JP2010147949A - 撮像センサ及び撮像システム - Google Patents

Abstract

【課題】画素配列から出力部までの信号の読み出し動作を高速化する。
【解決手段】シフト動作により画素配列から信号が読み出されるように、前記画素配列を列方向に走査する垂直シフトレジスタと、前記画素配列から読み出された信号を保持する読み出し部と、シフト動作により、前記読み出し部を行方向に走査する水平シフトレジスタとを備え、前記垂直シフトレジスタは、前記読み出し部に前記画素配列における一部の行から信号が読み出される場合、前記水平シフトレジスタにより前記読み出し部が行方向に走査される動作が完了する前に、非読み出し行をスキップ走査するためのシフト動作を開始し、前記水平シフトレジスタにより前記読み出し部が行方向に走査される動作が完了した後に、前記読み出し部が前記垂直シフトレジスタにより選択走査された読み出し行から信号を読み出すように、前記画素配列における読み出し行を選択走査する。
【選択図】図３

Description

本発明は、撮像センサ及び撮像システムに関する。

特許文献１には、特許文献１の図５及び図６に示すように、１，４，７行目の全列から間引いた間引き信号の読み出しと、１，４，７行目の７〜１２列目から間引かない中央部連続信号の読み出しとを、フレーム毎に交互に繰り返すことが記載されている。これにより、特許文献１によれば、フレームレートを向上させながら、画像表示用の間引き信号とＡＦ用の中央部連続信号とを得ることができるとされている。
特開２００５−８６２４５号公報

特許文献１には、特許文献１の図７に示すように、中央部連続信号読み出しフレームにおいて、１行目の画素信号の読み出しが完了した後に、所定の期間が経過してから４行目に対する水平ブランキング期間が開始している。この所定の期間では、垂直走査回路が選択すべき行番号を１行目から４行目まで進める動作をしているものと考えられる。この場合、画素配列から出力チャンネルまでの信号の読み出し動作に時間がかかる。

本発明の目的は、画素配列からの信号の読み出し動作を高速化することにある。

本発明の第１側面に係る撮像センサは、複数の画素が行方向及び列方向に配列された画素配列と、シフト動作により、前記画素配列から信号が読み出されるように、前記画素配列を列方向に走査する垂直シフトレジスタと、前記画素配列から読み出された信号を保持する読み出し部と、シフト動作により、前記読み出し部を行方向に走査する水平シフトレジスタとを備え、前記垂直シフトレジスタは、前記読み出し部に前記画素配列における一部の行から信号が読み出される場合、前記水平シフトレジスタにより前記読み出し部が行方向に走査される動作が完了する前に、非読み出し行をスキップ走査するためのシフト動作を開始し、前記水平シフトレジスタにより前記読み出し部が行方向に走査される動作が完了した後に、前記読み出し部が前記垂直シフトレジスタにより選択走査された読み出し行から信号を読み出すように、前記画素配列における読み出し行を選択走査することを特徴とする。

本発明の第２側面に係る撮像センサは、複数の画素が行方向及び列方向に配列された画素配列と、シフト動作により、前記画素配列から信号が読み出されるように、前記画素配列を列方向に走査する垂直シフトレジスタと、前記画素配列から読み出された信号を保持する読み出し部と、シフト動作により、前記読み出し部を行方向に走査する水平シフトレジスタと、前記読み出し部から転送された信号を出力する出力部とを備え、前記水平シフトレジスタは、前記読み出し部に前記画素配列から読み出された行の信号のうち一部の列の信号が前記出力部へ転送される場合、前記読み出し部に読み出し行から信号が読み出される動作が完了する前に、非転送列の信号をスキップ走査するためのシフト動作を開始し、前記読み出し部に読み出し行から信号が読み出される動作が完了した後に、前記読み出し部における前記水平シフトレジスタにより選択走査された転送列の信号が前記出力部に転送されるように、前記読み出し部における転送列の信号を選択走査することを特徴とする。

本発明の第３側面に係る撮像システムは、本発明の第１側面又は第２側面に係る撮像センサと、前記撮像センサの撮像面へ像を形成する光学系と、前記撮像センサから出力された信号を処理して画像データを生成する信号処理部とを備えたことを特徴とする。

本発明によれば、画素配列からの信号の読み出し動作を高速化することができる。

まず、本発明の課題を、図面を用いて詳細に説明する。

図６は、撮像センサ１２００の構成を示す図である。

撮像センサ１２００は、例えば、ＣＭＯＳセンサである。撮像センサ１２００は、画素配列ＰＡ、垂直シフトレジスタ（ＶＳＲ）１２１１、読み出し部１２１３、水平シフトレジスタ（ＨＳＲ）１２１２、及び出力部１２１５を備える。

画素配列ＰＡでは、複数の画素Ｐ１１〜Ｐ４４が行方向及び列方向に（すなわち、ＸＹマトリクス状に）配列されている。複数の画素Ｐ１１〜Ｐ４４は、行ごとに同じ行制御線ＲＬ１〜ＲＬ４に繋がっていて、列ごとに同じ列信号線ＣＬ１〜ＣＬ４に繋がっている。各画素Ｐ１１〜Ｐ４４は、所定の蓄積期間に電荷蓄積動作を行うことにより、光に応じた信号を発生させる。

垂直シフトレジスタ１２１１は、垂直走査期間ＶＳＣＡＮにおいて、行制御線ＲＬ１〜ＲＬ４を介して画素配列ＰＡを列方向に走査することにより、信号を読み出すべき行（読み出し行）を選択する。垂直シフトレジスタ１２１１は、例えば、選択すべき行番号を示すパルスのシフト動作を行っている。垂直シフトレジスタ１２１１は、画素配列ＰＡにおける選択すべき行に対応した行制御線ＲＬ１にアクティブな選択制御信号を供給することにより、信号を読み出すべき行を選択する。

読み出し部１２１３は、水平ブランキング期間ＨＢＬＫにおいて、列信号線ＣＬ１〜ＣＬ４を介して垂直シフトレジスタ１２１１により選択された行から読み出された信号を保持する。

水平シフトレジスタ１２１２は、水平走査期間ＨＳＣＡＮにおいて、読み出し部１２１３を行方向に走査することにより、読み出し部１２１３に保持された行の信号における列の信号（転送列の信号）を選択して出力線ＯＬ経由で出力部１２１５へ転送する。水平シフトレジスタ１２１２は、例えば、外部からのパルスにより、選択すべき列のシフト動作を行っている。

出力部１２１５は、例えば出力アンプであり、出力線ＯＬを介して受けた信号に基づいて画像信号を生成して出力する。

図７は、間引きや部分読出しを行わず、画素配列における全画素から信号を読み出す場合における撮像センサの動作タイミングの一例を示す。

撮像センサにおける画素配列は基本的に行ごとに駆動される。例えば、画素配列におけるＮ行目の画素の駆動を中心に説明する。

Ｎ−１行目の水平転送動作が終わったあと、Ｎ行目の行走査動作が行われる。すなわち、Ｎ−１行目のＨＳＣＡＮ期間が完了してからＮ行目のＶＳＣＡＮ期間が開始する。ＶＳＣＡＮ期間では、垂直シフトレジスタ１２１１が選択すべき行番号を１つ進めるとともに、選択制御信号を発生する。このような行番号を進めるとともに選択制御信号を発生させる選択走査を行う期間を、図７ではＶＳＥＬと書いている。

ＨＢＬＫ期間において、垂直シフトレジスタ１２１１は、発生させた選択制御信号をＮ行目の画素へ供給することにより、Ｎ行目の画素の信号が読み出し部１２１３に一括で読み出されるようにする。その後、ＨＳＣＡＮ期間において、水平シフトレジスタ１２１２は、選択すべき列番号を１つずつ進め、読み出し部１２１３から出力部に各列の信号を順次に転送する。

図８は、画素配列から間引いて低解像度で信号を読み出す場合における撮像センサの動作タイミング例を示す。

画素配列から間引いて読み出す場合、行走査（ＶＳＣＡＮ）の際に垂直シフトレジスタ１２１１が選択すべき行番号を進める回数が増える。図８は、８行につき１行の周期で間引いて信号を読み出す場合の例である。この場合、行走査（ＶＳＣＡＮ）の際に垂直シフトレジスタ１２１１は選択すべき行番号を８回進めることになる。このため、全画素読み出すときよりも行走査にかかる時間が増える。このような行番号を進め選択制御信号を発生させないスキップ走査を行う期間を、図８ではＶＳＫＩＰと書いている。すなわち、垂直シフトレジスタ１２１１は、垂直走査期間ＶＳＣＡＮにおいて、非読み出し行のスキップ走査ＶＳＫＩＰを行った後に読み出し行の選択走査ＶＳＥＬを行っている。

全画素から信号を読み出すタイミングから単純に発想すると、間引きの場合のタイミングは図８に示すように、所定行のＨＳＣＡＮ期間が完了した後に、次の読み出し行の走査（ＶＳＣＡＮ）に移ることになる。

この場合、画素配列ＰＡから出力部１２１５までの信号の読み出し動作に時間がかかる。例えば、図８のＶＳＫＩＰの期間が一回あたり８μｓだったとする。もし８行につき１行の周期で間引いて全部で５００行を読み出すとすると、信号の読み出しが行われないＶＳＫＩＰ期間のために１フレームあたり４ｍｓの時間が必要になる。

次に、本発明の第１実施形態に係る撮像システム１００を、図１を用いて説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係る撮像システム１００の構成例を示す図である。以下では、撮像システム１００における動作モードとして、全体の間引き画像と高解像度の部分画像とを交互に取得する動作モードを例に説明する。ただし、撮像システム１００における動作モードは、これに限ったものでなく、例えば、ただ間引き画像を取得するだけの動作モードや、部分画像を取得するだけの動作モードも含んでもよい。

撮像システム１００は、光学部（光学系）１１０、撮像センサ１２０、信号処理回路部（信号処理部）１３０、記録・通信部１４０、タイミング制御回路部１５０、システムコントロール回路部１６０、及び、再生・表示部１７０を備える。

光学部１１０を通って入射した被写体光は、撮像センサ１２０上に結像される。すなわち、光学部１１０は、撮像センサ１２０の撮像面（画素配列）に被写体の像を形成する。

撮像センサ１２０は、画素配列ＰＡに形成された被写体の像を画像信号（アナログ信号）に変換して出力する。撮像センサ１２０は、図６に示す撮像センサ１２００の同様の構成をしているが、図６に示す撮像センサ１２００と異なる動作を行う。具体的には、撮像センサ１２０は、後述するような動作を行う。

信号処理回路部１３０は、撮像センサ１２０から出力された画像信号（アナログ信号）を受ける。信号処理回路部１３０は、受けた画像信号に対して、予め決められた方法によって信号変換処理を行うことにより、画像データを生成する。そして、信号処理回路部１３０は、生成した画像データを記録・通信部１４０又は再生・表示部１７０へ供給する。

記録・通信部１４０は、受けた画像データを、記録用の画像データ（例えば、圧縮画像データ）に変換して記録媒体に記録したり、送信用の画像データ（例えば、シリアルデータ）に変換して外部装置へ送信する。また、記録・通信部１４０は、再生用の画像データを記録媒体から読み出して再生・表示部１７０へ供給する。

再生・表示部１７０は、受けた画像データを、再生・表示用の画像信号（例えば、ＮＴＳＣ方式のアナログ信号）に変換して表示デバイス（例えば、ＬＣＤ）へ供給する。これにより、表示デバイスは、再生・表示用の画像信号に応じた画像を表示する。

タイミング制御回路部１５０は、システムコントロール回路部１６０による制御に基づき、撮像センサ１２０及び信号処理回路部１３０の駆動タイミングを制御する。

システムコントロール回路部１６０は、撮像システム１００の各部を統括的に制御する。システムコントロール回路部１６０は、例えば、光学部１１０、記録・通信部１４０、タイミング制御回路部１５０、及び再生・表示部１７０の各構成部を制御する。また、システムコントロール回路部１６０は、タイミング制御回路部１５０を通じて、撮像センサ１２０及び信号処理回路部１３０の駆動を制御する。

図２は、本発明の実施形態に係る撮像システムにより撮像された画像と、画素配列における画像信号が取得された画素との関係を示す図である。

図２に示すように、間引き全体画像Ｃは、撮像センサ１２０の画素配列ＰＡから間引かれた画素、すなわち読み出し行群ＲＧ１から読み出された信号に基づき形成される。ここで、全体画像は、画素配列ＰＡの全体から間引いて読み出されたものであるため、低解像度の画像となる。システムコントロール回路部１６０は、撮像センサ１２０から受けた全体画像の信号に応じて、記録制御と監視とを行い、その結果から注目すべき注目画素領域を決定する。

システムコントロール回路部１６０は、例えば、画素ブロックＰＢ１を注目画素領域として決定する。これに応じて、撮像センサ１２０は、画素ブロックＰＢ１から高い画素密度で信号を読み出し出力する。システムコントロール回路部１６０は、撮像センサ１２０から出力された信号を処理させることにより、高解像度の部分画像Ａが得られるようにする。

システムコントロール回路部１６０は、例えば、画素ブロックＰＢ２を注目画素領域として決定する。これに応じて、撮像センサ１２０は、画素ブロックＰＢ２から低い画素密度で信号を読み出し出力する。システムコントロール回路部１６０は、撮像センサ１２０から出力された信号を処理させることにより、低解像度の間引き部分画像Ｂが得られるようにする。

なおここでは垂直シフトレジスタ１２１１と水平シフトレジスタ１２１２が１系統ずつの場合を例にとっている。２系統以上あり選択の自由度が高い場合にも、画素選択や読み出し部１２１３に設けられたメモリへの転送、メモリからの読出しといった動作を行う場合には本実施形態は適用される。また、読み出し部１２１３が一箇所に１行分ある場合を例としているが、２箇所に分かれている場合や、２行分以上のメモリ容量を持つ場合等にも本実施形態は適用される。

また、信号処理回路部１３０、記録・通信部１４０、タイミング制御回路部１５０、システムコントロール回路部１６０等の全部、あるいは一部を撮像センサ１２０と同一チップ上に形成した撮像システムにも本実施形態は適用される。

次に、本発明の第１実施形態における撮像センサ１２０の動作を、図３及び図６を用いて説明する。図３は、本発明の第１実施形態における撮像センサ１２０の動作を示す動作タイミング図である。図６は、撮像センサ１２００の構成図であるが、撮像センサ１２０も同様な構成であるため、撮像センサ１２０の構成図として流用することにする。

図３では、間引き全体画像Ｃ（図２参照）を得るために、画素配列ＰＡにおける８行につき１行の周期で間引いて読み出す場合を例に説明する。

図３（ａ）に示すように、例えば、水平シフトレジスタ１２１２により読み出し部１２１３を行方向に走査する動作（ＨＳＣＡＮ）と、垂直シフトレジスタ１２１１により画素配列ＰＡを列方向に走査する動作（ＶＳＣＡＮ）とを並行して行う。これにより、間引き全体画像Ｃに対応した画像信号が得られるようにする。

具体的には、Ｎ−８行目のＨＳＣＡＮ期間では、水平シフトレジスタ１２１２が、読み出し部１２１３により保持されたＮ−８行目の各列の信号を順次に選択して出力部１２１５へ転送する。一方、Ｎ行目のＶＳＣＡＮ期間では、垂直シフトレジスタ１２１１が、選択制御信号を発生させずに行番号をＮ−８からＮ−１まで進めるスキップ走査（ＶＳＫＩＰ）を行った後、次の動作を行う。垂直シフトレジスタ１２１１が、行番号をＮ−１からＮまで進め、Ｎ行目の選択制御信号を発生させる選択走査ＶＳＥＬを行う。

すなわち、撮像センサ１２０の動作は、図８で示した撮像センサ１２００の動作と次の点で異なる。読み出し部に画素配列の一部の行から信号が読み出される場合、本実施形態に係る撮像センサ１２０では、次の動作が行われる。撮像センサ１２０では、垂直シフトレジスタにより画素配列における非読み出し行が走査される動作（ＶＳＫＩＰ）と、水平シフトレジスタにより読み出し部が行方向に走査される動作（ＨＳＣＡＮ）とを並行して行う。垂直シフトレジスタは、読み出し部に画素配列における一部の行から信号が読み出される場合、水平シフトレジスタにより読み出し部が行方向に走査される動作（ＨＳＣＡＮ）が完了する前に、画素配列における非読み出し行を走査（ＶＳＫＩＰ）し始める。垂直シフトレジスタは、読み出し部に画素配列における一部の行から信号が読み出される場合、水平シフトレジスタにより読み出し部が行方向に走査される動作（ＨＳＣＡＮ）が完了する前に、画素配列における次の読み出し行を選択（ＶＳＥＬ）する。読み出し部は、水平シフトレジスタにより読み出し部が行方向に走査される動作（ＨＳＣＡＮ）が完了した後に、次の読み出し行から信号を読み出す（ＨＢＬＫ）。

このような動作により、図８に示した例よりも（ＶＳＫＩＰ期間＋ＶＳＥＬ期間）×（行数）分の時間だけ、１フレーム取得にかかる時間を少なくすることができる。これにより、画素配列から出力部までの信号の読み出し動作を高速化することができる。

なお、図３（ａ）ではＮ−８行目のＨＳＣＡＮ期間の終わりとＮ行目のＶＳＫＩＰ期間の終わりとが合っているが、本実施形態では、このような動作に限らず、例えば次のような動作が行われても良い。

例えば、図３（ｂ）のように、Ｎ行目のＶＳＫＩＰ期間は、Ｎ−８行目のＨＳＣＡＮ期間の開始後に開始し、Ｎ行目のＨＳＣＡＮ期間の完了前に完了しても良い。

あるいは、例えば、図３（ｃ）のように、Ｎ行目のＶＳＫＩＰ期間の一部がＮ−８行目のＨＳＣＡＮ期間に重なり合う動作でも良い。すなわち、Ｎ行目のＶＳＫＩＰ期間は、Ｎ−８行目のＨＳＣＡＮ期間の開始後に開始しＨＳＣＡＮ期間の完了後に完了しても良い。その場合（重なった時間）×（行数）分の時間が短縮される。

また、本実施形態は、８行につき１行の周期で間引いて読み出す例を示したが、間引き率は任意で、例えば１０行につき１行の周期や１６行につき１行の周期で間引いて読み出す場合等にも本実施形態は適用できる。

次に、本発明の第２実施形態における撮像センサ１２０の動作を、図４を用いて説明する。図４は、本発明の第２実施形態における撮像センサ１２０の動作を示す動作タイミング図である。以下では、第１実施形態と異なる部分を中心に説明する。

図４では、部分画像Ａ（図２参照）を得るために、画素配列ＰＡにおける画素ブロックＰＢ１から間引かずに読み出す場合に例に説明する。

図４に示すように、読み出し部１２１３への画素からの信号の読み出し動作（ＨＢＬＫ）と、水平シフトレジスタ１２１２により読み出し部１２１３を行方向に走査する動作（ＨＳＣＡＮ）とを並行して行う。これにより、部分画像Ａに対応した画像信号が得られるようにする。

具体的には、まず画素ブロックＰＢ１の一番上の行の番号まで、垂直シフトレジスタ１２１１が選択すべき行番号を進め、その行の画素から読み出し部１２１３へ信号が読み出され始める。画素ブロックＰＢ１より左側及び右側の列の信号は必要ないので、水平シフトレジスタ１２１２は、読み出し部１２１３に保持された行の信号のうち画素ブロックＰＢ１より左側及び右側の列の信号を読み飛ばすことになる。

例えば、画素ブロックＰＢ１に含まれるＮ行目の動作を例に説明する。垂直シフトレジスタ１２１１は、Ｎ行目のＶＳＣＡＮ期間中のＶＳＥＬ期間において、選択すべき行番号をＮ−１から進めてＮとし、Ｎ行目の選択制御信号を発生させる。

垂直シフトレジスタ１２１１は、ＨＢＬＫ期間において、選択制御信号をＮ行目の画素へ供給して、Ｎ行目の画素から読み出し部１２１３へ信号が読み出されるようにする。

この動作と並行して、水平シフトレジスタ１２１２は、水平走査信号を発生させずに、選択すべき列番号を画素ブロックＰＢ１に対して左側に隣接した列まで進めるスキップ走査（ＨＳＫＩＰ）を行う。そして、水平シフトレジスタ１２１２は、選択すべき列番号を、左側に隣接した列の番号から画素ブロックＰＢ１における一番左側の列まで進めるとともに水平走査信号を発生させる選択走査（ＨＳＥＬ１）を行う。

水平シフトレジスタ１２１２は、ＨＢＬＫ期間が完了すると、水平走査信号を読み出し部１２１３へ供給してその列の信号が出力部１２１５へ転送されるようにする選択走査ＨＳＥＬ２を行う。以後、水平シフトレジスタ１２１２は、選択走査ＨＳＥＬ１及び選択走査ＨＳＥＬ２に相当する選択走査ＨＳＥＬを各列の信号について行う。このように、ＨＢＬＫ期間が完了したタイミングで、水平シフトレジスタ１２１２が所望の列を選択できているため、読み出し部１２１３から出力部１２１５への信号の転送をすぐに始めることができる。

すなわち、本実施形態における撮像センサ１２０の動作は、次の点で第１実施形態と異なる。水平シフトレジスタは、読み出し部に保持された行における一部の列の信号を出力部へ転送する場合、選択された行から読み出し部に信号が読み出される動作（ＨＢＬＫ）が完了する前に、読み出し部における非転送列を走査（ＨＳＫＩＰ）し始める。本実施形態に係る撮像センサ１２０において、水平シフトレジスタは、垂直シフトレジスタにより選択された行から読み出し部に信号が読み出される動作（ＨＢＬＫ）が完了した後に、転送列の信号を出力部へ転送（ＨＳＥＬ２，ＨＳＥＬ）する。また、垂直シフトレジスタは、読み出し部に画素配列における一部の行から信号が読み出される場合、水平シフトレジスタにより読み出し部が行方向に走査される動作（ＨＳＣＡＮ）が完了する前に、画素配列における次の読み出し行を選択（ＶＳＥＬ）する。

このような動作により、図８に示した例よりも（ＨＳＫＩＰ期間＋ＨＳＥＬ１期間＋ＶＳＥＬ期間）×（行数）分の時間だけ、１フレーム取得にかかる時間を少なくすることができる。これにより、画素配列から出力部までの信号の読み出し動作を高速化することができる。

なお、図４ではＨＳＫＩＰはＨＢＬＫより短い時間で示したが、これは部分画像の画素位置やＨＢＬＫ期間の長さにより異なる。逆にＨＢＬＫの方が短い場合にも、本実施形態は適用される。また図４のようにＨＢＬＫとＨＳＫＩＰの終了や開始がちょうど合っていなくても、一部の期間が並行しているだけでも良い。

本発明の第３実施形態に係る撮像センサ１２０の動作を、図５を用いて説明する。図５は、本発明の第３実施形態における撮像センサ１２０の動作を示す動作タイミング図である。以下では、第１実施形態と異なる部分を中心に説明する。

図４では、間引き部分画像Ｂ（図２参照）を得るために、画素配列ＰＡにおける画素ブロックＰＢ２から間引いて読み出す場合に例に説明する。８行につき１行の周期で間引いて読み出す場合を例として説明する。

図５に示すように、水平シフトレジスタ１２１２により読み出し部１２１３を行方向に走査する動作（ＨＳＣＡＮ）と、垂直シフトレジスタ１２１１により画素配列ＰＡを列方向に走査する動作（ＶＳＣＡＮ）とを並行して行う。これにより、間引き部分画像Ｂに対応した画像信号が得られるようにする。

具体的には、Ｎ−８行目のＨＳＣＡＮ期間が完了すると、垂直シフトレジスタ１２１１が、選択制御信号を発生させずに、行番号をＮ−８からＮ−１まで進めるスキップ走査ＶＳＫＩＰを行う。その後、垂直シフトレジスタ１２１１は、行番号をＮ−１からＮまで進め選択制御信号を発生させる選択走査ＶＳＥＬを行う。垂直シフトレジスタ１２１１は、ＨＢＬＫ期間において、選択制御信号をＮ行目の画素へ供給して、Ｎ行目の画素から読み出し部１２１３へ信号が読み出されるようにする。

これらの動作（ＶＳＫＩＰ，ＶＳＥＬ，ＨＢＬＫ）と並行して、水平シフトレジスタ１２１２は、選択すべき列番号を画素ブロックＰＢ２に対して左側に隣接した列まで進め水平走査信号を発生させない非転送列の信号のスキップ走査ＨＳＫＩＰを行う。そして、水平シフトレジスタ１２１２は、選択すべき列番号を、左側に隣接した列の番号から画素ブロックＰＢ２における一番左側の列まで進めるとともに水平走査信号を発生させる転送列の信号の選択走査ＨＳＥＬ１を行う。

すなわち、本実施形態における撮像センサ１２０の動作は、次の点で第１実施形態と異なる。垂直シフトレジスタは、読み出し部に画素配列における一部の行から信号が読み出される場合、水平シフトレジスタにより読み出し部が行方向に走査される動作（ＨＳＥＬ）が完了した後に、画素配列における非読み出し行を走査（ＶＳＫＩＰ）し始める。水平シフトレジスタは、読み出し部に保持されるべき次の読み出し行における一部の列の信号を出力部へ転送する場合、垂直シフトレジスタにより非読み出し行が走査される動作（ＶＳＫＩＰ）と並行して、読み出し部における非転送列を走査（ＨＳＫＩＰ）する。水平シフトレジスタは、次の読み出し行から読み出し部に信号が読み出される動作（ＨＢＬＫ）が完了した後に、転送列の信号を出力部へ転送（ＨＳＥＬ２，ＨＳＥＬ）する。

このような動作により、図８に示した例よりも（ＨＳＫＩＰ期間＋ＨＳＥＬ１期間）×（行数）分の時間だけ、１フレーム取得にかかる時間を少なくすることができる。これにより、画素配列から出力部までの信号の読み出し動作を高速化することができる。

なお、図５はあくまで一例であり、ＶＳＫＩＰ、ＨＳＫＩＰ、ＨＢＬＫ、ＨＳＣＡＮの長さの関係は場合によって異なり、本実施形態を適用したそれぞれの動作期間の重ね方も、この例の限りではない。

本発明の第１実施形態に係る撮像システム１００の構成を示す図。 本発明の実施形態に係る撮像システムにより撮像された画像と、画素配列における画像信号が取得された画素との関係を示す図。 本発明の第１実施形態における撮像センサ１２０の動作を示す動作タイミング図。 本発明の第２実施形態における撮像センサ１２０の動作を示す動作タイミング図。 本発明の第３実施形態における撮像センサ１２０の動作を示す動作タイミング図。 本発明の課題を説明するための図。 本発明の課題を説明するための図。 本発明の課題を説明するための図。

符号の説明

１００ 撮像システム
１２０、１２００ 撮像センサ

Claims (5)

1. 複数の画素が行方向及び列方向に配列された画素配列と、
   シフト動作により、前記画素配列から信号が読み出されるように、前記画素配列を列方向に走査する垂直シフトレジスタと、
   前記画素配列から読み出された信号を保持する読み出し部と、
   シフト動作により、前記読み出し部を行方向に走査する水平シフトレジスタと、
   を備え、
   前記垂直シフトレジスタは、前記読み出し部に前記画素配列における一部の行から信号が読み出される場合、前記水平シフトレジスタにより前記読み出し部が行方向に走査される動作が完了する前に、非読み出し行をスキップ走査するためのシフト動作を開始し、前記水平シフトレジスタにより前記読み出し部が行方向に走査される動作が完了した後に、前記読み出し部が前記垂直シフトレジスタにより選択走査された読み出し行から信号を読み出すように、前記画素配列における読み出し行を選択走査する
   ことを特徴とする撮像センサ。
2. 前記読み出し部から転送された信号を出力する出力部をさらに備え、
   前記水平シフトレジスタは、前記読み出し部に前記画素配列から読み出された行の信号のうち一部の列の信号が前記出力部へ転送される場合、前記読み出し部に読み出し行から信号が読み出される動作が完了する前に、非転送列の信号をスキップ走査するためのシフト動作を開始し、前記読み出し部に読み出し行から信号が読み出される動作が完了した後に、前記読み出し部における前記水平シフトレジスタにより選択走査された転送列の信号が前記出力部に転送されるように、前記読み出し部における転送列の信号を選択走査する
   ことを特徴とする請求項１に記載の撮像センサ。
3. 前記読み出し部から転送された信号を出力する出力部をさらに備え、
   前記垂直シフトレジスタと前記水平シフトレジスタとは、前記読み出し部に前記画素配列における一部の行から信号が読み出されるとともに、前記読み出し部に前記画素配列から読み出された行の信号のうち一部の列の信号が前記出力部へ転送される場合、前記水平シフトレジスタにより前記読み出し部が行方向に走査される動作が完了した後に、非読み出し行をスキップ走査するためのシフト動作と非転送列の信号をスキップ走査するためのシフト動作とをそれぞれ開始し、
   その後、前記垂直シフトレジスタは、前記読み出し部が前記垂直シフトレジスタにより選択走査された読み出し行から信号を読み出すように、前記画素配列における読み出し行を選択走査し、
   前記水平シフトレジスタは、前記読み出し部に読み出し行から信号が読み出される動作が完了した後に、前記読み出し部における前記水平シフトレジスタにより選択走査された転送列の信号が前記出力部に転送されるように、前記読み出し部における転送列の信号を選択走査する
   ことを特徴とする請求項１に記載の撮像センサ。
4. 複数の画素が行方向及び列方向に配列された画素配列と、
   シフト動作により、前記画素配列から信号が読み出されるように、前記画素配列を列方向に走査する垂直シフトレジスタと、
   前記画素配列から読み出された信号を保持する読み出し部と、
   シフト動作により、前記読み出し部を行方向に走査する水平シフトレジスタと、
   前記読み出し部から転送された信号を出力する出力部と、
   を備え、
   前記水平シフトレジスタは、前記読み出し部に前記画素配列から読み出された行の信号のうち一部の列の信号が前記出力部へ転送される場合、前記読み出し部に読み出し行から信号が読み出される動作が完了する前に、非転送列の信号をスキップ走査するためのシフト動作を開始し、前記読み出し部に読み出し行から信号が読み出される動作が完了した後に、前記読み出し部における前記水平シフトレジスタにより選択走査された転送列の信号が前記出力部に転送されるように、前記読み出し部における転送列の信号を選択走査する
   ことを特徴とする撮像センサ。
5. 請求項１から４のいずれか１項に記載の撮像センサと、
   前記撮像センサの撮像面へ像を形成する光学系と、
   前記撮像センサから出力された信号を処理して画像データを生成する信号処理部と、
   を備えたことを特徴とする撮像システム。

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