JP5412152B2 - 撮像方法及び撮像装置 - Google Patents
撮像方法及び撮像装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP5412152B2 JP5412152B2 JP2009065781A JP2009065781A JP5412152B2 JP 5412152 B2 JP5412152 B2 JP 5412152B2 JP 2009065781 A JP2009065781 A JP 2009065781A JP 2009065781 A JP2009065781 A JP 2009065781A JP 5412152 B2 JP5412152 B2 JP 5412152B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- pulse
- exposure time
- imaging
- exposure
- mode
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 title claims description 70
- 238000012546 transfer Methods 0.000 claims description 35
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 13
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 11
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 10
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 9
- 238000000034 method Methods 0.000 description 8
- 230000006870 function Effects 0.000 description 5
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 4
- ABEXEQSGABRUHS-UHFFFAOYSA-N 16-methylheptadecyl 16-methylheptadecanoate Chemical compound CC(C)CCCCCCCCCCCCCCCOC(=O)CCCCCCCCCCCCCCC(C)C ABEXEQSGABRUHS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 241000764238 Isis Species 0.000 description 2
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 2
- 230000002596 correlated effect Effects 0.000 description 2
- 230000000875 corresponding effect Effects 0.000 description 2
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 2
- 238000005417 image-selected in vivo spectroscopy Methods 0.000 description 2
- 238000012739 integrated shape imaging system Methods 0.000 description 2
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 2
- 238000010408 sweeping Methods 0.000 description 2
- 101100495835 Oryza sativa subsp. japonica Cht1 gene Proteins 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 1
- 238000001444 catalytic combustion detection Methods 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 1
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 1
- 229910052724 xenon Inorganic materials 0.000 description 1
- FHNFHKCVQCLJFQ-UHFFFAOYSA-N xenon atom Chemical compound [Xe] FHNFHKCVQCLJFQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Multimedia (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
Description
またさらに、並列読み出し数を増加したり、複数の撮像素子を貼り合わせて、より高速の読み出しを試行している。
画素周辺記録型CCDを使った撮像装置によって高速撮影する場合には、画像情報を蓄積しながら読み出すことは難しい。従って、読み出しを行う時には、高速転送を停止すると共に、露光終了してから、高速転送を停止する前に、画素周辺記録型CCDの撮像素子部に蓄積された電荷を、垂直読み出しCCD(図示しない)と水平読み出しCCD(図示しない)に転送し、FDA( Floating Diffusion Amplifier )で信号電圧として撮像素子から読み出す。
なお、露光開始または露光終了の高速化手段としては、機械シャッタやマイクロミラーやキセノン放電管ストロボ照明やLED(発光ダイオード)等がある。
図7は、高速撮影可能な撮像装置における従来のモニタモードの駆動タイミングを説明するための図である。従来のモニタモードの動作では、露光時間が固定されている。このため、露光と転送のタイミングが、図7に示すようなタイミングとなる。横軸は経過時間、図7(a)は垂直同期信号(VD_IN)の信号波形、図7(b)はPG1パルスの波形、図7(c)はPG2パルスの波形、図7(d)は転送パルス波形、図7(e)は撮像素子部と機械シャッタの動作状態(露光または遮光)を示す。図7(d)の網掛け部分は転送パルス期間を示す。
即ち、PGパルス(PG1、PG2)は、入力される垂直同期信号(VD_IN)に同期して開始され、露光のために33.3[ms]間、PGパルスのレベルをHighに保持する。次に、33.3[ms]間、PGパルスのレベルをLowにして、各転送パルスの駆動を開始すると共に、撮像素子部に入射する光(被写体像)を遮光する。
そして、各転送パルスの駆動終了後に、入力された垂直同期信号に従って遮光を解除し、再度PGパルスをHighにし、露光を開始する。
高速撮影するための撮像装置において、従来のモニタモードは、リアルタイムに映像を出力する動作モードである。モニタモードの場合には、フレームレートが15[fps]固定、露光時間が連続読み出し周期の1/2固定となっている。
この結果、フレームレートや露光時間を変更するたびに、撮影、アイリス調整、照明感度調整、などの操作を繰り返し行って、適切な明るさに調整する必要があった。
本発明は、上記の問題に鑑み、高速撮影可能な撮像装置において、高速撮影モードの動作におけるフレームレートや露光時間の変更を、リアルタイムに明るさの調整ができるモニタモードを実現することを目的とする。
前記発生された外部同期信号の垂直同期信号から、連続読み出し周期の1/2より短い時間後に前記複数のフォトダイオードの信号電荷を前記転送電極に読み出し転送するパルスを電極に印加する回路を撮像装置を有することを特徴とした撮像システムである。
好ましくは、前記外部処理装置はパソコン若しくは専用の操作装置である。
前記発生された外部同期信号の垂直同期パルスから、連続読み出し周期の1/2より短い時間後に前記複数のフォトダイオードの信号電荷を前記転送電極に読み出し転送する回路有することを特徴とする撮像装置である。
前記発生された外部同期信号の垂直同期パルスから、連続読み出し周期の1/2より短い時間後に前記複数のフォトダイオードの信号電荷を前記転送電極に読み出し転送することを特徴とする撮像方法である。
即ち、本発明によれば、高速撮影モードの指定フレームレート、指定露光時間を考慮し、リアルタイムに感度の調整ができ、モニタモードでも高速撮影モードによって撮影された映像と同じ感度で出力できる。その結果、高速撮影モードと同じ感度をモニタモードで確認し、撮影条件を整備してから、迅速に高速撮影が可能となる。
図1において、被写体像からの入射光101は、レンズ部102を通って撮像部103に入力される。撮像部103は、入力された入射光を電気信号(映像信号)に変換し画像処理して、パソコン104と映像モニタ105に出力する。映像モニタ105は、入力された映像データを表示する。パソコン104は、入力された映像データを表示する他、撮像部103とレンズ部102を制御するための制御信号を撮像部103に出力する。
また、211、212、・・・、216はフロントエンドプロセッサ(FEP:Front End Processor )部であり、1ch〜16ch(計16チャネル)備えられ、FEP211、212、・・・、216それぞれのチャネルは、CDS部202、AGC部203及びADC部204で構成で構成される。
なお、図2では、撮像部103の前段のレンズ部102(図1参照)を省略し、図示していない。
MPX部206は、1〜16CHのFEP部211〜216からそれぞれ入力された映像を多重(1枚のフレームに)した映像(補正前映像)を生成し、ガンマ補正部221、及び、IF部222に出力する。IF部222は、入力された映像(補正前映像)を伝送可能な形式(例えば、LANに伝送可能な形式)に変換して、外部のパソコン104に出力する。
TG部208は、装置内部で発生するクロックパルス( CLK )、水平駆動パルス( HD )及び垂直駆動パルス( VD )並びにCPU部209を介して外部から入力されるパルスによってタイミングパルスを生成する。例えば、TG部208は、ガンマ補正部221とMPX部206にセレクタパルス( SEL )を出力し、それらの入出力のタイミングを合わせる。また、TG部208は、撮像素子部201に水平及び垂直駆動パルスを出力して、信号電荷の蓄積と転送を制御する。
なお、ガンマ補正の方法及び構成は周知の技術、例えば、本願出願人が特許出願した、特開2009−055596号公報、等記載の技術を用いる。
また、パソコン104は、IF部222を介して、撮像部103と通信し、制御信号をCPU部209に出力する。CPU部209は、入力された制御信号に応じて、ガンマ補正部221を制御し、係数設定を行う。
また、外部端子224からは、外部垂直同期信号が、映像モニタ105と共にCPU部209に入力される。外部垂直同期信号を入力されたCPU部209は、その同期に合わせて、内部の垂直同期信号を同期させる。
図3(a)において、入射光を受光するフォトダイオード301それぞれから、信号電荷を記録するためのCCDメモリ302を直接結合した構造としている。例えば、CCDメモリ302は144段でフォトダイオード301から読み出し出力部303に結合している。
即ち、1枚の撮影毎に、CCDメモリ302内の電荷を1段ずつ転送し、読み出し出力部303から出力する構造としている。このため、フレーム毎の電荷転送段数を1段として、撮影の超高速度化を実現している。またさらに、撮像素子部301の電荷出力部は16に分割されており、16のチャネルCH1〜CH16それぞれから、並列で信号電荷が、撮像素子部301から、FEP部211〜216にそれぞれ出力される。従って、さらに高速に高速撮影を可能としている。
図3(b)においては、撮像素子部301の電荷出力部(311〜316)は16に分割されており、16のチャネルCH1〜CH16それぞれから、並列で信号電荷が、撮像素子部301から出力される(図2、撮像素子部201からFEP部211〜216参照)。
そこで、本発明では、モニタモードにおいて、高速撮影モードで撮影された映像と同じ明るさで出力できるようにした。本明細書では、そのモードをライトモードと称する。
図4〜図6において、入力される垂直同期信号の周期は同じであり、各転送パルスも従来と変わらない。変更点は、PGパルスのみである。横軸は経過時間、図4(a)、図5(a)及び図6(a)は垂直同期信号(VD_IN)の信号波形、図4(b)、図5(b)及び図6(b)はPG1パルスの波形、図4(c)、図5(c)及び図6(c)はPG2パルスの波形、図4(d)、図5(d)及び図6(d)は転送パルス波形、図4(e)、図5(e)及び図6(e)は撮像素子部と機械シャッタの動作状態(露光または遮光)を示す。ここで、図4(d)、図5(d)及び図6(d)の網掛け部分は転送パルス期間を示す。
まず垂直同期信号期間VD1の開始と共に、露光を開始する。フレームレートが1[kfps]であるので、1フレームの時間は1[ms]になる。また、露光時間が連続読み出し周期の1/2であるので、PGパルス1及びPGパルス2がHighである期間は、500[μs](0.5[ms])となる。
露光完了後、各転送パルスの駆動を開始すると共に、PGパルス(PGパルス1及びPGパルス2)をLowにし、次の垂直同期信号期間VD1が開始するまでを待つ。
よって、決まった入力垂直同期信号(VD_IN)のタイミングで各転送パルスが駆動せず、PGパルスに同期して各転送パルスが駆動する。従って、映像信号の出力も、入力される垂直同期信号に同期しない。
まず垂直同期信号期間VD1の開始と共に、露光を開始する。フレームレートが100[fps]であるので、1フレームの時間は10[ms]になる。また、露光時間が1/4であるので、PGパルス1及びPGパルス2がHighである期間は、2.5[ms]となる。
露光完了後、各転送パルスの駆動を開始すると共に、PGパルス(PGパルス1及びPGパルス2)をLowにし、次の垂直同期信号期間VD1が開始するまでを待つ。
例えば、指定フレームレートが100[fps]の場合、1フレーム期間が10[ms]であるうち、露光時間を9[ms]とする設定も可能である。図6にその場合の駆動パルスタイミングを示す。
このように詳細な露光時間を設定できることにより、撮影環境の調整に柔軟性を持たせることができる。
また、高速撮影モードに切り替えたときには、ライトモード時の露光時間で設定すれば良いため、迅速かつ的確に高速撮影が可能となった。
撮像装置のモードは、撮像装置若しくは撮像システムのオペレータが、外部入力端子225から設定することはすでに説明した。この設定時にオペレータがモニタモードに切替えかつライトモードをオンにした場合には、CPU部209は、自動的に、直前にオペレータが高速撮影モード切替え時に設定したフレームレートについて、所定の複数の露光時間に、露光時間が所定の間隔で切り替わり、所定の露光時間に応じた映像が、映像モニタ105に表示される。オペレータは、その次々と切り替わる露光時間に応じて表示される映像をみて、最適の露光時間を選択することができる。オペレータはこの操作をパソコン104若しくは専用の操作装置に対して、図示しない入出力装置を操作して実行する。
なお、好ましくは、輝度信号のレベル幅が所定の大きさ以上若しくは最大であるときの露光時間を、最適の露光時間としてCPU部209が設定するようにしても良い。また好ましくは、CPU部209は、設定された若しくは選択された露光時間とフレームレートを関連付けて記録しておき、次にライトモードに切り替わった場合には、切り替わったフレームレート若しくはそのフレームレートに最も近いフレームレートの、記録された露光時間から、先ず明るさの調整が開始されるようにしても良い。
Claims (4)
- 複数のフォトダイオードを有し、前記複数のフォトダイオードのそれぞれの周辺にフォトダイオードの信号電荷を蓄積及び転送するための転送電極を有する撮像素子と、設定されたフレームレート及び露光時間情報に基づいて露光と転送のタイミングを制御するパルスを生成して、前記撮像素子に出力するパルス発生部と、外部同期部とを備え、
高速撮影モードと、
前記撮像素子が、外部同期部から発生する垂直同期信号に応じて前記パルスが立ち上がり露光を開始し、設定されたフレームレートの1フレーム期間に対する設定された割合で決定される露光時間の間中、前記パルスが立ち上がり続け、該露光時間経過後に前記パルスが立ち下って露光を終了するとともに転送を開始するライトモードと、
を切り替えて動作する撮像装置であって、
前記高速撮影モードから前記ライトモードへ切り替えられた場合、前記高速撮影モード時に設定したフレームレートを切り替え後の前記ライトモードでも適用し、露光時間を所定の間隔で切り替えて撮像することを特徴とする撮像装置。 - さらに前記ライトモードから前記高速撮影モードに切り替えられた場合、前記ライトモード時に設定された露光時間を切り替え後の前記高速撮影モードでも適用することを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。
- 複数のフォトダイオードを有し、前記複数のフォトダイオードのそれぞれの周辺にフォトダイオードの信号電荷を蓄積及び転送するための転送電極を有する撮像素子と、設定されたフレームレート及び露光時間情報に基づいて露光と転送のタイミングを制御するパルスを生成して前記撮像素子に出力するパルス発生部と、外部同期部とを備える撮像装置において、
高速撮影モードと、
前記撮像素子が、外部同期部から発生する垂直同期信号に応じて前記パルスが立ち上がり露光を開始し、設定されたフレームレートの1フレーム期間に対する設定された割合で決定される露光時間の間中、前記パルスが立ち上がり続け、該露光時間経過後にパルスが立ち下って露光を終了するとともに転送が開始するライトモードと、を切り替えて動作する撮像方法であって、
前記高速撮影モードから前記ライトモードへ切り替えられた場合、前記高速撮影モード時に設定したフレームレートを切り替え後の前記ライトモードでも適用し、露光時間を所定の間隔で切り替えて撮像することを特徴とする撮像方法。 - さらに前記ライトモードから前記高速撮影モードに切り替えられた場合、前記ライトモード時に設定された露光時間を切り替え後の前記高速撮影モードでも適用することを特徴とする請求項3に記載の撮像方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009065781A JP5412152B2 (ja) | 2009-03-18 | 2009-03-18 | 撮像方法及び撮像装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009065781A JP5412152B2 (ja) | 2009-03-18 | 2009-03-18 | 撮像方法及び撮像装置 |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2010219998A JP2010219998A (ja) | 2010-09-30 |
JP2010219998A5 JP2010219998A5 (ja) | 2012-04-12 |
JP5412152B2 true JP5412152B2 (ja) | 2014-02-12 |
Family
ID=42978327
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2009065781A Active JP5412152B2 (ja) | 2009-03-18 | 2009-03-18 | 撮像方法及び撮像装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5412152B2 (ja) |
Family Cites Families (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001094887A (ja) * | 1999-09-21 | 2001-04-06 | Nikon Corp | 撮像装置および電子カメラ |
JP2004064661A (ja) * | 2002-07-31 | 2004-02-26 | Shimadzu Corp | 撮像装置およびそれを用いた撮影方法 |
JP4252015B2 (ja) * | 2004-06-17 | 2009-04-08 | シャープ株式会社 | 画像撮像装置、画像再生装置及び画像撮像再生システム |
JP2006352465A (ja) * | 2005-06-15 | 2006-12-28 | Nippon Hoso Kyokai <Nhk> | 撮像素子及び該撮像素子を有する撮像装置 |
JP2008236172A (ja) * | 2007-03-19 | 2008-10-02 | Shimadzu Corp | 撮像素子の駆動方法および撮像素子を用いた撮像装置 |
EP2665256B1 (en) * | 2007-09-05 | 2015-11-18 | Tohoku University | Solid-state image sensor and drive method for the same |
WO2009031303A1 (ja) * | 2007-09-05 | 2009-03-12 | Tohoku University | 固体撮像素子及び撮影装置 |
JP2009141417A (ja) * | 2007-12-03 | 2009-06-25 | Shimadzu Corp | 撮像素子及び該素子の信号読み出し方法 |
-
2009
- 2009-03-18 JP JP2009065781A patent/JP5412152B2/ja active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2010219998A (ja) | 2010-09-30 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4948090B2 (ja) | 撮像装置及び駆動制御方法 | |
US8786734B2 (en) | Image pickup apparatus | |
JP5317591B2 (ja) | 撮像装置 | |
JP6099904B2 (ja) | 撮像装置 | |
JPH10229522A (ja) | Ccd撮像デバイスにおけるモニタ方法およびディジタルスチルカメラ | |
US8248520B2 (en) | Imaging apparatus and imaging method | |
JP4616429B2 (ja) | 画像処理装置 | |
JP2009017459A (ja) | Ccd型固体撮像素子及びその駆動方法並びに撮像装置 | |
JP4637029B2 (ja) | 撮像装置及びその制御方法 | |
JP7282489B2 (ja) | 撮像装置およびその制御方法 | |
JP4311776B2 (ja) | 撮像装置 | |
JP5412152B2 (ja) | 撮像方法及び撮像装置 | |
JP2011182321A (ja) | 固体撮像装置、駆動方法、および撮像装置 | |
JP4700855B2 (ja) | 撮像装置 | |
JP4991415B2 (ja) | 撮像装置 | |
US11974058B2 (en) | Image capturing apparatus and control method thereof | |
US11595571B2 (en) | Control apparatus, control method, image capturing apparatus, and image capturing system | |
US11368610B2 (en) | Image capture apparatus and control method therefor | |
JP7183009B2 (ja) | 撮像素子および撮像装置 | |
US11496683B2 (en) | Image capturing apparatus and control method thereof, and image capturing system | |
JP2010166396A (ja) | 撮像素子の駆動方法 | |
JP2007274211A (ja) | 撮像装置及び制御方法 | |
JP5975795B2 (ja) | 撮像装置及びその駆動方法 | |
JP2023124783A (ja) | 撮像装置及びその制御方法 | |
JP2011171943A (ja) | 撮像装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20120227 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20120227 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20130306 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20130312 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20130509 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20130730 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20130926 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20131015 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20131111 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5412152 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |