェース手段は、送信データに基づい
て制御手段のカウンタの計数範囲を設定することによっ
て、記憶装置に記憶したデータ信号を再生する際の繰り
返し周期を変更する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、固体撮像素子を駆
動する際の駆動信号を生成する駆動信号生成装置に関
し、特に、固体撮像素子の種類、あるいは固体撮像素子
の駆動方法を変更したときにも、ハードウェアを変更す
ることなく容易に対応できる固体撮像素子の駆動信号生
成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】固体撮像素子は、画像を電気信号に変換
する光学センサとしてビデオカメラ、電子スチルカメラ
に広く用いられている。固体撮像素子の品種は多岐にわ
たり、画素数、走査方法などの異なる様々なものが生産
されている。

【０００３】固体撮像素子を駆動するには、主流である
ＣＣＤを例にとると、垂直駆動信号、水平駆動信号な
ど、いくつかのパルス信号を要する。従来の一般的なＣ
ＣＤの駆動信号生成装置の一例を図２に示す。

【０００４】図２において１はＣＣＤ、２はドライバ回
路、３はタイミング回路、４は発振器、５はゲート回路
である。ＣＣＤ１には、垂直方向への信号電荷の転送を
行う垂直ＣＣＤを駆動するための垂直駆動信号、ＤＶ
１、ＤＶ２、ＤＶ３がドライバ回路２より加えられる。
なお図２では、信号名を結線の上部に記した。ＤＶ１，
ＤＶ２、ＤＶ３の一例は、たとえば図３（ｂ）、
（ｃ）、（ｄ）に示すとおりであり、（ａ）に示す発振
器４で発生するクロックパルスＣＬＫのｎ個分の周期
（ｎは整数）で繰り返され、−８Ｖから０Ｖの間で変化
するパルスである。繰り返しの周期はＣＣＤの水平方向
の画素数に対応し、水平走査期間となる。これらの垂直
駆動信号ＤＶ１、ＤＶ２、ＤＶ３は、タイミング回路３
から出力されるＶ１、Ｖ２、Ｖ３をドライバ回路２で整
形することによって得られる。ここでタイミング回路３
は、発振器４で発生するクロックパルスＣＬＫを計数し
て所定の位置で変化するＶ１、Ｖ２、Ｖ３を生成する。
ＤＶ１、ＤＶ２、ＤＶ３に対応するＶ１，Ｖ２、Ｖ３は
たとえば図３（ｅ）、（ｆ）、（ｇ）に示すとおりであ
る。

【０００５】なお、垂直駆動信号のうちのＤＶ２には、
水平走査期間のｍ個分に（ｍは整数）１度の周期で、図
３に破線で示す位置に信号電荷を画素から垂直ＣＣＤに
読み出すための電荷読み出し信号が付加される。これ
は、タイミング回路３で発生される図３（ｈ）に示すＸ
ＳＧを、ドライバ回路２でＤＶ２に重畳することによっ
て生成される。ここで、ｍはＣＣＤの垂直方向の画素数
に対応し、電荷読みだし信号の周期は垂直走査期間と一
致する。また同様に、画素の不要電荷を基板に掃き捨て
るための基板電圧信号ＤＳＵＢは、垂直走査期間の周期
でタイミング回路３で生成されたＳＵＢをドライバ回路
２で増幅することによって生成され、ＣＣＤ１に加えら
れる。

【０００６】さらにＣＣＤ１には、水平方向への信号電
荷の転送を行う水平ＣＣＤを駆動するための水平駆動信
号、ＤＨ１、ＤＨ２が加えられる。水平駆動信号の一例
は、たとえば図３（ｉ）、（ｊ）に示すとおりであり、
少なくとも垂直駆動信号が変化する期間（図３ではＣＬ
Ｋの２から１１までの期間）、タイミング回路３からゲ
ート回路５に加えられたゲートパルスＧＰによってクロ
ックパルスが休止したものである。なお、水平駆動信号
の振幅は通常、一般的な論理回路の出力と同じ５Ｖ程度
でよいので、ドライバ回路は必要ない。また、ＣＣＤに
おいて信号電荷を１画素分読み出すごとに読み出し回路
をリセットするためのリセット信号ＲＳＴは、ゲート回
路５でクロックパルスの位相とパルス幅を整形してから
ＣＣＤ１に加えられる。

【０００７】以上述べたように固体撮像素子の駆動信号
は、基準となるクロックパルスをタイミング回路３で計
数した値にもとずいて生成するのが一般的である。この
方法によると、固体撮像素子の画素数などに対応してク
ロックパルスに対する駆動信号生成のためのカウント数
が異なってくるので、固体撮像素子ごとに使用する駆動
信号発生用のＩＣを変える必要があった。したがって、
組み立てられたカメラの固体撮像素子を変更する際は、
固体撮像素子以外のハードウェアも変更しなければなら
ないので対応が煩雑であった。

【０００８】これを軽減する従来の駆動信号生成装置の
一例は、たとえば、特開平７−０１５６７１、特開平９
−３０７８２０で述べられている。これらは、あらかじ
め記録されたデータを読み出すメモリであるＲＯＭ（リ
ードオンリーメモリ）と、ＲＯＭの読み出し制御を行う
メモリ制御回路でタイミング回路を置き換えることを主
旨とする。これらの駆動信号生成装置の概要を、図４を
用いて説明する。

【０００９】図２に示した従来例においてＶ１、Ｖ２、
Ｖ３、ＸＳＧ、ＳＵＢ、ＧＰを生成したタイミング回路
３は、図４の従来例ではＲＯＭ６とメモリ制御回路７に
置き換えられている。なお、ＣＣＤ１、ドライバ回路
２、発振器４、ゲート回路５は、図２と図４で同一のも
のである。ＲＯＭ６には水平カウンタと垂直カウンタを
含むメモリ制御回路７から、Ａｈ０ないしＡｈｉによっ
て２進数であらわされる水平アドレスと、Ａｖ０ないし
Ａｖｊによって２進数であらわされる垂直アドレスが加
えられる。ここでたとえばＲＯＭ６のＤ１に、すべての
垂直アドレスにおいて水平アドレス２から７までの期間
のみＨで、他がすべてＬであるデータを書き込んでおけ
ば、たとえば水平アドレスを０からｎ−１、垂直アドレ
スを０からｍ−１まで変化したとき読み出されるＤ１
は、図３（ｅ）に示すＶ１と一致したパルスとなる。こ
こで、垂直カウンタは水平カウンタがクロックパルスを
ｎ個計数するごとに１度、計数動作を行うものとする。
なお、アドレスの計数範囲を設定するには、カウンタの
出力値が計数範囲の最大値と等しくなったときにカウン
タの出力を０に戻すよう、リセット動作を行えばよいこ
とは周知の技術である。また垂直アドレスが０で、か
つ、水平アドレスが１６から１８までの期間のみＨで、
他がすべてＬであるデータをＲＯＭ６のＤ４に書き込ん
でおけば、メモリ制御回路７から水平アドレスと垂直ア
ドレスを変化させながら加えると、Ｄ４からは図３
（ｈ）に示すＸＳＧと一致したパルスが得られる。他の
信号についても同様である。

【００１０】図４の従来の駆動信号生成装置によれば、
固体撮像素子への対応で駆動信号の変更が必要になった
場合にも、多くの場合で回路基板の変更を回避できる
が、ＲＯＭの交換が必要である煩雑さは依然として残
る。特に固体撮像素子はそのままで、駆動信号のみ変更
して動作方法を変える場合にも、カメラの設置後にカメ
ラを分解してＲＯＭを交換する煩雑さは免れない。ま
た、画素数の異なる固体撮像素子に変更する場合には、
水平走査期間、垂直走査期間に対応してカウンタの計数
範囲が変わるので、メモリ制御回路７の変更が必要とな
る。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】以上述べたように、従
来の固体撮像素子の駆動信号生成装置では、固体撮像素
子の動作方法を変更する場合にタイミング回路のＩＣあ
るいはＲＯＭの交換が必要となる問題点があった。ま
た、従来の固体撮像素子の駆動信号生成装置では、画素
数の異なる固体撮像素子に変更する場合にタイミング回
路のＩＣあるいはＲＯＭやメモリ制御回路の変更が必要
となる問題点があった。本発明の目的は、固体撮像素子
を用いたカメラにおいて固体撮像素子を変更する場合、
あるいは固体撮像素子の動作方法を変更する場合にも、
タイミング回路のＩＣあるいはＲＯＭなどのハードウェ
ア部分の変更を必要としない固体撮像素子の駆動信号生
成装置を提供することである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明の固体撮像素子の駆動信号生成装置は、外部制
御装置からの送信データを受け取るインタフェース手段
と、複数のデータ信号を記憶再生する記憶手段と、上記
記憶手段を制御する制御手段と、固体撮像素子を駆動す
る複数の駆動信号を生成するドライバ手段をそなえ、上
記記憶手段は上記インタフェース手段の受け取った上記
送信データに対応した複数のデータ信号を記憶し、上記
ドライバ手段は上記記憶手段が再生した上記複数のデー
タ信号にもとずいて上記駆動信号を生成し、上記制御手
段は上記インタフェース手段の受け取った送信データに
もとずいて上記記憶手段の記憶再生動作を制御すること
を特徴とする。さらに本発明の固体撮像素子の駆動信号
生成装置は、上記制御手段は上記記憶手段のアドレスを
制御するアドレス制御手段を含み、上記インタフェース
手段は上記送信データにもとずいて上記制御手段が含む
上記アドレス制御手段のアドレス範囲を設定することを
特徴とする。

【００１３】

【作用】本発明の固体撮像素子の駆動信号生成装置によ
れば、外部制御装置から記憶手段に記憶したデータ信号
を書き換えることで駆動信号を変更できるので、ハード
ウェアを変更することなく固体撮像素子の動作方法を変
更でき、これに要する工数とコストを大幅に短縮でき
る。さらに、固体撮像素子の動作方法を繰り返し変更す
ることが必要な使用方法に対応することが容易に可能と
なる。また、本発明の固体撮像素子の駆動信号生成装置
によれば、外部制御装置から制御手段のアドレス範囲を
設定できるので、ハードウェアを変更することなく記憶
装置に記憶したデータ信号を再生する際の繰り返し周期
を変更でき、画素数の異なる固体撮像素子に変更した場
合にも変更に要する工数とコストを大幅に短縮できる。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図１を用いて説明
する。図１において、ＣＣＤ１，ドライバ回路２、発振
器４、ゲート回路５は、図２あるいは図４に示した従来
例と同一である。さらに図１は、データ信号の書き込み
と読み出しが可能なＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）
８、パーソナルコンピュータなどの外部制御装置１０か
らの送信データに基づいてＲＡＭ８へのデータ信号の書
き込み等を制御するインタフェース回路９で構成されて
いる。また、図４における水平カウンタと垂直カウンタ
を含むメモリ制御回路７は、図１ではインタフェース回
路９からの制御が可能な入力を設けたメモリ制御回路改
１１に置き換えられている。

【００１５】図１においてインタフェース回路９は、外
部制御装置１０から受け取った送信データＤＴ０ないし
ＤＴｋに対応してデータ信号ＷＤ０ないしＷＤ５をＲＡ
Ｍ８へ加えると同時に、これらをＲＡＭ８へ書き込むよ
うメモリ制御回路改１１を制御する。ここでＲＡＭ８に
書き込むデータ信号は、水平アドレスおよび垂直アドレ
スに対して図４におけるＲＯＭ６の内容と同一のものと
する。この結果、ＲＡＭ８に記憶したデータ信号を水平
アドレス、垂直アドレスにしたがって読み出すと、ドラ
イバ回路２とゲート回路５には図２あるいは図４に示し
た従来の固体撮像素子の駆動信号生成装置と同一の各パ
ルスが加えられる。

【００１６】なお、外部制御回路１０からの送信データ
を利用してデータ信号をＲＡＭ８へ書き込むには、イン
タフェース回路９は少なくとも次の動作に対応すればよ
い。すなわち、第１に外部制御回路１０からの送信デー
タがメモリ制御回路改１１の動作モードを変更する命令
であることを解析して、メモリ制御回路改１１へのＭＯ
Ｄ信号をたとえばＨに設定する。ここでメモリ制御回路
改１１は、ＭＯＤ信号がＨのときにインタフェース回路
９から制御される書き込みモードで動作し、ＭＯＤ信号
がＬのときに発振器４からのクロックパルスＣＬＫで制
御される読み出しモードで動作するものとする。第２に
外部制御回路１０からの送信データがメモリ制御回路改
１１のアドレスリセット命令であることを解析し、水平
カウンタおよび垂直カウンタをリセットするＲＥＳ信号
をメモリ制御回路改１１に送り出す。第３に外部制御回
路１０からの送信データがＲＡＭ８へ書き込むデータ信
号であることを解析し、データ信号ＷＤ０ないしＷＤ５
をＲＡＭ８に加える。このとき同時にメモリ制御回路改
１１には、ＲＡＭ８へのデータ信号の書き込みを可能と
するＷＥ信号を加え、カウンタのカウントアップ動作を
実行するようＣＥ信号を加える。なお第３の動作は、Ｒ
ＡＭ８へのデータ信号の書き込みがすべて終了するまで
繰り返し行う。第４に外部制御回路１０からの送信デー
タがＲＡＭ８への書き込み終了であることを解析し、メ
モリ制御回路改１１へのＭＯＤ信号をＬに設定してメモ
リ制御回路改１１が発振器４からのクロックパルスで制
御される読み出しモードで動作するよう切り替える。

【００１７】以上述べた動作により、本発明の図１に示
した実施例によれば駆動信号を外部制御回路から自由に
書き込むことができるので、固体撮像素子の動作方法を
変更する場合にもＲＯＭなどのハードウェアを交換する
ことなく迅速に対応できる。

【００１８】また、図５は本発明の他の実施例の構成を
示すものである。図５においてＣＣＤ１，ドライバ回路
２、発振器４、ゲート回路５、ＲＡＭ８、外部制御装置
１０は図１に示した実施例のものと同一である。図５の
実施例が図１と異なる点は、図１におけるインタフェー
ス回路９とメモリ制御回路改１１が、それぞれインタフ
ェース回路改１２とメモリ制御回路改改１３に置き換え
られていることである。

【００１９】図５においてメモリ制御回路改改１３は、
水平アドレスを発生する水平カウンタの計数の上限値と
垂直アドレスを発生する垂直カウンタの計数の上限値を
それぞれ外部から設定できるものとする。さらにインタ
フェース回路改１２は、外部制御回路１０からの送信デ
ータが水平カウンタの上限値であることを解析した場合
に、上限値のデータＤＲ０ないしＤＲｘと書き込み制御
信号ＨＳＥＴをメモリ制御回路改改１３に加えて水平カ
ウンタの計数の上限値を書き換えるものとする。また、
外部制御回路１０からの送信データが垂直カウンタの上
限値であることを解析した場合に、上限値のデータＤＲ
０ないしＤＲｘと書き込み制御信号ＶＳＥＴをメモリ制
御回路改改１３に加えて垂直カウンタの計数の上限値を
書き換えるものとする。この結果、メモリ制御回路改改
１３の水平カウンタと垂直カウンタの計数の上限値が外
部制御装置１０から自由に設定できるようになる。これ
によって画素数の異なる固体撮像素子に交換した場合に
も、メモリ制御回路のカウンタのハードウェアを変更す
ることなく、ＲＡＭ８に記憶したデータ信号を再生する
際の繰り返し周期を容易に変更できる。

【００２０】なお、図１あるいは図５の実施例の構成で
は、外部制御装置とインタフェース回路を１対１で接続
する場合を示したが、インタフェース回路をＬＡＮなど
のネットワークに対応する機能を持つものとすれば、ネ
ットワークを通して外部制御装置とインタフェース回路
を接続する構成とすることが可能である。このとき、ネ
ットワークに接続されたカメラの固体撮像素子を異なる
動作方法で駆動させたい複数のユーザが存在するときに
も、各ユーザはカメラの使用に際して事前に駆動信号を
設定すればよいので利便性は絶大である。

【００２１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の固体撮像
素子の駆動信号生成装置によれば、外部制御装置から駆
動信号の変更ができるので、タイミング回路のＩＣある
いはＲＯＭを交換することなく固体撮像素子の動作方法
を変更することが可能である。また、本発明の固体撮像
素子の駆動信号生成装置によれば、外部制御装置から駆
動信号とアドレスの計数範囲を設定できるので、タイミ
ング回路のＩＣあるいはＲＯＭやアドレス制御回路を変
更することなく画素数の異なる固体撮像素子に変更する
ことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の固体撮像素子の駆動信号生成装置によ
る第１の実施例の構成を示す図である。

【図２】従来の固体撮像素子の駆動信号生成装置による
第１の構成を示す図である。

【図３】固体撮像素子の駆動信号の一例を示す図であ
る。

【図４】従来の固体撮像素子の駆動信号生成装置による
第２の構成を示す図である。

【図５】本発明の固体撮像素子の駆動信号生成装置によ
る第２の実施例の構成を示す図である。

【符号の説明】

１ ＣＣＤ ２ ドライバ回路 ３ タイミング回路 ４ 発振器 ５ ゲート回路 ６ ＲＯＭ ７ メモリ制御回路 ８ ＲＡＭ ９ インタフェース回路 １０ 外部制御装置 １１ メモリ制御回路改 １２ インタフェース回路改 １３ メモリ制御回路改改

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 外部制御装置からの送信データを受け取
   るインタフェース手段と、複数のデータ信号を記憶再生
   する記憶手段と、上記記憶手段を制御する制御手段と、
   固体撮像素子を駆動する複数の駆動信号を生成するドラ
   イバ手段をそなえた固体撮像素子の駆動信号生成装置に
   おいて、上記記憶手段は上記インタフェース手段の受け
   取った上記送信データに対応した複数のデータ信号を記
   憶し、上記ドライバ手段は上記記憶手段が再生した上記
   複数のデータ信号にもとずいて上記駆動信号を生成し、
   上記制御手段は上記インタフェース手段の受け取った送
   信データにもとずいて上記記憶手段の記憶再生動作を制
   御することを特徴とする固体撮像素子の駆動信号生成装
   置。
2. 【請求項２】 上記制御手段は上記記憶手段のアドレス
   を制御するアドレス制御手段を含み、上記インタフェー
   ス手段は上記送信データにもとずいて上記制御手段が含
   む上記アドレス制御手段のアドレス範囲を設定すること
   を特徴とする請求項１記載の固体撮像素子の駆動信号生
   成装置。