JP2004040317A - タイミング信号発生装置、システム及び撮像装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】タイミングジェネレータ(111)は、複数の波形生成部(205)を有し、各波形生成部は、生成する信号波形のデータを外部から入力して格納するレジスタ(211)と、前記レジスタに格納したデータに基づいて、信号を生成して出力する波形生成回路(215)とを有し、前記レジスタに格納されるデータを所定のタイミングで更新する。
【選択図】 図3
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、タイミング信号装置及びシステムに関する。
【0002】
【従来の技術】
従来のエリア型固体撮像素子の駆動回路の構成例を図9に示す。同図において、エリア撮像素子101にはタイミングジェネレータ909から水平転送パルスが印加され、またVドライバ105を通じて垂直転送パルスが印加される。水平・垂直転送パルスに応じてエリア撮像素子101から撮像された信号が読み出され、アナログフロントエンド103に入力する。アナログフロントエンド103は相関2重サンプリング(CDS)、ゲイン調整、A/D変換を順次施し、処理した結果をデジタル信号としてデジタル処理部(DSP)905に入力する。デジタル処理部905は、入力されたデジタル信号を用いて、輝度と色差信号からなる画像信号を生成し、端子107に出力する。デジタル処理部905はタイミングジェネレータ909が発生するクロックに従って動作し、NTSC方式やPAL方式等の所定方式に従ったHD・VDパルスを発生してタイミングジェネレータ909に返す。タイミングジェネレータ909は当該HD・VDパルスを基にエリア撮像素子101の各種読み出しパルスを生成することで、フレーム同期を取る。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来のタイミングジェネレータ909はエリア撮像素子101に合わせて専用に作られ、汎用性が無かった。また、動画撮影モードの他に静止画撮影モードやモニターモード(静止画を撮影する前にフレームを合わせるために、エリア撮像素子の全画面を2フィールドかけて読み出すモード)など、異なる複数のモードを設ける場合には、これら各モードに対応したエリア撮像素子101の駆動及び読み出した信号の処理を行えるようにタイミングジェネレータ909を作る必要があり、変更が必要になった場合にはタイミングジェネレータ909自体を作り直さなければならず、コストもかかっていた。
【0004】
本発明は上記問題点を鑑みてなされたものであり、発生するタイミングを柔軟に変更できるタイミング信号発生装置、システム及び撮像装置を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明のタイミング信号発生装置は複数の波形生成手段を有し、各波形生成手段は、生成する信号波形のデータを外部から入力し、格納する第1の記憶手段と、前記第1の記憶手段に格納したデータに基づいて、信号を生成して出力する信号生成手段とを有し、前記第1の記憶手段に格納されるデータは所定のタイミングで更新される。
【0006】
本発明の好適な一様態によれば、前記タイミング信号発生装置は、撮像素子を駆動するために用いられ、前記第1の記憶手段に格納されるデータは1水平期間毎に更新される。上記構成によれば、タイミング信号発生装置には汎用性があり、撮像素子に合わせて専用に作る必要がないため、タイミングジェネレータの開発期間を短縮し、コストを削減することができる。
【0007】
また、本発明のタイミング信号発生システムは、上記タイミング信号発生装置と、前記信号波形のデータを生成し、前記タイミング信号発生装置に供給するデータ生成手段とを有する。上記構成によれば、データ発生手段をタイミング信号発生装置の外部に構成するので、メモリや垂直カウンタによる規模の増加によるタイミング信号発生装置のコストアップを最小限に抑えることができる。
【0008】
また、本発明の好適な一様態によれば、前記タイミング信号発生装置は撮像素子を駆動するために用いられ、前記データ生成手段は、水平ブランキング期間に前記データを供給する。上記構成によれば、画面へのノイズ混入の可能性を抑えることができる。
【0009】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の好適な実施の形態を詳細に説明する。
【0010】
図1は本発明の実施の形態における撮像装置の概略構成を示すブロック図である。同図において、101はエリア撮像素子、111はタイミングジェネレータ、105は垂直ドライバ、103はアナログフロントエンド、109はデジタル信号処理部(DSP)、107はDSP109からの画像信号を外部に出力するための端子である。
【0011】
図2は、エリア撮像素子101の一般的な構成の概略を示す図であり、垂直転送CCD11を垂直転送パルスV1〜V4により4相駆動する例を示している。図2において、10は各光電変換素子、11は垂直転送CCD、12は水平転送CCD、13は出力アンプである。なお、図2は図の簡略化のために24画素分のみを示しているが、実際には非常に多数の画素により構成されている。
【0012】
エリア撮像素子101には、タイミングジェネレータ111から水平転送パルスH1、H2、及びCCDに内蔵された出力アンプの電圧を規定値に設定するためのリセットゲートパルス(不図示)などが印加される。更に、タイミングジェネレータ111から垂直ドライバ105を経由して垂直転送パルスV1、V2、V3、V4が印加され、駆動される。タイミングジェネレータ111及び垂直ドライバ105の駆動に従ってエリア撮像素子101で撮像された信号は、アナログフロントエンド103で相関2重サンプリング(CDS)、ゲイン調整、A/D変換が施されてデジタルデータとして出力される。デジタルデータ化された画像信号はDSP109に入力され、DSP109では輝度信号と色差信号から構成される画像信号を生成し、端子107に出力する。また、本実施の形態においては、DSP109はタイミングジェネレータ111と共に各種波形発生の一翼を担う。
【0013】
図3は、本実施の形態におけるタイミングジェネレータ111の詳細構成を示すブロック図である。201はDSP109からコマンドを入力するための入力端子、203はDSP109からの水平タイミング信号(HD)を入力するための入力端子、205−1〜205−nは波形生成部、207は水平(H)カウンタ、209はデコーダである。波形生成部205−1〜205−nはそれぞれ、レジスタ211、レジスタ213、波形生成回路215、及びスイッチ210、212を有する。
【0014】
波形生成部205−1〜205−nは、垂直ドライバ105に印加するセンサーゲートパルスSG1、SG3、4相の垂直転送パルスXV1、XV2、XV3、XV4や、エリア撮像素子101に印加する2相の水平転送パルスH1、H2、また、アナログフロントエンド103における処理の同期信号である相関2重サンプリングパルスSHP、SHD、プリブランキング部を示すPBLKパルス、オプティカルブラック部を示すOBパルス、ダミー画素を示すDMパルス等の各波形を形成するために、各波形用にそれぞれ用意されているが、波形生成部205−1〜205−nの内部構成は基本的に同じである。
【0015】
なお、水平転送パルスH1、H2については、波形そのものを発生させることもできるが、それよりも水平転送パルスH1及びH2を発生させない時間(例えば、垂直転送パルスが発生する時間)、水平転送パルスH1及びH2をマスクするように制御した方が装置効率が良い。これについては、波形生成部205の内部構成も含めて後述する。
【0016】
次に、上記構成を有する本実施の形態のタイミングジェネレータ111の動作について説明する。
【0017】
端子203に入力されたHD信号の立下りでHカウンタ207は0にリセットされ、クロックDCLKの各クロック毎にカウントアップする。Hカウンタ207の値はデコーダ209に加えられる一方、波形生成部205−1〜205−nそれぞれに内蔵された波形生成回路215にも与えられる。HD信号の立下がりによりHカウンタ207が0にリセットされると、デコーダ209はφD0をHigh(以下、「H」)にして、波形生成部205−1〜205−n全てに出力する。これによりスイッチ212が閉じ、後述するようにしてこのタイミング以前にレジスタ211に格納されたコマンドがレジスタ213に転送され、波形生成回路215はレジスタ213に格納されたコマンドに基づいて波形生成を開始する。波形生成の詳細については後述する。
【0018】
クロックDCLKによってHカウンタ207がカウントアップして1となると、デコーダ209はφD0をLow(以下、「L」)に戻し、φD1をHとする。これにより、波形生成部205−1のスイッチ210が閉じて、端子201から入力されるコマンドが、波形生成部205−1のレジスタ211に格納される。更にHカウンタ207がカウントアップして2となると、デコーダ209はφD1をLにし、φD2をHとすることにより波形生成部205−2のスイッチ210を閉じる。これにより、端子201から入力されるコマンドが今度は波形生成部205−2のレジスタ211に格納される。同様にして、Hカウンタ207がカウントアップすると共に、対応する波形生成部207−nのスイッチ2109が閉じ、レジスタ211にコマンドが順次格納されていくことになる。この処理は、必要な種類の信号に対応する回数、または、波形生成部205の数に対応する回数、実施される。
【0019】
次に、HD信号の立下がりでHカウンタ207が再び0にリセットされると、デコーダ209はφD0をHにする。これにより、波形生成部205−1〜205−n全てのスイッチ212が閉じ、レジスタ211に格納されたコマンドがレジスタ213に格納される。以降、上述したようにして各φDn信号を順次Hにすることにより新たなコマンドがレジスタ211に格納される一方、波形生成回路215はレジスタ213に格納されているコマンドに従って、波形を生成する。
【0020】
以上述べたように、発生させたい波形データを一つ前の水平期間にレジスタ211に格納させるように構成する。
【0021】
次に、本実施の形態におけるコマンドの例と、波形生成回路215における波形生成の方法について説明する。ここでは、図4に示すような波形を有する垂直転送パルスXV1〜XV4を波形生成部205−1〜205−4で、水平転送パルスH1、H2を波形生成部205−5及び205−6で生成する場合を例にとって説明する。
【0022】
コマンドは、波形の初期値と、1以上の変化点を示すカウント値とを示し、この場合、図5に示すような値を有する。
【0023】
波形生成部205−1は、Hカウンタ207の値(以降、「カウンタ値」と呼ぶ。)が1の時(φD1=H)に、初期値がH、変化点1=12、変化点2=15を示すコマンドをレジスタ211に格納する。Hカウンタ値が次に0になったタイミングで、波形生成回路215は初期値Hの出力を開始する(t0)。そして、カウンタ値が変化点1の示す値12になると、その出力を反転する(t2)。更に、カウンタ値が変化点2の値15になると、その出力を反転する。このように、変化点において出力を反転することにより、図4のXV1に示す波形を生成する。
【0024】
同様にして、波形生成部205−2〜205〜4も信号φD2〜D4がHになるタイミングで、図5に示すコマンドをそれぞれレジスタ211に格納し、次にHカウンタ値が0になったタイミングでこのコマンドをレジスタ213に移し、初期値の出力を開始し、変化点で出力を反転することで、図4のXV2〜XV4に示す波形を生成する。このように出力として2値を想定しているのでレベルが遇数回反転すると同じ値に戻る。
【0025】
波形生成部205−5及び205−6は水平転送パルスH1,H2を生成するが、上述のようにして水平転送パルスH1,H2を生成すると、各カウンタ値毎に出力を反転する必要があるため変化点の数が膨大になってしまい、レジスタの容量を大きくしなければならず、更には、全ての変化点のデータを1DCLK期間(つまり、カウンタ値が5又は6の間)にレジスタ211に格納しきれないことが考えられる。従って、波形生成部205−5及び205−6の波形生成回路215は、図6に示すような構成にすると効率的である。
【0026】
図6において、H信号生成部220は、DCLK信号に同期して、図4のH1又はH2の内t9以降に示す信号を常に生成して出力する。一方、マスク回路221は、Hカウンタ値が5及び6の時にレジスタ211に格納しておき、その後レジスタ213に移しておいた図5に示す初期値及び変化点1の情報に基づいて、初期値L、変換23の信号MSKを出力する。このマスク回路221からの出力MSKと、H信号生成部220からの信号をANDゲート222で演算することで、図5のH1及びH2に示す信号を生成することができる。このようにすることで、少ないコマンド量で水平転送パルスH1及びH2を生成することができる。
【0027】
なお、図6に示す構成ではANDゲート222を用いたが、本発明の構成はこれに限るものではなく、例えばH信号生成部220と出力端子217との間にマスク回路221の出力によってON/OFFされるスイッチを設けるなど、H信号生成部220の出力を必要に応じてマスクするための構成は、様々なものが考えられる。
【0028】
なお、変化点の数を0にするか、もしくは変化点の値を1HD期間にカウントされる値よりも大きな値にすることにより、水平期間内に変化しない波形を生成させることももちろん可能である。また、上記例では、変化点の数が2つの場合について説明したが、3つ以上にすることも可能である。
【0029】
上記説明した要領で、各波形生成回路について1水平期間(HD)毎に初期値、変化点の数及びカウント値を制御することにより、各水平期間毎に望みの波形生成回路から望みの波形を出力させることが可能となる。
【0030】
次に、上記コマンドを生成するための、DSP109に内蔵される波形発生関係部位の構成図を図7に示す。
【0031】
401はクロックDCLKが入力される入力端子、403は垂直(V)カウンタ、405は水平(H)カウンタ、407はレジスタ、409はスイッチ、411はコマンドの出力端子、413はHDの出力端子、415はアドレス生成部、417はマイコンバス、419、421はメモリである。キーボードや各種スイッチなど、ユーザーが不図示の操作部を介して所望の駆動信号を示すデータを入力すると、そのデータがマイコンバス417を介してメモリ419又は420に格納される。
【0032】
垂直カウンタ403と水平カウンタ405はエリア撮像素子101から2次元画像を読み出すタイミングを生成するためのカウンタであり、当該2つのカウンタのカウント値はアドレス生成部415に加えられる。アドレス生成部415は、垂直と水平のカウント値を用いてメモリ419、421に加えるアドレスを生成し、メモリ419、421に加える。また、垂直カウンタ403の出力はレジスタ407に加えられる。レジスタ407はフレームごとに反転し、結果をスイッチ409に加えることで、メモリ419と421はフレームごとに交互に選択され、端子411にコマンドが出力される。また、水平カウンタ405はHD信号を生成し端子413に出力する。
【0033】
端子411と413に出力される信号の様子を図8に示す。同図に示すように、Hブランキング信号の立下りでコマンドが出力され、必要数(例えば、必要な信号数や、波形生成部の数)コマンドが出力されると停止する。Hブランキング内でコマンドの出力を終える用にすることにより、コマンドデータがエリア撮像素子の出力に漏れこみ、ノイズ源となる可能性を最小限に抑えることができる。
【0034】
図7に示す構成では、メモリ419、421のうち現在スイッチ409で選択されていない側のメモリへ、次の1フレーム後に発生させたい波形のデータをあらかじめ書き込んでおく。次のフレームになると、スイッチ409が先ほど波形のデータを書き込んだ側に切り替えられ、各水平期間ごとに発生させる全波形それぞれについての初期値とあらかじめそれぞれの波形について決められた数の変化点についての波形データが読み出され、出力端子411及び図3の入力端子201を通じて波形生成部205に与えられる。また、Hカウンタ207とHカウンタ405とは水平ブランキング信号HDを用いて同期を取っている。
【0035】
このようにメモリ419、421のような大規模なメモリを、プロセスが進み低電圧駆動されるDSP109側に持ち、エリア撮像素子101の駆動パルスを発生するタイミングジェネレータ111側には水平カウンタのみを持たせることにより、異なるエリア撮像素子を用いる場合でも柔軟に対応することができ、DSPやタイミングジェネレータの開発コストの削減をも図ることができる。
【0036】
以上述べてきたように、次のフレーム用のデータをメモリ419または421に書き込み、各フレームでは、各水平期間毎に次の水平期間の波形のデータをあらかじめDSP109からタイミングジェネレータ111に書き込んでおく構成とすることにより、エリア撮像素子に対して固有ではない、汎用性のあるタイミングジェネレータを構成することができる。また、動画撮影モード、静止画撮影モード、モニターモードなど、複数のモードで駆動しようとする場合には、メモリ419、421に書き込むデータを変化させるだけで、さまざまなモードによる駆動を容易に実現することができる。
【0037】
なお、上記実施の形態では、本発明のタイミングジェネレータをエリア撮像素子の駆動用に用いられる場合について説明したが、用途は撮像装置に限るものではなく、タイミング制御を必要とする様々な装置に用いることが可能であることは言うまでもない。
【0038】
【発明の効果】
上記の通り本発明によれば、発生するタイミングを柔軟に変更できるタイミング信号発生装置及びシステムを構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態における撮像装置の構成を示すブロック図である。
【図2】エリア撮像素子の一般的な構成の概略を示す図である。
【図3】本発明の実施の形態におけるタイミングジェネレータの詳細構成を示すブロック図である。
【図4】本発明の実施の形態のタイミングジェネレータによる駆動信号の生成を説明するタイミングチャートである。
【図5】本発明の実施の形態における図4に示す駆動信号を生成するためのコマンドの一例を示す図である。
【図6】水平転送パルスを生成する波形生成部の構成例を示すブロック図である。
【図7】本発明の実施の形態におけるDSP109に内蔵した波形発生関係部位の構成を示すブロック図である。
【図8】端子411と413に出力される信号の様子を説明するタイミングチャートである。
【図9】従来の撮像装置の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
101 エリア撮像素子
103 アナログフロントエンド
105 Vドライバ
109 DSP
111 タイミングジェネレータ
205 波形生成部
207 Hカウンタ
209 デコーダ
211、213 レジスタ
215 波形生成回路
403 垂直カウンタ
405 水平カウンタ
415 アドレス生成部
419、421 メモリ
Claims (11)
- 複数の波形生成手段を有するタイミング信号発生装置であって、各波形生成手段は、
生成する信号波形のデータを外部から入力し、格納する第1の記憶手段と、
前記第1の記憶手段に格納したデータに基づいて、信号を生成して出力する信号生成手段とを有し、
前記第1の記憶手段に格納されるデータは所定のタイミングで更新されることを特徴とするタイミング信号発生装置。 - 第2の記憶手段と、
前記第1の記憶手段に前記信号波形のデータを格納する前に、前記第1の記憶手段に記憶されている信号波形のデータを前記第2の記憶手段に移し、前記第2の記憶手段から前記信号生成手段に当該データを供給させる制御手段と
を更に有することを特徴とする請求項1に記載のタイミング信号発生装置。 - 前記信号波形のデータは、前記信号生成手段が発生する信号の初期値と、信号値を反転させるタイミングを示すデータとを含み、
前記信号生成手段は、前記データにより示されるタイミングで信号値を反転することにより信号を生成することを特徴とする請求項1又は2に記載のタイミング信号発生装置。 - 所定周期でカウントアップするカウント手段を更に有し、
前記信号波形のデータはカウント値を含み、前記信号生成手段は前記カウント値と前記カウント手段によるカウント値とが一致したタイミングで信号値を反転することを特徴とする請求項3に記載のタイミング信号発生装置。 - 前記カウント手段のリセットに応じて、前記信号波形のデータを外部から入力し、前記第1の記憶手段に格納することを特徴とする請求項4に記載のタイミング信号発生装置。
- 前記タイミング信号発生装置は、撮像素子を駆動するために用いられ、前記第1の記憶手段に格納されるデータは1水平期間毎に更新されることを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載のタイミング信号発生装置。
- 請求項1乃至6のいずれかに記載のタイミング信号発生装置と、
前記信号波形のデータを生成し、前記タイミング信号発生装置に供給するデータ生成手段と
を有することを特徴とするタイミング信号発生システム。 - 前記タイミング信号発生装置は撮像素子を駆動するために用いられ、前記データ生成手段は、水平ブランキング期間に前記データを供給することを特徴とする請求項7に記載のタイミング信号発生システム。
- 前記データ生成手段は、複数の撮像モードに対応する異なる信号波形のデータを生成できることを特徴とする請求項8に記載のタイミング信号発生システム。
- 前記データ生成手段は、生成した信号波形のデータを格納する複数の記憶手段を有し、
前記データ生成手段は、前記タイミング信号発生装置にデータを供給している記憶手段とは異なる記憶手段に生成した信号波形のデータを格納し、データを供給する記憶手段とデータを格納する記憶手段とを切り換えて用いることを特徴とする請求項7乃至9のいずれかに記載のタイミング信号発生システム。 - 撮像手段と、前記撮像手段へタイミング信号を供給する請求項7乃至10のいずれかに記載のタイミング信号発生システムとを有する撮像装置。
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