JP5262047B2 - 固体撮像装置及び撮像装置 - Google Patents
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Description
従来の動作設定は、動作に影響が無いようにするため、例えば、蓄積時間の設定変更はフレームの先頭で行わないと画像が乱れてしまうため、フレームの先頭のパルス信号(水平転送パルス、垂直転送パルス)に同期させて設定データの通信期間の開始と終了を決め、その期間内に通信を行っている(特許文献1参照)。
動作設定を反映するタイミングを設定する方法としては、図6に示すように、通信期間内にレジスタが設定される毎に即時に反映するといった方法(即時反映)と、図7に示すように、レジスタ設定を通信期間の終了まで保持しパルス信号による更新タイミングと同期して反映する方法(同期)とがある。
また、本発明の撮像装置は、固体撮像装置を用いた撮像部と、撮像部を制御する制御部と、撮像部を操作する操作部とを備え、固体撮像装置は、複数の画素からなるセンサ部と、センサ部の画素からの画素信号を読み出し垂直方向に走査する垂直走査回路と、垂直走査回路により走査された画素信号を水平方向に走査する水平走査回路と、水平走査回路により走査された画素信号に所定の信号処理を施す出力回路とを含む駆動部と、装置の動作設定データを装置の駆動部に出力するタイミングを制御するための反映タイミング制御信号を出力する反映タイミング制御信号出力部と、外部から入力された動作設定データをラッチして出力するデータ保持部と、データ保持部によりラッチされて出力された動作設定データを反映タイミング制御信号に同期して一括してラッチし、ラッチされた動作設定データを駆動部に出力する一括反映部とを有し、反映タイミング制御信号出力部は、外部から垂直同期信号と、一連の動作設定データの通信の終了を表す通信終了信号とを入力し、反転された通信終了信号が入力された後、垂直同期信号に同期して第1のイネーブル信号を出力する第1の出力部と、所定の複数フレームを必要とする動作モードの動作中に当該動作モードに必要な複数のフレーム数をカウントし、当該動作モードに必要な複数のフレーム数がカウントされたとき、第2のイネーブル信号を出力する第2の出力部とを有し、反映タイミング制御信号出力部は、第1の出力部により第1のイネーブル信号が出力され、かつ第2の出力部により第2のイネーブル信号が出力されたとき、反映タイミング制御信号を一括反映部に出力し、ラッチされた動作設定データが駆動部に出力されたタイミングで反転された通信終了信号を入力して、動作設定データの駆動部への出力を終了する。
したがって、動作中に通信終了信号が発せられても、当該動作に必要なフレーム数がカウントされ、当該動作が終了した後に反映タイミング制御信号が出力されるので、1または複数フレームが必要な動作の途中で一括反映部により動作設定データがラッチされることがない。したがって無効フレームが発生しない。
以下、本発明の固体撮像装置及び撮像装置について図面を参照して説明する。
図1は、実施の形態1の固体撮像装置の概略構成を示す図である。
図1に示すように、この固体撮像装置は、CMOS型の固体撮像装置であり、センサー部11、垂直走査回路12、カラム信号処理部13、水平走査回路14および出力処理部15および入力部16を備える。
センサー部11は、行列状に配列された図示しない複数の画素からなり、撮像領域を構成する。垂直走査回路12は、センサー部11の各画素を読み出し垂直方向に走査して画素信号の読み出し動作を制御する。カラム信号処理部13は、垂直信号線を通して得られる各画素の信号を1行分ずつ受け取り、カラム(列)ごとに所定の信号処理を行い、その信号を一時保持する。カラム信号処理部13は、例えばCDS(Correlated Double Sampling)回路およびADC(Analog to Digital Converter)回路の一方または双方をカラム(列)ごとに有する。CDS回路は、画素の信号に対し相関二重サンプリング処理によるノイズ除去を行う。ADC回路は、アナログの画素の信号をデジタル信号に変換する。水平走査回路78は、カラム信号処理部13に保持された画素信号を水平方向に走査して出力する。出力処理部15は、水平走査回路14により水平方向に走査された画素信号に所定の処理を行い、外部に出力する。出力処理部15は、例えばゲインコントロール回路や色処理回路を有する。入力部16は、この固体撮像装置の動作設定データを入力し、入力された動作設定データを装置の駆動部、すなわちセンサー部11、垂直走査回路12、カラム信号処理部13、水平走査回路14および出力処理部15に出力する。
図2に示すように、入力部16は、3線シリアル通信シリアル/パラレル変換部21、データ保持部22、一括反映部23およびトグルチェック部24を備える。
3線シリアル通信シリアル/パラレル変換部21は、外部からこの固体撮像装置の動作設定データをシリアルデータとして入力し、パラレルデータに変換して出力する。データ保持部22は、アドレス毎にレジスタを有し、このレジスタにより3線シリアル通信シリアル/パラレル変換部21からの動作設定データを保持(ラッチ)する。一括反映部23は、アドレス毎にレジスタを有し、トグルチェック部24からの反映タイミング制御信号に同期してデータ保持部22に保持された動作設定データを一括して保持(ラッチ)して装置の駆動部に動作設定データを出力する。トグルチェック部24は、外部から垂直同期信号と、一連の動作設定データの通信の終了を表す通信終了信号とを入力し、通信終了信号が入力された後、垂直同期信号に同期して反映タイミング制御信号を一括反映部に出力する。通信終了信号は、その信号が反転されたとき、すなわちL(low)レベルからH(high)レベルに変化した場合およびHレベルからLレベルに変化した場合に一連の動作設定データの通信の終了を意味する。
図3に示すように、このように構成された固体撮像装置では、一連の動作設定データは、3線シリアル通信シリアル/パラレル変換部21に入力され、シリアル/パラレル変換されて、データ保持部22のレジスタに保持される。そして、トグルチェック部24により通信終了信号が反転した後、垂直同期信号に同期して反映タイミング制御信号が出力されると、データ保持部22のレジスタに保持された動作設定データが一括反映部23のレジスタにラッチされて装置の駆動部に出力される。
例えばダイナミックレンジを大きくするために複数のフレームを加算するように、固体撮像装置の動作モードには、複数フレームの動作が必要な場合がある。このような場合、実施の形態1のように動作の途中に反映タイミング制御信号によりデータ保持部22に保持された動作設定データを一括して一括反映部23にラッチさせると、その途中以降のフレームが新しい動作設定になってしまい、無効フレームが発生する場合がある。実施の形態2ではこの問題を解消する。
図4に示すように、この固体撮像装置の入力部50は、実施の形態1の入力部16に機能ステート部40、機能シーケンス部32およびAND回路33を加えたものであり、3線シリアル通信シリアル/パラレル変換部21、データ保持部22、一括反映部23、反映タイミング制御信号出力部30および機能ステート部40を備える。
図5に示すように、垂直同期信号が発せられる更新タイミング501の前から一連の動作設定データの通信が開始され、垂直同期信号が発せられる更新タイミング502の前でその通信が終了したものとする。更新タイミング501の前では、通信終了信号がLレベルのままで変化していない(反転されてない)ので、3線シリアル通信シリアル/パラレル変換部21により入力された動作設定データがデータ保持部22に保持されるが、一括反映部23には保持されない。
以下、本発明を適用した撮像装置の具体例を説明する。
図6は本例のCMOSイメージセンサを用いたカメラ装置の構成例を示すブロック図である。
図6において、撮像部310は、例えば図1に示したCMOSイメージセンサを用いて被写体の撮像を行い、撮像信号をメイン基板に搭載されたシステムコントロール部320に出力する。すなわち、撮像部310では、上述したCMOSイメージセンサの出力信号に対し、AGC(自動利得制御)、OB(オプティカルブラック)クランプ、CDS(相関二重サンプリング)、A/D変換といった処理を行い、デジタル撮像信号を生成して出力する。
なお、本例では、撮像部310内で撮像信号をデジタル信号に変換してシステムコントロール部320に出力する例について示しているが、撮像部310からアナログ撮像信号をシステムコントロール部320に送り、システムコントロール部320側でデジタル信号に変換する構成であってもよい。また、撮像部310内での処理も種々の方法があり、特に限定しないことは勿論である。
CPU321は、ROM322及びRAM323を用いて本カメラ装置の各部に指示を送り、システム全体の制御を行う。
DSP324は、撮像部310からの撮像信号に対して各種の信号処理を行うことにより、所定のフォーマットによる静止画または動画の映像信号(例えばYUV信号等)を生成する。
外部インターフェース325には、各種エンコーダやD/A変換器が設けられ、システムコントロール部320に接続される外部要素(本例では、ディスプレイ360、メモリ媒体340、操作パネル部350)との間で、各種制御信号やデータをやり取りする。
メモリ媒体340は、例えば各種メモリカード等に撮影された画像を適宜保存しておけるものであり、例えばメモリ媒体コントローラ341に対してメモリ媒体を交換可能なものとなっている。メモリ媒体340としては、各種メモリカードの他に、磁気や光を用いたディスク媒体等を用いることができる。
操作パネル部350は、本カメラ装置で撮影作業を行うに際し、ユーザが各種の指示を行うための入力キーを設けたものであり、CPU321は、この操作パネル部350からの入力信号を監視し、その入力内容に基づいて各種の動作制御を実行する。
さらに、遠隔医療や防犯監視、個人認証等のように遠隔システムを構成する場合には、上述のようにネットワークと接続した通信モジュールを含む装置構成とすることも可能であり、幅広い応用が実現可能である。
Claims (2)
- 複数の画素からなるセンサ部と、センサ部の画素からの画素信号を読み出し垂直方向に走査する垂直走査回路と、垂直走査回路により走査された画素信号を水平方向に走査する水平走査回路と、水平走査回路により走査された画素信号に所定の信号処理を施す出力回路とを含む駆動部を有する固体撮像装置において、
装置の動作設定データを装置の前記駆動部に出力するタイミングを制御するための反映タイミング制御信号を出力する反映タイミング制御信号出力部と、
外部から入力された動作設定データをラッチして出力するデータ保持部と、
前記データ保持部によりラッチされて出力された動作設定データを前記反映タイミング制御信号に同期して一括してラッチし、ラッチされた動作設定データを前記駆動部に出力する一括反映部とを有し、
前記反映タイミング制御信号出力部は、外部から垂直同期信号と、一連の動作設定データの通信の終了を表す通信終了信号とを入力し、反転された前記通信終了信号が入力された後、垂直同期信号に同期して第1のイネーブル信号を出力する第1の出力部と、
所定の複数フレームを必要とする動作モードの動作中に当該動作モードに必要な前記複数のフレーム数をカウントし、当該動作モードに必要な前記複数のフレーム数がカウントされたとき、第2のイネーブル信号を出力する第2の出力部とを有し、
前記反映タイミング制御信号出力部は、前記第1の出力部により第1のイネーブル信号が出力され、かつ第2の出力部により第2のイネーブル信号が出力されたとき、前記反映タイミング制御信号を前記一括反映部に出力し、前記ラッチされた動作設定データが前記駆動部に出力されたタイミングで反転された前記通信終了信号を入力して、前記動作設定データの前記駆動部への出力を終了する
固体撮像装置。 - 固体撮像装置を用いた撮像部と、前記撮像部を制御する制御部と、前記撮像部を操作する操作部とを備え、
前記固体撮像装置は、
複数の画素からなるセンサ部と、センサ部の画素からの画素信号を読み出し垂直方向に走査する垂直走査回路と、垂直走査回路により走査された画素信号を水平方向に走査する水平走査回路と、水平走査回路により走査された画素信号に所定の信号処理を施す出力回路とを含む駆動部と、
装置の動作設定データを装置の前記駆動部に出力するタイミングを制御するための反映タイミング制御信号を出力する反映タイミング制御信号出力部と、
外部から入力された動作設定データをラッチして出力するデータ保持部と、
前記データ保持部によりラッチされて出力された動作設定データを前記反映タイミング制御信号に同期して一括してラッチし、ラッチされた動作設定データを前記駆動部に出力する一括反映部とを有し、
前記反映タイミング制御信号出力部は、外部から垂直同期信号と、一連の動作設定データの通信の終了を表す通信終了信号とを入力し、反転された通信終了信号が入力された後、垂直同期信号に同期して第1のイネーブル信号を出力する第1の出力部と、
所定の複数フレームを必要とする動作モードの動作中に当該動作モードに必要な前記複数のフレーム数をカウントし、当該動作モードに必要な前記複数のフレーム数がカウントされたとき、第2のイネーブル信号を出力する第2の出力部とを有し、
前記反映タイミング制御信号出力部は、前記第1の出力部により第1のイネーブル信号が出力され、かつ第2の出力部により第2のイネーブル信号が出力されたとき、前記反映タイミング制御信号を前記一括反映部に出力し、前記ラッチされた動作設定データが前記駆動部に出力されたタイミングで反転された前記通信終了信号を入力して、前記動作設定データの前記駆動部への出力を終了する
撮像装置。
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