JPH0537862A - 多方式化固体撮像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】１つの撮像部からその有効画角の範囲内であれ
ば、各種の画角の映像信号を取得することができるよう
にする。 【構成】第１の水平転送部４０４は、撮像部４０１から
垂直転送されてきた水平方向の全電荷を受け取る。第２
の水平転送部４０５は、第１の水平転送部４０４で水平
方向の位置調整を受けた電荷の一部区間を受け取り、水
平転送により出力ることができ、これにより画角の水平
方向の長さを設定できる。ドレイン４０８は、第１及び
第２の水平転送部の電荷を一斉の放出することができ、
これにより画角の垂直方向の長さを設定できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、任意画角の映像信号
を取得できるようにした多方式化固体撮像装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】半導体技術を用いた固体撮像装置が開発
されている。図４（Ａ）は、電荷転送段をＣＣＤ（電荷
結合素子）により構成した従来の固体撮像装置である。

【０００３】通常は、固体撮像装置の光学像が導入され
る撮像部には、有効画角が設定されており、他の部分は
光の当たらないオプティカルブラック部がある。図に
は、有効画角に対応させて撮像部１０１を示している。
撮像部には、多数の感光部１０２が２次元配列されてお
り、この列の間にそれぞれ垂直転送部１０３が構成され
ている。有効画角はＮＴＳＣ等の方式に合わせて決定さ
れ、感光部１０２の水平、垂直方向素子数も方式を考慮
して決定されている。

【０００４】感光部１０２で光電変換され、ある時間蓄
積された電荷は、一斉に垂直転送部１０３にシフトされ
る。垂直転送部１０３では、垂直方向の転送がライン単
位で行われ、転送された電荷は、水平転送部１０４、１
０５へ振り分けられる。そして水平転送部１０４、１０
５では、電荷は水平転送されそれぞれ出力増幅器１０
６、１０７を介して出力端子１０８、１０９へ電荷信号
として導出される。

【０００５】通常は、水平転送部１０４、１０５ですべ
ての電荷を転送し終わる毎に、垂直転送部１０３の電荷
がライン単位で１回転送される。このような動作が繰り
返されることにより、各感光部１０２で光電変換された
電荷が順次読み出され、一定時間毎に撮像部１０１が有
する有効画角すべての電荷が信号として取出される。こ
の信号を所定の方式に合わせるために固体撮像素子の構
造及び転送に必要な駆動パルスが決定されている。水平
転送部１０４、１０５の２つにしている目的は、解像度
向上、色分離処理及び色再現の向上、ノンインターレー
ス対応等の画質改善のためであり、この構成では撮像部
１０１の有効画角の範囲内で、任意の画角を方式に合わ
せて読み出すことはできない。

【０００６】図４（Ｂ）は、撮像部２０１から転送され
てきた電荷を受け取る水平転送部２０２の全部の段に電
荷掃き出し用のゲート２０５を設け、ゲートパルスを与
えることにより水平転送部２０２の電荷がドレイン２０
６へ放出されるようにしたものである。このようにする
と撮像部２０１の画角ｎ：ｍに対して、垂直方向の分を
可変することができる。つまり、ゲートパルスを与える
タイミングにより、画角ｎ：ｍ０の画角の映像信号を得
ることができる。画角ｎ：ｍの映像信号を得る場合は、
ゲートパルスは与えられず、水平転送部２０２の電荷が
全て出力増幅器２０３を介して出力端子２０４に出力さ
れる。

【０００７】この固体撮像装置によると、垂直（縦）方
向の長さを変えた映像信号を得ることができるが、水平
（横）方向の長さを変えた映像信号を得ることは不可能
である。

【０００８】垂直方向の長さを可変できる固体撮像装置
として、巡回型蓄積部を持つものがある。図５はその例
であり、撮像部３０１の垂直転送部からライン単位で送
られる電荷は、巡回型蓄積部３０２の巡回転送路３０３
に導入される。この蓄積部３０２では、巡回転送路３０
３電荷が蓄積されていくので、その電荷を巡回ループの
一部から取出し、取出し区間を設定することにより、縦
方向の長さを変えた映像信号を得ることができる。蓄積
部３０２から電荷を取出す場合は、水平転送部３０４に
ゲート（図示せず）を介してライン単位で取り込み、１
水平期間に水平転送部３０４の電荷を出力増幅器３０５
を介して出力端子３０６に導出すればよい。

【０００９】この固体撮像装置においても、垂直方向へ
圧縮した映像信号や、垂直方向の一部をカットした映像
信号を得ることはできるが、水平（左右）方向の長さを
可変した映像信号を得ることは不可能である。しかし、
最近では、４：３のアスペクト比とは異なるテレビジョ
ン方式が提案されており、これらが規格化された場合、
当然固体撮像装置もその方式に合致した有効画角を持つ
ものが要求されるようになる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】上記したように、従来
の固体撮像装置によると、有効画角は放送方式に合わせ
て単一規格として製造されているために、これからの画
角の変化の多様性には追従できない。

【００１１】そこでこの発明は、１つの撮像部からその
有効画角の範囲内であれば、各種の画角の映像信号を取
得することができる固体撮像装置を提供することを目的
とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】この発明は、撮像部から
垂直転送されてきた水平方向の全電荷を受け取る第１の
水平転送部と、前記第１の水平転送部の水平方向の電荷
の一部区間を受け取ることができる第２の水平転送部と
を備える。

【００１３】またこの発明は、撮像部から垂直転送され
てきた水平方向の全電荷を受取り、巡回若しくはＵ字型
の蓄積用転送部に蓄積する蓄積部と、前記蓄積用転送部
の転送段の途中からライン単位の全電荷を受け取ること
ができる水平転送部と、この水平転送部の複数箇所に設
けられた電荷取出し端子のいずれか１つを任意に選択し
て電荷信号を導出する手段とを備える。

【００１４】さらにこの発明は、オプティカルブラック
部及び有効画角部を含む撮像部と、前記撮像部の前記有
効画角部から垂直転送されてきた水平方向の全電荷をラ
イン単位で受け取ることができ、転送最終段には電荷放
出用のドレインを接続されている第１の水平転送部と、
前記撮像部のオプティカルブラック部から転送されてき
た黒基準信号電荷を受け取ることができる蓄積部と、前
記第１の水平転送部と前記蓄積部との電荷を受け取るこ
とができ、かつ全段に電荷放出用のドレインを接続され
た第２の水平転送部と、前記第２の水平転送部で水平転
送されてきた電荷を導出する出力手段とを備える。

【００１５】

【作用】上記の第１の手段によると、第１の水平転送部
の電荷を水平方向へ転送し、任意の水平区間の電荷を第
２の水平転送部へ移し、この第２の水平転送部から電荷
信号を読み出せば、自由に映像信号の水平方向に関する
画角を多種に渡って選ぶことができる。また、第２の手
段によると、同じことを、水平転送部の電荷取出し位置
を切り替えることにより実現できる。

【００１６】またゲートを介して第１及び第２の水平転
送部の電荷を一挙に放出することができ、これを任意の
ラインに対して行えば、垂直方向に関する画角を多種に
渡って選ぶことができる。また画像圧縮（ライン間引
き）などの特殊処理も可能となる。

【００１７】また、第３の手段によると、任意の画角で
導出するようにしても、オプティカルブラック部の電荷
信号を得ることができ、常に黒基準信号が各ラインに含
まれるために画質を安定化し向上させることができる。

【００１８】

【実施例】以下、この発明の実施例を図面を参照して説
明する。

【００１９】図１はこの発明の一実施例である。撮像部
４０１にはフォトダイオードにより形成された感光部４
０２が２次元配列され、この列の間にそれぞれ垂直転送
部４０３が構成されている。なお、固体撮像装置の光学
像が導入される撮像部には、有効画角が設定されてお
り、他の部分は光の当たらないオプティカルブラック部
がある。図には、有効画角に対応させて撮像部４０１を
示している。感光部４０２において、ある一定時間光電
変換され蓄積された電荷は、垂直転送部４０３へ一斉に
シフトされて移される。そして外部から与えられる垂直
転送パルスにより転送される。

【００２０】垂直転送部４０３の最下部の端には、ゲー
トを介して水平転送部４０４が構築されている。水平転
送部４０４は、垂直転送部４０３から転送されてきた１
ライン単位の全電荷を各段で受取ることができる。水平
転送部４０４には並列して第２の水平転送部４０５が構
築されているが、第２の水平転送部４０５は、第１の水
平転送部４０４よりも段数がすくない。さらに第１と第
２の水平転送部４０４、４０５間はゲートにより接続さ
れており、第１の水平転送部４０４の電荷を第２の水平
転送部４０５に移すことができる。

【００２１】さらにまた第１の水平転送部４０４の一
部、つまり第２の水平転送部４０５に対応していない部
分にはゲート４０６を介してドレイン４０８が設けられ
ており、ゲートパルスを与えることにより、対応する位
置の段の電荷を放出することができる。また第２の水平
転送部４０５には全段に渡ってゲート４０７を介してド
レインが設けられており、ゲート４０７にゲートパルス
を与えるとすべての段の電荷を一斉に放出することがで
きる。第２の水平転送部４０５の最終段には、出力増幅
器４０９を介して出力端子４１０が設けられている。

【００２２】従って、撮像部４０１から第１の水平転送
部４０４へ転送されてきた１ライン分の全電荷が不要な
場合は、ゲートにゲートパルスが与えられ、１ライン分
の電荷のすべてが放出される。よって、有効画角ｍ：ｎ
の垂直方向に関しては、ライン放出動作を得ることによ
り、縦方向長さを可変した映像信号を得ることができる
できる。またこの映像信号は、有効画角上における切り
出し領域を任意に移動できることになる。

【００２３】次に、有効画角ｍ：ｎの水平方向に関して
任意の領域の映像信号を取出す場合には次のような操作
がなされる。即ち、第１の水平転送部４０４の電荷群
は、水平方向への転送により位置調整され、所望の取出
し区間を第２の水平転送部４０５に対応させられ、第２
の水平転送部４０５に移される。そしてこの電荷群が第
２の水平転送部４０５から方式に合わせたパルスにより
読み出される。第１の水平転送部４０４では、第２の水
平転送部４０５へ電荷を送り込んだ後、ゲート４０６に
対応する段の不要電荷の掃き出しが行われ、撮像部４０
１からの次のライン単位の電荷を受取る準備が行われる
（これは第２の水平転送部４０５で電荷転送が行われて
いる間（１水平期間）に完了する）。なおゲート４０６
のない部分の電荷はすでに第２の転送部４０５へ移され
たのであるから、電位井戸は空になっている。このよう
な電荷の掃出し方法であると、極端な水平高速掃出し処
理を行う必要はなく、高速クロックも不要である。図２
はこの発明の他の実施例であり、蓄積部を持つタイプの
固体撮像装置の例である。

【００２４】有効画角を持つ撮像部５０１には、感光部
５０２が２次元配列され、この列の間には垂直転送部５
０３が設けられている。垂直転送部５０３の最下部の端
には、撮像部から転送されてきた電荷を１ライン単位で
受取り、１ライン単位の電荷を順次転送して蓄積するこ
とができる蓄積部５０４が構築されている。蓄積部５０
４においては、巡回型あるいはＵ字型の転送路５０５が
形成されており、この転送路５０５の一部の１ライン分
は、ゲート５１２を介して水平転送部５０７に接続され
ている。水平転送部５０７には、複数の任意の位置の段
に、取出し端子５０８が設けられている。この端子５０
８は、選択端子５０９と選択的に接続され、選択端子５
０９から導出された電荷信号は、出力増幅器５１０を介
して出力端子５１１に導出される。端子５０８と選択端
子５０９部は、実際には半導体ゲートスイッチにより構
成されている。水平転送部５０７では、要求される映像
信号の方式に合わせたパルスによる電荷転送および読出
しが行われる。

【００２５】上記の装置によると、蓄積部５０４に撮像
部５０１から転送されてきた電荷をライン単位で水平転
送部５０７に取込む場合、取り込み区間を選定すること
により、縦方向長さを可変した映像信号を得ることがで
きるできる。またこの映像信号は、有効画角上における
切り出し領域を任意に移動できることになる。次に、端
子５０９の端子５０８対する選択位置を変更することに
より、有効画角ｍ：ｎの水平方向に関して任意の領域の
映像信号を取出すことができる。

【００２６】なお撮像部５０１全体の電荷読出し（１画
面分の読出し）が終わると、蓄積部５０４に残存する電
荷は、一旦、掃出しゲート５０６を通して放出され蓄積
部５０４はクリアされる。

【００２７】上記した固体撮像装置によると、撮像部の
有効画角以内で任意の画角の電荷信号を任意の方式に準
じた信号として導出することができる。よって１つの撮
像素子でありながら、例えば多放送方式への対応、電子
ズーム、ゆれ補正等を行う場合、従来のごとくアナログ
デジタル変換器やメモリを使う必要なく目的を実現でき
る。

【００２８】次に、この発明においては、撮像部から導
出される電荷信号の基準となるオプティカルブラック
（ＯＢ）部の信号を、取出し画角の変更があっても容易
に得られるように工夫が施されている。即ち、これから
説明する実施例は、撮像部の中の任意の画角の信号を、
ＯＢ部の電荷も含めて再配列して読出し可能としたもの
である。

【００２９】図３はその実施例である。撮像部には有効
画角部６０１とその周囲にＯＢ部６０４がある。撮像部
には、感光部６０２が２次元配列され、その列の間には
垂直転送部６０３が設けられている。有効画角部６０１
の垂直転送部の最下位部とＯＢ部の最下位部とはそれぞ
れ水平転送部６０５と蓄積部６０６に接続されている。
水平転送部６０５の最終段には、電荷掃出し用のドレイ
ン６０９がゲートを介して接続されている。

【００３０】上記の水平転送部６０５と蓄積部６０６に
は併設して第２の水平転送部６０７が構築されており、
この第２の水平転送部６０７には、ゲートを介して先の
第１の水平転送部６０５と蓄積部６０６の電荷を移すこ
とができる。第２の水平転送部６０７にはゲートを介し
て不要電荷を放出するためのドレイン４０８が接続され
ている。

【００３１】今、撮像部から転送されて１ライン分が水
平転送部６０５、蓄積部６０６に移された段階で、これ
が不要である場合には、全電荷が水平転送部６０７に移
され、かつゲート６１０を通してドレイン６０８より放
出される。水平転送部６０５、６０７の水平転送は不要
である。この処理を行うことにより、有効画角内の不要
なラインの信号は捨てることができる。また必要なライ
ンが転送されてきた場合は、水平転送部６１０の電荷
が、ＯＢ部の電荷とともに出力増幅器６１１を介して出
力端子６１２から読み出される。よって読出しタイミン
グを選定することにより、縦方向長さを可変した映像信
号を得ることができるできる。またこの映像信号は、有
効画角上における切り出し領域を任意に移動できること
になる。

【００３２】次に、水平転送部６０５における電荷群の
一部を読み出す場合には、水平転送部６０５へ転送クロ
ックを与えるとともに不要電荷をドレイン６０９を通し
て放出し、水平方向の区間設定がなされる。次に、水平
方向に必要な区間のみの電荷が水平転送部６０７に移さ
れる。このとき蓄積部６０６の電荷も、水平転送部６０
７の先頭部の段へ移される。そして水平転送部６０７の
電荷が水平方向へ転送されて、電荷信号として出力端子
６１２に出力される。次に、水平転送部６０７に残存す
る不要電荷は、ドレイン６０８へ放出される。これによ
り水平方向に関して任意の領域の映像信号を取出すこと
ができる。

【００３３】この結果、有効画角部６０１の範囲内で、
画角の異なる映像信号を各種取出すことができる。この
場合、ＯＢ部の電荷信号も含まれており、黒基準を正確
に得ることができる。水平転送部６０５と６０７とは、
独立した制御が可能であり特に高速な水平転送を必要と
しない。この装置においては、水平転送部６０５、６０
７の段数が十分であれば、ＯＢ部、有効画角部６０１の
撮像部のすべての電荷信号を得ることができる。

【００３４】このように上記の固体撮像装置では、読出
し画角に関係なくオプティカルブラック部の信号を得る
ことができるので、黒基準が明確となり画質改善に有効
である。

【００３５】なおこの発明は、画角の設定のみならずラ
イン間引き処理（画像圧縮）機能も兼ね備えることがで
きる。さらに、ゆれ防止処理も可能である。また、駆動
パルスは、システム制御部により目的の画角や仕様用途
に応じてシステム制御部から発生されるもので、例えば
メモリ（ＲＯＭ）によりパルスタイミングが設定される
ようにしてもよい。さらにまたこのシステムは、撮像素
子によっては、画角が同じであっても有効画角内で切り
出し位置をずらし、例えば一部の素子の破損や劣化が発
生した場合にも対応できるものである。

【００３６】

【発明の効果】以上説明したようにこの発明によると、
１つの撮像部からその有効画角の範囲内であれば、各種
の画角の映像信号を取得することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例を示す構成説明図。

【図２】この発明の他の実施例を示す構成説明図。

【図３】この発明のさらに他の実施例を示す構成説明
図。

【図４】従来の固体撮像装置の例を示す図。

【図５】従来の固体撮像装置のさらに他の例を示す図。

【符号の説明】

４０１、５０１…撮像部、４０２、５０２、６０２…感
光部、４０３、５０３、６０３…垂直転送部、４０４、
４０５、６０５、６０７…水平転送部、４０６、４０
７、５１２、６１２…ゲート、４０８、５０６、６０
８、６０９…ドレイン、５０４、６０６…蓄積部。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】撮像部から垂直転送されてきた水平方向の
   全電荷を受け取る第１の水平転送部と、 前記第１の水平転送部の水平方向の電荷の一部区間を受
   け取ることができる第２の水平転送部とを具備したこと
   を特徴とする多方式固体撮像装置。
2. 【請求項２】前記第１の水平転送部は、前記第２の水平
   転送部に対応していない段では電荷放出用のドレインを
   接続され、前記第２の水平転送部には全段に電荷放出用
   のドレインが接続されていることを特徴とする請求項１
   記載の多方式固体撮像装置。
3. 【請求項３】撮像部から垂直転送されてきた水平方向の
   全電荷を受取り、巡回若しくはＵ字型の蓄積用転送部に
   蓄積する蓄積部と、 前記蓄積用転送部の転送段の途中からライン単位の全電
   荷を受け取ることができる水平転送部と、 この水平転送部の複数箇所に設けられた電荷取出し端子
   のいずれか１つを任意に選択して電荷信号を導出する手
   段とを具備したことを特徴とする多方式化固体撮像装
   置。
4. 【請求項４】オプティカルブラック部及び有効画角部を
   含む撮像部と、 前記撮像部の前記有効画角部から垂直転送されてきた水
   平方向の全電荷をライン単位で受け取ることができ、転
   送最終段には電荷放出用のドレインを接続されている第
   １の水平転送部と、 前記撮像部のオプティカルブラック部から転送されてき
   た黒基準信号電荷を受け取ることができる蓄積部と、 前記第１の水平転送部と前記蓄積部との電荷を受け取る
   ことができ、かつ全段に電荷放出用のドレインを接続さ
   れた第２の水平転送部と、 前記第２の水平転送部で水平転送されてきた電荷を導出
   する出力手段とを具備したことを特徴とする多方式化固
   体撮像装置。