JP7367569B2 - センサ制御装置、プログラムおよびセンサ制御方法 - Google Patents

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本発明は、センサ制御装置、プログラムおよびセンサ制御方法に関する。
従来、カメラと被写体の距離が変化したときにレンズの位置を変化させ、ピントを自動で調整するAF(Auto Focus)機能が知られている。AF機能は、外部からのトリガの入力に従いAFセンサで得られる2次元座標の画素情報から1画素ずつAD(Analogue-Digital)変換を行う画像処理を、カメラレンズを動かしながら行うことで、集光している領域を特定してピントを合わせている。
ところで、AF機能においては、上述のように、AFセンサの全ての画素情報を必要としておらず、集光している領域に対応する画素(有効範囲の画素)のみを必要としている。しかしながら、AFセンサから有効範囲の画素情報のみを読み出したい場合でも、入力されるトリガによりAFセンサの画素情報を順々に出力していき、結果的に全ての画素情報を出力する必要があり、処理時間がかかってしまう。
そこで、特許文献1には、画像データの転送を高速化する目的で、ダミー画素(無効範囲の画素)の出力期間で有効範囲の画素領域よりも転送クロックを速くする技術が開示されている。
しかしながら、特許文献1に開示の技術によれば、ダミー画素の出力期間で転送を高速化させてはいるが、逐次比較型のADCを用いた場合には、結果バッファのアドレスとAFセンサの画像の位置情報の対応関係が変化してしまう、という問題があった。
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、逐次比較型のAD変換器を用いた場合でも、結果バッファのアドレスとAFセンサの画像の位置情報を一致させることができ、かつ、AD変換を行わない画像位置のトリガ周期を短くすることで転送の高速化を図ることができるセンサ制御装置、プログラムおよびセンサ制御方法を提供することを目的とする。
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、AF(Auto Focus)センサを制御するAFセンサ制御システムにおいて、前記AFセンサの有効範囲の画素にかかる画像の位置においてはAD(Analogue-Digital)変換に必要な時間のトリガ周期のトリガ入力信号を生成し、前記AFセンサの無効範囲の画素にかかる画像の位置においては短いトリガ周期のトリガ入力信号を生成するトリガ生成部と、前記トリガ生成部から入力されるトリガ入力信号をカウントし、トリガ入力信号のカウント数に応じて有効範囲のトリガ入力信号と無効範囲のトリガ入力信号を切り替えて出力するトリガ選択部と、前記トリガ選択部で出力された有効範囲のトリガ入力信号からサンプリング信号を生成するAD制御部と、前記AD制御部で生成されたサンプリング信号に基づいて、前記AFセンサからのアナログ値をデジタル値に変換し、変換完了信号とともに出力するAD変換器と、画像の位置情報を変更しないように、前記トリガ選択部から出力された無効範囲のトリガ入力信号を遅延させ、無効範囲にかかるダミーの変換完了信号を出力するダミーEOC生成部と、前記変換完了信号と前記ダミーの変換完了信号との論理和をとった変換データを結果バッファに書き込むバッファ制御部と、を備えることを特徴とする。
本発明によれば、逐次比較型のAD変換器を用いた場合でも、結果バッファのアドレスとAFセンサの画像の位置情報を一致させることができ、かつ、AD変換を行わない画像位置のトリガ周期を短くすることで転送の高速化を図ることができる、という効果を奏する。
図1は、第1の実施の形態にかかるAFセンサ制御システムの構成を示すブロック図である。 図2は、AFセンサの画素情報を例示的に示す図である。 図3は、センサ制御装置の構成を示すブロック図である。 図4は、トリガ生成部で生成されるトリガ入力信号を示す図である。 図5は、トリガ選択部の動作を示すタイミングチャートである。 図6は、トリガ選択部の有効範囲/無効範囲のレジスタ設定例を示す図である。 図7は、トリガ選択部における選択処理の流れを示すフローチャートである。 図8は、AD制御部およびADCの動作を示すタイミングチャートである。 図9は、ADCにおけるAD変換例を示す図である。 図10は、ダミーEOC生成部の動作を示すタイミングチャートである。 図11は、ダミーEOC生成部の遅延値のレジスタ設定例を示す図である。 図12は、遅延なしの場合のバッファ制御部における動作を示すタイミングチャートである。 図13は、遅延ありの場合のバッファ制御部における動作を示タイミングチャートである。 図14は、第2の実施の形態にかかるトリガ周期変更によるトリガ選択部の有効範囲/無効範囲のレジスタ設定例を示す図である。
以下に添付図面を参照して、センサ制御装置、プログラムおよびセンサ制御方法の実施の形態を詳細に説明する。
(第1の実施の形態)
図1は、第1の実施の形態にかかるAFセンサ制御システム100の構成を示すブロック図である。図1に示すように、AF(Auto Focus)センサ制御システム100は、AFセンサ10と、センサ制御装置20と、結果バッファ30とを備える。
AFセンサ10は、カメラと被写体の距離が変化したときにレンズの位置を変化させ、ピントを自動で調整するAF(オートフォーカス)機能の制御に用いるものである。図2は、AFセンサ10の画素情報を例示的に示す図である。図2に示すように、AFセンサ10は、2次元座標の画素情報で構成されており、センサ制御装置20からのトリガ入力信号の入力によって画素の位置を移動させ、現在の画素位置でのアナログ値を順次出力する。
センサ制御装置20は、AFセンサ10に対してトリガ入力信号を出力して、AFセンサ10からの有効範囲の画素のアナログ値を取り込んでデジタル値に変換し、変換完了信号(EOC)とともに結果バッファ30に出力する。また、センサ制御装置20は、ダミー画素(無効範囲の画素)の変換完了信号(Dummy EOC)を結果バッファ30に出力する。
結果バッファ30は、センサ制御装置20から出力された変換完了信号(EOC)とダミーの変換完了信号(Dummy EOC)の論理和(OR)を変換データとして記憶する。
次に、センサ制御装置20について詳述する。
図3は、センサ制御装置20の構成を示すブロック図である。図3に示すように、センサ制御装置20は、トリガ生成部21、トリガ選択部22、AD(Analogue-Digital)制御部23、AD変換器であるADC24、ダミーEOC生成部25、バッファ制御部26を備える。
本実施の形態のセンサ制御装置20は、CPU(Central Processing Unit)などの制御装置と、ROM(Read Only Memory)やRAM(Random Access Memory)などの記憶装置と、を備えており、コンピュータを利用したハードウェア構成となっている。
本実施形態のセンサ制御装置20で実行されるプログラムは、インストール可能な形式又は実行可能な形式のファイルで、コンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録されて提供される。また、本実施形態のセンサ制御装置20で実行されるプログラムを、インターネット等のネットワークに接続されたコンピュータ上に格納し、ネットワーク経由でダウンロードさせることにより提供するように構成しても良い。また、本実施形態のセンサ制御装置20で実行されるプログラムをインターネット等のネットワーク経由で提供または配布するように構成しても良い。また、本実施形態のセンサ制御装置20で実行されるプログラムを、ROM等に予め組み込んで提供するように構成してもよい。
本実施の形態のセンサ制御装置20で実行されるプログラムは、上述した各部(トリガ生成部21、トリガ選択部22、AD(Analogue-Digital)制御部、AD変換器であるADC24、ダミーEOC生成部25、バッファ制御部26)を含むモジュール構成となっており、実際のハードウェアとしてはCPUが上記記憶装置からプログラムを読み出して実行することにより上記各部がRAM上にロードされ、トリガ生成部21、トリガ選択部22、AD制御部23、AD変換器であるADC24、ダミーEOC生成部25、バッファ制御部26がRAM上に生成されるようになっている。
なお、上述した各部(トリガ生成部21、トリガ選択部22、AD制御部23、AD変換器であるADC24、ダミーEOC生成部25、バッファ制御部26)の一部または全部は、例えばFPGA(Field Programmable Gate Array)等のプログラマブル・デバイス(PD)上に実装することができ、またはASICとして実装することができる。
まず、トリガ生成部21について説明する。トリガ生成部21は、トリガ入力信号を生成して出力する。
図4は、トリガ生成部21で生成されるトリガ入力信号を示す図である。図4に示すように、トリガ生成部21は、AFセンサ10の使用する範囲(有効範囲)の画素にかかる画像の位置においてはAD変換に必要な時間のトリガ周期のトリガ入力信号を生成し、使用しない範囲(無効範囲)の画素にかかる画像の位置においては短いトリガ周期のトリガ入力信号を生成する。
次に、トリガ選択部22について説明する。トリガ選択部22は、トリガ生成部21から入力されるトリガ入力信号をカウントし、トリガ入力信号のカウント数に応じて有効範囲のトリガ入力信号(有効範囲トリガ信号)と無効範囲のトリガ入力信号(無効範囲トリガ信号)を切り替えて出力する。
図5は、トリガ選択部22の動作を示すタイミングチャートである。図5に示すように、トリガ選択部22は、トリガ生成部21で出力されるトリガ入力信号をカウントし、切り替え設定値(ADTCNT[n](n=0,1,2,・・))と比較を行うことにより、有効範囲のトリガ入力信号(有効範囲トリガ信号)と無効範囲のトリガ入力信号(無効範囲トリガ信号)を切り替えて出力する。
すなわち、トリガ選択部22は、はじめにカウント値がADTCNT[0]となった場合に有効範囲に切り替え、次にADTCNT[1]となった場合に無効範囲に切り替える。トリガ選択部22は、この動作をADTCNT[2],ADTCNT[3]・・に対して順々に繰り返していく。
なお、上述した例は初期状態を無効範囲として設定したが、これに限るものではなく、初期状態を有効範囲と設定するようにしてもよい。
なお、トリガ選択部22の有効範囲/無効範囲の設定値の切り替えは、外部から制御できるようにしてもよい。ここで、図6はトリガ選択部22の有効範囲/無効範囲のレジスタ設定例を示す図である。図6に示すように、トリガ選択部22の内部に設定レジスタ(記憶回路)22aを有するようにし、外部のCPU(Central Processing Unit)を通して設定可能とする。これにより、有効範囲と無効範囲を可変可能とし、画像処理を行う画素範囲を自由に変更することができる。
図7は、トリガ選択部22における選択処理の流れを示すフローチャートである。図7に示すように、トリガ選択部22は、トリガ生成部21からトリガ入力信号を入力すると(ステップS1)、トリガ入力信号をカウントし(ステップS2)、無効範囲トリガ信号を出力する(ステップS3)。
次に、トリガ選択部22は、トリガ入力信号のカウントに基づき、カウント数が切り替え設定値(1)(ADTCNT[0])以上となった場合(ステップS4のYes)、有効範囲に切り替える(ステップS5)。
その後、トリガ選択部22は、トリガ生成部21からのトリガ入力信号をカウントし(ステップS6)、有効範囲トリガ信号を出力する(ステップS7)。
次に、トリガ選択部22は、トリガ入力信号のカウントに基づき、切り替え設定値(2)(ADTCNT[1])以上となった場合(ステップS8のYes)、無効範囲に切り替える(ステップS9)。
以上のように、トリガ選択部22は、カウント値が設定値になるごとに、有効範囲と無効範囲とを切り替えていく。
次に、AD制御部23およびADC24について説明する。AD制御部23は、トリガ選択部22で出力された有効範囲トリガ信号からサンプリング信号を生成する。ADC24は、AD制御部23で生成されたサンプリング信号に基づいて、AFセンサ10からのアナログ値をデジタル値に変換し、変換完了信号(EOC)とともに出力する。
図8は、AD制御部23およびADC24の動作を示すタイミングチャートである。図8に示すように、AD制御部23は、トリガ選択部22で出力された有効範囲トリガ信号から生成したサンプリング信号を、ADC24に出力する。ADC24は、AD制御部23で生成されたサンプリング信号に基づいて、AFセンサ10から取り込んだアナログ値のデジタル値への変換が完了すると、変換完了信号(EOC)を出力する。
図9は、ADC24におけるAD変換例を示す図である。図9には、12ビットの逐次比較型のADC24を示す。図9に示すように、ADC24は、サンプリング信号でサンプリングした入力電圧と比較電圧の比較を行い、入力電圧のほうが大きいならば1、小さいならば0として最上位ビット(MSB)から1サイクルごとに比較電圧を変更して比較する。ADC24は、最下位ビット(LSB)まで比較してデジタル値を決定していく。
すなわち、図9に示す例では、ADC24は、下記の動作を行う。
(1)まず、ADC24は、比較電圧を参照電圧Vrefの半分の電圧[1/2Vref]として、入力電圧と比較する。入力電圧のほうが小さいので、ADC24は、最上位ビットを“0”とする。
(2)次に、ADC24は、前の比較結果が0であったので、比較電圧を[1/2Vref-1/4Vref=1/4Vref]と小さくして、この小さくした比較電圧と入力電圧を比較する。入力電圧のほうが大きいので、ADC24は、BIT10を“1”とする。
(3)次に、ADC24は、前の比較結果が“1”であったので、比較電圧を[1/4Vref+1/8Vref=3/8Vref]と大きくして、この大きくした比較電圧と入力電圧を比較する。入力電圧のほうが小さいので、ADC24は、BIT9を“0”とする。
ADC24は、上記のようなこの比較を最下位ビットまで繰り返し、12ビットのデジタル値に変換する。すなわち、12ビットの逐次比較型のADC24は、12個の比較期間が必要であり12サイクル必要である。
次に、ダミーEOC生成部2525について説明する。ダミーEOC生成部2525は、画像の位置情報を変更しないように、トリガ選択部22から出力された無効範囲トリガ信号を遅延させ、ダミーの変換完了信号(Dummy EOC)を出力する。
図10は、ダミーEOC生成部25の動作を示すタイミングチャートである。図10に示すように、ダミーEOC生成部25は、トリガ選択部22からの無効範囲トリガ信号を外部から与えられる設定値のクロック分遅延させ、ダミーの変換完了信号(Dummy EOC)として結果バッファ30に出力する。このように、トリガ選択部22からの無効範囲トリガ信号を遅延させるのは、AFセンサ10の画像の位置情報と結果バッファ30の対応関係が変化しないようにするためである。
AD変換にかかる時間は、ADC24の種類、分解能、サンプリング時間によって決まっている。逐次比較型のADC24の12ビットの場合、図8に示したようになる。図8に示すように、変換完了信号のタイミングでデジタル変換後の変換デジタル値(有効画素)を結果バッファに書き込むこととなる。そのため、図8に示すようにアナログ値を取りこんでからデジタル値を出力するまでの時間が長い場合、有効画素用の入力トリガをダミー画素用の入力トリガより先に取り込んでも、ダミー画素が有効画素よりも結果バッファ30に先に書き込まれ、結果格納バッファのアドレスとセンサ画像位置情報の対応関係が変化してしまう。したがって、図10に示したダミーEOC生成部25の遅延値は、AFセンサ10の画像の位置情報と結果バッファ30の対応関係が変化しないようにするため、AD変換を行うのに必要な時間となる。
なお、ダミーEOC生成部25の遅延値は、外部から制御できるようにしてもよい。ここで、図11はダミーEOC生成部25の遅延値のレジスタ設定例を示す図である。図11に示すように、ダミーEOC生成部25の内部に遅延値の設定レジスタ(記憶回路)25aを有するようにし、外部のCPUを通して設定可能とする。これにより、サンプリングの設定を変更しタイミングが変化した場合でも、遅延値を変更することによって結果バッファ30のアドレスとAFセンサ10の画像の位置情報の対応を変化しないようにすることができる。
次に、バッファ制御部26について説明する。バッファ制御部26は、変換完了信号(EOC)およびダミーの変換完了信号(Dummy EOC)を基に、結果バッファ30に変換データを書き込む。バッファ制御部26は、変換完了信号(EOC)とダミーの変換完了信号(Dummy EOC)との論理和(OR)をとった変換データを、結果バッファ30に書き込む。
図12は遅延なしの場合のバッファ制御部26における動作を示すタイミングチャート、図13は遅延ありの場合のバッファ制御部26における動作を示タイミングチャートである。もし、ダミーEOC生成部25での遅延がない場合、図12に示すように、AFセンサ10の画像の位置情報と結果バッファ30のアドレスの対応がとれなくなる。これは、有効範囲トリガ信号は変換完了信号(EOC)を出力するまで時間がかかるからである。そこで、図13に示すように、無効範囲トリガ信号を遅延させることにより、画像の位置関係と結果バッファ30のアドレスの対応関係が変化しないようにしている。
このように本実施形態によれば、アナログ値を取り込んでからデジタル値を出力するまでの時間が長い逐次比較型のADC24を用いた場合でも、結果バッファ30のアドレスとAFセンサ10の画像の位置情報を一致させることができ、かつ、AD変換を行わない画像位置のトリガ周期を短くすることで転送の高速化を図ることができる。また、画像処理の効率を上げつつ、回路小型化と低消費電力化を実現することができる。
(第2の実施の形態)
次に、第2の実施の形態について説明する。
第2の実施の形態は、トリガ選択部22の有効範囲/無効範囲の切り替えをトリガの周期により判定可能とするようにした点が、第1の実施の形態と異なる。以下、第2の実施の形態の説明では、第1の実施の形態と同一部分の説明については省略し、第1の実施の形態と異なる箇所について説明する。
ここで、図14は第2の実施の形態にかかるトリガ周期変更によるトリガ選択部22の有効範囲/無効範囲のレジスタ設定例を示す図である。図14に示すように、トリガ生成部21は、トリガ周期検知回路21aを有している。トリガ周期検知回路21aは、比較器21b、トリガカウンタ21cを有している。比較器21bは、トリガ入力信号の周期とAD変換に必要な時間の比較を行う。トリガカウンタ21cは、トリガ生成部21に入力されるトリガ入力信号をカウントする。
トリガ生成部21は、トリガ周期検知回路21aの比較器21bでトリガ入力信号の周期とAD変換に必要な時間の比較を行う。トリガ生成部21は、比較器21bで比較を行った結果、トリガ選択部22の有効範囲と無効範囲の切り替えが必要な場合、トリガ周期検知回路21aのトリガカウンタ21cでカウントしたトリガ入力信号のカウント値をトリガ選択部22の有効範囲/無効範囲の設定値レジスタ22aに設定する。
このようにすることで、トリガ入力信号のトリガ周期に基づいて有効範囲と無効範囲の切り替えを行うことができる。
なお、トリガ生成部21のAD変換に必要な時間は、外部から設定する値とする。トリガ生成部21で出力したトリガ入力信号数をカウントしておき、トリガ生成部21は、トリガ入力信号のトリガ周期とAD変換に必要な時間との大小関係が変化したときに、出力したトリガ入力信号数+1の値(カウント値)をトリガ選択部22の設定レジスタ(記憶回路)22aに有効範囲/無効範囲の設定値として順々に設定していく。
このように本実施形態によれば、トリガ入力信号のトリガ周期を計測して、自動で有効範囲/無効範囲を切り替えることにより、有効範囲/無効範囲の設定を行う時間を短縮することができる。
10 AFセンサ
20 センサ制御装置
21 トリガ生成部
22 トリガ選択部
23 AD制御部
24 AD変換器
25 ダミーEOC生成部
26 バッファ制御部
特開2004-172861号公報

Claims (7)

  1. AF(Auto Focus)センサを制御するセンサ制御装置において、
    前記AFセンサの有効範囲の画素にかかる画像の位置においてはAD(Analogue-Digital)変換に必要な時間のトリガ周期のトリガ入力信号を生成し、前記AFセンサの無効範囲の画素にかかる画像の位置においては短いトリガ周期のトリガ入力信号を生成するトリガ生成部と、
    前記トリガ生成部から入力されるトリガ入力信号をカウントし、トリガ入力信号のカウント数に応じて有効範囲のトリガ入力信号と無効範囲のトリガ入力信号を切り替えて出力するトリガ選択部と、
    前記トリガ選択部で出力された有効範囲のトリガ入力信号からサンプリング信号を生成するAD制御部と、
    前記AD制御部で生成されたサンプリング信号に基づいて、前記AFセンサからのアナログ値をデジタル値に変換し、変換完了信号とともに出力するAD変換器と、
    画像の位置情報を変更しないように、前記トリガ選択部から出力された無効範囲のトリガ入力信号を遅延させ、無効範囲にかかるダミーの変換完了信号を出力するダミーEOC生成部と、
    前記変換完了信号と前記ダミーの変換完了信号との論理和をとった変換データを結果バッファに書き込むバッファ制御部と、
    を備えることを特徴とするセンサ制御装置。
  2. 前記トリガ選択部は、有効範囲と無効範囲を可変可能とする、
    ことを特徴とする請求項1に記載のセンサ制御装置。
  3. 前記トリガ生成部は、トリガ入力信号の周期とAD変換に必要な時間の比較を行った結果、前記トリガ選択部の有効範囲と無効範囲の切り替えが必要な場合、前記トリガ選択部の有効範囲と無効範囲を変更する、
    ことを特徴とする請求項2に記載のセンサ制御装置。
  4. 前記ダミーEOC生成部は、AD変換を行うのに必要な時間だけ前記トリガ選択部から出力された無効範囲のトリガ入力信号を遅延させる、
    ことを特徴とする請求項1ないし3の何れか一項に記載のセンサ制御装置。
  5. 前記ダミーEOC生成部は、前記トリガ選択部から出力された無効範囲のトリガ入力信号を遅延させる遅延値を可変可能とする、
    ことを特徴とする請求項1ないし4の何れか一項に記載のセンサ制御装置。
  6. AF(Auto Focus)センサを制御するセンサ制御装置のコンピュータを、
    前記AFセンサの有効範囲の画素にかかる画像の位置においてはAD(Analogue-Digital)変換に必要な時間のトリガ周期のトリガ入力信号を生成し、前記AFセンサの無効範囲の画素にかかる画像の位置においては短いトリガ周期のトリガ入力信号を生成するトリガ生成部と、
    前記トリガ生成部から入力されるトリガ入力信号をカウントし、トリガ入力信号のカウント数に応じて有効範囲のトリガ入力信号と無効範囲のトリガ入力信号を切り替えて出力するトリガ選択部と、
    前記トリガ選択部で出力された有効範囲のトリガ入力信号からサンプリング信号を生成するAD制御部と、
    前記AD制御部で生成されたサンプリング信号に基づいて、前記AFセンサからのアナログ値をデジタル値に変換し、変換完了信号とともに出力するAD変換器と、
    画像の位置情報を変更しないように、前記トリガ選択部から出力された無効範囲のトリガ入力信号を遅延させ、無効範囲にかかるダミーの変換完了信号を出力するダミーEOC生成部と、
    前記変換完了信号と前記ダミーの変換完了信号との論理和をとった変換データを結果バッファに書き込むバッファ制御部と、
    として機能させるためのプログラム。
  7. AF(Auto Focus)センサを制御するセンサ制御方法であって、
    前記AFセンサの有効範囲の画素にかかる画像の位置においてはAD(Analogue-Digital)変換に必要な時間のトリガ周期のトリガ入力信号を生成し、前記AFセンサの無効範囲の画素にかかる画像の位置においては短いトリガ周期のトリガ入力信号を生成するトリガ生成工程と、
    前記トリガ生成工程で入力されるトリガ入力信号をカウントし、トリガ入力信号のカウント数に応じて有効範囲のトリガ入力信号と無効範囲のトリガ入力信号を切り替えて出力するトリガ選択工程と、
    前記トリガ選択工程で出力された有効範囲のトリガ入力信号からサンプリング信号を生成するAD制御工程と、
    前記AD制御工程で生成されたサンプリング信号に基づいて、前記AFセンサからのアナログ値をデジタル値に変換し、変換完了信号とともに出力するAD変換器と、
    画像の位置情報を変更しないように、前記トリガ選択工程で出力された無効範囲のトリガ入力信号を遅延させ、無効範囲にかかるダミーの変換完了信号を出力するダミーEOC生成工程と、
    前記変換完了信号と前記ダミーの変換完了信号との論理和をとった変換データを結果バッファに書き込むバッファ制御工程と、
    を含むセンサ制御方法。
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