JPH0715667A

JPH0715667A - 固体撮像装置、および、その固体撮像装置を用いた画像データ処理装置

Info

Publication number: JPH0715667A
Application number: JP6092330A
Authority: JP
Inventors: Susumu Kurita; 進栗田
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1993-04-30
Filing date: 1994-04-28
Publication date: 1995-01-17

Abstract

(57)【要約】【目的】高解像度でスメアがなく、回路の動作速度を
上げないで、高速の画像データを出力可能な固体撮像装
置を提供する。【構成】固体撮像装置としては、デュアルライン構成
の第１の水平ＣＣＤ１６および第２の水平ＣＣＤ１８を
有するフレーム・インターライン・トランスファ方式の
固体撮像装置を用いる。水平ＣＣＤに転送した信号電荷
の半分を、水平転送周波数を変えず、２系統の第１の水
平ＣＣＤ１６および第２の水平ＣＣＤ１８から同時にシ
リアルに出力する。つまり、有効画像データの半分の画
像データを１フレーム期間当たり、実質的に２倍の出力
レートで出力する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はＣＣＤ撮像デバイスなど
の固体撮像装置に関するものであり、特に、ハイビジョ
ンなどの高密度・高速処理において、転送周波数をあげ
ないで、全画像信号の半分の画像信号を、実質的に２倍
のレート（単位時間当たり２倍の量のデータ）で出力し
うる固体撮像装置、およびその固体撮像装置を用いた画
像データ処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＣＣＤ（電荷結合デバイス）を用いた固
体撮像装置としては、フレーム・トランスファ方式、イ
ンターライン・トランスファ方式およびフレーム・イン
ターライン・トランスファ方式（ＦＩＴ方式）が知られ
ている。

【０００３】フレーム・トランスファ方式の固体撮像装
置は、受光領域、データ蓄積領域および水平ＣＣＤから
なり、イメージャの構造が簡単であるが、スメアと呼ば
れる白い筋が発生するので現在はあまり使用されていな
い。

【０００４】インターライン・トランスファ方式の固体
撮像装置は、データ蓄積部を持たず、光電変換するフォ
トダイオード、読出ゲートおよび電荷転送を行う垂直Ｃ
ＣＤで構成されるユニットセルが複数マトリクス状に配
列され、さらに水平ＣＣＤを有している。このインター
ライン・トランスファ方式の固体撮像装置は、フォトダ
イオードと垂直ＣＣＤとが独立に形成されているから垂
直ＣＣＤを充分遮光することができスメアの発生を防止
できるという利点を有する一方、画素の構造が複雑にな
るという不利益がある。しかしながら、現在の半導体技
術を活用してその不利益を解消し、小型で高性能なイメ
ージャとして、たとえば、民生用のカムコーダなどに使
用されている。しかしながら、このインターライン・ト
ランスファ方式の固体撮像装置においては、必ずしも充
分に垂直ＣＣＤを遮光しているわけではなく、ある程度
のスメアが発生する。民生用カムコーダなどにおいては
この程度のスメアは許容できるが、たとえば、業務用放
送局用の高性能カメラ、精密撮像用カメラなどにおいて
はそのようなスメアが問題となる。

【０００５】このフレーム・インターライン・トランス
ファ方式の固体撮像装置におけるスメアの問題を改善し
たものがフレーム・インターライン・トランスファ方式
（ＦＩＴ方式）の固体撮像装置である。ＦＩＴ方式の固
体撮像装置は、インターライン・トランスファ方式の固
体撮像装置のイメージャと水平ＣＣＤとの間に電荷を一
旦蓄積しておくデータ蓄積部を有する。本発明は主とし
て、このＦＩＴ方式の固体撮像装置に関する。

【０００６】ＦＩＴ方式の固体撮像装置の構成図を図９
に示す。この固体撮像装置は、４相固体撮像装置の構成
を示すものであり、撮像部１００、データ蓄積部１１
０、および、水平ＣＣＤ１２０で構成されている。撮像
部１００はそれぞれが、光電変換するフォトダイオード
１０４、読出ゲート１０６および電荷転送を行う垂直Ｃ
ＣＤ１０８からなるユニット（単位）セル１０２が複数
形成されており、撮像対象からの光を１画素を規定する
フォトダイオード１０４で光電変換して電荷を所定時間
蓄積し、蓄積した電荷を読出ゲート１０６を介して垂直
ＣＣＤ１０８に転送する。ＦＩＴ方式の固体撮像装置は
垂直ＣＣＤ１０８で転送する時間を極力減少させるた
め、電荷を撮像部１００からデータ蓄積部１１０に垂直
ブランキング期間を利用して高速に転送する。たとえ
ば、撮像部１００における垂直ＣＣＤの転送速度をイン
ターライン・トランスファ方式の固体撮像装置の１０倍
にした場合、撮像部１００の垂直ＣＣＤで画素の信号電
荷にスメア電荷が加わる量が１／１０に低下する。デー
タ蓄積部１１０に転送された信号電荷は水平ブランキン
グ期間に水平走査１ライン分の画素信号を水平ＣＣＤ１
２０に転送し、ＣＲＴ表示装置などの表示装置の水平走
査タイミングに同期して信号電荷を表示装置に出力す
る。このように、ＦＩＴ方式の固体撮像装置は、スメア
の発生を低減させ、高品位の画質を要求する撮像装置に
使用できる。

【０００７】高画質の撮像装置としてハイビジョン用撮
像装置が知られている。ハイビジョンカメラの固体撮像
装置の画素数は、１９２０×１０３５＝約２００万もの
画素があり、現行のＮＴＳＣ方式のテレビジョン装置の
約５倍の画素数を必要とする。したがって、１画素ごと
の信号出力レートも５倍以上になる。つまり、現行のテ
レビジョン装置の３８万画素の出力レートが１４ＭＨ_Z
であるのに対して、ハイビジョン用テレビジョン装置の
約２００万画素の出力レートは７４．２５ＭＨ_Zとな
る。このような高周波での固体撮像装置の動作を考慮す
ると、水平ＣＣＤの転送劣化、固体撮像装置における出
力ソースフォロワ増幅器（図１０に示した増幅器２５
０、２６０に該当）の周波数特性上問題が予想される。

【０００８】そこで、本件出願人は、水平ＣＣＤを二重
化（デュアル化）した固体撮像装置を提案した。もちろ
ん、この提案は、ハイビジョン用固体撮像装置に限定さ
れるものではないが、水平ＣＣＤをデュアル化すること
により、同じ画素数のデータを出力するのに、水平ＣＣ
Ｄの転送時間を実質的に半分に低下させることができ
る。図１０は、図９に示したＦＩＴ方式の固体撮像装置
を、上述したハイビジョン用固体撮像装置に適用したデ
ュアルライン方式の固体撮像装置の構成図であり、図１
１はその部分詳細構成図である。この固体撮像装置は、
光電変換するフォトダイオード、読出ゲートおよび垂直
ＣＣＤで構成されるユニットセルが複数マトリクス状に
配列されたイメージエリア２００、データ蓄積エリア２
１０、デュアルライン方式の第１の水平ＣＣＤ２２０お
よび第２の水平ＣＣＤ２３０、スメアドレーン２４０、
第１の増幅器２５０および第２の増幅器２６０で構成さ
れる。図１０に図解したように、第１の水平ＣＣＤ２２
０のそれぞれのＣＣＤにはデータ蓄積エリア２１０から
シリアルに信号電荷が転送される。第２の水平ＣＣＤ２
３０には第１のＣＣＤ２２０から電荷信号が転送され
る。第１の水平ＣＣＤ２２０および第２の水平ＣＣＤ２
３０に転送された信号電荷が並列に出力される。この固
体撮像装置は４相駆動方式の固体撮像装置であり、スメ
アとなる信号がスメアドレーン２４０を介して廃棄され
る。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ハイビジョン用撮像装
置のように高解像度の撮像結果を、より高速に表示装置
に表示したい要請が種々ある。たとえば、医用画像解析
のように、ある現象を高速に高解像度で実時間で分析可
能な動画像を必要になる場合がある。このような要請と
しては、たとえば、図１０および図１１を参照した上述
したハイビジョン用固体撮像装置を用いる場合、実質的
に、たとえば、上記データ出力レート７４．２５ＭＨ_Z
のｎ倍、たとえば、２倍のレートで動画像を表示したい
場合がある。しかしながら、このような出力レートを高
めるという要請は、上述したように、デュアルライン方
式によって、実質的に転送レートを低下させている現在
の技術的方針に反する要請でもあり、そのためには転送
周波数を高くする必要があるから回路動作の条件が厳し
くなり、そのままでは実現できないという問題に遭遇し
ている。もちろん、このような高速度、高解像度の要請
においては、スメアの発生を充分に抑制する必要があ
る。

【００１０】本発明は上述した要請を実現するものであ
り、高解像度を維持し、スメアをなくし、非常に高速な
画像を提供可能な固体撮像装置を提供することにある。
また本発明はこのような固体撮像装置を用いた画像デー
タ処理装置を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本件発明者は、上述した
要請の画像は、一般的にみて、表示装置の表示画面全
て、たとえば、ハイビジョン用表示画面の全てに表示さ
れる大画面画像表示であることが稀なことに鑑み、つま
り、通常は、部分的な表示、たとえば、大画面の半分程
度の表示領域についての画像データが提供されれば充分
であることを見出した。したがって、たとえば、ハイビ
ジョン用表示装置に表示を行う画像データとしても、そ
の画面の１／ｎ程度、たとえば、半分程度の画像を、画
像データ個々の転送速度を変化させずに、実質的に２倍
の出力レートで提供する固体撮像装置を実現した。つま
り、たとえば、ハイビジョン用表示装置に、ハイビジョ
ンの高解像度で全画像データの１／ｎ、たとえば、半分
の画像データを、水平ＣＣＤの転送駆動周波数を変える
ことなく２系列の水平ＣＣＤから同時的に出力し、１系
列の水平ＣＣＤから全ての電荷信号を出力する場合に対
して実質的にハイビジョンの２倍の出力レートで出力す
る固体撮像装置を実現した。もちろん、この固体撮像装
置はハイビジョン用画像を提供する場合に限定されず、
通常の表示装置に、通常の表示周波数のｎ倍の出力レー
トで、（１／ｎ）の画像データを提供できる。また、こ
のような固体撮像装置を用いて、必要に応じて固体撮像
装置からの信号に処理を施して表示装置に高速に表示す
る画像データ処理装置も実現した。

【００１２】したがって、本発明によれば、撮像対象か
らの光を光電変換し、所定時間蓄積して垂直電荷結合素
子に信号電荷を転送し、該垂直電荷結合素子から短時間
でデータ蓄積電荷結合素子に転送し、該データ蓄積電荷
結合素子からデュアルライン構成の水平電荷結合素子に
転送するように形成された固体撮像装置であって、高速
出力モードにおいて、前記デュアルライン構成の２系列
の水平電荷結合素子に転送された信号電荷の１／ｎを単
位時間当たりｎ回、出力可能にした固体撮像装置が提供
される。好適には、前記固体撮像装置はフレーム・イン
ターライン・トランスファ方式の固体撮像装置である。

【００１３】本発明によれば、上記固体撮像装置を用い
て、高解像度を維持し、高速に画像表示可能な固体撮像
装置を用いた画像データ処理装置が提供される。つま
り、この固体撮像装置を用いた画像データ処理装置は、
上記固体撮像装置と、高速表示モードにおいて該固体撮
像装置から出力された信号を所望の信号処理する画像処
理プロセッサと、該画像処理プロセッサからの信号を有
効表示領域の１／ｎの領域に表示する表示装置とを有す
る。

【００１４】

【作用】上述した固体撮像装置は、好適には、フレーム
・インターライン・トランスファ方式の固体撮像装置で
あり、スメアが発生しない。

【００１５】以下、高速出力モードおよび通常出力モー
ドとは、固体撮像装置からデータを出力するときのモー
ドを言い、高速表示モードおよび通常表示モードとは、
固体撮像装置から高速出力モードまたは通常出力モード
で出力されたデータを画像データ処理装置で処理して表
示装置に表示処理するときのモードを言う。通常出力モ
ードにおいては、固体撮像装置から全画像データ（全電
荷信号）を出力する。高速出力モードにおいては、上記
デュアルライン構成を有する固体撮像装置における固体
撮像素子から読み出した水平方向の全画素データの１／
ｎ、たとえば、半分を、通常出力モードのときと水平転
送周波数を変えずに、２系列同時に出力する。これによ
り、同じ単位時間内に出力される回数は、通常出力モー
ドのｎ＝２倍になる。ただし、１回の転送画像データは
全画像データの半分である。このように、単位時間当た
りのデータ出力回数がｎ＝２倍になるので、実質的に出
力周波数が、通常周波数モードのｎ＝２倍になったと同
様になる。しかも、水平転送周波数は変えていないか
ら、固体撮像装置に関する回路の動作速度は通常出力モ
ードのときと同じである。

【００１６】このような固体撮像装置からの画像データ
を、高速表示モードにおいて信号処理して表示装置に表
示すると、実質的にｎ＝２倍高速の画像データが表示で
きる。表示装置にハイビジョン用表示装置などの高分解
能の表示装置を用い、固体撮像装置もその分解能に対応
した画素を有するものを用いると、高分解能の画像デー
タが高速に表示できる。

【００１７】

【実施例】図１は、本発明の実施例として、ハイビジョ
ン用表示装置に高速の高解像度の動画像を表示する固体
撮像装置を用いた画像データ処理装置の構成図である。
この固体撮像装置を用いた画像データ処理装置は、ＣＣ
Ｄ撮像装置１、画像処理プロセッサ３、ＣＲＴモニタ装
置５、撮像装置制御手段７を有する。ＣＣＤ撮像装置１
の詳細は後述する。画像処理プロセッサ３は、ＣＣＤ撮
像装置１からの画像データに所望の信号処理を施して、
ＣＲＴモニタ装置５に出力する。ＣＲＴモニタ装置５
は、その正面が、図２に示すような、パネル正面５０を
有するハイビジョン用ＣＲＴモニタ装置である。ＣＲＴ
モニタ装置のパネル正面５０は、有効表示領域５３が１
９２０×１０３５画素の大きさを持ち、その上下に垂直
ブランキング領域５１ａ、５１ｂ、その左右に水平ブラ
ンキング領域５２ａ、５２ｂが設けられている。

【００１８】この固体撮像装置を用いた画像データ処理
装置は、通常表示モードにおいては、ＣＣＤ撮像装置１
から出力された全画像データＳ１Ｂが有効表示領域５３
全域に表示されるが、高速表示モードにおいては、左側
表示領域５３ｌまたは右側表示領域５３ｒのいずれか一
方に、全画像データの半分の画像データＳ１Ａが表示さ
れる。通常表示モードおよび高速表示モードのいずれ
も、ＣＣＤ撮像装置１の水平ＣＣＤの転送周波数を変え
ていない。したがって、１回ごとのデータ転送速度は通
常表示モードの場合も高速表示モードの場合も同じであ
るが、高速表示モードにおいては全画像データの半分の
画像データのみが出力されるので、単位時間当たり、通
常表示モードの２回の出力を行うことができる。つま
り、ＣＣＤ撮像装置１からの画像データの出力レートが
２倍になる。なお、ＣＣＤ撮像装置１の水平ＣＣＤの転
送周波数を変えていないので、回路の動作速度は通常表
示モードも高速表示モードも同じである。つまり、ＣＣ
Ｄ撮像装置１に関係する回路の動作速度を高めることな
く、高速表示モードにおいては、全画像データの半分の
画像データＳ１Ａを、単位時間当たり、通常表示モード
のデータ出力の２回分のレートでＣＣＤ撮像装置１から
画像処理プロセッサ３に出力される。このことは、画像
データの量は半分であるが、実質的に単位時間当たりの
出力レートが２倍になったことに相当する。高速表示モ
ードの場合に、画像処理プロセッサ３は、単位時間当た
り通常表示モードの２倍の割合でＣＣＤ撮像装置１の２
系統の水平ＣＣＤから出力される全画像データの半分の
画像データＳ１Ａを入力して、たとえば、特徴抽出など
の信号処理を施してＣＲＴモニタ装置５に出力する。撮
像装置制御手段７はＣＣＤ撮像装置１と協働して出力モ
ード制御を行う。

【００１９】図３は、本発明のＣＣＤ撮像装置１の第１
実施例としての固体撮像装置１Ａの動作形態を主眼に示
した構成図である。第１実施例のＣＣＤ撮像装置１Ａ
は、撮像部１０の左側撮像部１０Ａの画像データのみを
高速表示モードに応じて、高速に出力可能にしたもので
ある。図３においては、後述する動作説明のため、ＣＣ
Ｄ撮像装置１Ａを機能的に図解している。このＣＣＤ撮
像装置１Ａは、ハイビジョン用の１９２０×１０３５の
画素を有する光電変換用フォトダイオードで構成された
撮像部１０を有する。撮像部１０は、撮像対象の左側を
撮像する左側撮像部１０Ａと、右側を撮像する右側撮像
部１０Ｂとを有する。

【００２０】ＣＣＤ撮像装置１Ａは、撮像部１０におい
て光電変換された電荷を蓄積部１１、第１の垂直バッフ
ァＣＣＤ（ＶＨ１）１２、および、第２の垂直バッファ
ＣＣＤ（ＶＨ２）１４を有する。撮像部１０は図９に図
解した撮像部１００に対応している。蓄積部１１は図９
に図解した蓄積部２１０に相当する。蓄積部１１は図１
０に図解したＶ−ＣＣＤ２にも対応している。第１の垂
直バッファＣＣＤ（ＶＨ１）１２および第２の垂直バッ
ファＣＣＤ（ＶＨ２）１４は図９および図１０には図解
していない。これら第１の垂直バッファＣＣＤ（ＶＨ
１）１２および第２の垂直バッファＣＣＤ（ＶＨ２）１
４は蓄積部１１に蓄積された電荷信号を第１の水平ＣＣ
Ｄ１６に転送するバッファとして機能する。

【００２１】ＣＣＤ撮像装置１Ａはさらに、第１の水平
ＣＣＤ１６、水平−水平間ゲート（（ＨＨゲート：ＨＨ
Ｇ）２２、第１の水平ＣＣＤ出力ゲート１７、第２の水
平ＣＣＤ１８、第２の水平ＣＣＤ出力ゲート１９、およ
び、スメアドレーン２０を有する。第１の水平ＣＣＤ１
６は、図１０に示した第１の水平ＣＣＤ２２０に対応し
ており、第２の水平ＣＣＤ１８は図１０に図解した第２
の水平ＣＣＤ２３０に対応している。つまり、第１の水
平ＣＣＤ１６と第２の水平ＣＣＤ１８とが、第１段およ
び第２段のデュアルライン構成になっている。スメアド
レーン２０は、図１０のスメアドレーン２４０に対応し
ている。ＣＣＤ撮像装置１は、上述した部分を制御する
制御回路２１を有する。

【００２２】図４は、図３に示した固体撮像装置Ａの撮
像部１０、第１の垂直バッファＣＣＤ１２、第２の垂直
バッファＣＣＤ１４、第１の水平ＣＣＤ１６、ＨＨゲー
ト２２および第２の水平ＣＣＤ１８の部分拡大図であ
る。このＣＣＤ撮像装置１Ａは、図１０に図解した第２
の垂直ＣＣＤ２１０に対応する１９２０個ある蓄積部１
１のうちの一部を、第３蓄積部ＳＴ４および第４蓄積部
ＳＴ４として示している。また、ＣＣＤ撮像装置１Ａ
は、並列に設けられた１９２０個のＣＣＤからなる第１
の垂直バッファＣＣＤ（ＶＨ１）１２、並列に設けられ
た１９２０個のＣＣＤからなる第２の垂直バッファＣＣ
Ｄ（ＶＨ２）１４、シリアルに設けられた１９２０個の
ＣＣＤからなる第１の水平ＣＣＤ（ＣＣＤ１）１６、シ
リアルに設けられた１９２０個のＣＣＤからなる第２の
水平ＣＣＤ（ＣＣＤ２）１８、第１の水平ＣＣＤ１６の
電荷信号を第２の水平ＣＣＤ１８に転送するＨＨゲート
２２、第１の水平ＣＣＤ出力ゲート１７、第２の水平Ｃ
ＣＤ出力ゲート１９、および、スメアドレーン２０を有
する。

【００２３】図５および図６を参照して、図３および図
４に図解したＣＣＤ撮像装置１Ａの動作を述べる。この
実施例は、高速出力モードにおいて、左側撮像部１０Ａ
の画素データを高速に出力する場合の例示である。第３
蓄積駆動信号ＸＳＴ３、第４蓄積駆動信号ＸＳＴ４、第
１の垂直バッファＣＣＤ駆動信号ＸＶＨ１、第２の垂直
ＣＣＤバッファ駆動信号ＸＶＨ２、第１の水平ＣＣＤ駆
動信号ＸＨ１、ＨＨゲート駆動信号ＸＨＨＧ、第２の水
平ＣＣＤ駆動信号ＸＨ２、および、スメアゲート駆動信
号ＸＳＭＧは、制御回路２１から出力される。高速出力
モードにおいては、全画像データの半分の画像データ
を、１フレーム１Ｈの半分の周期Ｈ／２でＣＣＤ撮像装
置１が反復される。このタイミング制御は制御回路２１
によって行われる。これら信号に頭部に付したＸは反転
を意味しており、これらの信号はローイネーブルを示
す。図５（Ａ）の水平ブランキング期間ＨＢＬＫにおい
て、蓄積部１１から第１の水平ＣＣＤ１６への転送が行
われる。

【００２４】図５（Ａ）に示す時点（タイミング）ｔ１
において、図５（Ｂ）に示すように、制御回路２１から
出力されるローイネーブルの第３蓄積駆動信号ＸＳＴ３
およびローイネーブルの第４蓄積駆動信号ＸＳＴ４によ
って電荷信号が第３蓄積部ＳＴ３および第４蓄積部ＳＴ
４に転送されて蓄積される。このとき、制御回路２１か
らの第１の垂直バッファＣＣＤ駆動信号ＸＶＨ１および
第２の垂直バッファＣＣＤ駆動信号ＸＶＨ２はハイレベ
ルになっており、第１の垂直バッファＣＣＤ１２および
第２の垂直バッファＣＣＤ１４への転送は行われない。
タイミングｔ２において、第３蓄積駆動信号ＸＳＴ３が
ハイレベルになって第３の蓄積部への電荷信号の転送を
止め、ローイネーブルの第４蓄積駆動信号ＸＳＴ４およ
びローイネーブルの第１の垂直バッファＣＣＤ駆動信号
ＸＶＨ１によって、図５（Ｃ）に図解したように、電荷
信号が第４の蓄積部ＳＴ４と第１の垂直ＣＣＤ１２に移
動する。このとき、第２の垂直バッファＣＣＤ駆動信号
ＸＶＨ２はハイレベルである。その後、タイミングｔ１
の後の第１の水平ＣＣＤ駆動信号ＸＨ１および第２の水
平ＣＣＤ駆動信号ＸＨ２についてクロス斜線で示した期
間、第１の水平ＣＣＤ１６および第２の水平ＣＣＤ１８
に既に蓄積されている電荷信号がシリアルに出力され
る。

【００２５】図５（Ａ）のタイミングｔ３において、第
４蓄積駆動信号ＸＳＴ４をハイレベルにして、第１の垂
直バッファＣＣＤ駆動信号ＸＶＨ１および第２の垂直バ
ッファＣＣＤ駆動信号ＸＶＨ２をローイネーブルにし、
さらに、第１の水平ＣＣＤ駆動信号ＸＨ１、ＨＨゲート
駆動信号ＸＨＨＧおよび第２の水平ＣＣＤ駆動信号ＸＨ
２をローイネーブルにすることにより、図５（Ｄ）に図
解したように、電荷信号が第１の水平ＣＣＤ１６、およ
び、ＨＨゲート２２に転送さ始まる。なお、第１の水平
ＣＣＤ１６と第２の水平ＣＣＤ１８に転送される電荷信
号は、撮像部１０の水平方向において、画素１つおきに
位置するものが交互に第１の水平ＣＣＤ１６と第２の水
平ＣＣＤ１８に転送される。その結果、撮像部１０の１
水平ラインの奇数画素位置の電荷信号の半分が第１の水
平ＣＣＤ１６に転送され、１つおきの残りの半分の偶数
画素位置の電荷信号が第２の水平ＣＣＤ１８に転送され
る。

【００２６】なお、第２の水平ＣＣＤ１８への電荷信号
の転送開始は、第１の水平ＣＣＤ１６およびＨＨゲート
２２を介して図示のごとく行われる。第１の水平ＣＣＤ
１６および第２の水平ＣＣＤ１８への電荷信号の転送に
先立って、前回のタイミングで第１の水平ＣＣＤ１６お
よび第２の水平ＣＣＤ１８に転送され、シリアルに出力
して電荷信号の残りを、ＨＨゲート駆動信号ＸＨＨＧお
よびスメアゲート駆動信号ＸＳＭＧを瞬間的にローイネ
ーブルにしてスメアドレーン２０に転送して廃棄してお
く。

【００２７】図５（Ａ）のタイミングｔ３で示した電荷
信号の第１の水平ＣＣＤ１６および第２の水平ＣＣＤ１
８への転送開始は、図５（Ａ）および図６（Ａ）に示し
たタイミングｔ４〜ｔ７で、図６（Ｂ）〜（Ｅ）に図解
したように、第１の水平ＣＣＤ１６および第２の水平Ｃ
ＣＤ１８に完全に転送され、蓄積されていく。タイミン
グｔ７の後、第１の水平ＣＣＤ駆動信号ＸＨ１および第
２の水平ＣＣＤ駆動信号ＸＨ２について、クロス斜線で
示した期間、第１の水平ＣＣＤ１６および第２の水平Ｃ
ＣＤ１８に既に蓄積されている電荷信号が、第１の水平
ＣＣＤ出力ゲート１７および第２の水平ＣＣＤ出力ゲー
ト１９を介して、それぞれ、シリアルに出力されてい
く。第１の水平ＣＣＤ１６および第２の水平ＣＣＤ１８
はそれぞれ、１９２０個のＣＣＤを有するが、それぞれ
前半の半分のＣＣＤしか使用されない。後半の半分のＣ
ＣＤに蓄積された電荷信号は、上述したように、ＨＨゲ
ート駆動信号ＸＨＨＧおよびスメアゲート駆動信号ＸＳ
ＭＧをローイネーブルにしてスメアドレーン２０に廃棄
される。

【００２８】以上述べたように、蓄積部１１、および、
第１の水平ＣＣＤ１６および第２の水平ＣＣＤ１８を用
いて、撮像部１０の左側撮像部１０Ａの電荷信号を第１
の水平ＣＣＤ１６および第２の水平ＣＣＤ１８に転送
し、その後、第１の水平ＣＣＤ１６と第２の水平ＣＣＤ
１８とに蓄積された電荷信号を同時に画像処理プロセッ
サ３に出力するので、通常出力モードと水平転送周波数
を変えることなく電荷信号を転送しても、半分の時間で
画像処理プロセッサ３に出力できる。この動作は、１Ｈ
の半分の期間で周期的に行われる。その結果、画像処理
プロセッサ３から見ると、同じ１Ｈ期間に、２回の電荷
信号の出力が行われ、画像処理プロセッサ３は１Ｈ当た
り、２回、全画像データの半分の画素データを取り込む
ことができることになる。第１の水平ＣＣＤ１６および
第２の水平ＣＣＤ１８の転送周波数は変化がないから、
ＣＣＤ撮像装置１および画像処理プロセッサ３の動作速
度は、高速モードも通常モードも、変わりがない。

【００２９】以上、高速出力モードでの半分の画像デー
タをＣＣＤ撮像装置１から高速出力させ、左半分の領域
５３ｌに表示させることを述べたが、右半分の領域５３
ｒへの画像データの表示も行いたい場合は、通常表示モ
ードで全画像データを表示させ、その後、高速表示モー
ドで、左側の領域に２倍の速度で表示を行う。その詳細
動作を下記に述べる。まず、通常出力モードに設定し、
制御回路２１は、ＣＣＤ撮像装置１から全画像データが
出力されるようにする。つまり、右側撮像部１０Ｂの電
荷信号は、通常出力モードにおいて、上述したタイミン
グｔ３において、制御回路２１がＨＨゲート駆動信号Ｘ
ＨＨＧおよび第２の水平ＣＣＤ駆動信号ＸＨ２をハイレ
ベルに維持しておき、第１の水平ＣＣＤ１６のみに撮像
部１０の全ての電荷信号を転送して蓄積し、第１の水平
ＣＣＤ出力ゲート１７を介して、第１の水平ＣＣＤ１６
の全ての電荷信号の画素データをＣＲＴモニタ装置５に
出力し、一旦、全ての画素データを表示する。その後、
高速出力モードにして、上述したように、左側撮像部１
０Ａの電荷信号の画素データをＣＣＤ撮像装置１から出
力し、画像処理プロセッサ３に取り込んで、左側撮像部
１０Ａの部分のみをＣＲＴモニタ装置５に１Ｈ、２回、
高速で更新表示させれば、右側撮像部１０Ｂの画像を維
持したまま、画像処理プロセッサ３が画像処理した左側
撮像部１０Ａの画像を高速で表示できる。

【００３０】本発明の固体撮像装置の第２実施例を述べ
る。第１実施例は、撮像部１０の左側撮像部１０Ａのみ
高速表示可能にした実施例であるが、本発明の固体撮像
装置の第２実施例は、左側撮像部１０Ａまたは右側撮像
部１０Ｂのいずれも選択的に高速表示可能にしたもので
ある。図７は第２実施例のＣＣＤ撮像装置１Ｂの構成図
である。このＣＣＤ撮像装置１Ｂも、ハイビジョン用の
１９２０×１０３５の画素を有する光電変換用フォトダ
イオードで構成された撮像部１０を有する。撮像部１０
は、撮像対象の左側を撮像する左側撮像部１０Ａと、右
側を撮像する右側撮像部１０Ｂとを有する。ＣＣＤ撮像
装置１Ｂは、撮像部１０において光電変換された電荷を
蓄積する蓄積部（垂直ＣＣＤ）１１、、第１の垂直バッ
ファＣＣＤ１２、および、第２の垂直バッファＣＣＤ１
４を有する。上述した構成は、第１実施例のＣＣＤ撮像
装置１Ａの構成と同じである。

【００３１】ＣＣＤ撮像装置１Ｂにおいては、撮像装置
制御手段７に出力モードを設定したとき、制御回路２１
からの制御信号により、第１の水平ＣＣＤ１６および第
２の水平ＣＣＤ１８に転送された信号がそれぞれ、半分
ずつ出力可能なように構成されている。第１の水平ＣＣ
Ｄ１６は、左側・第１の水平ＣＣＤ１６Ａ、および、右
側・第１の水平ＣＣＤ１６Ｂを有する。これら左側・第
１の水平ＣＣＤ１６Ａと右側・第１の水平ＣＣＤ１６Ｂ
とは完全に分離されている訳ではなく、通常出力モード
においては、一体の第１の水平ＣＣＤ１６として駆動さ
れるものであるが、上記第１実施例と同様に、左側・第
１の水平ＣＣＤ出力ゲート１７Ａを介して左側・第１の
水平ＣＣＤ１６Ａに蓄積された電荷信号（画素データ）
を出力可能であると共に、右側・第１の水平ＣＣＤ１６
Ｂからも右側・第１の水平ＣＣＤ出力ゲート１７Ｂを介
して電荷信号を取り出すことが可能に構成されている。
通常出力モードにおいて、一体の第１の水平ＣＣＤ１６
として電荷信号を転送するときは左側・第１の水平ＣＣ
Ｄ出力ゲート１７Ａから画像処理プロセッサ３に出力す
る。第２の水平ＣＣＤ１８も第１の水平ＣＣＤ１６と同
様に構成されている。つまり、第２の水平ＣＣＤ１８
は、左側・第２の水平ＣＣＤ１８Ａおよび右側・第２の
水平ＣＣＤ１８Ｂを有する。これら左側・第２の水平Ｃ
ＣＤ１８Ａと右側・第２の水平ＣＣＤ１８Ｂとは分離さ
れている訳ではなく、通常出力モードにおいては、一体
の第２の水平ＣＣＤ１８として駆動されるものである
が、左側・第２の水平ＣＣＤ出力ゲート１９Ａを介して
左側・第２の水平ＣＣＤ１８Ａに蓄積された電荷信号を
出力可能であると共に、右側・第２の水平ＣＣＤ１８Ｂ
からも右側・第２の水平ＣＣＤ出力ゲート１９Ｂを介し
て電荷信号を取り出し可能に構成されている。通常出力
モードにおいて、一体の第２の水平ＣＣＤ１８として信
号を転送するときは左側・第２の水平ＣＣＤ出力ゲート
１９Ａから画素データを画像処理プロセッサ３に出力す
る。ＨＨゲート２２は、図３に図解したものと実質的に
同じである。

【００３２】図７に図解したＣＣＤ撮像装置１Ｂの動作
を述べる。第１の左側水平ＣＣＤ１６Ａおよび第２の左
側水平ＣＣＤ１８Ａ側に転送された信号電荷を画像処理
プロセッサ３に出力するか、反対に、第１の右側水平Ｃ
ＣＤ１６Ｂおよび第２の右側水平ＣＣＤ１８Ｂ側転送さ
れた信号電荷を使用するは、撮像装置制御手段７に指定
することにより設定でき、撮像装置制御手段７は、その
設定に応じて、制御回路２１からの制御信号によって上
記制御を行う。また、高速出力モードの場合、撮像装置
制御手段７を介して、制御回路２１にその状態が設定さ
れる。制御回路２１はその高速出力モードに応じて制御
信号を出力する。撮像部１０からの電荷信号が、蓄積部
１１、第１の垂直バッファＣＣＤ１２、第２の垂直バッ
ファＣＣＤ１４を転送されていく動作は、図５および図
６を参照して述べた第１実施例と同じである。第２の垂
直バッファＣＣＤ１４から第１の水平ＣＣＤ１６への電
荷信号の転送、ＨＨゲート２２を介して第２の水平ＣＣ
Ｄ１８への電荷信号の転送も上記動作と同じである。

【００３３】左側撮像部１０Ａの電荷信号を画像処理プ
ロセッサ３に出力するときは、制御回路２１からの制御
信号によって、左側・第１の水平ＣＣＤ出力ゲート１７
Ａおよび左側・第２の水平ＣＣＤ出力ゲート１９Ａを介
して、左側・第１の水平ＣＣＤ１６Ａおよび左側・第２
の水平ＣＣＤ１８Ａに蓄積された電荷信号を画像処理プ
ロセッサ３にシリアル出力させる。その後、第１の水平
ＣＣＤ１６および第２の水平ＣＣＤ１８に残った電荷信
号はスメアドレーン２０に廃棄される。右側撮像部１０
Ｂの電荷信号を画像処理プロセッサ３に出力するとき
は、ＣＣＤ転送制御回路２１からの制御信号によって、
右側・第１の水平ＣＣＤ出力ゲート１７Ｂおよび右側・
第２の水平ＣＣＤ出力ゲート１９Ｂを介して、右側・第
１の水平ＣＣＤ１６Ｂおよび右側・第２の水平ＣＣＤ１
８Ｂに蓄積された電荷信号を画像処理プロセッサ３にシ
リアル出力させる。その後、第１の水平ＣＣＤ１６およ
び第２の水平ＣＣＤ１８に残った電荷信号はスメアドレ
ーン２０に廃棄される。

【００３４】通常出力モードの場合は、第１の水平ＣＣ
Ｄ１６に転送された信号電荷が画像処理プロセッサ３に
出力される。この場合は、有効表示領域５３全体に通常
の周波数ｆ１で画像が表示される。

【００３５】このように本実施例によれば、ハイビジョ
ン用ＣＲＴモニタ装置５の高解像度を用いて、水平転送
周波数を変えることなく、半分の画像データを実質的に
２倍の周波数で画像処理プロセッサ３に取り込むことが
できる。またＣＣＤ撮像装置１は、上述した動作を行う
ように構成し、通常出力モードに対応する転送制御と高
速出力モードに対応する転送制御を行うだけで、通常出
力モードにも高速出力モードにも使用でき、専用固体撮
像装置とする必要がない。

【００３６】第２実施例のＣＣＤ撮像装置１Ｂの変形態
様を述べる。第２実施例は、撮像部１０を左右に２分割
した電荷信号を取り出す例を示したが、第１の水平ＣＣ
Ｄ１６および第２の水平ＣＣＤ１８のそれぞれ、１／ｎ
分割して部分から、ｎ個の第１の水平ＣＣＤ出力ゲート
１７Ａ１〜１７Ａｎ、および、ｎ個の第２の水平ＣＣＤ
出力ゲート１９Ａ１〜１９Ａｎを用いて、全画像データ
（電荷信号）の１／ｎの画像データを、１Ｈの期間、ｎ
回取り出すようにすることもできる。この場合も、第１
の水平ＣＣＤ１６および第２の水平ＣＣＤ１８の転送周
波数は通常出力モードのときは同じにしておく。したが
って、ＣＣＤ撮像装置１の回路の動作速度、および、画
像処理プロセッサ３の動作速度を変化させることなく、
１Ｈ期間の間、実質的にｎ倍の出力レートで全画像デー
タの１／ｎの画像データを部分的にＣＣＤ撮像装置１か
らとり出すことができる。

【００３７】本発明の固体撮像装置の第３実施例を述べ
る。第３実施例も、第２実施例の基本例（変形態様では
ない）と同様に、左側撮像部１０Ａまたは右側撮像部１
０Ｂのいずれも選択的に高速表示可能にしたものであ
る。第２実施例では第１の水平ＣＣＤ１６および第２の
水平ＣＣＤ１８のシリアルシフト転送動作を、第１実施
例と同様に、図面において、常に、右から左に行い第１
の水平ＣＣＤ１６および第２の水平ＣＣＤ１８の中間か
ら電荷信号を第１の水平ＣＣＤ出力ゲート１７Ｂおよび
第２の水平ＣＣＤ出力ゲート１９Ｂに出力させた。第３
実施例においては、（ａ）撮像部１０の左側撮像部１０
Ａの画像データを第１の水平ＣＣＤ１６および第２の水
平ＣＣＤ１８から取り出すときは、第１実施例および第
２実施例と同様に、第１の水平ＣＣＤ１６および第２の
水平ＣＣＤ１８に電荷信号を右から左側（正方向）に転
送させて、第１の水平ＣＣＤ出力ゲート１７Ａおよび第
２の水平ＣＣＤ出力ゲート１９Ａから全画像データの半
分の画像データを取り出すようにし、（ｂ）撮像部１０
の右側撮像部１０Ｂの画像データを取り出すときは、第
１の水平ＣＣＤ１６および第２の水平ＣＣＤ１８に電荷
信号を左から右側（逆方向）に転送させて、第１の水平
ＣＣＤ出力ゲート１７Ｂおよび第２の水平ＣＣＤ出力ゲ
ート１９Ｂから全画像データの半分の画像データを取り
出す。なお、この画像データは順序が逆になるので、画
像処理プロセッサ３においてその逆ならべかえを行う。

【００３８】図８は第３実施例のＣＣＤ撮像装置１Ｃの
構成図である。上記動作を行わせるため、水平ＣＣＤ出
力ゲート１７Ａは第１の水平ＣＣＤ１６の正方向出力端
子に接続されるが、水平ＣＣＤ出力ゲート１７Ｂは第１
の水平ＣＣＤ１６の逆方向出力端子に接続されている。
同様に、水平ＣＣＤ出力ゲート１９Ａは第２の水平ＣＣ
Ｄ１８の正方向出力端子に接続されるが、水平ＣＣＤ出
力ゲート１９Ｂは第２の水平ＣＣＤ１８の逆方向出力端
子に接続されている。撮像装置制御手段７に高速出力モ
ードが設定され、左側撮像部１０Ａの画像データ出力か
右側撮像部１０Ｂの画像データの出力かによって、制御
回路２１からの第１の水平ＣＣＤ１６および第２の水平
ＣＣＤ１８の駆動信号ＸＨ１、ＸＨ２が異なる。つま
り、左側撮像部１０Ａの画像データを取り出すときは、
制御回路２１は、正方向のパルス列の駆動信号ＸＨ１、
ＸＨ２を第１の水平ＣＣＤ１６および第２の水平ＣＣＤ
１８に印加し、右側撮像部１０Ｂの画像データを取り出
すときは、制御回路２１は逆方向のパルス列の駆動信号
ＸＨ１、ＸＨ２を第１の水平ＣＣＤ１６および第２の水
平ＣＣＤ１８に印加する。これにより、上述したよう
に、左側撮像部１０Ａまたは右側撮像部１０Ｂのいずれ
かの画像データが第１の水平ＣＣＤ１６および第２の水
平ＣＣＤ１８から出力できる。撮像部１０における電荷
信号が、蓄積部１１、第１の垂直バッファＣＣＤ１２、
第２の垂直バッファＣＣＤ１４を経由して、第１の水平
ＣＣＤ１６に転送され、さらに、１つおきの電荷信号が
第２の水平ＣＣＤ１８に転送される動作は第１実施例に
おいて述べたことと同じである。なお、上述したよう
に、水平ＣＣＤ出力ゲート１７Ｂおよび水平ＣＣＤ出力
ゲート１９Ｂから取り出される画像データの配列は、水
平ＣＣＤ出力ゲート１７Ａおよび水平ＣＣＤ出力ゲート
１９Ａから取り出される画像データの配列と逆になるか
ら、画像処理プロセッサ３においてその逆並べ処理を行
う。

【００３９】第３実施例においても、第１の水平ＣＣＤ
１６および第２の水平ＣＣＤ１８の転送周波数は通常出
力モードと高速出力モードで変えていない。したがっ
て、ＣＣＤ撮像装置１Ｃの回路動作および画像処理プロ
セッサ３の処理速度は変化がない。この実施例において
も、第１実施例と同様、１Ｈの間に２回、半分の画像デ
ータがＣＣＤ撮像装置１Ｃから出力される。

【００４０】以上、本発明の好適実施例として、ＣＲＴ
モニタ装置５をハイビジョン用表示装置として場合につ
いて例示したが、本発明はハイビジョン用表示装置に限
定されることなく、通常のテレビジョン表示装置などに
も適用できる。通常のＮＴＳＣ方式のテレビジョン表示
装置に適用した場合も、固体撮像装置における転送周波
数を上げることなく、半分の画像データを実質的に２倍
程度の周波数の画像データを画像処理プロセッサ３に取
り込むことができる。

【００４１】

【発明の効果】本発明によれば、高速出力モードのと
き、通常出力モードのときの転送周波数と同じ転送周波
数でデュアル構造の水平ＣＣＤを動作させ、撮像部の１
／ｎの画像データを単位時間、たとえば、１Ｈ当たり、
ｎ回の出力レードで出力する固体撮像装置が提供され
る。本発明によればまた、そのような固体撮像装置から
出力される高速の画像データを用いて、高速画像処理を
行う画像データ処理装置が提供される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の固体撮像装置が適用される１例の画像
データ処理システムの構成図である。

【図２】図１に示した画像データ処理システムにおける
ＣＲＴモニタ装置の表面パネル図である。

【図３】図１に示した本発明の固体撮像装置の第１実施
例としてのＣＣＤ撮像装置の信号処理形態を図解する図
である。

【図４】図３に図解したＣＣＤ撮像装置の部分拡大図で
ある。

【図５】図３および図４に図解したＣＣＤ撮像装置の第
１の部分動作を示すグラフであり、図５（Ａ）は駆動信
号波形図、（Ｂ）〜（Ｄ）は図５（Ａ）に示したタイミ
ングにおける電荷信号の転送を示すグラフである。

【図６】図３および図４に図解したＣＣＤ撮像装置の第
２の部分動作を示すグラフであり、図６（Ａ）は駆動信
号波形図、（Ｂ）〜（Ｄ）は図６（Ａ）に示したタイミ
ングにおける電荷信号の転送を示すグラフである。

【図７】図１に示した本発明の固体撮像装置の第２実施
例としてのＣＣＤ撮像装置の信号処理形態を図解する図
である。

【図８】図１に示した本発明の固体撮像装置の第３実施
例としてのＣＣＤ撮像装置の信号処理形態を図解する図
である。

【図９】フレーム・インターライン・トランスファ方式
の固体撮像装置の構成図である。

【図１０】ハイビジョン用固体撮像装置の構成図であ
る。

【図１１】図９に示した固体撮像装置の部分構成図であ
る。

【符号の説明】

１・・ＣＣＤ撮像装置３・・画像処理プロセ
ッサ５・・ＣＲＴモニタ装置７・・撮像装置制御手
段５０・・ＣＲＴモニタ装置のパネル正面５１ａ、５１ｂ・・水平ブランキング領域５２ａ、５２ｂ・・垂直ブランキング領域５３・・有効表示領域５３ｌ・・左側表示領域５３ｒ・・右側表示領域１０・・撮像部１０Ａ・・左側撮像部１０Ｂ・・右側撮像部１１・・蓄積部１２・・第１の垂直バッファＣＣＤ１４・・第２の垂
直バッファＣＣＤ１６・・第１の水平ＣＣＤ１６Ａ・・左側・第１の水平ＣＣＤ１６Ｂ・・右側・第１の水平ＣＣＤ１７・・第１の水平ＣＣＤ出力ゲート１７Ａ・・左側・第１の水平ＣＣＤ出力ゲート１７Ａ・・右側・第１の水平ＣＣＤ出力ゲート１８・・第２の水平ＣＣＤ１８Ａ・・左側・第２の水平ＣＣＤ１８Ｂ・・右側・第２の水平ＣＣＤ１９・・第２の水平ＣＣＤ出力ゲート１９Ａ・・左側・第２の水平ＣＣＤ出力ゲート１９Ｂ・・右側・第２の水平ＣＣＤ出力ゲート２０・・スメアドレーン２１・・ＣＣＤ転送制御回路１００・・撮像部１０２・・ユニットセル１０４・・フォトダイオード１０６・・読みだし
ゲート１０８・・垂直ＣＣＤ１１０・・データ蓄積部１１２・・垂直ＣＣＤ１２０・・水平ＣＣＤ２００・・イメージエリア２１０・・データ蓄積
エリア２２０・・第１の水平ＣＣＤ２３０・・第２の水
平ＣＣＤ２４０・・スメアドレーン２５０・・第１の増幅器２６０・・第２の増幅器ＸＳＴ３・・第３蓄積駆動信号ＸＳＴ４・・第４蓄積駆動信号ＸＶＨ１・・第１の垂直ＣＣＤ駆動信号ＸＶＨ２・・第２の垂直ＣＣＤ駆動信号ＸＨＨＧ・・ＨＨゲート駆動信号ＸＨ１・・第１の水平ＣＣＤ駆動信号ＸＨ２・・第２の水平ＣＣＤ駆動信号ＸＳＭＧ・・スメアゲート駆動信号

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】撮像対象からの光を光電変換し、所定時間
蓄積して垂直電荷結合素子に信号電荷を転送し、該垂直
電荷結合素子から短時間でデータ蓄積電荷結合素子に転
送し、該データ蓄積電荷結合素子からデュアルライン構
成の水平電荷結合素子に転送するように形成された固体
撮像装置であって、高速出力モードにおいて、前記デュアルライン構成の水
平電荷結合素子に転送された信号電荷の１／ｎを単位時
間当たりｎ回、出力可能にしたことを特徴とする固体撮
像装置。
【請求項２】前記固体撮像装置がフレーム・インターラ
イン・トランスファ方式の固体撮像装置である請求項１
記載の固体撮像装置。
【請求項３】撮像対象からの光を光電変換し、所定時間
蓄積して垂直電荷結合素子に信号電荷を転送し、該垂直
電荷結合素子から短時間でデータ蓄積電荷結合素子に転
送し、該データ蓄積電荷結合素子からデュアルライン構
成の水平電荷結合素子に転送するように形成された固体
撮像装置であって、高速出力モードにおいて、前記デュ
アルライン構成の水平電荷結合素子に転送された信号電
荷の１／ｎを単位時間当たりｎ回、出力可能にしたフレ
ーム・インターライン・トランスファ方式の固体撮像装
置と、高速表示モードにおいて該固体撮像装置から出力された
信号を所望の信号処理する画像処理プロセッサと、該画像処理プロセッサからの信号を有効表示領域の１／
ｎの領域に表示する表示装置とを有する固体撮像装置を
用いた画像データ処理装置。
【請求項４】前記表示装置がハイビジョン用表示装置で
あり、前記固体撮像装置はハイビジョン画素に対応した画素を
有する請求項３記載の固体撮像装置を用いた画像データ
処理装置。