JPH05236364A - High-speed photographing device - Google Patents
High-speed photographing deviceInfo
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- JPH05236364A JPH05236364A JP4029749A JP2974992A JPH05236364A JP H05236364 A JPH05236364 A JP H05236364A JP 4029749 A JP4029749 A JP 4029749A JP 2974992 A JP2974992 A JP 2974992A JP H05236364 A JPH05236364 A JP H05236364A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は高速ビデオカメラや高速
ビデオシステムに組み込まれる高速撮影装置に係り、特
に動画像を高速で撮影する高速撮影装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a high-speed image pickup device incorporated in a high-speed video camera or a high-speed video system, and more particularly to a high-speed image pickup device for picking up moving images at high speed.
【0002】[0002]
【従来の技術】高速ビテオカメラや高速ビデオシステム
には、動画像を高速度で撮影する高速撮影装置を組み込
んだものがある。この高速撮影装置は、動く物体の撮影
を行なう面撮像センサとして例えば固体撮像素子が用い
られ、この固体撮像素子は、撮影の最小単位である1フ
レーム分の静止画を順次連続させることにより動画像を
得るようになっている。2. Description of the Related Art Some high-speed video cameras and high-speed video systems incorporate a high-speed photographing device for photographing moving images at high speed. This high-speed image capturing apparatus uses, for example, a solid-state image sensor as a surface image sensor for capturing a moving object, and this solid-state image sensor sequentially moves a still image of one frame, which is the minimum unit of image capturing, to generate a moving image. To get.
【0003】固体撮像素子は、フォトダイオード等の多
数の光電変換素子を二次元配列して撮像面を形成し、こ
の撮像面を形成した各光電変換素子を一定の走査方法で
順次走査してフレーム画像(静止画像)を得るようにな
っている。In a solid-state image pickup device, a large number of photoelectric conversion elements such as photodiodes are two-dimensionally arranged to form an image pickup surface, and the photoelectric conversion elements having the image pickup surface are sequentially scanned by a certain scanning method to form a frame. An image (still image) is obtained.
【0004】固体撮像素子として例えば縦100画素
(ピクセル)×横100画素(ピクセル)の光電変換素
子を二次元配列した場合、始めに縦方向一番目の行
(列)を横方向の走査ラインに沿って100画素分ライ
ン走査し、このライン走査が終了すると縦方向二番目の
行をライン走査し、以後このライン走査を順次行ない、
100番目の行のライン走査が完了すると1フレーム分
の撮像が完了したことになる。When, for example, a photoelectric conversion element having 100 pixels (pixels) × 100 pixels (pixels) horizontally is two-dimensionally arranged as a solid-state image pickup device, first, the first row (column) in the vertical direction becomes a scanning line in the horizontal direction. A line scan of 100 pixels is performed along the line, and when this line scan is completed, a line scan is performed on the second line in the vertical direction, and thereafter this line scan is sequentially performed.
When the line scanning of the 100th row is completed, the image pickup for one frame is completed.
【0005】通常のテレビ撮影では1秒間に30フレー
ムのレートで撮影が行なわれるので、縦・横100画素
づつの光電変換素子を備えた固体撮像素子では1秒間に
3千回のライン走査が行なわれる。このライン走査によ
る出力信号はVTRや半導体メモリに一旦記録された後
に、受像CRTモニタで同じレートの走査が行なわれて
映像が再生表示される。In normal television shooting, shooting is performed at a rate of 30 frames per second, so a solid-state image pickup device having a photoelectric conversion element of 100 pixels vertically and horizontally performs line scanning 3,000 times per second. Be done. The output signal of this line scanning is once recorded in the VTR or the semiconductor memory and then scanned at the same rate on the image receiving CRT monitor to reproduce and display the image.
【0006】高速で動く動体を再生時より早い撮影レー
トで撮影し、通常のレートである毎秒30フレームで再
生すると、30フレーム/撮影レートの倍率で動体の動
きを低速化して見ることができる。この高速撮影は理工
学やスポーツの分野に応用され、様々な効果を発揮して
いる。When a moving object moving at a high speed is photographed at a photographing rate faster than that at the time of reproduction and is reproduced at a normal rate of 30 frames per second, the moving object can be seen at a reduced speed at a magnification of 30 frames / photographing rate. This high-speed shooting has been applied to the fields of science and engineering and sports, and has various effects.
【0007】従来の撮影において、1フレームを高速に
撮影する方法として、フレームの読出し周波数を高速に
したり、読み出す画素(ピクセル)数を少なくしたり、
あるいは二次元に配列された光電変換素子群(画素群)
を並列に読み出す方法がある。In the conventional photographing, as a method for photographing one frame at high speed, the reading frequency of the frame is made high, the number of pixels to be read is reduced,
Alternatively, a photoelectric conversion element group (pixel group) arranged two-dimensionally
Can be read in parallel.
【0008】このうち、光電変換素子群を並列に読み出
して高速化を図る場合、光電変換素子群の全ラインを同
時に並列に読み出すことができれば、最も高速撮影が可
能になる。Of these, when the photoelectric conversion element groups are read out in parallel to increase the speed, if all the lines of the photoelectric conversion element group can be read out in parallel at the same time, the highest speed imaging becomes possible.
【0009】しかし、全ラインの並列読出しの場合には
二次元配列された光電変換素子群の並列ライン数が多く
なり、後段での信号処理量が多いため、信号処理上様々
な問題が新たに生じる。このため、並列読出しは、光電
変換素子群の素子数(画素数)が比較的少ない場合に限
り使用されている。However, in the case of parallel reading of all lines, the number of parallel lines of the photoelectric conversion element group arranged two-dimensionally increases, and the amount of signal processing in the subsequent stage is large, which causes various problems in signal processing. Occurs. Therefore, the parallel reading is used only when the number of elements (the number of pixels) of the photoelectric conversion element group is relatively small.
【0010】ところで、最近では高速撮影に適した面撮
像センサが開発されている。By the way, recently, an area image sensor suitable for high-speed photographing has been developed.
【0011】この面撮像センサは二次元配列され光電変
換素子群を複数列毎にブロック化し、各ブロックを1つ
のセンサとみなして各ブロックを並列にライン走査して
読み出すものである。This surface image sensor is one in which a photoelectric conversion element group is two-dimensionally arrayed into a plurality of blocks and each block is regarded as one sensor, and each block is line-scanned in parallel and read.
【0012】図11は、二次元配列された光電変換素子
群を16のブロックB1〜B16に区画し、各ブロック
B1〜B16が16本の走査ラインで構成された面撮像
センサの例を示す。FIG. 11 shows an example of a surface image sensor in which a photoelectric conversion element group arranged two-dimensionally is divided into 16 blocks B1 to B16, and each block B1 to B16 is composed of 16 scanning lines.
【0013】この面撮像センサでは1回のライン走査に
より各ブロックB1〜B16の第1番目のラインを16
ライン並列に読み出し、この16ライン並列読出しが終
了すれば、走査ラインを第2番目、第3番目…と順次切
り換え、各ブロックB1〜B16の第16番目のライン
の並列読出しで1画面(1フレーム)分の走査が終了す
る。In this area image sensor, the first line of each of the blocks B1 to B16 is divided into 16 lines by one line scan.
When the 16-line parallel reading is completed, the scanning lines are sequentially switched to the 2nd, 3rd ..., and the 16th line of each of the blocks B1 to B16 is read in parallel to obtain one screen (one frame). ) Minutes scan is completed.
【0014】この例では面撮像センサを16のブロック
B1〜B16に区画し、各ブロックB1〜B16を16
本のラインで構成したので、面撮像センサの全画面25
6ラインの読出しを16回の並列ライン走査で完了する
ので、全画面を1ラインずつ順次読み出す場合に比べ、
16倍のフレーム速度が得られ、高速化を図ることがで
きる。In this example, the area image sensor is divided into 16 blocks B1 to B16, and each block B1 to B16 is divided into 16 blocks.
Since it is composed of a book line, the full screen of the surface image sensor 25
Since 6 lines are read by 16 parallel line scans, compared to the case where the entire screen is read one line at a time,
A 16 times higher frame speed can be obtained, and higher speed can be achieved.
【0015】[0015]
【発明が解決しようとする課題】上述した面撮像センサ
を備えた高速撮影装置においては、面撮像センサの全画
面を高速に読み出すことで高速撮影を行なうことができ
るが、面撮像センサのセンサ画面を部分読出しする場合
にも、全画面走査と同様に16回の並列ライン走査を行
なう必要がある。このため、必要(有効)読出し画素数
(ピクセル数)が減少しても、減少分に応じて撮影速度
を高速化させることは困難であった。In the high-speed image pickup apparatus having the above-mentioned surface image pickup sensor, high-speed image pickup can be performed by reading out the entire screen of the surface image pickup sensor at high speed. Also in the case of partial reading of, it is necessary to perform 16 parallel line scans as in full-screen scanning. For this reason, even if the number of necessary (effective) read pixels (the number of pixels) is reduced, it is difficult to increase the photographing speed according to the reduction.
【0016】また、面撮像センサの1ラインの読出し画
素数を減少させ、例えば1ラインの画素数の1/2や1
/4を必要読出し画素数としても、各必要画素の読出し
にライン走査回数は固定であるため、必要読出し画素数
が少なくなっても、少ない画素数に比例して高速化を図
ることができない。Further, the number of read pixels of one line of the surface image sensor is reduced, for example, 1/2 or 1 of the number of pixels of one line.
Even if the required number of read pixels is set to / 4, the number of line scans for reading each required pixel is fixed. Therefore, even if the number of required read pixels is small, the speed cannot be increased in proportion to the small number of pixels.
【0017】一般に、面撮像センサにおいて、ライン走
査位置の切換中は、映像信号を出さない無効時間となる
が、この無効時間が面撮像センサの全画面読出し時と部
分読出し時で同じ値となる。このため、部分読出し時に
おける無効時間の比率が全画面読出し時に比べて大きく
なり、読出し画素を減少させた効果が少なく、これは特
に部分読出し画素数が全画面読出し画素数に対し少なく
なるほど効果が少なくなる。Generally, in the area image sensor, during the line scanning position switching, there is an ineffective time during which no video signal is output, but this ineffective time is the same value when reading the entire screen of the area image sensor and when reading it partially. .. Therefore, the ratio of the invalid time in the partial read becomes larger than that in the full screen read, and the effect of reducing the read pixels is small. This is particularly effective when the number of the partial read pixels is smaller than that of the full screen read pixels. Less.
【0018】したがって、フレームの高速読出しが要求
される高速撮影においては、画素数、並列ブロックやラ
イン数が異なる種々のタイプの固体撮像装置が個々に必
要になり、この固体撮影装置に対応して後段の信号処理
装置もそれぞれ必要となり、コスト増を招いている。Therefore, in high-speed image pickup in which high-speed frame reading is required, various types of solid-state image pickup devices having different numbers of pixels, parallel blocks, and lines are required individually. Each subsequent signal processing device is also required, resulting in an increase in cost.
【0019】本発明は上述した事情を考慮してなされた
もので、動画像を高速撮影するとともに高速撮影しても
高画質の画像が得られ、かつ全画面読出しと部分(画
面)読出しで異なるフレーム速度が得られる高速撮影装
置を提供することを目的としている。The present invention has been made in consideration of the above-mentioned circumstances, and a high-quality image can be obtained even when a moving image is taken at a high speed, and the full-screen reading and the partial (screen) reading are different. It is an object of the present invention to provide a high-speed image pickup device capable of obtaining a frame speed.
【0020】本発明の他の目的は、面撮像センサの部分
読出し時にブロックを構成するライン走査数を減少させ
てより一層の高速化を図った高速撮影装置を提供するこ
とにある。It is another object of the present invention to provide a high-speed image pickup apparatus in which the number of line scans forming a block is reduced during partial reading of the surface image sensor to further increase the speed.
【0021】[0021]
【課題を解決するための手段】本発明に係る高速撮影装
置は、上述した課題を解決するために、請求項1に記載
したように多数の光電変換素子を二次元配列して面撮像
センサを構成し、この面撮像センサの光電変換素子群を
複数列毎にブロック化して複数のブロックに区画し、各
ブロックの光電変換素子列をライン走査してビデオ信号
を出力する高速撮影装置において、前記面撮像センサの
1/N(Nは2以上の整数)の選択対象領域をライン走
査する際、上記選択対象領域のブロックをそれぞれN個
ずつの小ブロックに区分けする一方、各小ブロック共通
番目の光電変換素子列のラインを選択して並列にライン
走査させる走査手段を設け、この走査手段をドライブさ
せる駆動回路を設けたものである。In order to solve the above-mentioned problems, a high-speed image pickup apparatus according to the present invention has a surface imaging sensor in which a large number of photoelectric conversion elements are two-dimensionally arranged as described in claim 1. In the high-speed photographing apparatus configured to divide the photoelectric conversion element group of the surface image sensor into a plurality of blocks into a plurality of blocks, and line-scan the photoelectric conversion element rows of each block to output a video signal, When the 1 / N (N is an integer of 2 or more) selection target area of the surface image sensor is line-scanned, the blocks of the selection target area are divided into N small blocks, respectively. A scanning unit for selecting a line of the photoelectric conversion element array and scanning the lines in parallel is provided, and a drive circuit for driving the scanning unit is provided.
【0022】一方、上述した課題を解決するために、本
発明に係る高速撮影装置は、請求項2に記載したよう
に、走査手段は、垂直走査回路と水平走査回路とからな
り、上記垂直走査回路および水平走査回路は各ブロック
あるいは各小ブロックの共通番目の光電変換素子列を選
択して並列にライン走査させ、かつ選択する走査ライン
を逐次切り換えるように設定したり、また、請求項3に
記載したように、走査手段は、各ブロックの光電変換素
子群の共通位置のラインを選択し、ラインの途中の予め
決められた位置からライン走査開始を可能に設定したも
のである。On the other hand, in order to solve the above-mentioned problems, in the high-speed image pickup apparatus according to the present invention, as described in claim 2, the scanning means comprises a vertical scanning circuit and a horizontal scanning circuit, and the vertical scanning is performed. The circuit and the horizontal scanning circuit are set so that the common photoelectric conversion element row of each block or each small block is selected for line scanning in parallel, and the scanning lines to be selected are sequentially switched. As described above, the scanning means selects the line at the common position of the photoelectric conversion element groups of each block, and sets the line scanning to be possible from a predetermined position in the middle of the line.
【0023】[0023]
【作用】この高速撮影装置は、部分読出し時にブロック
の構成を変更させる一方、このブロックの構成の変更に
伴って読み出すライン数を変更させ、かつ部分読出し時
にも全画面読出し時と同じ並列ライン数で出力させるこ
とができるから、1種類の装置で異なるフレーム速度の
画像が得られる。また、部分画面読出し時には全ての出
力が有効映像信号となるので、動画像を効率的に高速撮
影することができ、高速撮影しても高画質の画像が得ら
れる。また、部分画面読出し時にも全画面読出し時と同
じ並列ライン数で出力され、かつ全ての出力が有効映像
信号であるから、後段側の信号処理装置は、全画面読出
しと部分読出しで区別する必要がなく、同じ形式のもの
を共用化することができる。This high-speed photographing apparatus changes the block configuration during partial reading, and also changes the number of lines to be read according to the change in block configuration, and the partial reading has the same number of parallel lines as in full-screen reading. Since images can be output with, the images of different frame speeds can be obtained with one type of device. Further, since all the outputs become effective video signals when the partial screen is read out, it is possible to efficiently shoot a moving image at high speed, and a high quality image can be obtained even at high speed. Also, when reading out a partial screen, the same number of parallel lines as when reading out a full screen are output, and all outputs are valid video signals. Therefore, the signal processing device on the subsequent stage needs to distinguish between full screen reading and partial reading. There is no such thing, and the same type can be shared.
【0024】また、面撮像センサのライン走査は、全画
面読出しも部分画面読出しも、各ブロックの共通番目の
光電変換素子列ラインを選択して並列にライン走査され
るので、全体のアウトライン画像は1本あるいは少ない
並列ライン走査で得られ、一層高速化が図れる。In addition, in the line scanning of the surface image sensor, both the full screen reading and the partial screen reading are performed by selecting the common photoelectric conversion element column line of each block and scanning the lines in parallel, so that the entire outline image is obtained. One or a few parallel line scans can be obtained, and the speed can be further increased.
【0025】[0025]
【実施例】以下、本発明に係る高速度撮影装置の一実施
例について添付図面を参照して説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the high speed photographing apparatus according to the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
【0026】図1は、本発明の高速度撮影装置を高速ビ
デオシステムに適用した例を示す機能ブロック図であ
り、この高速ビデオシステムは動く物体を高速度で撮影
可能な撮影カメラ1を有する。この撮影カメラ1は、対
物光学系2を介して動く物体を撮影する面撮像センサ3
やこの面撮像センサ3からの出力ビデオ信号を増幅させ
る増幅器群4、面撮像センサ3の駆動回路5を内蔵して
いる。FIG. 1 is a functional block diagram showing an example in which the high-speed photographing apparatus of the present invention is applied to a high-speed video system. This high-speed video system has a photographing camera 1 capable of photographing a moving object at a high speed. The photographing camera 1 includes a surface image sensor 3 for photographing a moving object via an objective optical system 2.
A group of amplifiers 4 for amplifying an output video signal from the surface image sensor 3 and a drive circuit 5 for the surface image sensor 3 are built in.
【0027】撮影カメラ1からは例えば16本のアナロ
グビデオ信号が増幅器群4で増幅されて出力されるよう
になっており、出力されたアナログビデオ信号はA/D
変換器6によりディジタルビデオ信号に変換されて画像
記録メモリ7に連続的に入力される。画像記録メモリ7
は、16チャンネルのデジタルビデオ信号を連続的に入
力して画像デジタルデータとして記憶される。From the photographing camera 1, for example, 16 analog video signals are amplified and outputted by the amplifier group 4, and the outputted analog video signals are A / D.
It is converted into a digital video signal by the converter 6 and continuously input to the image recording memory 7. Image recording memory 7
Are continuously input with 16-channel digital video signals and stored as image digital data.
【0028】画像記録メモリ7に記憶された画像デジタ
ルデータはフレームメモリ8に1画面のデータとして再
構成されて書き込まれ、このフレームメモリ8により時
系列的に読み出され、撮像時の速度より低速の連続画像
としてフレーム画像を再生する。このフレーム画像のデ
ィジタルデータ信号はD/A変換器9によりアナログデ
ータ信号に変換されて映像モニタ10に入力され、この
映像モニタ10で画像表示される。The image digital data stored in the image recording memory 7 is reconstructed and written as one-screen data in the frame memory 8, and is read out in time series by the frame memory 8 and is lower than the speed at the time of image pickup. The frame image is reproduced as a continuous image of. The digital data signal of the frame image is converted into an analog data signal by the D / A converter 9 and input to the video monitor 10, and the image is displayed on the video monitor 10.
【0029】一方、高速ビデオシステムのシステム全体
の作動コントロールや細部の動作コントロールはマイコ
ンやCPU等のコントロール部11で行なわれる。この
コントロール部11には図示しない動作センサからのセ
ンサ信号が入力され、このセンサ信号を入力してコント
ロール部11はシステム全体の制御の他に撮影カメラ1
に内蔵された面撮像センサ3のブロック選択制御、画像
記録メモリ7を読み出しフレームメモリ8に再構築させ
る制御等を行なう。符号13はブロック選択アドレス発
生回路であり、このアドレス発生回路13で後述する出
力ブロックを選択するようになっている。On the other hand, the operation control of the entire high speed video system and the detailed operation control are performed by the control unit 11 such as a microcomputer and a CPU. A sensor signal from a motion sensor (not shown) is input to the control unit 11, and the control unit 11 receives the sensor signal and controls the entire system and the camera 1
Block control of the surface imaging sensor 3 incorporated in the CPU, control of reading the image recording memory 7 into the frame memory 8 and reconstructing it. Reference numeral 13 is a block selection address generation circuit, and the address generation circuit 13 selects an output block described later.
【0030】なお、面撮像センサ3の出力ブロック選択
機能は、面撮像センサ3側に持たせることもできる。こ
の場合、動作センサは不要となる。また、面センサに代
えて2組以上のラインセンサを組み合せてもよい。The output block selecting function of the surface image sensor 3 may be provided on the surface image sensor 3 side. In this case, the motion sensor is unnecessary. Further, two or more line sensors may be combined instead of the surface sensor.
【0031】また、符号14は画像記録メモリ7に必要
なデータを書き込む書き込みアドレス発生回路であり、
このアドレス発生回路14で画像記録メモリ7への書き
込みアドレスを高速で発生させるようになっている。な
お、画像記録メモリ7からの画像デジタルデータの読み
出しは比較的低速であり、また、読み出し順が一定では
ないので、前述したようにCPU等のコントロール部1
1が読み出しアドレスを発生させている。Reference numeral 14 is a write address generating circuit for writing necessary data in the image recording memory 7.
The address generation circuit 14 generates a write address to the image recording memory 7 at high speed. Note that the reading of the image digital data from the image recording memory 7 is relatively slow, and the reading order is not constant.
1 generates a read address.
【0032】一方、撮影カメラ1に組み込まれる面撮像
センサ3は画像の蓄積や読出し可能な固体撮像素子16
からなり、この固体撮像素子16は駆動回路5からのド
ライブ信号により駆動され、読出しが開始される。駆動
回路5は例えば25MHz のクロック17からのクロック
パルスにより駆動される。On the other hand, the surface image pickup sensor 3 incorporated in the photographing camera 1 is a solid-state image pickup device 16 capable of storing and reading out images.
The solid-state image pickup device 16 is driven by a drive signal from the drive circuit 5 to start reading. The drive circuit 5 is driven by a clock pulse from a clock 17 of 25 MHz, for example.
【0033】一方、固体撮像素子16は、図2に示すよ
うにMOS型半導体素子からなるフォトダイオード等の
光電変換素子を多数二次元配列して構成される撮像面
(受光面)20と、光電変換素子群をライン走査させる
走査手段21と、この走査手段21をドライブさせる駆
動回路5と、撮像面20の走査により多チャンネルアナ
ログビデオ信号S1 〜S16を選択して出力する出力選択
回路22とを有する。また、走査手段21は垂直行ブロ
ック選択シフトレジスタを構成する第1の走査回路とし
ての垂直走査回路24と水平列ブロック選択シフトレジ
スタおよび列シフトレジスタを構成する第2の走査回路
としての水平走査回路25とを有し、さらに、垂直走査
回路24は面撮像センサ3の選択対象領域20aを効率
的に選択して走査させるために、図2において上部およ
び下部領域の第1の垂直走査回路26a,26bと中央
領域の第2の垂直走査回路27とに区画される。On the other hand, as shown in FIG. 2, the solid-state image pickup device 16 includes an image pickup surface (light receiving surface) 20 formed by arranging a large number of photoelectric conversion elements such as photodiodes made of MOS semiconductor elements in a two-dimensional array. A scanning means 21 for line scanning the photoelectric conversion element group, a drive circuit 5 for driving the scanning means 21, and an output selection circuit for selecting and outputting the multi-channel analog video signals S 1 to S 16 by scanning the imaging surface 20. 22 and 22. Further, the scanning means 21 includes a vertical scanning circuit 24 as a first scanning circuit which constitutes a vertical row block selection shift register and a horizontal scanning circuit as a second scanning circuit which constitutes a horizontal column block selection shift register and a column shift register. In addition, in order to efficiently select and scan the selection target area 20a of the surface imaging sensor 3, the vertical scanning circuit 24 has first and second vertical scanning circuits 26a, 26a in the upper and lower areas in FIG. 26b and the second vertical scanning circuit 27 in the central region.
【0034】ところで、固体撮像素子16は図3に示す
ように、画素(ピクセル)を構成する光電変換素子30
を例えば266個の水平列R1 ,R2 …R266 と256
個の垂直行C1 ,C2 …C256 に二次元配列してフォー
マット化された撮像面20を形成する一方、撮像面20
は縦列方向に沿って例えば16のブロックB1 ,B2…
B16に区分される。By the way, as shown in FIG. 3, the solid-state image pickup device 16 includes a photoelectric conversion device 30 which constitutes a pixel.
, For example, 266 horizontal rows R 1 , R 2 ... R 266 and 256
While forming a number of vertical lines C 1, C 2 ... C 256 on the imaging surface 20 that is formatted with two-dimensionally arranged, the imaging surface 20
Are, for example, 16 blocks B 1 , B 2 ...
It is classified into B 16 .
【0035】区分された各ブロックB1 〜B16は横方向
の水平方向に複数行、例えば16行の光電変換素子列が
形成され、各光電変換素子列により16本(16行)の
走査線(ライン)が各ブロックB1 〜B16毎に構成され
る。ブロックB1 ,B2 …B16の各共通番目の走査線は
垂直および水平走査回路24,25により並列にライン
走査されて読み出され、出力選択回路22から多チャン
ネル、16本のアナログビデオ信号S1 ,S2 …S16が
出力されるようになっている。Each of the divided blocks B 1 to B 16 has a plurality of rows, for example, 16 rows of photoelectric conversion element rows in the horizontal direction, and each photoelectric conversion element row has 16 (16 rows) scanning lines. (Line) is configured for each of the blocks B 1 to B 16 . The common-th scanning lines of the blocks B 1 , B 2 ... B 16 are line-scanned and read in parallel by the vertical and horizontal scanning circuits 24 and 25, and are output from the output selection circuit 22 to have 16 channels of 16 analog video signals. S 1 , S 2 ... S 16 are output.
【0036】具体的には、面撮像センサ3の固体撮像素
子16の第1回目の読出しは、ブロックB1 〜B16の各
第1番目のラインから同時に並列に16本ライン走査さ
れ、以後図4に示すように、第2番目、第3番目、…第
16番目のラインがライン走査により順次読み出され、
第16番目のラインのライン走査の完了により1フレー
ム分(1画面分)の全画面読出しが終了するようになっ
ている。Specifically, in the first read of the solid-state image pickup device 16 of the surface image pickup sensor 3, 16 lines are simultaneously scanned in parallel from the first lines of the blocks B 1 to B 16 , and thereafter, as shown in FIG. As shown in FIG. 4, the 2nd, 3rd, ... 16th lines are sequentially read by line scanning,
When the line scanning of the 16th line is completed, the whole screen reading for one frame (one screen) is completed.
【0037】二次元配列の光電変換素子30のうち、水
平方向の光電変換素子数が垂直方向の光電変換素子数よ
り10個程多いのは、ノイズに対する余裕度を持たせた
ためである。Of the two-dimensionally arranged photoelectric conversion elements 30, the number of photoelectric conversion elements in the horizontal direction is larger than the number of photoelectric conversion elements in the vertical direction by about 10 because a margin for noise is provided.
【0038】また、撮像面20はブロックの走査線方向
にも図2に示すように例えば5つのライン走査開始点H
1 (第1画素)、H2 (第65画素)、H3 (第97画
素)、H4 (第129画素)、H5 (第193画素)を
有する。Further, the image pickup surface 20 also has, for example, five line scanning start points H in the scanning line direction of the block as shown in FIG.
1 (first pixel), H 2 (65th pixel), H 3 (97th pixel), H 4 (129th pixel), and H 5 (193rd pixel).
【0039】また、駆動回路5から出力されて水平走査
回路25に入力される水平クロックパルスHC1 ,HC
2 は、水平方向の266個の光電変換素子30のある画
素を読み出すとき、1画素ずつ読み出すタイミングとし
て使われる。この水平クロックパルスHC1 ,HC2 は
水平シフトレジスタ同期パルスH1 ,H2 ,…H4 ,H
5 のいずれかにより水平方向の読出しが開始されたと
き、この開始時点からHC1 ,HC2 のクロックパルス
で画素の読出しが行なわれる。このクロックパルスHC
1 ,HC2 は各々例えば12.5MHz で180゜位相が
異なっており、水平走査速度は25MHz となる。In addition, horizontal clock pulses HC 1 and HC output from the drive circuit 5 and input to the horizontal scanning circuit 25.
2 is used as a timing for reading out one pixel at a time when reading out a pixel having 266 photoelectric conversion elements 30 in the horizontal direction. The horizontal clock pulses HC 1 and HC 2 are horizontal shift register synchronizing pulses H 1 , H 2 , ... H 4 , H.
When the horizontal reading is started by any one of 5 , the pixels are read by the clock pulse of HC 1 and HC 2 from this starting point. This clock pulse HC
1 and HC 2 are 180 ° out of phase with each other at 12.5 MHz, and the horizontal scanning speed is 25 MHz.
【0040】次に、高速ビデオシステムの動作の概要を
説明する。Next, an outline of the operation of the high speed video system will be described.
【0041】この高速ビデオシステムは図1に示す撮影
カメラ1のカメラ操作により、カメラの対物光学系(レ
ンズ系)2を通して面撮像センサ3に被写体が結像され
る一方、対物光学系とは別系統の図示しないレンズを通
して同じ被写体が図示しない動作センサにも結像され
る。In this high-speed video system, a subject is imaged on the surface image sensor 3 through the objective optical system (lens system) 2 of the camera by operating the camera of the photographing camera 1 shown in FIG. The same subject is also imaged on a motion sensor (not shown) through a lens (not shown) of the system.
【0042】動作センサは被写体の動きのある部分をセ
ンサ信号としてCPU等のコントロール部11に出力す
る。コントロール部11はこのセンサ信号を解析し、面
撮像センサ3の選択すべきブロックと選択されたブロッ
ク読出し順、および切替タイミングを算出し、ブロック
選択アドレス発生回路13に指示する。The motion sensor outputs a moving part of the subject as a sensor signal to the control unit 11 such as a CPU. The control unit 11 analyzes this sensor signal, calculates the block to be selected by the surface imaging sensor 3, the selected block reading order, and the switching timing, and instructs the block selection address generation circuit 13.
【0043】ブロック選択アドレス発生回路13は、後
述する駆動回路5を介して面撮像センサ3が出力すべき
ブロックを次々に選択し、指示する。ブロック選択アド
レス発生回路13が駆動回路を兼ねるようにしてもよ
い。The block selection address generation circuit 13 sequentially selects and instructs blocks to be output by the surface image sensor 3 via a drive circuit 5 described later. The block selection address generation circuit 13 may also serve as the drive circuit.
【0044】読取り指示を受けた面撮像センサ3の各ブ
ロックB1 〜B16の共通番目の光電変換素子列ラインが
走査手段21により選択され、選択された16本のライ
ンは並列に同時にライン走査される。The scanning unit 21 selects the common line of the photoelectric conversion element columns of the blocks B 1 to B 16 of the surface image sensor 3 which has received the reading instruction, and the 16 selected lines are simultaneously scanned in parallel. To be done.
【0045】撮影カメラ1から出力された16本の並列
アナログビデオ信号は、各A/D変換器6によりデジタ
ルビデオ信号に変換される。このビデオ信号は画像記録
メモリ7に順次記録されるが、その記録場所はCPU等
のコントロール部11により制御される画像メモリ−書
き込みアドレス発生回路14で指定される。画像記録メ
モリ7は一部リセットしてから記録することができる
が、前画面の一部の記録を一部変更することもできる。
前画面の一部変更は、画像記録メモリ7にストアされた
静止状態の画像の一部だけを、撮影カメラ1から出力さ
れる画像変化が生じたブロック画像と置換させるもの
で、置換されたブロック画像以外は前画面の画像が採用
されて1つのフレーム画像が構成される。The 16 parallel analog video signals output from the photographing camera 1 are converted into digital video signals by the respective A / D converters 6. This video signal is sequentially recorded in the image recording memory 7, and its recording location is designated by the image memory-write address generation circuit 14 controlled by the control unit 11 such as a CPU. The image recording memory 7 can be recorded after being partially reset, but it is also possible to partially change the recording of a part of the previous screen.
The partial change of the previous screen is to replace only a part of the still image stored in the image recording memory 7 with the block image output from the photographing camera 1 in which the image change occurs. Other than the image, the image of the previous screen is adopted to form one frame image.
【0046】画像記録メモリ7に記録される画像はブロ
ック画像であるので、画像再生時には、コントロール部
11からの指示によりフレーム画像となるような順序で
ブロック画像データをフレームメモリ8に転送する。再
生画像信号はD/A変換器9でアナログビデオ信号に変
換されて映像(デレビ)モニタ10に表示される。Since the image recorded in the image recording memory 7 is a block image, the block image data is transferred to the frame memory 8 in such an order as to become a frame image according to an instruction from the control section 11 when the image is reproduced. The reproduced image signal is converted into an analog video signal by the D / A converter 9 and displayed on the video (delivery) monitor 10.
【0047】次に、この撮影カメラ1により固体撮像素
子16の撮像面20に記録された画像の読出しについて
説明する。Next, reading of an image recorded on the image pickup surface 20 of the solid-state image pickup device 16 by the photographing camera 1 will be described.
【0048】初めに、固体撮像素子16の撮影面20を
全面走査する場合、図2に示すように、クロック17で
駆動される駆動回路5からのドライブ信号として垂直リ
セットパルスVRと垂直シフトレジスタクロックパルス
VCが垂直走査回路24に送られ、この垂直走査回路2
4を駆動させる。垂直走査回路24は垂直リセットパル
スVRによりリセットされ、垂直シフトレジスタクロッ
クパルスVCにより各ブロックB1 〜B16の共通番目の
ライン(第1番目のライン)Y1 ,Y17,Y33,Y49,
Y65,Y81,Y97,Y113 ,Y129 ,Y145 ,Y161 ,
Y177 ,Y193,Y209 ,Y225 ,Y241 を選択し、各
ブロックB1 〜B16の第1番目のラインの画像走査動作
を可能にする。First, when scanning the entire image pickup surface 20 of the solid-state image pickup device 16, as shown in FIG. 2, the vertical reset pulse VR and the vertical shift register clock are used as drive signals from the drive circuit 5 driven by the clock 17. The pulse VC is sent to the vertical scanning circuit 24, and the vertical scanning circuit 2
4 is driven. The vertical scanning circuit 24 is reset by the vertical reset pulse VR, common-th line (first line) Y 1, Y 17 of each block B 1 .about.B 16 by the vertical shift register clock pulse VC, Y 33, Y 49 ,
Y 65 , Y 81 , Y 97 , Y 113 , Y 129 , Y 145 , Y 161 ,
Y 177 , Y 193 , Y 209 , Y 225 , and Y 241 are selected to enable the image scanning operation of the first line of each block B 1 to B 16 .
【0049】また、駆動回路5から水平走査回路25に
水平リセットパルスHRと水平シフトレジスタ同期パル
スH1 (第1画素スタート)が送られ、水平走査回路2
5が駆動される。水平走査回路25は水平リセットパル
スHRによりセットされ、水平シフトレジスタ同期パル
スH1 により第1画素R1から順次走査が開始される。Further, a horizontal reset pulse HR and a horizontal shift register synchronizing pulse H 1 (first pixel start) are sent from the driving circuit 5 to the horizontal scanning circuit 25, and the horizontal scanning circuit 2
5 is driven. The horizontal scanning circuit 25 is set by the horizontal reset pulse HR, and the horizontal scanning from the first pixel R1 is sequentially started by the horizontal shift register synchronizing pulse H 1 .
【0050】これにより、固体撮像素子16の撮像面2
0に記録された画像は選択された第各ブロックB1 〜B
16の第1番目のラインの第1画素R1 から、16本
(行)の走査線に沿って並列に同時走査され、この並列
ライン走査により得られたアナログビデオ信号S1 ,S
2 …S16は出力選択回路22から出力される。As a result, the imaging surface 2 of the solid-state imaging device 16
The image recorded in 0 is the selected first block B 1 -B
From the first pixel R 1 of the first line of 16, 16 (rows) are simultaneously scanned in parallel along the scan lines of an analog video signals S 1 obtained by the parallel line scanning, S
2 ... S 16 is output from the output selection circuit 22.
【0051】ところで、駆動回路5には水平カウンタが
設けられており、256画素を水平走査した時点で水平
リセットパルスHRを水平走査回路25に送って水平走
査を一旦終了し、次に垂直シフトレジスタクロックパル
スVCを垂直走査回路24に送り、各ブロックB1 〜B
16の第1番目のラインの動作可能を終了して、垂直行方
向にスキップさせ、各ブロックB1 〜B16の第2番目の
ラインY2 ,Y18,Y34,Y50,Y66,Y82,Y98,Y
114 ,Y130 ,Y146 ,Y162 ,Y178 ,Y194 ,Y
210 ,Y226 ,Y242 を選択し、この第2番目のライン
の動作を可能とする。By the way, the drive circuit 5 is provided with a horizontal counter, and when the 256 pixels are horizontally scanned, the horizontal reset pulse HR is sent to the horizontal scanning circuit 25 to temporarily terminate the horizontal scanning, and then the vertical shift register. A clock pulse VC is sent to the vertical scanning circuit 24, and each block B 1 to B 1
After the operation of the first line of 16 is completed and skipped in the vertical row direction, the second lines Y 2 , Y 18 , Y 34 , Y 50 , Y 66 of each block B 1 to B 16 are skipped. Y 82 , Y 98 , Y
114 , Y 130 , Y 146 , Y 162 , Y 178 , Y 194 , Y
210 , Y 226 , Y 242 are selected to enable the operation of this second line.
【0052】この後、駆動回路5から水平走査回路25
に第1画素スタート用の水平シフトレジスタ同期パルス
H1 を送って各ブロックB1 〜B16の第2番目のライン
の読出しを開始する。After this, the driving circuit 5 to the horizontal scanning circuit 25
To the horizontal shift register synchronizing pulse H 1 for starting the first pixel to start reading the second line of each of the blocks B 1 to B 16 .
【0053】以後、順次上述した動作を繰り返して各ブ
ロックのn番目のラインの読出しを次々と行なう。各ブ
ロックB1 〜B16の最終(第16番目の)ラインの読出
し終了後に駆動回路5から垂直リセットパルスVR、垂
直シフトレジスタクロックパルスVCを垂直走査回路2
1に送り、1フレームの動作が終了し、次の撮像面20
の画像処理のために、各ブロックB1 〜B16の第1番目
のラインが再び選択され、動作が可能となる。After that, the above-described operation is sequentially repeated to read the nth line of each block one after another. After the reading of the final (16th) line of each block B 1 to B 16 is completed, the vertical scanning circuit 2 receives the vertical reset pulse VR and the vertical shift register clock pulse VC from the drive circuit 5.
1 and the operation of one frame is completed, and the next imaging surface 20
The first line of each of the blocks B 1 to B 16 is selected again for the image processing of ( 1) and the operation becomes possible.
【0054】固体撮像素子16の出力選択回路22は、
動作可能な各ブロックB1 〜B16にそれぞれ対応した1
6本の走査線分のアナログビデオ信号S1 ,S2 …S16
をA/Dコンバータ6に同時に出力するようになってい
る。動作可能となっていない各ブロックB1 〜B16の非
選択ラインは、画像走査の影響を受けず、入射光に対応
して電荷を蓄積している。The output selection circuit 22 of the solid-state image sensor 16 is
1 corresponding to each operable block B 1 to B 16
Analog video signals S 1 , S 2 ... S 16 for six scanning lines
Are simultaneously output to the A / D converter 6. The non-selected lines of the blocks B 1 to B 16 that are not operable are not affected by the image scanning and accumulate the charges corresponding to the incident light.
【0055】次に、固体撮像素子16の撮像面20から
撮像エリアである選択対象領域20aを選択して走査
(画像処理)する場合を説明する。Next, a case will be described in which the selection target area 20a, which is an imaging area, is selected from the imaging surface 20 of the solid-state imaging device 16 and scanned (image processing).
【0056】撮像エリアとしてブロックB5 〜B12の矩
形部分(撮像面20の1/2の選択対象領域20a)を
読み出す場合を例にとる。As an example, a case where the rectangular portion of the blocks B 5 to B 12 (selection target area 20 a of the image pickup surface 20) of the blocks B 5 to B 12 is read is taken as an example.
【0057】この部分読出しの場合には、クロック17
で駆動される駆動回路5から垂直走査回路24に垂直走
査選択回路VSを出力し、垂直走査回路24を選択し、
第1垂直走査回路26a,26bの走査を停止させる一
方、中央領域の第2垂直走査回路27のみを動作させ
る。In the case of this partial reading, the clock 17
The vertical scanning selection circuit VS is output from the driving circuit 5 driven by to the vertical scanning circuit 24 to select the vertical scanning circuit 24.
While the scanning of the first vertical scanning circuits 26a and 26b is stopped, only the second vertical scanning circuit 27 in the central area is operated.
【0058】その際、第2垂直走査回路27が動作され
る固体撮像素子16の各ブロックB5 〜B12は、図5に
示すようにそれぞれ2つの小ブロックB5A,B5B〜B
12A,B12B に区画され、各ブロックを構成するライン
数を変更させている。At this time, each of the blocks B 5 to B 12 of the solid-state image pickup device 16 in which the second vertical scanning circuit 27 is operated has two small blocks B 5A and B 5B to B 5 as shown in FIG.
It is divided into 12A and B 12B, and the number of lines forming each block is changed.
【0059】図5は、固体撮像素子16の撮像面20の
1/2を選択対象領域20aとして選択した部分読出し
の場合を示すが、撮像面20の1/N(但し、Nは2以
上の整数)を選択対象領域として選択した場合には、選
択された各ブロックをN個の小ブロックに区画すればよ
い。この場合には、ブロックを構成するライン数は1/
Nに減少する。例えば撮像面20全体の1/4を読み出
す場合は、各ブロックを4つの小ブロックに区分けし、
各小ブロックを構成するライン数を4本とすればよい。FIG. 5 shows a case of partial reading in which 1/2 of the image pickup surface 20 of the solid-state image pickup device 16 is selected as the selection target area 20a, but 1 / N of the image pickup surface 20 (where N is 2 or more). When (integer) is selected as the selection target area, each selected block may be divided into N small blocks. In this case, the number of lines forming the block is 1 /
Decrease to N. For example, when reading 1/4 of the entire imaging surface 20, each block is divided into four small blocks,
The number of lines forming each small block may be four.
【0060】図5に示す固体撮像素子16の部分読出し
においては、選択対象領域20aのブロックB5 〜B12
をそれぞれ2つの小ブロックB5A,B5B〜B12A ,B
12B に分けたので、選択対象領域20aの小ブロック数
は全画面読出し時の全体のブロック数を等しく、各小ブ
ロックB5A,B5B〜B12A ,B12B のライン走査回数を
全画面読出しの16回から8回に半減させることができ
る。In the partial reading of the solid-state image pickup device 16 shown in FIG. 5, the blocks B 5 to B 12 in the selection target area 20a are read.
To two small blocks B 5A , B 5B to B 12A , B respectively.
Since it is divided into 12B , the number of small blocks in the selection target area 20a is the same as the total number of blocks at the time of full-screen reading, and the number of line scans of each small block B 5A , B 5B to B 12A , B 12B is the same as that of full-screen reading. It can be halved from 16 times to 8 times.
【0061】また、選択対象領域20aのブロックB5
〜B12をそれぞれ2つの小ブロックB5A,B5B〜
B12A ,B12B に分けてブロックの構成を変更させたの
で、部分画面読出し時にも全画面読出し時と同じ並列ラ
イン数が得られ、読出しライン数を変えることなく出力
選択回路22から16本のアナログビデオ信号を出力さ
せることができる。In addition, the block B 5 of the selection target area 20a
~ B 12 are two small blocks B 5A , B 5B ~
Since the block configuration is changed separately for B 12A and B 12B , the same number of parallel lines as in full screen reading can be obtained even in partial screen reading, and 16 lines can be output from the output selection circuit 22 without changing the reading line number. An analog video signal can be output.
【0062】この場合、出力選択回路22は図6に示す
ように、3種類のセレクタ31,32,33を組み合せ
て構成すればよい。各セレクタ31〜33は垂直走査回
路24からの走査ライン選択信号により駆動制御され
る。各セレクタ31〜33のうちAセレクタ31は「1
6 to 1」セレクタで16本の出力から1本が選択さ
れ、Bセレクタ32は「2 to 1」セレクタ、Cセレク
タ33は「8 to 1」セレクタである。In this case, the output selection circuit 22 may be constructed by combining three types of selectors 31, 32, 33 as shown in FIG. Each of the selectors 31 to 33 is drive-controlled by a scanning line selection signal from the vertical scanning circuit 24. Among the selectors 31 to 33, the A selector 31 is "1.
One of 16 outputs is selected by the "6 to 1" selector, the B selector 32 is a "2 to 1" selector, and the C selector 33 is an "8 to 1" selector.
【0063】しかして、固体撮像素子16の選択対象領
域20bを部分読出しする場合には、駆動回路5から出
力される垂直走査選択信号VSにより第1垂直走査回路
26a,26bの走査を停止し、第2垂直走査回路27
のみ動作させる。Therefore, when the selection target region 20b of the solid-state image pickup device 16 is partially read, the scanning of the first vertical scanning circuits 26a and 26b is stopped by the vertical scanning selection signal VS output from the drive circuit 5, Second vertical scanning circuit 27
Only work.
【0064】第2垂直走査回路27は、駆動回路5から
出力される垂直走査リセット信号VRによりリセットさ
れ、垂直クロックパルスVCにより小ブロックB5A,B
5B〜B12A ,B12B の各第1番目のラインY65,Y73,
Y81,Y89,Y97,Y105 ,Y113 ,Y121 ,Y129 ,
Y137 ,Y145 ,Y153 ,Y161 ,Y169 ,Y177 ,Y
185 が選択される。The second vertical scanning circuit 27 is reset by the vertical scanning reset signal VR output from the driving circuit 5, and the small blocks B 5A , B are generated by the vertical clock pulse VC.
5B to B 12A , B 12B first line Y 65 , Y 73 ,
Y 81 , Y 89 , Y 97 , Y 105 , Y 113 , Y 121 , Y 129 ,
Y 137 , Y 145 , Y 153 , Y 161 , Y 169 , Y 177 , Y
185 is selected.
【0065】一方、水平走査回路25は、水平走査リセ
ット信号HRによりリセットされ、水平開始位置選択信
号H1 ,H2 ,H3 ,H4 ,H5 により選択された走査
開始位置により、水平クロックパルスHC1 ,HC2 に
よって走査される。駆動回路5の水平カウンタにより予
め設定された数の水平クロックパルスがカウントされる
と、水平走査リセット信号HRが出力されて水平方向が
リセットされる一方、垂直クロックパルスVCが第2垂
直走査回路27に出力され、第2垂直走査回路27は、
選択ラインを切り換えて小ブロックB5A,B5B〜
B12A ,B12B の各第2番目のラインY66,Y74,
Y82,Y90,Y98,Y106 ,Y114 ,Y122 ,Y130 ,
Y138 ,Y146 ,Y154 ,Y162 ,Y170 ,Y178 ,Y
186 が選択される。そして、水平走査回路25が同様に
動作して小ブロックの各第2番目のライン走査が行なわ
れる。On the other hand, the horizontal scanning circuit 25 is reset by the horizontal scanning reset signal HR, and the horizontal clock is generated by the scanning start position selected by the horizontal start position selection signals H 1 , H 2 , H 3 , H 4 , and H 5. Scanning is performed by the pulses HC 1 and HC 2 . When the horizontal counter of the drive circuit 5 counts a preset number of horizontal clock pulses, the horizontal scanning reset signal HR is output to reset the horizontal direction, while the vertical clock pulse VC outputs the second vertical scanning circuit 27. Is output to the second vertical scanning circuit 27,
By switching the selection line, small blocks B 5A , B 5B ~
Second lines Y 66 , Y 74 of B 12A and B 12B ,
Y 82 , Y 90 , Y 98 , Y 106 , Y 114 , Y 122 , Y 130 ,
Y 138 , Y 146 , Y 154 , Y 162 , Y 170 , Y 178 , Y
186 is selected. Then, the horizontal scanning circuit 25 operates in the same manner to perform the second line scanning for each small block.
【0066】各小ブロックB5A,B5B〜B12A ,B12B
のライン走査が終了すると、以後同様の動作が順次繰り
返される。最終の第8番目の選択ラインのライン走査が
終了すると、駆動回路5の垂直カウンタにより垂直走査
リセット信号VRが出力され、次のフレーム画像のため
の読出し準備に入る。Small blocks B 5A , B 5B to B 12A , B 12B
When the line scanning of is completed, the same operation is repeated thereafter. When the line scanning of the final eighth selected line is completed, the vertical counter of the drive circuit 5 outputs the vertical scanning reset signal VR, and the reading preparation for the next frame image is started.
【0067】また、駆動回路5から、垂直クロックパル
スVCを連続して与えることで、垂直走査をスキップし
て読み出すことができる。例えば、垂直クロックパルス
VCを2パルス連続して与えれば、読出し速度が2倍で
荒く読み出すことができる。Further, by continuously supplying the vertical clock pulse VC from the drive circuit 5, the vertical scanning can be skipped and read. For example, if two vertical clock pulses VC are continuously applied, the read speed is doubled and rough read can be performed.
【0068】小ブロックB5A,B5B〜B12A ,B12B の
各共通番目のラインをライン走査させた出力信号は出力
選択回路22を経て多チャンネル16本のアナログビデ
オ信号として出力端子S1 〜S16から出力される。The output signal obtained by line-scanning the common line of each of the small blocks B 5A , B 5B to B 12A , B 12B is passed through the output selection circuit 22 as an analog video signal of 16 multi-channels and output terminals S 1 to. It is output from S 16 .
【0069】出力選択回路22は垂直走査回路24に選
択された各ブロック(あるいは各小ブロック)の共通選
択ラインからの出力を出力端子S1 〜S16から出力させ
る回路である。出力選択回路22でのライン選択は、垂
直走査回路24から出力される走査ライン選択信号によ
り作動制御されるセレクタ31,32,33の切換によ
り行なわれる。The output selection circuit 22 is a circuit for outputting the output from the common selection line of each block (or each small block) selected by the vertical scanning circuit 24 from the output terminals S 1 to S 16 . The line selection in the output selection circuit 22 is performed by switching the selectors 31, 32, 33 whose operation is controlled by the scanning line selection signal output from the vertical scanning circuit 24.
【0070】この出力選択回路22は、図6に示すよう
に、1つの出力端子より1つの所定のブロックあるいは
小ブロックのラインを出力する構成、例えば、出力端子
S1から全画面読出し時にブロックB1 の16ライン
を、部分画面読出し時には小ブロックB5Aの8ラインの
アナログビデオ信号を出力するようになっている。As shown in FIG. 6, the output selection circuit 22 outputs one predetermined block or small block line from one output terminal, for example, the block B when the entire screen is read from the output terminal S 1. The 16 lines of 1 are adapted to output an analog video signal of 8 lines of the small block B 5A when reading a partial screen.
【0071】また、固体撮像素子16の全画面読出し時
や部分読出し時に、垂直走査回路24に出力される垂直
クロックパルスVCにより、各ブロックのラインは図7
(A)に示すように1本が選択され、選択されたライン
が水平走査回路25で1画素(ピクセル)30ずつ順次
選択されてライン走査されるが、駆動回路5から垂直走
査回路24に出力されるライン選択信号(垂直クロック
パルスに相当する信号)により、複数のライン、例えば
図7(B)に示すように2本のラインを同時に選択し、
選択された2本のラインの画素30を水平走査回路24
で交互に選択し、水平走査を順次行なうことにより、複
数のラインを1つの出力端子から出力されるようにして
もよい。In addition, when reading the entire screen or partial reading of the solid-state image pickup device 16, the line of each block is shown in FIG. 7 by the vertical clock pulse VC output to the vertical scanning circuit 24.
As shown in (A), one line is selected, and the selected line is sequentially selected by the horizontal scanning circuit 25 by one pixel (pixel) 30 at a time, and line scanning is performed. However, the drive circuit 5 outputs the line to the vertical scanning circuit 24. A plurality of lines, for example, two lines at the same time as shown in FIG. 7B, by a line selection signal (a signal corresponding to a vertical clock pulse)
The pixels 30 of the selected two lines are connected to the horizontal scanning circuit 24.
Alternatively, a plurality of lines may be output from one output terminal by alternately selecting and performing horizontal scanning.
【0072】さらに、固体撮像素子16の読出しにおい
て、水平走査回路25により水平開始位置選択信号
H1 ,H2 ,H3 ,H4 ,H5 を適宜選択することによ
り、ラインの読出し開始位置が適宜選定され、図8に示
すように種々の部分読出しが可能になる。例えば、水平
開始位置選択信号H4 を選択することにより、各ブロッ
クB1 〜B16のラインの途中1/2の位置から読み出す
ことができ、また、H5 の選択により他の位置から読み
出しを開始することができる。ラインの読出し画素数は
水平カウンタでカウントされるので、このカウントによ
りラインの読出し終端位置を定めることができる。Further, when reading the solid-state image pickup device 16, the horizontal scanning circuit 25 appropriately selects the horizontal start position selection signals H 1 , H 2 , H 3 , H 4 , and H 5 to set the line read start position. It is appropriately selected, and various partial readings are possible as shown in FIG. For example, by selecting the horizontal start position selection signal H 4 , it is possible to read from the halfway position on the line of each of the blocks B 1 to B 16 , and by selecting H 5 , read from another position. You can start. Since the number of read pixels of the line is counted by the horizontal counter, the read end position of the line can be determined by this count.
【0073】図8示す固体撮像素子16の部分読出し
と、図5に示す部分読出しとを組み合せることにより、
固体撮像素子16の局所読出しをより高速で行なうこと
も可能となる。By combining the partial read-out of the solid-state image pickup device 16 shown in FIG. 8 and the partial read-out shown in FIG.
It is also possible to perform local reading of the solid-state image sensor 16 at a higher speed.
【0074】実験結果 駆動回路5を基準クロック、25MHzで駆動させた場
合、以下の性能を確認できた。 Experimental Results The following performances were confirmed when the drive circuit 5 was driven with a reference clock of 25 MHz.
【0075】[0075]
【表1】 [Table 1]
【0076】さらにブロックの分け方として前述の例を
ダイオードで左右に2分し左右方向に32ライン読み出
すことも可能である。Further, as a method of dividing blocks, it is also possible to divide the above-mentioned example into two parts by a diode and read out 32 lines in the left-right direction.
【0077】図9および図10は、高速撮影装置に備え
られる出力選択回路22Aの他の例を示すものである。9 and 10 show another example of the output selection circuit 22A provided in the high-speed photographing apparatus.
【0078】図6に示す出力選択回路22は3種類のセ
レクタ31,32,33の存在により、出力選択回路2
2内の信号パスが種々異なり、各ブロックの256本の
ラインからの出力負荷が一様でない。各ラインカからの
出力負荷が一様でないことによりアナログビデオ信号の
出力に不都合が生じるおそれがある。The output selection circuit 22 shown in FIG. 6 has three types of selectors 31, 32, and 33, so that the output selection circuit 2 is provided.
The signal paths in 2 are different and the output load from the 256 lines of each block is not uniform. Since the output load from each liner is not uniform, the output of the analog video signal may be inconvenient.
【0079】図9および図10は、固体撮像素子16の
各ラインからの出力負荷を等しくした出力選択回路22
Aを提供するものである。9 and 10 show an output selection circuit 22 in which the output loads from the respective lines of the solid-state image pickup device 16 are made equal.
A is provided.
【0080】図9では、説明を簡単にするため、固体撮
像素子16を16ライン、4ブロックB1 〜B4 に分割
し、4出力の構成例を原理的に示している。In FIG. 9, the solid-state image pickup device 16 is divided into 16 lines and 4 blocks B 1 to B 4 to simplify the explanation, and a configuration example of 4 outputs is shown in principle.
【0081】この出力選択回路22Aに備えられるセレ
クタ35は「4 to 1」のセレクタだけである。また、
図10において、数字1,2,3,4は全画面読出し時
の走査回数を示し、出力端子S1 〜S4 のいずれかによ
り出力されることを示している。丸印の数字,は部
分画面読出し時の走査回数をそれぞれ示している。The selector 35 provided in the output selection circuit 22A is only a "4 to 1" selector. Also,
In FIG. 10, numerals 1, 2, 3, and 4 indicate the number of scans at the time of reading the entire screen, and indicate that the output is made by any one of the output terminals S 1 to S 4 . Numbers in circles indicate the number of scans during partial screen reading.
【0082】固体撮像素子16の全画面読出し時には、
第1回目のライン走査で各ブロックB1 〜B4 の第1番
目のライン(ライン番号1,5,9,13)が出力端子
S1〜S4 より出力される。以下、ライン番号はNo.
を付して表わす。When reading the entire screen of the solid-state image sensor 16,
In the first line scan, the first lines (line numbers 1, 5, 9, 13) of the blocks B 1 to B 4 are output from the output terminals S 1 to S 4 . Below, the line numbers are No.
It is indicated by adding.
【0083】第2回目のライン走査では、出力端子S1
からブロックB4 のNo.14ラインが、出力端子S2
からブロックB1 のNo.2ラインが、出力端子S3 か
らはブロックB2 のNo.6ラインが、出力端子S4 か
らブロックB3 のNo.10ラインがそれぞれ出力され
る。In the second line scan, the output terminal S 1
To block B 4 No. 14 lines are output terminal S 2
To block B 1 No. No. 2 of the block B 2 from the output terminal S 3 . 6 lines from the output terminal S 4 to the block B 3 No. 10 lines are output respectively.
【0084】また、第3回目のライン走査では、S1 よ
りブロックB3 のNo.11ラインが、S2 よりブロッ
クB4 のNo.15ラインが、S3 よりブロックB1 の
No.3ラインが、S4 よりブロックB2 のNo.7ラ
インがそれぞれ出力される。[0084] In the third round of line scanning, No. from S 1 of the block B 3 No. 11 of the block B 4 from the line S 11 is from S 2 . No. 15 of the block B 1 from S 3 is the 15th line. No. 3 of block B 2 from S 4 7 lines are output respectively.
【0085】さらに、第4回目のライン走査で、S1 よ
りブロックB2 のNo.8ラインが、S2 よりブロック
B3 のNo.12ラインが、S3 よりブロックB4 のN
o.6ラインが、S4 よりブロックB1 のNo.4ライ
ンがそれぞれ出力され、1フレーム分のライン走査が終
了し、次のフレームのライン走査に備えられる。[0085] Further, in the fourth line scan, No. from S 1 of the block B 2 No. 8 of the block B 3 from S 2 is 8 lines. 12 lines are N of block B 4 from S 3
o. No. 6 of block B 1 from S 4 is the 6th line. Each of the four lines is output, the line scanning for one frame is completed, and the line scanning for the next frame is prepared.
【0086】また、固体撮像素子16のブロックB2 ,
B3 を選択した選択対象領域の読出しでは、各ブロック
B2 ,B3 はそれぞれ2つの小ブロックに分けられる。Further, the block B 2 of the solid-state image pickup device 16,
When reading the selection target area in which B 3 is selected, each of the blocks B 2 and B 3 is divided into two small blocks.
【0087】そして、第1回目のライン走査では、S1
よりNo.11ラインが、S2 よりNo.5ラインが、
S3 よりNo.9ラインが、S4 よりNo.7ラインが
それぞれ出力される。Then, in the first line scan, S 1
No. No. 11 line is from S 2 . 5 lines
No. from S 3 . No. 9 line is from S 4 . 7 lines are output respectively.
【0088】第2回目のライン走査では、S1 よりN
o.8ラインが、S2 よりNo.12ラインが、S3 よ
りNo.6ラインが、S4 よりNo.10ラインがそれ
ぞれ出力され、2回のライン走査でNo.5〜No.1
2の8ラインが出力される。In the second line scan, from S 1 to N
o. 8 lines from No. 2 from S 2 . 12 lines from No. 3 from S 3 . 6 lines from No. 4 from S 4 . 10 lines are output respectively, and No. 5 to No. 1
8 lines of 2 are output.
【0089】そして、図9に示す出力選択回路22Aを
採用すると、各ラインからの出力負荷は等しくなり、各
出力端子S1 〜S4 より出力されるラインは連続しな
い、ディジタル化して画像記録メモリ7に記録されるた
め、再構成には問題がない。When the output selection circuit 22A shown in FIG. 9 is adopted, the output loads from the respective lines become equal, the lines output from the respective output terminals S 1 to S 4 are not continuous, and the digitized image recording memory is used. Since it is recorded in 7, there is no problem in reconstruction.
【0090】なお、本発明の一実施例では、固体撮像素
子が縦256個×横266個の光電変換素子を二次元配
列した例を代表的に示したが、二次元配列の素子数はこ
れに限定されない。また、固体撮像素子の撮像面を16
の横方向ブロックに区画した例を示したが、ブロックの
方向や数もこれに限定されない。In the embodiment of the present invention, the solid-state image pickup device is shown as an example in which the photoelectric conversion devices of 256 vertical by 266 horizontal are two-dimensionally arrayed, but the number of elements in the two-dimensional array is this. Not limited to. In addition, the imaging surface of the solid-state image sensor is
However, the direction and number of blocks are not limited to this.
【0091】また、本発明の実施例では撮像センサの各
ブロックに組み込まれる光電変換素子群を水平列方向に
読出し走査させる例を示したが、垂直列方向に読出し走
査させるようにしてもよい。In the embodiment of the present invention, the photoelectric conversion element group incorporated in each block of the image sensor is read and scanned in the horizontal column direction, but it may be read and scanned in the vertical column direction.
【0092】[0092]
【発明の効果】以上に述べたように本発明に係る高速撮
影装置においては、面撮像センサの1/N(Nは2以上
の整数)の選択対象領域をライン走査する際、上記選択
対象領域のブロックをそれぞれN個ずつの小ブロックに
区分けする一方、各小ブロック共通番目の光電変換素子
列のラインを選択して並列にライン走査させる走査手段
を設け、この走査手段をドライブさせる駆動回路を設け
たので、部分画面読出し時にブロックの構成を変更させ
る一方、このブロックの構成の変更に伴って読み出すラ
イン数を変更させ、かつ部分読出し時にも全画面読出し
時と同じ並列ライン数で出力させることができるから、
1種類の高速撮影装置で異なるフレーム速度の画像がえ
られ、かつ部分(画面)読出し時には全ての出力が有効
映像(ビデオ)信号となり、動画像を効率よく高速撮影
することができ、高速撮影しても高画質の画像が得られ
る。As described above, in the high-speed image pickup apparatus according to the present invention, when the 1 / N (N is an integer of 2 or more) selection target area of the surface image sensor is line-scanned, the selection target area is selected. Each of the blocks is divided into N small blocks, while a scanning means for selecting a line of the photoelectric conversion element array common to each small block and scanning the lines in parallel is provided, and a drive circuit for driving the scanning means is provided. Since it is provided, while changing the block configuration at the time of partial screen reading, the number of lines to be read is changed according to this block configuration change, and the same number of parallel lines as that at the time of full screen reading is also output at partial reading. Because you can
Images of different frame speeds can be obtained with one type of high-speed shooting device, and all outputs become effective video (video) signals during partial (screen) read-out, enabling high-speed shooting of moving images efficiently. However, high quality images can be obtained.
【0093】また、部分読出し時にも全画面読出し時と
同じ並列ライン数で出力され、かつ全ての出力が有効映
像信号であるから、後段側の信号処理装置は全画面読出
しと部分画面読出しで区別する必要がなく同じ形式のも
のを共用化できる。Further, even in partial reading, the same number of parallel lines as in full screen reading are output, and all outputs are effective video signals. Therefore, the signal processing device on the subsequent stage side distinguishes between full screen reading and partial screen reading. You can share the same format without having to do it.
【0094】面撮像センサのライン走査は、全画面読出
しも部分画面読出しも、各ブロックの共通番目の光電変
換素子列ラインを選択して並列にライン走査されるの
で、全体のアウトライン画像は1本あるいは少ない並列
ライン走査で得られ、一層高速化が図れる。In the line scanning of the surface image pickup sensor, in both the full screen reading and the partial screen reading, since the common-th photoelectric conversion element column line of each block is selected and line scanning is performed in parallel, the entire outline image is one line. Alternatively, it can be obtained with a small number of parallel line scans, and the speed can be further increased.
【図1】本発明に係る高速撮影装置を高速ビデオシステ
ムとして適用した例を示す機能ブロック図。FIG. 1 is a functional block diagram showing an example in which a high-speed image capturing apparatus according to the present invention is applied as a high-speed video system.
【図2】本発明に係る高速撮影装置の一実施例を示す
図。FIG. 2 is a diagram showing an embodiment of a high-speed image capturing apparatus according to the present invention.
【図3】上記高速撮影装置に備えられるMOS型撮像セ
ンサにおける光電変換素子の配置例を示す図。FIG. 3 is a diagram showing an arrangement example of photoelectric conversion elements in a MOS-type image sensor included in the high-speed image capturing apparatus.
【図4】図3に示す面撮像センサの1ブロック内の横方
向16ラインの光電変換素子列の読出し例を示す図。FIG. 4 is a diagram showing an example of reading out a photoelectric conversion element array of 16 horizontal lines in one block of the surface image sensor shown in FIG.
【図5】本発明の高速撮影装置により面撮像センサの選
択対象領域の読出し例を示す図。FIG. 5 is a diagram showing an example of reading a selection target area of a surface imaging sensor by the high-speed imaging apparatus of the present invention.
【図6】撮像センサに備えられる出力選択回路を例示す
る図。FIG. 6 is a diagram illustrating an output selection circuit provided in an image sensor.
【図7】(A)は本発明の高速撮影装置に設けられる走
査手段による通常の読出し例を示す図、(B)は走査手
段により2ラインを交互に選択して読み出す例を示す
図。FIG. 7A is a diagram showing an example of normal reading by the scanning unit provided in the high-speed image capturing apparatus of the present invention, and FIG. 7B is a diagram showing an example of reading by selectively selecting two lines by the scanning unit.
【図8】高速撮影装置によって面撮像センサの部分読出
しを行なう他の例を示す図。FIG. 8 is a diagram showing another example of performing partial reading of the surface imaging sensor by the high-speed imaging device.
【図9】図6に示した出力選択回路の変形例を示す図。9 is a diagram showing a modification of the output selection circuit shown in FIG.
【図10】図9の出力選択回路を使用して読み出す例を
示す図。FIG. 10 is a diagram showing an example of reading using the output selection circuit of FIG.
【図11】従来の高速撮影装置を用いた読出し例を示す
図。FIG. 11 is a diagram showing a reading example using a conventional high-speed image capturing apparatus.
1 撮影カメラ 2 対物光学系 3 撮像センサ 4 増幅器群 5 駆動回路 6 A/D変換器 7 画像記録メモリ 8 フレームメモリ 9 D/A変換器 10 映像モニタ 11 コントロール部(CPU) 12 動作センサ 13 ブロック選択アドレス発生回路 14 書き込みアドレス発生回路 16 固体撮像素子 20 撮像面 20a 選択対象領域 21 走査手段 22 出力選択回路 24 垂直走査回路 25 水平走査回路 26a,26b 第1垂直走査回路 27 第1垂直走査回路 30 光電変換素子 31,32,33,35 セレクタ 1 Photographic Camera 2 Objective Optical System 3 Image Sensor 4 Amplifier Group 5 Drive Circuit 6 A / D Converter 7 Image Recording Memory 8 Frame Memory 9 D / A Converter 10 Video Monitor 11 Control Unit (CPU) 12 Operation Sensor 13 Block Selection Address generation circuit 14 Write address generation circuit 16 Solid-state imaging device 20 Imaging surface 20a Selection target area 21 Scanning means 22 Output selection circuit 24 Vertical scanning circuit 25 Horizontal scanning circuits 26a, 26b First vertical scanning circuit 27 First vertical scanning circuit 30 Photoelectric Conversion element 31, 32, 33, 35 Selector
Claims (5)
撮像センサを構成し、この面撮像センサの光電変換素子
群を複数列毎にブロック化して複数のブロックに区画
し、各ブロックの光電変換素子列をライン走査してビデ
オ信号を出力する高速撮影装置において、前記面撮像セ
ンサの1/N(Nは2以上の整数)の選択対象領域をラ
イン走査する際、上記選択対象領域のブロックをそれぞ
れN個ずつの小ブロックに区分けする一方、各小ブロッ
ク共通番目の光電変換素子列のラインを選択して並列に
ライン走査させる走査手段を設け、この走査手段をドラ
イブさせる駆動回路を設けたことを特徴とする高速撮影
装置。1. A surface image sensor is configured by arranging a large number of photoelectric conversion elements two-dimensionally, and the photoelectric conversion element group of this surface image sensor is divided into a plurality of blocks and divided into a plurality of blocks. In a high-speed image capturing apparatus that line-scans a photoelectric conversion element array and outputs a video signal, when line-scanning a 1 / N (N is an integer of 2 or more) selection target area of the surface image sensor, Each block is divided into N small blocks, while a scanning unit for selecting a line of the photoelectric conversion element array common to each small block and scanning the lines in parallel is provided, and a drive circuit for driving the scanning unit is provided. A high-speed imaging device characterized in that
路とからなり、上記垂直走査回路および水平走査回路は
各ブロックあるいは各小ブロックの共通番目の光電変換
素子列を選択して並列にライン走査させ、かつ選択する
走査ラインを逐次切り換えるように設定した請求項1記
載の高速撮影装置。2. The scanning means is composed of a vertical scanning circuit and a horizontal scanning circuit, and the vertical scanning circuit and the horizontal scanning circuit select a common-th photoelectric conversion element row of each block or each small block to perform parallel line operation. The high-speed imaging apparatus according to claim 1, wherein the scanning line is set to be scanned and the selected scanning line is sequentially switched.
群の共通位置のラインを選択し、ラインの途中の予め決
められた位置からライン走査開始を可能に設定した請求
項1または2記載の高速撮影装置。3. The scanning means according to claim 1, wherein the scanning means selects a line at a common position of the photoelectric conversion element groups of each block, and the line scanning can be started from a predetermined position in the middle of the line. High-speed imaging device.
群の複数のラインを選択し、選択された複数のラインを
跨ぐように交互に走査させた請求項1または2記載の高
速撮影装置。4. The high-speed image pickup apparatus according to claim 1, wherein the scanning means selects a plurality of lines of the photoelectric conversion element group of each block, and alternately scans so as to straddle the selected plurality of lines.
ックの光電変換素子群を並列に列方向に読み出す出力選
択回路を設け、この出力選択回路から各走査ラインの映
像信号を出力するようにした請求項1または2記載の高
速撮影装置。5. An output selection circuit for reading out the photoelectric conversion element groups of each block line-scanned by the scanning means in parallel in the column direction, and outputting the video signal of each scanning line from the output selection circuit. The high-speed imaging device according to item 1 or 2.
Priority Applications (1)
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Applications Claiming Priority (1)
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Publications (2)
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JPH05236364A true JPH05236364A (en) | 1993-09-10 |
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JP02974992A Expired - Lifetime JP3251042B2 (en) | 1992-02-17 | 1992-02-17 | High-speed shooting device |
Country Status (1)
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JP (1) | JP3251042B2 (en) |
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