JPH0723302A - ストロボ画像を取り込むための固体撮像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 被写体画像の取り込み漏れや取り込み画像の
位置ズレがなく、簡略な構成を有する、ストロボ画像取
り込み固体撮像装置を提供する。 【構成】 インターライン転送型のＣＣＤ撮像素子を有
し、ストロボ発光により画像を取り込むテレビカメラ
は、前記ストロボ発光のタイミングを示すトリガ信号を
外部から入力し、その立上りに同期して前記ＣＣＤ撮像
素子を電荷掃き出し状態から電荷蓄積状態にし、前記ト
リガ信号の立上りから前記ストロボ発光期間が経過した
時点で、前記ＣＣＤ撮像素子に蓄積された信号電荷を順
次読み出す。そして、電荷読み出しが終了すると、ＣＣ
Ｄ撮像素子は再び電荷掃き出し状態へ戻り、ストロボ発
光待機状態となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は電荷蓄積型かつインター
ライン転送型撮像素子を有する固体撮像装置に係り、特
にストロボを発光させて画像を取り込む固体撮像装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】工場の検査ラインなどでは、移動する製
品をＣＣＤ（電荷結合素子）テレビカメラで撮影し、そ
の画像を処理することで製品の自動検査を行う方法がよ
く採用されている。この場合、移動する被写体をぶれな
く撮影するためにストロボ発光による画像の取り込みが
行われている。

【０００３】図４は、従来のストロボ発光型ＣＣＤテレ
ビカメラの動作を示すタイミングチャートである。

【０００４】ＣＣＤテレビカメラの２次元配列画素は奇
数ライン及び偶数ラインからなり、それぞれのラインの
画素が１／３０秒間の電荷蓄積を行い、これを１／６０
秒毎、即ち１フィールド毎に、奇数ライン及び偶数ライ
ンを交互に読み出すことでテレビの１画面である１フレ
ーム分の画像を得ている。

【０００５】ストロボ発光型カメラではストロボ発光時
の照度に合わせてレンズ絞りを調整しているために、図
４に示すように、ストロボ発光のない期間はＣＣＤ素子
に入射する光量が少なくなり、その結果、映像信号が出
力されない。

【０００６】ストロボ発光があると、奇数ライン及び偶
数ラインのＣＣＤ画素に電荷が蓄積され（図中の斜線
部）、次の電荷読み出し信号によって奇数ラインの蓄積
電荷が読み出されて１フィールド分の映像信号が出力さ
れ、更に続く電荷読み出し信号によって偶数ラインの蓄
積電荷が読み出されて１フィールド分の映像信号が出力
される。こうして、ストロボ発光後の２フィールド期間
で１フレーム分の映像信号が出力される。

【０００７】このようにストロボによって照らされた被
写体の画像だけがＣＣＤテレビカメラに取り込まれるた
めに、ストロボ発光期間を短くすることで高速度撮影が
可能となり、移動する被写体の画像を静止画像のように
ぶれなく取り込むことができる。

【０００８】しかしながら、ストロボ発光動作とＣＣＤ
の蓄積電荷読み出し動作とを別個に実行すると、図５に
示すように、ストロボ発光のタイミングが電荷読み出し
信号のタイミングと重なった場合には、レベルの異なる
映像信号が３フィールドにわたって出力し、正常な画像
取り込みができないことになる。

【０００９】そこで、従来のストロボ発光型ＣＣＤテレ
ビカメラでは、ストロボ発光期間と電荷読み出し信号の
タイミングとが重なるような場合には、ストロボ発光を
禁止したり、ストロボ発光期間をずらせたり、あるいは
その時点での画像の取り込みを禁止したりする方法が採
用されていた（特開平３−９８３８８号公報を参照のこ
と）。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のＣＣＤテレビカメラでは、ストロボ発光の禁止、発
光期間のシフトなどによって電荷読み出しタイミングと
の重なりを回避しているために、被写体画像の取り込み
漏れが生じ、あるいは画像を取り込んだときの被写体の
位置ズレが生じる。

【００１１】更に、ストロボ発光装置の制御装置側に、
発光禁止や発光タイミング変更のための回路を設ける必
要がある。

【００１２】そこで、本発明の目的は、被写体画像の取
り込み漏れや取り込み画像の位置ズレが生じない簡略な
構成の固体撮像装置を提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明による固体撮像装
置は、電荷蓄積型かつインターライン転送型の固体撮像
素子を有し、ストロボ発光により画像を取り込む固体撮
像装置であって、前記ストロボ発光のタイミングを示す
トリガ信号を入力する入力手段と、前記トリガ信号の入
力に同期して、前記固体撮像素子を電荷掃き出し状態か
ら電荷蓄積状態にするシャッタ手段と、前記トリガ信号
の入力時点から前記ストロボ発光期間が経過した時点
で、前記固体撮像素子に蓄積された信号電荷を読み出す
信号電荷読み出し手段と、からなることを特徴とする。

【００１４】

【作用】ストロボ発光のタイミングを示すトリガ信号の
入力に同期して、固体撮像素子の電荷蓄積動作、そして
蓄積電荷の読み出し動作を順次行う。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照しながら
説明する。

【００１６】図１は、本発明による固体撮像装置の一実
施例を示す概略的ブロック構成図である。

【００１７】同図において、ＣＣＤ撮像素子１はインタ
ーライン転送型ＣＣＤエリアセンサであり、各画素に入
射光量に応じた電荷を蓄積し、それらを駆動制御回路２
からの制御信号に従って順次転送し、映像信号として映
像信号処理回路３へ出力する。

【００１８】駆動制御回路２は、ＣＣＤ撮像素子１を駆
動するためのリセット信号、水平転送信号、垂直転送信
号、電荷読み出し信号などの各種信号を出力する。な
お、ＣＣＤ撮像素子１の各画素に蓄積された信号電荷を
読み出すための電荷読み出し信号は、垂直転送信号に重
畳されてＣＣＤ撮像素子１へ出力される。

【００１９】映像信号処理回路３は、ＣＣＤ撮像素子１
から入力した映像信号に対してサンプルホールド、クラ
ンプ、増幅、リセットノイズ除去、γ処理などの映像信
号処理を行い、それに同期信号を付加してテレビジョン
信号として出力する。

【００２０】ＣＣＤ撮像素子１は、更に、縦型オーバー
フロードレイン（ＶＯＤ）構造のセンサであり、ＶＯＤ
電子シャッタ回路４から出力される電荷掃き捨て信号に
よって電荷蓄積制御が行われる。例えば、ＶＯＤ電子シ
ャッタ回路４からの電荷掃き捨て信号が立ち上がると、
ＣＣＤ撮像素子１は各画素に蓄積された電荷を排出して
リセット状態となり、電荷掃き捨て信号が立ち下がる
と、各画素に入射光量に応じた信号電荷が蓄積する電荷
蓄積状態となる。

【００２１】同期信号発生回路５は、水平同期信号、垂
直同期信号等の同期信号を駆動制御回路２、映像信号処
理回路３及びＶＯＤ電子シャッタ回路４へ供給する。

【００２２】また、ストロボ発光のタイミングを示すト
リガ信号は外部からトリガ信号入力回路６に入力し、ト
リガ信号入力回路６はトリガ信号の立上りに同期したタ
イミング信号を駆動制御回路２、ＶＯＤ電子シャッタ回
路４及び同期信号発生回路５へ出力する。

【００２３】図２は、本実施例を用いたテレビカメラの
全体構成を示すブロック図である。

【００２４】同図において、ストロボタイミング発生回
路１１はトリガ信号を出力し、トリガ信号を入力してド
ライバ１２はストロボ１３を発光させる。

【００２５】また、ＣＣＤテレビカメラ１４は図１に示
す本実施例の回路を含み、トリガ信号をトリガ信号入力
回路６に入力する。そして、ストロボ１３の発光により
照明された被写体の画像をＣＣＤ撮像素子１によって電
気信号に変換する。なお、図示されていないが、ＣＣＤ
テレビカメラにはＣＣＤ撮像素子１上に被写体像を結像
させるためのレンズ系が設けられている。

【００２６】次に、本実施例の動作を説明する。

【００２７】図３は、本実施例の動作を説明するための
模式的なタイミングチャートである。

【００２８】トリガ信号が入力する前の状態では、ＶＯ
Ｄ電子シャッタ回路４から電荷掃き捨て信号がＣＣＤ撮
像素子１へ出力されており、ＣＣＤ撮像素子１の各画素
は常時リセット状態となっている。また、駆動制御回路
２からＣＣＤ撮像素子１への電荷読み出し信号の出力は
停止されている。

【００２９】ストロボタイミング発生回路１１からトリ
ガ信号が出力されると、トリガ信号入力回路６はその立
上りを検出してタイミング信号を駆動制御回路２、ＶＯ
Ｄ電子シャッタ回路４及び同期信号発生回路５へ出力す
る。

【００３０】ＶＯＤ電子シャッタ回路４は、トリガ信号
の立上りに同期して電荷掃き捨て信号を立ち下げ、これ
によってＣＣＤ撮像素子１は電荷蓄積状態となる。この
状態でストロボ１３が発光する。

【００３１】ストロボ１３の発光によって被写体が照明
され、その画像に対応した量の電荷がＣＣＤ撮像素子１
の各画素に蓄積される。

【００３２】ストロボ発光が終了すると、同期信号発生
回路５から出力される垂直同期信号がリセットされ、更
に駆動制御回路２からＣＣＤ撮像素子１に出力される垂
直転送信号に電荷読み出し信号が重畳される。

【００３３】この電荷読み出し信号によって、ＣＣＤ撮
像素子１に蓄積された信号電荷が順次読み出され、映像
信号処理回路３を通してテレビジョン信号として出力さ
れる。

【００３４】なお、図３では、第１の電荷読み出し信号
によってＣＣＤ撮像素子１の奇数ラインの信号電荷読み
出しと、第１の電荷読み出し信号によって偶数ラインの
信号電荷読み出しとが、２フィールド、即ち１フレーム
にわたって行われる様子が模式的に示されている。

【００３５】ＣＣＤ撮像素子１から電荷読み出しが終了
すると、ＶＯＤ電子シャッタ回路４から電荷掃き捨て信
号が出力されてＣＣＤ撮像素子１はリセットされるとと
もに、駆動制御回路２から電荷読み出し信号が出力され
なくなり、ＣＣＤ撮像素子１はストロボ発光待機状態に
戻る。

【００３６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明による固体
撮像装置は、ストロボ発光タイミングに同期して撮像素
子の信号電荷蓄積及びその読み出し動作を行うために、
従来のようなストロボ発光禁止や発光タイミングのシフ
トなどが不要となり、いつでもストロボを発光させて画
像を取り込むことが可能となる。このために、被写体の
画像取り込み漏れや取り込み位置のズレなどが生じな
い。

【００３７】また、ストロボ発光タイミングを制御する
必要がないために、制御系の回路を簡略化できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による固体撮像装置の一実施例を示す概
略的ブロック構成図である。

【図２】本実施例を用いたテレビカメラの全体構成を示
すブロック図である。

【図３】本実施例の動作を説明するための模式的なタイ
ミングチャートである。

【図４】従来のストロボ発光型ＣＣＤテレビカメラの動
作を示すタイミングチャートである。

【図５】従来のストロボ発光型ＣＣＤテレビカメラの問
題点を説明するためのタイミングチャートである。

【符号の説明】

１ ＣＣＤ撮像素子 ２ 駆動制御回路 ３ 映像信号処理回路 ４ ＶＯＤ電子シャッタ回路 ５ 同期信号発生回路 ６ トリガ信号入力回路 １１ ストロボタイミング発生回路 １２ ドライバ １３ ストロボ １４ ＣＣＤテレビカメラ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電荷蓄積型かつインターライン転送型の
   固体撮像素子を有し、ストロボ発光により画像を取り込
   む固体撮像装置において、 前記ストロボ発光のタイミングを示すトリガ信号を入力
   する入力手段と、 前記トリガ信号の入力に同期して、前記固体撮像素子を
   電荷掃き出し状態から電荷蓄積状態にするシャッタ手段
   と、 前記トリガ信号の入力時点から前記ストロボ発光期間が
   経過した時点で、前記固体撮像素子に蓄積された信号電
   荷を読み出す信号電荷読み出し手段と、 からなることを特徴とするストロボ画像を取り込むため
   の固体撮像装置。
2. 【請求項２】 インターライン転送型のＣＣＤ撮像素子
   を有し、ストロボ発光により画像を取り込む固体撮像装
   置において、 前記ストロボ発光のタイミングを示すトリガ信号を外部
   から入力する入力手段と、 前記トリガ信号の立上りに同期して、前記ＣＣＤ撮像素
   子を電荷掃き出し状態から電荷蓄積状態にするシャッタ
   手段と、 前記トリガ信号の立上りから前記ストロボ発光期間が経
   過した時点で、前記ＣＣＤ撮像素子に蓄積された信号電
   荷を順次読み出す信号電荷読み出し手段と、 からなることを特徴とするストロボ画像を取り込むため
   の固体撮像装置。
3. 【請求項３】 前記シャッタ手段は、前記信号電荷読み
   出し手段によって前記ＣＣＤ撮像素子の信号電荷が全て
   読み出された後で、前記ＣＣＤ撮像素子を電荷掃き出し
   状態にすることを特徴とする請求項２記載の固体撮像装
   置。