JPH0750918B2 - 固体撮像素子の駆動装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は工業計測用テレビカメラなどに使用して好適
な固体撮像素子の駆動装置に関する。

〔従来の技術〕

CCD等の固体撮像素子（１）は第９図に示すように、水
平、垂直走査方向に対し所定のピッチをもって複数の光
検出器（絵素）（２）が配列されて構成される。そし
て、垂直走査方向には少なくとも標準テレビジョン信号
における１フレーム分の有効走査線数に対応する数だけ
光検出器（２）が配列される。

また、この種固体撮像素子（１）に対する水平、垂直シ
フトレジスタ用の転送クロック、垂直シフトレジスタに
対するゲートパルス等の各種の駆動パルスを得る駆動装
置は一般に外部同期形である。従って、標準テレビジョ
ン信号中の水平及び垂直同期信号が外部より供給される
と、これら信号に同期してインターレース的な信号の読
出しが実行される。

例えば、フレーム読出しであるときには第９図に示すよ
うに奇数フィールド時、奇数ラインの光検出器（２）か
ら信号の読出しが行われると、偶数フィールド時には１
ラインずれた偶数ラインの光検出器（２）から信号の読
出しが行われる。

フィールド読出しであるときは、第10図に示すように、
あるフィールドでは、隣り合う２水平ラインの光検出器
（２）が同時に読出され、次のフィールドでは同時に読
出すべき水平ラインが１水平ラインだけずらされること
により、インターレース的な信号の読出しが実行され
る。

さて、上述の固体撮像素子（１）はその用途によってテ
レビジョン標準方式以外の走査方式で撮像出力を得たい
場合がある。

例えば、工業計測用画像入力装置では、CCDカメラなど
の計測カメラの撮像出力を画像入力装置に供給すること
によって種々の計測データを得るようにしているが、こ
の種計測データは計測周期が短かい方がよく、また前回
の計測点と今回の計測点とが常に同一であった方が好ま
しいことがある。

ところが、標準方式のテレビカメラでは計測周期はフレ
ーム周期であるために1/30秒と長く、またインターレー
ス走査によってフィールド信号を得、これよりフレーム
画像を得るようにしているから、フィールド毎に標本点
の位置が１水平走査線分だけ垂直走査方向にずれてしま
う。

インターレース走査に代えてノンインターレース走査に
変更すると、フィールド周期は1/60秒であるから、計測
周期を従来の1/2に短縮することができると共に、各フ
ィールドでの標本点が同一になるので、常に同一位相の
フィールド画像が得られる。

このことから、工業計測用ではインターレース走査より
もノンインターレース走査の方が好ましい場合がある。

また、ノンインターレース走査に変更した場合には、１
フレームが524本で構成されるか、526本で構成される
か、あるいはこれら以外の偶数本で構成されるかは全く
判らない。このようにフレーム当りのライン数が異って
もこれに対応した駆動パルスが駆動装置から出力されな
ければならない。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来では、このように標準テレビジョン信号が外部から
供給されたときには、それに同期してインターレース走
査が行われ、標準テレビジョン信号以外のテレビジョン
信号が外部から供給されたときはそれに同期したノンイ
ンターレース走査が行われるような外部同期形の駆動装
置は存在しない。

しかし、いずれの場合でも固体撮像素子を駆動できるよ
うにした方が、用途の広汎化を図る上で好ましい。

そこで、この発明では標準方式以外の外部同期が入力し
たときでも固体撮像素子を駆動できるようにしたもので
ある。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明固体撮像素子の駆動装置は例えば第１図，第２
図に示す如く、外部から供給される水平及び垂直同期信
号HD及びVDに同期して、標準テレビジョン信号の１フレ
ーム分の有効走査線数に対応する数の光検出器（２）を
有する固体撮像素子（１）から信号を読み出す固体撮像
素子の駆動装置において、この外部から供給される水平
及び垂直同期信号HD及びVDの位相差に基づいて、この水
平及び垂直同期信号HD及びVDがインターレースモードと
ノンインターレースモードのうちのどちらのモードかを
判別する判別手段（15）（20）と、この判別手段（15）
（20）の判別結果SPに基づいて、この外部から供給され
る水平及び垂直同期信号HD及びVDがノンインターレース
モードの時には、全てのフィールドで固定の光検出器
（２）から信号を読み出すためのCCD駆動信号を生成
し、この外部から供給される水平及び垂直同期信号HD及
びVDがインターレースモードの時には、この水平及び垂
直同期信号HD及びVDに基づいて、隣り合うフィールドで
互いに異なる光検出器（２）から信号を読み出すための
CCD駆動信号を生成する駆動パルス発生器（11）（12）
（13）とを備えたものである。

〔作用〕

判別手段（15）（20）の判別結果SPで第２のパルス発生
器（13）が変調される。すなわちノンインターレースモ
ードの場合には、各フィールドとも例えば第５図B,Cに
示す如く垂直転送クロックが変調されて、全てのフィー
ルドで固定の光検出器（２）より出力が読出される。

リードアウトトリガーパルスROTは垂直同期信号VDに基
いて形成されるから、標準テレビジョン信号以外のテレ
ビジョン信号が外部から供給されたときでも、それに同
期したノンインターレース走査を実現できる。

〔実施例〕

第１図はこの発明に係る固体撮像素子の駆動装置（10）
の一例を示す。固体撮像素子としてはインターライント
ランスファ形のCCDを例示する。

駆動装置（10）は駆動パルス発生器（11）を有し、これ
には水平転送クロック（２相２値若しくは４相３値のク
ロック、この例は前者）と出力リセットパルスとを得る
第１のパルス発生器（12）と、リードアウトパルス及び
垂直転送クロックを得る第２のパルス発生器（13）とが
設けられる。

垂直転送クロックは水平転送クロックと同じく２相２値
のクロックである。

第１及び第２のパルス発生器（12），（13）にはコント
ロールパルス形成回路（15）より得られるＨトリガーパ
ルスHTが供給されると共に、第２のパルス発生器（13）
にはさらに、リードアウトトリガー用のパルスROT及び
通常のインターレースモードとノンインターレースモー
ドによって垂直転送クロックの送出モードをコントロー
ルするための判別パルスSPが供給される。送出モードの
コントロールについては後述する。

第２図はコントロールパルス形成回路（15）の一例であ
って、入力端子（16），（17）には外部同期信号たる水
平及び垂直同期信号HD,VD（第３図A,B）が供給される。
入力端子（18）には所定のクロックCKが供給される。

図中、（19）はシフトレジスタ、（20）はフリップフロ
ップ、（21）はリードアウトトリガーパルスROTの発生
器であって、リードアウトトリガーパルスROTは、この
例では垂直同期信号VDの立下りタイミングから11H後に
得られる。

第３図は奇数フィールドでのタイミング関係を示すもの
で、水平同期信号HDと垂直同期信号VDとは同一タイミン
グで入力する。垂直同期信号VDはシフトレジスタ（19）
に供給されて所定時間τだけ遅延され、遅延されたこの
垂直同期信号VD′（同図Ｃ）がフリップフロップ（20）
にクロックパルスとして供給され、その供給タイミング
における水平同期信号HDの値がロードされる。

インターレースモード時における奇数フィールドでは、
第３図に示すようにHDとVDとが同一タイミングになるの
で、フリップフロップ（20）の出力パルスである判別パ
ルスSPは“0"（同図Ｅ）である。

これに対し、偶数フィールド時はHDとVDとの関係は第４
図A,Bに示すように、HDに対しVDの方が0.5H（Ｈは１水
平周期）だけずれるので、この場合には“1"の判別パル
スSP（同図Ｄ）が得られることになる。このようにイン
ターレースモードである場合には、判別パルスSPの極性
がフィールドごとに反転する。

ノンインターレースモードである場合には奇数及び偶数
フィールドとも、HDとVDのタイミング関係は同一であっ
て、第３図のような関係にあるから、判別パルスSPは常
時“0"である。

このようなことから、端子（16），（17）に供給される
外部同期信号HDとVDの位相関係から、インターレースモ
ードで撮像すべきか、ノンインターレースモードで撮像
すべきかを判断でき、この判別パルスSPが第２のパルス
発生器（13）に供給されて夫々のモードに対応するよう
に垂直転送クロックが変調される。

垂直転送クロックは上述したように２相２値のクロック
であるので、２相の転送クロックV1,V2（第５図B,C）は
逆相である。また、奇数フィールドでのリードアウト期
間Ｔでは転送クロックV1が“1"で、V2が“0"となるよう
に、判別パルスSPの入力によって転送クロックV1,V2を
変調すれば、偶数フィールドでは、奇数フィールド時と
は極性の異なる判別パルスSPの入力によって、V1が
“0"、V2が“1"となるように、転送クロックV1,V2が変
調される（第５図D,E）。

その結果、奇数フィールドではリードアウト期間Ｔのと
きV1が“1"となる光検出器（２）のみ、光検出器（２）
に蓄えられたキャリヤが垂直シフトレジスタに転送され
てキャリヤの読出しが行われる。偶数フィールドでは第
５図D,Eに示すようにポテンシャルレベルが逆になるの
で、V2が“1"となる光検出器（２）のみキャリヤの転送
が行われる。そのため、奇数フィールド時と偶数フィー
ルド時とでは使用される光検出器（２）は１ラインずれ
て、インターレースモードが実行される。

これに対し、奇数、偶数フィールドともに同一極性の判
別パルスSPが得られるようなノンインターレース走査の
テレビジョン信号が入力したときには、偶数フィールド
でも奇数フィールドと同じ変調を受ける。従って、奇
数、偶数フィールドに拘わらず、例えば第５図B,Cに示
す転送クロックV1,V2が出力され、使用される光検出器
（２）は偶数フィールド時も、奇数フィールド時に使用
された光検出器（２）が使用されてノンインターレース
モードとなり、標本点は固定される。第10図に示すよう
な２水平ライン同時読出し（フィールド読出し）の場合
も同様である。

ところで、ノンインターレースモードでは１フレームの
構成水平ライン数は524本か、526本か、あるいはそれ以
外かは判らないが、HDとVDの位相関係から判別パルスSP
を形成し、またリードアウトトリガーパルスROTを端子
（17）に供給される外部垂直同期信号VDに基いて形成す
れば、各フィールドとも同一極性の判別パルスSPが出力
され、またVDより11H遅れて常にキャリヤの読出しが行
われることになるから、１フレームの構成水平ライン数
によらず、ノンインターレースモードを実行できる。

なお、第２図のように構成する場合は、水平及び垂直同
期信号HD,VDに基いて判別パルスSPが形成されるので、5
25ライン／フレーム、625ライン／フレームの標準テレ
ビジョン信号以外のインターレース用のテレビジョン信
号が外部同期信号として入力した場合でもインターレー
スモードを実行できる。

第６図はコントロールパルス形成回路（15）の他の例、
特に判別パルスSPの形成手段の他の例を示す。

この例では、HDとVDの一致検出回路（30）を設け、両者
が一致したとき、すなわち奇数フィールドのとき一致パ
ルスSU（第７図Ａ〜Ｃ）を得、これでフリップフロップ
（31）をリセットする。一致パルスSUはさらにカウンタ
（32）に供給されて263水平ライン数がカウントされ
る。

263水平ライン数をカウントしたときに得られるカウン
ト出力SC（第７図Ｄ）でフリップフロップ（31）をセッ
トすれば、奇数フィールド時は“0"の判別パルスSPが得
られ、偶数フィールド時は“1"の判別パルスSPを得るこ
とができる。

ノンインターレース用の外部同期信号が供給されたとき
には第８図に示すように、偶数フィールド時でも一致パ
ルスSUが得られるためフリップフロップ（31）からは毎
フィールドごとに“0"の判別パルスSPが得られる。

なお、第６図の場合、インターレースモード時カウンタ
（32）のカウント出力SCに基いて奇数及び偶数フィール
ド用の判別パルスSPを形成するようにしているので、外
部同期用テレビジョン信号の１フィールド構成ライン数
は263ライン数以下でなければならない。また、奇数又
は偶数ライン数は固体撮像素子（１）の垂直走査方向に
おける光検出器（２）の総数の1/2であるから、この数
以上でなければならない。

従って、例えば光検出器（２）の有効総数が492個であ
るならば、外部同期用のテレビジョン信号における１フ
ィールドの構成ライン数ｎは、246＜ｎ＜263を満足する
任意の整数であればよい。これに対し、第２図に示す構
成のものでは、１フィールドの構成ライン数ｎは任意の
整数であればよい。

〔発明の効果〕

以上説明したように、この発明では標準方式以外の外部
同期が入力したときでも固体撮像素子を駆動できるよう
にしたもので、外部同期がノンインターレースモードで
あるときには、読出されるべき光検出器を、奇数フィー
ルド時又は偶数フィールド時に使用される光検出器に固
定して毎フィールド、その光検出器より信号を読出すよ
うにしたものである。

こうすれば、1/60秒ごとに画像信号が得られると共に、
毎フィールド、同一の標本点の画像信号が得られるの
で、例えば、この発明を冒頭で述べた工業計測用画像入
力装置の工業用ビデオカメラに適用すれば、計測周期の
短縮化を図れると共に、同一標本点のデータを収集でき
る等の効果が得られる。

また、外部同期用のテレビジョン信号のフレーム当りの
ライン数が異なってもこれに対応した各種のパルスを形
成できるから、標準テレビジョン信号が外部から供給さ
れたときには、それに同期したインターレース走査を実
行でき、標準テレビジョン信号以外のテレビジョン信号
が外部から供給されたときはそれに同期したノンインタ
ーレース走査を実行することができる。

従って、この発明では用途の広汎化を図ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係る固体撮像素子の駆動装置の一例
を示す系統図、第２図及び第６図は夫々コントロールパ
ルス形成回路の一例を示す系統図、第３図〜第５図、第
７図及び第８図は夫々その動作説明に供する波形図、第
９図及び第10図は夫々この発明の説明に供する固体撮像
素子の図である。 （１）は固体撮像素子、（２）は光検出器、（10）は駆
動装置、（11）は駆動パルス発生器、（12），（13）は
第１及び第２のパルス発生器、（15）はコントロールパ
ルス形成回路である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】外部から供給される水平及び垂直同期信号
   に同期して、標準テレビジョン信号の１フレーム分の有
   効走査線数に対応する数の光検出器を有する固体撮像素
   子から信号を読み出す固体撮像素子の駆動装置におい
   て、 上記外部から供給される水平及び垂直同期信号の位相差
   に基づいて、上記水平及び垂直同期信号がインターレー
   スモードとノンインターレースモードのうちのどちらの
   モードかを判別する判別手段と、 上記判別手段の判別結果に基づいて、上記外部から供給
   される水平及び垂直同期信号がノンインターレースモー
   ドの時には、全てのフィールドで固定の光検出器から信
   号を読み出すためのCCD駆動信号を生成し、上記外部か
   ら供給される水平及び垂直同期信号がインターレースモ
   ードの時には、上記水平及び垂直同期信号に基づいて、
   隣り合うフィールドで互に異なる光検出器から信号を読
   み出すためのCCD駆動信号を生成する駆動パルス発生器
   とを備えたことを特徴とする固体撮像素子の駆動装置。