JP2007288527A - 撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】撮像装置において、特定の領域が高解像度の映像を撮像し且つ他の領域も撮像を続けることを可能とすると共に、高解像度領域を速度情報等の外部から入力される情報によって設定可能とする。
【解決手段】撮像装置１０は、光電変換を行なう受光素子を有する複数の画素が２次元状に配列された画素アレイ等からなる撮像素子１と、外部から制御情報が入力される入力手段９とを備え、入力手段９に入力された制御情報に基づいて、画素アレイの一部の領域が、画素アレイの他の領域に比べて高解像度の画像情報を出力する高解像度領域として設定される。
【選択図】図１

Description

本発明は、撮像装置に関し、特に、多数の受光素子を二次元的に配列して画像処理を行なう固体撮像素子及びそのような固体撮像素子を備える撮像装置に関する。

近年、車載カメラ又は監視カメラ等を搭載した安全装置の需要が高まっている。特に、車両前方監視カメラは、自動車の自動運転システム等において使用される。例えば、遠方から近傍まで連続的に続く路上の白線を検知して車両の操舵制御を行うこと、道路構造物及び先行車両等を含む前方環境を認識して車両の制動制御を行うこと等に使用される。

車両前方監視カメラは、監視する対象物に応じて必要とされる解像度が異なる。つまり、低解像度の画像で良い対象物と、特に解像度の高い詳細な画像を必要とする対象物とがある。更に、これらを同時に撮像する場合のように、撮像する範囲全体において全て同じ解像度の画像を形成する必要は無い場合がある。このような場合にも撮像範囲全体を高解像度で撮像するようにすると、監視カメラに要求される性能が高くなり、結果としてコストが高くなる。

例えば、車両前方監視カメラによって撮像される情景において、画像の上方部ほど車両から見て遠方に位置する対象物に対応し、逆に、画像の下方部ほどより車両に近い位置の道路等に対応している。この結果、車両の速度に応じて、詳細な画像情報を得るべき対象が変化する。具体的には、車両の速度が高い場合には、速度が低い場合に比べてより遠方を高い解像度をもって撮像することが求められる。そのため、注目する撮像領域、つまり、高速且つ高解像度の撮影を行なって詳細な情報を得る撮像領域を、車両の速度に応じて変更するべきである。

このような着眼点をもって開発された従来の撮像技術としては、一つには、特許文献１の技術がある。該技術は、車両の速度に従って、ズームレンズ等の光学系の調整により注目する領域を変更することを提案している。

また、別の技術として、特許文献２も知られている。該技術では、通常は広い視野をもって撮影を行ない、障害物を検出した場合には一部の撮像領域を車両の速度に応じて選択し、その領域のみから高フレームレート且つ高解像度で撮影した画像情報を出力するシステムを提案している。
特開平１１−３１２３００ 特開２００４−１４６９０４

しかしながら、特許文献１の方法は、ズームレンズ等の光学系の制御をはじめとする機械的な機構を多く含むため、安定性の確保が難しく、更に、高コストになりやすいという課題がある。

特許文献２の方法によると、安定性及び高コストについての特許文献１の課題は解決できる。しかし、選択された一部の撮像領域が撮像を行なっている際には、その他の領域は情報を出力しないのであるから、安全性の確保が困難であるという課題がある。

以上に鑑みて、本発明は、注目すべき撮像領域は高解像度をもって撮像すると共に、その他の撮像領域についても低解像度の撮像を行なうことにより、高い安全性を確保し且つ安定に動作する撮像装置を安価に提供することを目的とする。

前記の目的を達成するため、本発明の撮像装置は、光電変換を行なう受光素子をそれぞれ有する複数の画素が２次元状に配列された画素アレイと、外部から制御情報が入力される入力手段とを備え、入力手段に入力された制御情報に基づいて、画素アレイの一部の領域が、それ以外の他の領域に比べて高解像度の画像情報を出力する高解像度領域として設定される。

本発明の撮像装置によると、撮像される画像の解像度を画素アレイにおける一部の領域について高めることができるため、注目しようとする対象を撮像する撮像領域は詳細な（解像度の高い）画像を得ると共に、その他の領域も撮像を続けることができる。更に、全体を高解像度で撮像する場合に比べ、高いフレームレートの撮像を容易に行なうことができる。また、ズームレンズの制御等の機械的な動作を伴わないことから、安定な動作の実現が容易である。入力手段としては、例えば、撮像装置に信号を入力するための端子を備える構成とすればよい。

尚、制御情報は、速度情報であってもよい。

本発明の撮像装置の用途の一つとして、車載カメラがある。車載カメラは、該車載カメラを搭載している車両の速度に応じて異なる領域が高解像度の撮像を行なうことが求められる。そこで、本発明の撮像装置を車載カメラにおいて用いる場合には、車両の速度を速度情報として入力手段から入力し、これに基づいて高解像度の画像情報を得る領域を設定する。これにより、速度によって注目するべき領域が変化することに対応することができる。

尚、入力手段に入力された速度情報より示される速度が速いほど、画素アレイにおけるより遠くを撮像する領域が高解像度領域として設定されることが好ましい。

車載カメラは、それを搭載している車両が高速で移動しているほど遠い位置の対象物を詳しく撮像することが求められる。そこで、本発明の撮像装置において、移動速度が高いほど遠くを高解像度で撮像するように画素アレイにおける高解像度領域を設定することにより、前記の要求を満たすことができる。

また、高解像度領域は、画素アレイにおける画素行を単位として設定されることができる。これにより、画素アレイにおける高解像度領域が具体的に実現される。

また、前記他の領域を構成する画素行のうち選択された画素行のみが画像情報を出力する（間引き読み出しを行なう）ことが好ましい。

つまり、画素アレイの高解像度領域においては、全ての画素行を読み出して画像情報を得ることにより、解像度の高い画像情報を得る。これに対し、高解像度領域の他の領域においては、一定の比率をもって読み出しを行なう画素行を間引く（画像情報を出力する画素行を選択し、その他の画素行は画像情報を出力しないようにする）ことにより、解像度の低い画像情報を得る。このような間引き読み出しは、該領域において全ての画素行を読み出す場合に比べると、速やかに行なうことができる。また、当然ながら、全ての画素行を読み出した後に画像情報を処理して低解像度の画像情報とする場合に比べても、初めから画素行を間引いて読み出す方が速やかに行なうことができる。

例えば、他の領域において、ある一行の画素行を読み出しを行なう行として選択し、その次の画素行は読み出しを行なわず、更にその次の画素行については読み出しを行なうということを繰り返す。このようにすると、全画素行のうちの半分だけを読み出す（半分の画素行を間引いた読み出しを行なう）ことができる。この結果、解像度は半分に低下するが、読み出しに必要な時間についても半分程度に短縮することができる。

尚、高解像度領域においても読み出す画素行の間引きを行なっても良い。この場合、他の領域においては、より大きな割合の間引きを行なうことにより、高解像度領域に比べて解像度が低い代わりにより高速の読み出しを行なうことができる。このようにすると、１フレームの画像をより高速に読み出すことができる。

また、画素アレイを構成する画素行のうち画像情報を出力する画素行の総数を一定とすることにより、画素アレイを一回読み出すための時間が一定となっていることが好ましい。

つまり、高解像度領域が画素アレイにおけるどの領域に設定されるかに関わらず、読み出しを行なう画素行の数を一定にすると、画素アレイからの画像情報の読み出しを一回行なうために必要な時間は一定とすることができる。つまり、フレームレートを固定することができる。これにより、データ処理が容易になると共に、画像出力の処理スピードとセンサ駆動の同期が崩れて画像が劣化するのを避けることができる。

また、画素アレイを構成する画素行のうち画像情報を出力する画素行の総数を変更することにより、画素アレイを一回読み出すための時間が変更されることも望ましい。

このようにすると、フレームレートを必要に合わせて変更することができる。例えば、高解像度領域を小さくする（画素アレイに占める割合を下げる）ことにより読み出しを行なう画素行を減らし、これによって１フレームの画像情報を読み出すのに必要な時間を短縮することが可能である。

本発明の撮像装置によると、画素アレイ中の特定の領域が出力する画像情報の解像度を他の領域に比べて高くすることができ、これにより、特定の領域は詳細な画像情報を出力すると共に他の領域についても撮像を続けることができる。ここで、高解像度の画像情報を得る特定の領域を、制御情報（例えば、撮像装置を搭載している車両の速度を示す速度情報）に基づいて設定することにより、速度に合わせて必要な領域の画像を詳細なものとすることができる。また、車両の速度等に合わせてフレームレートを変更することも可能である。このため、高い安全性を確保できる車載カメラ及び監視カメラ等を実現する。尚、機械的な動作を伴わずに以上の機能を実現するため、安定性にも優れ、更に低コストである。

（第１の実施形態）
以下、本発明の第１の実施形態に係る撮像装置について、図面を参照しながら説明する。まず、図１に、本実施形態の撮像装置１０の概念的なブロック図を示している。また、本実施形態では、撮像装置１０が車載カメラにおいて用いられる場合を説明する。

撮像装置１０は、撮像素子１、タイミング信号発生回路２、前置処理回路３、Ａ／Ｄ変換器４、撮像信号処理ユニット５、バッファメモリ６及び映像出力部７を備えると共に、入力手段として入力端子９を更に備え、該入力端子９を通じて速度計８から制御情報として速度情報の入力を受けるようになっている。

まず、撮像素子１は、後に説明するように、光電変換素子を備える画素が複数配列された画素アレイ１０１（図２を参照）を有する。該画素アレイ１０１上には像が結像され、これがアナログ信号である電気信号に光電変換されて画像情報として出力される。

タイミング信号発生回路２は、撮像信号処理ユニット５から駆動情報の入力を受け、これに基づいて撮像素子１を駆動させるために必要なタイミング信号を発生し、撮像素子１に出力する。

前置処理回路３は、撮像素子１からアナログ信号の入力を受ける回路であり、該アナログ信号に含まれる出力ノイズを軽減するためのＣＤＳ（Correlated Double Sampling）回路及びＡ／Ｄ変換前に行なう非線形増幅回路等を備える。これにより、ノイズの軽減及び増幅等の処理を行なう。

Ａ／Ｄ変換器４は、前置処理回路３が出力する処理済のアナログ信号の入力を受け、これをディジタル信号に変換して撮像信号処理ユニット５に出力する。

撮像信号処理ユニット５は、Ａ／Ｄ変換器４が出力するディジタル信号及び速度計８が出力する速度情報の入力を受け、映像信号をバッファメモリ６に出力すると共に、駆動情報をタイミング信号発生回路２に出力する。

バッファメモリ６は、映像信号処理ユニット５が出力する映像信号の入力を受け、それに表される映像を一時記憶する。

映像出力部７は、バッファメモリ６に一時記憶される映像を表示装置等（図示せず）に対して出力する。

速度計８は、撮像装置１０が搭載されている車両の速度に基づくレートのパルスとして速度情報を発生し、撮像装置１０に向かって出力する。速度情報は、入力端子９を介して撮像装置１０における映像信号処理ユニット５に入力され、前記のように、これに基づいて映像の処理及びタイミング信号発生回路２の制御等が行なわれる。

次に、図２は、撮像装置１０が備える撮像素子１の構成を概念的に説明する図である。まず、撮像素子１は、光電変換素子を備える画素が複数配列された画素アレイ１０１を備える。画素アレイ１０１上には像が結像され、該像が、個々の画素における光電変換によって電気信号に変換され、出力される。

画素アレイ１０１から出力された電気信号はノイズ信号を伴っているが、ＣＤＳ回路１０２に入力されてノイズ信号を除去され、その後、列メモリ回路１０３に入力される。列メモリ回路１０３は、ＣＤＳ回路１０２から出力された電気信号の入力を受けてこれを保持すると共に、出力アンプ１０７に対して出力する。

また、撮像素子１にはマルチプレクサ回路１０４及び水平シフトレジスタ１０５が備えられ、水平シフトレジスタ１０５が出力する信号をマルチプレクサ回路１０４が選択して出力することにより、画素アレイ１０１において水平方向（列）の選択を行なう。また、更に垂直シフトレジスタ１０６が備えられ、これが出力する信号により、画素アレイ１０１において垂直方向（行）の選択を行なう。

また、出力アンプ１０７は、列メモリ１０３が出力した信号の入力を受け、これを増幅して出力する。

次に、図３に、画素アレイ１０１の構造を模式的に示す。ここでは、二行二列の四画素に相当する範囲を示している。一つの画素２００は、光電変換を行なうフォトダイオード２０１と、フォトダイオード２０１からの信号（電荷）を読み出す転送トランジスタ２０２と、信号をリセットするためのリセットトランジスタ２０３と、所定の画素を選択するための画素選択トランジスタ２０４と、読み出された信号電荷を検出する検出トランジスタ２０５とを備える。

また、第一行目の画素行〜第Ｎ行目の画素行に対してそれぞれ信号を送るための各種の信号線φ１〜φＮ（図においては、φ(n+1) 及びφ(n+2) ）が備えられている。より詳しく述べると、転送トランジスタ２０２のゲート端子に読み出し信号を送るための転送信号線φt1〜φtN、リセットトランジスタ２０３のゲート端子にリセット信号を送るためのリセット信号線φr1〜φrN及び画素選択トランジスタ２０４のゲート端子に画素選択信号を送るための画素選択信号線φs1〜φsNを備える。ここで、転送信号線φt1、φt2……φt(n)、φt(n+1)、φt(n+2)……φtNは、順に一行目、二行目……ｎ行目、ｎ＋１行目、ｎ＋２行目……Ｎ行目の画素行に対応する転送信号線である。また、リセット信号線φr1〜φrN及び画素選択信号線φs1〜φsNについても同様に、一行目〜Ｎ行目の画素行に対応する。更に、各画素２００はデータ線φｄを備え、これを通じて信号を出力する。

以上のような構成を有する撮像素子１において、画素アレイ１０１から信号の読み出しを行なう際のタイミングチャートを以下に説明する。

まず、図４に、標準読み出しのタイミングチャートを示す。ここで、標準読み出しとは、画素行を間引く（読み飛ばす）ことなく順に読み出す場合を言う。画素アレイ１０１にＮ行の画素が配列されている場合を考え、図４には、転送信号線φt1〜φtN、リセット信号線φr1〜φrN及び画素選択信号線φs1〜φsNにおける信号がそれぞれ示されている。

まず、第一行目画素選択トランジスタ２０４に対して画素選択信号線φs1から信号が入力されることにより、画素アレイ１０１における第一行目の画素が選択される。次に、リセットトランジスタ２０３に対してリセット信号線φr1から信号が入力されることにより、画素信号を読み出す前にリセットを行なう。この後、リセットトランジスタ２０３はオフになる。次に、転送トランジスタ２０２に転送信号線φt1から信号が入力されることにより、第一行目の一行分の画素の読み出しを行なう。この後、選択トランジスタ２０４はオフとなる。

ここで、Ｔ1aは、この一行分の画素を読み出すために必要な時間を示す。また、Ｔ1bは、読み出した一行分の信号が水平シフトレジスタによって出力アンプ１０７に送られるために必要な時間を示す。

第一行目の読み出しが終了すると、続いて第二行目の読み出しを行なう。これは、第二行目の信号線φ２（画素選択信号線φs2、リセット信号線φr2及び転送信号線φt2）を用い、第一行目と同様にして行なわれる。第二行目の画素を読み出すための所要時間はＴ2a、読み出した信号を出力アンプ１０７に送るための所要時間がＴ2bであり、これらは順にＴ1a及びＴ1bに等しい。

更に同様に、この後、それぞれ順に信号線φ３〜φＮを用いて信号を送ることにより、第三行目から順に第Ｎ行目までの読み出しを行なう。ここでも、それぞれ一行分の画素を読み出すためにＴ1aに等しい時間を要すると共に、読み出した信号を出力アンプ１０７に送るためにＴ1bに等しい時間を要する。

この結果、標準読み出しにより、Ｎ行の画素が配列されている画素アレイ１０１の全ての画素を読み出すためには、画素行の行数と、一行の読み出しに必要な時間との積であるＮ×（Ｔ1a＋Ｔ1b）の時間が掛かることになる。

次に、図５には、間引き読み出しを行なう場合のタイミングチャートを示す。ここでは、画素アレイ１０１における第一行目の画素を読み出し、次の第二行目の画素の読み出しを行なわず、その次の第三行目の画素を読み出す、というように一行づつ間引いて（飛ばして）読み出しを行なう。このためには、まず、前記の標準読み出しと同様に、信号線φ１を用いて第一行目の読み出しを行なう。この後、第二行目の各信号線φ２には信号を送ることなく、すぐに第三行目の各信号線φ３に対して信号を送る。これにより、第一行目の読み出しの後、第二行目を読み飛ばしてすぐに第三行目の読み出しが行なわれる。更に、第四行目を間引き、第五行目の読み出しを行なう。

このようにして、一行読み出しを行なう毎に一行間引くようにすると、およそ半分の画素行のみを読み出すのであるから、全ての画素行を読み出す標準読み出しに比べ、半分の時間で１フレームの読み出しを完了する。つまり、標準読み出しに比べて２倍のフレームレートを実現することができる。但し、標準読み出しの場合に比べて読み出される映像の解像度は低いものとなっている。

尚、読み出しを行なう一行の画素行に対して読み出しを行なわない（間引く）行の数を例えば二行、三行と増すことにより、フレームレートを更に速くする（この例では順に三倍、四倍程度とする）ことができる。

また、図６には、１フレームの読み出しを行なうために標準読み出しと間引き読み出しとの両方を混ぜて行なう場合のタイミングチャートを示している。具体的には、第一行目から第三行目については図４に示したのと同様に標準読み出しを行なうと共に、第四行目から第Ｎ行目までについては図５に示したのと同様に間引き読み出しを行なっている。

この結果、標準読み出しを行なう領域（第一行目〜第三行目）から出力される映像は、間引き読み出しを行なう領域（第四行目〜第Ｎ行目）から出力される映像に比べて高解像度となる。このようにして、一つの画素アレイ１０１において高解像度領域と低解像度領域とが同時に実現する。尚、標準読み出しをを行なう範囲及び間引き読み出しを行なう範囲は、タイミング信号発生回路２から出力されて撮像素子１に入力されるタイミング信号によって制御することができ、任意に高解像度領域と低解像度領域とを設定することができる。

次に、図７に示すフローチャートを参照して、車載カメラとして車両に搭載された本実施形態の撮像装置１０の動作を説明する。尚、ここでは、図６に示したように標準読み出しと間引き読み出しを混在して行ない、それぞれの領域は速度情報に従って設定される。また、高解像度領域と低解像度領域との比率が一定になるように制御することにより、フレームレートを固定している。

また、図８（ａ）〜（ｃ）には、車載された撮像装置１０により撮像された映像を模式的に示している。ここで、路面を示す像３１０は道路とそこに引かれた白線を模式的に示している。撮像装置１０を車両に搭載して概ね水平に前方を撮像するような場合、撮像領域における上方ほど遠方を、下方ほど近傍を撮像することになる。このため、低速モード映像３０１、中速モード３０２及び高速モード３０３のいずれにおいても、撮像装置１０に近い対象物ほど下方に、また撮像装置１０から遠いほど上方に、撮像される様子が示されている。このように、撮像装置の使用目的が特定されると、撮像領域の部分ごとに撮像対象を予め想定することができる。

図７のフローチャートには、速度計８（図１を参照）から入力される車両の速度情報に応じて低速、中速及び高速の三段階の動作モードを設定し、それぞれの動作モードごとに高解像度領域及び低解像度領域の分布を変化させる場合を示している。

動作を開始した後、ステップＳ１において速度情報の入力を受け、該速度情報に基づいてステップＳ２において速度を低速、中速及び高速の三段階のいずれかとして判定する。

低速と速度判定された場合、低速モードとしてステップＳ３Ｌに進む。ステップＳ３Ｌにおいては、例えば撮像領域の下部５０％を標準読み出しにより信号を読み出しを行なって高解像度領域とすると共に、残りの上部５０％については間引き読み出しを行なって低解像度領域とする。このようなそれぞれの領域の設定は、図１に示すタイミング信号発生回路２においてこのようなタイミング信号を作成し、該タイミング信号に従って撮像装置１０を動作させることによって実現する。

この結果、図８（ａ）に示すように、低速モード映像３０１の上部５０％が低解像度画像Ｌ（間引き読み出しである領域）で且つ下部５０％が高解像度画像Ｈ（標準読み出しである領域）であるようにすることができる。これにより、低速時において注目するべき画像の下部（撮像装置１０からの距離が相対的に近い対象物を撮像している領域）について高解像度とすることができると共に、映像の上部（撮像装置１０からの距離が相対的に遠い対象物を撮像している領域）についても低解像度の情報を取得し続けることができる。

また、図７において、速度判定により中速と判定された場合、中速モードとして、ステップＳ３Ｍに進む。ステップＳ３Ｍにおいては、例えば撮像領域のうち上下２５％ずつを間引き読み出しによる低解像度画像Ｌとすると共に、残りの中央部分の５０％については標準読み出しによる高解像度画像Ｈとする。これにより、図８（ｂ）に示すように、中速モード映像３０２において、中速時において注目するべき範囲である中央付近ついて高解像度とすると共に、残りの上下の範囲についても低解像度の情報を取得し続けることができる。

更に、速度判定により高速と判定された場合には、高速モードとして、ステップＳ３Ｈに進む。ステップＳ３Ｈにおいては、低速の場合とは逆に、撮像領域のうち上部５０％を高解像度画像Ｈ、残りの下部５０％を低解像度画像Ｌとする。これにより、図８（ｃ）に示すように、高速モード映像３０３において、高速時に注目するべき上部について高解像度とすることができると共に、映像の下部についても低解像度の情報を取得し続けることができる。

尚、以上のような低速、中速及び高速の判定は随時行ない、速度の変化に合わせてモードを切替える。つまり、ステップＳ３Ｌ、Ｓ３Ｍ及びＳ３Ｈのいずれの後にも、ステップＳ１に戻って新たに速度情報の入力を受け、上記と同様のステップを繰り返す。

以上の結果、速度に合わせて注目するべき範囲において高解像度の映像を得ると共に、その他の範囲についても映像情報を失わず、低解像度ながらも得続けることができるため、より安全を確保することができる。これは、機械的動作を伴わずに実現されるため、より安定性に優れ、また、低コストである。

尚、高解像度領域と低解像度領域とをそれぞれ５０％として説明したが、他の比率、例えば順に４０％と６０％とする等であってもよい。但し、このような比率は速度によらず一定とすることにより、フレームレートを固定している。フレームレートを固定することにより、画像出力の処理スピードとセンサ駆動との同期を容易に取ることができ、該同期が崩れることによる画像劣化を避けることができる。

（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態として、図９及び図１０（ａ）〜（ｃ）を参照して撮像装置１０の別の動作を説明する。撮像装置１０は、第１の実施形態において説明したものと同じ撮像装置であるから、構成の説明については省略する。

本実施形態の動作においては、高解像度領域と低解像度領域との比率を速度情報に応じて変更し、これによってフレームレートを可変としている。この点が、第１の実施形態の場合には前記の比率を一定としてフレームレートを固定していたこととの違いである。

図９には、本実施形態における撮像装置１０の動作を説明するフローチャートを示している。ステップＳ１において入力される速度情報に基づき、ステップＳ２により速度判定されて三段階（高速、中速及び低速）の動作モードに分岐する点、各動作モードにおける制御をタイミング信号発生回路２が発生するタイミング信号により行なう点については、図７に示す第１の実施形態における動作と同様である。以下には、それぞれの速度の場合を説明する。

まず、ステップＳ２において、速度情報により低速と速度判定した場合、低速モードとしてステップＳ３Ｌに進む。ステップＳ３Ｌにおいて、例えば、撮像領域の下部の５０％を標準読み出しにより各画素からの信号を読み出す高解像度領域とする。同時に、残りの上部５０％については間引き読み出しを行なう低解像度領域とする。先述の通り、このような制御はタイミング信号発生回路２が作成するタイミング信号によって行なう。

この結果、図１０（ａ）に示すように、低速モード映像４０１において、低速時に注目するべき下部について高解像度画像Ｈを撮像することができると共に、残りの上部について低解像度画像Ｌを撮像し続けることができる。

次に、ステップＳ２において、速度情報から中速と速度判定した場合、中速モードとしてステップＳ３Ｍに進む。ステップＳ３Ｍでは、撮像領域のうち上部４０％及び下部２０％を間引き読み出しによる低解像度領域とすると共に、残りの４０％の領域を標準読み出しによる高解像度領域とする。これにより、図１０（ｂ）に示すように、中央付近４０％の部分（下端を基準に２０％の位置から６０％の位置まで）における解像度が残りの上下の部分よりも高い、中速モード映像４０２を得ることができる。

また、速度情報から高速と速度判定した場合、高速モードとしてステップＳ３Ｈに進む。ステップＳ３Ｈにおいては、撮像領域のうち上部３０％及び下部４０％を間引き読み出しによる低解像度領域とすると主に、残りの３０％の領域を標準読み出しによる高解像度領域とする。これにより、図１０（ｃ）に示すように、中央付近３０％の部分（下端を基準に４０％の位置から７０％の位置まで、中速モードの場合と一部は重複するがより上の部分）における解像度が残りの上下の部分よりも高い、高速モード映像４０３を得ることができる。

以上のようにすることにより、第１の実施形態の場合と同様、速度に応じて高解像度の映像を撮像する領域を変更すると共に、残りの領域についても低解像度の映像を取得し続けることができる。尚、高解像度領域の設定は、ここでも、タイミング信号発生回路２（図１参照）において生成されるタイミング信号に基づいて行なわれる。

更に、高解像度領域の範囲を低速モードでは４０％、中速モードでは３０％、高速モードでは２０％としており、高速の場合ほど高解像度領域は狭くなっている。標準読み出しを行なう高解像度領域が狭くなると、１フレームの信号を読み出すために必要な時間が短くなる。言い換えると、フレームレートが速くなる。

フレームレートは、車両の速度が高いほど速い方が望ましい。そこで、高解像度領域と低解像度領域との比率を速度に応じて変更し、高速の場合ほど間引き読み出しを行なう範囲（低解像度領域）を広くすると、より速いフレームレートを得ることができる。

尚、本実施形態において示した高解像度領域及び低解像度領域の比率は一例を挙げるものであり、これには限定されない。

更に、第１の実施形態及び第２の実施形態のいずれにおいても、解像度の違いを高低の二段階としているが、更に細かく分割することも可能である。つまり、最も注目する高解像度領域と、それに次いで注目する中解像度領域と、その他の領域である低解像度領域との三段階に分割する等である。これは、読み出しの際に間引く画素行の割合をそれぞれ違えることによって実現することができる。

また、以上の説明においては、速度判定が三段階であるものとして説明したが、これに限るものではない。四段階又は五段階等、更に多く分割して高解像度領域及び低解像度領域とする範囲を設定することにより、速度に応じて注目する範囲を切替える機能を高度に発揮する撮像装置とすることができる。

また、以上では、高解像度領域においては標準読み出しを行なうものとして説明した。しかし、高解像度領域においても間引き読み出しを行なうことは可能である。この場合、高解像度領域以外の領域（低解像度領域）においては、更に間引きの割合を高くする。例えば、高解像度領域においては画素行を一行読み出す毎に一行を間引くような読み出しを行なうと共に、低解像度領域においては画素行を一行読み出す毎に三行を間引くような読み出しを行なう。このようにすると、解像度は低下するが、フレームレートを更に向上することができる。

また、速度以外の制御情報として、加速度を用いることも考えられる。更に、温度又は湿度等の外部環境についての情報を制御情報とすることもできる。例えば、湿度が高い場合には高解像度領域を広くする等である。このように、状況に応じて詳細な情報を得る領域を変化させながら他の領域についても情報の取得を続ける撮像装置が実現できる。

本発明の撮像装置は、速度等の外部から入力される情報に基づいて、他の領域よりも解像度の高い画像を出力する高解像度領域を設定することができるため、機械的動作を伴わずに注目範囲を変更することが可能であり、車載カメラ及び監視カメラ等として有用である。

図１は、本発明の第１及び第２の実施の形態に係る撮像装置１０の構成を示すブロック図である。 図２は、図１に示す撮像素子１の構成例を示す図である。 図３は、図２に示す画素アレイ１０１におけるの画素の構成例を示す図である。 図４は、撮像装置１０において通常読み出しを行なうためのタイミングチャートの一例である。 図５は、撮像装置１０において間引き読み出しを行なうためのタイミングチャートの一例である。 図６は、撮像装置１０において、標準読み出しと間引き読み出しとを混合して行なうためのタイミングチャートの一例である。 図７は、本発明の第１の実施形態における撮像装置１０の動作を示すフローチャートである。 図８（ａ）〜（ｃ）は、図７に示す動作により撮像装置１０が撮像する画像の例を示す図である。 図９は、本発明の第２の実施形態における撮像装置１０の動作を示すフローチャートである。 図１０（ａ）〜（ｃ）は、図９示す動作により撮像装置１０が撮像する画像の例を示す図である。

符号の説明

１ 撮像素子
２ タイミング信号発生回路（ＴＧ）
３ 前置処理回路
４ Ａ／Ｄ変換器
５ 撮像信号処理ユニット
６ バッファメモリ
７ 映像出力部
８ 速度計
９ 入力端子
１０ 撮像装置
１０１ 画素アレイ
１０２ ＣＤＳ回路
１０３ 列メモリ
１０４ マルチプレクサ
１０５ 水平シフトレジスタ
１０６ 垂直シフトレジスタ
１０７ 出力アンプ
２００ 画素
２０１ フォトダイオード
２０２ 転送トランジスタ
２０３ リセットトランジスタ
２０４ 画素選択トランジスタ
２０５ 検出トランジスタ
３０１ 低速モード映像
３０２ 中速モード映像
３０３ 高速モード映像
３１０ 路面を示す像
４０１ 低速モード映像
４０２ 中速モード映像
４０３ 高速モード映像
φｎ 信号線
φtn 第ｎ行目の転送信号線
φrn 第ｎ行目のリセット信号線
φsn 第ｎ行目の画素選択信号線
φｄ データ線

Claims (7)

1. 光電変換を行なう受光素子をそれぞれ有する複数の画素が２次元状に配列された画素アレイと、
   外部から制御情報が入力される入力手段とを備え、
   前記入力手段に入力された前記制御情報に基づいて、前記画素アレイの一部の領域が、それ以外の他の領域に比べて高解像度の画像情報を出力する高解像度領域として設定されることを特徴とする撮像装置。
2. 請求項１において、
   前記制御情報は、速度情報であることを特徴とする撮像装置。
3. 請求項２において、
   前記入力手段に入力された前記速度情報より示される速度が速いほど、前記画素アレイにおけるより遠くを撮像する領域が前記高解像度領域として設定されること特徴とする撮像装置。
4. 請求項１〜３のいずれか一つにおいて、
   前記高解像度領域は、前記画素アレイにおける画素行を単位として設定されることを特徴とする撮像装置。
5. 請求項１〜４のいずれか一つにおいて、
   前記他の領域を構成する画素行のうち選択された画素行のみが画像情報を出力することを特徴とする撮像装置。
6. 請求項１〜５のいずれか一つにおいて、
   前記画素アレイを構成する画素行のうち画像情報を出力する画素行の総数を一定とすることにより、前記画素アレイを一回読み出すための時間が一定となっていることを特徴とする撮像装置。
7. 請求項１〜５のいずれか一つにおいて、
   前記画素アレイを構成する画素行のうち画像情報を出力する画素行の総数を変更することにより、前記画素アレイを一回読み出すための時間が変更されることを特徴とする撮像装置。

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