JP4088855B2 - タイミングパルス発生装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はタイミングパルス発生装置に係り、特に固体撮像素子から画像信号を得るために使用する各種のタイミングパルスを発生させるタイミングパルス発生装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のこの種のタイミングパルス発生装置は、１フレーム期間の基準クロックをカウントすることによってアドレスデータを発生するカウンタと、１フレーム期間のタイミングパルスを生成するためのデータ（“1" レベル又は“0" レベルのデータ）が記録されたリードオンリーメモリ（ＲＯＭ）とから構成され、前記カウンタからのアドレスデータに基づいてＲＯＭから“1" 又は“0" のデータを逐次読み出し、これによりタイミングパルスを発生させるようにしている。
【０００３】
従って、固体撮像素子の１画面内で１つのタイミングパルスを発生させるためには、１画面のサイズを７８０×５２５とすると、ＲＯＭの記憶容量は７８０×５２５≒５０Ｋバイト必要となる。更に、固体撮像素子を駆動するためには複数のタイミングパルスを必要とし、また、通常の撮影時の駆動モードの他にムービー用の駆動モード、オートフォーカス用の駆動モードなどの複数の駆動モードを有するため、５０Ｋバイト×パルス種類の数×モード数より、ＲＯＭの記憶容量は最低でも１Ｍバイト必要になり、ＲＯＭの記録容量が膨大になるという問題がある。
【０００４】
そこで、上記ＲＯＭの記憶容量を削減することができるタイミングパルス発生回路が提案されている（特開平９−２０５５９１号公報参照）。
このタイミングパルス発生回路は、タイミングパルスの変化点のデータと、そのデータのデータ保持期間のみをＲＯＭに格納し、このＲＯＭからデータの読み出しを制御することによってタイミングパルスを発生するようにしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記タイミングパルス発生回路の場合、タイミングパルスの変化点が多いと、その分だけＲＯＭに記憶させるデータが多くなり、また、そのデータ×固体撮像素子の読み出しモード数だけＲＯＭデータが必要になるという問題がある。更に、水平方向のタイミングパルスは、垂直方向の全てのラインで同じものとは限らないため、複数のタイミングパルスを発生させ、ラインの位置に応じて必要とするタイミングパルスのみを選択する必要があり、回路が複雑になるという問題がある。
【０００６】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、タイミングパルスを生成するために使用するデータ量を大幅に圧縮することができ、そのデータを記憶する記憶手段として安価なものを使用することができるタイミングパルス発生装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本願請求項１に係る発明は、固体撮像素子から画像信号を得るために使用する各種のタイミングパルスを発生させるタイミングパルス発生装置であって、水平同期信号に同期してリセットされるとともに基準クロックをカウントする水平カウンタと、各タイミングパルスを生成するために使用するパターンデータであって、１水平走査期間の最初に発生させる１周期分のタイミングパルスを示すデータと、該タイミングパルスの１水平走査期間内の繰り返し数とを示すパターンデータを記憶する記憶手段と、前記記憶手段から所要のタイミングパルスに対応するパターンデータを読み出し、該パターンデータを水平レジスタにセットする手段と、前記水平カウンタのカウント値及び前記水平レジスタにセットされたパターンデータに基づいてタイミングパルスを生成して出力するタイミングパルス生成手段と、を備えたことを特徴としている。
【０００８】
即ち、１水平走査期間の最初に発生させる１周期分のタイミングパルスのデータと、そのタイミングパルスの１水平走査期間内の繰り返し数とからなるパターンデータに基づいてタイミングパルスを発生するようにしている。従って、タイミングパルスの１水平走査期間内の繰り返し数が多くてもパターンデータのデータ量が増加することがない。
【０００９】
本願請求項２に係る発明は、固体撮像素子から画像信号を得るために使用する各種のタイミングパルスを水平レジスタにセットされたタイミングパルスを示すパターンデータに基づいて発生させるタイミングパルス発生装置であって、垂直同期信号に同期してリセットされるとともに水平同期信号に同期したクロックをカウントする垂直カウンタと、複数の種類のタイミングパルスを発生させるための複数のパターンデータを記憶する第１の記憶手段と、１フィールド又は１フレームに出力される１又は複数の種類のタイミングパルスを所定の順序で出力すべく配列された前記パターンデータのパターン名と、各パターン名に対応するタイミングパルスの垂直方向の切り替わり位置とを示すモードデータを、前記固体撮像素子の各駆動モードに応じて複数記憶する第２の記憶手段と、前記固体撮像素子の駆動モードに応じて前記第２の記憶手段からモードデータを選択し、該モードデータを垂直レジスタにセットする手段と、前記垂直カウンタのカウント値及び前記垂直レジスタにセットされたモードデータに基づいて前記第１の記憶手段からパターンデータを読み出し、該パターンデータを前記水平レジスタにセットする手段と、を備えたことを特徴としている。
【００１０】
即ち、固体撮像素子の駆動モードに応じて第２の記憶手段からモードデータを選択し、このモードデータを垂直レジスタにセットする。ここで、モードデータは、１フィールド又は１フレームに出力される１又は複数の種類のタイミングパルスを所定の順序で出力すべく配列されたパターンデータのパターン名と、各パターン名に対応するタイミングパルスの垂直方向の切り替わり位置とを示すものである。
【００１１】
従って、前記垂直レジスタにセットされたモードデータに基づいて１画面内の垂直方向の適宜の位置で切り替わるタイミングパルスを発生することができ、また、モード数が多くても第１の記憶手段に記憶されている共通のパターンデータを利用するため、データ量が多くなることがない。
本願請求項３に係る発明は、固体撮像素子から画像信号を得るために使用する各種のタイミングパルスを発生させるタイミングパルス発生装置であって、水平同期信号に同期してリセットされるとともに基準クロックをカウントする水平カウンタと、各タイミングパルスを生成するために使用するパターンデータであって、１水平走査期間の最初に発生させる１周期分のタイミングパルスを示すデータと、該タイミングパルスの１水平走査期間内の繰り返し数とを示すパターンデータを記憶する第１の記憶手段と、垂直同期信号に同期してリセットされるとともに水平同期信号に同期したクロックをカウントする垂直カウンタと、１フィールド又は１フレームに出力される１又は複数の種類のタイミングパルスを所定の順序で出力すべく配列された前記パターンデータのパターン名と、各パターン名に対応するタイミングパルスの垂直方向の切り替わり位置とを示すモードデータを、前記固体撮像素子の各駆動モードに応じて複数記憶する第２の記憶手段と、前記固体撮像素子の駆動モードに応じて前記第２の記憶手段からモードデータを選択し、該モードデータを垂直レジスタにセットする手段と、前記垂直カウンタのカウント値及び前記垂直レジスタにセットされたモードデータに基づいて前記第１の記憶手段からパターンデータを読み出し、該パターンデータを水平レジスタにセットする制御手段と、前記水平カウンタのカウント値及び前記水平レジスタにセットされたパターンデータに基づいてタイミングパルスを生成して出力するタイミングパルス生成手段と、を備えたことを特徴としている。
【００１２】
即ち、本願請求項３に係る発明は、上記本願請求項１及び２に係る発明を組み合わせたものであり、両者の作用効果を有する。
ところで、本願請求項１又は３に記載の１水平走査期間の最初に発生させる１周期分のタイミングパルスを示すデータは、本願請求項４に示すように１水平走査開始時点の開始極性と、前記開始極性が最初に変化する変化点の第１の位置と、前記変化点の経過後に開始極性に最初に戻る変化点の第２の位置と、タイミングパルスの１周期の長さを示すパターン長とからなり、これによりパターンデータのデータ量をより少なくできるようにしている。
【００１３】
また、前記タイミングパルス生成手段は、本願請求項５に示すように１水平走査の走査開始時点に信号レベルを前記パターンデータの開始極性とし、前記水平カウンタのカウント値が前記パターンデータの第１の位置に達すると、前記信号レベルを前記開始極性から変化させ、前記水平カウンタのカウント値が前記パターンデータの第２の位置に達すると、前記信号レベルを前記開始極性に戻し、前記水平カウンタのカウント値が前記パターンデータのパターン長さに達する前記開始極性を維持することにより１周期分のタイミングパルスを発生し、該タイミングパルスの発生を前記パターンデータの繰り返し数だけ発生させることを特徴としている。
【００１４】
本願請求項２又は３に記載のパターンデータを前記水平レジスタにセットする手段は、本願請求項６に示すように前記垂直レジスタにセットされたモードデータの最初のパターン名に対応するパターンデータを１垂直走査の走査開始時に前記水平レジスタにセットし、前記垂直カウンタのカウント値が垂直方向における次のタイミングパルスの切り替わり位置に達すると、次のパターン名に対応するパターンデータを前記水平レジスタにセットし、これを前記モードデータとして記憶されているパターン名の配列順に行うことを特徴としている。
【００１５】
また、前記モードデータを垂直レジスタにセットする手段は、本願請求項７に示すように前記固体撮像素子の駆動モードに応じて垂直同期期間ごとにモード名をモードレジスタにセットする手段と、前記モードレジスタにセットされたモード名に応じて前記第２の記憶手段からモードデータを読み出す手段とを有することを特徴としている。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下添付図面に従って本発明に係るタイミングパルス発生装置の好ましい実施の形態について詳説する。
図１は本発明に係るタイミングパルス発生装置の実施の形態を示すブロック図である。
【００１７】
このタイミングパルス発生装置は、固体撮像素子（この実施の形態では３相ＣＣＤ）を駆動するための各種のタイミングパルスを発生させるもので、主として水平ＲＯＭ（Ｈ−ＲＯＭ）１０と、コントロール回路１２と、水平レジスタ（Ｈレジスタ）１４と、パターン生成回路１６と、水平カウンタ（Ｈカウンタ）１８とから構成されている。
【００１８】
Ｈ−ＲＯＭ１０には、複数のタイミングパルスを生成するために使用する複数のパターンデータが予め記憶されている。ここで、パターンデータについて説明する。
いま、３相ＣＣＤに蓄積された電荷を垂直方向に転送するための３相のタイミングパルス（３相の垂直転送クロック）Ｖ１〜Ｖ３を発生させる場合について説明する。
【００１９】
この場合、Ｈ−ＲＯＭ１０には、図２に示すような基本パターンａ、ｂ、ｃ…を含むパターンデータを記憶させておく。尚、図２では基本パターンａのみが示されている。
基本パターンは、１水平走査期間（１Ｈ）の最初に発生させる１周期分のタイミングパルスを示すデータであり、１Ｈの開始時点の開始極性と、開始極性が最初に変化する変化点の位置と、最初の変化点の経過後に開始極性が最初に戻る変化点の位置と、タイミングパルスの１周期の長さを示すパターン長とを示すデータとから構成されている。
【００２０】
図３（Ａ）〜（Ｃ）はそれぞれ図２に示した基本パターンａに対応する３相の垂直転送クロックＶ１〜Ｖ３を示す波形図である。
この基本パターンａ中の垂直転送クロックＶ１の開始極性は、図２及び図３に示すように“1" が設定され、この開始極性が最初に変化する変化点の水平位置は５が設定され、次の変化点の水平位置は２５が設定され、パターン長は４０が設定されている。同様に、基本パターンａの垂直転送クロックＶ２、Ｖ３の開始極性、最初の変化点の水平位置、及び次の変化点の水平位置も設定される。
【００２１】
尚、上記のようにして設定された各数値は、１Ｈの開始時点から基準クロックをカウントするＨカウンタ１８のカウント値に対応している。また、３相の垂直転送クロックＶ１〜Ｖ３の場合には、各クロックの周期は同じため、パターン長は共通している。
そして、Ｈ−ＲＯＭ１０に記憶される各パターンデータは、図４に示すように前記基本パターンと、この基本パターンの１Ｈ内での繰り返し数とから構成されている。尚、図４に示すようにパターンデータは、基本パターンが同一であっても繰り返し数が異なる場合には、異なるパターン名で登録されている。
【００２２】
図１に示すコントロール回路１２は、Ｈ−ＲＯＭ１０から所望のタイミングパルスに対応するパターンデータを読み出し、このパターンデータをＨレジスタ１４にセットする。
一方、Ｈカウンタ１８は、水平同期信号（ＨＤ）に同期したパルスＰH によってリセットされ、基準クロックCLK をカウントし、そのカウント値を１ラインの水平位置を示すデータとしてパターン生成回路１６に出力する。パターン生成回路１６の他の入力には、Ｈレジスタ１４にセットされたパターンデータが加えられており、パターン生成回路１６はＨカウンタ１８から加えられるカウント値と、Ｈレジスタ１４にセットされたパターンデータとに基づいてタイミングパルスを生成して出力する。
【００２３】
即ち、パターン生成回路１６は、図２及び図３に示すようにＨカウンタ１８のカウント値が０から最初の変化点の水平位置（水平位置を示す数値）までの期間は、パターンデータの開始極性を示す信号レベルを出力し、Ｈカウンタ１８のカウント値が最初の変化点の水平位置から次の変化点の水平位置までの期間は、前記開始極性を変化させた信号レベル（開始極性が“1" の場合には“0" 、“0" の場合には“1" ）を出力し、更にＨカウンタ１８のカウント値が次の変化点の水平位置からパターン長の水平位置までの期間は、開始極性の信号レベルに戻す。これにより、１Ｈの最初に発生させる１周期分のタイミングパルスが生成されることになる。
【００２４】
そして、Ｈレジスタ１４にセットされたパターンデータが示す繰り返し数だけ、上記タイミングパルスを繰り返して生成する。例えば、１ＨのＮ番目に発生させるタイミングパルスを生成する場合には、Ｈカウンタ１８のカウント値からＮ周期分のパターン長に対応する数値を減算し、その減算したカウント値と基本パターンの数値に基づいて生成するか、又は基本パターンの各数値にＮ周期分のパターン長に対応する数値を加算し、その加算した値とＨカウンタ１８のカウント値に基づいて生成する。又は、パターン長に等しいカウンタをＮ周期分だけ回すことにより、このカウンタの値と、基本パターンの各数値に基づいて生成する。
【００２５】
尚、Ｈレジスタ１４にセットされたパターンデータが変更されない場合には、パターン生成回路１６から出力されるタイミングパルスのパターンは、各ラインでそれぞれ同じになる。
次に、図１に示したコントロール回路１２について詳説する。
図５は上記コントロール回路１２の構成を示すブロック図である。同図に示すように、このコントロール回路１２は、垂直カウンタ（Ｖカウンタ）２０と、パターンデータ制御回路２２と、垂直レジスタ（Ｖレジスタ）２４と、コントロール回路２６と、垂直ＲＯＭ（Ｖ−ＲＯＭ）２８とから構成されている。
【００２６】
Ｖカウンタ２０は、垂直同期信号（ＶＤ）に同期したパルスＰV によってリセットされ、水平同期信号（ＨＤ）に同期したパルスＰH をカウントし、そのカウント値をラインの垂直位置を示すデータとしてパターンデータ制御回路２２に出力する。
一方、Ｖ−ＲＯＭ２８には、固体撮像素子の駆動モードに応じて複数のモードデータが記憶されている。このモードデータは、図６に示すように１フィールド又は１フレームに出力される１又は複数の種類のタイミングパルスを所定の順序で出力すべく配列されたパターンデータのパターン名と、各パターン名に対応するタイミングパルスの垂直方向の切り替わり位置とから構成されている。尚、図６では、モードＡに関するモードデータを示している。
【００２７】
上記モードＡの場合には、パターンＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄの順にタイミングパルスが切り替わるモードであり、かつパターンＡからパターンＢへの切り替り点は１ライン目であり、パターンＢからパターンＣへの切り替り点は３ライン目であり、パターンＣからパターンＤへの切り替り点は５ライン目であり、その後、１フィールドの最終ラインまでパターンＤが出力されるモードを示している。
【００２８】
コントロール回路２６は上記Ｖ−ＲＯＭ２８から所要のモードデータを読み出し、これをＶレジスタ２４にセットする。
パターンデータ制御回路２２の一方の入力には、Ｖレジスタ２４にセットされたモードデータが加えられ、他の入力にはＶカウンタ２０からライン位置を示すカウント値が加えられており、パターン生成回路１６はＶカウンタ２０から加えられるカウント値とＶレジスタ２４にセットされたモードデータとに基づいてＨ−ＲＯＭ１０からパターンデータを読み出し、このパターンデータをＨレジスタ１４にセットする。
【００２９】
即ち、パターンデータ制御回路２２は、図６に示すモードデータがＶレジスタ２４にセットされている場合には、図６及び図７に示すようにＶカウンタ２０のカウント値が０の時にはパターンＡのパターンデータをＨ−ＲＯＭ１０から読み出してＨレジスタ１４にセットする。同様にして、Ｖカウンタ２０のカウント値が１になると、パターンＢのパターンデータをＨレジスタ１４にセットし、カウント値が３になるとパターンＣのパターンデータをＨレジスタ１４にセットし、カウント値が５になるとパターンＤのパターンデータをＨレジスタ１４にセットする。
【００３０】
このようにしてＨレジスタ１４にセットされるパターンデータが変更されることにより、図１に示したパターン生成回路１６は、１フィールドの垂直位置に応じて切り替わるタイミングパルスを生成することができる。
次に、図５に示したコントロール回路２６について詳説する。
図８は上記コントロール回路２６の構成を示すブロック図である。同図に示すように、このコントロール回路２６は、モードレジスタ（Ｍレジスタ）３０と、モード制御回路３２とから構成されている。
【００３１】
Ｍレジスタ３０には、マイコン３４からのシリアル通信などにより適宜のモード名がセットされる。モード制御回路３２は、垂直同期期間（１Ｖ）ごとにＭレジスタ３０にセットされたモード名に対応するモードデータをＶ−ＲＯＭ２８から読み出し、これをＶレジスタ２４にセットする。従って、固体撮像素子の駆動モード１がモードＡのみの場合には、Ｖレジスタ２４にはモードＡに対応するモードデータがセットされ、固体撮像素子の駆動モード２が１ＶごとにモードＡ、Ｂに切り替わる場合には、Ｖレジスタ２４にはモードＡに対応するモードデータと、モードＢに対応するモードデータとが１Ｖごとに切り替えられてセットされる。
【００３２】
これによれば、Ｖ−ＲＯＭ２８には１Ｖ単位のモードデータのみを記憶させるだけで、１Ｖごとにモードデータが変化する駆動モードにも対応させることができる。
尚、Ｈ−ＲＯＭ１０のパターンデータをＨレジスタ１４にロードする期間として、図９に示すように水平同期信号ＨＤの直前とし、一方、Ｖ−ＲＯＭ２８のモードデータをＶレジスタ２４にロードする期間として、垂直同期信号ＶＤの１Ｈ前の水平同期信号ＨＤの出力期間とすることで、出力途中の信号波形を変化させることなく（支障をきたすことなく）、レジスタへのデータ設定が可能となる。ただし、ロード期間中の波形出力は、フリーズなどの処理をすれば良い。また、レジスタの１段手前にバッファを設けるとともに、バッファに次のパターンデータを格納しておき、水平同期信号ＨＤの立ち下がりでバッファの内容をロードするようにすれば、出力波形をフリーズしなくてもよい。
【００３３】
本発明に係るタイミングパルス発生装置を集積回路（ＩＣ）で構成する場合、パターンデータ等をＲＯＭに記憶させると、ＩＣが固定されて種々の固体撮像素子に対応できなくなる。そこで、ＲＯＭの代わりにＳＲＡＭなどの書換え可能な記憶手段や外部アクセス手段をＩＣに組み込み、パターンデータはマイコンプログラムと同じＲＯＭに格納し、このパターンデータをＳＲＡＭにロードするようにしてもよい。この場合には、用途に応じてプログラムで自由なタイミングパルスを発生させることができる。さらに、余分なＲＯＭを新たに加える必要もなくなる。
【００３４】
更に、この実施の形態では、ＣＣＤを駆動する場合について説明したが、本発明はＣＭＯＳセンサ用にも適用することができる。記憶させるようにしてもよい。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、タイミングパルスを生成するために使用するデータ量を大幅に圧縮することができ、そのデータを記憶する記憶手段として安価なものを使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るタイミングパルス発生装置の実施の形態を示すブロック図
【図２】図１に示したＨ−ＲＯＭに格納されるパターンデータを構成する基本パターンの一例を示す図表
【図３】図２に示した基本パターンに対応するタイミングパルスの波形図
【図４】図１に示したＨ−ＲＯＭに格納されるパターンデータの一例を示す図表
【図５】図１に示したコントロール回路の構成を示すブロック図
【図６】図５に示したＶ−ＲＯＭに格納されるモードデータの一例を示す図表
【図７】図６に示したモードデータに対応するタイミングパルスの出力パターンを示す図
【図８】図５に示したコントロール回路の構成を示すブロック図
【図９】パターンデータ及びモードデータのレジスタへのロード可能期間を示す図
【符号の説明】
１０…Ｈ−ＲＯＭ、１２、２６…コントロール回路、１４…Ｈレジスタ、１６…パターン生成回路、１８…Ｈカウンタ、２０…Ｖカウンタ、２２…パターンデータ制御回路、２４…Ｖレジスタ、２８…Ｖ−ＲＯＭ、３０…Ｍレジスタ、３２…モード制御回路、３４…マイコン
【発明の属する技術分野】
本発明はタイミングパルス発生装置に係り、特に固体撮像素子から画像信号を得るために使用する各種のタイミングパルスを発生させるタイミングパルス発生装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のこの種のタイミングパルス発生装置は、１フレーム期間の基準クロックをカウントすることによってアドレスデータを発生するカウンタと、１フレーム期間のタイミングパルスを生成するためのデータ（“1" レベル又は“0" レベルのデータ）が記録されたリードオンリーメモリ（ＲＯＭ）とから構成され、前記カウンタからのアドレスデータに基づいてＲＯＭから“1" 又は“0" のデータを逐次読み出し、これによりタイミングパルスを発生させるようにしている。
【０００３】
従って、固体撮像素子の１画面内で１つのタイミングパルスを発生させるためには、１画面のサイズを７８０×５２５とすると、ＲＯＭの記憶容量は７８０×５２５≒５０Ｋバイト必要となる。更に、固体撮像素子を駆動するためには複数のタイミングパルスを必要とし、また、通常の撮影時の駆動モードの他にムービー用の駆動モード、オートフォーカス用の駆動モードなどの複数の駆動モードを有するため、５０Ｋバイト×パルス種類の数×モード数より、ＲＯＭの記憶容量は最低でも１Ｍバイト必要になり、ＲＯＭの記録容量が膨大になるという問題がある。
【０００４】
そこで、上記ＲＯＭの記憶容量を削減することができるタイミングパルス発生回路が提案されている（特開平９−２０５５９１号公報参照）。
このタイミングパルス発生回路は、タイミングパルスの変化点のデータと、そのデータのデータ保持期間のみをＲＯＭに格納し、このＲＯＭからデータの読み出しを制御することによってタイミングパルスを発生するようにしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記タイミングパルス発生回路の場合、タイミングパルスの変化点が多いと、その分だけＲＯＭに記憶させるデータが多くなり、また、そのデータ×固体撮像素子の読み出しモード数だけＲＯＭデータが必要になるという問題がある。更に、水平方向のタイミングパルスは、垂直方向の全てのラインで同じものとは限らないため、複数のタイミングパルスを発生させ、ラインの位置に応じて必要とするタイミングパルスのみを選択する必要があり、回路が複雑になるという問題がある。
【０００６】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、タイミングパルスを生成するために使用するデータ量を大幅に圧縮することができ、そのデータを記憶する記憶手段として安価なものを使用することができるタイミングパルス発生装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本願請求項１に係る発明は、固体撮像素子から画像信号を得るために使用する各種のタイミングパルスを発生させるタイミングパルス発生装置であって、水平同期信号に同期してリセットされるとともに基準クロックをカウントする水平カウンタと、各タイミングパルスを生成するために使用するパターンデータであって、１水平走査期間の最初に発生させる１周期分のタイミングパルスを示すデータと、該タイミングパルスの１水平走査期間内の繰り返し数とを示すパターンデータを記憶する記憶手段と、前記記憶手段から所要のタイミングパルスに対応するパターンデータを読み出し、該パターンデータを水平レジスタにセットする手段と、前記水平カウンタのカウント値及び前記水平レジスタにセットされたパターンデータに基づいてタイミングパルスを生成して出力するタイミングパルス生成手段と、を備えたことを特徴としている。
【０００８】
即ち、１水平走査期間の最初に発生させる１周期分のタイミングパルスのデータと、そのタイミングパルスの１水平走査期間内の繰り返し数とからなるパターンデータに基づいてタイミングパルスを発生するようにしている。従って、タイミングパルスの１水平走査期間内の繰り返し数が多くてもパターンデータのデータ量が増加することがない。
【０００９】
本願請求項２に係る発明は、固体撮像素子から画像信号を得るために使用する各種のタイミングパルスを水平レジスタにセットされたタイミングパルスを示すパターンデータに基づいて発生させるタイミングパルス発生装置であって、垂直同期信号に同期してリセットされるとともに水平同期信号に同期したクロックをカウントする垂直カウンタと、複数の種類のタイミングパルスを発生させるための複数のパターンデータを記憶する第１の記憶手段と、１フィールド又は１フレームに出力される１又は複数の種類のタイミングパルスを所定の順序で出力すべく配列された前記パターンデータのパターン名と、各パターン名に対応するタイミングパルスの垂直方向の切り替わり位置とを示すモードデータを、前記固体撮像素子の各駆動モードに応じて複数記憶する第２の記憶手段と、前記固体撮像素子の駆動モードに応じて前記第２の記憶手段からモードデータを選択し、該モードデータを垂直レジスタにセットする手段と、前記垂直カウンタのカウント値及び前記垂直レジスタにセットされたモードデータに基づいて前記第１の記憶手段からパターンデータを読み出し、該パターンデータを前記水平レジスタにセットする手段と、を備えたことを特徴としている。
【００１０】
即ち、固体撮像素子の駆動モードに応じて第２の記憶手段からモードデータを選択し、このモードデータを垂直レジスタにセットする。ここで、モードデータは、１フィールド又は１フレームに出力される１又は複数の種類のタイミングパルスを所定の順序で出力すべく配列されたパターンデータのパターン名と、各パターン名に対応するタイミングパルスの垂直方向の切り替わり位置とを示すものである。
【００１１】
従って、前記垂直レジスタにセットされたモードデータに基づいて１画面内の垂直方向の適宜の位置で切り替わるタイミングパルスを発生することができ、また、モード数が多くても第１の記憶手段に記憶されている共通のパターンデータを利用するため、データ量が多くなることがない。
本願請求項３に係る発明は、固体撮像素子から画像信号を得るために使用する各種のタイミングパルスを発生させるタイミングパルス発生装置であって、水平同期信号に同期してリセットされるとともに基準クロックをカウントする水平カウンタと、各タイミングパルスを生成するために使用するパターンデータであって、１水平走査期間の最初に発生させる１周期分のタイミングパルスを示すデータと、該タイミングパルスの１水平走査期間内の繰り返し数とを示すパターンデータを記憶する第１の記憶手段と、垂直同期信号に同期してリセットされるとともに水平同期信号に同期したクロックをカウントする垂直カウンタと、１フィールド又は１フレームに出力される１又は複数の種類のタイミングパルスを所定の順序で出力すべく配列された前記パターンデータのパターン名と、各パターン名に対応するタイミングパルスの垂直方向の切り替わり位置とを示すモードデータを、前記固体撮像素子の各駆動モードに応じて複数記憶する第２の記憶手段と、前記固体撮像素子の駆動モードに応じて前記第２の記憶手段からモードデータを選択し、該モードデータを垂直レジスタにセットする手段と、前記垂直カウンタのカウント値及び前記垂直レジスタにセットされたモードデータに基づいて前記第１の記憶手段からパターンデータを読み出し、該パターンデータを水平レジスタにセットする制御手段と、前記水平カウンタのカウント値及び前記水平レジスタにセットされたパターンデータに基づいてタイミングパルスを生成して出力するタイミングパルス生成手段と、を備えたことを特徴としている。
【００１２】
即ち、本願請求項３に係る発明は、上記本願請求項１及び２に係る発明を組み合わせたものであり、両者の作用効果を有する。
ところで、本願請求項１又は３に記載の１水平走査期間の最初に発生させる１周期分のタイミングパルスを示すデータは、本願請求項４に示すように１水平走査開始時点の開始極性と、前記開始極性が最初に変化する変化点の第１の位置と、前記変化点の経過後に開始極性に最初に戻る変化点の第２の位置と、タイミングパルスの１周期の長さを示すパターン長とからなり、これによりパターンデータのデータ量をより少なくできるようにしている。
【００１３】
また、前記タイミングパルス生成手段は、本願請求項５に示すように１水平走査の走査開始時点に信号レベルを前記パターンデータの開始極性とし、前記水平カウンタのカウント値が前記パターンデータの第１の位置に達すると、前記信号レベルを前記開始極性から変化させ、前記水平カウンタのカウント値が前記パターンデータの第２の位置に達すると、前記信号レベルを前記開始極性に戻し、前記水平カウンタのカウント値が前記パターンデータのパターン長さに達する前記開始極性を維持することにより１周期分のタイミングパルスを発生し、該タイミングパルスの発生を前記パターンデータの繰り返し数だけ発生させることを特徴としている。
【００１４】
本願請求項２又は３に記載のパターンデータを前記水平レジスタにセットする手段は、本願請求項６に示すように前記垂直レジスタにセットされたモードデータの最初のパターン名に対応するパターンデータを１垂直走査の走査開始時に前記水平レジスタにセットし、前記垂直カウンタのカウント値が垂直方向における次のタイミングパルスの切り替わり位置に達すると、次のパターン名に対応するパターンデータを前記水平レジスタにセットし、これを前記モードデータとして記憶されているパターン名の配列順に行うことを特徴としている。
【００１５】
また、前記モードデータを垂直レジスタにセットする手段は、本願請求項７に示すように前記固体撮像素子の駆動モードに応じて垂直同期期間ごとにモード名をモードレジスタにセットする手段と、前記モードレジスタにセットされたモード名に応じて前記第２の記憶手段からモードデータを読み出す手段とを有することを特徴としている。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下添付図面に従って本発明に係るタイミングパルス発生装置の好ましい実施の形態について詳説する。
図１は本発明に係るタイミングパルス発生装置の実施の形態を示すブロック図である。
【００１７】
このタイミングパルス発生装置は、固体撮像素子（この実施の形態では３相ＣＣＤ）を駆動するための各種のタイミングパルスを発生させるもので、主として水平ＲＯＭ（Ｈ−ＲＯＭ）１０と、コントロール回路１２と、水平レジスタ（Ｈレジスタ）１４と、パターン生成回路１６と、水平カウンタ（Ｈカウンタ）１８とから構成されている。
【００１８】
Ｈ−ＲＯＭ１０には、複数のタイミングパルスを生成するために使用する複数のパターンデータが予め記憶されている。ここで、パターンデータについて説明する。
いま、３相ＣＣＤに蓄積された電荷を垂直方向に転送するための３相のタイミングパルス（３相の垂直転送クロック）Ｖ１〜Ｖ３を発生させる場合について説明する。
【００１９】
この場合、Ｈ−ＲＯＭ１０には、図２に示すような基本パターンａ、ｂ、ｃ…を含むパターンデータを記憶させておく。尚、図２では基本パターンａのみが示されている。
基本パターンは、１水平走査期間（１Ｈ）の最初に発生させる１周期分のタイミングパルスを示すデータであり、１Ｈの開始時点の開始極性と、開始極性が最初に変化する変化点の位置と、最初の変化点の経過後に開始極性が最初に戻る変化点の位置と、タイミングパルスの１周期の長さを示すパターン長とを示すデータとから構成されている。
【００２０】
図３（Ａ）〜（Ｃ）はそれぞれ図２に示した基本パターンａに対応する３相の垂直転送クロックＶ１〜Ｖ３を示す波形図である。
この基本パターンａ中の垂直転送クロックＶ１の開始極性は、図２及び図３に示すように“1" が設定され、この開始極性が最初に変化する変化点の水平位置は５が設定され、次の変化点の水平位置は２５が設定され、パターン長は４０が設定されている。同様に、基本パターンａの垂直転送クロックＶ２、Ｖ３の開始極性、最初の変化点の水平位置、及び次の変化点の水平位置も設定される。
【００２１】
尚、上記のようにして設定された各数値は、１Ｈの開始時点から基準クロックをカウントするＨカウンタ１８のカウント値に対応している。また、３相の垂直転送クロックＶ１〜Ｖ３の場合には、各クロックの周期は同じため、パターン長は共通している。
そして、Ｈ−ＲＯＭ１０に記憶される各パターンデータは、図４に示すように前記基本パターンと、この基本パターンの１Ｈ内での繰り返し数とから構成されている。尚、図４に示すようにパターンデータは、基本パターンが同一であっても繰り返し数が異なる場合には、異なるパターン名で登録されている。
【００２２】
図１に示すコントロール回路１２は、Ｈ−ＲＯＭ１０から所望のタイミングパルスに対応するパターンデータを読み出し、このパターンデータをＨレジスタ１４にセットする。
一方、Ｈカウンタ１８は、水平同期信号（ＨＤ）に同期したパルスＰH によってリセットされ、基準クロックCLK をカウントし、そのカウント値を１ラインの水平位置を示すデータとしてパターン生成回路１６に出力する。パターン生成回路１６の他の入力には、Ｈレジスタ１４にセットされたパターンデータが加えられており、パターン生成回路１６はＨカウンタ１８から加えられるカウント値と、Ｈレジスタ１４にセットされたパターンデータとに基づいてタイミングパルスを生成して出力する。
【００２３】
即ち、パターン生成回路１６は、図２及び図３に示すようにＨカウンタ１８のカウント値が０から最初の変化点の水平位置（水平位置を示す数値）までの期間は、パターンデータの開始極性を示す信号レベルを出力し、Ｈカウンタ１８のカウント値が最初の変化点の水平位置から次の変化点の水平位置までの期間は、前記開始極性を変化させた信号レベル（開始極性が“1" の場合には“0" 、“0" の場合には“1" ）を出力し、更にＨカウンタ１８のカウント値が次の変化点の水平位置からパターン長の水平位置までの期間は、開始極性の信号レベルに戻す。これにより、１Ｈの最初に発生させる１周期分のタイミングパルスが生成されることになる。
【００２４】
そして、Ｈレジスタ１４にセットされたパターンデータが示す繰り返し数だけ、上記タイミングパルスを繰り返して生成する。例えば、１ＨのＮ番目に発生させるタイミングパルスを生成する場合には、Ｈカウンタ１８のカウント値からＮ周期分のパターン長に対応する数値を減算し、その減算したカウント値と基本パターンの数値に基づいて生成するか、又は基本パターンの各数値にＮ周期分のパターン長に対応する数値を加算し、その加算した値とＨカウンタ１８のカウント値に基づいて生成する。又は、パターン長に等しいカウンタをＮ周期分だけ回すことにより、このカウンタの値と、基本パターンの各数値に基づいて生成する。
【００２５】
尚、Ｈレジスタ１４にセットされたパターンデータが変更されない場合には、パターン生成回路１６から出力されるタイミングパルスのパターンは、各ラインでそれぞれ同じになる。
次に、図１に示したコントロール回路１２について詳説する。
図５は上記コントロール回路１２の構成を示すブロック図である。同図に示すように、このコントロール回路１２は、垂直カウンタ（Ｖカウンタ）２０と、パターンデータ制御回路２２と、垂直レジスタ（Ｖレジスタ）２４と、コントロール回路２６と、垂直ＲＯＭ（Ｖ−ＲＯＭ）２８とから構成されている。
【００２６】
Ｖカウンタ２０は、垂直同期信号（ＶＤ）に同期したパルスＰV によってリセットされ、水平同期信号（ＨＤ）に同期したパルスＰH をカウントし、そのカウント値をラインの垂直位置を示すデータとしてパターンデータ制御回路２２に出力する。
一方、Ｖ−ＲＯＭ２８には、固体撮像素子の駆動モードに応じて複数のモードデータが記憶されている。このモードデータは、図６に示すように１フィールド又は１フレームに出力される１又は複数の種類のタイミングパルスを所定の順序で出力すべく配列されたパターンデータのパターン名と、各パターン名に対応するタイミングパルスの垂直方向の切り替わり位置とから構成されている。尚、図６では、モードＡに関するモードデータを示している。
【００２７】
上記モードＡの場合には、パターンＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄの順にタイミングパルスが切り替わるモードであり、かつパターンＡからパターンＢへの切り替り点は１ライン目であり、パターンＢからパターンＣへの切り替り点は３ライン目であり、パターンＣからパターンＤへの切り替り点は５ライン目であり、その後、１フィールドの最終ラインまでパターンＤが出力されるモードを示している。
【００２８】
コントロール回路２６は上記Ｖ−ＲＯＭ２８から所要のモードデータを読み出し、これをＶレジスタ２４にセットする。
パターンデータ制御回路２２の一方の入力には、Ｖレジスタ２４にセットされたモードデータが加えられ、他の入力にはＶカウンタ２０からライン位置を示すカウント値が加えられており、パターン生成回路１６はＶカウンタ２０から加えられるカウント値とＶレジスタ２４にセットされたモードデータとに基づいてＨ−ＲＯＭ１０からパターンデータを読み出し、このパターンデータをＨレジスタ１４にセットする。
【００２９】
即ち、パターンデータ制御回路２２は、図６に示すモードデータがＶレジスタ２４にセットされている場合には、図６及び図７に示すようにＶカウンタ２０のカウント値が０の時にはパターンＡのパターンデータをＨ−ＲＯＭ１０から読み出してＨレジスタ１４にセットする。同様にして、Ｖカウンタ２０のカウント値が１になると、パターンＢのパターンデータをＨレジスタ１４にセットし、カウント値が３になるとパターンＣのパターンデータをＨレジスタ１４にセットし、カウント値が５になるとパターンＤのパターンデータをＨレジスタ１４にセットする。
【００３０】
このようにしてＨレジスタ１４にセットされるパターンデータが変更されることにより、図１に示したパターン生成回路１６は、１フィールドの垂直位置に応じて切り替わるタイミングパルスを生成することができる。
次に、図５に示したコントロール回路２６について詳説する。
図８は上記コントロール回路２６の構成を示すブロック図である。同図に示すように、このコントロール回路２６は、モードレジスタ（Ｍレジスタ）３０と、モード制御回路３２とから構成されている。
【００３１】
Ｍレジスタ３０には、マイコン３４からのシリアル通信などにより適宜のモード名がセットされる。モード制御回路３２は、垂直同期期間（１Ｖ）ごとにＭレジスタ３０にセットされたモード名に対応するモードデータをＶ−ＲＯＭ２８から読み出し、これをＶレジスタ２４にセットする。従って、固体撮像素子の駆動モード１がモードＡのみの場合には、Ｖレジスタ２４にはモードＡに対応するモードデータがセットされ、固体撮像素子の駆動モード２が１ＶごとにモードＡ、Ｂに切り替わる場合には、Ｖレジスタ２４にはモードＡに対応するモードデータと、モードＢに対応するモードデータとが１Ｖごとに切り替えられてセットされる。
【００３２】
これによれば、Ｖ−ＲＯＭ２８には１Ｖ単位のモードデータのみを記憶させるだけで、１Ｖごとにモードデータが変化する駆動モードにも対応させることができる。
尚、Ｈ−ＲＯＭ１０のパターンデータをＨレジスタ１４にロードする期間として、図９に示すように水平同期信号ＨＤの直前とし、一方、Ｖ−ＲＯＭ２８のモードデータをＶレジスタ２４にロードする期間として、垂直同期信号ＶＤの１Ｈ前の水平同期信号ＨＤの出力期間とすることで、出力途中の信号波形を変化させることなく（支障をきたすことなく）、レジスタへのデータ設定が可能となる。ただし、ロード期間中の波形出力は、フリーズなどの処理をすれば良い。また、レジスタの１段手前にバッファを設けるとともに、バッファに次のパターンデータを格納しておき、水平同期信号ＨＤの立ち下がりでバッファの内容をロードするようにすれば、出力波形をフリーズしなくてもよい。
【００３３】
本発明に係るタイミングパルス発生装置を集積回路（ＩＣ）で構成する場合、パターンデータ等をＲＯＭに記憶させると、ＩＣが固定されて種々の固体撮像素子に対応できなくなる。そこで、ＲＯＭの代わりにＳＲＡＭなどの書換え可能な記憶手段や外部アクセス手段をＩＣに組み込み、パターンデータはマイコンプログラムと同じＲＯＭに格納し、このパターンデータをＳＲＡＭにロードするようにしてもよい。この場合には、用途に応じてプログラムで自由なタイミングパルスを発生させることができる。さらに、余分なＲＯＭを新たに加える必要もなくなる。
【００３４】
更に、この実施の形態では、ＣＣＤを駆動する場合について説明したが、本発明はＣＭＯＳセンサ用にも適用することができる。記憶させるようにしてもよい。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、タイミングパルスを生成するために使用するデータ量を大幅に圧縮することができ、そのデータを記憶する記憶手段として安価なものを使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るタイミングパルス発生装置の実施の形態を示すブロック図
【図２】図１に示したＨ−ＲＯＭに格納されるパターンデータを構成する基本パターンの一例を示す図表
【図３】図２に示した基本パターンに対応するタイミングパルスの波形図
【図４】図１に示したＨ−ＲＯＭに格納されるパターンデータの一例を示す図表
【図５】図１に示したコントロール回路の構成を示すブロック図
【図６】図５に示したＶ−ＲＯＭに格納されるモードデータの一例を示す図表
【図７】図６に示したモードデータに対応するタイミングパルスの出力パターンを示す図
【図８】図５に示したコントロール回路の構成を示すブロック図
【図９】パターンデータ及びモードデータのレジスタへのロード可能期間を示す図
【符号の説明】
１０…Ｈ−ＲＯＭ、１２、２６…コントロール回路、１４…Ｈレジスタ、１６…パターン生成回路、１８…Ｈカウンタ、２０…Ｖカウンタ、２２…パターンデータ制御回路、２４…Ｖレジスタ、２８…Ｖ−ＲＯＭ、３０…Ｍレジスタ、３２…モード制御回路、３４…マイコン
Claims (7)
- 固体撮像素子から画像信号を得るために使用する各種のタイミングパルスを発生させるタイミングパルス発生装置であって、
水平同期信号に同期してリセットされるとともに基準クロックをカウントする水平カウンタと、
各タイミングパルスを生成するために使用するパターンデータであって、１水平走査期間の最初に発生させる１周期分のタイミングパルスを示すデータと、該タイミングパルスの１水平走査期間内の繰り返し数とを示すパターンデータを記憶する記憶手段と、
前記記憶手段から所要のタイミングパルスに対応するパターンデータを読み出し、該パターンデータを水平レジスタにセットする手段と、
前記水平カウンタのカウント値及び前記水平レジスタにセットされたパターンデータに基づいてタイミングパルスを生成して出力するタイミングパルス生成手段と、
を備えたことを特徴とするタイミングパルス発生装置。 - 固体撮像素子から画像信号を得るために使用する各種のタイミングパルスを水平レジスタにセットされたタイミングパルスを示すパターンデータに基づいて発生させるタイミングパルス発生装置であって、
垂直同期信号に同期してリセットされるとともに水平同期信号に同期したクロックをカウントする垂直カウンタと、
複数の種類のタイミングパルスを発生させるための複数のパターンデータを記憶する第１の記憶手段と、
１フィールド又は１フレームに出力される１又は複数の種類のタイミングパルスを所定の順序で出力すべく配列された前記パターンデータのパターン名と、各パターン名に対応するタイミングパルスの垂直方向の切り替わり位置とを示すモードデータを、前記固体撮像素子の各駆動モードに応じて複数記憶する第２の記憶手段と、
前記固体撮像素子の駆動モードに応じて前記第２の記憶手段からモードデータを選択し、該モードデータを垂直レジスタにセットする手段と、
前記垂直カウンタのカウント値及び前記垂直レジスタにセットされたモードデータに基づいて前記第１の記憶手段からパターンデータを読み出し、該パターンデータを前記水平レジスタにセットする手段と、
を備えたことを特徴とするタイミングパルス発生装置。 - 固体撮像素子から画像信号を得るために使用する各種のタイミングパルスを発生させるタイミングパルス発生装置であって、
水平同期信号に同期してリセットされるとともに基準クロックをカウントする水平カウンタと、
各タイミングパルスを生成するために使用するパターンデータであって、１水平走査期間の最初に発生させる１周期分のタイミングパルスを示すデータと、該タイミングパルスの１水平走査期間内の繰り返し数とを示すパターンデータを記憶する第１の記憶手段と、
垂直同期信号に同期してリセットされるとともに水平同期信号に同期したクロックをカウントする垂直カウンタと、
１フィールド又は１フレームに出力される１又は複数の種類のタイミングパルスを所定の順序で出力すべく配列された前記パターンデータのパターン名と、各パターン名に対応するタイミングパルスの垂直方向の切り替わり位置とを示すモードデータを、前記固体撮像素子の各駆動モードに応じて複数記憶する第２の記憶手段と、
前記固体撮像素子の駆動モードに応じて前記第２の記憶手段からモードデータを選択し、該モードデータを垂直レジスタにセットする手段と、
前記垂直カウンタのカウント値及び前記垂直レジスタにセットされたモードデータに基づいて前記第１の記憶手段からパターンデータを読み出し、該パターンデータを水平レジスタにセットする制御手段と、
前記水平カウンタのカウント値及び前記水平レジスタにセットされたパターンデータに基づいてタイミングパルスを生成して出力するタイミングパルス生成手段と、
を備えたことを特徴とするタイミングパルス発生装置。 - 前記１水平走査期間の最初に発生させる１周期分のタイミングパルスを示すデータは、１水平走査開始時点の開始極性と、前記開始極性が最初に変化する変化点の第１の位置と、前記変化点の経過後に開始極性に最初に戻る変化点の第２の位置と、タイミングパルスの１周期の長さを示すパターン長とからなる請求項１又は３のタイミングパルス発生装置。
- 前記タイミングパルス生成手段は、１水平走査の走査開始時点に信号レベルを前記パターンデータの開始極性とし、前記水平カウンタのカウント値が前記パターンデータの第１の位置に達すると、前記信号レベルを前記開始極性から変化させ、前記水平カウンタのカウント値が前記パターンデータの第２の位置に達すると、前記信号レベルを前記開始極性に戻し、前記水平カウンタのカウント値が前記パターンデータのパターン長に達する前記開始極性を維持することにより１周期分のタイミングパルスを発生し、該タイミングパルスの発生を前記パターンデータの繰り返し数だけ発生させることを特徴とする請求項４のタイミングパルス発生装置。
- 前記パターンデータを前記水平レジスタにセットする手段は、前記垂直レジスタにセットされたモードデータの最初のパターン名に対応するパターンデータを１垂直走査の走査開始時に前記水平レジスタにセットし、前記垂直カウンタのカウント値が垂直方向における次のタイミングパルスの切り替わり位置に達すると、次のパターン名に対応するパターンデータを前記水平レジスタにセットし、これを前記モードデータとして記憶されているパターン名の配列順に行うことを特徴とする請求項２又は３のタイミングパルス発生装置。
- 前記モードデータを垂直レジスタにセットする手段は、前記固体撮像素子の駆動モードに応じて垂直同期期間ごとにモード名をモードレジスタにセットする手段と、前記モードレジスタにセットされたモード名に応じて前記第２の記憶手段からモードデータを読み出す手段とを有することを特徴とする請求項２、３又は６のタイミングパルス発生装置。
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