JP2007049256A

JP2007049256A - 撮像素子の駆動方法

Info

Publication number: JP2007049256A
Application number: JP2005229097A
Authority: JP
Inventors: Tomoya Osawa; 智也大沢
Original assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc
Current assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc
Priority date: 2005-08-08
Filing date: 2005-08-08
Publication date: 2007-02-22

Abstract

【課題】高フレームレート化のために撮像素子の水平駆動周波数を高めた撮像装置においても、水平駆動周波数の変更や、フレーム単位の間引きなどを行わずに、ＩＩＤＣ１３９４カメラ規格のような基準フレームレートにも対応し、且つ感度の差を調整可能な撮像素子の駆動方法を提供する。
【解決手段】水平駆動周波数の変更を行わずに、撮像素子の電荷読み出しパルスの間隔を、フレームレートに合わせて変更するとともに、フレームレートの変更を行った場合の撮像素子から出力する映像信号のレベルを、電子シャッターを使って調整することを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、フレームレートを変更可能な撮像装置に関するものであり、特にそのフレームレートの変更を行なう撮像素子の駆動方法に関する。

ＩＩＤＣ１３９４カメラのような基準フレームレート出力が必要な撮像装置の場合、その基準フレームレートに対応した水平駆動周波数で撮像素子を駆動することが一般的である。

一方で、撮像装置の高フレームレート化は進んでおり、撮像素子及びサンプリング回路の性能を最大限に生かした製品が開発されている。

高フレームレートと基準フレームレートの両方に対応した撮像装置とする場合、信号処理部で基準フレームレートの場合フレームを間引く方法などが考えられるが、処理が複雑となり、動画性も悪くなる。また基準フレームレートに対応した水平駆動周波数で撮像素子を駆動する場合に比べると、感度も低下してしまう。

なお、フレームレートを可変する技術としては、撮像中の光学像に何らかの変化があった場合、その変化に応じて撮像素子の信号電荷出力周期を変化させて高速フレームレートの撮像動作とし、且つ高速で撮像した映像信号を通常動作と同じフレームレートでもって出力させる技術（例えば、特許文献１参照）がある。

特開２００３−８７６３０号公報

本発明の目的は、高フレームレート化のために撮像素子の水平駆動周波数を高めた撮像装置においても、水平駆動周波数の変更や、フレーム単位の間引きなどを行わずに、ＩＩＤＣ１３９４カメラ規格のような基準フレームレートにも対応し、且つ感度の差を調整可能な撮像素子の駆動方法を提供することにある。

本発明は、水平駆動周波数の変更を行わずに、撮像素子の電荷読み出しパルスの間隔を、フレームレートに合わせて変更するとともに、フレームレートの変更を行った場合の前記撮像素子から出力する映像信号のレベルを、電子シャッターを使って調整することを特徴とする。

本発明によれば、高フレームレート化のために撮像素子の水平駆動周波数を高めた撮像装置においても、水平駆動周波数の変更や、フレーム単位の間引きなどを行わずに、ＩＩＤＣ１３９４カメラ規格のような基準フレームレートにも対応し、且つ感度の差を調整可能な撮像素子の駆動方法を得ることができる。

本発明に係る実施の形態について、図を用いて説明する。

図１は、本発明による撮像素子の駆動方法を備えた撮像装置の実施の形態のブロック構成図である。

１は撮像素子で、光を電気信号化する半導体素子である。２はサンプリング回路で、撮像素子１の出力信号から映像信号を取り出す回路である。３はＡ／Ｄ変換器で、アナログの映像信号をデジタルの映像信号に変換する。４は信号処理回路で、ガンマ補正、色補正等の処理を行なう。５は画像メモリで、信号処理回路４で信号処理されたデータを書き込む。

６はデータ出力回路で、画像メモリ５からデータを読み出し、決められたプロトコルに従って外部に画像データを出力する。７は撮像素子駆動回路で、フレームレートに対応した駆動方法で、撮像素子１を駆動する。８はＣＰＵで、通常の基準フレームレートか高フレームレートかを、撮像素子駆動回路７、信号処理回路４、データ出力回路６に指示する。

図２は、高フレームレート出力時（２０ｆｐｓ）のタイミングチャートである。撮像素子駆動回路７は、ＣＰＵ８から高フレームレートの指示を受けたとき、撮像素子１から２０ｆｐｓでデータが出力されるように水平駆動周波数を決定し、撮像素子１の露光時間、電荷の読み出しパルス（ＳＧパルス）の間隔を５０ｍｓにする。

初めの５０ｍｓで撮像素子１を露光し、次の５０ｍｓで撮像素子１を読出し、信号処理回路４で処理して画像メモリ５に書込み、次の５０ｍｓでデータ出力回路６からデータ出力する。

なお、２０ｆｐｓは例であり、水平駆動周波数を変更することで、フレームレートは変更できる。

図３は、基準フレームレート出力時（１５ｆｐｓ）のタイミングチャートの一例である。撮像素子駆動回路７は、ＣＰＵ８から基準フレームレートの指示を受けたとき、水平駆動周波数は変更せずに、撮像素子１の露光時間、電荷の読み出しパルス（ＳＧパルス）の間隔を約６６．６６７ｍｓ（以下６６．６６７ｍｓという）とすることで、１５ｆｐｓのデータ出力を実現する。

初めの６６．６６７ｍｓで撮像素子１を露光し、次の６６．６６７ｍｓで撮像素子１を読出し、信号処理回路４で処理して画像メモリ５に書込み、次の６６．６６７ｍｓでデータ出力回路６からデータ出力する。

なお、フレームレートの変更は任意に行なうことができ、７．５ｆｐｓや３．７５ｆｐｓとすることも可能である。また、高速掃き捨てや、ドラフトモードと組み合わせることで、３０ｆｐｓや６０ｆｐｓも可能となる。

図４は、露光時間を高フレームレート（図２）に合わせた場合の基準フレームレート（図３）のタイミングチャートで、本実施の形態の例である。図１の撮像素子１の露光時間を電気的に制御する電子シャッターを使って、６６．６６７ｍｓ−５０ｍｓの時間、露光を停止することで、露光時間を５０ｍｓにする。このことで、図２の高フレームレート出力時（２０ｆｐｓ）の感度（撮像素子から出力する映像信号のレベル）に調整することができる。

本発明の実施の形態によれば、高フレームレート化のために撮像素子の水平駆動周波数を高めた撮像装置においても、水平駆動周波数の変更や、フレーム単位の間引きなどを行わずに、ＩＩＤＣ１３９４カメラ規格のような基準フレームレートにも対応し、且つ感度の差を調整可能な撮像素子の駆動方法を得ることができる。

特に、高フレームレートと基準フレームレートとで感度が異なっても、電子シャッターを組み合わせることで、基準フレームレートの感度（撮像素子から出力する映像信号のレベル）を、高フレームレートの感度（撮像素子から出力する映像信号のレベル）に調整することができる。

本発明による撮像素子の駆動方法を備えた撮像装置の実施の形態のブロック構成図である。高フレームレート出力時（２０ｆｐｓ）のタイミングチャートである。基準フレームレート出力時（１５ｆｐｓ）のタイミングチャートの一例である。露光時間を高フレームレートに合わせた場合の基準フレームレートのタイミングチャートで、本実施の形態の例である。

符号の説明

１：撮像素子、２：サンプリング回路、３：Ａ／Ｄ変換器、４：信号処理回路、５：画像メモリ、６：データ出力回路、７：撮像素子駆動回路、８：ＣＰＵ。

Claims

水平駆動周波数の変更を行わずに、撮像素子の電荷読み出しパルスの間隔を、フレームレートに合わせて変更するとともに、フレームレートの変更を行った場合の前記撮像素子から出力する映像信号のレベルを、電子シャッターを使って調整することを特徴とする撮像素子の駆動方法。