JP5791318B2 - 撮像装置 - Google Patents
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Description
例えば、明るい場所ではカラー映像、暗い場所ではモノクロ映像を撮影できる様にした、いわゆるデイ/ナイトカメラと呼ばれる撮像装置においては、次の様な構成が考えられる。
第1には、ハーフミラー等を用いて分光し、一方の光軸には光学フィルタにIR(Infrared:赤外線)カットフィルタと画素毎のカラーフィルタを用いた固体撮像素子を、もう一方の光軸にはイメージインテンシファイア(光電子倍増管)を介した固体撮像素子を配置して撮影する。
第2には、IR領域にダイクロイック特性を持つ分光プリズムを用いて、可視光領域は光学フィルタにIRカットフィルタと画素毎のカラーフィルタを用いた固体撮像素子を、IR以上の領域にもう一方の固体撮像素子を配置して撮影する。
光学フィルタにIRカットフィルタを用いて、BとGRの領域およびBGとRの領域にダイクロイック特性を有する2つのダイクロイック面を持つプリズムを介して分光されるB、G、Rそれぞれの面に固体撮像素子を配置して撮影する。なお、特許文献1には、3つの固体撮像素子を用いてRGBそれぞれの画像を取得し、それらを合成して出力する3板カメラについて記載されている。
101はレンズ、102は光を半分反射し半分透過するハーフミラー、103は光を全反射するミラー、104は入射光を増倍して出力するイメージインテンシファイア、105aはイメージインテンシファイア104から出力された光を光電変換して画像信号を出力する固体撮像素子、105bはハーフミラー102を透過した光を光電変換して画像信号を出力する固体撮像素子、106aは固体撮像素子105aから入力される画像信号を相関二重サンプリングするタイミングを与えるサンプリングクロックパルスを出力する位相調整可能なサンプリングクロックジェネレータ(以下、SCG)、106bは固体撮像素子105bから入力される画像信号を相関二重サンプリングするタイミングを与えるサンプリングクロックパルスを出力する位相調整可能なSCG、107aは固体撮像素子105aから入力される画像信号の低周波ノイズ成分を除去するCDS(Correlated Double Sampling:相関二重サンプリング)回路、107bは固体撮像素子105bから入力される画像信号の低周波ノイズ成分を除去するCDS回路、108aはCDS107aからのアナログ画像信号をデジタル画像信号に変換するアナログ/デジタルコンバータ(以下、ADC)、108bはCDS107bからのアナログ画像信号をデジタル画像信号に変換するADC、109aはSCG106aとCDS回路107aとADC108aとを備えたアナログフロントエンド(以下、AFE)、109bはSCG106bとCDS回路107bとADC108bとを備えたAFE、110は固体撮像素子105aおよび固体撮像素子105bの水平転送タイミングを制御する水平転送クロックパルスを出力する水平転送タイミングジェネレータ(以下、HTG)、111はAFEから出力されるデジタル画像信号に種々の画像処理を施し、またSCG108a、108bおよびHTG110に対してシステムクロックを出力するデジタル信号処理回路(以下、DSP)である。なお、DSP111は、固体撮像素子の垂直転送タイミングを制御する垂直転送クロックパルスを出力する図示しない垂直タイミングジェネレータ(以下、VTG)を含んでいても良い。
一方、固体撮像素子105bから出力された画像信号はAFE109b内のCDS回路107bに入力される。CDS回路107bでは、画像信号は、DSP111からのシステムクロックに基づく、SCG106bから受けたサンプリングクロックパルスによりサンプリングされ、ノイズ除去が施されてADC108bへ出力される。
また、固体撮像素子105a,105bから画像信号が出力されても、その伝送路の距離差(網掛け)によりCDS回路107とCDS回路107bに到達するタイミングが異なり、CDS回路107aには画像信号が遅延して到達することになる。
これらは、理想的には、画像信号は同じ伝送路の長さと伝搬特性でCDS回路に伝送されることが望ましいが、物理的制約等から差を生ずることがある。
201はレンズ、202は赤外線を遮断し赤外線より長い波長の光(主に可視光)を透過するIRカットフィルタ、203は透過光をRGBに分光させるプリズム、204aはプリズムにより分光された緑色光を光電変換して画像信号を出力する固体撮像素子、204bはプリズムにより分光された赤色光を光電変換して画像信号を出力する固体撮像素子、204cはプリズムにより分光された青色光を光電変換して画像信号を出力する固体撮像素子、205は固体撮像素子204a,204b、204cから入力される画像信号を相関二重サンプリングするタイミングを与えるサンプリングクロックパルスを出力するサンプリングクロックジェネレータ(以下、SCG)、206aは相関二重サンプリング処理により、固体撮像素子204aから入力される画像信号Gの低周波ノイズ成分を除去するCDS回路、206bは相関二重サンプリング処理により、固体撮像素子204bから入力される画像信号Rの低周波ノイズ成分を除去するCDS回路、206cは相関二重サンプリング処理により、固体撮像素子204cから入力される画像信号Bの低周波ノイズ成分を除去するCDS回路、207aはCDS206aからのアナログ画像信号をデジタル画像信号に変換するアナログ/デジタルコンバータ(以下、ADC)、207bはCDS206bからのアナログ画像信号をデジタル画像信号に変換するADC、207cはCDS206cからのアナログ画像信号をデジタル画像信号に変換するADC、208aはSCG205とCDS回路206aとADC207aとを備えたアナログフロントエンド(以下、AFE)、208bはCDS回路206bとADC207bとを備えたAFE、208cはCDS回路206cとADC207cとを備えたAFE、209aは固体撮像素子204aの水平転送タイミングを制御する水平転送クロックパルスを出力する位相調整可能な水平転送タイミングジェネレータ(以下、HTG)、209bは固体撮像素子204bの水平転送タイミングを制御する水平転送クロックパルスを出力する位相調整可能なHTG、209cは固体撮像素子204cの水平転送タイミングを制御する水平転送クロックパルスを出力する位相調整可能なHTG、211はAFEから出力されるデジタル画像信号に種々の画像処理を施し、またSCG205、ADC207b,207cおよびHTG209a,209b,209cに対してシステムクロックを出力するデジタル信号処理回路(以下、DSP)である。なお、DSP111は、固体撮像素子の垂直転送タイミングを制御する垂直転送クロックパルスを出力する図示しない垂直タイミングジェネレータ(以下、VTG)を含んでいても良い。なお、HTGの回路は、HTG209a,209bおよび209cを備えた1チップの水平転送タイミング調整用IC210としても良い。
固体撮像素子204bから出力された画像信号RはAFE208b内のCDS回路206bに入力される。CDS回路206bでは、画像信号Rは、DSP211からのシステムクロックに基づく、SCG205から受けたサンプリングクロックパルスにより低周波ノイズ成分が除去されてADC208bへ出力される。
固体撮像素子204cから出力された画像信号BはAFE208c内のCDS回路206cに入力される。CDS回路206aでは、画像信号Bは、DSP211からのシステムクロックに基づく、SCG205から受けたサンプリングクロックパルスにより低周波ノイズ成分が除去されてADC208cへ出力される。
なお、SCGが画像信号R,G,Bのサンプリングに共通なため、ADCやDSPにおける画素変化点の管理がしやすいという利点がある。
また、固体撮像素子204a,204bおよび204cからそれぞれ画像信号が出力されても、その伝送路の距離差(網掛け)によりCDS回路206a、206bおよび206cに到達するタイミングがそれぞれ異なり、CDS回路206aに比べて、CDS回路206bおよび206cには画像信号が遅延して到達することになる。
これらは、理想的には、画像信号は同じ伝送路の長さと伝搬特性でCDS回路に伝送されることが望ましいが、物理的制約等から差を生ずることがある。
Claims (4)
- 画像信号を出力する複数の固体撮像素子と、
前記複数の固体撮像素子の水平転送のタイミング信号を発生する水平転送タイミング発生部と、
前記画像信号の低周波ノイズ成分を除去する相関二重サンプリング部を少なくとも含む複数のアナログフロントエンド部と、
前記相関二重サンプリング部を駆動するタイミング信号を発生する少なくとも1つのサンプリングタイミング発生部と、を備え、
該サンプリングタイミング発生部は、前記複数の相関二重サンプリング部のサンプリング位相を任意の位相に調整することで、前記複数の固体撮像素子からの伝送遅延による位相のずれを解消するものであって、
前記サンプリングタイミング発生部は前記アナログフロントエンド部に含まれ、且つ、前記水平転送タイミング発生部とは別回路として備えることで、パルスの内部干渉(クロストーク)を削減することを特徴とする撮像装置。 - 画像信号を出力する複数の固体撮像素子と、
前記複数の固体撮像素子の水平転送のタイミング信号を発生する水平転送タイミング発生部と、
前記画像信号の低周波ノイズ成分を除去する相関二重サンプリング部を少なくとも含む複数のアナログフロントエンド部と、
前記相関二重サンプリング部を駆動するタイミング信号を発生する少なくとも1つのサンプリングタイミング発生部と、を備え、
前記水平転送タイミング発生部は少なくとも1つを備え、前記複数の固体撮像素子への水平転送タイミング信号を任意の位相に調整することで、伝送遅延による位相のずれを解消するものであって、
前記サンプリングタイミング発生部は前記アナログフロントエンド部に含まれ、且つ、前記水平転送タイミング発生部とは別回路として備えることで、パルスの内部干渉(クロストーク)を削減することを特徴とする撮像装置。 - 画像信号を出力する複数の固体撮像素子と、
前記複数の固体撮像素子の水平転送のタイミング信号を発生する水平転送タイミング発生部と、
前記画像信号の低周波ノイズ成分を除去する相関二重サンプリング部を少なくとも含む複数のアナログフロントエンド部と、
前記相関二重サンプリング部を駆動するタイミング信号を発生する少なくとも1つのサンプリングタイミング発生部と、を備え、
該サンプリングタイミング発生部は、前記複数の相関二重サンプリング部のサンプリング位相を任意の位相に調整し、及び、前記水平転送タイミング発生部は少なくとも1つを備え、前記複数の固体撮像素子への水平転送タイミング信号を任意の位相に調整することで、
前記複数の固体撮像素子からの伝送遅延による位相のずれを解消するものであって、
前記サンプリングタイミング発生部は前記アナログフロントエンド部に含まれ、且つ、前記水平転送タイミング発生部とは別回路として備えることで、パルスの内部干渉(クロストーク)を削減することを特徴とする撮像装置。 - 前記水平転送タイミング発生部が複数備えられる場合、該複数の水平転送タイミング発生部は1チップで構成される回路とすることを特徴とする請求項2または3に記載の撮像装置。
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