KR100445213B1 - 촬상장치및그제어장치 - Google Patents

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KR100445213B1 KR10-1998-0700978A KR19980700978A KR100445213B1 KR 100445213 B1 KR100445213 B1 KR 100445213B1 KR 19980700978 A KR19980700978 A KR 19980700978A KR 100445213 B1 KR100445213 B1 KR 100445213B1
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기쿠에 시모카와
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소니 가부시끼 가이샤
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Abstract

전송로(1)에 의해 이송되는 이동 물체(2)를 위치 센서(3)에 의해 검출하며, 위치 센서(3)의 검출 출력에 기초하여 펄스폭 가변 설정 회로(5)에 의해 펄스폭 가변 설정인 트리거 펄스 신호(TRIG-IN)를 생성하며, 변조 HD 신호 작성부(22)에 의해 상기 트리거 펄스 신호(TRIG-IN)에 근거하여 생성되는 해당 트리거 펄스 신호의 하강 에지를 기준 타이밍으로 한 변조 동기 신호(TG-VD, TG-HD)와 상기 트리거 펄스 신호(TRIG-IN)의 상승 에지를 기준 타이밍으로 한 셔터 제어 신호(SHCLTL)를 CCD 카메라(10)에 공급하며, 상기 펄스폭 가변 설정 회로(5)에 의해 생성되는 트리거 펄스 신호(TRIG-IN)의 펄스폭에 따른 유효 노광 기간에서 피사체의 촬상을 행하게 함으로써, 랜덤 주기의 동기 신호에 동기시킬 수 있으며, 또한 광범위하게 걸친 노광 기간의 연속적인 가변 제어를 가능하게 하였다.

Description

촬상 장치 및 그 제어 장치{Image pickup device and controller for the same}
본건 출원인은 라인간 전송(IT: Interline Transfer)형의 고체 촬상 소자(CCD 이미지 센서)의 전하 축적 시간을 제어하는 것에 의해, 기계적인 아이리스(iris)를 사용하지 않고서 노광 시간을 절약하는 전자 셔터(shutter) 기능을 갖는 촬상 장치를 특개평 4-119776호에서 제안하고 있다. 이 촬상 장치에서는 전자 셔터 기능을 사용함으로써, 피사체의 움직임에 따라서 상기 셔터 속도를 가변할 수 있으며, 특히 고속 이동체에 있어서의 화상을 받아들이는 것이 유리하다.
여기서, 예를 들면 주로 FA 용으로 사용되고, 이동하는 물체의 촬상을 행하는 촬상 장치에서는, 예를 들면 도 1에 도시하는 바와 같은 구성이 채용되고 있고, 이동로(200)상을 이동하는 물체(201)가 촬상부(202)의 앞으로 이동하면, 이것을 위치 검출부(203)가 검출하며, 도 2의 (a)의 시간(t11)에 나타내는 로우 레벨의 트리거 신호를 셔터 신호 발생 회로(204)에 공급한다.
상기 셔터 신호 발생 회로(204)는 상기 트리거 신호가 공급되면, 도 2의 (b)의 시간(t11)에 나타내는 바와 같이 셔터 신호를 CCD 제어 회로(205)에 공급한다. 상기 CCD 제어 회로(205)는 상기 셔터 신호가 공급되면 CCD 이미지 센서(206)의 광전 변환부에 축적된 전하를 오버플로 드레인에 버리기 위한 셔터 제어 신호의 공급을 정지한다. 이로 인해, 상기 CCD 이미지 센서(206)의 광전 변환부의 각 화소에 유동 전하의 축적이 개시된다.
상기 CCD 제어 회로(205)에는, 동기 신호 발생 회로(207)로부터 도 2의 (c)의 시간(t11) 내지 시간(t12)에 나타내는 수직 동기 신호 및 도 2의 (d)에 도시하는 수평 동기 신호가 공급되고 있다. 상기 CCD 제어 회로(205)는 상기 셔터 제어 신호가 공급되면, 도 2의 (c)에 도시하는 수직 동기 신호의 하강 시간(t11)으로부터, 도 2의 (d)에 도시하는 수평 동기 신호의 펄스 수를 9발 카운트한 후, 클록을 수백 카운트한 후 도 2의 (e)에 도시하는 시간(t13)에 독출 신호를 상기 CCD 이미지 센서(206)에 공급한다. 이것에 의해, 상기 도 2의 (b)의 시간(t11)에 셔터 제어 신호가 상기 CCD 이미지 센서(206)에 공급된 후, 도 2의 (e)의 시간(t13)에 상기 CCD 이미지 센서(206)에 상기 독출 신호가 공급되기까지의 동안, 촬상 렌즈(208)를 통하여 조사되는 촬상 광에 따른 전하가 해당 CCD 이미지 센서(206)에 축적되며, 이 시간(t11) 내지 시간(t13) 사이가 전하 축적 시간이 된다.
또, 도 2의 (f)는 수직 블랭킹 기간(VBLK)을 도시한다.
상기 CCD 이미지 센서(206)로부터 읽혀진 전하는, 촬상 신호로서 신호 처리 회로(209)에 공급된다. 상기 신호 처리 회로(209)는 상기 촬상 신호에 동기 신호를 부가하는 등의 신호 처리를 시행하며, 이것을 비디오 신호로서 출력 단자(210)를 통하여 출력한다. 이 출력 단자(210)를 통하여 출력되는 비디오 신호는 예를 들면 모니터에 공급된다. 이로 인해, 상기 물체(201)를 이동시킨 경우에 있어서의 해당 물체(201)의 상태를 분석할 수 있다.
이러한 이동하는 물체의 촬상을 행하는 촬상 장치는, 주로 FA 용으로서 사용되고 있기 때문에, 상기 도 1에 도시한 물체(201)를 고속으로 이동시키며, 예를 들면 1/10000초 등의 고속 셔터로 촬상하고자 하는 경우가 있다.
그러나, 상기 촬상 장치에서는, 예를 들면 수직 동기 신호의 하강으로부터 수평 동기 신호의 펄스 수를 9발 카운트한 후, 클록을 수백 카운트한 타이밍에서 독출 신호를 CCD 이미지 센서에 공급한다. 즉, 상기 독출 신호의 출력 타이밍이 CCD 이미지 센서의 화소 배열에 기초하여 미리 고정되어 설정되어 있다.
따라서, 상기 촬상 장치의 전하 축적 시간은 상기 수직 동기 신호의 하강 시각으로부터 상기 독출 신호가 출력되는 시각까지의 시간 이하에는 단축하는 것은 불가능하였다. 이로 인해, 종래의 촬상 장치는 1/10000 초 등의 고속 셔터에 의한 촬상을 할 수 없었다.
상기 촬상 장치는 상술한 바와 같이 위치 검출부(203)로부터 공급되는 트리거 신호에 따라서 유효 전하의 축적을 개시하도록 되어 있다. 즉, 상기 촬상 장치는 위치 검출부(203)로부터 공급되는 트리거 신호의 타이밍에 따라서 동작하며, 예를 들면 도 3의 (a)에 도시하는 바와 같이, 임의의 타이밍으로 트리거 신호가 공급되면, 소정의 전하 축적 시간 즉 노광 시간의 후에, 도 3의 (b)에 도시하는 독출 신호를 CCD 이미지 센서에 공급하며, 광전 변환부의 각 화소에 축적한 전하를 수직전송부에 읽어 내는 동시에, 수직 동기 신호(V-SYNC)를 발생하며, 도 3의 (c)에 도시하는 바와 같이, 발생한 수직 동기 신호(V-SYNC)에 동기시켜 수직 전송부에 읽어낸 전하를 촬상 신호로서 수평 전송부를 통하여 출력하도록 되어 있다.
또한, 본건 출원인은 특개소 제 6-1525502 호에 있어서, 임의의 타이밍으로 발생되는 트리거 신호에 기초하여 변조 동기 신호를 생성함으로써, 랜덤주기의 동기 신호에 동기시키며, 1/10000초 등의 고속 셔터에 의한 촬상을 가능하게 한 촬상 시스템을 제안하고 있다.
그런데, 상술한 바와 같은 종래의 촬상 시스템에 있어서는, 고속 셔터에 의한 촬상은 가능하지만, 노광 기간을 넓은 범위에 걸쳐서 연속적으로 가변 설정하는 것은 불가능하다.
그래서, 본 발명의 목적은 랜덤 주기의 동기 신호에 동기시킬 수 있으며, 또한 광범위하게 걸친 노광 기간의 연속적인 가변 제어를 가능하게 한 촬상 장치 및 그 제어 장치를 제공하는 것에 있다.
본 발명은 예를 들면, 고속으로 이동하는 물체를 촬상하는 데 적합한 공장 자동화(FA: Factory Automation)용의 촬상 장치 및 그 제어 장치에 관한 것이다.
도 1은 종래의 촬상 장치의 구성을 도시하는 블록도.
도 2는 종래의 촬상 장치의 동작을 도시하는 타임차트.
도 3은 종래의 촬상 장치에 있어서의 트리거 펄스 신호에 동기한 촬상 동작을 도시하는 타임차트.
도 4는 본 발명을 적용한 촬상 시스템의 구성을 도시하는 블록도.
도 5는 상기 촬상 시스템에 있어서의 펄스폭 가변 설정 회로의 구체적인 구성예를 도시하는 회로도.
도 6은 상기 펄스폭 가변 설정 회로의 동작을 도시하는 타임차트.
도 7은 상기 촬상 시스템에 있어서의 CCD 카메라에 사용한 CCD 이미지 센서의 구조를 도시하는 모식적인 평면도.
도 8은 상기 CCD 카메라의 구성을 도시하는 블록도.
도 9는 상기 CCD 카메라에 있어서의 타이밍 발생기의 구성을 도시하는 블록도.
도 10은 상기 타이밍 발생기에 있어서의 H-카운터의 구성을 도시하는 블록도.
도 11은 상기 H-카운터의 동작을 도시하는 타임차트.
도 12는 상기 촬상 시스템에 있어서의 화상 받아들임 장치의 라이트 이네이블 신호 작성부의 구성을 도시하는 블록도.
도 13은 상기 촬상 시스템에 있어서의 제어 장치의 변조 HD 신호 작성부의 구성을 도시하는 블록도.
도 14는 상기 변조 HD 신호 작성부의 극성 제어 회로의 구체적인 구성을 도시하는 회로도.
도 15는 상기 변조 HD 신호 발생기의 동작을 도시하는 타임차트.
도 16은 상기 라이트 이네이블 신호 작성부의 동작을 도시하는 타임차트.
도 17은 상기 제어 장치의 동작을 도시하는 타임차트.
도 18은 상기 타이밍 발생기의 동작을 도시하는 타임차트.
도 19는 상기 타이밍 발생기의 수직 전송 정지 기간에 있어서의 동작을 도시하는 타임차트.
도 20은 본 발명을 적용한 촬상 시스템에 있어서의 CCD 카메라의 다른 구성을 도시하는 블록도.
도 21은 본 발명을 적용한 촬상 시스템에 있어서의 CCD 카메라 외의 구성을 도시하는 블록도.
본 발명에 관계되는 촬상 장치는 입사된 광량에 따른 전하를 발생하는 수광 수단과, 상기 수광 수단에서 발생된 전하가 전송되는 수직 전송 수단과, 상기 수직 전송 수단을 통하여 전송된 전하를 출력하는 수평 전송 수단과, 셔터 제어 신호에 따라서 상기 수광 수단에 축적된 전하를 버리는 전하 소거부를 갖는 고체 촬상 소자와, 트리거 신호를 생성하는 트리거 신호 생성 수단과, 상기 트리거 신호의 입력 타이밍에 기초하여, 펄스폭이 가변 설정 가능한 트리거 펄스 신호를 생성하는 펄스폭 가변 설정 수단과, 상기 트리거 펄스 신호의 상승 에지를 기준 타이밍으로 하는 셔터 제어 신호와, 상기 트리거 펄스 신호의 하강 에지를 기준 타이밍으로 하는 동기 신호를 출력하는 신호 생성 수단과, 상기 수광 수단에 축적된 전하를 상기 수직 전송 수단으로 전송하기 위한 독출 신호와, 상기 수직 전송 수단에 읽혀진 전하를 상기 수평 전송 수단을 통하여 출력하기 위한 전송 신호를 상기 동기 신호의 타이밍에 기초하여 출력하는 구동 신호 생성 수단과, 상기 셔터 제어 신호, 상기 독출 신호 및 상기 전송 신호에 근거하여 상기 고체 촬상 소자를 구동하는 구동 수단을 구비하며, 상기 트리거 펄스 신호의 펄스폭에 따른 유효 노광 기간으로써 피사체의 촬상을 행하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 관계되는 촬상 장치는 입사된 광량에 따른 전하를 발생하는 수광 수단과, 상기 수광 수단에서 발생된 전하가 전송되는 수직 전송 수단과, 상기 수직 전송 수단을 통하여 전송된 전하를 출력하는 수평 전송 수단과, 제어 신호에 따라서 상기 수광 수단에 축적된 전하를 버리는 전하 소거 수단을 갖는 고체 촬상 소자와, 트리거 신호를 출력하는 트리거 신호 생성 수단과, 상기 트리거 신호의 입력 타이밍에 기초하여, 펄스폭이 가변 설정 가능한 트리거 펄스 신호를 생성하는 펄스폭 가변 설정 수단과, 상기 트리거 펄스 신호의 하강 에지의 타이밍에 기초하여 생성되는 제 1 셔터 제어 신호와, 상기 트리거 펄스 신호의 상승 에지의 타이밍에 기초하여 생성되는 제 2 셔터 제어 신호와, 상기 트리거 펄스 신호의 하강 에지의 타이밍에 근거하여 생성되는 동기 신호를 출력하는 신호 생성 수단과, 상기 제 1 셔터 제어 신호와 제 2 셔터 제어 신호의 한쪽을 선택적으로 출력하는 신호 선택수단과, 상기 수광 수단에 축적된 전하를 상기 수직 전송 수단으로 전송하기 위한 독출 신호와, 상기 수직 전송 수단에 읽혀진 전하를 상기 수평 전송 수단을 통하여 출력하기 위한 전송 신호를 상기 동기 신호에 기초하여 생성하는 구동 신호 생성 수단과, 상기 신호 선택 수단에 의해 선택된 상기 제 1 셔터 제어 신호 또는 제 2 셔터 제어 신호, 상기 독출 신호 및 전송 신호에 근거하여 상기 고체 촬상 소자를 구동하는 구동 수단을 갖는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 관계되는 촬상 장치의 제어 장치는, 피사체를 검출하며, 검출 신호를 출력하는 검출 수단과, 상기 검출 신호에 근거하여, 펄스폭의 가변 설정인 트리거 펄스 신호를 출력하는 펄스폭 가변 설정 수단과, 상기 트리거 펄스 신호의 상승 에지를 기준 타이밍으로 하는 셔터 제어 신호와, 상기 트리거 펄스 신호의 하강 에지를 기준 타이밍으로 하는 동기 신호를 생성하는 신호 생성 수단을 가지며, 상기 동기 신호와 상기 셔터 제어 신호를 촬상 장치에 공급하며, 상기 트리거 펄스 신호의 펄스폭에 따른 노광 기간 촬상을 행하게 하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 관계되는 촬상 장치의 제어 장치는, 피사체를 검출하여, 검출 신호를 출력하는 검출 수단과, 상기 검출 신호에 근거하여, 펄스폭이 가변 설정인 트리거 펄스 신호를 생성하는 펄스폭 가변 설정 수단과, 상기 트리거 펄스 신호의 하강 에지를 타이밍에 근거하여 생성되는 제 1 셔터 제어 신호와, 상기 트리거 펄스 신호의 상승 에지의 타이밍에 기초하여 생성되는 제 2 셔터 제어 신호와, 상기 트리거 펄스 신호의 하강 에지의 타이밍에 기초하여 생성되는 동기 신호를 출력하는 신호 생성 수단과, 상기 제 1 셔터 제어 신호와 상기 제 2 셔터 제어 신호의한쪽을 선택적으로 출력하는 신호 선택 수단을 가지며, 상기 동기 신호와, 제 1 셔터 제어 신호 또는 제 2 셔터 제어 신호 셔터 제어 신호를 촬상 장치에 공급하는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명을 실시하기 위한 가장 양호한 형태를 도면을 참조하면서 상세히 설명한다.
본 발명에 관계되는 촬상 장치 및 제어 장치는 예를 들면 도 4에 도시하는바와 같은 촬상 시스템에 적용된다.
이 촬상 시스템, 벨트 컨베어 등으로 이루어지는 이송로(1)에 의해 이송되는 이동 물체(2)를 위치 센서(3)에 의해 검출하여, 위치 센서(3)의 검출 출력에 기초하여 정지화을 촬상하는 촬상 시스템이며, 위치 센서(3)의 검출 출력에 기초하여 트리거 펄스 신호(TRIG-IN)를 생성하는 펄스폭 가변 설정 회로(5)와, 이 펄스폭 가변 설정 회로(5)에 의해 생성되는 트리거 펄스 신호(TRIG-IN)에 따라서 촬상을 행하여 비디오 신호를 출력하는 CCD 카메라(10)와 해당 CCD 카메라(10)의 동작의 제어를 하는 제어 장치(20)로 구성되는 촬상 장치와, 제어 장치(20)에 외부 동기 신호(EXT-HD, EXT-VD)를 공급하는 동시에, CCD 카메라(10)로부터의 비디오 신호를 받아들이는 화상 받아들임 장치(30)를 갖는다.
이 촬상 시스템에 있어서, 위치 센서(3)는 이송로(1)에 의해 이송되는 이동 물체(2)를 검출하여, 이동 물체(2)가 해당 위치 센서(3)의 전면에 도달하였을 때, 그 검출로서 트리거 신호(TRIG)를 발생하며, 이 트리거 신호(TRIG)를 펄스폭 가변 설정 회로(5)에 공급한다.
펄스폭 가변 설정 회로(5)는 그 구체적인 구성예를 도 5에 도시하는 바와 같이, 모노 멀티 진동기(5A)와, 이 모노 멀티 진동기(5A)에 외부 접속된 반고정 저항기(5A)와 콘덴서(5b)에 의한 시정수 회로(5B)로 구성된다. 이 펄스폭 가변 설정 회로(5)는 모노 멀티 진동기(5A)가 상기 위치 센서(3)로부터의 트리거 신호(TRIG)에 의해 트리거되는 것에 의해, 도 6에 도시하는 바와 같이, 시정수 회로(5B)의 시정수에 따른 펄스폭(W)의 트리거 펄스 신호(TRIG-IN)를 생성한다. 상기 시정수 회로(5B)의 시정수에 따른 트리거 펄스 신호(TRIG-IN)의 펄스폭(W)은, 반고정 저항기(5a)에 의해 연속적으로 가변 설정할 수 있도록 되어 있다.
그리고, 펄스폭 가변 설정 회로(5)는 상기 위치 센서(3)로부터의 검출 출력 신호에 따라서 생성된 트리거 펄스 신호(TRIG-IN)를 제어 장치(20)와 화상 받아들임 장치(30)에 공급한다.
제어 장치(20)는 펄스폭 가변 설정 회로로부터 공급되는 트리거 펄스 신호(TRIG-IN)에 기초하여, CCD 카메라(10)에 있어서의 노광의 타이밍을 제어하는 동시에, 화상 받아들임 장치(30)로부터 공급되는 라이트 이네이블 신호(WE)에 근거하여, CCD 카메라(10)가 비디오 신호를 출력하는 타이밍을 제어하도록 되어 있다.
CCD 카메라(10)는 제어 장치(20)로부터의 제어에 근거하여 이동 물체를 촬상하며, 제어 장치(20)로부터의 제어에 근거하는 타이밍으로 비디오 신호를 출력하여 화상 받아들임 장치(30)에 공급한다. 화상 받아들임 장치(30)는 CCD 카메라(10)로부터의 비디오 신호를 받아들이도록 되어 있다.
구체적으로는, 상기 제어 장치(20)는 CCD 카메라(10)에 수평 및 수직 동기 신호(SG-HD, SG-VD)를 공급하는 단자(C1, C2)와, CCD 카메라(10)에 수평 및 수직의 변조 동기 신호(TG-HD, TG-VD)를 공급하는 단자(C3, C4)와, 위치 센서(3)에 의한 이동 물체(2)의 검출에 근거하는 트리거 펄스 신호(TRIG-IN)가 펄스폭 가변 설정 회로(5)로부터 공급되는 단자(C5)와, 해당 단자(C5)에 공급되는 트리거 펄스 신호(TRIG-IN)에 기초하여 생성되는 셔터 제어 신호(SHCTL)를 CCD 카메라(10)에 공급하는 단자(C6)를 구비하고 있다.
또한, 상기 제어 장치(20)는 상기 화상 받아들임 장치(30)로부터 외부 동기 신호(EXT-HD, EXT-VD)가 공급되는 단자(C7, C8)와, 화상 받아들임 장치(30)로부터 라이트 이네이블 신호(WE)가 공급되는 단자(C9)와, 화상 받아들임 장치(30)로부터 단자(C7, C8)에 공급되는 외부 동기 신호(EXT-HD, EXT-VD)에 근거하여 동기 신호(SG-HD, SG-VD)를 발생하며, 발생한 동기 신호(SG-HD, SG-VD)를 단자(C1, C2)에 출력하는 동기 신호 발생부(21)와, 해당 동기 신호 발생부(21)로부터의 동기 신호(SG-HD, SG-VD)와 단자(C9)에 공급되는 라이트 이네이블 신호(WE) 등에 기초하여 변조 동기 신호(TG-HD, TG-VD)를 작성하며, 작성한 변조 동기 신호(TG-HD, TG-VD)를 단자(C3, C4)에 출력하는 동시에, 단자(C5)에 공급되는 트리거 펄스 신호(TRIG-IN)에 기초하여 셔터 제어 신호(SHCTL)를 생성하여 단자(C6)에 출력하는 변조 HD 신호 작성부(22)를 구비하고 있다.
그리고, 동기 신호 발생부(21)는 단자(C7, C8)로부터 공급되는 외부 동기 신호(EXT-HD, EXT-VD)에 따라서 수평 및 수직 동기 신호(SG-HD, SG-VD)를 발생하며, 단자(C1, C2)를 통하여 CCD 카메라(10)에 공급한다.
또한, 변조 HD 신호 작성부(22)는 단자(C5)로부터 공급되는 트리거 펄스 신호(TGIG-IN)의 타이밍에 따라서, 상기 동기 신호(SG-HD, SG-VD)와 라이트 이네이블 신호(WE)에 근거한 변조 수평 동기 신호(TG-HD) 및 변조 수직 동기 신호(TG-VD)를 발생하며, 단자(C3, C4)를 통하여 CCD 카메라(10)에 공급한다. 또한, 변조 HD 신호 작성부(22)는 설정된 셔터 속도에 따라서 상기 변조 수평 동기 신호(TG-HD)의 주파수를 가변하여, CCD 카메라(10)의 노광 시간 즉 전하 축적 시간을 제어하는 동시에, 단자(C9)에 공급되는 라이트 이네이블 신호(WE)에 동기한 타이밍으로 CCD 카메라(10)로부터의 비디오 신호가 화상 받아들임 장치(30)에 공급되도록, CCD 카메라(10)로부터의 비디오 신호의 출력을 제어하게 되고 있다.
상기 화상 받아들임 장치(30)는 외부 동기 신호(EXT-HD, EXT-VD)를 출력하는 단자(C10, C11)와, CCD 카메라(10)로부터 비디오 신호가 공급되는 단자(C12)와, 상기 라이트 이네이블 신호(WE)를 출력하는 단자(C13)와, 위치 센서(3)로부터 상술한 트리거 펄스 신호(TRIG-IN)가 공급되는 단자(C14)와, 외부 동기 신호(EXT-HD, EXT-VD)를 발생하는 동기 신호 발생부(31)와, 단자(C12)에 공급되는 비디오 신호를 기억하는 메모리(32)와, 단자(C14)에 공급되는 트리거 펄스 신호(TRIG-IN)에 기초하여 라이트 이네이블 신호(WE)를 발생하며, 발생한 라이트 이네이블 신호(WE)를 단자(C13)를 통하여 제어 장치(20)에 공급하는 라이트 이네이블 신호 작성부(33)를 구비하고 있다.
그리고, 동기 신호 발생부(31)는 외부 수평 동기 신호(EXT-HD) 및 외부 수직 동기 신호(EXT-VD)를 발생하며, 메모리(32)에 공급하는 동시에 단자(C10, C11)를 통하여 제어 장치(20)에 공급한다. 라이트 이네이블 신호 작성부(33)는 단자(C14)에 공급되는 트리거 펄스 신호(TRIG-IN)에 따라서 라이트 이네이블 신호(WE)를 발생하여 메모리(32)에 공급하는 동시에, 단자(C13)를 통하여 제어 장치(20)에 공급한다. 메모리(32)는 라이트 이네이블 신호 작성부(32)로부터의 라이트 이네이블 신호에 따라서 CCD 카메라(10)로부터 단자(C12)에 공급되는 비디오 신호를 기억하도록 되어 있다.
또한, 상기 CCD 카메라(10)는 예를 들면 도 4에 도시하는 바와 같은 구조의 라인간 전송(IT: Interline Transfer)형의 CCD 이미지 센서(11)를 구비한다. 이 IT 형 CCD 이미지 센서(11)는 홀수 필드의 각 화소에 상당하는 수광부(SODD)와 짝수 필드의 각 화소에 상당하는 수광부(SEVEN)와, 각 수광부(SODD, SEVEN)에 축적된 전하가 읽혀지는 수직 전송부(VREG)와, 상기 수직 전송부(VREG)에 읽혀진 전하를 1수평 라인 단위의 촬상 신호로서 출력하는 수평 전송부(HREG)로 이루어지고, 수광부(SODD, SEVEN)의 아래쪽에 형성된 서브스트레이트의 전위를 제어함으로써, 각 수광부(SODD, SEVEN)에 축적된 전하를 그 서브스트레이트에 버려, 전하 축적 시간을 제어하도록 한 전자 셔터 기능을 갖는다.
그리고, 이 CCD 카메라(10)는 도 8에 도시하는 바와 같이, CCD 이미지 센서(11)의 수광부에 축적된 전하가 읽혀지는 수직 전송부에서의 전하의 전송을 제어하는 수직 구동부(12)와, 해당 수직 구동부(12) 등을 구동하기 위한 신호를 생성하는 타이밍 발생기(13)와, 해당 타이밍 발생기(13)에 약 28.6 MHz의 마스터 클록(MCK)을 공급하는 마스터 클록 발생부(14)를 구비한다.
또한, 이 CCD 카메라(10)는 상기 타이밍 발생기(13)에 공급하는 수평 동기 신호(IT-HD/TG-HD) 및 수직 동기 신호(IT-VD/TG-VD)를 전환하는 스위치(16a, 16b)와, 단자(C1, C2)로부터 공급되는 수평 동기 신호(SG-HD) 및 수직 동기 신호(SG-VD)에 근거하여 내부 동기 신호(IT-HD, IT-VD)를 발생하는 동기 신호 발생부(17)와, 상기 CCD 이미지 센서(11)로부터 공급되는 촬상 신호에 타이밍 발생기(13)로부터 공급되는 샘플링 펄스(SHP, SHD)에 기초하여 이른바 상관 2중 샘플링을 행하며, 촬상 신호에 포함되어 있는 리셋 노이즈 등의 잡음을 제거하는 상관 2중 샘플링(CDS: Correlated do1uble sampling) 회로(이하, CDS 회로라고 한다)(18)와, 동기 신호 발생부(17)로부터 공급되는 동기 신호(SYNC)에 근거하여 동작하며, 상기 CDS 회로(18)로부터 공급된 촬상 신호에 이른바 프로세스 처리를 하여 비디오 신호로서 출력하는 프로세스 처리부(19)를 구비하고 있다.
이 CCD 카메라(10)에서는 상술한 스위치(16a, 16b)를 전환함으로써, 상기 타이밍 발생기(13)로부터의 내부 동기 신호(IT-HD, IT-VD)에 근거하여 동화상의 촬상을 행하는 통상 동작 모드와, 단자(C6)로부터 공급되는 셔터 제어 신호(SECTL)와 단자(C3, C4)에 공급되는 변조 동기 신호(TG-HD, TG-VD)에 따라서 정지 화상의 촬상을 행하는 랜덤 셔터 모드를 전환하도록 되어 있다.
구체적으로는, 상기 동기 신호 발생부(17)는 단자(C1)로부터 공급되는 수평 동기 신호(SG-HD)와 단자(C2)로부터 공급되는 수직 동기 신호(SG-VD)로부터, 내부 동기 신호(IT-HD, IT-VD)를 발생하며, 스위치(16a, 16b)에 공급한다. 스위치(16a)는 단자(C3)로부터 공급되는 변조 수평 동기 신호(TG-HD)와 동기 신호 발생부(17)로부터 공급되는 내부 수평 동기 신호(IT-HD)의 한쪽을 선택적으로 타이밍 발생기(13)에 공급하며, 스위치(16b)는 단자(C4)로부터 공급되는 변조 수직 동기 신호(TG-VD)와 동기 신호 발생부(17)로부터 공급되는 내부 수직 동기 신호(IT-VD)의 한쪽을 선택적으로 타이밍 발생기(13)에 공급하도록 되어 있다.
또한, 이 촬상 시스템은 랜덤 셔터 모드로 동작할 때, 단자(C3, C4)에 공급되는 수평 및 수직 동기 신호(TG-HD, TG-VD)가 스위치(16a, 16b)를 통하여 타이밍 발생기(13)에 공급되도록 되어 있다.
그리고, 이 타이밍 발생기(13)에서는 트리거 펄스 신호(TRIG-IN)의 하강 에지에 동기한 변조 수직 동기 신호(TG-VD)의 하강 에지의 타이밍으로부터 변조 수평 동기 신호(TG-HD)를 소정 카운트 예를 들면 9 카운트한 후, CCD 이미지 센서(11)의 수광부에 축적한 전하를 CCD 이미지 센서(11)의 수직 전송부에 읽어 내기 위한 독출 신호를 형성하도록 되어 있다. 또한, 상기 CCD 이미지 센서(11)는 수직 구동부(12)에 의해 서브스트레이트의 전압을 제어하는 신호(V-SUB)에, 상기 제어부(20)의 변조 HD 작성부(22)로부터 공급되는 셔터 제어 신호(SHCTL)의 타이밍마다 전하 소거 펄스가 중첩됨으로써, 수광부의 각 화소에 축적되어 있는 전하가 서브스트레이트에 버려진다. 따라서, 상기 수광부의 각 화소에 축적되어 있는 전하가 서브 스트레이트에 최후로 버려진 타이밍으로부터 상기 독출 신호의 타이밍까지의 기간이 유효 노광 기간이 된다.
여기서, 상기 타이밍 발생기(13)는 예를 들면 도 9에 도시하는 바와 같이 구성되어 있다. 즉, 타이밍 발생기(13)는 상기 스위치(16b)에 의해 선택된 수직 동기 신호(TG-VD/IT-VD)가 공급되는 에지 검출 회로(131)와, 이 에지 검출 회로(131)의 출력이 데이터 입력 단자에 공급되는 V-카운터(132)와, 상기 마스터 클록 발생부(14)로부터의 마스터 클록(MCK)을 반전하여 상기 에지 검출 회로(132)에 공급하는 인버터(133)와, 상기 V-카운터(132)의 출력이 공급되는 디코더(134)와, 상기 스위치(16a)에 의해 선택된 수평 동기 신호(TG-HD/IT-HD)가 공급되는 에지 검출 회로(135)와, 이 에지 검출 회로(135)의 출력이 데이터 입력 단자에 공급되는 H-카운터(136)와, 상기 마스터 클록 발생부(14)로부터의 마스터 클록(MCX)을 반전하여 상기 에지 검출 회로(135) 및 H-카운터(136)에 공급하는 인버터(137)와, 상기 H-카운터(136)의 출력이 공급되는 디코더(138)로 이루어진다.
상기 에지 검출 회로(131)는 상기 인버터(133)에 의해 반전된 마스터 클록(MCK)이 클록 입력 단자에 공급되는 종속 접속된 2개의 플립플롭(131A, 131B)과 각 플립플롭(131A, 131B)의 출력이 공급되는 게이트(131C)로 이루어지며, 상기 스위치(16b)에 의해 선택된 수직 동기 신호(TG-VD/IT-VD)가 상기 플립플롭(131A)의 데이터 입력 단자에 공급되도록 되어 있다. 이 에지 검출 회로(131)는 상기 수직 동기 신호(TG-VD/IT-VD)의 하강 에지를 검출하며, 이 하강 에지의 타이밍으로 상기 마스터 클록(MCK)의 1 클록폭의 에지 검출 출력을 상기 V-카운터(132)의 데이터 입력 단자에 공급한다. 또, 이 V-카운터(132)의 클록 입력 단자에는 상기 디코더(138)의 디코드 출력이 공급되어 있다. 그리고, 이 V-카운터(132)는 상기 에지 검출 회로(131)에 의한 에지 검출 출력에 근거하여 상기 디코더(138)의 디코드 출력을 계수하며, 그 계수 출력을 디코더(134)에 공급한다.
또한, 상기 에지 검출 회로(135)는 상기 인버터(137)에 의해 반전된 마스터 클록(MCK)이 클록 입력 단자에 공급되는 종속 접속된 2개의 플립플롭(135A, 135B)과 각 플립플롭(135A, 135B)의 출력이 공급되는 게이트(135C)로 이루어지며, 상기 스위치(16a)에 의해 선택된 수평 동기 신호(TG-HD/IT-ED)가 상기 플립플롭(135A)의데이터 입력 단자에 공급되도록 되어 있다. 이 에지 검출 회로(135)는 상기 수평 동기 신호(TG-ED/IT-HD)의 하강 에지를 검출하며, 이 하강 에지 에지의 타이밍으로 상기 마스터 클록(MCK)의 1 클록폭의 에지 검출 출력을 상기 H-카운터(136)의 데이터 입력 단자에 공급한다. 또, 이 H-카운터(136)의 클리어 입력 단자에는 상기 디코더(134)의 디코드가 공급되어 있다.
상기 H-카운터(136)는 상기 에지 검출 회로(135)로부터 데이터 입력 단자에 공급되는 에지 검출 출력에 기초하여 마스터 클록(MCK)을 계수하며, 그 계수 출력을 디코더(138)에 공급한다.
그리고, 상기 디코더(138)는 상기 H-카운터(136)의 계수 출력을 디코딩함으로써, 상기 CCD 이미지 센서(11)의 각종 구동 타이밍 신호(XV1, XV2, XV3, XV4, XSG1, XSG2, PG, H1, H2)를 생성한다.
여기서, 이 H-카운터(136)는 도 10에 도시하는 바와 같이, 상기 에지 검출 회로(135)에 의한 에지 검출 출력이 로드 단자에 공급되는 카운터(136A, 136B)와, 상기 에지 검출 출력이 리셋 단자에 공급되는 플립플롭(136C, 136D)과, 상기 플립 플롭(136C, 136D)의 각 출력(Q, Q)이 공급되는 게이트(136E)를 구비하여 구성된다.
상기 카운터(136A)는 마스터 클록(MCK)을 계수하는 N1진 카운터이며, 상기 인버터(137)에 의해 반전된 도 11의 (b)에 도시하는 바와 같은 마스터 클록(MCX)이 클록 입력 단자에 공급되어 있다. 이 카운터(136A)는 그 로드 단자에 공급되는 도 11의 (a)에 도시하는 에지 검출 출력의 주기가 N1보다도 긴 경우에, 그 계수 출력으로서 도 11의 (c)에 도시하는 바와 같이 N1 카운트의 시점에서 1개의 펄스(A)를상기 플립플롭(136C)의 클록 입력 단자에 공급한다. 상기 플립플롭(136C)은 상기 카운터(136A)로부터의 계수 출력에 의해 상태가 반전하는 도 11의 (d)에 도시하는 바와 같은 출력(Q)을 게이트(136E)에 공급한다.
또한, 상기 카운터(136B)는 마스터 클록(MCK)을 계수하는 N2(N1くN2)진 카운터이며, 상기 인버터(137)에 의해 반전된 도 11의 (b)에 도시하는 바와 같은 마스터 클록(MCK)이 클록 입력 단자에 공급되어 있다. 이 카운터(136B)는 그 로드 단자에 공급되는 도 11의 (a)에 도시하는 에지 검출 출력의 주기가 N2보다도 긴 경우에, 그 계수 출력으로서 도 11의 (e)에 도시하는 바와 같이 N2 카운트의 시점에서 1개의 펄스(B)를 상기 플립플롭(133D)의 클록 입력 단자에 공급한다. 상기 플립 플롭(136D)은 상기 카운터(136B)로부터의 계수 출력에 의해 상태가 반전하는 도 11의 (f)에 도시하는 바와 같은 출력(Q)을 상기 게이트(136E)에 공급한다.
그리고, 상기 게이트(136E)는 논리곱 회로이며, 각 플립플롭(136C, 136D)의 출력(Q, Q)의 논리곱 출력으로서, 상기 에지 검출 회로(135)에 의한 에지 검출 출력의 하강의 타이밍으로부터 N1 카운트 후에 상승하여 N2 카운트 후에 하강하는 도 11의 (g)에 도시하는 바와 같은 출력 펄스(XV)를 형성한다.
이러한 구성의 H-카운터(136)에서는, 상기 에지 검출 회로(135)에 의한 에지 검출 출력 에지 검출 출력의 주기가 N1보다도 짧아지면(예를 들면 N1이 40 카운트로 에지 검출 출력의 주기가 4인 경우), 상기 각 플립플롭(136C, 136D)의 출력(Q, Q)이 모두 로우 레벨이 되어, 상기 출력 펄스(XV)도 존재하지 않게 된다.
또한, 상기 화상 받아들임 장치(30)의 라이트 이네이블 신호 작성부(33)는예를 들면 도 12에 도시하는 바와 같이, 외부 수직 동기 신호(EXT-VD)가 클록 단자(CK)에 입력되며, 단자(C14)를 통하여 펄스폭 가변 설정 회로(5)로부터 공급되는 트리거 펄스 신호(TRIG-IN)에 의해서 리셋되는 플립플롭(34)과, 해당 플립플롭(34)의 출력으로부터 소정 길이의 펄스를 형성하는 모노 멀티 진동기(35, 36)를 구비하며, 단자(C14)에 공급되는 트리거 펄스 신호(TRIG-IN)에 따른 라이트 이네이블 신호(WE)를 발생하며, 상기 메모리(32)에 공급하는 동시에, 단자(C13)를 통하여 제어 장치(20)에 공급하도록 되어 있다.
한편, 상기 제어 장치(20)의 변조 HD 신호 작성부(22)는 예를 들면 도 13에 도시하는 바와 같이, 상기 펄스폭 가변 설정 회로(5)로부터 단자(C5)를 통하여 트리거 펄스 신호(TRIG-IN)가 공급되는 극성 제어 회로(221)와, 이 극성 제어 회로(221)에 접속된 극성 지정 스위치(222)와, 상기 극성 제어 회로(221)의 출력에 의해 트리거되는 2개의 모노 멀티 진동기(223, 224)와, 상기 모노 멀티 진동기(223)의 출력이 공급되는 변조 HD 신호 발생기(225)와, 이 변조 HD 신호 발생기(225)의 출력과 상기 모노 멀티 진동기(224)의 출력이 공급되는 셔터 전환 스위치(226)를 구비하고 있다.
극성 제어 회로(221)는 극성 지정 스위치(222)의 설정 상태에 따라서 상기 트리거 펄스 신호(TRIG-IN)의 극성을 반전한 반전 트리거 펄스 신호 또는 비반전 트리거 펄스 신호를 출력하는 것이다. 이 극성 제어 회로(221)는 예를 들면, 도 14에 구체적인 구성을 도시하는 바와 같이, 예를 들면, NPN 트랜지스터(221A)에 의한 극성 반전 회로와, NPN 트랜지스터(221B)에 의한 이미터 플로워 회로로 이루어진다. 이 도 14에 도시한 극성 제어 회로(221)는 상기 트리거 펄스 신호(TRIG-IN)가 상기 극성 지정 스위치(222)를 통하여 각 NPN 트랜지스터(221A, 221B)의 각 베이스에 선택적으로 공급되도록 되어 있다.
그리고, 상기 극성 반전 회로를 구성하고 있는 NPN 트랜지스터(221A)의 베이스에 트리거 펄스 신호(TRIG-IN)를 공급하도록 상기 극성 지정 스위치(222)가 설정되어 있는 상태에서는, 상기 NPN 트랜지스터(221A)에 의한 극성 반전 회로에서 트리거 펄스 신호(TRIG-IN)를 극성 반전한 반전 트리거 펄스 신호가 상기 NPN 트랜지스터(221B)에 의한 이미터 플로워 회로를 통하여 출력된다. 또한, 상기 이미터 플로워 회로를 구성하고 있는 NPN 트랜지스터(221B)의 베이스에 트리거 펄스 신호(TRIG-IN)를 공급하도록 상기 극성 지정 스위치(222)가 설정되어 있는 상태에서는, 상기 트리거 펄스 신호(TRIG-IN)가 그대로 비반전 트리거 펄스 신호로서 상기 NPN 트랜지스터(221B)에 의한 이미터 플로워 회로(emitter follower circuit)를 통하여 출력된다.
여기서, 상기 극성 지정 스위치(222)는 랜덤 셔터 모드 시에, 상기 극성 반전 회로를 구성하고 있는 NPN 트랜지스터(221A)의 베이스에 트리거 펄스 신호(TRIG-IN)를 공급하도록 설정된다. 이것에 의해, 랜덤 셔터 모드 시에는, 도 15의 (a)에 도시하는 바와 같은 트리거 펄스 신호(TRIG-IN)로부터 상기 극성 제어 회로(221)에 의해 도 15의 (b)에 도시하는 바와 같은 반전 트리거 펄스 신호가 얻어진다.
상기 모노 멀티 진동기(223)는 상기 극성 제어 회로(221)의 출력의 상승 에지에서 트리거되며, 그 출력으로서 소정 펄스폭의 카메라 트리거 신호를 상기 변조 HD 신호 발생기(225)에 공급한다. 그래서, 랜덤 셔터 모드 시에는 반전 트리거 펄스 신호의 상승 에지 즉 반전 트리거 펄스 신호의 하강 에지에 의해 상기 모노 멀티 진동기(223)가 트리거되며, 도 15의 (c)에 도시하는 바와 같은 카메라 트리거 신호가 상기 변조 HD 신호 발생기(225)에 공급된다.
또한, 상기 변조 HD 신호 발생기(225)는 상기 모노 멀티 진동기(223)로부터 공급되는 카메라 트리거 신호의 상승 에지 즉 상승 에지를 기준으로서 동작하며, 도 15의 (d),(e)에 도시하는 바와 같은 변조 동기 신호(TG-VD, TG-HD)를 단자(C3, C4)에 출력하는 동시에, 상기 카메라 트리거 신호의 상승 에지에 동기한 도 15의 (f)에 도시하는 바와 같은 제 1 셔터 제어 신호를 상기 셔터 전환 스위치(226)에 공급한다.
또한, 상기 모노 멀티 진동기(224)는 상기 극성 제어 회로(221)의 출력의 하강 에지로 트리거되며, 그 출력으로서 소정 펄스폭의 제 2 셔터 제어 신호를 상기 셔터 전환 스위치(226)에 공급한다. 그래서, 랜덤 셔터 모드 시에는, 반전 트리거 펄스 신호의 하강 에지 즉 반전 트리거 펄스 신호의 상승 에지에 의해 상기 모노 멀티 진동기(224)가 트리거되며, 상기 반전 트리거 펄스 신호의 상승 에지에 동기한 도 15의 (g)에 도시하는 바와 같은 제 2 셔터 제어 신호를 상기 셔터 전환 스위치(226)에 공급한다.
상기 셔터 전환 스위치(226)는 노광 시간의 외부 제어를 하지 않는 통상의 랜덤 셔터 모드의 경우에는 상기 변조 HD 신호 발생기(225)에 의해 생성된 제 1 셔터 제어 신호(SHCTL1)를 단자(C6)에 출력하며, 또한, 노광 시간의 외부 제어를 하는 랜덤 셔터 모드의 경우에는, 상기 모노 멀티 진동기(224)에 의해 생성된 제 2 셔터 제어 신호(SHCLTL2)를 단자(C6)에 출력하도록, 전환 설정된다.
여기서, 상기 CCD 카메라(10)에 있어서의 유효 노광 기간은, 상술한 바와 같이, 상기 수광부의 각 화소에 축적되어 있는 전하가 서브스트레이트에 최후로 버려진 셔터 제어 신호(SHCTL)의 타이밍으로부터 상기 독출 신호의 타이밍까지의 기간이므로, 노광 시간의 외부 제어를 하지 않는 통상의 랜덤 셔터 모드에서는 셔터 제어 신호(SHCTL)로서 출력되는 제 1 셔터 제어 신호(SHCTL1)의 상승 에지로부터 상기 독출 신호의 상승 에지까지의 기간(T1)이 된다. 또, 이 통상의 랜덤 셔터 모드에 있어서의 유효 노광 기간(T1)은, 트리거 펄스 신호(TRIG-IN)의 하강 에지에 동기한 변조 수직 동기 신호(TG-VD)의 하강 에지의 타이밍으로부터 변조 수평 동기 신호(TG-HD)를 소정 수 카운트하여 독출 신호가 형성되기까지의 시간이므로, 변조 수평 동기 신호(TG-HD)의 주파수를 가변함으로써 높은 정밀도로 가변 설정할 수가 있다.
또한, 노광 시간의 외부 제어를 하는 랜덤 셔터 모드의 경우에는, 상기 모노 멀티 진동기(224)에 의해 생성된 제 2 셔터 제어 신호(SECTL2)가 셔터 제어 신호(SHCTL)로서 출력되므로, 상기 제 2 셔터 제어 신호(SHCTL2)의 상승 에지로부터 상기 독출 신호의 상승 에지까지가 유효 노광 기간(T3)이 된다. 이 유효 노광 기간(T3)은 트리거 펄스 신호(TRIG-IN)의 펄스폭(W)에 상당하는 기간(T2)과 상기 통상의 랜덤 셔터 모드에 있어서의 유효 노광 기간(T1)과의 합에 상당하므로, 상기펄스폭 가변 설정 회로(5)가 출력하는 트리거 펄스 신호(TRIG-IN)의 펄스폭(W)을 가변함으로써, 광범위하게 걸쳐 연속적으로 가변 설정할 수가 있다. 여기서, 상기 유효 노광 기간(T1)을 최소치(예를 들면 l/10000초)에 설정함으로써, 기간(T2)의 설정만으로 1/10000초 내지 ∞까지 정밀도 높게 유효 노광 기간(T3)을 외부 제어할 수가 있다.
또한, 상기 화상 받아들임 장치(30)의 라이트 이네이블 신호 작성부(33)는, 상기 펄스폭 가변 설정 회로(5)로부터 도 16의 (a)에 도시하는 트리거 펄스 신호(TRIG-IN)가 공급되면, 그 직후에 공급되는 도 16의 (b)에 도시하는 외부 수직 동기 신호(EXT-VD)에 동기하여 도 16의 (d)에 도시하는 라이트 이네이블 신호(WE)를 발생하고, 이 라이트 이네이블 신호(WE)를 메모리(32)에 공급하는 동시에, 상기 단자(C9)를 통하여 제어 장치(20)의 변조 HD 신호 작성부(22)에 공급한다.
구체적으로는, 라이트 이네이블 신호 작성부(33)의 플립플롭(34)은 단자(C14)에 공급되는 트리거 펄스 신호(TRIG-IN)에 의해 리셋되며, 외부 동기 신호 발생부(31)로부터의 외부 수직 동기 신호(EXT-VD)를 클록으로서 동작한다. 즉, 도 16의 (c)에 도시하는 바와 같이, 이 플립플롭(34)의 출력(P11)은 트리거 펄스 신호(TRIG-IN)가 공급되고 나서 최초의 외부 수직 동기 신호(EXT-IN)의 종단까지의 기간 로우 레벨이 된다.
그리고, 이 플립플롭(34)의 출력(P11)의 상승 에지의 타이밍에 기초하여 모노 멀티 진동기(35, 36)에 의해, 라이트 이네이블 신호(WE)가 정형되며, 메모리(32)와 단자(C13)에 공급된다.
또한, 상기 제어 장치(20)에 있어서의 변조 HD 신호 작성부(22)에는, 도 17의 (f)에 도시하는 동기 신호(SG-HD, SG-VD)의 필드를 식별하기 위한 필드 판정 신호(FLD)가 동기 신호 발생부(21)로부터 공급되어 있다. 그리고, 도 17의 (e)에 도시하는 바와 같이, 상기 CCD 이미지 센서(11)의 수직 전송 레지스터의 전송을 정지시키는 수직 전송 정지 기간에, CL/4 신호가 변조 수평 동기 신호(TG-HD)로서 CCD 카메라(10)에 공급된다.
또, 도 17의 (a)는 트리거 펄스 신호(TRIG-IN)를 도시하며, 도 17의 (b)는 변조 수직 동기 신호(TG-VD)를 도시하며, 도 17의 (f)는 CCD 카메라(10)로부터 출력되는 비디오 신호(VIDEO)를 도시하고 있다.
그리고, 상술한 바와 같이 수직 전송부에 읽혀진 전하는, 타이밍 발생기(13)로부터의 제어에 기초하여 상하에 인접한 2화소마다 합이 구해진다. 그리고, 타이밍 발생기(13)는 예를 들면 도 18의 (a)에 도시하는 수평 동기 신호(SG-HD)가 공급된 경우, 소정의 시간 간격을 두고, 도 18의 (d) 내지 (g)에 도시하는 수직 전송 신호(XV1, XV2, XV3, XV4)를 발생하도록 되어 있다. 또, 수직 전송부에 전송된 전하는 주지의 4상 구동 방식에 의해, 수직 방향으로 전송된다.
구체적으로는, 타이밍 발생기(13)는 상기 수평 동기 신호(SG-HD)가 로우 레벨이 되는 타이밍으로부터, 도 18의 (b)에 도시하는 마스터 클록 발생부(14)로부터 공급된 약 28 MHz의 마스터 클록(MCK)을 2분주한 도 18의 (c)에 도시하는 클록(CL)을 44 카운트한 후, 수직 전송 신호(XV1)를 하이 레벨로 하여, 여기에서 또한 클록(C1)을 27 카운트한 후, 수직 전송 신호(XV1)를 로우 레벨로 한다. 그리고,타이밍 발생기(13)에서는, 이 클록(C1)의 카운트는, 상술한 수평 동기 신호(SG-HD)에 의해서 리셋되는 H-카운터(136)에 의해서 행해지고 있다.
그런데, 상술한 바와 같이 변조 수평 동기 신호(TG-HD)에는, CL/4 신호가 포함되어 있다. 이로 인해, 상기 변조 수평 동기 신호(TG-HD)가 타이밍 발생기(13)에 공급된 경우, 도 19의 (b)에 도시하는 CL/4 신호가 공급되고 있는 기간 즉 수직 전송 정지 기간에 있어서, 상기 클록(CL)을 카운트하는 H-카운터(136)가 클록 (CL)의 4주기마다 리셋되며, 클록(CL)을 44 카운트할 수 없다. 이것에 의해, 이 타이밍 발생기(13)에서는, 변조 수평 동기 신호(TG-HD)로서 CL/4 신호가 공급되고 있는 기간은, 수직 전송 신호(XV1 내지 XV4)를 형성하지 않는다. 즉, 이 기간은 CCD 이미지 센서(11)의 수직 전송부에 있어서 수직 전송이 정지된다. 또, 도 19의 (a)는 통상의 수평 동기 신호(SG-HD)를 도시하며, 도 19의 (c)는 수직 전송 신호(XV1)를 도시한다.
이 촬상 시스템에서는, 상술한 바와 같이, 변조 수평 동기 신호(TG-HD)로서 상기 CL/4 신호를 공급함으로써, CCD 이미지 센서(11)의 수직 전송부에서의 전하의 수직 전송을 정지하도록 되어 있다. 또한, 변조 수평 동기 신호(TG-HD)로서의 CL/4 신호의 공급은, 도 17의 (e)에 도시하는 바와 같이, 라이트 이네이블 신호(WE)가 공급된 후의, 최초의 필드 판별 신호(FLD)의 상승 직후의 수직 동기 신호(VD)의 상승 타이밍에서 정지된다. 타이밍 발생기(13)는 이 타이밍으로 상기 수직 전송 신호(XV1 내지 XV4)의 생성을 개시하며, 생성한 수직 전송 신호(XV1 내지 XV4)를 수직 구동부(12)를 통하여 CCD 이미지 센서(11)에 공급한다.
그리고, CCD 이미지 센서(11)의 수직 전송부는, 공급되는 수직 전송 신호(XV1 내지 XV4)에 근거하여 전하를 순차, 전송하여 촬상 신호로서 출력한다. 이것에 의해, CCD 이미지 센서(11)로부터는, 라이트 이네이블 신호(WE)가 공급된 후의, 최초의 ODD 필드의 수직 동기 신호(TG-VD)에 동기한 촬상 신호가 출력된다.
이 촬상 시스템에서는 상술한 바와 같이, 변조 수평 동기 신호(TG-HD)로서 상기 CL/4 신호의 공급을 정지하는 타이밍을 제어함으로써, CCD 이미지 센서(11)의 수직 전송부의 수직 전송을 제어하며, 화상 받아들임 장치(30)로부터의 라이트 이네이블 신호(WE)에 따른 타이밍으로 추상 신호의 출력의 타이밍을 제어하고 있다.
여기서, 이 촬상 장치에서는 상술한 바와 같이, 위치 센서(3)에 의해 이동 물체(2)를 검출하며, 그 타이밍에 근거하여 펄스폭 가변 설정 회로(5)에 의해 트리거 펄스 신호(TRIG-IN)를 발생하며, 해당 트리거 펄스 신호(TRIG-IN)에 기초하여, CCD 카메라(10)의 촬상 타이밍을 제어하도록 되어 있다.
그리고, 상기 제어 장치(20)의 변조 HD 신호 작성부(22)는, 상술한 바와 같이, 단자(C5)에 공급된 트리거 펄스 신호(TRIG-IN)에 기초하여, 소정의 펄스 길이를 갖는 셔터 제어 신호(SHCTL)를 발생하며, 이 셔터 제어 신호(SHCT1)를 단자(C6)를 통하여 CCD 카메라(10)에 공급한다.
또한, 변조 HD 신호 작성부(22)는, 상술한 바와 같이, 단자(C5)로부터 트리거 펄스 신호(TRIG-IN)가 공급되면, 동기 신호 발생부(21)로부터의 외부 동기 신호(EXT-HD, EXT-VD)에 기초하여 변조 수평 동기 신호(TG-HD) 및 변조 수직 동기 신호(TG-VD)를 발생하는 동시에, 상기 수직 전송 정지 기간에 있어서, 화상 받아들임 장치(30)로부터의 라이트 이네이블 신호(WE)에 기초하여 변조 수평 동기 신호(TG-HD)에 CL/4 신호를 삽입하여 CCD 이미지 센서(11)의 수직 전송부에서의 전하의 전송을 정지하도록 제어한다.
그리고, CCD 카메라(10)의 타이밍 발생기(13)는, 소정의 전하 축적 시간이 종료한 후, CCD 이미지 센서(11)의 수광부에 축적한 전하를 수직 전송부에 읽어 내도록 CCD 이미지 센서(11)에 독출 신호를 공급한다.
또한, 상술한 바와 같이 변조 수평 동기 신호(TG-HD) 중의 CL/4 신호가 종료하는 타이밍으로 CCD 이미지 센서(11)의 수직 전위부에 수직 전송 신호(V1 내지 V4)를 공급하며, CCD 이미지 센서(11)는 수직 전송부에 읽혀져 있는 전하를 순차 촬상 신호로서 출력한다. 이 촬상 신호는 상기 CDS(18) 및 프로세스 처리부(19)를 통하여 비디오 신호가 되며, 화상 받아들임 장치(30)에 공급된다.
이상의 설명으로부터 분명한 바와 같이, 이 촬상 시스템에서는 펄스폭 가변 설정 회로(5)로부터의 트리거 펄스 신호(TRIG-IN)에 근거하여, CCD 카메라(10)로부터 비디오 신호를 출력하는 타이밍을 화상 받아들임 장치(30)로부터의 라이트 이네이블 신호(WE)에 근거하여 제어할 수가 있다. 이로 인해, 이 촬상 시스템에서는, CCD 카메라(10)로부터 비디오 신호를 출력하는 타이밍을 화상 받아들임 장치(30)의 형편으로 임의로 설정할 수가 있다. 따라서, 화상 받아들임 장치(30)는 확실하게 화상을 받아들일 수 있다.
또한, 상술한 도 4에 도시한 촬상 시스템에서는, CCD 카메라(10)에 설치된 스위치(16a, 16b)를 전환함으로써, 타이밍 발생기(13)로부터의 내부 동기 신호(IT-HD, IT-VD)에 기초하여 동화상의 촬상을 하는 통상 동작 모드와, 단자(C6)로부터 공급되는 셔터 제어 신호(SHCTL)와, 단자(C3, C4)에 공급되는 변조 동기 신호(TG-HD, TG-VD)에 따라서 정지 화상의 촬상을 하는 랜덤 셔터 모드를 전환하도록 하였지만, 상기 스위치(16a, 16b)를 생략하여, 예를 들면 도 20에 도시하는 CCD 카메라(110)와 같이, 단자(C3, C4)를 타이밍 발생기(13)에 직접 접속한 구성으로 하여, 제어 장치(20)측에서 상기 단자(C3, C4)를 통하여 타이밍 발생기(13)에 변조 동기 신호(TG-HD, TG-VD) 또는 통상의 동기 신호(SG-HD), 동기 신호(SG-VDH)를 선택적으로 공급하도록 하여, 상기 제어 장치(20)측에서 동작 모드의 전환을 하도록 해도 된다.
또한, 상술한 도 4에 도시하는 촬상 시스템에서는, 상기 CCD 카메라(10)의 동작 제어를 제어 장치(20)에 의해 제어하며, CCD 카메라(10)로부터의 비디오 신호를 화상 받아들임 장치(30)에 넣도록 하였지만, 상기 제어 장치(20)와 CCD 카메라(10)와는 개별로 설치할 필요는 없으며, 예를 들면, 도 21에 도시하는 CCD 카메라(120)와 같이, 상기 제어 장치(20)의 기능을 CCD 카메라(10)에 탑재한 구성으로 해도 된다.
즉, 이 도 18에 도시하는 CCD 카메라(120)는, 상술한 도 1에 도시하는 촬상 시스템에 있어서의 제어 장치(20)를 구성하고 있는 동기 신호 발생부(21) 및 변조 신호 작성부(22)를 CCD 카메라(10)측에 설치한 것으로, 상술한 화상 받아들임 장치(30)로부터 외부 동기 신호(EXT-HD, EXT-VD)가 공급되는 단자(C7, C8)와, 화상 받아들임 장치(30)로부터 라이트 이네이블 신호(WE)가 공급되는 단자(C9)와, 화상받아들임 장치(30)로부터 단자(C7, C8)에 공급되는 외부 동기 신호(EXT-HD, EXT-VD)에 기초하여 내부 동기 신호(IT-HD, IT-VD)를 발생하며, 이 내부 동기 신호(IT-HD, IT-VD)를 스위치(16a, 16b)를 통하여 타이밍 발생기(13)에 공급하는 동기 신호 발생부(127)와, 이 동기 신호 발생부(127)로부터의 내부 동기 신호(IT-HD, IT-VD)와 단자(C9)에 공급되는 라이트 이네이블 신호(WE) 등에 근거하여 변조 동기 신호(TG-HD, TG-VD)를 작성하고, 이 변조 동기 신호(TG-HD, TG-VD)를 스위치(16a, 16b)를 통하여 타이밍 발생기(13)에 공급하는 변조 HD 신호 작성부(22)를 구비하고 있다.
이러한 구성의 CCD 카메라(120)를 사용함으로써, 상술한 도 4에 도시한 촬상 시스템에 있어서, 제어 장치(20)를 생략하여 구성을 간략화하며, 화상 받아들임 장치(30)의 형편으로 CCD 카메라(120)로부터 비디오 신호를 출력하는 타이밍을 제어할 수 있으며, 화상 받아들임 장치(30)가 확실하게 화상을 넣을 수 있다.

Claims (10)

  1. 입사된 광량에 따른 전하를 발생하는 수광 수단과,
    상기 수광 수단에서 발생된 전하가 전송되는 수직 전송 수단과,
    상기 수직 전송 수단을 통해 전송된 전하를 출력하는 수평 전송 수단과,
    셔터 제어 신호에 따라 상기 수광 수단에 축적된 전하를 소거하는 전하 소거부를 갖는 고체 촬상 소자와,
    트리거 신호를 생성하는 트리거 신호 생성 수단과,
    상기 트리거 신호의 입력 타이밍에 기초하여, 펄스폭이 가변 설정 가능한 트리거 펄스 신호를 생성하는 펄스폭 가변 설정 수단과,
    상기 트리거 펄스 신호의 상승 에지를 기준 타이밍으로 하는 셔터 제어 신호와, 상기 트리거 펄스 신호의 하강 에지를 기준 타이밍으로 하는 동기 신호를 출력하는 신호 생성 수단과,
    상기 수광 수단에 축적된 전하를 상기 수직 전송 수단에 전송하기 위한 독출 신호와, 상기 수직 전송 수단에 독출된 전하를 상기 수평 전송 수단을 통해 출력하기 위한 전송 신호를 상기 동기 신호의 타이밍에 근거하여 출력하는 구동 신호 생성 수단과,
    상기 셔터 제어 신호, 상기 독출 신호 및 상기 전송 신호에 기초하여 상기 고체 촬상 소자를 구동하는 구동 수단을 구비하며,
    상기 트리거 펄스 신호의 펄스폭에 따른 유효 노광 기간에서 피사체의 촬상을 행하는 것을 특징으로 하는, 촬상 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 신호 생성 수단은,
    내부 동기 신호를 생성하는 내부 동기 신호 생성 수단과,
    상기 트리거 펄스 신호의 상승 에지를 기준 타이밍으로 하는 셔터 제어 신호와 상기 트리거 펄스 신호의 하강 에지를 기준 타이밍으로 하는 동기 신호를 생성하는 변조 동기 신호 생성 수단과,
    상기 내부 동기 신호와 상기 동기 신호의 어느 한쪽을 선택적으로 출력하는 신호 선택 수단을 구비하며,
    상기 구동 신호 생성 수단은 상기 신호 선택 수단에 의해 선택된 상기 내부 동기 신호 또는 상기 동기 신호에 기초하여, 상기 독출 신호와 상기 전송 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는, 촬상 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 고체 촬상 소자는, 라인간 전송형 고체 촬상 소자인 것을 특징으로 하는, 촬상 장치.
  4. 입사된 광량에 따른 전하를 발생하는 수광 수단과,
    상기 수광 수단에서 발생된 전하가 전송되는 수직 전송 수단과,
    상기 수직 전송 수단을 통하여 전송된 전하를 출력하는 수평 전송 수단과,
    제어 신호에 따라 상기 수광 수단에 축적된 전하를 소거하는 전하 소거 수단을 갖는 고체 촬상 소자와,
    트리거 신호를 출력하는 트리거 신호 생성 수단과,
    상기 트리거 신호의 입력 타이밍에 기초하여, 펄스폭이 가변 설정 가능한 트리거 펄스 신호를 생성하는 펄스폭 가변 설정 수단과,
    상기 트리거 펄스 신호의 하강 에지의 타이밍에 기초하여 생성되는 제 1 셔터 제어 신호와, 상기 트리거 펄스 신호의 상승 에지의 타이밍에 기초하여 생성되는 제 2 셔터 제어 신호와, 상기 트리거 펄스 신호의 하강 에지의 타이밍에 기초하여 생성되는 동기 신호를 출력하는 신호 생성 수단과,
    상기 제 1 셔터 제어 신호와 제 2 셔터 제어 신호의 한쪽을 선택적으로 출력하는 신호 선택 수단과,
    상기 수광 수단에 축적된 전하를 상기 수직 전송 수단에 전송하기 위한 독출 신호와, 상기 수직 전송 수단에 독출된 전하를 상기 수평 전송 수단을 통하여 출력하기 위한 전송 신호를 상기 동기 신호에 기초하여 생성하는 구동 신호 생성 수단과,
    상기 신호 선택 수단에 의해 선택된 상기 제 1 셔터 제어 신호 또는 제 2 셔터 제어 신호, 상기 독출 신호 및 전송 신호에 기초하여 상기 고체 촬상 소자를 구동하는 구동 수단을 갖는 촬상 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 신호 생성 수단은,
    내부 동기 신호를 생성하는 내부 동기 신호 생성 수단과,
    상기 트리거 펄스 신호의 상승 에지를 기준 타이밍으로 하는 셔터 제어 신호와 상기 트리거 펄스 신호의 하강 에지를 기준 타이밍으로 하는 동기 신호를 생성하는 변조 동기 신호 생성 수단과,
    상기 내부 동기 신호와 상기 동기 신호의 어느 한쪽을 선택적으로 출력하는 신호 선택 수단을 구비하며,
    상기 구동 신호 생성 수단은, 상기 신호 선택 수단에 의해서 선택된 상기 내부 동기 신호 또는 상기 동기 신호에 기초하여 상기 독출 신호와 상기 전송 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는, 촬상 장치.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 고체 촬상 소자는 라인간 전송형 고체 촬상 소자인 것을 특징으로 하는, 촬상 장치.
  7. 피사체를 검출하여 검출 신호를 출력하는 검출 수단과,
    상기 검출 신호에 기초하여 펄스폭이 가변 설정인 트리거 펄스 신호를 출력하는 펄스폭 가변 설정 수단과,
    상기 트리거 펄스 신호의 상승 에지를 기준 타이밍으로 하는 셔터 제어 신호와, 상기 트리거 펄스 신호의 하강 에지를 기준 타이밍으로 하는 동기 신호를 생성하는 신호 생성 수단을 가지며,
    상기 동기 신호와 상기 셔터 제어 신호를 촬상 장치에 공급하며, 상기 트리거 펄스 신호의 펄스폭에 따른 노광 기간 촬상을 행하게 하는 것을 특징으로 하는 촬상 장치의 제어 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 신호 생성 수단은,
    내부 동기 신호를 생성하는 내부 동기 신호 생성 수단과,
    상기 트리거 펄스 신호의 상승 에지를 기준 타이밍으로 하는 셔터 제어 신호와 상기 트리거 펄스 신호의 하강 에지를 기준 타이밍으로 하는 동기 신호를 생성하는 변조 동기 신호 생성 수단과,
    상기 내부 동기 신호와 상기 동기 신호와의 어느 한쪽을 선택적으로 출력하는 신호 선택 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 촬상 장치의 제어 장치.
  9. 피사체를 검출하여 검출 신호를 출력하는 검출 수단과,
    상기 검출 신호에 기초하여 펄스폭이 가변 설정인 트리거 펄스 신호를 생성하는 펄스폭 가변 설정 수단과,
    상기 트리거 펄스 신호의 하강 에지를 타이밍에 기초하여 생성되는 제 1 셔터 제어 신호와, 상기 트리거 펄스 신호의 상승 에지의 타이밍에 기초하여 생성되는 제 2 셔터 제어 신호와, 상기 트리거 펄스 신호의 하강 에지의 타이밍에 기초하여 생성되는 동기 신호를 출력하는 신호 생성 수단과,
    상기 제 1 셔터 제어 신호와 상기 제 2 셔터 제어 신호의 한쪽을 선택적으로 출력하는 신호 선택 수단을 가지며,
    상기 동기 신호와, 제 1 셔터 제어 신호 또는 제 2 셔터 제어 신호를 촬상 장치에 공급하는 것을 특징으로 하는 촬상 장치의 제어 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 신호 생성 수단은,
    내부 동기 신호를 생성하는 내부 동기 신호 생성 수단과,
    상기 트리거 펄스 신호의 상승 에지를 기준 타이밍으로 하는 셔터 제어 신호와 상기 트리거 펄스 신호의 하강 에지를 기준의 타이밍으로 하는 동기 신호를 생성하는 변조 동기 신호 생성 수단과,
    상기 내부 동기 신호와 상기 동기 신호와의 어느 한쪽을 선택적으로 출력하는 신호 선택 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는, 촬상 장치의 제어 장치.
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