JP2008035391A - 撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ＣＣＤ自体の設計変更を伴うことなく、ＣＣＤの映像出力速度を高速化できる撮像装置を提供する。
【解決手段】ＣＣＤ３と、このＣＣＤ３を読出し制御するカメラ内制御部２とを具備し、カメラ内制御部２の転送クロック生成回路（ＣＧ）２２による転送クロック制御により、ＣＣＤ３の水平レジスタ１２が空になる前に、ＣＣＤ３の垂直レジスタ１１の画素転送を行うことで、水平レジスタ１２の部分読出しを可能にし、これによって、被写体が存在しない画面領域の映像出力を省き、映像出力期間を短縮して、映像出力速度を高速化した。
【選択図】図３

Description

本発明は、撮像素子にＣＣＤを用いた撮像装置に関する。

撮像素子にＣＣＤを用いた撮像装置においては、通常、ＣＣＤの１ライン分のすべての画素データを対象に、１画面分の画素データを読み出している。工業用、観測用、監視用等、予め定められた特定の用途に適用されるＣＣＤデジタルカメラにおいては、用途によって、映像出力の高速化が要求される。これを実現する従来の技術として、ＣＣＤ画素出力後の後段処理により、部分データの切り出しを行って、出力するデータ量を削減する手法が存在する。この映像出力の高速化手法は、出力するデータ量の削減によるデータ転送の高速化を図ることはできるが、ＣＣＤの映像出力（画素データ出力）速度を高速化することはできない。このＣＣＤの映像出力速度を高速化する技術として、従来では、ＣＣＤの水平レジスタに、不要な電化を掃き捨てる機能をもたせる技術が存在する。しかしながら、この技術は、ＣＣＤ自体の設計変更を伴う技術であって、現在普及している市販のＣＣＤに適用できない。
特開平１１−１１２８６８号公報 特開平９−３３１４８３号公報

上述したように、従来では、ＣＣＤ自体の設計変更を伴うことなく、現在普及している市販のＣＣＤを対象に、ＣＣＤの映像出力速度を高速化する有効な技術が存在しなかった。

本発明は上記実情に鑑みなされたもので、ＣＣＤ自体の設計変更を伴うことなく、ＣＣＤの映像出力速度を高速化できる撮像装置を提供することを目的とする。

本発明は、ＣＣＤと、前記ＣＣＤに設けられた水平レジスタに水平転送クロックを供給し、前記ＣＣＤに設けられた垂直レジスタに垂直転送クロックを供給して、前記ＣＣＤから撮像データを読み出す制御手段とを具備した撮像装置において、前記制御手段に、前記ＣＣＤの１ライン分の画素転送に必要なクロック数を最大クロック数として、前記水平レジスタに供給する前記水平転送クロックのクロック数を可変制御し、この可変制御した水平クロックの終端に同期させて前記垂直転送クロックを前記垂直レジスタに供給する転送クロック供給手段を具備したことを特徴とする。

本発明の撮像装置によれば、ＣＣＤ自体の設計変更を伴うことなく、ＣＣＤの映像出力速度を高速化できる。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。

本発明の実施形態に係る撮像装置は、ＣＣＤと、このＣＣＤを読出し制御する制御手段とを具備し、上記制御手段の転送クロック制御により、ＣＣＤの水平レジスタが空になる（１ライン分の画素がすべて読み出される）前に、ＣＣＤの垂直レジスタのシフトを行うことで、上記水平レジスタの部分読出しを可能にし、これによって、被写体が存在しない画面領域の映像出力を省き、映像出力（画素データ出力）期間を短縮して、映像出力速度を高速化したことを特徴とする。以下、この撮像装置をＣＣＤデジタルカメラと呼称する。

図１、および図２は、上記した本発明の実施形態に係るＣＣＤデジタルカメラの概要を説明するための図である。

図１には、本発明の実施形態に係るＣＣＤデジタルカメラ１と、このＣＣＤデジタルカメラ１で撮影する被写体（Ｐ）とを示している。

図２には、図１に示す被写体Ｐを同じく図１に示すＣＣＤデジタルカメラ１で撮影した際の垂直レジスタ１１上の映像イメージおよび出力映像イメージを示している。

ＣＣＤデジタルカメラ１は、図２に示すように、垂直レジスタ１１、水平レジスタ１２、出力バッファ１３を有して構成される。これらの各構成要素は、ＣＣＤがもともと有している既存の構成要素である。

垂直レジスタ１１上の撮像データには、被写体（Ｐ）が存在しない領域Ａ，Ｂを含んでいる。

出力バッファ１３から出力された映像イメージ１４は、上記領域Ａに、上記領域Ｂの画素データ（映像信号）が上書き（重ね書き）され、上記領域Ｂの画素データが、上記領域Ａに残存している。この領域を「Ａ＋Ｂ」で示している。この映像イメージ１４における領域「Ａ＋Ｂ」は、水平レジスタ１２が空になる（１ライン分の画素がすべて読み出される）前に、垂直レジスタ１１のシフトを行うことで生成される。

この領域「Ａ＋Ｂ」は、水平レジスタ１２上で電荷加算が行われることから、正常な映像イメージとなっていない。しかし、この領域「Ａ＋Ｂ」は、被写体（Ｐ）が存在しない領域であり、外部での映像イメージの出力には必要としない、不要な領域である。

この図２に示すような、垂直レジスタ１１および水平レジスタ１２に対しての転送クロック制御による、水平レジスタ１２の部分読出しによって、被写体（Ｐ）が存在しない画面領域の映像出力（画素出力）を省き、映像出力（画素データ出力）期間を短縮して、映像出力速度を高速化できる。

上記した本発明の実施形態に係るＣＣＤデジタルカメラ１の要部の構成を図３および図４に示す。

本発明の実施形態に係るＣＣＤデジタルカメラ１は、例えばパーソナルコンピュータ等の外部制御装置５に接続されて、外部制御装置５の制御の下に撮像処理を実行する。この外部制御装置５は、上記ＣＣＤデジタルカメラ１の撮像画面において、画像出力を必要としない領域（図２に示す領域Ｂ）をＣＣＤデジタルカメラ１に対して指定する指示信号（図３に示す符号ＣＴ参照）を出力する。

ＣＣＤデジタルカメラ１は、カメラ内部の制御を司るカメラ内制御部２と、カメラ内制御部２により制御されて動作する撮像素子を構成するＣＣＤ３とを有する。

ＣＣＤ３は、上記図２に示したように、垂直レジスタ（Ｖ−Ｒｅｇ）１１と、水平レジスタ（Ｈ−Ｒｅｇ）１２と、出力バッファ１３とを有して構成される。

垂直レジスタ１１は、カメラ内制御部２から垂直転送クロック（Ｖ−ＣＬＫ）を受けることによって１ライン分の画素データを水平レジスタ１２に転送（シフト）する。水平レジスタ１２はカメラ内制御部２から水平転送クロック（Ｈ−ＣＬＫ）を受けて画素データを１画素単位で出力バッファ１３に出力する。

カメラ内制御部２は、ＣＣＤ３から出力された撮像データを一時記憶する出力バッファ２１と、ＣＣＤ３に、水平転送クロック（Ｈ−ＣＬＫ）、および垂直転送クロック（Ｖ−ＣＬＫ）を供給する転送クロック供給手段となる転送クロック生成回路（ＣＧ）２２とを有する。

転送クロック生成回路（ＣＧ）２２は、ＣＣＤ３の１ライン分の画素出力に必要なクロック数を最大クロック数として、水平レジスタ１２に供給する水平転送クロック（Ｈ−ＣＬＫ）のクロック数を可変制御し、この可変制御した水平転送クロック（Ｈ−ＣＬＫ）の終端に同期させてＣＣＤ３の垂直レジスタ１１に垂直転送クロック（Ｖ−ＣＬＫ）供給する。

水平転送クロック（Ｈ−ＣＬＫ）は、水平レジスタ１２から出力バッファ１３に１画素分の映像信号（画素データ）を転送する動作を行わせるための信号であり、垂直転送クロック（Ｖ−ＣＬＫ）は、垂直レジスタ１１から水平レジスタ１２に１ライン分の映像信号（画素データ）を転送（シフト）する動作を行わせるための信号である。

転送クロック生成回路（ＣＧ）２２は、図４に示すように、外部制御装置５から出力された指示信号（ＣＴ）を入力するインタフェースを具備し、入力された指示信号（ＣＴ）に従い、水平転送クロック（Ｈ−ＣＬＫ）のクロック数を可変制御する。、この可変制御した水平転送クロック（Ｈ−ＣＬＫ）と、この水平転送クロック（Ｈ−ＣＬＫ）の終端に同期して出力される垂直転送クロック（Ｖ−ＣＬＫ）とにより、ＣＣＤ３の水平レジスタ１２に対して画素出力期間を短縮した部分読出しを可能にしている。

この転送クロック生成回路（ＣＧ）２２で生成可能な、転送クロックを図５に例示している。

図５（ａ）は、既存の転送クロックと同様に、ＣＣＤ３の１ライン分の画素出力に必要なクロック数を有する、転送タイミング［ＴＡ］の水平転送クロック（Ｈ−ＣＬＫ）および垂直転送クロック（Ｖ−ＣＬＫ）を示している。図５（ｂ）は、上記指示信号（ＣＴ）に従い、水平転送クロック数を可変制御した、転送タイミング［ＴＢ］の水平転送クロック（Ｈ−ＣＬＫ）および垂直転送クロック（Ｖ−ＣＬＫ）を示している。

この図５（ｂ）に示す転送クロックの可変制御例では、転送タイミング［ＴＢ］の水平転送クロック数を、転送タイミング［ＴＡ］の水平転送クロック数に対して２／３程度にしている。

この転送タイミング［ＴＢ］の転送クロックで、ＣＣＤ３の垂直レジスタ１１および水平レジスタ１２を制御することにより、図２に示す領域Ｂの映像（画素）が領域Ａに重ね書きされる。この転送制御により、重ね書きされた画素数に相当する映像出力（画素出力）が省かれ、映像出力（画素データ出力）期間が短縮する。

上記した転送タイミング［ＴＢ］の転送クロックで、ＣＣＤ３の垂直レジスタ１１および水平レジスタ１２を制御した場合の映像出力例を図６乃至図９に時系列（状態遷移）で示している。

図６に示す動作タイミングは、ＣＣＤ３に垂直転送クロック（Ｖ−ＣＬＫ）が未だ入力されていない状態（観測点を参照）を示している。この動作タイミングでは、まだ水平レジスタ１２が「空」の状態（水平レジスタ１２に映像が蓄積されていない状態）にある。

図７に示す動作タイミングは、ＣＣＤ３に垂直転送クロック（Ｖ−ＣＬＫ）が入力された直後の状態（観測点を参照）を示している。この動作タイミングでは、垂直レジスタ１１から水平レジスタ１２に、１ライン分の映像（画素）が転送されている。

図８に示す動作タイミングは、ＣＣＤ３に垂直転送クロック（Ｖ−ＣＬＫ）が上記転送タイミング［ＴＢ］の水平転送クロック数だけ入力された状態（観測点を参照）を示している。この動作タイミングでは、水平レジスタ１２から出力バッファ１３を介して被写体（Ｐ）の一部映像が出力バッファ２１に出力されている。

また、この動作タイミングでは、既存の動作と異なり、水平転送クロック（Ｈ−ＣＬＫ）がこの点で停止することから、水平レジスタ１２に、被写体（Ｐ）以外の余分な映像が残っている。

図９に示す動作タイミングは、ＣＣＤ３に、再度、垂直転送クロック（Ｖ−ＣＬＫ）が入力された直後の状態（観測点を参照）を示している。この動作タイミングでは、垂直レジスタ１１から水平レジスタ１２に、さらに、次の１ライン分の映像（画素）が転送されている。また、この動作タイミングでは水平レジスタ１２に、映像の重ね書き部分（映像重複領域）１５が形成される。この映像重複領域１５には、以降の垂直転送クロック（Ｖ−ＣＬＫ）に伴う転送動作においても映像が重ね書きされる。これにより、図２に示す領域Ｂの映像（画素）が領域Ａに１ライン単位で重ね書きされた状態となり、重ね書きされた画素数の映像出力動作が省かれて、その分、映像出力（画素データ出力）期間が短縮する。

このような本発明の実施形態に係る転送制御機能により、例えば、必要な領域（被写体領域）がＣＣＤ撮像画面全体の１／２の場合は、映像出力期間が３／４、必要な領域（被写体領域）がＣＣＤ撮像画面全体の１／３の場合は、映像出力期間が２／３にそれぞれ短縮され、この短縮された動作時間分だけ映像出力速度を高速化できる。さらに、出力バッファ２１上で、若しくは出力バッファ２１から外部制御装置５への撮像データ転送時に於いて、上記映像重複領域１５のデータを削除することにより、外部への映像出力速度をさらに高速化できる。

上記した本発明の実施形態に係る転送制御機能による映像出力速度の高速化は、ＣＣＤの設計変更を伴わず、ＣＣＤの周辺回路の変更のみで実現可能である。

本発明の実施形態に係る撮像装置の概要を説明するための、被写体を撮影している状態を示す図。 上記実施形態に係る撮像装置の概要を説明するための、映像イメージを示す図。 上記実施形態に係る撮像装置の要部の構成を示すブロック図。 上記実施形態に係る撮像装置の要部の構成を示すブロック図。 上記実施形態に係る撮像装置の水平および垂直転送クロックの転送タイミング例を示す図。 上記実施形態に係る撮像装置の動作を説明するための状態遷移を示す図。 上記実施形態に係る撮像装置の動作を説明するための状態遷移を示す図。 上記実施形態に係る撮像装置の動作を説明するための状態遷移を示す図。 上記実施形態に係る撮像装置の動作を説明するための状態遷移を示す図。

符号の説明

１…ＣＣＤデジタルカメラ、２…カメラ内制御部、３…ＣＣＤ、５…外部制御装置（パーソナルコンピュータ）、１１…垂直レジスタ（Ｖ−Ｒｅｇ）、１２…水平レジスタ（Ｈ−Ｒｅｇ）、１３…出力バッファ、１４…映像イメージ、１５…映像の重ね書き部分（映像重複領域）、２１…出力バッファ、２２…転送クロック生成回路（ＣＧ）、Ｈ−ＣＬＫ…水平転送クロック、Ｖ−ＣＬＫ…垂直転送クロック、ＣＴ…指示信号。

Claims (3)

1. ＣＣＤと、前記ＣＣＤに設けられた水平レジスタに水平転送クロックを供給し、前記ＣＣＤに設けられた垂直レジスタに垂直転送クロックを供給して、前記ＣＣＤから撮像データを読み出す制御手段とを具備した撮像装置において、
   前記制御手段に、
   前記ＣＣＤの１ライン分の画素出力に必要なクロック数を最大クロック数として、前記水平レジスタに供給する水平転送クロックのクロック数を可変制御し、この可変制御した水平クロックの終端に同期させて前記垂直転送クロックを前記垂直レジスタに供給する転送クロック供給手段
   を具備したことを特徴とする撮像装置。
2. 前記転送クロック供給手段は、前記ＣＣＤの撮像画面における画素出力を必要としない領域を指定した、外部から入力された信号に従って、前記水平転送クロックのクロック数を可変制御し、この可変制御した水平転送クロックにより、前記水平レジスタに対して画素出力期間を短縮した部分読出しを行うことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
3. 前記制御手段は、前記水平レジスタに残存する重ね書き部分の画素データを外部への転送対象から除外する手段を具備したことを特徴とする請求項２に記載の撮像装置。

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