JP2004165912A

JP2004165912A - エリア撮像素子の駆動方法及び装置

Info

Publication number: JP2004165912A
Application number: JP2002328366A
Authority: JP
Inventors: Manabu Sakakibara; 学榊原
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2002-11-12
Filing date: 2002-11-12
Publication date: 2004-06-10
Also published as: US7336310B2; US20040095493A1

Abstract

【課題】発生するタイミングを柔軟に変更できるエリア撮像素子用のタイミングジェネレータを構成する。
【解決手段】水平期間毎に設定する波形設定データと、設定領域を共有する波形設定データとを持ち、設定領域を共有する波形設定データはその波形設定データを識別する識別コードを持ち、駆動パルス発生手段は、水平同期信号を基準にして波形設定データを検出する検出手段と、識別コードから波形設定データを検出する検出手段とを持つ。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エリア型固体撮像素子の駆動方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、エリア型固体撮像素子の駆動方法は図６のように構成されている。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加えられ、またＶドライバ１０５を通じて垂直転送パルスが加えられて、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に加えられる。アナログフロントエンド１０３は相関２重サンプリング、ゲイン調整、Ａ／Ｄ変換を順次施し、結果をデジタル信号としてデジタル処理部９０５に加える。デジタル処理部９０５は、加えら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の発生するクロックで動作し、ＮＴＳＣもしくはＰＡＬの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】
従来、タイミングジェネレータはエリア撮像素子１０１に合わせて専用に作られ汎用性がなかった。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などを設ける場合には、これらのモードも含めてタイミングジェネレータを作る必要があり、変更が必要になった場合にはタイミングジェネレータ自体を作り直す必要があり、コストもかかっていた。
【０００４】
本発明は上述したような問題を回避し、発生するタイミングを柔軟に変更できるタイミングジェネレータを構成することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前述の課題を解決するため本発明の駆動方法及び装置は、エリア撮像素子へ供給する駆動パルスを発生する駆動パルス発生手段と、当該駆動パルス発生手段に接続され毎水平期間ごとに上記駆動パルスを発生させるための波形データを供給する波形データ供給手段とで構成され、上記波形設定データは、水平期間毎に設定する波形設定データと、設定領域を共有する波形設定データとを持ち、設定領域を共有する波形設定データには波形設定データの種類を識別する識別コードと波形設定データとを持ち上記駆動パルス発生手段は、水平同期信号を基準にして波形設定データを検出する検出手段と、識別コードから波形設定データを検出する検出手段とを持つことを特徴とする。
【０００６】
【発明の実施の形態】
（実施例）
図１は本発明の特徴を最もよく表す図面であり、同図において従来例と同じ機能を持つ部位には同じ番号を付してある。１０１は光学レンズ、エリア撮像素子１０１には後述するタイミング発生手段１１１から水平転送パルスＨ１、Ｈ２、リセットゲートＲＧが加えられ、またタイミング発生手段１１１からＶドライバ１０５を経由して垂直転送パルスＶ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４が加えられている。エリア撮像素子１０１で撮像された信号が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（ＡＧＣ）、Ａ／Ｄ変換が施されてデジタルデータとして出力されるのは従来と同様である。デジタルデータ化された画像信号はＤＳＰ１０９に加えられる。ＤＳＰ１０９は従来同様輝度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。更にＤＳＰ１０９はタイミング発生手段１１１とともに各種波形発生の一翼を担う。
【０００７】
タイミング発生手段１１１の詳細を図２に示す。２０１はＤＳＰ１０９からコマンドを受ける入力端子、２０３はＤＳＰ１０９からの水平タイミング信号（以下ＨＤと省略する）を受ける入力端子、２０５および２２６は波形生成ブロック、２０７はＨカウンタ、２０９はＨカウンタ２０７の出力をデコードするデコーダ、２２１はＣＭＤ入力の最上位領域をデコードするデコーダ、２２２はＡＮＤ回路である。波形生成ブロック２０５の中はレジスタ２１１、レジスタ２１３、波形生成回路２１５で構成されている。同様に、波形生成ブロック２２６の中はレジスタ２２３、レジスタ２１３、波形生成回路２２５で構成されていて、波形生成ブロック２１５は垂直転送パルスＸＶ１の波形を生成するものである。同様に、４相の垂直転送パルスの残りＸＶ２、ＸＶ３、ＸＶ４、Ｖ転送パルスに印加するセンサーゲートパルスＳＧ１、ＳＧ３、プリブランキング部（Ｖパルスを発生させる近辺で水平転送パルスを停止させるためのマスクタイミング）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パルスの各波形についてそれぞれ用意されており、内部構成は同一である。これらの信号波形は、ブランキング時や通常転送時などのモードによって大きく異なるので、毎水平期間ごとに各々の波形設定データをＣＭＤとして受け取っている。
【０００８】
また、波形生成ブロック２２５は水平転送パルスＨ１の波形を生成するものである。同様に、２相の水平転送パルスの残りＨ２、相関２重サンプリングパルスＳＨＰ、ＳＨＤ、撮像素子１０１の基準電圧を与えるリセットゲートパルスＲＧ、アナログフロントエンドＡＦＥ１０３でのＡ／Ｄ変換に用いるＡＤＣＬＫを発生するの波形生成ブロックが各々用意されている。内部構成は、波形生成ブロック２２６と同一なので説明は割愛する。これらの信号波形は、ブランキング時や通常転送時などのモードモードによらず常に同じである。
【０００９】
図４はＨＤ信号の立下りから出力されるＣＭＤデータを示した図であり、４０１〜４０９の波形設定データが図のような順番で与えられている。４０１は、後述する４１１〜４１６が水平同期ごとに切り替わって出力される領域である。４０２はＸＶ１の波形設定値、４０３はＸＶ２、４０４はＸＶ３、４０５はＸＶ４、４０６はＳＧ１、４０７はＳＧ３、４０８はＰＢＬＫ、４０９はＯＢ、４１０はＤＭ信号を各々設定するデータ領域であり、この４０１〜４０９の領域を検出するためのデコーダがデコーダ２０９である。４１１〜４１６は、上位（左）領域にそれがどの波形の設定値なのかを示すフラグを持ち、０はＨ１、１はＨ２、２はＳＨＰ、３はＳＨＤ、４はＲＧ、５はＡＤＣＬＫとする。この上位領域をデコードするのがデコーダ２２１である。
【００１０】
図４において、端子２０３に入力されたＨＤ信号の立下りでＨカウンタ２０７はリセットされ、クロックＤＣＬＫでカウントアップする。Ｈカウンタの値はデコーダＡ２０９と波形生成ブロック２０５およびＡＮＤ回路２２２に加えられる。
【００１１】
デコーダ２０９は、領域４０１であればＤＥＣ０が１となり、ＡＮＤ回路２２２に供給されＤＥＣＡ〜ＤＥＣＢのマスクを解除する。ここで例えば、領域４０１に４１１が送られている場合、ＤＥＣＡが検出され、ＡＮＤ回路２２２を経て、ＣＭＤデータ（Ｈ１＿ｓｅｔ）がレジスタ２２３に書き込まれる。そして、次のＨＤの立下りで、レジスタ２２３の値をレジスタ２２４に書き込み、波形生成回路２２５でＨ１波形が生成される。
【００１２】
波形生成の様子を図３に示す。３０２はＨブランキング信号の立下りであり、ここで波形生成回路２２５は初期値を出力する。ここでは初期値として１を設定している。３０５がＣＭＤ［Ａ］の内容が反映した変化点１であり、波形が反転する。３０６も同様にＣＭＤ［Ａ］の内容が反映した変化点２であり波形が再び反転する。このような動作を必要な回数繰り返すことにより必要な波形を生成する。変化する点を０もしくは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。センサーゲートや水平転送パルスのマスクパルスなどは、１水平期間あたり２回の変化数で十分である。
【００１３】
波形生成回路２２５は、Ｈカウンタ２０７からカウント値が、レジスタ２２４から後述する波形の初期値と数点の変化点（ここでは変化点１、変化点２とする）が与えられている。波形生成回路２２５はＨカウンタ２０７からのカウント値が０になると初期値を出力する。そして、変化点１とＨカウンタの値が一致すると、出力値を反転する。同様に変化点２とカウンタの値が一致するとまた出力値を反転する。ここでは出力として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。
【００１４】
垂直パルスＸＶ１すなわち領域４０２であればデコーダ２０９によりＤＥＣ１が１となり波形生成ブロック２０５に与えられる。波形生成ブロック２０５では上述した波形生成ブロック２２６と同様に、ＣＭＤデータをレジスタ２１１に書き込み、ＨＤの立下りでレジスタ２１１の値をレジスタ２１３に書き込み、波形生成回路２１５でＸＶ１の波形を生成する。但し垂直パルス（ＸＶ１、ＸＶ２、ＸＶ３、ＸＶ４）等の波形は複雑なので、変化点を必要な数量用意する。
【００１５】
ＤＳＰ１０９に内蔵した波形発生関係部位の構成図を図５に示す。５０１はクロックＤＣＬＫが入力される入力端子、５０３は垂直カウンタ、５０５は水平カウンタ、５０９はスイッチ、５１１はコマンドの出力端子、５１３はＨＤの出力端子、５１５はアドレス生成手段、５１７はマイコンバス、５１９・５２１・５３１はメモリ、５３２はスイッチ、５３３はＣＰＵである。垂直カウンタ５０３と水平カウンタ５０５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手段５１５に加えられる。アドレス生成手段５１５は、垂直と水平のカウント値を用いてメモリ５１９・５２１・５３１に加えるアドレスを生成し、メモリ５１９・５２１・５３１に与える。垂直カウンタ５０３の出力はフレームごとに反転し、結果をスイッチ５０９に加える。メモリ５１９と５２１はフレームごとに交互に選択され、スイッチ５３２の入力端につながっている。スイッチ５３２のもう一方の入力端子にはメモリ５３１の出力がつながっていて、水平カウンタ５０５によって、領域４０１（図４）ではメモリ５３１の出力を選択し、それ以外の領域ではスイッチ５０９の出力が選択されるように切り替えられ、ＣＭＤ出力端子５１１にＣＭＤデータが出力される。
【００１６】
また、水平カウンタ４０５はＨＤ信号を生成し端子５１３に出力する。
【００１７】
端子５１１と５１３に出力される信号の様子は前述した図３に示しように、Ｈブランキング信号の立下りでＣＭＤが出力され、必要数ＣＭＤが出力されると停止する。Ｈブランキング内付近でＣＭＤが停止することにより、ＣＭＤ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。
【００１８】
本構成では、メモリ５１９・５５１のうち現在スイッチ５０９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５０９が先ほど波形のデータを書き込んだ側に切り替えられる。メモリ５３１には電源投入時等の初期化シーケンスで値を書き込んでおいてもよいし、撮影モード毎に値を書き換えてもよい。
【００１９】
このように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５１１・入力端子２０１を通じて波形生成ブロック２０５に加えられる。
【００２０】
以上述べたように、発生させたい波形データは一つ前の水平期間にレジスタ２１１に保持させるように構成している。このように大規模なメモリをプロセスが進み低電圧駆動となったＤＳＰ１０９側に持ち、エリア撮像素子の駆動パルスを発生するタイミング発生手段１１１側には水平カウンタのみを持たせることにより、エリア撮像素子が変わった場合でも柔軟に対応することができ、ＤＳＰやタイミング発生手段の開発コストの削減をも図ることができる。
【００２１】
また、次のフレーム用のデータをメモリ５１９・５２１・５３１に書き込み、次のフレームでは、各水平期間内に次の波形のデータをあらかじめＤＳＰ１０９からタイミング発生手段１１１に書き込んでおく構成とすることにより、エリア撮像素子によらす、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、動画撮影モードの他に静止画撮影モードやモニターモードなどを設けた場合でも、メモリ５１９・５２１・５３１に書き込むデータを順次変化させるだけで、さまざまなモードを容易に実現させることができる。
【００２２】
また汎用性のあるタイミングジェネレータでは、モードやタイミングの変更に柔軟に対応するためにも、多くの設定データが必要であり、最悪の場合は水平ブランキング内に収まらず有効画像領域にはみ出してしまい、画像に悪影響を及ぼす場合も考えられる。しかし本発明では、ライン単位で波形設定値が変化するものと、ライン単位には変化しないものとを切り分け、変化しないものに関しては波形設定値の領域を共有することにより、水平同期（ライン）単位での波形設定データの送出数を少なくすることが可能であり、短い水平ブランキングの中で必要な波形設定値を送出することができる。このように、多くの波形設定値を送出する必要がある汎用性のあるタイミングジェネレータにおいて、本発明は大いに有効である。
【００２３】
【発明の効果】
以上説明したように、エリア撮像素子へ供給する駆動パルスを発生する駆動パルス発生手段と、当該駆動パルス発生手段に接続され毎水平期間ごとに上記駆動パルスを発生させるための波形データを供給する波形データ供給手段とで構成され、上記波形設定データは、水平期間毎に必ず設定する波形設定データと、設定領域を共有する波形設定データとを持ち、設定領域を共有する波形設定データはその波形設定データを識別する識別コードを持ち、上記駆動パルス発生手段は、水平同期信号を基準にして波形設定データを検出する検出手段と、識別コードから波形設定データを検出する検出手段とを持つ。
【００２４】
これによりエリア撮像素子が変更された場合には波形データ供給手段に書き込む波形データを変更するだけで良いので、汎用性があり、タイミングジェネレータをエリア撮像素子に合わせて専用に作る必要がなく、期間やコストの面で効果がある。
【００２５】
また、本願の請求項４、６に記載した発明によれば、波形データ発生手段は大規模集積回路なので、メモリや垂直カウンタによる規模の増加によるコストアップを最小限に抑えることができる。
【００２６】
また、本願の請求項３に記載した発明によれば、画面へのノイズ混入の可能性を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用される駆動方法及び装置の構成例を示す図である。
【図２】タイミング発生手段１１１の詳細を説明する図である。
【図３】波形生成回路２２５の波形生成の様子を説明する図である。
【図４】ＣＭＤデータの様子を説明する図である。
【図５】ＤＳＰ１０９に内蔵した波形発生関係部位の構成図を説明する図である。
【図６】従来例を説明する図である。
【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
１０５Ｖドライバ
１０９ＤＳＰ
１１１タイミング発生手段
２０５波形生成ブロック
２０９デコーダ
２１５波形生成手段
４０３垂直カウンタ
４０５水平カウンタ
４１５アドレス生成手段
４１９・４２１メモリ

Claims

エリア撮像素子へ供給する駆動パルスを発生する駆動パルス発生手段と、
駆動パルスを発生させるための波形設定データを水平同期（ライン）毎に上記駆動パルス発生手段に供給する波形データ供給手段とで構成されるエリア撮像素子駆動装置において、
上記波形設定データは、水平期間毎に設定する波形設定データと、設定領域を共有する波形設定データとを持つことを特徴とするエリア撮像素子の駆動方法及び装置。
請求項１において、
設定領域を共有する波形設定データには、波形設定データの種類を識別する識別コードと、波形設定データとを持ち、
上記駆動パルス発生手段は、水平同期信号を基準にして波形設定データを検出する検出手段と、識別コードから波形設定データを検出する検出手段とを持つことを特徴とするエリア撮像素子の駆動方法及び装置。
エリア撮像素子の水平ブランキング期間内に波形データを波形データ供給手段から駆動パルス発生手段へ送ることを特徴とする請求項１に記載のエリア撮像素子の駆動方法及び装置。
波形データ供給手段に波形データを収めたメモリを持つことを特徴とする請求項１に記載のエリア撮像素子の駆動方法及び装置。
波形データ供給手段側で動画・静止画・モニターなどの諸モードを切り換えることを特徴とする請求項１に記載のエリア撮像素子の駆動方法及び装置。
毎水平期間ごとに上記駆動パルスを発生させるための波形データを供給する波形データ供給手段は、エリア撮像素子が生成した画像データを処理する大規模集積回路に含めたことを特徴とする請求項１に記載のエリア撮像素子の駆動方法及び装置。