DE69327828T2

DE69327828T2 - CCD-Bildaufnahmevorrichtung zur Herstellung von unterschiedlichen Bildformaten, mit effektiver Ausnutzung der photoempfindlichen Oberfläche

Info

Publication number: DE69327828T2
Application number: DE69327828T
Authority: DE
Inventors: Fumiyoshi Matsuda
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1992-11-06
Filing date: 1993-11-05
Publication date: 2000-06-15
Anticipated expiration: 2013-11-06
Also published as: JPH06205298A; KR940013159A; EP0596748A2; US5486859A; EP0596748B1; DE69327828D1; EP0596748A3

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

1. Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung vom Typ mit ladungsgekoppeltem Bauteil (nachfolgend als CCD-Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung bezeichnet) zur Verwendung in einer Videokamera oder dergleichen.

2. Beschreibung des Stands der Technik

CCD-Festkörper-Bildaufnahmevorrichtungen werden hauptsächlich zum Ausgeben eines Bilds auf einem Fernsehschirm verwendet, rwo für dieses das Seitenverhältnis, die Pixelanzahl und dergleichen entsprechend dem Fernsehformat bestimmt sind. Das Seitenverhältnis betrifft das Verhältnis der Horizontalabmessung eines Schirms zu dessen Vertikalabmessung.
In den letzten Jahren wurden, abweichend vom Seitenverhältnis von 4 : 3, wie es bei herkömmlichen Fernsehsystemen verwendet wurde, Fernseher mit weiten Seitenverhältnissen von 16 : 9 und anderen, die horizontal breiter als zuvor sind, vermarktet. Damit entsprechend wurden auch VTRs (Videobandrecorder) mit integrierter Kamera kommerziell verfügbar, die es ermöglichen, Bilder beider Seitenverhältnisse von 4 : 3 und 16 : 9 zu erhalten.
Eine Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung, wie sie in den oben genannten VTRs mit integrierter Kamera enthalten ist, ist entweder eine solche, bei der der obere und der untere Teil eines Bilds von einem Bildsensor mit dem Seitenverhältnis 4 : 3 durch digitale Verarbeitung zu einem Bild mit dem Seitenverhältnis 16 : 9 abgeschnitten werden, oder eine solche, bei der eine Wandlerlinse vor der Linse angebracht wird, um dadurch das Bild auf ein solches mit einem Seitenverhältnis von 16 : 9 zu komprimieren.
Ferner wurde als obige CCD-Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung eine Festkör per-Bildaufnahmevorrichtung vorgeschlagen, bei der ein Bild durch digitale Verarbeitung oder dergleichen horizontal beschnitten wird, damit sich unter Verwendung eines Festkörper-Bildsensors entsprechend einem Seitenverhältnis 16 : 9 ein Bild mit einem Seitenverhältnis von 4 : 3 ergibt.
Jedoch besteht bei einer CCD-Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung, bei der der obere und der untere Teil eines Bilds bei einem Festkörper-Bildsensor mit dem Seitenverhältnis 4 : 3 abgeschnitten werden, ein Problem dahingehend, dass sich die vertikale Auflösung verschlechtert.
Ferner könnte bei einer CCD-Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung, bei der der rechte und der linke Teil eines Bilds mit dem Seitenverhältnis 16 : 9 abgeschnitten werden, die Horizontalauflösung für ein Bild mit dem Seitenverhältnis 16 : 9 im Vergleich mit dem Fall gewährleistet werden, in dem ein Bild von einem Festkörper-Bildsensor mit dem Seitenverhältnis 4 : 3 nach rechts und links gedehnt wird, um das Seitenverhältnis 16 : 9 zu erzielen. Jedoch würde dies in nachteiliger Weise zu geringerer Nutzung tatsächlicher Pixel zum Erzielen eines Bilds mit dem Seitenverhältnis 4 : 3 führen.
In diesem Fall tritt auch ein anderes Problem dahingehend auf, dass die CCD-Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung dadurch teuer wird, dass das Beschneiden eines Bilds und eine Expansion in der Zeitachse notwendigerweise durch digitale Signalverarbeitung auszuführen sind.
Als noch weiteres Problem wären bei einer CCD-Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung unter Verwendung einer Wandlerlinse nicht nur mehr optische Teile vorhanden, sondern es wäre auch eine mühselige Bedienung erforderlich.
Das Dokument EP-A-0329189, das die Grundlage für den Oberbegriff des Anspruchs 1 bildet, offenbart eine Bildaufnahmevorrichtung mit zwei Horizontal-CCDs, von denen das erste Bildladungen von Vertikal-CCDs empfängt und horizontal verschiebt, und von denen das zweite die verschobenen Ladungen vom ersten Horizontal-CCD empfängt, wodurch ein ausgewählter Teil der Ladungen von den Vertikal-CCDS unmittelbar nach dem Ende einer Horizontalaustastperiode ausgegeben wird.
JP-A-63109684 offenbart eine Steuerungsschaltung für eine Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung, die die von einer Horizontaltransformationsschaltung ausgegebenen Bildsignale verarbeitet, um die Farbtemperatur und eine Bezugsgröße für den optisch schwarzen Zustand unter Verwendung von Signalen zu erfassen, die dem oberen und rechten Seitenabschnitt des Bilderfassungsgebiets entsprechen.
JP-A-58190170 offenbart eine Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung, bei der ein erster und ein zweiter Ladungsübertragungspfad abwechselnd Bildsignalladungen für einen linearen Photodetektor empfangen. Ein Ausgangsteil für einen Modus mit langsamer Geschwindigkeit ist gemeinsam mit einem jeweiligen entsprechenden Ende des ersten und zweiten Übertragungspfads verbunden.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine billige CCD-Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung zu schaffen, die tatsächliche Pixel am besten nutzen kann und die es ermöglicht, Bilder mit zwei oder mehr verschiedenen Arten von Seitenverhältnissen ohne Verwendung irgendwelcher digitaler Verarbeitung oder optischer Maßnahmen zu erhalten.
Um die oben genannte Aufgabe zu lösen, ist durch die im Anspruch 1 definierte Erfindung Folgendes geschaffen: eine CCD-Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung mit: einem Lichtempfangsteil zum Empfangen von Lichtstrahlen und zum Erzeugen von den Lichtstrahlen entsprechenden Ladungen; einem Vertikal- CCD zum Übertragen der Ladungen vom Lichtempfangsteil in vertikaler Richtung; einem ersten Horizontal-CCD zum Empfangen der Ladungen vom Vertikal- CCD und zum Übertragen der Ladungen in horizontaler Richtung; einem zweiten Horizontal-CCD, das parallel zum ersten Horizontal-CCD angeordnet ist und die von diesem ersten Horizontal-CCD empfangenen Ladungen in horizontaler Richtung überträgt; und einer Ladungsübertragungs-Kopplungseinrichtung zwischen dem ersten und zweiten Horizontal-CCD; gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Liefern von Ansteuerungssignalen an das erste und das zweite Horizontal-CCD und die Kopplungseinrichtung, wobei diese Signale den Betrieb der Vorrichtung so steuern, dass die Ladungen, die durch das erste Horizontal-CCD in horizontaler Richtung übertragen werden, zu einem beliebigen Zeitpunkt während der Horizontalübertragung durch das erste Horizontal-CCD an das zweite Horizontal-CCD übertragen werden.
Durch die Erfindung, wie sie im Anspruch 7 definiert ist, ist auch ein Verfahren zum Betreiben einer CCD-Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung geschaffen, die Folgendes aufweist: - ein Lichtempfangsteil zum Empfangen von Lichtstrahlen und zum Erzeugen von den Lichtstrahlen entsprechenden Ladun gen;
- ein Vertikal-CCD zum Übertragen der Ladungen vom Lichtempfangsteil in vertikaler Richtung;
- ein erstes Horizontal-CCD zum Empfangen der Ladungen vom Vertikal-CCD und zum Übertragen der Ladungen in horizontaler Richtung;
- ein zweites Horizontal-CCD, das parallel zum ersten Horizontal-CCD angeordnet ist und die von diesem ersten Horizontal-CCD empfangenen Ladungen in horizontaler Richtung überträgt; und
- eine Ladungsübertragungs-Kopplungseinrichtung zwischen dem ersten und zweiten Horizontal-CCD; dadurch gekennzeichnet, dass, das Verfahren ein Betreiben der Kopplungseinrichtung in solcher Weise beinhaltet, dass sie die Ladungen, die durch das erste Horizontal-CCD in horizontaler Richtung übertragen werden, zu einem beliebigen Zeitpunkt der Horizontalübertragung durch dieses erste Horizontal-CCD an das zweite Horizontal-CCD überträgt.
Gemäß der Erfindung können Bilder mit weitem Seitenverhältnis unter Verwendung aller effektiver Pixel (Lichtempfangspixel) des Lichtempfangsteils dadurch erhalten werden, dass Ladungen vom Vertikal-CCD an das erste Horizontal-CCD übertragen werden und ferner die Ladungen durch dieses erste Horizontal-CCD in horizontaler Richtung übertragen werden.
Um Bilder mit engem Seitenverhältnis zu erhalten, ermöglicht ein Ansteuern des Kopplungsabschnitts zu einem beliebigen Zeitpunkt während der Übertragung von Ladungen in horizontaler Richtung durch das erste Horizontal-CCD ein Übertragen der Ladungen vom ersten Horizontal-CCD an das zweite Horizontal-CCD. Danach werden die vom ersten Horizontal-CCD übertragenen Ladungen durch das zweite Horizontal-CCD weiter in horizontaler Richtung übertragen, wodurch ein Bild mit engem Seitenverhältnis dadurch erhalten werden kann, dass das gesamte horizontale Gebiet aller effektiver Pixel des Lichtempfangsteils abhängig vom Gebiet genutzt werden, in dem das erste Horizontal-CCD und das zweite Horizontal-CCD durch die Kopplungseinrichtung miteinander gekoppelt sind. In diesem Fall ist zu beachten, dass das erste Horizontal-CCD alle Ladungen übertragen haben muss, wie sie vom Vertikal- CCD an es übertragen wurden, um dann geleert zu sein, wenn es die nächste Übertragung von Ladungen vom Vertikal-CCD empfängt. Zu diesem Zweck ist es erforderlich, dass das erste Horizontal-CCD mit höherer Geschwindigkeit als das zweite Horizontal-CCD angesteuert wird oder dass das erste Horizontal- CCD Ladungen ableitet, wie sie nach dem Übertragen von Ladungen an das zweite Horizontal-CCD verblieben sind.
Genauer gesagt, erfolgt zum Erhalten von Bildern mit weitem Seitenverhältnis (z. B. 16 : 9), wie bei üblichen Festkörper-Bildaufnahmevorrichtungen mit konstantem Seitenverhältnis, eine Vertikalübertragung während einer Austastperiode innerhalb einer Horizontalperiode, und Signalladungen werden vom ersten Horizontal-CCD seriell ausgegeben.
Um andererseits Bilder mit engem Seitenverhältnis (z. B. 4 : 3) zu erhalten, werden Signalladungen vom Vertikal-CCD während einer Periode an das erste Horizontal-CCD übertragen. Dann überträgt das erste Horizontal-CCD während der nächsten Perioden die Signalladungen in der horizontalen Richtung. Parallel zu diesem Betrieb des ersten Horizontal-CCD überträgt das zweite Horizontal-CCD die Signalladungen, die während der vorangegangenen Horizontalperiode vom ersten Horizontal-CCD übertragen wurden, für diese Perioden in horizontaler Richtung. Danach werden, während einer Periode, die Signalladungen vom ersten Horizontal-CCD an das zweite Horizontal-CCD übertragen. Danach überträgt das zweite Horizontal-CCD die Signalladungen in horizontaler Richtung, damit von diesen Signalladungen ein Bildsignal erhalten wird.
Demgemäß können Bilder mit engem Seitenverhältnis unter Verwendung eines beliebigen Horizontalgebiets von Lichtempfangspixeln dadurch erhalten werden, dass die Phasendifferenz zwischen der Ladungsübertragung vom Vertikal- CCD zum ersten Horizontal-CCD und derjenigen vom ersten Horizontal-CCD zum zweiten Horizontal-CCD geändert wird.
Die CCD-Bildaufnahmevorrichtung kann ferner eine Ladungen-Entladungseinrichtung zum Entladen mindestens eines Teils der im ersten Horizontal-CCD vorhandenen Ladungen zu einem beliebigen Zeitpunkt aufweisen.
Demgemäß werden, wenn ein Bild mit engem Seitenverhältnis zu erhalten ist, überflüssige Ladungen, die im ersten Horizontal-CCD verblieben sind, über die Ladungen-Entladungseinrichtung zum Übertragungszeitpunkt der Ladungen vom ersten Horizontal-CCD zum zweiten Horizontal-CCD entladen. Demgemäß kann verhindert werden, dass für ein Bild mit engem Seitenverhältnis überflüssige Ladungen im ersten Horizontal-CCD verbleiben, und zwar selbst dann, wenn das erste Horizontal-CCD und das zweite Horizontal-CCD mit derselben Frequenz angesteuert werden, was es ermöglicht, ein Bild mit engem Seitenverhältnis zu erhalten.
Die CCD-Bildaufnahmevorrichtung kann ferner eine Ladungen-Entladungseinrichtung zum Entladen zumindest eines Teils der im zweiten Horizontal-CCD vorhandenen Ladungen zu einem beliebigen Zeitpunkt aufweisen.
Bei einer derartigen Anordnung werden, nachdem ein Bild mit engem Seitenverhältnis dadurch erhalten wurde, dass Horizontalübertragung durch das zweite Horizontal-CCD erfolgte, überflüssige Ladungen, die im zweiten Horizontal-ccrn verblieben sind, über die Ladungen-Entladungseinrichtung entladen. Dieser Entladungsvorgang erfolgt in einer Horizontalaustastperiode während einer Periode, die einer solchen Periode vorangeht, während der Ladungen vom ersten Horizontal-CCD an das zweite Horizontal-CCD übertragen werden. Demgemäß wird es möglich, Bilder mit beliebigem Seitenverhältnis zu erhalten, die in horizontaler Richtung schmaler als die Länge des zweiten Horizontal-CCD sind.
Das zweite Horizontal-CCD kann ein Ladungsübertragungsvermögen zum Übertragen aller vom Vertikal-CCD übertragenen Ladungen aufweisen, zusätzlich zur CCD-Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung mit einer Ladungen-Entladungseinrichtung zum Entladen zumindest eines Teils der im zweiten Horizontal-CCD vorhandenen Ladungen zu einem beliebigen Zeitpunkt.
Bei einer derartigen Anordnung werden, wenn ein Bild mit weitem Seitenverhältnis zu erhalten ist, Ladungen vom Vertikal-CCD vom ersten Horizontal- CCD an das zweite Horizontal-CCD übertragen, ohne dass eine Horizontalübertragung durch das erste Horizontal-CCD erfolgt. Dann wird von den vom zweiten Horizontal-CCD ausgegebenen Ladungen ein Bild erhalten. Auch können, wenn ein Bild mit engem Seitenverhältnis zu erhalten ist, überflüssige Ladungen, wie sie im zweiten Horizontal-CCD verblieben sind, nachdem in diesem eine Horizontalübertragung erfolgte, über die Ladungen-Entladungseinrichtung entladen werden. Die CCD-Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung erlaubt es demgemäß, Bilder mit beliebigem Seitenverhältnis von weiten bis zu engen Seitenverhältnissen unter Verwendung nur des Ausgangssignals des zweiten Horizontal-CCD zu erhalten.
Die CCD-Bildaufnahmevorrichtung kann ferner Folgendes aufweisen: einen horizontalen, optisch schwarzen Teil benachbart zum Lichtempfangsteil; eine erste Torelektrodeneinrichtung zum Übertragen von Horizontalsignalladungen für den optisch schwarzen Zustand, wie sie vom horizontalen, optisch schwarzen Teil erzeugt werden, an das erste Horizontal-CCD; und eine zweite Torelektrodeneinrichtung zum Übertragen der Horizontalladungen für den optisch schwarzen Zustand vom ersten Horizontal-CCD an das zweite Horizontal-CCD.
Mittels einer derartigen Anordnung können Horizontalsignalladungen für den optisch schwarzen Zustand, wie sie vom horizontalen schwarzen Teil erzeugt werden, vom Vertikal-CCD über das erste Horizontal-CCD an das zweite Horizontal-CCD übertragen werden, ohne mit Ladungen vermischt zu werden, die durch das erste Horizontal-CCD übertragen werden, und zwar unabhängig von den durch den Lichtempfangsteil erzeugten Ladungen.
Im Ergebnis ist es möglich, Horizontalsignale für den optisch schwarzen Zustand nicht nur zum Erzeugen eines Bilds mit weitem Seitenverhältnis mittels vom ersten Horizontal-CCD übertragener Ladungen zu erzeugen, sondern auch ein Bild mit engem Seitenverhältnis mittels durch das zweite Horizontal-CCD übertragener Signalladungen zu erzeugen.
In diesem Fall werden nur Ladungen des Lichtempfangsteils vom Vertikal-CCD zum ersten Horizontal-CCD 1 übertragen. Danach werden Ladungen im optisch schwarzen Teil über das erste Horizontal-CCD in einer Periode an das zweite Horizontal-CCD übertragen, und gleichzeitig werden die Ladungen, die vom Lichtempfangsteil in der ersten Periode an das erste Horizontal-CCD übertragen wurden, an das zweite Horizontal-CCD übertragen.
Die CCD-Bildaufnahmevorrichtung kann ferner Folgendes aufweisen:
- einen ersten Ableitkanal zum Entladen von im ersten Horizontal-CCD vorhandenen Ladungen;
- einen zweiten Ableitkanal zum Entladen von im zweiten Horizontal-CCD vorhandenen Ladungen; und ein Kopplungs-CCD zum Koppeln des ersten Horizontal-CCD und des zweiten Horizontal-CCD miteinander an ihren benachbarten Enden an eine Ladungsausgabeschaltung.
Auf diese Weise fließen Ladungen überflüssiger Linien in den Horizontal-CCD zum Ableitkanal aus, bevor sie durch das Kopplungs-CCD vereint werden, so dass nur erforderliche Signalladungen vom Kopplungs-CCD zur Ausgangsschaltung geführt werden können, was es ermöglicht, Bildsignale durch eine einzelne Ausgangsschaltung auszugeben. Im Ergebnis können Bildsignale für zwei Typen von Seitenverhältnissen (z. B. 16 : 9 und 4 : 3) durch eine einzelne Ausgangsschaltung erhalten werden.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Die Erfindung wird aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen, die nur zur Veranschaulichung dienen und demgemäß die Erfindung nicht beschränken, vollständiger zu verstehen sein.
Fig. 1 ist ein Blockdiagramm einer CCD-Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
Fig. 2 ist ein schematisches Funktionsdiagramm für die CCD-Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
Fig. 3 ist ein zeitbezogenes Diagramm zum Erläutern des Betriebsprinzips der CCD-Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
Fig. 4 ist eine Ansicht, die Einzelheiten der Horizontal-CCDs gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt;
Fig. 5 ist ein zeitbezogenes Ansteuerungsdiagramm für dasselbe Ausführungsbeispiel;
Fig. 6 ist ein Blockdiagramm eines zweiten Ausführungsbeispiels der Erfindung;
Fig. 7 ist ein schematisches Funktionsdiagramm für das zweite Ausführungsbeispiel der Erfindung;
Fig. 8 ist eine Ansicht, die Einzelheiten des zweiten Ausführungsbeispiels der Erfindung zeigt;
Fig. 9 ist ein Blockdiagramm eines dritten Ausführungsbeispiels der Erfindung;
Fig. 10 ist ein schematisches Funktionsdiagramm für das dritte Ausführungsbeispiel der Erfindung;
Fig. 11 ist eine Ansicht, die Einzelheiten in der Nähe des Ableitkanals beim dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt;
Fig. 12 ist ein zeitbezogenes Ansteuerdiagramm betreffend das Erhalten eines Bilds mit engem Seitenverhältnis beim dritten und vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
Fig. 13 ist ein Blockdiagramm des vierten Ausführungsbeispiels der Erfindung;
Fig. 14 ist ein schematisches Funktionsdiagramm für das vierte Ausführungsbeispiel der Erfindung;
Fig. 15 ist ein zeitbezogenes Ansteuerungsdiagramm betreffend das Erhalten eines Bilds mit weitem Seitenverhältnis beim vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
Fig. 16 ist ein Blockdiagramm einer CCD-Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel der Erfindung;
Fig. 17 ist ein schematisches Funktionsdiagramm der CCD-Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel der Erfindung;
Fig. 18 ist eine Ansicht, die Einzelheiten der Horizontal-CCDs beim fünften Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt;
Fig. 19 ist ein zeitbezogenes Ansteuerungsdiagramm für das fünfte Ausführungsbeispiel;
Fig. 20 ist ein Blockdiagramm einer CCD-Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel der Erfindung; und
Fig. 21 ist eine Ansicht, die Einzelheiten der Horizontal-CCDs beim sechsten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFURRUNGSBEISPIELE

Nun werden CCD-Festkörper-Bildaufnahmevorrichtungen gemäß der Erfindung im Einzelnen auf Grundlage ihrer Ausführungsbeispiele beschrieben, wie sie in den beigefügten Zeichnungen veranschaulicht sind.

(Erstes Ausführungsbeispiel)

Fig. 1 ist ein Blockdiagramm der CCD-Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung eines ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung. Wie es in Fig. 1 darge stellt ist, verfügt die Vorrichtung des ersten Ausführungsbeispiels über einen Lichtempfangsteil 1 mit einem Seitenverhältnis von 16 : 9, ein Ladungen-Entladungseinrichtung 2, ein erstes Horizontal-CCD 3, ein zweites Horizontal-CCD 5, eine erste Ausgangsschaltung 6, eine zweite Ausgangsschaltung 7 und eine Kopplungseinrichtung 8.
Der Lichtempfangsteil 1 erzeugt Lichtempfangsteil-Signalladungen entsprechend einfallendem Licht, und das Ladungen-Entladungseinrichtung 2 überträgt seinerseits die Lichtempfangsteil-Signalladungen in vertikaler Richtung. Die Konfiguration des Lichtempfangsteils 1 und des Ladungen-Entladungseinrichtung 2 ist bei diesem Ausführungsbeispiel vom Liniensprung- Übertragungstyp, jedoch kann sie vom Vollbild-übertragungstyp sein. An das erste Horizontal-CCD 3 werden Signalladungen vom Vertikal-CCD 2 übertragen, und es überträgt diese Signalladungen in horizontaler Richtung. Das zweite Horizontal-CCD 5, das parallel zum ersten Horizontal-CCD 3 angeordnet ist, ist durch die Kopplungseinrichtung 8 mit dem ersten Horizontal-CCD 3 gekoppelt. Die Kopplungseinrichtung 8 kann die Signalladung, die vom ersten Horizontal-CCD 3 horizontal übertragen wird, zu einem beliebigen Zeitpunkt während der Horizontalübertragung durch das erste Horizontal-CCD 3 an das zweite Horizontal-CCD 5 übertragen.
Nachfolgend wird die allgemeine Funktion der Vorrichtung des ersten Ausführungsbeispiels beschrieben. Bilder mit weitem Seitenverhältnis unter Ausnutzung aller effektiver Pixel (Lichtempfangspixel) des Lichtempfangsteils 1 können dadurch erhalten werden, dass Ladungen vom Vertikal-CCD 2 an das erste Horizontal-CCD 3 übertragen werden und die Ladungen durch dieses erste Horizontal-CCD 3 weiter in horizontaler Richtung übertragen werden.
Um Bilder mit engem Seitenverhältnis zu erhalten, ermöglicht es, wie es im schematischen Funktionsdiagramm der Fig. 2 veranschaulicht ist, ein Ansteuern der Kopplungseinrichtung 8 zu einem beliebigen Zeitpunkt während der Übertragung von Ladungen in horizontaler Richtung durch das erste Horizontal-CCD 3, die Ladungen vom ersten Horizontal-CCD 3 an das zweite Horizontal-CCD 5 zu übertragen. Danach werden die vom ersten Horizontal-CCD 3 übertragenen Ladungen durch das zweite Horizontal-CCD 5 weiter in horizontaler Richtung übertragen, wodurch ein Bild mit engem Seitenverhältnis dadurch erhalten werden kann, dass ein beliebiges horizontales Gebiet unter allen effektiven Pixeln im Lichtempfangsteil 1 abhängig vom Gebiet genutzt wird, in dem das erste Horizontal-CCD 3 und das zweite Horizontal-CCD 5 durch die Kopplungseinrichtung 8 miteinander gekoppelt sind. Für diesen Fall wird darauf hingewiesen, dass das erste Horizontal-CCD 3 alle Ladungen übertragen muss, die an es vom Vertikal-CCD 2 übertragen wurden, um zu demjenigen Zeitpunkt leer zu sein, zu dem es die als nächste übertragenen Ladungen vom Vertikal-CCD 2 empfängt. Zu diesem Zweck muss das erste Horizontal-CCD 3 mit höherer Geschwindigkeit als das zweite Horizontal-CCD 5 angesteuert werden, oder so, dass das erste Horizontal-CCD 3 Ladungen ableitet, die nach der Übertragung von Ladungen an das zweite Horizontal-CCD verblieben sind.
Fig. 3 ist ein zeitbezogenes Diagramm zum Betrieb der Vorrichtung des ersten Ausführungsbeispiels.
Um Bilder mit weitem Seitenverhältnis (z. B. 16 : 9) zu erhalten, erfolgt, wie bei üblichen Festkörper-Bildaufnahmevorrichtungen mit konstantem Seitenverhältnis, eine Vertikalübertragung während einer Austastperiode t1 innerhalb einer Horizontalperiode (1H), und Signalladungen werden vom ersten Horizontal-CCD 3 seriell ausgegeben.
Um andererseits Bilder mit engem Seitenverhältnis (z. B. 4 : 3) zu erhalten, werden Signalladungen während einer Periode t1 vom Vertikal-CCD 2 an das erste Horizontal-CCD 3 übertragen. Dann überträgt das erste Horizontal-CCD 3 während Perioden t2 und t3 die Signalladungen in horizontaler Richtung. Parallel zu diesem Betrieb des ersten Horizontal-CCD 3 überträgt das zweite Horizontal-CCD 5 die Signalladungen, die während der vorangegangenen Horizontalperiode vom ersten Horizontal-CCD 3 übertragen wurden, für eine vollständige Periode von der Periode t1 bis zur Periode t2 in horizontaler Richtung. Danach werden die Signalladungen während einer Periode t4 vom ersten Horizontal-CCD 3 zum zweiten Horizontal-CCD 5 übertragen. Danach überträgt das zweite Horizontal-CCD 5 die Signalladungen in horizontaler Richtung, so dass von diesen Signalladungen ein Bildsignal erhalten wird.
Demgemäß können, wie es in Fig. 2 veranschaulicht ist, Bilder mit engem Seitenverhältnis unter Verwendung eines beliebigen Horizontalgebiets von Lichtempfangspixeln dadurch erhalten werden, dass für eine Differenz zwischen dem Zeitpunkt der Ladungsübertragung vom Vertikal-CCD 6 an das erste Horizontal-CCD 3 und demjenigen vom ersten Horizontal-CCD 3 zum zweiten Horizontal-CCD 5 gesorgt wird.
In Fig. 4 ist eine detaillierte Struktur für das erste Horizontal-CCD 3, das zweite Horizontal-CCD 5 und die Kopplungseinrichtung 8 dargestellt. Wie es in Fig. 4 dargestellt ist, verfügt das erste Horizontal-CCD 3 über einen Kanal 71 sowie Horizontalübertragungs-Torelektroden H1, H2. Auch verfügt das zweite Horizontal-CCD 5 über einen Kanal 73 und Horizontalübertragungs- Torelektroden H2A, H1A. V4 bezeichnet eine Torelektrode zum Übertragen von Signalladungen vom Vertikal-CCD 2 an das erste Horizontal-CCD 3, und TG bezeichnet eine Torelektrode zum übertragen von Signalladungen vom ersten Horizontal-CCD 3 an das zweite Horizontal-CCD 5. Die Zahl 99 bezeichnet Kanalstopper.
Der Kanal 71 des ersten Horizontal-CCD 3 ist über einen Verbindungskanal 72 zwischen der Torelektrode H1 und der Torelektrode HIA, unter der Torelektrode TG, mit dem Kanal 73 des zweiten Horizontal-CCD 5 verbunden. Die Torelektrode TG und der Verbindungskanal 72 bilden die Kopplungseinrichtung 8. Daher können durch Ändern von Impulspotentialen ΦH1, ΦHIA und ZTG, die den Torelektroden TG, H1 und H1A zuzuführen sind, Signalladungen von unter der Torelektrode H1 nach unter der Torelektrode H1A übertragen werden. D. h., dass Signalladungen über die Kopplungseinrichtung 8 vom ersten Horizontal-CCD 3 an das zweite Horizontal-CCD 5 übertragen werden können.
Gemäß dem obigen Ausführungsbeispiel werden zum Erzeugen eines Bilds mit einem weiten Seitenverhältnis von 16 : 9 durch den Lichtempfangsteil 1 erzeugte Signalladungen über das Vertikal-CCD 2 an das erste Horizontal-CCD 3 übertragen, und Signalladungen werden vom ersten Horizontal-CCD 3 an die erste Ausgangsschaltung 6 übertragen, um dadurch ein Bildsignal zu erzeugen. Demgemäß kann in diesem Fall ein Bild mit weitem Seitenverhältnis unter Verwendung effektiver Pixel des gesamten Gebiets des Lichtempfangsteils 1 erzeugt werden.
Andererseits ist Fig. 5 ein zeitbezogenes Diagramm für Ansteuerimpulssignale ΦH1 und ΦH2, ΦH1A und ΦH2A, ΦV4 und ΦTG, die an die TorelektrodenH1 bzw. H2, H1A bzw. H2A, V4 bzw. TG zu legen sind, wenn ein enges Seitenverhältnis von 4 : 3 zu erzielen ist, d. h. dann, wenn die Horizontalabmessung des Schirms kleiner als die für das Seitenverhältnis 16 : 9 spezifizierte Abmessung ist.
Wie es in Fig. 5 dargestellt ist, werden als Erstes, während einer Periode T1, Signalladungen vom Vertikal-CCD 2 über einen in Fig. 4 dargestellten Weg W1 mittels eines an die Torelektrode V4 angelegten Ansteuerimpulssignals ΦV4 an das erste Horizontal-CCD 3 übertragen.
Als nächstes wird, während einer Periode T2, die Signalladung innerhalb des ersten Horizontal-CCD 3 durch die an die Torelektroden H1 und H2 angelegten Ansteuerimpulssignale ΦH1 bzw. CH2 in horizontaler Richtung übertragen, wie es durch einen Weg W2 dargestellt ist.
Anschließend wird, während einer Periode T3, die Signalladung unter der Torelektrode H1 durch den Verbindungskanal 72 unter der Torelektrode TG durch Anlegen des Ansteuerimpulssignals ZTG an die Torelektrode TG und der Ansteuerimpulssignale ΦH1 und ΦH1A an die Torelektroden H1 und HIA nach unter die Torelektrode H1A übertragen, wie es durch einen Weg W3 dargestellt ist. D. h., dass die Signalladung während der Periode T3 vom ersten Horizontal-CCD 3 über die Kopplungseinrichtung 8 an das zweite Horizontal- CCD 5 übertragen wird. Danach überträgt das zweite Horizontal-CCD 5 die Signalladung an die zweite Ausgangsschaltung 7, und diese gibt ihrerseits 7.5 ein Bildsignal aus. Dann überträgt das erste Horizontal-CCD 3 weiterhin Signalladungen, wobei die Signalladungen aller unerwünschter Pixel ausgeschwemmt werden, die für ein Bild mit engem Seitenverhältnis überflüssig sind, was durch die Periode T1 des nächsten Zyklus erfolgt.
Auf diese Weise kann die Vorrichtung des vorliegenden Ausführungsbeispiels einen Teil der Signalladungen, die durch das erste Horizontal-CCD 3 übertragen werden, mittels der Kopplungseinrichtung 8 an das zweite Horizontal- CCD 5 übertragen. Demgemäß kann durch Ausgeben von Signalladungen aus dem zweiten Horizontal-CCD 5 an die zweite Ausgangsschaltung 7 ein Bild mit engem Seitenverhältnis, das durch Pixel eines beliebigen horizontalen Gebiets unter allen effektiven Pixeln des Lichtempfangsabschnitts 1 erzeugt wird, geschaffen werden.
Im Ergebnis können gemäß diesem Ausführungsbeispiel effektive Pixel in Lichtempfangsteil in ausreichender Weise genutzt werden, so dass ein Bild mit einem weiten Seitenverhältnis von 16 : 9 sowie ein anderes mit einem engem Seitenverhältnis von 4 : 3 erhalten werden können, ohne dass digitale Signalverarbeitung oder irgendeine optische Einrichtung verwendet wird.

(Zweites Ausführungbeispiel)

Als nächstes ist Fig. 6 ein Blockdiagramm eines zweiten Ausführungsbeispiels der Erfindung. Die Vorrichtung dieses Ausführungsbeispiels umfasst einen Ableitkanal 201 und einen Verbindungskanal 203 zusätzlich zur in Figur dargestellten Anordnung des ersten Ausführungsbeispiels. Genauer gesagt, verfügt die Vorrichtung des zweiten Ausführungsbeispiels über den zwischen Kanalstopper 99, 99 eingegebetteten Verbindungskanal 203, den Ableitkanal 201 und eine zwischen den Ableitkanal 201 und Masse geschaltete Gleichspannungsversorgung 202, wie es in Fig. 8 dargestellt ist, zusätzlich zum ersten Ausführungsbeispiel. Demgemäß sind gleiche Teile wie beim ersten Ausführungsbeispiel mit denselben Zahlen gekennzeichnet, und ihre Beschreibung wird weggelassen.
Wie es in Fig. 8 dargestellt ist, sind bei der Vorrichtung des zweiten Ausführungsbeispiels ein erstes Horizontal-CCD 3 und der Ableitkanal 201 über den Verbindungskanal 203 unter einer Torelektrode TG miteinander verbunden. Demgemäß können durch Ansteuern der Torelektrode TG Ladungen vom ersten Horizontal-CCD 3 an das zweite Horizontal-CCD 5 übertragen werden. Gleichzeitig damit können überflüssige Ladungen vom ersten Horizontal-CCD 3 über den Verbindungskanal 203 an den Ableitkanal 201 entladen werden, sowie darüber hinaus vom Ableitkanal 201 an Masse entladen werden.
Bei diesem zweiten Ausführungsbeispiel, wie es in Fig. 7 dargestellt ist, werden zum Erhalten eines Bilds mit engem Seitenverhältnis überflüssige Ladungen, die im ersten Horizontal-CCD 3 verblieben sind, über den Ableitkanal 201 entladen, wenn die Ladungen vom ersten Horizontal-CCD 3 an das zweite Horizontal-CCD 5 übertragen werden. Dieser Ableitkanal 201 dient als Entladungseinrichtung für elektrische Ladungen. Die Vorrichtung des zweiten Ausführungsbeispiels kann überflüssige Ladungen, die im ersten Horizontal- CCD 3 verblieben sind, über den Ableitkanal 201 entladen. Demgemäß wird selbst dann, wenn das erste Horizontal-CCD 3 und das zweite Horizontal-CCD 5 mit derselben Frequenz angesteuert werden, verhindert, dass für ein Bild mit engem Seitenverhältnis überflüssige Ladungen im ersten Horizontal-CCD 3 verbleiben, wodurch ein Bild mit engem Seitenverhältnis erhalten werden kann.
Demgemäß kann das zweite Ausführungsbeispiel im Vergleich mit dem ersten Ausführungsbeispiel, bei dem das erste Horizontal-CCD 3 mit höherer Frequenz als das zweite Horizontal-CCD 5 angesteuert werden muss, um das erste Horizontal-CCD 3 dadurch zu entleeren, dass alle in ihm enthaltenen Ladungen während einer Horizontalabrasterperiode übertragen werden, überflüssige Ladungen über den Ableitkanal 201 entladen, so dass das erste Horizontal- CCD 3 und das zweite Horizontal-CCD 5 mit derselben Frequenz angesteuert werden können. Im Ergebnis können gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel Bilder mit engem Seitenverhältnis auf einfache Weise erhalten werden.

(Drittes Ausführungsbeispiel)

Als nächstes ist Fig. 9 ein Blockdiagramm eines dritten Ausführungsbeispiels der Erfindung. Die Vorrichtung des dritten Ausführungsbeispiels verfügt über einen Ableitkanal 301 und einem Verbindungskanal 303 zusätzlich zur in Fig. 1 dargestellten Anordnung des ersten Ausführungsbeispiels. Genauer gesagt, unterscheidet sich das dritte Ausführungsbeispiel vom ersten Ausführungsbeispiel dadurch, dass die Vorrichtung den zwischen Kanalstopper 99 eingebetteten Verbindungskanal 303, den Ableitkanal 301 und eine Gleichspannungsversorgung 302 aufweist, die zwischen den Ableitkanal 301 und Masse geschaltet ist, wie es in Fig. 11 dargestellt ist. Demgemäß sind gleiche Teile wie beim ersten Ausführungsbeispiel mit denselben Zahlen gekennzeichnet, und ihre Beschreibung wird weggelassen.
Wie es in Fig. 11 dargestellt ist, sind bei der Vorrichtung des dritten Ausführungsbeispiels ein zweites Horizontal-CCD 5 und der Ableitkanal 301 über den Verbindungskanal 303 unter einer Torelektrode TG miteinander verbunden. Der Ableitkanal 301 ist über die Gleichspannungsversorgung 302 mit Masse verbunden. Dann können durch Anlegen eines Ansteuersignals ΦTG2 an die Torelektrode TG im zweiten Horizontal-CCD 5 vorhandene Ladungen über den Verbindungskanal 303 zu einem beliebigen Zeitpunkt an den Ableitkanal 301 entladen werden.
Beim dritten Ausführungsbeispiel werden, wie es in Fig. 10 dargestellt ist, nachdem ein Bild mit engem Seitenverhältnis dadurch erhalten wurde, dass für Horizontalübertragung durch das zweite Horizontal-CCD 5 gesorgt wurde, überflüssige Ladungen, die in diesem zweiten Horizontal-CCD 5 verblieben sind, über den Ableitkanal 301 entladen. Dieser Ableitkanal 301 dient als Entladungseinrichtung für elektrische Ladungen. Bei diesem dritten Ausführungsbeispiel ist es möglich, da überflüssige Ladungen, die im zweiten Horizontal-CCD 5 verblieben sind, über den Ableitkanal 301 entladen werden können, Bilder mit beliebigem Seitenverhältnis zu erhalten, die horizontal enger sind, als es der Länge des zweiten Horizontal-CCD 5 entspricht.
Fig. 12 ist ein zeitbezogenes Ansteuerdiagramm für jedes CCD für den Fall des Erhaltens eines Bilds mit engem Seitenverhältnis beim dritten Ausführungsbeispiel. Die Figur zeigt, dass, in einer Horizontalaustastperiode, während einer Periode T3, die einer Periode vorangeht, während der Ladungen vom ersten Horizontal-CCD 3 an das zweite Horizontal-CCD 5 übertragen werden, überflüssige Ladungen, die im zweiten Horizontal-CCD 5 verblieben sind, über den Ableitkanal 301 entladen werden.
Wie es aus der obigen Beschreibung erkennbar ist, ist das dritte Ausführungsbeispiel im Vergleich mit dem ersten Ausführungsbeispiel, bei dem wegen des Erfordernisses, dass im zweiten Horizontal-CCD 5 vorhandene Ladungen horizontal zu übertragen sind und insgesamt zu lesen sind, um ein Bild mit engem Seitenverhältnis zu erhalten, das Seitenverhältnis abhängig von der Anzahl der Übertragungsschritte im zweiten Horizontal-CCD 5 bestimmt wird, dergestalt, dass nach dem im zweiten Horizontal-CCD 5 vorhandene Ladungen mit niedrigerer Frequenz als beim ersten Ausführungsbeispiel gelesen wurden, in diesem zweiten Horizontal-CCD 5 verbliebene Ladungen über den Ableitkanal 301 entladen werden können. Im Ergebnis ist es gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel möglich, Bilder mit beliebigem Seitenverhältnis zu erhalten, das enger als beim ersten Ausführungsbeispiel ist.
Außerdem kann die Vorrichtung des zweiten Ausführungsbeispiels gemäß der Fig. 6 ferner mit dem Ableitkanal 301 und dem Verbindungskanal 303 des dritten Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 9 versehen sein.

(Viertes Ausführungsbeispiel)

Als nächstes ist Fig. 13 ein Blockdiagramm eines vierten Ausführungsbeispiels der Erfindung. Dieses vierte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich vom ersten Ausführungsbeispiel dahingehend, dass die Vorrichtung anstelle des zweiten Horizontal-CCD 5 und des Verbindungskanals 8 beim in Fig. 1 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel ein zweites Horizontal-CCD 405 mit derselben Länge (Anzahl von Übertragungsschritten) wie das erste Horizontal-CCD 3 sowie einen Verbindungskanal 408 aufweist, wobei es auch einen Ableitkanal 401 und einen Verbindungskanal 403 zum Entladen eines Teils der im zweiten Horizontal-CCD 405 vorhandenen Ladungen zu einem beliebigen Zeitpunkt aufweist, wobei es ferner einen Kanal 404 zum Entladen von Ladungen im ersten Horizontal-CCD 3 anstelle der ersten Ausgangsschaltung 6 des dritten Ausführungsbeispiels aufweist. Demgemäß sind gleiche Teile wie beim ersten Ausführungsbeispiel mit denselben Zahlen gekennzeichnet, und ihre Beschreibung wird weggelassen, wobei nachfolgend nur Unterschiede gegenüber dem ersten Ausführungsbeispiel beschrieben werden.
Beim vierten Ausführungsbeispiel werden zum Erhalten eines Bilds mit weitem Seitenverhältnis unter Verwendung aller Lichtempfangspixel Ladungen vom Vertikal-CCD vom ersten Horizontal-CCD 3 über den Verbindungskanal 408 an das zweite Horizontal-CCD 405 übertragen, ohne dass eine Horizontalübertragung durch das erste Horizontal-CCD 3 erfolgt, wie es in Fig. 15 dargestellt ist. Dann wird durch Horizontalübertragung der Ladungen durch das zweite Horizontal-CCD 405 ein Bild mittels der zweiten Ausgangsschaltung 7 erhalten. Beim Erhalten eines Bilds mit engem Seitenverhältnis wird jedes CCD zu einem Ansteuerungszeitpunkt, wie in Fig. 12 dargestellt, so betrieben, wie es in Fig. 14 dargestellt ist, und Ladungen werden mit niedrigerer Frequenz als im obigen Fall aus dem zweiten Horizontal-CCD 405 ausgelesen, um ein Bild mit weitem Seitenverhältnis zu erhalten. Danach werden überflüssige Ladungen, die im zweiten Horizontal-CCD 405 verblieben sind, über den Verbindungskanal 403 anden Ableitkanal 401 entladen.
Demgemäß ist es beim vierten Ausführungsbeispiel möglich, Bilder mit beliebigem Seitenverhältnis von weiten bis zu engen Seitenverhältnissen nur aus dem Ausgangssignal des zweiten Horizontal-CCD 405 zu erhalten.

(Fünftes Ausführungsbeispiel)

Als nächstes ist Fig. 16 ein Blockdiagramm eines fünften Ausführungsbeispiels der Erfindung. Dieses Ausführungsbeispiel unterscheidet sich vom im Blockdiagramm der Fig. 1 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel dahingehend, dass die Vorrichtung einen horizontalen, optisch schwarzen Teil 29 benachbart zum Lichtempfangsteil 1 aufweist, und es unterscheidet sich hinsichtlich der Struktur der Torelektroden zum Übertragen von Signalladungen in vertikaler Richtung. Daher werden nachfolgend hauptsächlich die Unterschiede gegenüber dem ersten Ausführungsbeispiel beschrieben.
Wie es in Fig. 16 dargestellt ist, verfügt die Vorrichtung des fünften Ausführungsbeispiels über einen horizontalen, optisch schwarzen Teil 29 benachbart zum Lichtempfangsteil 1. Der horizontale, optisch schwarze Teil erzeugt Horizontalsignalladungen für einen optisch schwarzen Zustand.
Nachfolgend wird die allgemeine Funktion der Vorrichtung des fünften Ausführungsbeispiels beschrieben. Wie es in Fig. 17 dargestellt ist, können vom horizontalen, optisch schwarzen Teil 29 erzeugte Horizontalsignalladungen für den optisch schwarzen Zustand von einem Vertikal-CCD 2 über das erste Horizontal-CCD 23 an das zweite Horizontal-CCD 25 übertragen werden, ohne mit den Ladungen vermischt zu werden, die vom ersten Horizontal-CCD 23 übertragen werden, d. h. unabhängig von den durch den Lichtempfangsteil 1 erzeugten Ladungen.
Im Ergebnis ist es möglich, Horizontalsignale für den optisch schwarzen Zustand nicht nur dazu zu nutzen, ein Bild mit weitem Seitenverhältnis mittels Ladungen zu erzeugen, die durch das erste Horizontal-CCD 23 übertragen wurden, sondern auch ein Bild mit engem Seitenverhältnis mittels Signalladungen zu erzeugen, die durch das zweite Horizontal-CCD 25 übertragen wurden.
In diesem Fall werden, wie es in Fig. 17 dargestellt ist, in einer Periode t1 nur Ladungen vom Lichtempfangsteil 1 vom Vertikal-CCD 2 an das erste Horizontal-CCD 23 übertragen. Danach werden Ladungen im optisch schwarzen Teil 29 über das erste Horizontal-CCD 23 in einer Periode t4 an das zweite Horizontal-CCD 25 übertragen, und gleichzeitig werden die Ladungen, die in der Periode t1 vom Lichtempfangsteil an das erste Horizontal-CCD 23 übertragen wurden, an das zweite Horizontal-CCD 25 übertragen.
In Fig. 18 ist die Struktur eines ersten Horizontal-CCD 23 und eines zweiten Horizontal-CCD 25 beim fünften Ausführungsbeispiel im Einzelnen dargestellt. Wie es in Fig. 18 dargestellt ist, verfügt das erste Horizontal-CCD über einen Kanal 91 sowie Horizontalübertragungs-Torelektroden H1, H2. Auch verfügt das zweite Horizontal-CCD 25 über einen Kanal 23 und Horizontalübertragungs-Torelektroden H1A, H2A. Der Kanal 91 des ersten Horizontal- CCD 23 sowie der Kanal 93 des zweiten Horizontal-CCD 25 sind über einen Verbindungskanal 92 miteinander verbunden, der zwischen den Torelektroden H1 und H1A sowie unter den Torelektroden TG4 und TG3 liegt.
Gemäß der Fig. 18 wirkt ein Abschnitt V4a mit größerer Breite innerhalb einer Torelektrode V4 dahingehend, dass er vom Lichtempfangsteil 1 erzeugte Lichtempfangsteil-Signalladungen über das Vertikal-CCD 2 an das erste Horizontal-CCD 23 überträgt. Auch wirken ein Abschnitt V4b kleinerer Breite innerhalb der Torelektrode V4 sowie Torelektroden TG1 und TG2 so, dass sie vom horizontalen, optisch schwarzen Teil 29 Horizontalsignalladungen für den optisch schwarzen Zustand an den Kanal 91 des ersten Horizontal-CCD 23 übertragen. Ferner wirkt die Torelektrode TG4 so, dass sie die Horizontalsignalladungen für den optisch schwarzen Zustand vom ersten Horizontal-CCD 23 an das zweite Horizontal-CCD 25 überträgt. Die Torelektrode TG3 wirkt so, dass sie die Lichtempfangsteil-signalladungen vom ersten Horizontal-CCD 23 an das zweite Horizontal-CCD 25 überträgt. Der Verbindungskanal 92 und die Torelektroden TG3 und TG4 bilden eine Kopplungseinrichtung 28.
Auf diese Weise ist die Vorrichtung des fünften Ausführungsbeispiels so beschaffen, dass ein Teil des Vertikal-CCD 2, der dem horizontalen, optisch schwarzen Teil 29 entspricht, und das erste Horizontal-CCD 23 über zwei Torelektroden TG1 und TG2 miteinander verbunden sind, wodurch vom horizontalen, optisch schwarzen Teil 29 erzeugte Signalladungen sowie vom Lichtempfangsteil 1 erzeugte Ladungen unabhängig voneinander übertragen werden können.
Auch ist die Torelektrode zum Steuern der Ladungsübertragung vom ersten Horizontal-CCD 23 an das zweite Horizontal-CCD 25, abweichend von denen bei den vorigen Ausführungsbeispielen, in zwei Elektroden TG3 und TG4 unterteilt. Daher können durch den horizontalen, optisch schwarzen Teil 29 erzeugte Ladungen sowie vom Lichtempfangsteil 1 erzeugte Ladungen unabhängig voneinander übertragen werden.
Ferner ist das Potential des Verbindungskanals 92 unter der Torelektrode TG4 tiefer als dasjenige des Kanals 91 gemacht. Auch ist durch Ionenimplantation für eine Potentialdifferenz zwischen einem Teil des Kanals 91 unter der Torelektrode H1 und einem Teil des Kanals 91 unter der Torelektrode H2 gesorgt. Durch Einstellen der Potentiale des Kanals 91 und des Kanals 92 auf diese Weise kann verhindert werden, dass vom horizontalen, optisch schwarzen Teil 29 erzeugte Ladungen mit Ladungen vermischt werden, wie sie vom Lichtempfangsteil 1 erzeugt werden. Außerdem ist ein Einstellen der Potentiale der Kanäle 91 und 92 auch zum Ausrichten der Ladungsübertragung erforderlich.
In Fig. 19 ist ein zeitbezogenes Diagramm von Ansteuerimpulssignalen ΦH1 und ΦH2, ΦH1A und ΦH2A, ΦV4 und ΦTG1 bis ΦTG4 dargestellt, die im Fall eines engen Seitenverhältnisses an die Torelektroden H1 und H2, H1A und H2A, V4 und TG1 bis TG4 angelegt werden.
Als Erstes werden während einer Periode T1, wie in Fig. 19 dargestellt, vom Lichtempfangsabschnitt 1 erzeugte Signalladungen vom Vertikal-CCD 2 mittels eines an die Torelektrode 4 angelegten Ansteuerimpulssignals ΦV4 an den Kanal 91 des ersten Horizontal-CCD 23 übertragen, wie es durch Wege Y1 und 21 in Fig. 18 dargestellt ist. Gleichzeitig werden vom horizontalen, optisch schwarzen Teil 29 erzeugte Horizontalsignalladungen für den optisch schwarzen Zustand über den Abschnitt V4b kleinerer Breite innerhalb der Torelektrode V4 an die Torelektrode TG1 übertragen und unter dieser angesammelt, wie es durch einen Weg X1 in Fig. 18 dargestellt ist.
Als nächstes werden, während einer Periode T2, Lichtempfangsabschnitt-Signalladungen mittels Ansteuerimpulssignalen ΦH1 und ΦH2, die an die Torelektroden H1 und H2 des ersten Horizontal-CCD 23 angelegt werden, in horizontaler Richtung innerhalb des ersten Horizontal-CCD 23 übertragen, wie es durch Wege Y2 und 22 in Fig. 18 dargestellt ist.
Anschließend wird, während einer Periode T3, ein Ansteuerimpulssignal an die Torelektrode TG3 angelegt. Dann werden die Signalladungen, die über die Wege 21 und 22 unter die Torelektrode H1 des ersten Horizontal-GCD 23 übertragen wurden, über einen Weg 23, d. h. unter der Torelektrode TG3 der Kopplungseinrichtung 28, unter die Torelektrode H1A des zweiten Horizontal-CCD 25 übertragen.
Noch weiterhin werden, während einer Periode T4, nachdem Signalladungen das erste Horizontal-CCD 23 über den Weg Y1 erreicht haben, überflüssige Lichtempfangsteil-Signalladungen, die im ersten Horizontal-CCD 23 verblieben sind, unter die Torelektrode H&sub2; übertragen. Auch werden während der Periode T4 Horizontalsignalladungen für den optisch schwarzen Zustand, die sich unter der Torelektrode TG1 angesammelt haben, sequenziell unter den Torelektroden TG2, H1 und TG4 hindurch, wie es durch Wege X2 und X3 dargestellt ist, bis unter die Torelektrode HIA übertragen. D. h., dass Horizontalsignalladungen für den optisch schwarzen Zustand über das erste Horizontal-CCD 23 an das zweite Horizontal-CCD 25 übertragen werden, ohne mit Lichtempfangsteil-Signalladungen vermischt zu werden, die über die Wege Y1 und Y2 oder die Wege 21 und 22 laufen.
Danach werden die obigen Horizontalsignalladungen für den optisch schwarzen Zustand und die obigen Lichtempfangsteil-Signalladungen seriell vom zweiten Horizontal-CCD 25 an eine Ausgangsschaltung 27 übertragen. Auch werden überflüssige Lichtempfangsteil-Signalladungen aus dem ersten Horizontal-CCD 23 ausgeschwemmt.
Auf diese Weise können, gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel, durch den horizontalen, optisch schwarzen Teil 29 erzeugte Horizontalsignalladungen für den optisch schwarzen Zustand vom Vertikal-CCD 2 über das erste Horizontal-CCD 23 an das zweite Horizontal-CCD 25 übertragen werden, ohne mit Ladungen vermischt zu werden, die durch das erste Horizontal-CCD 23 über tragen werden, und zwar unabhängig von durch den Lichtempfangsteil 1 erzeugten Ladungen.
Demgemäß können gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel Horizontalsignale für den optisch schwarzen Zustand nicht nur dazu erzeugt werden, ein Bild mit weitem Seitenverhältnis mittels Ladungen zu erzeugen, die durch das erste Horizontal-CCD 23 übertragen wurden, sondern auch dazu, ein Bild mit engem Seitenverhältnis mittels Ladungen zu erzeugen, die durch das zweite Horizontal-CCD 25 übertragen wurden.
Außerdem können die Vorrichtungen des zweiten, dritten und vierten Ausführungsbeispiels ferner mit dem horizontalen, optisch schwarzen Teil 29, dem Abschnitt V4b kleinerer Breite der Torelektrode V4 sowie den Torelektroden TG1, TG2, TG4 der Vorrichtung des fünften Ausführungsbeispiels versehen sein.

(Sechstes Ausführungsbeispiels)

Als nächstes ist Fig. 20 ein Blockdiagramm eines sechsten Ausführungsbeispiels der Erfindung. Wie es in Fig. 20 dargestellt ist, umfasst die Vorrichtung des sechsten Ausführungsbeispiels einen Lichtempfangsteil 31, ein Vertikal-CCD 32, ein erstes Horizontal-CCD 33, ein zweites Horizontal-CCD 35, eine Kopplungseinrichtung 38, ein Kopplungs-CCD 110, einen ersten Ableitkanal 36, einen zweiten Ableitkanal 37 und eine Ausgangsschaltung 39.
Das sechste Ausführungsbeispiel unterscheidet sich vom in Fig. 1 dargestellen ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung nur dadurch, dass die Vorrichtung über das erste und zweite Horizontal-CCD verfügt, die jeweils mit einem Ableitkanal versehen sind, wobei sie an ihren Vorderenden in der Ladungsübertragungsrichtung verbunden sind und wobei eine einzelne Ausgangsschaltung vorliegt. Demgemäß werden nachfolgend hauptsächlich diese Unterschiede beschrieben.
Wie es in Fig. 20 dargestellt ist, sind das erste Horizontal-CCD 33 und das zweite Horizontal-CCD 35 an ihren Vorderenden in der Ladungsübertragungsrichtung mittels eines Kopplungs-CCD 110 miteinander verbunden. Auch sind das erste Horizontal-CCD 33 und das zweite Horizontal-CCD 35 mit einem ersten Ableitkanal 36 bzw. einem zweiten Ableitkanal 37 versehen, um überflüssige Ladungen zu entladen. Ferner verfügt die Vorrichtung dieses Ausführungsbeispiels über eine Ausgabevorrichtung 39, an die Signalladungen vom Kopplungs-CCD 110 übertragen werden.
Die Detailstruktur in der Nähe des Kopplungs-CCD 110, das das erste Horizontal-CCD 33 und das zweite Horizontal-CCD 35 miteinander koppelt, ist in Fig. 21 dargestellt. Wie es in Fig. 21 dargestellt ist, sind ein Kanal 111 des ersten Horizontal-CCD 33 und ein Kanal 112 des zweiten Horizontal-CCD 35 über einen Kanal 113 des Kopplungs-CCD 110 miteinander gekoppelt. Auch verfügt das Kopplungs-CCD 110 über Torelektroden H1B und H2B mit solcher Konfiguration wie der der Torelektroden H1 und H2 des ersten Horizontal-CCD 33 und der Torelektroden H1A und H2A des zweiten Horizontal-CCD 35 dort, wo sie miteinander gekoppelt sind. Die Torelektroden H1B und H2B des Kopplungs-CCD 110 sind durch Tortaktsignale ΦH1B und ΦH2B anzusteuern, die durch denselben Taktsignalgeber erzeugt werden, durch den die Ansteuerimpulse ΦH1, ΦH2, ΦH1A und ΦH2A erzeugt werden, die an die Torelektroden H1, H2, H1A und H2A des ersten und zweiten Horizontal-CCD 33 und 35 gelegt werden.
Ferner bilden eine Torelektrode D1, eine Torelektrode CG1 und ein zwischen die Torelektroden D1 und CG1 eingebetteter Kanal 115 den ersten Ableitkanal 36. Eine Torelektrode D2, eine Torelektrode CG2 und ein zwischen die Torelektrode D2 und CG2 eingebetteter Kanal 116 bilden den zweiten Ableitkanal 37.
Gemäß diesem sechsten Ausführungsbeispiel können durch Anlegen spezieller Ansteuerimpulssignale an die Torelektroden D1 und CG1 überflüssige Signalladungen und Dunkelstromladungen, wie sie im Kanal 111 des ersten Horizontal-CCD 33 vorhanden sind, aus dem ersten Ableitkanal 36 entladen werden. Auch können durch Anlegen spezieller Ansteuerimpulssignale an die Torelektroden D2 und CG2 überflüssige Signalladungen und Dunkelstromladungen, die in Kanal 112 des zweiten Horizontal-CCD 35 vorhanden sind, vom zweiten Ableitkanal 37 entladen werden.
Ferner kann gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel, da das erste Horizontal-CCD 33 und das zweite Horizontal-CCD 35 an ihren Enden durch das Kopplungs-CCD 110 miteinander gekoppelt sind, eine an das Kopplungs-CCD 110 angeschlossene Ausgangsschaltung 39 gemeinsam vom ersten Horizontal-CCD 33 und vom zweiten Horizontal-CCD 35 genutzt werden.
Demgemäß werden beim sechsten Ausführungsbeispiel Ladungen, die im Horizontal-CCD 33 oder 35 für überflüssige Linien vorhanden sind, an den Ableitka nal 36 oder 37 ausgeschwemmt, bevor sie durch das Kopplungs-CCD 110 miteinander vereint werden, wodurch nur gewünschte Signalladungen vom Kopplungs- CCD 110 an die Ausgangsschaltung 39 geführt werden können, wodurch von der einzelnen Ausgangsschaltung 39 ein Bildsignal ausgegeben werden kann. Im Ergebnis können von der einzelnen Ausgangsschaltung 39 Bildsignale für zwei Typen von Seitenverhältnissen (z. B. 16 : 9 und 4 : 3) erhalten werden.
Außerdem können die Vorrichtungen des zweiten, dritten und fünften Ausführungsbeispiels ferner mit dem ersten und zweiten Ableitkanal 36 und 37 und dem Kopplungs-CCD 110 der Vorrichtung des sechsten Ausführungsbeispiels versehen sein.

Claims

1. CCD-Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung mit:

- einem Lichtempfangsteil (1, 31) zum Empfangen von Lichtstrahlen und zum Erzeugen von den Lichtstrahlen entsprechenden Ladungen;

- einem Vertikal-CCD (2, 32) zum Übertragen der Ladungen vom Lichtempfangsteil (1, 31) in vertikaler Richtung;

- einem ersten Horizontal-CCD (3, 23, 33) zum Empfangen der Ladungen vom Vertikal-CCD (2, 32) und zum Übertragen der Ladungen in horizontaler Richtung;

- einem zweiten Horizontal-CCD (5, 405, 25, 35), das parallel zum ersten Horizontal-CCD (3, 33) angeordnet ist und die von diesem ersten Horizontal- CCD (3, 33) empfangenen Ladungen in horizontaler Richtung überträgt; und

- einer Ladungsübertragungs-Kopplungseinrichtung (8, 38) zwischen dem ersten und zweiten Horizontal-CCD, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Liefern von Ansteuerungssignalen an das erste und das zweite Horizontal-CCD und die Kopplungseinrichtung, wobei diese Signale den Betrieb der Vorrichtung so steuern, dass die Ladungen, die durch das erste Horizontal-CCD (3, 33) in horizontaler Richtung übertragen werden, zu einem beliebigen Zeitpunkt während der Horizontalübertragung durch das erste Horizontal-CCD (3, 23, 33) an das zweite Horizontal-CCD (5, 405, 25, 35) übertragen werden.

2. CCD-Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung nach Anspruch 1, ferner mit einer Ladungen-Entladungseinrichtung (201, 404) zum Entladen zumindest eines Teils der im ersten Horizontal-CCD (3) vorhandenen Ladungen zu einem beliebigen Zeitpunkt.

3. CCD-Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, ferner mit einer Ladungen-Entladungseinrichtung (301, 401) zum Entladen zumindest eines Teils der im zweiten Horizontal-CCD (5, 405) vorhandenen Ladungen zu einem beliebigen Zeitpunkt.

4. CCD-Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung nach Anspruch 3, bei der das zweite Horizontal-CCD (405) ein Ladungsübertragungsvermögen zum Übertragen aller vom Vertikal-CCD (2) übertragenen Ladungen aufweist.

5. CCD-Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, ferner mit:

- einem horizontalen, optisch schwarzen Teil (29) benachbart zum Lichtemp fangsteil (1);

- einer ersten Torelektrodeneinrichtung (V4b, TG1, TG2) zum Übertragen von Horizontalsignalladungen für den optisch schwarzen Zustand, wie sie vom horizontalen optisch schwarzen Teil (29) erzeugt werden, an das erste Horizontal-CCD (23); und

- einer zweiten Torelektrodeneinrichtung (TG4) zum Übertragen der Horizontalladungen für den optisch schwarzen Zustand vom ersten Horizontal-CCD (23) an das zweite Horizontal-CCD (25).

6. CCD-Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung nach Anspruch 1, Anspruch 2, Anspruch 3, in Abhängigkeit von Anspruch 2 oder Anspruch 5, in Abhängigkeit von Anspruch 1, ferner mit:

- einem ersten Ableitkanal (36) zum Entladen von im ersten Horizontal-CCD (33) vorhandenen Ladungen;

- einem zweiten Ableitkanal (37) zum Entladen von im zweiten Horizontal-CCD (35) vorhandenen Ladungen; und

- einem Kopplungs-CCD (110) zum Koppeln des ersten Horizontal-CCD (33) und des zweiten Horizontal-CCD (35) miteinander an ihren einander benachbarten Enden an eine Ladungsausgabeschaltung (39).

7. Verfahren zum Betreiben einer CCD-Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung, die Folgendes aufweist:

- ein Lichtempfangsteil (1, 31) zum Empfangen von Lichtstrahlen und zum Erzeugen von den Lichtstrahlen entsprechenden Ladungen;

- ein Vertikal-CCD (2, 32) zum Übertragen der Ladungen vom Lichtempfangsteil (1, 31) in vertikaler Richtung;

- ein erstes Horizontal-CCD (3, 23, 33) zum Empfangen der Ladungen vom Vertikal-CCD (2, 32) und zum Übertragen der Ladungen in horizontaler Richtung;

- ein zweites Horizontal-CCD (5, 405, 25, 35), das parallel zum ersten Horizontal-CCD (3, 33) angeordnet ist und die von diesem ersten Horizontal- CCD (3, 33) empfangenen Ladungen in horizontaler Richtung überträgt; und

- eine Ladungsübertragungs-Kopplungseinrichtung (8, 38) zwischen dem ersten und zweiten Horizontal-CCD, wobei dieses Verfahren durch den Schritt gekennzeichnet ist, dass die Kopplungseinrichtung so betrieben wird, dass sie die Ladungen, die durch das erste Horizontal-CCD (3, 23, 33) in horizontaler Richtung übertragen werden, zu einem beliebigen Zeitpunkt der Horizontalübertragung durch dieses erste Horizontal-CCD (3, 23, 33) an das zweite Horizontal-CCD (5, 405, 25, 35) überträgt.