JP5046787B2

JP5046787B2 - 撮像システム

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Description

本発明は、撮像システムに関する。

近年、撮像システムにおいて撮像装置の画素数の増大に伴って取得された画像信号を高速に処理する要請が高まっている。そのような要請にこたえるため、従来、撮像装置の外部に設けられていたＡ／Ｄ変換部を、撮像装置の内部の画素配列の各列に設ける技術が提案されている。このような撮像装置を列ＡＤタイプの撮像装置と呼ぶ。以下、列ＡＤタイプの撮像装置について、具体的に図面を用いて説明する。

従来の撮像システムＳ１は、図８に示すように、撮像装置７００、Ａ／Ｄ変換部４、タイミング信号発生回路５、及び信号処理部７を備える。

撮像装置７００は、撮像面に形成された被写体の像を光電変換してアナログ画像信号を生成して、そのアナログ画像信号を信号処理部７へ供給する。タイミング信号発生回路５は、Ａ／Ｄ変換部４及び信号処理部７へタイミング信号を供給する。Ａ／Ｄ変換部４は、タイミング信号に同期して、アナログ画像信号をＡ／Ｄ変換してデジタル画像信号を生成して、そのデジタル画像信号を信号処理部７へ供給する。信号処理部７は、タイミング信号に同期して、デジタル画像信号を画像処理して、処理後のデジタル画像信号を後段へ出力する。

これに対し、図９及び図１０に示すように、Ａ／Ｄ変換部８１１，８１２，・・・を撮像装置８００の内部に、しかも画素配列ＰＡの各列に一つずつ設けた列ＡＤタイプの撮像装置８００を備えた撮像システムＳ２が提案されている。このような列ＡＤタイプの撮像装置８００によれば、画素の信号を高速に読み出すことができ、読み出された信号の演算を容易に行う事ができる。

Ａ／Ｄ変換部８１１，８１２，・・・には、画素配列ＰＡの各列の画素から信号が入力される。
特開２００５−３１１４８７号公報

図９及び図１０に示す撮像装置８００では、複数のＡ／Ｄ変換部８１１，・・・の全てを駆動している。これにより、複数のＡ／Ｄ変換部８１１，・・・を駆動するための消費電力が増加して、複数のＡ／Ｄ変換部８１１，・・・が発熱する可能性がある。この場合、撮像装置８００の特性が低下することがある。

例えば、撮像装置８００の画素配列ＰＡの各画素に含まれるフォトダイオードの暗電流は、一般的に、８℃の温度上昇で２倍に増加すると言われている。また、フォトダイオードの暗電流バラツキによる固定パターンノイズや暗電流に起因した画素信号の欠陥は、温度特性を持っており、高温ほど増加することも広く知られている。

すなわち、複数のＡ／Ｄ変換部（複数のＡ／Ｄ変換手段）８１１，・・・が発熱すると、フォトダイオードの暗電流バラツキによる固定パターンノイズや暗電流に起因した画素信号の欠陥が増加する。これにより、撮像装置８００により取得される画像信号に応じた画像の画質特性が低下することがある。

本発明の目的は、複数のＡ／Ｄ変換手段による発熱を低減できる撮像システムを提供することにある。

本発明の第１側面に係る撮像システムは、被写体の像を撮像して画像信号を取得する撮像装置と、前記撮像装置へ電力を供給する供給手段とを備えた撮像システムにおいて、前記撮像装置は、複数の画素が行方向および列方向に配列された画素配列と、前記画素配列における行を１つ選択する行選択手段と、前記行選択手段が１つの行を選択してから次の行を選択するまでの１ライン期間において、前記行選択手段が選択している行の複数の画素の中から少なくとも一部の列の画素の信号を読み出して出力する読み出し手段と、を含み、前記読み出し手段は、前記画素配列における各列に設けられた複数のＡ／Ｄ変換手段と、前記画素配列における各列の画素の信号を前記Ａ／Ｄ変換手段へ転送する転送手段と、を含み、前記撮像装置から読み出される画像信号のフレームレートが閾値以上である場合に、前記画素配列における第１の列の画素から信号を読み出すとともに前記画素配列における第２の列の画素から信号を読み出さないように前記読み出し手段を制御し、前記１ライン期間において、前記複数のＡ／Ｄ変換手段のうち、前記第１の列に接続されたＡ／Ｄ変換手段へ電力を供給するとともに前記第２の列に接続されたＡ／Ｄ変換手段へ電力を供給しないように前記供給手段を制御し、前記画像信号のフレームレートが前記閾値より小さい場合には、前記読み出し手段が前記画素配列における全列の画素から信号を読み出すとともに前記画素配列における前記第２の列の画素から読み出した信号を無効化するように制御する制御手段を備えたことを特徴とする。

本発明によれば、複数のＡ／Ｄ変換手段による発熱を低減できる。

本発明の第１実施形態に係る撮像システムＳ１００について、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Ｓ１００の構成図である。

撮像システムＳ１００は、光学系３、メカニカルシャッタ２、撮像装置１００、タイミング信号発生回路５、駆動回路６、信号処理部（信号処理手段）７、画像メモリ８、記録回路１０、表示回路１２、及び画像表示装置１１を備える。撮像システムＳ１００は、システム制御部（制御手段）１３、ＲＯＭ１４、及びＲＡＭ１５を備える。

光学系３は、レンズおよび絞りを含む。光学系３は、撮像装置１００の撮像面へ、適切な明るさに設定された像を形成する。

メカニカルシャッタ２は、光路上において光学系３と撮像装置１００との間に設けられ、光学系３を通過後に撮像装置１００へ導かれる光の量（露光時間）を調節する。ここで、撮像装置１００が電子シャッタ機能を有する場合、メカニカルシャッタ２と電子シャッタとを併用して、必要な露光時間を確保してもよい。

撮像装置１００は、その撮像面（画素配列ＰＡ）に形成された被写体の像をアナログ画像信号に変換する。撮像装置１００は、そのアナログ信号を画素配列ＰＡから読み出して、読み出されたアナログ信号をＡ／Ｄ変換してデジタル画像信号を生成する。そして、撮像装置１００は、そのデジタル画像信号を出力する。

タイミング信号発生回路５は、駆動回路６及び信号処理部７へタイミング信号を供給する。これにより、駆動回路６及び信号処理部７は、タイミング信号に同期して動作する。

駆動回路６は、タイミング信号に同期して、光学系３、メカニカルシャッタ２及び撮像装置１００を駆動する。駆動回路６は、供給部（供給手段）６ａ（図２参照）を含む。供給部６ａは、１ライン期間において、複数のＡ／Ｄ変換部１１１等（図２参照）のうち、後述の信号転送ゲートにより画素配列ＰＡ（図２参照）における画素の信号が入力されるＡ／Ｄ変換部へ電源を供給する。供給部６ａは、１ライン期間において、複数のＡ／Ｄ変換部１１１等（図２参照）のうち、後述の信号転送ゲートにより画素配列ＰＡにおける画素の信号が入力されないＡ／Ｄ変換部へ電源を供給しない。

信号処理部７は、タイミング信号に同期して、デジタル画像信号に各種の補正等の演算処理を行い、画像データを生成する。各種の補正等の演算処理は、例えば、色変換、ホワイトバランス、ガンマ補正等の画像処理、解像度変換処理、画像圧縮処理等を含む。この画像データは、画像メモリ８、表示回路１２、システム制御部１３及び記録回路１０などへ供給される。信号処理部７は、例えば、信号処理回路である。また、信号処理部７は、信号処理の過程で生じた画像信号や画像データの情報、例えば、画像の空間周波数、指定領域の平均値、圧縮画像のデータ量等の情報、あるいは、それらから抽出された情報をシステム制御部１３に出力する。さらに、信号処理部７は、記録回路１０により記録媒体９から読み出された画像データを受け取り、その画像データが圧縮画像であった場合にその画像データに対して画像伸長処理を行って画像メモリ８へ供給する。

なお、信号処理部７は、画像データを圧縮せずに出力しても良い。

画像メモリ８は、信号処理部７に接続されており、信号処理部７から出力された画像データを記憶する。画像メモリ８は、信号処理中の画像信号を一時的に記憶したり、信号処理された画像信号である画像データを記憶したりするために用いられる。

記録回路１０は、記録媒体９が接続されるためのインターフェースである。記録媒体９は、記録回路１０に取り外し可能に接続されている。これにより、信号処理部７から出力された画像データを、記録回路１０を介して記録媒体９へ記録する。記録回路１０は、は、画像データを、記録媒体９に適したデータ（例えば階層構造を持つファイルシステムデータ）に変換して記録媒体９に記録する。また、記録回路１０は、記録媒体９の種類や空き容量等の情報をシステム制御部１３に出力する。記録回路１０は、記録媒体９から画像データを読み出し信号処理部７へ出力する。

表示回路１２は、信号処理部７から出力された画像データを表示用のアナログ信号に変換して、そのアナログ信号を画像表示装置１１に供給する。表示用のアナログ信号は、例えば、ＮＴＳＣ方式のアナログ信号である。

画像表示装置１１は、アナログ信号に基づいて、画像データに応じた画像を表示する。すなわち、画像表示装置１１は、電子ビューファインダーとして機能する。画像表示装置１１は、例えば、ＬＣＤデバイスである。

システム制御部１３は、撮像システムＳ１００を全体的に制御する。

例えば、システム制御部１３は、次のように、撮像装置１００及び信号処理部７を制御する。システム制御部１３は、撮像装置１００の後述の読み出し部により出力される画像信号のフレームレートが閾値以上である場合、撮像装置１００の後述の加算部が２以上の列の画素の信号を加算するようにする。システム制御部１３は、撮像装置１００の読み出し部により出力される画像信号のフレームレートが閾値より小さい場合、撮像装置１００の加算部が２以上の列の画素の信号を加算せずに信号処理部７が２以上の列の画素の信号を加算するようにする。

ＲＯＭ１４は、システム制御部１３で実行される制御方法を記載したプログラム、プログラムを実行する際に使用されるパラメータやテーブル等の制御データ、および、欠陥画素情報等の補正データを記憶しておく不揮発性メモリである。

ＲＡＭ１５は、ＲＯＭ１４に記憶されたプログラム、制御データおよび補正データを転送して記憶しておき、システム制御部１３が撮像システムを制御する際に使用する揮発性メモリである。

次に、撮像装置１００の構成について、図２を用いて説明する。図２は、撮像装置１００の構成図である。

撮像装置１００は、画素配列ＰＡ、行選択部（行選択手段）１２０、及び読み出し部（読み出し手段）１４０を含む。

画素配列ＰＡは、複数の画素Ａ１１，・・・が行方向及び列方向に配列されている。各画素Ａ１１，・・・は、図示しないフォトダイオードを含む。フォトダイオードの暗電流は、一般的に、８℃の温度上昇で２倍に増加すると言われている。また、フォトダイオードの暗電流バラツキによる固定パターンノイズや暗電流に起因した画素信号の欠陥は、温度特性を持っており、高温ほど増加する。図２では、画素配列ＰＡが４行４列の画素Ａ１１〜Ｂ２４を含む場合が例示的に示されている。

行選択部１２０は、画素配列ＰＡにおける行を１つ選択する。例えば、行選択部１２０は、行選択線ＣＬ１〜ＣＬ４を介して、画素配列ＰＡにおける画素Ａ１１等の各行を選択するための選択信号φＳＥＬ１〜φＳＥＬ４を各画素Ａ１１等へ供給する。行選択部１２０は、選択信号φＳＥＬ１〜φＳＥＬ４を順次アクティブにして、画素配列ＰＡにおける画素Ａ１１等の各行を順次選択する。行選択部１２０は、例えば、画素配列ＰＡを垂直方向に走査するための垂直走査回路である。

読み出し部１４０は、行選択部１２０が１つの行を選択してから次の行を選択するまでの１ライン期間において、行選択部１２０が選択している行の複数の画素の中から各列の画素の信号を順次読み出して出力する。

具体的には、読み出し部１４０は、プリアンプ１０１〜１０４、信号転送ゲートＭ１１〜Ｍ１４、信号保持容量ＣＴ１〜ＣＴ４、信号転送ゲート（転送手段）Ｍ２１〜Ｍ２４、及び信号保持容量ＣＨ１〜ＣＨ４を備える。読み出し部１４０は、加算部（加算手段）１４１、複数のＡ／Ｄ変換部（複数のＡ／Ｄ変換手段）１１１〜１１４、及び水平走査回路２０３を備える。

プリアンプ１０１〜１０４は、画素配列ＰＡの各列の画素Ａ１１等に列信号線ＲＬ１〜ＲＬ４を介して接続されている。プリアンプ１０１〜１０４は、列信号線ＲＬ１〜ＲＬ４を介して伝達された画素Ａ１１等の信号を増幅する。

信号転送ゲートＭ１１〜Ｍ１４は、プリアンプ１０１〜１０４で増幅された信号を信号保持容量ＣＴ１〜ＣＴ４へ転送するためのスイッチである。信号転送ゲートＭ１１〜Ｍ１４は、画素配列における各列の画素の信号をＡ／Ｄ変換部１１１〜１１４へ転送する。信号転送ゲートＭ１１〜Ｍ１４は、例えば、ＭＯＳトランジスタであり、そのゲートにアクティブな信号が供給されることによりオンされて信号を信号保持容量ＣＴ１〜ＣＴ４へ転送する。

信号保持容量ＣＴ１〜ＣＴ４は、転送された信号を一時的に保持する。

信号転送ゲートＭ２１〜Ｍ２４は、信号保持容量ＣＴ１〜ＣＴ４に保持された信号を信号保持容量ＣＨ１〜ＣＨ４に転送するためのスイッチである。

信号保持容量ＣＨ１〜ＣＨ４は、転送された信号を一時的に保持する。

加算部１４１は、画素配列ＰＡと複数のＡ／Ｄ変換部１１１等との間に設けられ、画素配列ＰＡにおける２以上の列の画素Ａ１１等の信号を加算する。具体的には、加算部１４１は、水平加算ゲートＭ３１及び水平加算ゲートＭ３２を含む。水平加算ゲートＭ３１は、例えばＭＯＳトランジスタであり、そのゲートにアクティブな信号が供給された際に、信号保持容量ＣＴ３に保持された信号を信号保持容量ＣＨ１へ転送する。これにより、水平加算ゲートＭ３１は、信号保持容量ＣＴ１に保持された信号と信号保持容量ＣＴ３に保持された信号とを加算して、加算した結果を信号保持容量ＣＨ１に保持させる。また、水平加算ゲートＭ３２は、例えばＭＯＳトランジスタであり、そのゲートにアクティブな信号が供給された際に、信号保持容量ＣＴ４に保持された信号を信号保持容量ＣＨ２へ転送する。これにより、水平加算ゲートＭ３２は、信号保持容量ＣＴ２に保持された信号と信号保持容量ＣＴ４に保持された信号とを加算して、加算した結果を信号保持容量ＣＨ２に保持させる。

複数のＡ／Ｄ変換部１１１〜１１４は、画素配列ＰＡにおける各列に設けられている。各Ａ／Ｄ変換部１１１〜１１４は、信号保持容量ＣＨ１〜ＣＨ４により保持された信号（アナログ信号）をＡ／Ｄ変換してデジタル信号を生成する。各Ａ／Ｄ変換部１１１〜１１４は、そのデジタル信号を信号処理部７（図１参照）へ出力する。

ここで、供給部６ａは、１ライン期間において、複数のＡ／Ｄ変換部１１１〜１１４のうち、画素配列ＰＡにおける画素の信号が入力されるＡ／Ｄ変換部へ電源φＡＤ１を供給する。供給部６ａは、１ライン期間において、複数のＡ／Ｄ変換部１１１〜１１４のうち、画素配列ＰＡにおける画素の信号が入力されないＡ／Ｄ変換部へ電源φＡＤ２を供給しない。

水平走査回路２０３は、信号転送ゲートＭ２１〜Ｍ２４に順次アクティブな信号を供給して、信号保持容量ＣＴ１〜ＣＴ４により保持された信号を順次に信号保持容量ＣＨ１〜ＣＨ４へ転送する。

このように、読み出し部１４０は、供給部６ａから電源が供給されたＡ／Ｄ変換手段を用いて、画素配列ＰＡにおける画素の信号をＡ／Ｄ変換して、デジタル画像信号を出力する。

次に、撮像装置１００の動作を、図３を用いて説明する。図３は、撮像装置１００の動作を示すタイミング波形図である。

タイミングＴ０では、行選択部１２０が、アクティブな選択信号φＳＥＬ１を画素配列ＰＡに供給し、画素Ａ１１の行の画素Ａ１１，Ｂ１１，Ａ２１，Ｂ２１を選択する。これにより、１ライン期間ＬＴ１が開始する。

タイミングＴ１では、信号転送ゲートＭ１１〜Ｍ１４に供給される信号φＭ１１〜φＭ１４がアクティブになる。これにより、プリアンプ１０１〜１０４で増幅された信号が信号保持容量ＣＴ１〜ＣＴ４へ転送される。

タイミングＴ２では、信号φＭ１１〜φＭ１４がノンアクティブになる。これにより、プリアンプ１０１〜１０４で増幅された信号の信号保持容量ＣＴ１〜ＣＴ４への転送が完了する。

タイミングＴ３では、行選択部１２０が、選択信号φＳＥＬ１をアクティブなレベルからノンアクティブなレベルにし、画素Ａ１１の行の選択を完了する。

タイミングＴ４では、信号転送ゲートＭ２１，Ｍ２２に供給される信号φＭ２１，φＭ２２がアクティブになる。また、加算部１４１の水平加算ゲートＭ３１，Ｍ３２に供給される信号φＭ３１，φＭ３２もアクティブになる。これにより、信号保持容量ＣＴ１に保持された信号と信号保持容量ＣＴ３に保持された信号とが加算されて信号保持容量ＣＨ１に保持される。信号保持容量ＣＴ２に保持された信号と信号保持容量ＣＴ４に保持された信号とが加算されて信号保持容量ＣＨ２に保持される。この結果、画素Ａ１１〜Ａ１４の列の信号と画素Ａ２１〜Ａ２４の列の信号とが加算された信号がＡ／Ｄ変換部１１１に入力される。画素Ｂ１１〜Ｂ１４の列の信号と画素Ｂ２１〜Ｂ２４の列の信号とが加算された信号がＡ／Ｄ変換部１１２に入力される。

一方、信号転送ゲートＭ２３，Ｍ２４に供給される信号φＭ２３，φＭ２４がノンアクティブのままである。すなわち、信号保持容量ＣＨ３，ＣＨ４に信号が転送されず、Ａ／Ｄ変換部１１３，１１４には、画素配列ＰＡにおける画素の信号が入力されない。

タイミングＴ５では、信号φＭ２１，φＭ２２，φＭ３１，φＭ３２がノンアクティブになる。これにより、信号保持容量ＣＨ１，ＣＨ２への信号の転送が完了する。

タイミングＴ６では、供給部６ａが、複数のＡ／Ｄ変換部１１１〜１１４のうち、画素配列ＰＡにおける画素の信号が入力されるＡ／Ｄ変換部１１１，１１２へ電源φＡＤ１を供給する。すなわち、供給部６ａは、アクティブな信号φＡＤ１をＡ／Ｄ変換部１１１，１１２へ電源として供給する。これにより、Ａ／Ｄ変換部１１１，１１２は、信号保持容量ＣＨ１，ＣＨ２に保持された信号をＡ／Ｄ変換して出力する。一方、供給部６ａが、複数のＡ／Ｄ変換部１１１〜１１４のうち、画素配列ＰＡにおける画素の信号が入力されないＡ／Ｄ変換部１１３，１１４へ電源φＡＤ２を供給しない。すなわち、供給部６ａは、信号φＡＤ２をノンアクティブな状態のままにする。

タイミングＴ７では、供給部６ａが、信号φＡＤ１をアクティブなレベルからノンアクティブなレベルにする。これにより、供給部６ａは、Ａ／Ｄ変換部１１１，１１２への電源の供給を完了する。

タイミングＴ８では、行選択部１２０が、選択信号φＳＥＬ１をアクティブなレベルからノンアクティブなレベルにする。これにより、１ライン期間ＬＴ１が完了する。また、行選択部１２０が、アクティブな選択信号φＳＥＬ２を画素配列ＰＡに供給し、画素Ａ１２の行の画素Ａ１２，Ｂ１２，Ａ２２，Ｂ２２を選択する。これにより、次の１ライン期間ＬＴ２が開始する。

本実施形態よれば、使用していないＡ／Ｄ変換部１１３，１１４を止めるので、複数のＡ／Ｄ変換部１１１〜１１４を駆動するための電力を低減することができる。これにより、複数のＡ／Ｄ変換部１１１〜１１４による発熱を低減できる。この結果、撮像装置１００の特性が低下することを抑制できる。

例えば、複数のＡ／Ｄ変換部１１１〜１１４による発熱を低減できるので、画素配列ＰＡの各画素Ａ１１等に含まれるフォトダイオードの暗電流を低減できる。このため、フォトダイオードの暗電流バラツキによる固定パターンノイズや暗電流に起因した画素信号の欠陥を低減できる。これにより、撮像装置１００により取得される画像信号に応じた画像の画質特性が低下することを抑制できる。

近年、撮像装置の画素数は増加の傾向にある。このように、撮像装置の画素数が増えるほど、本実施形態による節電の効果は大きいと言える。また、動画出力時等の例のように、撮像装置を、高速で長時間駆動しつづける場合（すなわち出力信号を閾値以上のフレームレートで取得する場合）、撮像装置の温度上昇は特に顕著である。そのため、本実施形態による画質低下防止の効果は大きいと言える。

以上のように、本実施形態によれば、動画出力時などの撮像装置を高速で連続的に駆動する場合（画像信号を閾値以上のフレームレートで取得する場合）においても、良好な画質の画像を得ることができる。

更に、撮像装置の消費電力低減により、撮像システムの電源部（電池等）の寿命が延びることにより、より長時間の駆動が可能となることや、撮影可能回数の増加などの効果も挙げられる。

次に、本発明の第２実施形態に係る撮像システムＳ２００を、図４を用いて説明する。図４は、本発明の第２実施形態に係る撮像システムＳ２００の構成図である。図４では、説明に不要な部分の図示が省略されている。以下では、第１実施形態と異なる点を中心に説明し、同様の部分についての説明を省略する。また、画素配列ＰＡにおける画素Ｂ１１〜Ｂ１４の列及び画素Ｂ２１〜Ｂ２４の列に関する動作は、画素Ａ１１〜Ａ１４の列及び画素Ａ２１〜Ａ２４の列に関する動作と同様であるため、説明を省略する。

撮像システムＳ２００は、図４に示すように、撮像装置２００及び駆動回路２０６を備える点で、第１実施形態と異なる。

撮像装置２００は、読み出し部２４０を含む。読み出し部２４０は、加算部２４１を含む。加算部２４１は、水平加算ゲートＭ３１に加えて、水平加算ゲートＭ４３を含む。水平加算ゲートＭ３１及び水平加算ゲートＭ４３は、図５に示すように、１ライン期間ＬＴ２０１，ＬＴ２０２，・・・ごとに交互にオンされる。図５は、撮像装置２００の動作を示すタイミング波形図である。

駆動回路２０６は、供給部２０６ａを含む。供給部２０６ａは、図５に示すように、Ａ／Ｄ変換部１１１とＡ／Ｄ変換部１１３とに、１ライン期間ＬＴ２０１，ＬＴ２０２，・・・ごとに交互に電源φＡＤ１，φＡＤ２を供給する。すなわち、供給部２０６ａにより電源が供給されるＡ／Ｄ変換部と供給部２０６ａにより電源が供給されないＡ／Ｄ変換部とは、１ライン期間ＬＴ２０１，ＬＴ２０２，・・・ごとに異なる。

具体的には、撮像装置２００の動作が、図５に示すように、次の点で第１実施形態と異なる。

１ライン期間ＬＴ１に続く１ライン期間ＬＴ２０２のタイミングＴ２０４ｂでは、信号転送ゲートＭ２３に供給される信号φＭ２３がアクティブになる。また、加算部２４１の水平加算ゲートＭ４３に供給される信号φＭ４３もアクティブになる。これにより、信号保持容量ＣＴ１に保持された信号と信号保持容量ＣＴ３に保持された信号とが加算されて信号保持容量ＣＨ３に保持される。この結果、画素Ａ１１〜Ａ１４の列の信号と画素Ａ２１〜Ａ２４の列の信号とが加算された信号がＡ／Ｄ変換部１１３に入力される。

一方、信号転送ゲートＭ２１に供給される信号φＭ２１がノンアクティブのままである。すなわち、信号保持容量ＣＨ１に信号が転送されず、Ａ／Ｄ変換部１１１には、画素配列ＰＡにおける画素の信号が入力されない。

タイミングＴ２０５ｂでは、信号φＭ２３，φＭ４３がノンアクティブになる。これにより、信号保持容量ＣＨ３への信号の転送が完了する。

タイミングＴ２０６ｂでは、供給部２０６ａが、複数のＡ／Ｄ変換部１１１〜１１４のうち、画素配列ＰＡにおける画素の信号が入力されるＡ／Ｄ変換部１１３へ電源φＡＤ２を供給する。すなわち、供給部６ａは、アクティブな信号φＡＤ２をＡ／Ｄ変換部１１３へ電源として供給する。これにより、Ａ／Ｄ変換部１１３は、信号保持容量ＣＨ３に保持された信号をＡ／Ｄ変換して出力する。一方、供給部２０６ａが、複数のＡ／Ｄ変換部１１１〜１１４のうち、画素配列ＰＡにおける画素の信号が入力されないＡ／Ｄ変換部１１１へ電源φＡＤ１を供給しない。すなわち、供給部２０６ａは、信号φＡＤ１をノンアクティブな状態のままにする。

タイミングＴ２０７ｂでは、供給部２０６ａが、信号φＡＤ２をアクティブなレベルからノンアクティブなレベルにする。これにより、供給部２０６ａは、Ａ／Ｄ変換部１１３への電源の供給を完了する。

なお、供給部２０６ａにより電源が供給されるＡ／Ｄ変換部と供給部２０６ａにより電源が供給されないＡ／Ｄ変換部とは、複数の１ライン期間（図４では４つの１ライン期間）を含むフレーム期間ごとに異なっていてもよい。

次に、本発明の第３実施形態に係る撮像システムＳ３００を、図６を用いて説明する。図６は、本発明の第３実施形態に係る撮像システムＳ３００の構成図である。図６では、説明に不要な部分の図示が省略されている。以下では、第１実施形態と異なる点を中心に説明し、同様の部分についての説明を省略する。また、画素配列ＰＡにおける画素Ｂ１１〜Ｂ１４の列及び画素Ｂ２１〜Ｂ２４の列に関する動作は、画素Ａ１１〜Ａ１４の列及び画素Ａ２１〜Ａ２４の列に関する動作と同様であるため、説明を省略する。

撮像システムＳ３００は、図６に示すように、撮像装置３００及びシステム制御部３１３を備える点で、第１実施形態と異なる。

撮像装置３００は、画素配列ＰＡ３００及び読み出し部３４０を含む。

画素配列ＰＡ３００は、第１の読み出しモードにおいて、画素から信号が読み出される読み出し列（第１の列）Ａ１１〜Ａ１４，Ｂ１１〜Ｂ１４と、画素から信号が読み出されない非読み出し列（第２の列）Ａ２１〜Ａ２４，Ｂ２１〜Ｂ２４とを含む。第１の読み出しモードは、例えば、間引き読み出しモードである。画素配列ＰＡ３００は、第２の読み出しモードにおいて、全ての列の画素Ａ１１〜Ｂ２４から信号が読み出される。第２の読み出しモードは、例えば、通常モードである。

読み出し部３４０は、信号転送ゲートＭ３１３，Ｍ３１４を含む。信号転送ゲートＭ３１３，Ｍ３１４は、第１の読み出しモードにおける１ライン期間ＬＴ３０１においてオンされない。すなわち、読み出し部３４０は、第１の読み出しモードにおいて、画素配列ＰＡにおける読み出し列の画素から信号を読み出し、画素配列ＰＡにおける非読み出し列の画素から信号を読み出さない。このとき、読み出し部３４０は、行選択部１２０が選択している行の複数の画素の中から一部の列の画素の信号を読み出して出力する。また、読み出し部３４０は、第２の読み出しモードにおいて、画素配列ＰＡにおける全ての列の画素から信号を読み出す。このとき、読み出し部３４０は、行選択部１２０が選択している行の複数の画素の中から全部の列の画素の信号を読み出して出力する。

システム制御部３１３は、所定の条件に応じて、第１の読み出しモードと第２の読み出しモードとを切り替えるように、撮像装置３００及び信号処理部７を制御する。

例えば、システム制御部３１３は、次のように、撮像装置３００及び信号処理部７を制御する。システム制御部３１３は、撮像装置３００の読み出し部３４０により読み出される画像信号のフレームレートが閾値以上である場合、撮像装置３００が第１の読み出しモードで動作して非読み出し列の画素の信号が読み出されないようにする。システム制御部３１３は、読み出される画像信号のフレームレートが閾値より小さい場合、撮像装置３００が第２の読み出しモードで動作して全列の画素の信号が読み出されて信号処理部７が非読み出し列に対応した画素の信号を無効化するようにする。

具体的には、撮像装置３００の動作が、図７に示すように、次の点で第１実施形態と異なる。図７は、撮像装置３００の動作を示すタイミング波形図である。

タイミングＴ３０１では、信号転送ゲートＭ１１，Ｍ１２に供給される信号φＭ１１，φＭ１２がアクティブになる。これにより、プリアンプ１０１，１０２で増幅された信号が信号保持容量ＣＴ１，ＣＴ２へ転送される。一方、信号転送ゲートＭ３１３，Ｍ３１４に供給される信号φＭ３１３，φＭ３１４がノンアクティブのままである。

タイミングＴ３０２では、信号φＭ１１，φＭ１２がノンアクティブになる。これにより、プリアンプ１０１，１０２で増幅された信号の信号保持容量ＣＴ１，ＣＴ２への転送が完了する。

なお、画素配列ＰＡ３００は、第１の読み出しモードにおいて、画素から信号が読み出される読み出し行（Ａ１１，Ｂ１１），（Ａ１３，Ｂ１３）と、画素から信号が読み出されない非読み出し行（Ａ２１，Ｂ２１），（Ａ２３，Ｂ２３）とをさらに含んでもよい。すなわち、画素配列ＰＡ３００は、第１の読み出しモードにおいて、列単位だけでなく行単位でも間引かれていても良い。

次に、別の変形例について説明する。撮像システムの撮影モードには静止画モードと動画モードとがある。静止画モードには、撮影したままの情報（以下ＲＡＷ）を記録するモードと、ＲＡＷから生成した観賞用の画像（以下ＪＰＧ）を記録するモードと、ＲＡＷ及びＪＰＧの双方を記録するモードとがある。また、ＪＰＧには、撮影したままの解像度であるラージサイズ、および、解像度を落としてデータ容量を減らしたスモールサイズがある。

ＲＡＷを記録するモードにおいて、撮像装置の画素配列から全画素の信号を読み出す必要がある。また、ＲＡＷとＪＰＧとの双方を記録するモードにおいて、スモールサイズのＪＰＧを生成する場合には、ＲＡＷの画素信号の加算をデジタル加算等の処理で行う必要がある。これらの場合、撮像装置から全ての画素信号を読み出すために、全ての列Ａ／Ｄを使用することになり、また、読み出された画像信号を、信号処理部によりデジタル加算することになる。すなわち、システム制御部は、これらのモードで動作させるための指示をユーザから受け付けた場合、出力される画像信号のフレームレートが閾値以上であっても、画素配列ＰＡの全ての画素の信号が読み出されるように撮像装置を制御しても良い。

一方、システム制御部は、これら以外のモードで動作させるための指示をユーザから受け付けた場合、フレームレートに関わらず、撮像装置の加算部が２以上の列の画素の信号を加算するようにしてもよい。あるいは、システム制御部は、フレームレートに関わらず、撮像装置が第２の読み出しモードで動作して全列の画素の信号が読み出されて信号処理部が非読み出し列に対応した画素の信号を無効化するようにしてもよい。これにより、画像信号に含まれる画素数すなわちデータ量を減らせるので、画像信号を高速に処理することができる。

本発明の第１実施形態に係る撮像システムＳ１００の構成図。撮像装置１００の構成図。撮像装置１００の動作を示すタイミング波形図。本発明の第２実施形態に係る撮像システムＳ２００の構成図。撮像装置２００の動作を示すタイミング波形図。本発明の第３実施形態に係る撮像システムＳ３００の構成図。撮像装置３００の動作を示すタイミング波形図。背景技術を説明するための図。背景技術を説明するための図。従背景技術を説明するための図。

符号の説明

６ａ，２０６ａ供給部
１００，２００，３００撮像装置
１２０行選択部
１４０，２４０，３４０読み出し部
１４１，２４１加算部
ＰＡ，ＰＡ３００画素配列
Ｓ１００，Ｓ２００，Ｓ３００撮像システム

Claims

被写体の像を撮像して画像信号を取得する撮像装置と、前記撮像装置へ電力を供給する供給手段とを備えた撮像システムにおいて、
前記撮像装置は、
複数の画素が行方向および列方向に配列された画素配列と、
前記画素配列における行を１つ選択する行選択手段と、
前記行選択手段が１つの行を選択してから次の行を選択するまでの１ライン期間において、前記行選択手段が選択している行の複数の画素の中から少なくとも一部の列の画素の信号を読み出して出力する読み出し手段と、を含み、
前記読み出し手段は、前記画素配列における各列に設けられた複数のＡ／Ｄ変換手段と、
前記画素配列における各列の画素の信号を前記Ａ／Ｄ変換手段へ転送する転送手段と、を含み、
前記撮像装置から読み出される画像信号のフレームレートが閾値以上である場合に、前記画素配列における第１の列の画素から信号を読み出すとともに前記画素配列における第２の列の画素から信号を読み出さないように前記読み出し手段を制御し、前記１ライン期間において、前記複数のＡ／Ｄ変換手段のうち、前記第１の列に接続されたＡ／Ｄ変換手段へ電力を供給するとともに前記第２の列に接続されたＡ／Ｄ変換手段へ電力を供給しないように前記供給手段を制御し、
前記画像信号のフレームレートが前記閾値より小さい場合には、前記読み出し手段が前記画素配列における全列の画素から信号を読み出すとともに前記画素配列における前記第２の列の画素から読み出した信号を無効化するように制御する制御手段を備えたことを特徴とする撮像システム。