JP2003309771A - Ccd撮像素子および画像反転機能付撮影システム - Google Patents
Ccd撮像素子および画像反転機能付撮影システムInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 撮像画像の反転機能を持つ撮影システムを、
低コストかつ高フレームレートで実現する。 【解決手段】 CCD撮像素子11は、転送方向を切換
え可能な垂直転送部12と、垂直転送部12で切換えら
れるそれぞれの転送方向の端部に設けられる2つの水平
転送部13a,13bとを含む。反転制御信号SELの
論理レベルを切換えれば、垂直転送部12で上から下に
転送し、水平転送部13aで右から左へ転送する状態
と、垂直転送部12で下から上に転送し、水平転送部1
3bで左から右へ転送する状態とを切換えることができ
る。反転処理のためにフレームメモリや画像処理を行う
必要がないので、低コストかつ高フレームレートで、画
像を反転させることができる。
低コストかつ高フレームレートで実現する。 【解決手段】 CCD撮像素子11は、転送方向を切換
え可能な垂直転送部12と、垂直転送部12で切換えら
れるそれぞれの転送方向の端部に設けられる2つの水平
転送部13a,13bとを含む。反転制御信号SELの
論理レベルを切換えれば、垂直転送部12で上から下に
転送し、水平転送部13aで右から左へ転送する状態
と、垂直転送部12で下から上に転送し、水平転送部1
3bで左から右へ転送する状態とを切換えることができ
る。反転処理のためにフレームメモリや画像処理を行う
必要がないので、低コストかつ高フレームレートで、画
像を反転させることができる。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、各種カメラなどに
用いるCCD撮像素子および画像反転機能付撮影システ
ムに関する。
用いるCCD撮像素子および画像反転機能付撮影システ
ムに関する。
【0002】
【従来の技術】従来から、ビデオカメラ、デジタルスチ
ルカメラなどの各種カメラや、二次元イメージセンサな
どに、CCD撮像素子が使用されている。CCDは、Ch
argeCoupled Device (電荷結合デバイス)の略称であ
り、CCD撮像素子は、受光面に二次元マトリクス状に
配列した光電変換素子からの光電荷を、順次転送して一
次元の時系列的な画像信号として出力する。
ルカメラなどの各種カメラや、二次元イメージセンサな
どに、CCD撮像素子が使用されている。CCDは、Ch
argeCoupled Device (電荷結合デバイス)の略称であ
り、CCD撮像素子は、受光面に二次元マトリクス状に
配列した光電変換素子からの光電荷を、順次転送して一
次元の時系列的な画像信号として出力する。
【0003】図5は、従来からのCCD撮像素子1の概
略的な内部構成を示す。CCD撮像素子1では、図示を
省略している受光面に、光電変換素子が二次元マトリク
ス状に配列される感光部が設けられる。感光部では、一
つのフィールド期間に光電変換と光電荷の蓄積とが行わ
れ、蓄積された光電荷は、垂直ブランキング期間に垂直
転送部2に転送される。垂直転送部2は、感光部とは別
に設けられるフレーム転送方式、または垂直方向につい
て感光部と交互に設けられる垂直インターライン転送方
式で形成される。垂直転送部2には、垂直転送パルスφ
V1,φV2,φV3,φV4が与えられ、水平ブラン
キング期間毎に光電荷が水平転送部3に並列に転送され
る。水平転送部3には、水平転送パルスが入力され、垂
直転送部2から転送される光電荷を次の水平ブランキン
グ期間までに順次出力するように水平方向の転送を行
う。水平転送部3から出力される信号は、出力バッファ
4を介して、画像信号として出力される。
略的な内部構成を示す。CCD撮像素子1では、図示を
省略している受光面に、光電変換素子が二次元マトリク
ス状に配列される感光部が設けられる。感光部では、一
つのフィールド期間に光電変換と光電荷の蓄積とが行わ
れ、蓄積された光電荷は、垂直ブランキング期間に垂直
転送部2に転送される。垂直転送部2は、感光部とは別
に設けられるフレーム転送方式、または垂直方向につい
て感光部と交互に設けられる垂直インターライン転送方
式で形成される。垂直転送部2には、垂直転送パルスφ
V1,φV2,φV3,φV4が与えられ、水平ブラン
キング期間毎に光電荷が水平転送部3に並列に転送され
る。水平転送部3には、水平転送パルスが入力され、垂
直転送部2から転送される光電荷を次の水平ブランキン
グ期間までに順次出力するように水平方向の転送を行
う。水平転送部3から出力される信号は、出力バッファ
4を介して、画像信号として出力される。
【0004】図6は、図5の垂直転送部2で行われる転
送の原理を示す。図6(a)は、4相の垂直転送パルス
φV1,φV2,φV3,φV4の信号波形を示す。各
垂直転送パルスφV1,φV2,φV3,φV4は、基
本的にデューティが50%の矩形波であり、90°ずつ
位相がずれている。図6(b)は、図6(a)の垂直転
送パルスφV1,φV2,φV3,φV4によって規定
される時刻t1,t2,t3,t4における垂直転送部
2内部の電荷状態を模式的に示す。ここでは垂直転送パ
ルスが4相パルスの場合を一例として説明する。水平転
送パルスも同様の原理で動作することから、ここでは説
明を省略する。
送の原理を示す。図6(a)は、4相の垂直転送パルス
φV1,φV2,φV3,φV4の信号波形を示す。各
垂直転送パルスφV1,φV2,φV3,φV4は、基
本的にデューティが50%の矩形波であり、90°ずつ
位相がずれている。図6(b)は、図6(a)の垂直転
送パルスφV1,φV2,φV3,φV4によって規定
される時刻t1,t2,t3,t4における垂直転送部
2内部の電荷状態を模式的に示す。ここでは垂直転送パ
ルスが4相パルスの場合を一例として説明する。水平転
送パルスも同様の原理で動作することから、ここでは説
明を省略する。
【0005】垂直転送部2では、垂直転送パルスφV
1,φV2,φV3,φV4が印加されると電子井戸が
発生し、この電子井戸に電荷を保持することができる。
垂直転送パルスφV1,φV2,φV3,φV4の位相
差を利用することで、電子井戸は移動し、たとえば上か
ら下の方向に電荷を転送することができる。水平転送部
3は、垂直転送部2から下りてきた電荷を、垂直転送部
3と同様に水平転送パルスの位相差を利用して右から左
の方向に転送し、出力バッファ4に順次画像データを転
送し、画像信号として出力する。
1,φV2,φV3,φV4が印加されると電子井戸が
発生し、この電子井戸に電荷を保持することができる。
垂直転送パルスφV1,φV2,φV3,φV4の位相
差を利用することで、電子井戸は移動し、たとえば上か
ら下の方向に電荷を転送することができる。水平転送部
3は、垂直転送部2から下りてきた電荷を、垂直転送部
3と同様に水平転送パルスの位相差を利用して右から左
の方向に転送し、出力バッファ4に順次画像データを転
送し、画像信号として出力する。
【0006】図7は、図5に示すCCD撮像素子1を用
いて撮像を行う状態を簡略化して示す。CCD撮像素子
1の感光部5は、複数の光電変換素子が二次元マトリク
ス状に配列している受光面を有する。感光部5には、通
常、凸レンズ6などを介して、被写体7の像が結像され
る。図7(a)に示すように、通常、被写体7は、たと
えば「F」の文字の画像であり、凸レンズ6を介して感
光部5は、上下左右が反転している状態で被写体7の画
像を受光する。この画像を感光部5の左下側から水平方
向に順次読出すことで、正立した像表示を実現してい
る。図7(b)に示すように、CCD撮像素子1の受光
部5を垂直方向に180°反転する場合、CCD撮像素
子1は感光部5が上下反転している状態で受光するた
め、感光部5で受光する画像は左右反転した状態とな
る。これを読み出した状態は上下左右が反転した状態と
なる。
いて撮像を行う状態を簡略化して示す。CCD撮像素子
1の感光部5は、複数の光電変換素子が二次元マトリク
ス状に配列している受光面を有する。感光部5には、通
常、凸レンズ6などを介して、被写体7の像が結像され
る。図7(a)に示すように、通常、被写体7は、たと
えば「F」の文字の画像であり、凸レンズ6を介して感
光部5は、上下左右が反転している状態で被写体7の画
像を受光する。この画像を感光部5の左下側から水平方
向に順次読出すことで、正立した像表示を実現してい
る。図7(b)に示すように、CCD撮像素子1の受光
部5を垂直方向に180°反転する場合、CCD撮像素
子1は感光部5が上下反転している状態で受光するた
め、感光部5で受光する画像は左右反転した状態とな
る。これを読み出した状態は上下左右が反転した状態と
なる。
【0007】図8は、図7(a)に示す通常時と、図7
(b)に示す180°の反転時とで、図5のCCD撮像
素子1によって撮像され、表示装置に画像として表示さ
れる状態を、(a)では感光部5が横置きのとき、
(b)では感光部5が縦置きのときについて、それぞれ
示す。このように従来の技術では、CCD撮像素子1か
ら出力される出力信号は、感光部5での光電変換素子の
配列方向に関して一定方向のみであったため、垂直方向
の180°反転機構を有する撮像システムでは読み出し
画像はそのままで、画面全体をメモリに保存し、ソフト
ウェアで上下左右反転を行ったり、フレームメモリを用
いて、ハードウェアで上下左右反転を行っている。
(b)に示す180°の反転時とで、図5のCCD撮像
素子1によって撮像され、表示装置に画像として表示さ
れる状態を、(a)では感光部5が横置きのとき、
(b)では感光部5が縦置きのときについて、それぞれ
示す。このように従来の技術では、CCD撮像素子1か
ら出力される出力信号は、感光部5での光電変換素子の
配列方向に関して一定方向のみであったため、垂直方向
の180°反転機構を有する撮像システムでは読み出し
画像はそのままで、画面全体をメモリに保存し、ソフト
ウェアで上下左右反転を行ったり、フレームメモリを用
いて、ハードウェアで上下左右反転を行っている。
【0008】特開平5−281927号公報には、液晶
パネルで水平方向の表示データを表示するために、アナ
ログ画像信号を画素毎にサンプリングしてデジタルデー
タに変換するためのサンプリングパルスの出力順序を変
えて、表示画像の左右を反転可能なサンプリングホール
ド回路が開示されている。
パネルで水平方向の表示データを表示するために、アナ
ログ画像信号を画素毎にサンプリングしてデジタルデー
タに変換するためのサンプリングパルスの出力順序を変
えて、表示画像の左右を反転可能なサンプリングホール
ド回路が開示されている。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】前述のように、反転機
構部を持ったレンズ機構部とCCD撮像素子1を用いる
撮像システムでは、この反転機構部を垂直方向に180
°反転する場合、CCD撮像素子1から読み出される画
像信号によって表示する画像は、上下に反転してしま
う。
構部を持ったレンズ機構部とCCD撮像素子1を用いる
撮像システムでは、この反転機構部を垂直方向に180
°反転する場合、CCD撮像素子1から読み出される画
像信号によって表示する画像は、上下に反転してしま
う。
【0010】従来の技術では、垂直方向の180°反転
機構を有する撮像システムの場合、CCD撮像素子1か
ら出力される画像信号信号で表される画像が上下左右反
転しているので、画像処理が低速で能力が低い、低パフ
ォーマンスなシステムでは、正立画像に直すためにソフ
トウェアによる画像反転を行うと、高フレームレートを
実現する事は困難である。このため、高フレームレート
を実現するためには、画像処理が高速で能力が高い、高
パフォーマンスな制御部やフレームメモリを用いる必要
があり、高コストになってしまう。
機構を有する撮像システムの場合、CCD撮像素子1か
ら出力される画像信号信号で表される画像が上下左右反
転しているので、画像処理が低速で能力が低い、低パフ
ォーマンスなシステムでは、正立画像に直すためにソフ
トウェアによる画像反転を行うと、高フレームレートを
実現する事は困難である。このため、高フレームレート
を実現するためには、画像処理が高速で能力が高い、高
パフォーマンスな制御部やフレームメモリを用いる必要
があり、高コストになってしまう。
【0011】特開平5−281927号公報で開示され
ているような機能を有する表示装置を備えていていれ
ば、水平方向については反転可能となるけれども、垂直
方向の反転を行うことはできない。したがって、図7に
示すような通常時と180°の反転時とで同一の表示を
行うような切換えは不可能である。
ているような機能を有する表示装置を備えていていれ
ば、水平方向については反転可能となるけれども、垂直
方向の反転を行うことはできない。したがって、図7に
示すような通常時と180°の反転時とで同一の表示を
行うような切換えは不可能である。
【0012】本発明の目的は、撮像画像の反転機能を持
つ撮影システムを、低コストかつ高フレームレートで実
現することができるCCD撮像素子および画像反転機能
付撮影システムを提供することである。
つ撮影システムを、低コストかつ高フレームレートで実
現することができるCCD撮像素子および画像反転機能
付撮影システムを提供することである。
【0013】
【課題を解決するための手段】本発明は、複数の光電変
換素子を二次元的に配列している受光面に撮像対象とな
る画像を結像させ、各光電変換素子によって発生される
光電荷を、電荷転送方式で転送し、光電変換素子の配列
に対応する順序の画像信号を発生させるCCD撮像素子
において、光電荷の転送方向を、少なくとも光電変換素
子の配列の1つの次元について、一方または他方に切換
えて転送可能な転送手段と、転送手段の転送方向を、該
一方または該他方に切換える切換手段とを含むことを特
徴とするCCD撮像素子である。
換素子を二次元的に配列している受光面に撮像対象とな
る画像を結像させ、各光電変換素子によって発生される
光電荷を、電荷転送方式で転送し、光電変換素子の配列
に対応する順序の画像信号を発生させるCCD撮像素子
において、光電荷の転送方向を、少なくとも光電変換素
子の配列の1つの次元について、一方または他方に切換
えて転送可能な転送手段と、転送手段の転送方向を、該
一方または該他方に切換える切換手段とを含むことを特
徴とするCCD撮像素子である。
【0014】本発明に従えば、CCD撮像素子は、複数
の光電変換素子を二次元的に配列している受光面に撮像
対象となる画像を結像させ、各光電変換素子によって発
生される光電荷を、電荷転送方式で転送し、光電変換素
子の配列に対応する順序の画像信号を発生させるため
に、転送手段と、切換手段とを含む。転送手段は、光電
荷の転送方向を、少なくとも光電変換素子の配列の1つ
の次元について、一方または他方に切換えて転送可能で
あるので、転送方向の切換によって、上下や左右などの
少なくとも一方が反転する画像を表示させることができ
る。切換手段が転送手段の転送方向を切換えるだけで方
向の切換えを行うことができるので、パフォーマンスを
低下させるようなソフトウェアによる画像反転や、コス
ト増加を招くフレームメモリは不要となり、撮像画像の
反転機能を、低コストかつ高フレームレートで実現する
ことができる。
の光電変換素子を二次元的に配列している受光面に撮像
対象となる画像を結像させ、各光電変換素子によって発
生される光電荷を、電荷転送方式で転送し、光電変換素
子の配列に対応する順序の画像信号を発生させるため
に、転送手段と、切換手段とを含む。転送手段は、光電
荷の転送方向を、少なくとも光電変換素子の配列の1つ
の次元について、一方または他方に切換えて転送可能で
あるので、転送方向の切換によって、上下や左右などの
少なくとも一方が反転する画像を表示させることができ
る。切換手段が転送手段の転送方向を切換えるだけで方
向の切換えを行うことができるので、パフォーマンスを
低下させるようなソフトウェアによる画像反転や、コス
ト増加を招くフレームメモリは不要となり、撮像画像の
反転機能を、低コストかつ高フレームレートで実現する
ことができる。
【0015】また本発明で、前記複数の光電変換素子
は、水平方向と垂直方向とに配列されており、前記転送
手段は、垂直方向について、一方または他方に転送方向
を切換え可能な垂直転送手段と、垂直転送手段が転送方
向の一方に転送する光電荷が並列に入力され、水平方向
の一方に、直列に転送する一方転送手段と、垂直転送手
段が転送方向の他方に転送する光電荷が並列に入力さ
れ、水平方向の他方に、直列に転送する一方転送手段と
を含み、前記切換手段は、垂直方向について垂直転送手
段の転送方向の一方または他方のいずれかを選択する切
換えと、水平方向について一方転送手段または他方転送
手段のいずれかを選択する切換えとを行うことを特徴と
する。
は、水平方向と垂直方向とに配列されており、前記転送
手段は、垂直方向について、一方または他方に転送方向
を切換え可能な垂直転送手段と、垂直転送手段が転送方
向の一方に転送する光電荷が並列に入力され、水平方向
の一方に、直列に転送する一方転送手段と、垂直転送手
段が転送方向の他方に転送する光電荷が並列に入力さ
れ、水平方向の他方に、直列に転送する一方転送手段と
を含み、前記切換手段は、垂直方向について垂直転送手
段の転送方向の一方または他方のいずれかを選択する切
換えと、水平方向について一方転送手段または他方転送
手段のいずれかを選択する切換えとを行うことを特徴と
する。
【0016】本発明に従えば、水平方向について一方転
送手段と他方転送手段とを設けるので、垂直転送手段が
光電荷を両方向に転送しても、出力される光電荷をそれ
ぞれ並列に入力し、直列に変換して水平方向の転送を行
うことができる。垂直転送方向と水平転送方向とを同時
に切換えて、上下左右を反転させたり、一方のみを切換
えて上下または左右を反転させたりして、ミラーを用い
るような場合についても画像反転システムを容易に、か
つ低コストで構成することができる。1フレーム分の画
素に対応する光電荷を蓄積する必要がある垂直転送手段
は、転送方向を一方または他方に切換可能であるので、
両方向を兼用することができる。一方転送手段および他
方転送手段は、水平方向の1ライン分の画素に対応する
光電荷を並列に入力して直列に変換する機能を有すれば
よいので、一方転送手段と他方転送手段との2つを設け
ても、CCD撮像素子内で占める大きさの増大の影響を
小さくして、同一機能を外部で実現する場合に比較して
コスト低減を図ることができる。
送手段と他方転送手段とを設けるので、垂直転送手段が
光電荷を両方向に転送しても、出力される光電荷をそれ
ぞれ並列に入力し、直列に変換して水平方向の転送を行
うことができる。垂直転送方向と水平転送方向とを同時
に切換えて、上下左右を反転させたり、一方のみを切換
えて上下または左右を反転させたりして、ミラーを用い
るような場合についても画像反転システムを容易に、か
つ低コストで構成することができる。1フレーム分の画
素に対応する光電荷を蓄積する必要がある垂直転送手段
は、転送方向を一方または他方に切換可能であるので、
両方向を兼用することができる。一方転送手段および他
方転送手段は、水平方向の1ライン分の画素に対応する
光電荷を並列に入力して直列に変換する機能を有すれば
よいので、一方転送手段と他方転送手段との2つを設け
ても、CCD撮像素子内で占める大きさの増大の影響を
小さくして、同一機能を外部で実現する場合に比較して
コスト低減を図ることができる。
【0017】また本発明で、前記切換手段は、前記垂直
転送手段の転送方向を前記一方に切換えて前記一方転送
手段を選択する一方転送状態と、垂直転送手段の転送方
向を前記他方に切換えて前記他方転送手段を選択する他
方転送状態とを切換えることを特徴とする。
転送手段の転送方向を前記一方に切換えて前記一方転送
手段を選択する一方転送状態と、垂直転送手段の転送方
向を前記他方に切換えて前記他方転送手段を選択する他
方転送状態とを切換えることを特徴とする。
【0018】本発明に従えば、垂直転送方向と水平転送
方向とを同時に切換えて、正立状態と上下左右の反転状
態とを切換え可能な画像反転システムを、容易かつ低コ
ストで構成することができる。
方向とを同時に切換えて、正立状態と上下左右の反転状
態とを切換え可能な画像反転システムを、容易かつ低コ
ストで構成することができる。
【0019】さらに本発明は、前述のいずれかに記載の
CCD撮像素子と、撮像対象となる画像をCCD撮像素
子の受光面に反転して結像させる反転カメラ機構と、C
CD撮像素子の切換手段に、転送方向切換えを指示する
信号を与える切換指示手段とを含むことを特徴とする画
像反転機能付撮影システムである。
CCD撮像素子と、撮像対象となる画像をCCD撮像素
子の受光面に反転して結像させる反転カメラ機構と、C
CD撮像素子の切換手段に、転送方向切換えを指示する
信号を与える切換指示手段とを含むことを特徴とする画
像反転機能付撮影システムである。
【0020】本発明に従えば、画像反転機能付撮影シス
テムは、CCD撮像素子と、反転カメラ機構と、切換指
示手段とを含む。CCD撮像素子は、画像信号を転送す
る方向を切換可能であり、切換指示手段から与えられる
信号に従って、反転カメラ機構によって受光面に結像さ
せられる画像の反転を容易に行うことができる。画像の
反転に、ソフトウェア処理やフレームメモリを用いる必
要がないので、撮像画像の反転機能を持つ撮影システム
を、低コストかつ高フレームレートで実現することがで
き、画像反転機能付撮影システムの小型軽量化も図るこ
とができる。
テムは、CCD撮像素子と、反転カメラ機構と、切換指
示手段とを含む。CCD撮像素子は、画像信号を転送す
る方向を切換可能であり、切換指示手段から与えられる
信号に従って、反転カメラ機構によって受光面に結像さ
せられる画像の反転を容易に行うことができる。画像の
反転に、ソフトウェア処理やフレームメモリを用いる必
要がないので、撮像画像の反転機能を持つ撮影システム
を、低コストかつ高フレームレートで実現することがで
き、画像反転機能付撮影システムの小型軽量化も図るこ
とができる。
【0021】また本発明は、前記CCD撮像素子から発
生する画像信号について、前記切換えて転送可能な転送
方向毎に設けられる出力手段をさらに含み、前記切換指
示手段は、前記転送方向切換えを指示する信号によっ
て、出力手段も転送方向に従って切換えることを特徴と
する。
生する画像信号について、前記切換えて転送可能な転送
方向毎に設けられる出力手段をさらに含み、前記切換指
示手段は、前記転送方向切換えを指示する信号によっ
て、出力手段も転送方向に従って切換えることを特徴と
する。
【0022】本発明に従えば、切換え可能な転送方向毎
に出力手段を設けて、切換指示手段からの信号で出力手
段の切換えも行うので、出力データを反転しないで出力
することができる。
に出力手段を設けて、切換指示手段からの信号で出力手
段の切換えも行うので、出力データを反転しないで出力
することができる。
【0023】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の一形態につ
いて、図1、図2および図3を用いて説明する。図1
は、本実施形態のCCD撮像素子11の概略的な電気的
構成を示す。図5と同様に図示を省略している感光部か
らの光電荷は、垂直転送部12によって垂直方向に転送
される。本実施形態の垂直転送部12は、転送方向を、
一方、たとえば上から下の方向と、他方、たとえば下か
ら上の方向とに切換えることができる。垂直転送部12
での転送方向の切換えで、光電荷が転送される方向の端
部には、水平転送部13aと水平転送部13bとがそれ
ぞれ配置される。すなわち、垂直転送部12の下端には
水平転送部13a、垂直転送部12の上端には水平転送
部13bがそれぞれは位置され、垂直転送部12から水
平方向の1ライン分ずつの画素に対応して並列に入力さ
れる光電荷を、直列に変換して水平方向に転送する。
いて、図1、図2および図3を用いて説明する。図1
は、本実施形態のCCD撮像素子11の概略的な電気的
構成を示す。図5と同様に図示を省略している感光部か
らの光電荷は、垂直転送部12によって垂直方向に転送
される。本実施形態の垂直転送部12は、転送方向を、
一方、たとえば上から下の方向と、他方、たとえば下か
ら上の方向とに切換えることができる。垂直転送部12
での転送方向の切換えで、光電荷が転送される方向の端
部には、水平転送部13aと水平転送部13bとがそれ
ぞれ配置される。すなわち、垂直転送部12の下端には
水平転送部13a、垂直転送部12の上端には水平転送
部13bがそれぞれは位置され、垂直転送部12から水
平方向の1ライン分ずつの画素に対応して並列に入力さ
れる光電荷を、直列に変換して水平方向に転送する。
【0024】垂直転送部12の下端に配置される水平転
送部13aは、光電荷を一方、たとえば右から左の方向
に転送する。このような水平転送部13aに対して、垂
直転送部12の上端に配置される水平転送部13bは、
光電荷を他方、たとえば左から右の方向に転送する。各
水平転送部13a,13bから出力される画像データ信
号Da,Dbは、出力バッファ14a,14bにそれぞ
れ入力されて増幅され、2to1セレクタ15でいずれ
か一方が選択されてCCD出力信号Dとして出力され
る。垂直転送部12での転送方向の切換えは、垂直転送
セレクタ16によって行われる。
送部13aは、光電荷を一方、たとえば右から左の方向
に転送する。このような水平転送部13aに対して、垂
直転送部12の上端に配置される水平転送部13bは、
光電荷を他方、たとえば左から右の方向に転送する。各
水平転送部13a,13bから出力される画像データ信
号Da,Dbは、出力バッファ14a,14bにそれぞ
れ入力されて増幅され、2to1セレクタ15でいずれ
か一方が選択されてCCD出力信号Dとして出力され
る。垂直転送部12での転送方向の切換えは、垂直転送
セレクタ16によって行われる。
【0025】2つの水平転送部13a,13bには、水
平転送パルスの組としてφHが共通に与えられる。各水
平転送部13a,13bの転送方向は、垂直転送部12
の転送方向との組合せで、画像の上下左右の反転を同時
に可能なように設定される。すなわち、図7(a)に示
す反転して受光される画像を正立させる場合は、垂直転
送部12では上から下に転送して、水平転送部13aで
は右から左に転送する。これによって、受光面の下のラ
インから上のラインの方向の垂直走査と、各ライン毎に
左から右への水平走査とに対応する画像信号が得られ
る。この転送方向の組合せは、図5に示す従来のCCD
撮像素子1と同様である。図7(b)に示すような18
0°回転の場合には、垂直転送部12では下から上に転
送して、水平転送部13bでは左から右に転送する。こ
れによって、受光面の上のラインから下のラインの方向
の垂直走査と、各ライン毎に右から左への水平走査とに
対応する画像信号が得られる。
平転送パルスの組としてφHが共通に与えられる。各水
平転送部13a,13bの転送方向は、垂直転送部12
の転送方向との組合せで、画像の上下左右の反転を同時
に可能なように設定される。すなわち、図7(a)に示
す反転して受光される画像を正立させる場合は、垂直転
送部12では上から下に転送して、水平転送部13aで
は右から左に転送する。これによって、受光面の下のラ
インから上のラインの方向の垂直走査と、各ライン毎に
左から右への水平走査とに対応する画像信号が得られ
る。この転送方向の組合せは、図5に示す従来のCCD
撮像素子1と同様である。図7(b)に示すような18
0°回転の場合には、垂直転送部12では下から上に転
送して、水平転送部13bでは左から右に転送する。こ
れによって、受光面の上のラインから下のラインの方向
の垂直走査と、各ライン毎に右から左への水平走査とに
対応する画像信号が得られる。
【0026】2to1セレクタ15および垂直転送セレ
クタ16には、垂直反転制御信号SELが共通に与えら
れる。これによって、反転制御信号の切換えで、2to
1セレクタ15による出力バッファ14a,14bの選
択のための切換え、すなわち水平転送部13a,13b
の選択のための切換えと、垂直転送セレクタ16による
垂直転送手段12の転送方向の切換えを同時に行うこと
ができる。
クタ16には、垂直反転制御信号SELが共通に与えら
れる。これによって、反転制御信号の切換えで、2to
1セレクタ15による出力バッファ14a,14bの選
択のための切換え、すなわち水平転送部13a,13b
の選択のための切換えと、垂直転送セレクタ16による
垂直転送手段12の転送方向の切換えを同時に行うこと
ができる。
【0027】正立している正像画像を撮影する場合は垂
直反転制御信号SELをたとえばLowレベルする。垂
直転送セレクタ16は、図6に示すような組合せの垂直
転送パルスφVをそのままセレクト後の垂直転送パルス
φV1〜φV4として垂直転送部12に出力し、2to
1セレクタ15で画像データ信号DaをセレクトしCC
D出力信号Dとして出力する。
直反転制御信号SELをたとえばLowレベルする。垂
直転送セレクタ16は、図6に示すような組合せの垂直
転送パルスφVをそのままセレクト後の垂直転送パルス
φV1〜φV4として垂直転送部12に出力し、2to
1セレクタ15で画像データ信号DaをセレクトしCC
D出力信号Dとして出力する。
【0028】反転画像を出力する場合は、反転制御信号
SELをたとえばHighレベルとすることで、垂直転
送セレクタ16は垂直転送部12の転送方向を下から上
方向になるよう位相を反転したセレクト後の垂直転送φ
V1〜φV4を出力し、上方向の水平転送部13bに転
送させる。上部の水平転送部13bは上部の出力バッフ
ァ14bの方向に光電荷を転送し、出力バッファ14b
から反転画像出力データ信号Dbとして出力する。一方
2to1セレクタ16は、垂直反転制御信号SELによ
り反転画像出力データ信号Dbをセレクトし、CCD出
力信号Dとして出力する。このような2to1セレクタ
15は、アナログスイッチ2個とインバータ1個とで容
易に実現することができる。
SELをたとえばHighレベルとすることで、垂直転
送セレクタ16は垂直転送部12の転送方向を下から上
方向になるよう位相を反転したセレクト後の垂直転送φ
V1〜φV4を出力し、上方向の水平転送部13bに転
送させる。上部の水平転送部13bは上部の出力バッフ
ァ14bの方向に光電荷を転送し、出力バッファ14b
から反転画像出力データ信号Dbとして出力する。一方
2to1セレクタ16は、垂直反転制御信号SELによ
り反転画像出力データ信号Dbをセレクトし、CCD出
力信号Dとして出力する。このような2to1セレクタ
15は、アナログスイッチ2個とインバータ1個とで容
易に実現することができる。
【0029】図2は、図1の垂直転送セレクタ16の回
路構成の例を示す。垂直転送セレクタ16は、2つのセ
レクタ17a,17bとインバータ18とを含む。垂直
転送セレクタ16には、図6(a)に示すような垂直転
送パルスφV1,φV2,φV3,φV4の組合せがφ
Vとして入力される。セレクタ17aには、垂直反転制
御信号SELが切換えのために与えられ、セレクタ17
bには、垂直反転制御信号SELをインバータ18で反
転させた信号が切換えのために与えられる。各セレクタ
17a,17bは、切換えのために与えられる信号がL
owレベルであるか、Highレベルであるかに従っ
て、AまたはBの入力を出力OUTとして切換えて導出
する。セレクタ17a,17bのA,Bの入力には、図
6(a)に示す垂直転送パルスのうちのφV2とφV4
とがそれぞれ入力される。したがって、2つのセレクタ
17a,17bからは、垂直反転制御信号SELの論理
レベルに従って、φV2とφV4とが入替る組合せで垂
直転送パルスφV1〜φV4を垂直転送部12に与える
ことができる。
路構成の例を示す。垂直転送セレクタ16は、2つのセ
レクタ17a,17bとインバータ18とを含む。垂直
転送セレクタ16には、図6(a)に示すような垂直転
送パルスφV1,φV2,φV3,φV4の組合せがφ
Vとして入力される。セレクタ17aには、垂直反転制
御信号SELが切換えのために与えられ、セレクタ17
bには、垂直反転制御信号SELをインバータ18で反
転させた信号が切換えのために与えられる。各セレクタ
17a,17bは、切換えのために与えられる信号がL
owレベルであるか、Highレベルであるかに従っ
て、AまたはBの入力を出力OUTとして切換えて導出
する。セレクタ17a,17bのA,Bの入力には、図
6(a)に示す垂直転送パルスのうちのφV2とφV4
とがそれぞれ入力される。したがって、2つのセレクタ
17a,17bからは、垂直反転制御信号SELの論理
レベルに従って、φV2とφV4とが入替る組合せで垂
直転送パルスφV1〜φV4を垂直転送部12に与える
ことができる。
【0030】図3は、垂直転送セレクタ16で垂直転送
パルスのうちのφV2とφV4とを、図6(a)とは入
替る状態で垂直搬送部12に与えるときの信号波形を
(a)に示し、(b)には、光電荷が転送される状態を
模式的に示す。図3(b)に示すように、垂直転送パル
スの組合せを変えることによって、図6(b)に示す転
送方向とは逆の方向に、光電荷を転送することができ
る。
パルスのうちのφV2とφV4とを、図6(a)とは入
替る状態で垂直搬送部12に与えるときの信号波形を
(a)に示し、(b)には、光電荷が転送される状態を
模式的に示す。図3(b)に示すように、垂直転送パル
スの組合せを変えることによって、図6(b)に示す転
送方向とは逆の方向に、光電荷を転送することができ
る。
【0031】図4は、本発明の実施の他の形態であるC
CD撮像素子21の概略的な電気的構成を示す。本実施
形態で、図1の実施形態に対応する部分には同一の参照
符を付して重複する説明を省略する。図1に示すCCD
撮像素子11では、垂直方向の180°回転時において
CCD出力信号Dの上下左右を同時反転して出力する方
式の切換えが可能であるけれども、本実施形態では上下
像と左右像とを独立して制御することで、上下左右鏡面
像を容易に生成することができる。
CD撮像素子21の概略的な電気的構成を示す。本実施
形態で、図1の実施形態に対応する部分には同一の参照
符を付して重複する説明を省略する。図1に示すCCD
撮像素子11では、垂直方向の180°回転時において
CCD出力信号Dの上下左右を同時反転して出力する方
式の切換えが可能であるけれども、本実施形態では上下
像と左右像とを独立して制御することで、上下左右鏡面
像を容易に生成することができる。
【0032】本実施形態では、水平転送部13a,13
bでもそれぞれ両方向の転送を行う。このため、図1と
同様な出力バッファ14a,14bの反対方向にも、出
力バッファ24a,24bを設ける。4つの出力バッフ
ァ14a,14b,24a,24bからの出力は、4t
o1セレクタ25で選択される。各水平転送部13a,
13bでの転送方向は、水平転送セレクタ26から与え
られる水平転送クロックパルスφHの組合せの位相差の
違いで、垂直転送部12と同様に切換えることができ
る。水平転送セレクタ26には、水平反転制御信号SE
Lhが与えられ、垂直転送セレクタ16には垂直反転制
御信号SELvが与えられる。4to1セレクタ25に
は、水平反転制御信号SELhおよび垂直反転制御信号
SELvの両方が与えられ、4つの出力バッファ14
a,14b,24a,24bからの出力のいずれか一つ
を選択して、CCD出力Dとして導出する。このよう
に、水平転送部13a,13bと垂直転送部12とで、
それぞれ転送方向を4方向のいずれかに切換えるととも
に、4to1セレクタ25を切換えることで、正立画
像、左右反転の鏡面画像、上下反転の鏡面画像、180
°反転画像を容易に作り出すことが可能となり、ミラー
等を用いた反転撮影システムへの応用も容易に可能とな
る。
bでもそれぞれ両方向の転送を行う。このため、図1と
同様な出力バッファ14a,14bの反対方向にも、出
力バッファ24a,24bを設ける。4つの出力バッフ
ァ14a,14b,24a,24bからの出力は、4t
o1セレクタ25で選択される。各水平転送部13a,
13bでの転送方向は、水平転送セレクタ26から与え
られる水平転送クロックパルスφHの組合せの位相差の
違いで、垂直転送部12と同様に切換えることができ
る。水平転送セレクタ26には、水平反転制御信号SE
Lhが与えられ、垂直転送セレクタ16には垂直反転制
御信号SELvが与えられる。4to1セレクタ25に
は、水平反転制御信号SELhおよび垂直反転制御信号
SELvの両方が与えられ、4つの出力バッファ14
a,14b,24a,24bからの出力のいずれか一つ
を選択して、CCD出力Dとして導出する。このよう
に、水平転送部13a,13bと垂直転送部12とで、
それぞれ転送方向を4方向のいずれかに切換えるととも
に、4to1セレクタ25を切換えることで、正立画
像、左右反転の鏡面画像、上下反転の鏡面画像、180
°反転画像を容易に作り出すことが可能となり、ミラー
等を用いた反転撮影システムへの応用も容易に可能とな
る。
【0033】以上で説明しているような各実施形態のC
CD撮像素子11,21を反転カメラ機構とともに組込
んで、画像反転機能付撮影システムを構成すれば、たと
えばCCD撮像素子11,21を正面側と背面側とで1
80°反転させて撮像するような場合でも、反転制御信
号SELや、水平反転制御信号SELhおよび垂直反転
制御信号SELvを与えて反転させる指示を行う切換指
示手段を設けて転送方向の切換えを行わせる装置を、低
コストかつ小型で実現することができる。
CD撮像素子11,21を反転カメラ機構とともに組込
んで、画像反転機能付撮影システムを構成すれば、たと
えばCCD撮像素子11,21を正面側と背面側とで1
80°反転させて撮像するような場合でも、反転制御信
号SELや、水平反転制御信号SELhおよび垂直反転
制御信号SELvを与えて反転させる指示を行う切換指
示手段を設けて転送方向の切換えを行わせる装置を、低
コストかつ小型で実現することができる。
【0034】また、各CCD撮像素子11,21では、
出力手段である出力バッファ14a,14b,24a,
24bや、切換手段である2to1セレクタ15、垂直
転送セレクタ16、4to1セレクタ25、および水平
転送セレクタ26は、同一の半導体チップではなく、外
部に設けることもできる。垂直転送部12で転送方向を
切換えるための垂直転送パルスφV1〜φV4は、垂直
転送セレクタ16で部分的に位相のずれを入れ替える方
法ばかりではなく、基準となるクロック信号に基づいて
発生させる段階で、位相のずれの異なる組合せで発生さ
せることもできる。
出力手段である出力バッファ14a,14b,24a,
24bや、切換手段である2to1セレクタ15、垂直
転送セレクタ16、4to1セレクタ25、および水平
転送セレクタ26は、同一の半導体チップではなく、外
部に設けることもできる。垂直転送部12で転送方向を
切換えるための垂直転送パルスφV1〜φV4は、垂直
転送セレクタ16で部分的に位相のずれを入れ替える方
法ばかりではなく、基準となるクロック信号に基づいて
発生させる段階で、位相のずれの異なる組合せで発生さ
せることもできる。
【0035】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、CCD撮
像素子は、光電荷の転送方向を、少なくとも光電変換素
子の配列の1つの次元について、一方または他方に切換
えて転送可能であるので、転送方向の切換えによって、
上下や左右などの少なくとも一方が反転する画像を表示
させることができる。切換手段が転送手段の転送方向を
切換えるだけで方向の切換えを行うことができるので、
パフォーマンスを低下させるようなソフトウェアによる
画像反転や、コスト増加を招くフレームメモリは不要と
なり、撮像画像の反転機能を、低コストかつ高フレーム
レートで実現することができる。
像素子は、光電荷の転送方向を、少なくとも光電変換素
子の配列の1つの次元について、一方または他方に切換
えて転送可能であるので、転送方向の切換えによって、
上下や左右などの少なくとも一方が反転する画像を表示
させることができる。切換手段が転送手段の転送方向を
切換えるだけで方向の切換えを行うことができるので、
パフォーマンスを低下させるようなソフトウェアによる
画像反転や、コスト増加を招くフレームメモリは不要と
なり、撮像画像の反転機能を、低コストかつ高フレーム
レートで実現することができる。
【0036】また本発明によれば、垂直転送方向と水平
転送方向とを同時に切換えて、上下左右を反転させた
り、一方のみを切換えて上下または左右を反転させたり
して、ミラーを用いるような場合についても画像反転シ
ステムを容易に、かつ低コストで構成することができ
る。1フレーム分の画素に対応する光電荷を蓄積する必
要がある垂直転送手段は、転送方向を一方または他方に
切換可能であるので、水平方向の1ライン分の画素に対
応する光電荷を並列に入力して直列に変換する機能を有
すればよい水平方向に関して、一方転送手段と他方転送
手段との2つを設けて、CCD撮像素子内で占める大き
さの増大の影響を小さくし、同一機能を外部で実現する
場合に比較してコスト低減を図ることができる。垂直方
向に比較して高速で転送を行う水平方向の転送方向切換
えを、2つの水平転送手段を切換えて確実に行うことが
でき、垂直転送手段は1つで転送方向の切換えを行わせ
ることができる。
転送方向とを同時に切換えて、上下左右を反転させた
り、一方のみを切換えて上下または左右を反転させたり
して、ミラーを用いるような場合についても画像反転シ
ステムを容易に、かつ低コストで構成することができ
る。1フレーム分の画素に対応する光電荷を蓄積する必
要がある垂直転送手段は、転送方向を一方または他方に
切換可能であるので、水平方向の1ライン分の画素に対
応する光電荷を並列に入力して直列に変換する機能を有
すればよい水平方向に関して、一方転送手段と他方転送
手段との2つを設けて、CCD撮像素子内で占める大き
さの増大の影響を小さくし、同一機能を外部で実現する
場合に比較してコスト低減を図ることができる。垂直方
向に比較して高速で転送を行う水平方向の転送方向切換
えを、2つの水平転送手段を切換えて確実に行うことが
でき、垂直転送手段は1つで転送方向の切換えを行わせ
ることができる。
【0037】また本発明によれば、上下左右の同時反転
の切換えが可能な画像反転システムを容易に、かつ低コ
ストで構成することができる。
の切換えが可能な画像反転システムを容易に、かつ低コ
ストで構成することができる。
【0038】さらに本発明によれば、画像の反転に、ソ
フトウェア処理やフレームメモリを用いる必要がないの
で、撮像画像の反転機能を持つ撮影システムを、低コス
トかつ高フレームレートで実現することができ、小型軽
量化も図ることができる。
フトウェア処理やフレームメモリを用いる必要がないの
で、撮像画像の反転機能を持つ撮影システムを、低コス
トかつ高フレームレートで実現することができ、小型軽
量化も図ることができる。
【0039】また本発明によれば、切換え可能な転送方
向毎に出力手段を設けて、出力手段の切換えも行うの
で、出力データを反転しないで出力することができる。
向毎に出力手段を設けて、出力手段の切換えも行うの
で、出力データを反転しないで出力することができる。
【図1】本発明の実施の一形態であるCCD撮像素子1
1の概略的な電気的構成を示すブロック図である。
1の概略的な電気的構成を示すブロック図である。
【図2】図1の垂直転送セレクタ16の一例としての電
気的構成を示すブロック図である。
気的構成を示すブロック図である。
【図3】図1の垂直転送部12で下から上の方向に転送
を行うための垂直転送パルスの波形図、および光電荷の
転送状態を模式的に示す図である。
を行うための垂直転送パルスの波形図、および光電荷の
転送状態を模式的に示す図である。
【図4】本発明の実施の他の形態であるCCD撮像素子
21の概略的な電気的構成を示すブロック図である。
21の概略的な電気的構成を示すブロック図である。
【図5】従来からのCCD撮像素子の概略的な電気的構
成を示すブロック図である。
成を示すブロック図である。
【図6】図5の垂直転送部2で転送を行うための垂直転
送パルスの波形図、および光電荷の転送状態を模式的に
垂直転送部12で上から下に転送し、水平転送部13a
で右から左へ転送する状態示す図である。
送パルスの波形図、および光電荷の転送状態を模式的に
垂直転送部12で上から下に転送し、水平転送部13a
で右から左へ転送する状態示す図である。
【図7】図5のCCD撮像素子で通常位置と180°反
転時とで被写体の撮像を行う状態を簡略化して示す図で
ある。
転時とで被写体の撮像を行う状態を簡略化して示す図で
ある。
【図8】図8の通常位置と180°反転時とで得られる
画像を比較して示す図である。
画像を比較して示す図である。
11,21 CCD撮像素子
12 垂直転送部
13a,13b 水平転送部
14a,14b,24a,24b 出力バッファ
15 2to1セレクタ
16 垂直転送セレクタ
25 4to1セレクタ
26 水平転送セレクタ
Claims (5)
- 【請求項1】 複数の光電変換素子を二次元的に配列し
ている受光面に撮像対象となる画像を結像させ、各光電
変換素子によって発生される光電荷を、電荷転送方式で
転送し、光電変換素子の配列に対応する順序の画像信号
を発生させるCCD撮像素子において、 光電荷の転送方向を、少なくとも光電変換素子の配列の
1つの次元について、一方または他方に切換えて転送可
能な転送手段と、 転送手段の転送方向を、該一方または該他方に切換える
切換手段とを含むことを特徴とするCCD撮像素子。 - 【請求項2】 前記複数の光電変換素子は、水平方向と
垂直方向とに配列されており、 前記転送手段は、 垂直方向について、一方または他方に転送方向を切換え
可能な垂直転送手段と、 垂直転送手段が転送方向の一方に転送する光電荷が並列
に入力され、水平方向の一方に、直列に転送する一方転
送手段と、 垂直転送手段が転送方向の他方に転送する光電荷が並列
に入力され、水平方向の他方に、直列に転送する一方転
送手段とを含み、 前記切換手段は、垂直方向について垂直転送手段の転送
方向の一方または他方のいずれかを選択する切換えと、
水平方向について一方転送手段または他方転送手段のい
ずれかを選択する切換えとを行うことを特徴とする請求
項1記載のCCD撮像素子。 - 【請求項3】 前記切換手段は、前記垂直転送手段の転
送方向を前記一方に切換えて前記一方転送手段を選択す
る一方転送状態と、垂直転送手段の転送方向を前記他方
に切換えて前記他方転送手段を選択する他方転送状態と
を切換えることを特徴とする請求項2記載のCCD撮像
素子。 - 【請求項4】 請求項1〜3のいずれかに記載のCCD
撮像素子と、 撮像対象となる画像をCCD撮像素子の受光面に反転し
て結像させる反転カメラ機構と、 CCD撮像素子の切換手段に、転送方向切換えを指示す
る信号を与える切換指示手段とを含むことを特徴とする
画像反転機能付撮影システム。 - 【請求項5】 前記CCD撮像素子から発生する画像信
号について、前記切換えて転送可能な転送方向毎に設け
られる出力手段をさらに含み、 前記切換指示手段は、前記転送方向切換えを指示する信
号によって、出力手段も転送方向に従って切換えること
を特徴とする請求項4記載の画像反転機能付撮影システ
ム。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002115196A JP2003309771A (ja) | 2002-04-17 | 2002-04-17 | Ccd撮像素子および画像反転機能付撮影システム |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002115196A JP2003309771A (ja) | 2002-04-17 | 2002-04-17 | Ccd撮像素子および画像反転機能付撮影システム |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2003309771A true JP2003309771A (ja) | 2003-10-31 |
Family
ID=29396651
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2002115196A Pending JP2003309771A (ja) | 2002-04-17 | 2002-04-17 | Ccd撮像素子および画像反転機能付撮影システム |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2003309771A (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007124174A (ja) * | 2005-10-27 | 2007-05-17 | Fujifilm Corp | 固体撮像装置および固体撮像素子の駆動制御方法 |
JP2007174481A (ja) * | 2005-12-26 | 2007-07-05 | Megachips Lsi Solutions Inc | 画像処理装置 |
JP2008030202A (ja) * | 2006-07-26 | 2008-02-14 | Seiko Epson Corp | 画像形成装置および画像形成方法 |
JP2010093331A (ja) * | 2008-10-03 | 2010-04-22 | Mitsubishi Electric Corp | イメージセンサ及びその駆動方法 |
-
2002
- 2002-04-17 JP JP2002115196A patent/JP2003309771A/ja active Pending
Cited By (4)
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