JP2009065578A - 固体撮像装置及びその画像信号出力方法 - Google Patents

Abstract

【課題】撮像部により得られた画像信号を複数のポートに出力し、複数のプロセッサーにより並列的に信号処理を行わせる際、その処理速度を向上させる。
【解決手段】複数の隣接するブロックＳ１〜Ｓ８に分割された、撮像素子が二次元的に配列されてなる撮像部１１を設ける。撮像部１１は、境界部分で少なくとも１つの重複するブロックＳ３〜Ｓ４を有する、連続して隣接する複数のブロックからなるブロック群１５Ａ、１５Ｂを形成する。各ブロックから得られた画像信号をそれぞれ記録するように、複数の記録手段ｂ１〜ｂ８を複数のブロックＳ３〜Ｓ４に対応させて設ける。各ブロック群１５Ａ、１５Ｂに対応する複数の記録手段毎に、記録された画像信号を異なるポートＣＨ１、ＣＨ２に出力させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、撮像部により得られた画像信号を複数のポートに出力させる固体撮像装置及びその画像信号出力方法に関するものである。

近年、デジタルカメラ等の撮像装置において、撮影画像の高解像度化に従って画像信号の読み出し時間が増加するという問題がある。特に高速な連写や動画撮影を行うためには読出処理の高速化が求められる。

これに対して、撮像部を複数の部分領域に分割し、各部分領域から得られた画像信号を複数のチャンネルにより並列的に読み出すことにより、高速な読出しを実現する手法が多数開示されている。（特許文献１〜４参照）
特開２００２−３３０３５６号公報 特開２００４−８０６９０号公報 特開２００４−２２８１５７号公報 特開２００５−２７８１３５号公報

上記従来技術により高速な読み出しが実現し、読み出された画像信号に対して種々の信号処理を行う後段のプロセッサーにも高速な処理能力が要求されるようになった。

これに対して、読み出された画像信号を上記読み出し技術と同様に、各部分領域から得られた画像信号に対して複数のプロセッサーにより並列的に信号処理を行わせることにより、信号処理の高速化を図ることが考えられる。

しかしながら、プロセッサーが信号処理を行う際には、高画質化を図る上で一般的に、１つの画素の信号に対してその上下左右の周辺画素の信号が参照されるので、撮像部を単に複数の部分領域に分割してなる部分領域から得られた画像信号を各プロセッサーに出力して信号処理を行わせる上記方法では、その部分画像の境界付近の画素の信号について信号処理を行うときに、その境界の外側に存在する周辺画素の信号を参照するため、その情報を有する他のプロセッサーとの間にデータのやり取りを行う必要があり、そのデータのやり取りにより処理速度が低下するという問題がある。

本発明は、上記事情に鑑み、撮像部により得られた画像信号を複数のポートに出力し、複数のプロセッサーにより並列的に信号処理を行わせる際、その処理速度を向上させることができる固体撮像装置及びその画像信号出力方法を提供することを目的とするものである。

本発明の固体撮像装置は、複数の隣接するブロックに分割された、撮像素子が二次元的に配列されてなる撮像部であって、境界部分で少なくとも１つの重複するブロックを有する、連続して隣接する複数のブロックからなるブロック群を複数形成する撮像部と、各ブロックから得られた画像信号をそれぞれ記録するように、複数のブロックに対応させて設けられた複数の記録手段と、各ブロック群に対応する複数の記録手段毎に、記録された画像信号を異なるポートに出力させる出力手段とを備えたことを特徴とするものである。

本発明の固体撮像装置の画像信号出力方法は、複数の隣接するブロックに分割された、撮像素子が二次元に配列されてなる撮像部であって、境界部分で少なくとも１つの重複するブロックを有する、連続して隣接する複数のブロックからなるブロック群を複数形成する撮像部により画像信号を得、各ブロックから得られた画像信号を複数の記録手段にそれぞれ記録し、各ブロック群に対応する複数の記録手段毎に、記録された画像信号を異なるポートに出力させることを特徴とするものである。

上記装置および方法においては、複数のブロックが、撮像部を撮像素子の列毎に分割してなるものであってもよい。

また、撮像素子が、ＣＣＤおよびＣＭＯＳのいずれかであってもよい。

本発明の固体撮像装置及びその画像信号出力方法によれば、撮像部から得られた画像信号を複数のポートに出力する際、境界部分で少なくとも１つの重複するブロックを有するブロック群から得られた画像信号を各ポートに出力させることにより、各ポートに出力された画像信号に対してプロセッサー等において信号処理を行う際、上記従来技術では、他のプロセッサーとの間にデータのやり取りを行うことにより取得している境界の外側に存在する周辺画素の信号を、その重複するブロックから得られた画像信号としてそのプロセッサーに保有させているので、プロセッサー間のデータのやり取りを低減でき、処理速度を向上させることができる。

以下、図面を参照して本発明による固体撮像装置及びその画像信号出力方法の実施の形態について説明する。図１は、本発明による固体撮像装置の第１の実施形態の概略構成を示す図である。

図１に示すように、固体撮像装置１０は、撮像部１１、水平転送用ＣＣＤＨ１〜Ｈ８、読み出しアンプＡ１〜Ａ８、Ａ／Ｄ変換器Ｃ１〜Ｃ８、バッファ（記録手段）ｂ１〜ｂ８、バッファ制御手段（出力手段）１２等を備えている。

撮像部１１は、それぞれ複数の垂直ＣＣＤ列から構成される、複数の隣接するブロックＳ１〜Ｓ８に分割されており、光学像を画像信号に変換する。また、撮像部１１は、境界部分で重複するブロックＳ４〜Ｓ５を有する、連続して隣接する複数のブロックＳ１〜Ｓ５からなるブロック群１５Ａと、連続して隣接する複数のブロックＳ４〜Ｓ８からなるブロック群１５Ｂを形成する。

水平転送用ＣＣＤＨ１〜Ｈ８は、ブロックＳ１〜Ｓ８の端部にそれぞれ設けられており、ブロックＳ１〜Ｓ８の各垂直ＣＣＤ列から垂直方向に転送された画像信号を水平方向に転送する。

読み出しアンプＡ１〜Ａ８、Ａ／Ｄ変換器Ｃ１〜Ｃ８、およびバッファ（記録手段）ｂ１〜ｂ８は、ブロックＳ１〜Ｓ８に対応させて設けられており、水平転送用ＣＣＤＨ１〜Ｈ８により転送された各ブロックからの画像信号を、それぞれ読み出し、デジタル化し、記録する。

バッファｂ１〜ｂ８にブロックＳ１〜Ｓ８から得られた画像信号が１ライン分記録されると、バッファ制御手段１２が、ブロック群１５Ａに対応するバッファｂ１〜ｂ５に記録された画像信号をチャンネル（ポート）ＣＨ１に出力させ、ブロック群１５Ｂに対応するバッファｂ４〜ｂ８に記録された画像信号をチャンネルＣＨ２に出力させる。

ここで、各バッファｂ１〜ｂ８は、ダブルバッファ構成を有し、Ａ／Ｄ変換器Ｃ１〜Ｃ８によりデジタル化された画像信号の記録処理と、チャンネルＣＨ１〜ＣＨ２への出力処理を同時に行うことができる。

チャンネルＣＨ１、ＣＨ２は、入力された画像信号に対し各種画像処理を施すプロセッサー１３Ａ、１３Ｂにそれぞれ接続されている。これにより、プロセッサー１３Ａ、１３Ｂにより並列的に信号処理を施す。

なお、ここでは、撮像部１１の境界部分で重複するブロックＳ４〜Ｓ５を有するブロック群１５Ａ、１５Ｂから得られた画像信号を２つのチャンネルＣＨ１、ＣＨ２にそれぞれ出力させる場合について説明したが、境界部分で少なくとも１つの重複するブロックを有する、連続して隣接する複数のブロックからなるブロック群を３以上とし、その各ブロックから得られた画像信号を同数のチャンネルにそれぞれ出力させるようにしてもよい。

さらに、処理の高速化の程度に応じて、ブロックやチャンネルの数を適宜決定することができる。

次に、図２を参照して本発明による固体撮像装置の第２の実施形態について説明する。なお、図２の固体撮像装置において図１の固体撮像装置と同一の構成を有する部位には同一の符号を付してその説明を省略する。図２の固体撮像装置２０が図１の固体撮像装置１０と異なる点は、撮像部の垂直ＣＣＤ列毎に分割されたブロックＳ２１〜Ｓ２８を形成し、その各ブロックＳ２１〜Ｓ２８、即ち垂直ＣＣＤ列毎に読み出しアンプ、Ａ／Ｄ変換器、およびバッファを設けている点である。

図２に示すように、固体撮像装置２０は、撮像部２１、読み出しアンプＡ２１〜Ａ２８、Ａ／Ｄ変換器Ｃ１〜Ｃ８、バッファｂ１〜ｂ８、バッファ制御手段１２等を備えている。

撮像部２１は、それぞれ垂直ＣＣＤ列から構成される、複数の隣接するブロックＳ２１〜Ｓ２８に分割されており、光学像を画像信号に変換する。また、撮像部２１は、境界部分で重複するブロックＳ２４〜Ｓ２５を有する、連続して隣接する複数のブロックＳ２１〜Ｓ２５からなるブロック群２５Ａと、連続して隣接する複数のブロックＳ２４〜Ｓ２８からなるブロック群２５Ｂを形成する。

読み出しアンプＡ２１〜Ａ２８、Ａ／Ｄ変換器Ｃ１〜Ｃ８、およびバッファｂ１〜ｂ８は、ブロックＳ２１〜Ｓ２８に対応させて設けられており、各ブロックＳ２１〜Ｓ２８の垂直ＣＣＤ列から垂直方向に転送された画像信号をそれぞれ読み出し、デジタル化し、記録する。

バッファｂ１〜ｂ８にブロックＳ２１〜Ｓ２８から得られた画像信号が１ライン分記録されると、バッファ制御手段１２が、ブロック群２５Ａに対応するバッファｂ１〜ｂ５に記録された画像信号をチャンネルＣＨ１に出力させ、ブロック群２５Ｂに対応するバッファｂ４〜ｂ８に記録された画像信号をチャンネルＣＨ２に出力させる。

なお、ここでは、撮像部２１の境界部分で重複するブロックＳ２４〜Ｓ２５を有するブロック群２５Ａ、２５Ｂから得られた画像信号を２つのチャンネルＣＨ１、ＣＨ２にそれぞれ出力させる場合について説明したが、境界部分で少なくとも１つの重複するブロックを有する、連続して隣接する複数のブロックからなるブロック群を３以上とし、その各ブロックから得られた画像信号を同数のチャンネルにそれぞれ出力させるようにしてもよい。

この第２の実施形態では、撮像部の垂直ＣＣＤ列毎に読み出しアンプ、Ａ／Ｄ変換器、およびバッファを設け、各垂直ＣＣＤ列得られた画像信号を並列的に読み出し、デジタル化し、記録するようにしているので、処理速度をより向上させることができる。

次に、図３を参照して本発明による固体撮像装置の第３の実施形態について説明する。なお、図３の固体撮像装置において図１の固体撮像装置と同一の構成を有する部位には同一の符号を付してその説明を省略する。図３の固体撮像装置３０が図１の固体撮像装置１０と異なる点は、単位セルごとにアンプを持つＣＭＯＳ素子が二次元的に配列されてなる撮像部を設けている点である。

図３に示すように、固体撮像装置３０は、撮像部３１、Ｒｏｗ選択部３２、Ａ／Ｄ変換器Ｃ１〜Ｃ８、バッファｂ１〜ｂ８、バッファ制御手段１２等を備えている。

撮像部３１には、光を検出して電荷を発生する光電変換部、読み出しアンプ、及びその発生した電荷を読み出すためのスイッチを有する多数のＣＭＯＳ素子と、そのスイッチをオン／オフするための多数の垂平配線と、各ＣＭＯＳ素子で発生した電荷が読み出される多数の垂直配線とが設けられている。

この撮像部３１は、それぞれ複数のＣＭＯＳ素子列から構成される、複数の隣接する短冊状のブロックＳ３１〜Ｓ３８に分割されており、光学像を画像信号に変換する。また、撮像部３１は、境界部分で重複するブロックＳ３４〜Ｓ３５を有する、連続して隣接する複数のブロックＳ３１〜Ｓ３５からなるブロック群３５Ａと、連続して隣接する複数のブロックＳ３４〜Ｓ３８からなるブロック群３５Ｂを形成する。

Ｒｏｗ選択部３２は、撮像部の垂平配線毎に順次スイッチをオン状態とするスキャン信号を出力し、各垂平配線に接続されたＣＭＯＳ素子から光変換された電気信号を垂直配線に流れ出させる。

Ａ／Ｄ変換器Ｃ１〜Ｃ８、およびバッファｂ１〜ｂ８は、ブロックＳ３１〜Ｓ３８に対応させて設けられており、各ブロックＳ３１〜Ｓ３８の垂直配線に流れ出した画像信号をそれぞれデジタル化し、記録する。

バッファｂ１〜ｂ８にブロックＳ３１〜Ｓ３８から得られた画像信号が１ライン分記録されると、バッファ制御手段１２が、ブロック群３５Ａに対応するバッファｂ１〜ｂ５に記録された画像信号をチャンネルＣＨ１に出力させ、ブロック群３５Ｂに対応するバッファｂ４〜ｂ８に記録された画像信号をチャンネルＣＨ２に出力させる。

なお、ここでは、撮像部３１の境界部分で重複するブロックＳ３４〜Ｓ３５を有するブロック群３５Ａ、３５Ｂから得られた画像信号を２つのチャンネルＣＨ１、ＣＨ２にそれぞれ出力させる場合について説明したが、境界部分で少なくとも１つの重複するブロックを有する、連続して隣接する複数のブロックからなるブロック群を３以上とし、その各ブロックから得られた画像信号を同数のチャンネルにそれぞれ出力させるようにしてもよい。

さらに、処理の高速化の程度に応じて、ブロックやチャンネルの数を適宜決定することができる。

次に、図４を参照して本発明による固体撮像装置の第４の実施形態について説明する。なお、図４の固体撮像装置において図１の固体撮像装置と同一の構成を有する部位には同一の符号を付してその説明を省略する。図４の固体撮像装置４０が図１の固体撮像装置１０と異なる点は、撮像部が二次元的に配列された多数のＣＭＯＳ素子からなり、そのＣＭＯＳ素子の列毎にＡ／Ｄ変換器、およびバッファを設けている点である。

この撮像部４１は、それぞれＣＭＯＳ素子列から構成される、複数の隣接する短冊状のブロックＳ４１〜Ｓ４８に分割されており、光学像を画像信号に変換する。また、撮像部４１は、境界部分で重複するブロックＳ４３〜Ｓ４４を有する、連続して隣接する複数のブロックＳ４１〜Ｓ４５からなるブロック群４５Ａと、連続して隣接する複数のブロックＳ４４〜Ｓ４８からなるブロック群４５Ｂを形成する。

Ｒｏｗ選択部４２は、撮像部の垂平配線毎に順次スイッチをオン状態とするスキャン信号を出力し、各垂平配線に接続されたＣＭＯＳ素子から光変換された電気信号を垂直配線に流れ出させる。

Ａ／Ｄ変換器Ｃ１〜Ｃ８、およびバッファ（記録手段）ｂ１〜ｂ８は、ブロックＳ４１〜Ｓ４８に対応させて設けられており、各ブロックＳ４１〜Ｓ４８の垂直配線に流れ出した画像信号をそれぞれデジタル化し、記録する。

バッファｂ１〜ｂ８にブロックＳ４１〜Ｓ４８から得られた画像信号が１ライン分記録されると、バッファ制御手段１２が、ブロック群４５Ａに対応するバッファｂ１〜ｂ５に記録された画像信号をチャンネル（ポート）ＣＨ１に出力させ、ブロック群４５Ｂに対応するバッファｂ４〜ｂ８に記録された画像信号をチャンネルＣＨ２に出力させる。

なお、ここでは、撮像部４１の境界部分で重複するブロックＳ４４〜Ｓ４５を有するブロック群４５Ａ、４５Ｂから得られた画像信号を２つのチャンネルＣＨ１、ＣＨ２にそれぞれ出力させる場合について説明したが、境界部分で少なくとも１つの重複するブロックを有する、連続して隣接する複数のブロックからなるブロック群を３以上とし、その各ブロックから得られた画像信号を同数のチャンネルにそれぞれ出力させるようにしてもよい。

この第４の実施形態では、撮像部のＣＭＯＳ素子の列毎にＡ／Ｄ変換器およびバッファを設け、各ＣＭＯＳ素子列から得られた画像信号を並列的にデジタル化し、記録するようにしているので、処理速度をより向上させることができる。

上記各実施の形態によれば、撮像部ら得られた画像信号を複数のチャンネルＣＨ１、ＣＨ２に出力する際、境界部分で少なくとも１つの重複するブロックを有するブロック群から得られた画像信号を各ポートに出力させることにより、各ポートに出力された画像信号に対してプロセッサー等において信号処理を行う際、上記従来技術では、他のプロセッサーとの間にデータのやり取りを行うことにより取得している境界の外側に存在する周辺画素の信号を、その重複するブロックから得られた画像信号としてそのプロセッサーに保有させているので、プロセッサー間のデータのやり取りを低減でき、処理速度を向上させることができる

本発明による固体撮像装置の第１の実施形態の概略構成を示す図 本発明による固体撮像装置の第２の実施形態の概略構成を示す図 本発明による固体撮像装置の第３の実施形態の概略構成を示す図 本発明による固体撮像装置の第４の実施形態の概略構成を示す図

符号の説明

１０、２０、３０、４０ 固体撮像装置
１１、２１、３１、４１ 撮像部
Ｓ１〜Ｓ８、Ｓ２１〜Ｓ２８、Ｓ３１〜Ｓ３８、Ｓ４１〜Ｓ４８、 ブロック
１５Ａ、１５Ｂ、２５Ａ、２５Ｂ、３５Ａ、３５Ｂ、４５Ａ、４５Ｂ ブロック群
Ａ１〜Ａ８、Ａ２１〜Ａ２８ 読み出しアンプ
Ｃ１〜Ｃ８ Ａ／Ｄ変換器
ｂ１〜ｂ８ バッファ（記録手段）
１２ バッファ制御手段（出力手段）
１３Ａ、１３Ｂ プロセッサー
ＣＨ１、ＣＨ２ チャンネル（ポート）

Claims (5)

1. 複数の隣接するブロックに分割された、撮像素子が二次元的に配列されてなる撮像部であって、境界部分で少なくとも１つの重複する前記ブロックを有する、連続して隣接する複数の前記ブロックからなるブロック群を複数形成する撮像部と、
   前記各ブロックから得られた画像信号をそれぞれ記録するように、前記複数のブロックに対応させて設けられた複数の記録手段と、
   前記各ブロック群に対応する複数の前記記録手段毎に、記録された前記画像信号を異なるポートに出力させる出力手段と
   を備えたことを特徴とする固体撮像装置。
2. 前記複数のブロックが、前記撮像部を撮像素子の列毎に分割してなるものであることを特徴とする請求項１記載の固体撮像装置
3. 前記撮像素子が、ＣＣＤおよびＣＭＯＳのいずれかであることを特徴とする請求項１または２記載の固体撮像装置
4. 固体撮像装置の画像信号出力方法であって、
   複数の隣接するブロックに分割された、撮像素子が二次元に配列されてなる撮像部であって、境界部分で少なくとも１つの重複する前記ブロックを有する、連続して隣接する複数の前記ブロックからなるブロック群を複数形成する撮像部により画像信号を得、
   前記各ブロックから得られた画像信号を複数の記録手段にそれぞれ記録し、
   前記各ブロック群に対応する複数の前記記録手段毎に、記録された前記画像信号を異なるポートに出力させる
   ことを特徴とする出力方法。
5. 前記複数のブロックが、前記撮像部を撮像素子の列毎に分割してなるものであることを特徴とする請求項４記載の出力方法。

Images