JP3865196B2 - 撮像装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、動画像と静止画像とを撮像可能なカメラでの使用に好適な撮像装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ビデオカメラ等で一般的に使用される撮像装置として、固体撮像素子がある。図７は、固体撮像素子の一部を示す図であり、１は入来する光を電気信号に変換して出力する光電変換素子、２は光電変換素子１から出力される電荷を垂直方向に転送する垂直転送ＣＣＤ（以下、ＶＣＣＤと記す）、３はＶＣＣＤ２から転送された電荷を水平方向に転送する水平転送ＣＣＤ（以下、ＨＣＣＤと記す）である。なお、ここでは、テレビジョン信号の１フィードル期間（以下、１ＶＤ期間と記す）に１フレーム分の信号を出力可能な、いわゆるプログレッシブスキャン方式の固体撮像素子の電荷転送方法について簡単に説明する。
【０００３】
光電変換素子１は、例えば水平方向に９６０画素、垂直方向に６４０画素、マトリクス状に配列されており、外部に設けられるタイミングジェネレータによりテレビジョン信号の１ＶＤ期間に１度読み出しパルスが生成される。そして、この読み出しパルスのタイミングで、各光電変換素子１に蓄えられていた電荷が全て隣接するＶＣＣＤ２に転送される。
【０００４】
ＶＣＣＤ２は、垂直方向に配列される光電変換素子１の数に対応する分だけ垂直方向に段が設けられており、テレビジョン信号の１水平走査期間（以下、１ＨＤ期間と記す）の１／２の期間に１段ずつ、蓄えられた電荷をＨＣＣＤ３方向にシフトする。つまり１ＨＤ期間に２ライン分（９６０×２＝１９２０画素分）の電荷をＨＣＣＤ３に転送できるよう、１ＨＤ期間に２段ずつ電荷をシフトする。
【０００５】
また、ＨＣＣＤ３は、水平方向に配列される光電変換素子１の数に対応する分だけ水平方向に段が設けられており、ＶＣＣＤ２からの電荷を水平方向に転送して出力部３ｏｕｔより図示しない画像信号処理部に出力する。その際、水平方向の電荷の転送速度は、１ＨＤ期間に２ライン分（９６０×２＝１９２０画素分）の電荷を転送できる速度に設定されている。
【０００６】
以上で説明した如く、水平方向に９６０画素、垂直方向に６４０画素の光電変換素子１が配列される固体撮像素子を使用した場合、垂直方向の全てのラインの信号を出力すれば、６４０ライン分の信号を出力可能である。しかし、例えば、ＮＴＳＣ方式のテレビジョン信号では、水平走査線数が５２５本であるため、固体撮像素子から全てのラインの信号を出力する必要はない。
【０００７】
つまり、ＮＴＳＣ方式のテレビジョン信号として出力する場合には、６４０ラインにおける画面中央に近い５２５ライン分の信号を出力すれば充分である。そして、１ＨＤ期間に２ライン分の信号を出力することを想定した場合、１ＨＤ期間は６３．５μｓであるため、９６０画素×２／６３．５μｓ＝３０．２４ＭＨｚのクロックで電荷の水平転送を行うことになる。
【０００８】
なお、図示していないが、固体撮像素子の左右には、一般的に光電変換素子の出力する信号の黒レベルを設定するためのＯＢ（optical black）信号出力用の光電変換素子が設けられており、このＯＢ信号もＶＣＣＤ２及びＨＣＣＤ３を介して転送されるため、実際に使用するクロックは３０．２４ＭＨｚより若干高い周波数となる。
【０００９】
以上の説明は、固体撮像素子から得た信号をテレビジョン信号のような動画像信号として出力する場合の例であるが、ビデオカメラの中には、電子スチルカメラの機能を搭載したものがある。このようなビデオカメラでは、動画像を出力する際には、例えば５２５ライン分の信号を用いてテレビジョン信号を出力する一方、静止画像を出力する際には、全てのラインの信号を出力することで１枚の静止画像を得ている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、最近では、ビデオカメラで撮像した静止画像の更なる高解像度化が望まれており、高解像度の静止画像を得るためには、固体撮像素子の画素数を増加させる必要がある。
【００１１】
例えば、光電変換素子１が水平方向に９６０画素、垂直方向に６４０画素配列される固体撮像素子を用いた場合、約６０万画素相当の静止画像を得ることができる。しかし、約６０万画素相当の静止画像の場合、家庭用プリンタを用いて画像を大きく印刷すると、画素粒子が目立ち、充分な画質の印刷を行うことができない。
【００１２】
また、動画像信号としは、ＮＴＳＣ方式以外にも多くの信号方式があり、固体撮像素子の画素数を水平方向及び垂直方向に増加させれば、他の信号方式の動画像信号も出力可能である。例えば、光電変換素子１が水平方向に１２８０画素、垂直方向に７２０画素配列される固体撮像素子を考えた場合、７２０本の有効走査線をフレーム周波数３０Ｈｚで順次走査する、いわゆる７２０ｐ／３０フレームシステムの動画像信号を出力可能である。しかしながら、このような動画像信号を出力するためには、水平方向及び垂直方向に固体撮像素子の画素数を増加させる必要があった。
【００１３】
以上のような理由から、画素数の多い固体撮像素子が必要となるが、画素数を増大させた場合、１ＨＤ期間により多くの画素を水平転送する必要があるため、ＨＣＣＤ３における電荷の転送速度を高めることになる。例えば、１ＨＤ期間に水平転送すべき画素数が１２８０×２＝２５６０画素である場合を想定すると、１ＨＤ期間は６３．５μｓであるため、水平転送速度は、１２８０×２／６３．５μｓ＝４０．３１ＭＨｚとなる。しかし、このようにＨＣＣＤ３における電荷の転送速度を高めると消費電力が増大し、更に、固体撮像素子の発熱によりＳ／Ｎが劣化するという問題があった。
【００１４】
ここで、ＨＣＣＤ３における電荷の水平転送速度を低下させることのできる固体撮像素子としては、ＨＣＣＤを２つ設け、偶数ラインと奇数ラインとで、異なるＨＣＣＤ３により電荷を転送するタイプのものがある。しかし、このようなタイプの固体撮像素子は、ＨＣＣＤを２つ設け、ＶＣＣＤからの電荷を２つのＨＣＣＤに振り分けて転送する必要があるため、高画素化が困難であるという問題があった。
【００１５】
このような問題を解決するために、本発明に係る撮像装置は、ＨＣＣＤにおける電荷の転送速度を高めることなく高画素化を図ることができ、また様々な信号方式の画像を出力可能な撮像装置を提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
以上の課題を解決するために、本発明に係る撮像装置は、
水平方向及び垂直方向にマトリクス状に配列される複数の光電変換素子に蓄積される電荷を電気信号として出力する固体撮像素子を有する撮像装置であり、
前記複数の光電変換素子から読み出される電荷を垂直方向に転送する複数の垂直転送ＣＣＤと、
前記複数の垂直転送ＣＣＤから転送された電荷を水平方向に転送して、出力部を介して外部に出力する水平転送ＣＣＤと、
前記複数の垂直転送ＣＣＤから前記水平転送ＣＣＤに転送される電荷の中で、前記水平転送ＣＣＤの出力部から遠い側に転送される一部の電荷を遮断可能な遮断部と、
前記固体撮像素子を移動させると共に、前記遮断部を制御する制御部とを備え、
第１の撮像モードでは、前記制御部はレンズの光軸中心が前記固体撮像素子の第１の位置になるように前記固体撮像素子を移動させると共に、前記水平転送ＣＣＤの出力部から蓄積された全電荷を電気信号として出力するよう制御する一方、
第２の撮像モードでは、前記制御部はレンズの光軸中心が前記固体撮像素子の第２の位置になるように前記固体撮像素子を移動させると共に、前記水平転送ＣＣＤの出力部から遠い側に転送される一部の遮断を行い、遮断されない領域の電荷を電気信号として出力するよう制御することを特徴とする撮像装置。
【００１７】
また、本発明に係る撮像装置における前記第２の撮像モードは、動画像信号を撮像するための動画撮像モードであり、前記第１の撮像モードは、静止画像信号を撮像するための静止画撮像モードであり、前記動画撮像モードと前記静止画撮像モードとでは、前記水平転送ＣＣＤの電荷の転送速度が同一に設定されていることを特徴とするものである。
【００１８】
また、本発明に係る撮像装置における前記第２の撮像モードは、動画像信号を撮像するための動画撮像モードであり、前記第１の撮像モードは、前記動画像信号に比して１フレームあたりの画素数が大なる高精細動画信号を撮像するための高精細動画撮像モードであり、前記動画撮像モードと前記高精細動画撮像モードとでは、前記水平転送ＣＣＤの電荷の転送速度が同一に設定されていることを特徴とするものである。
【００１９】
また、本発明に係る撮像装置における前記第２の撮像モードは、静止画像信号を撮像するための第１の静止画撮像モードであり、前記第１の撮像モードは、前記静止画像信号に比して画素数の大なる高精細静止画像を撮像するための第２の静止画撮像モードであり、前記第１の静止画撮像モードと前記第２の静止画撮像モードとでは、前記水平転送ＣＣＤの電荷の転送速度が同一に設定されていることを特徴とするものである。
【００２０】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明に係る撮像装置を説明するための図であり、１０は固体撮像素子、１１は固体撮像素子１１に対して各種信号を出力するタイミングジェネレータ（ＴＧ）、１２は撮像モードに応じてＴＧ１１、固体撮像素子１０、画像処理部１３を制御する制御部、１３は制御部１２の制御に基づき固体撮像素子１０の出力部１３ｏｕｔから出力される信号を処理して出力する画像処理部である。
【００２１】
なお、ここで固体撮像素子１０は、テレビジョン信号の１ＶＤ期間に１フレーム分の信号を出力可能な、いわゆるプログレッシブスキャン方式の固体撮像素子であるものとする。また、本明細書における１ＶＤ期間あるいは１ＨＤ期間とは、夫々ＮＴＳＣ方式のテレビジョン信号における１フィールド期間あるいは水平走査線信号の１水平走査期間を示しているものとする。
【００２２】
また、図２は、固体撮像素子１０における撮像領域を説明するための図であり、固体撮像素子１０における光電変換素子、ＶＣＣＤ、ＨＣＣＤの構成については、夫々図７で示した通りである。但し、固体撮像素子１０では、光電変換素子１が水平方向に１２８０画素、垂直方向に９６０画素マトリクス状に配列されている。また、本発明に係る撮像装置では、テレビジョン信号を出力する動画撮像モードと、静止画像を出力する静止画撮像モードとがあり、動画撮像モードでは領域Ｂからの電荷がテレビジョン信号の生成のために利用され、静止画撮像モードでは、図２に示す全ての領域（領域Ａ乃至Ｅ）からの電荷が静止画像の生成のために利用される。
【００２３】
また、領域Ａ、Ｃ及びＥは、動画撮像モードでの撮像時にテレビジョン信号の生成のために利用されない電荷を出力する領域であり、領域Ｄは、動画撮像モードでの撮像時に領域Ｅからの電荷の転送を遮断する領域である。従って、ＨＣＣＤ３における出力部３ｏｕｔから遠い側、即ち、出力部３ｏｕｔから離れたＨＣＣＤ３の端部であるＨＣＣＤ３の転送方向の上流側への電荷の転送が遮断される。そして、ｘ１は動画撮像モード時のレンズの光軸中心であり、ｘ２は静止画撮像モード時のレンズの光軸中心である。
【００２４】
以下、本発明に係る撮像装置の動作を動画撮像モード、静止画撮像モードの順に説明する。まず、動画撮像モードでは、図１で示す制御部１２がＴＧ１１を制御し、ＴＧ１１は固体撮像素子１０に駆動パルスを出力する。この駆動パルスには、光電変換素子１からの電荷の読み出しパルス、ＶＣＣＤ２の垂直転送パルス、ＨＣＣＤ３の水平転送パルス等が含まれる。また、制御部１２は、レンズの光軸中心が図２で示すｘ１の位置となるよう固体撮像素子１０を移動させると共に、領域ＤがＶＣＣＤ２の電荷を遮断する遮断部として機能するよう固体撮像素子１０を制御する。
【００２５】
ＴＧ１１が、固体撮像素子１０に読み出しパルスを出力すると、全ての領域の光電変換素子１に蓄えられていた電荷が隣接するＶＣＣＤ２に転送され、その後、ＴＧ１１からの垂直転送パルスのタイミングで、蓄えられた電荷がＨＣＣＤ３方向にシフトされる。その際、領域Ａの光電変換素子１から出力された電荷は、テレビジョン信号の生成のために必要のない電荷であるため、ＴＧ１１は、領域Ａからの全ての電荷がＨＣＣＤ３に転送されるまでの期間は、非常に高速な垂直転送パルスを出力する。一方、ＨＣＣＤ３には、水平転送パルスが供給され、この水平転送パルスは、１ＨＤ期間に１９２０画素分の電荷を転送できる速度に設定されている。
【００２６】
そして、領域Ｂの下端の光電変換素子１から出力された電荷がＨＣＣＤ３に転送される直前になると、垂直転送パルスは、テレビジョン信号の１ＨＤ期間の１／２の期間に１段ずつ、蓄えられた電荷がＨＣＣＤ３方向にシフトする速度に設定される。つまり、１ＨＤ期間に２段ずつ電荷をシフトする速度に設定されるため、領域Ｂからの電荷は、４８０ライン／２＝２４０ＨＤ期間かけて全ての電荷がＨＣＣＤ３に転送される。
【００２７】
そして、領域Ｂからの電荷がＨＣＣＤ３に転送される期間中、ＨＣＣＤ３には、１ＨＤ期間に１９２０画素分の電荷を転送できる速度の水平転送パルスが供給されているため、１ＨＤ期間に１９２０画素分の電荷が出力される。そして、領域Ｂからの電荷のＨＣＣＤ３への転送が完了すると、ＴＧ１１は再度高速な垂直転送パルスを出力し、残る領域Ｃからの電荷が全て高速でＨＣＣＤ３に転送される。なお、これらの期間中、領域Ｅからの電荷は、全て領域Ｄの遮断部で遮断されるため、ＨＣＣＤ３に転送されることはない。
【００２８】
図３は、この時の動作をより詳細に説明するための図であり、同図（ａ）は１ＶＤ期間、同図（ｂ）は１ＶＤ期間の固体撮像素子１０の出力、同図（ｃ）は１ＨＤ期間、同図（ｄ）は１ＨＤ期間の固体撮像素子１０の出力を夫々示している。
【００２９】
前述の如く、読み出しパルスが生成された後、領域Ａの電荷が全てＨＣＣＤ３に転送されるまでの期間は、ＶＣＣＤ２の垂直転送パルスは非常に高速であるため、図示の如く、領域Ａからの電荷は短い期間に出力される。また、領域Ｂからの電荷が全てＨＣＣＤ３に転送された後も垂直転送パルスは非常に高速であるため、領域Ｃからの電荷も短い期間に出力される。
【００３０】
これに対し、領域Ｂからの電荷は、１ＨＤ期間に２段分ずつＨＣＣＤ３に転送されるため、２４０ＨＤ期間かけて４８０段分の電荷がＨＣＣＤ３に転送され、ＨＣＣＤ３は、この期間に水平方向９６０画素を１ライン分として４８０ライン分の電荷を出力する。また、図示の如く、領域Ｂからの電荷を出力する際の１ＨＤ期間では、ＨＣＣＤ３は水平方向９６０画素を１ライン分とした２ライン分の電荷を出力している。
【００３１】
なお、同図（ｂ）の領域Ａ及びＣの電荷出力期間に固体撮像素子１０から出力される電荷については、領域Ｂからの電荷と同様に、画像処理部１３に出力されるが、画像処理部１３は制御部１２からの制御信号に基づき、領域Ｂにおける電荷のみを利用してテレビジョン信号を生成出力する。
【００３２】
以上説明したように、動画撮像モードでは、領域Ｄ及びＥからの電荷はＨＣＣＤ３に転送されずに、ＨＣＣＤ３は、実質的に領域Ａ、Ｂ及びＣからの電荷のみを水平転送することになるため、水平方向９６０画素の固体撮像素子におけるＶＣＣＤと同一の周波数の水平転送パルスでＨＣＣＤ３における電荷を転送することができる。つまり、水平転送速度は、１ＨＤ期間を６３．５μｓとすると、９６０画素×２／６３．５μｓ＝３０．２４ＭＨｚとなり、ＯＢ信号の転送を考慮した場合でも、これより若干高い周波数にて水平転送を行うことができる。
【００３３】
なお、以上の動画撮像モードで撮像した動画像信号は、４８０本の有効走査線をフレーム周波数６０Ｈｚで順次走査する、いわゆる４８０ｐ方式のテレビジョン信号として出力することも、また、４８０本の有効走査線をフィールド周波数６０Ｈｚで飛び越し走査する、いわゆる４８０ｉ方式のテレビジョン信号として出力することも可能である。
【００３４】
また、以上の動画撮像モードでは、固体撮像素子１０を利用した手ぶれ補正処理を行うことも可能である。つまり、手ぶれ方向及びその量に関する情報を制御部１２に供給し、これに基づき、ＴＧ１１の出力する垂直転送パルスのタイミングを変化させることにより、領域Ｂを垂直方向に移動させて手ぶれを補正することが可能となる。
【００３５】
また、図２に示した撮像領域の左側に手ぶれ補正用の光電変換素子が配列される場合、あるいは、領域Ｂを少し右側にシフトした位置に設けた場合には、固体撮像素子１０を用いて、水平方向にも手ぶれ補正の処理を行うことができることは言うまでもない。
【００３６】
次に、静止画撮像モードについて説明する。静止画撮像モードでは、前述の如く、図２で示した全ての領域からの電荷が静止画像の生成のために利用される。従って、制御部は、領域ＤがＶＣＣＤ２の電荷の遮断を行わず、他の領域の光電変換素子と同様に機能するよう固体撮像素子１０を制御する。また、制御部１２は、レンズの光軸中心が図２で示すｘ２の位置となるよう固体撮像素子１０を移動させる。そして、ＴＧ１１は、制御部１２の制御に基づき、固体撮像素子１０に電荷の読み出しパルス、ＶＣＣＤ２の垂直転送パルス、ＨＣＣＤ３の水平転送パルスを出力する。
【００３７】
なお、静止画撮像モードでは、読み出しパルスは、固体撮像素子１０に１度だけ出力され、そのタイミングで全ての領域の光電変換素子１に蓄えられていた電荷が隣接するＶＣＣＤ２に転送される。また、ＶＣＣＤ２に供給される垂直転送パルスは、テレビジョン信号の２ＨＤ期間に３段ずつ電荷をシフトする速度に固定されているため、６４０ＨＤ期間かけて９６０段分の電荷がＨＣＣＤ３に転送されることになる。
【００３８】
一方、ＨＣＣＤ３には、動画撮像モードの際と同一の水平転送パルスが供給されている。従って、ＨＣＣＤ３は、テレビジョン信号の１ＨＤ期間に１９２０画素、２ＨＤ期間に３８４０画素、つまり、水平方向１２８０画素を１ライン分とした３ライン分の電荷を転送する。
【００３９】
図４は、静止画撮像モードでの動作をより詳細に説明するための図であり、同図（ａ）はテレビジョン信号のＶＤ期間、同図（ｂ）は固体撮像素子１０が静止画像を出力するのに必要な時間、同図（ｃ）は２ＨＤ期間、同図（ｄ）は２ＨＤ期間の固体撮像素子１０の出力を夫々示している。
【００４０】
前述の如く、固体撮像素子１０は、６４０ＨＤ期間かけて全ての電荷を出力することになるため、テレビジョン信号の複数のＶＤ期間にわたって１枚の静止画像を出力することになる。そして、２ＨＤ期間では、３ライン分の電荷を出力する。以上のような動作にて、水平方向１２８０画素、垂直方向９６０画素よりなる約１２０万画素相当の静止画像を得ることができる。
【００４１】
また、図２で示した固体撮像素子１０を使用した場合、７２０本の有効走査線をフレーム周波数３０Ｈｚで順次走査する、いわゆる７２０ｐ／３０フレームシステムの高精細度動画像信号を出力する高精細動画モードを搭載することも可能であり、以下、この高精細動画撮像モードについて説明する。
【００４２】
なお、高精細動画撮像モードでは、図２における水平方向１２８０画素を１ラインとした７２０ライン分あるいはこれより若干多いライン分の電荷を２ＨＤ期間に出力する。従って、領域Ｄは静止画撮像モードと同様に、ＶＣＣＤ２の電荷を遮断することはない。
【００４３】
また、レンズの光軸中心についても静止画撮像モードと同様にｘ２の位置に設定され、ＴＧ１１は、制御部１２の制御に基づき、固体撮像素子１０に電荷の読み出しパルス、ＶＣＣＤ２の垂直転送パルス、ＨＣＣＤ３の水平転送パルスを出力する。
【００４４】
制御部１２から読み出しパルスが出力されると、全ての領域の光電変換素子１に蓄えられていた電荷が隣接するＶＣＣＤ２に転送され、その後、ＴＧ１１からの垂直転送パルスのタイミングで、蓄えられた電荷がＨＣＣＤ３方向にシフトされる。
【００４５】
なお、固体撮像素子１０の画面中央に近い７２０ライン分の電荷をＨＣＣＤ３に転送する際には、テレビジョン信号の２ＨＤ期間に３段ずつ電荷を転送する速度に垂直転送パルスが設定される。つまり、２ＨＤ期間に３段ずつ電荷をシフトするため、４８０ＨＤ期間かけて７２０段分、つまり、４８０ＨＤ期間かけて７２０ライン分の電荷がＨＣＣＤ３に転送される。
【００４６】
また、７２０ラインの上下の合計２４０ラインについては、垂直転送パルスが非常に高速に設定されており、テレビジョン信号の２ＶＤ期間から７２０ライン分の転送に必要な４８０ＨＤ期間を差し引いた残りの期間にこれら２４０ライン分の電荷が転送されることになる。
【００４７】
そして、ＨＣＣＤ３には、動画撮像モード及び静止画撮像モードと同一の水平転送パルスが供給されている。従って、ＨＣＣＤ３は、テレビジョン信号の１ＨＤ期間に１９２０画素、２ＨＤ期間に３８４０画素、つまり、水平方向１２８０画素を１ライン分とした３ライン分の電荷を転送する。なお、このように各撮像モードで水平転送パルスを同一の周波数とすることで、ＨＣＣＤ３の出力信号が供給される画像処理部１３の構成を簡略化させることができる。
【００４８】
図５は、高精細動画撮像モードでの動作をより詳細に説明するための図であり、同図（ａ）はテレビジョン信号のＶＤ期間、同図（ｂ）は２ＶＤ期間の固体撮像素子１０の出力、同図（ｃ）は２ＨＤ期間、同図（ｄ）は２ＨＤ期間の固体撮像素子１０の出力を夫々示している。
【００４９】
以上のように、高精細動画像撮像モードでは、動画撮像モードに比して１秒間あたりのフレーム枚数は半分であるものの、１フレームあたりの画素数が２倍である高精細の動画像信号を出力することが可能であり、このような動画像信号を出力する際も、ＨＣＣＤ３における水平転送パルスの周波数は、３０．２４ＭＨｚ以上とすれば良い。
【００５０】
なお、固体撮像素子１０の出力する画像信号に対して図示しないメモリ等を用いて垂直方向の手ぶれ補正処置をする場合には、７２０ラインより若干多くのラインを出力する必要がある。このような場合には、例えば画面中央に近い７３０ライン分については、テレビジョン信号の２ＨＤ期間に３段ずつＨＣＣＤ３に電荷を転送し、テレビジョン信号の２ＶＤ期間における残りの期間で上下の２３０ライン分の電荷を転送すれば良い。
【００５１】
次に、本発明に係る撮像装置の他の実施の形態を図６を用いて説明する。本実施の形態に係る撮像装置では、先に説明した実施例で用いた固体撮像素子１０よりも水平方向に画素数を増加させた固体撮像素子を用いることを特徴としており、動画撮像モードと、第１の静止画撮像モードと、第２の静止画撮像モードとを備えるものとする。なお、前述の高精細動画撮像モードを加えても良い。
【００５２】
動画撮像モードは、先の実施の形態での動作と同様であり、第１の静止画撮像モードは、先の実施の形態での静止画撮像モードでの動作と同様である。つまり、動画撮像モードでは、ｘ１が光軸中心、領域Ｄ及びＦが遮断部とされて、領域Ｂからの電荷がテレビジョン信号の生成のために利用され、第１の静止画撮像モードでは、ｘ２が光軸中心、領域Ｆが遮断部とされて、領域Ａ乃至Ｅからの電荷が静止画像の生成のために利用される。
【００５３】
そして、第２の静止画像モードでは、ｘ３が光軸中心とされて、図６で示す全ての領域（領域Ａ乃至Ｇ）からの電荷が静止画像の生成のために利用される。従って、先の実施の形態と同様に、ＨＣＣＤ３の水平転送パルスの周波数を高めることなく、動画撮像を行うことができる。また、第１の静止画撮像モードで撮像した場合には、水平方向に１７１０画素が配列される固体撮像素子を使用しているにも拘らず、先の実施の形態で示した固体撮像素子と同一の時間で静止画像を出力することができる。また、第２の静止画撮像モードで撮像した場合には、固体撮像素子の有する全ての光電変換素子を用いて、約１６０万画素相当の静止画像を得ることができる。
【００５４】
なお、以上の説明では、各静止画撮像モードでの撮像の際に、固体撮像素子が全ての光電変換素子からの電荷を用いて静止画像を生成した例を示したが、これに限るものではない。例えば、撮像領域における周辺部等、良好な信号特性が得られにくい領域に関しては、この領域を使用せずに、このような領域を除いた領域のみの光電変換素子からの電荷を用いて静止画像を生成しても良いことは言うまでもない。
【００５５】
【発明の効果】
請求項１に係る発明によれば、第２の撮像モードで撮像する際は、第１の撮像モードの撮像領域に属し、且つ第２の撮像モードの撮像領域に属さない領域からの電荷が水平転送ＣＣＤに転送されないため、電気信号を短時間で出力することが可能となる。
【００５６】
また、請求項２乃至４に係る発明によれば、動画撮像モード、各静止画撮像モード、高精細動画撮像モードのいずれの撮像モードでも水平転送ＣＣＤにおける電荷の転送速度を同一にしているため、水平方向の画素数が増加しても、これに伴い高周波数の駆動パルスを供給する必要がなく、消費電力の増大を防止でき、また、Ｓ／Ｎ劣化を防止できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る撮像装置を説明するための図である。
【図２】固体撮像素子における撮像領域を説明するための図である。
【図３】動画撮像モードでの動作を説明するための図である。
【図４】静止画撮像モードでの動作を説明するための図である。
【図５】高精細動画撮像モードでの動作を説明するための図である。
【図６】本発明に係る撮像装置における他の実施の形態を説明するための図である。
【図７】固体撮像素子の一部を示す図である。
【符号の説明】
１…光電変換素子
２…垂直転送ＣＣＤ
３…水平転送ＣＣＤ
１０…固体撮像素子
１１…タイミングジェネレータ
１２…制御部
１３…画像処理部
【発明の属する技術分野】
本発明は、動画像と静止画像とを撮像可能なカメラでの使用に好適な撮像装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ビデオカメラ等で一般的に使用される撮像装置として、固体撮像素子がある。図７は、固体撮像素子の一部を示す図であり、１は入来する光を電気信号に変換して出力する光電変換素子、２は光電変換素子１から出力される電荷を垂直方向に転送する垂直転送ＣＣＤ（以下、ＶＣＣＤと記す）、３はＶＣＣＤ２から転送された電荷を水平方向に転送する水平転送ＣＣＤ（以下、ＨＣＣＤと記す）である。なお、ここでは、テレビジョン信号の１フィードル期間（以下、１ＶＤ期間と記す）に１フレーム分の信号を出力可能な、いわゆるプログレッシブスキャン方式の固体撮像素子の電荷転送方法について簡単に説明する。
【０００３】
光電変換素子１は、例えば水平方向に９６０画素、垂直方向に６４０画素、マトリクス状に配列されており、外部に設けられるタイミングジェネレータによりテレビジョン信号の１ＶＤ期間に１度読み出しパルスが生成される。そして、この読み出しパルスのタイミングで、各光電変換素子１に蓄えられていた電荷が全て隣接するＶＣＣＤ２に転送される。
【０００４】
ＶＣＣＤ２は、垂直方向に配列される光電変換素子１の数に対応する分だけ垂直方向に段が設けられており、テレビジョン信号の１水平走査期間（以下、１ＨＤ期間と記す）の１／２の期間に１段ずつ、蓄えられた電荷をＨＣＣＤ３方向にシフトする。つまり１ＨＤ期間に２ライン分（９６０×２＝１９２０画素分）の電荷をＨＣＣＤ３に転送できるよう、１ＨＤ期間に２段ずつ電荷をシフトする。
【０００５】
また、ＨＣＣＤ３は、水平方向に配列される光電変換素子１の数に対応する分だけ水平方向に段が設けられており、ＶＣＣＤ２からの電荷を水平方向に転送して出力部３ｏｕｔより図示しない画像信号処理部に出力する。その際、水平方向の電荷の転送速度は、１ＨＤ期間に２ライン分（９６０×２＝１９２０画素分）の電荷を転送できる速度に設定されている。
【０００６】
以上で説明した如く、水平方向に９６０画素、垂直方向に６４０画素の光電変換素子１が配列される固体撮像素子を使用した場合、垂直方向の全てのラインの信号を出力すれば、６４０ライン分の信号を出力可能である。しかし、例えば、ＮＴＳＣ方式のテレビジョン信号では、水平走査線数が５２５本であるため、固体撮像素子から全てのラインの信号を出力する必要はない。
【０００７】
つまり、ＮＴＳＣ方式のテレビジョン信号として出力する場合には、６４０ラインにおける画面中央に近い５２５ライン分の信号を出力すれば充分である。そして、１ＨＤ期間に２ライン分の信号を出力することを想定した場合、１ＨＤ期間は６３．５μｓであるため、９６０画素×２／６３．５μｓ＝３０．２４ＭＨｚのクロックで電荷の水平転送を行うことになる。
【０００８】
なお、図示していないが、固体撮像素子の左右には、一般的に光電変換素子の出力する信号の黒レベルを設定するためのＯＢ（optical black）信号出力用の光電変換素子が設けられており、このＯＢ信号もＶＣＣＤ２及びＨＣＣＤ３を介して転送されるため、実際に使用するクロックは３０．２４ＭＨｚより若干高い周波数となる。
【０００９】
以上の説明は、固体撮像素子から得た信号をテレビジョン信号のような動画像信号として出力する場合の例であるが、ビデオカメラの中には、電子スチルカメラの機能を搭載したものがある。このようなビデオカメラでは、動画像を出力する際には、例えば５２５ライン分の信号を用いてテレビジョン信号を出力する一方、静止画像を出力する際には、全てのラインの信号を出力することで１枚の静止画像を得ている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、最近では、ビデオカメラで撮像した静止画像の更なる高解像度化が望まれており、高解像度の静止画像を得るためには、固体撮像素子の画素数を増加させる必要がある。
【００１１】
例えば、光電変換素子１が水平方向に９６０画素、垂直方向に６４０画素配列される固体撮像素子を用いた場合、約６０万画素相当の静止画像を得ることができる。しかし、約６０万画素相当の静止画像の場合、家庭用プリンタを用いて画像を大きく印刷すると、画素粒子が目立ち、充分な画質の印刷を行うことができない。
【００１２】
また、動画像信号としは、ＮＴＳＣ方式以外にも多くの信号方式があり、固体撮像素子の画素数を水平方向及び垂直方向に増加させれば、他の信号方式の動画像信号も出力可能である。例えば、光電変換素子１が水平方向に１２８０画素、垂直方向に７２０画素配列される固体撮像素子を考えた場合、７２０本の有効走査線をフレーム周波数３０Ｈｚで順次走査する、いわゆる７２０ｐ／３０フレームシステムの動画像信号を出力可能である。しかしながら、このような動画像信号を出力するためには、水平方向及び垂直方向に固体撮像素子の画素数を増加させる必要があった。
【００１３】
以上のような理由から、画素数の多い固体撮像素子が必要となるが、画素数を増大させた場合、１ＨＤ期間により多くの画素を水平転送する必要があるため、ＨＣＣＤ３における電荷の転送速度を高めることになる。例えば、１ＨＤ期間に水平転送すべき画素数が１２８０×２＝２５６０画素である場合を想定すると、１ＨＤ期間は６３．５μｓであるため、水平転送速度は、１２８０×２／６３．５μｓ＝４０．３１ＭＨｚとなる。しかし、このようにＨＣＣＤ３における電荷の転送速度を高めると消費電力が増大し、更に、固体撮像素子の発熱によりＳ／Ｎが劣化するという問題があった。
【００１４】
ここで、ＨＣＣＤ３における電荷の水平転送速度を低下させることのできる固体撮像素子としては、ＨＣＣＤを２つ設け、偶数ラインと奇数ラインとで、異なるＨＣＣＤ３により電荷を転送するタイプのものがある。しかし、このようなタイプの固体撮像素子は、ＨＣＣＤを２つ設け、ＶＣＣＤからの電荷を２つのＨＣＣＤに振り分けて転送する必要があるため、高画素化が困難であるという問題があった。
【００１５】
このような問題を解決するために、本発明に係る撮像装置は、ＨＣＣＤにおける電荷の転送速度を高めることなく高画素化を図ることができ、また様々な信号方式の画像を出力可能な撮像装置を提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
以上の課題を解決するために、本発明に係る撮像装置は、
水平方向及び垂直方向にマトリクス状に配列される複数の光電変換素子に蓄積される電荷を電気信号として出力する固体撮像素子を有する撮像装置であり、
前記複数の光電変換素子から読み出される電荷を垂直方向に転送する複数の垂直転送ＣＣＤと、
前記複数の垂直転送ＣＣＤから転送された電荷を水平方向に転送して、出力部を介して外部に出力する水平転送ＣＣＤと、
前記複数の垂直転送ＣＣＤから前記水平転送ＣＣＤに転送される電荷の中で、前記水平転送ＣＣＤの出力部から遠い側に転送される一部の電荷を遮断可能な遮断部と、
前記固体撮像素子を移動させると共に、前記遮断部を制御する制御部とを備え、
第１の撮像モードでは、前記制御部はレンズの光軸中心が前記固体撮像素子の第１の位置になるように前記固体撮像素子を移動させると共に、前記水平転送ＣＣＤの出力部から蓄積された全電荷を電気信号として出力するよう制御する一方、
第２の撮像モードでは、前記制御部はレンズの光軸中心が前記固体撮像素子の第２の位置になるように前記固体撮像素子を移動させると共に、前記水平転送ＣＣＤの出力部から遠い側に転送される一部の遮断を行い、遮断されない領域の電荷を電気信号として出力するよう制御することを特徴とする撮像装置。
【００１７】
また、本発明に係る撮像装置における前記第２の撮像モードは、動画像信号を撮像するための動画撮像モードであり、前記第１の撮像モードは、静止画像信号を撮像するための静止画撮像モードであり、前記動画撮像モードと前記静止画撮像モードとでは、前記水平転送ＣＣＤの電荷の転送速度が同一に設定されていることを特徴とするものである。
【００１８】
また、本発明に係る撮像装置における前記第２の撮像モードは、動画像信号を撮像するための動画撮像モードであり、前記第１の撮像モードは、前記動画像信号に比して１フレームあたりの画素数が大なる高精細動画信号を撮像するための高精細動画撮像モードであり、前記動画撮像モードと前記高精細動画撮像モードとでは、前記水平転送ＣＣＤの電荷の転送速度が同一に設定されていることを特徴とするものである。
【００１９】
また、本発明に係る撮像装置における前記第２の撮像モードは、静止画像信号を撮像するための第１の静止画撮像モードであり、前記第１の撮像モードは、前記静止画像信号に比して画素数の大なる高精細静止画像を撮像するための第２の静止画撮像モードであり、前記第１の静止画撮像モードと前記第２の静止画撮像モードとでは、前記水平転送ＣＣＤの電荷の転送速度が同一に設定されていることを特徴とするものである。
【００２０】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明に係る撮像装置を説明するための図であり、１０は固体撮像素子、１１は固体撮像素子１１に対して各種信号を出力するタイミングジェネレータ（ＴＧ）、１２は撮像モードに応じてＴＧ１１、固体撮像素子１０、画像処理部１３を制御する制御部、１３は制御部１２の制御に基づき固体撮像素子１０の出力部１３ｏｕｔから出力される信号を処理して出力する画像処理部である。
【００２１】
なお、ここで固体撮像素子１０は、テレビジョン信号の１ＶＤ期間に１フレーム分の信号を出力可能な、いわゆるプログレッシブスキャン方式の固体撮像素子であるものとする。また、本明細書における１ＶＤ期間あるいは１ＨＤ期間とは、夫々ＮＴＳＣ方式のテレビジョン信号における１フィールド期間あるいは水平走査線信号の１水平走査期間を示しているものとする。
【００２２】
また、図２は、固体撮像素子１０における撮像領域を説明するための図であり、固体撮像素子１０における光電変換素子、ＶＣＣＤ、ＨＣＣＤの構成については、夫々図７で示した通りである。但し、固体撮像素子１０では、光電変換素子１が水平方向に１２８０画素、垂直方向に９６０画素マトリクス状に配列されている。また、本発明に係る撮像装置では、テレビジョン信号を出力する動画撮像モードと、静止画像を出力する静止画撮像モードとがあり、動画撮像モードでは領域Ｂからの電荷がテレビジョン信号の生成のために利用され、静止画撮像モードでは、図２に示す全ての領域（領域Ａ乃至Ｅ）からの電荷が静止画像の生成のために利用される。
【００２３】
また、領域Ａ、Ｃ及びＥは、動画撮像モードでの撮像時にテレビジョン信号の生成のために利用されない電荷を出力する領域であり、領域Ｄは、動画撮像モードでの撮像時に領域Ｅからの電荷の転送を遮断する領域である。従って、ＨＣＣＤ３における出力部３ｏｕｔから遠い側、即ち、出力部３ｏｕｔから離れたＨＣＣＤ３の端部であるＨＣＣＤ３の転送方向の上流側への電荷の転送が遮断される。そして、ｘ１は動画撮像モード時のレンズの光軸中心であり、ｘ２は静止画撮像モード時のレンズの光軸中心である。
【００２４】
以下、本発明に係る撮像装置の動作を動画撮像モード、静止画撮像モードの順に説明する。まず、動画撮像モードでは、図１で示す制御部１２がＴＧ１１を制御し、ＴＧ１１は固体撮像素子１０に駆動パルスを出力する。この駆動パルスには、光電変換素子１からの電荷の読み出しパルス、ＶＣＣＤ２の垂直転送パルス、ＨＣＣＤ３の水平転送パルス等が含まれる。また、制御部１２は、レンズの光軸中心が図２で示すｘ１の位置となるよう固体撮像素子１０を移動させると共に、領域ＤがＶＣＣＤ２の電荷を遮断する遮断部として機能するよう固体撮像素子１０を制御する。
【００２５】
ＴＧ１１が、固体撮像素子１０に読み出しパルスを出力すると、全ての領域の光電変換素子１に蓄えられていた電荷が隣接するＶＣＣＤ２に転送され、その後、ＴＧ１１からの垂直転送パルスのタイミングで、蓄えられた電荷がＨＣＣＤ３方向にシフトされる。その際、領域Ａの光電変換素子１から出力された電荷は、テレビジョン信号の生成のために必要のない電荷であるため、ＴＧ１１は、領域Ａからの全ての電荷がＨＣＣＤ３に転送されるまでの期間は、非常に高速な垂直転送パルスを出力する。一方、ＨＣＣＤ３には、水平転送パルスが供給され、この水平転送パルスは、１ＨＤ期間に１９２０画素分の電荷を転送できる速度に設定されている。
【００２６】
そして、領域Ｂの下端の光電変換素子１から出力された電荷がＨＣＣＤ３に転送される直前になると、垂直転送パルスは、テレビジョン信号の１ＨＤ期間の１／２の期間に１段ずつ、蓄えられた電荷がＨＣＣＤ３方向にシフトする速度に設定される。つまり、１ＨＤ期間に２段ずつ電荷をシフトする速度に設定されるため、領域Ｂからの電荷は、４８０ライン／２＝２４０ＨＤ期間かけて全ての電荷がＨＣＣＤ３に転送される。
【００２７】
そして、領域Ｂからの電荷がＨＣＣＤ３に転送される期間中、ＨＣＣＤ３には、１ＨＤ期間に１９２０画素分の電荷を転送できる速度の水平転送パルスが供給されているため、１ＨＤ期間に１９２０画素分の電荷が出力される。そして、領域Ｂからの電荷のＨＣＣＤ３への転送が完了すると、ＴＧ１１は再度高速な垂直転送パルスを出力し、残る領域Ｃからの電荷が全て高速でＨＣＣＤ３に転送される。なお、これらの期間中、領域Ｅからの電荷は、全て領域Ｄの遮断部で遮断されるため、ＨＣＣＤ３に転送されることはない。
【００２８】
図３は、この時の動作をより詳細に説明するための図であり、同図（ａ）は１ＶＤ期間、同図（ｂ）は１ＶＤ期間の固体撮像素子１０の出力、同図（ｃ）は１ＨＤ期間、同図（ｄ）は１ＨＤ期間の固体撮像素子１０の出力を夫々示している。
【００２９】
前述の如く、読み出しパルスが生成された後、領域Ａの電荷が全てＨＣＣＤ３に転送されるまでの期間は、ＶＣＣＤ２の垂直転送パルスは非常に高速であるため、図示の如く、領域Ａからの電荷は短い期間に出力される。また、領域Ｂからの電荷が全てＨＣＣＤ３に転送された後も垂直転送パルスは非常に高速であるため、領域Ｃからの電荷も短い期間に出力される。
【００３０】
これに対し、領域Ｂからの電荷は、１ＨＤ期間に２段分ずつＨＣＣＤ３に転送されるため、２４０ＨＤ期間かけて４８０段分の電荷がＨＣＣＤ３に転送され、ＨＣＣＤ３は、この期間に水平方向９６０画素を１ライン分として４８０ライン分の電荷を出力する。また、図示の如く、領域Ｂからの電荷を出力する際の１ＨＤ期間では、ＨＣＣＤ３は水平方向９６０画素を１ライン分とした２ライン分の電荷を出力している。
【００３１】
なお、同図（ｂ）の領域Ａ及びＣの電荷出力期間に固体撮像素子１０から出力される電荷については、領域Ｂからの電荷と同様に、画像処理部１３に出力されるが、画像処理部１３は制御部１２からの制御信号に基づき、領域Ｂにおける電荷のみを利用してテレビジョン信号を生成出力する。
【００３２】
以上説明したように、動画撮像モードでは、領域Ｄ及びＥからの電荷はＨＣＣＤ３に転送されずに、ＨＣＣＤ３は、実質的に領域Ａ、Ｂ及びＣからの電荷のみを水平転送することになるため、水平方向９６０画素の固体撮像素子におけるＶＣＣＤと同一の周波数の水平転送パルスでＨＣＣＤ３における電荷を転送することができる。つまり、水平転送速度は、１ＨＤ期間を６３．５μｓとすると、９６０画素×２／６３．５μｓ＝３０．２４ＭＨｚとなり、ＯＢ信号の転送を考慮した場合でも、これより若干高い周波数にて水平転送を行うことができる。
【００３３】
なお、以上の動画撮像モードで撮像した動画像信号は、４８０本の有効走査線をフレーム周波数６０Ｈｚで順次走査する、いわゆる４８０ｐ方式のテレビジョン信号として出力することも、また、４８０本の有効走査線をフィールド周波数６０Ｈｚで飛び越し走査する、いわゆる４８０ｉ方式のテレビジョン信号として出力することも可能である。
【００３４】
また、以上の動画撮像モードでは、固体撮像素子１０を利用した手ぶれ補正処理を行うことも可能である。つまり、手ぶれ方向及びその量に関する情報を制御部１２に供給し、これに基づき、ＴＧ１１の出力する垂直転送パルスのタイミングを変化させることにより、領域Ｂを垂直方向に移動させて手ぶれを補正することが可能となる。
【００３５】
また、図２に示した撮像領域の左側に手ぶれ補正用の光電変換素子が配列される場合、あるいは、領域Ｂを少し右側にシフトした位置に設けた場合には、固体撮像素子１０を用いて、水平方向にも手ぶれ補正の処理を行うことができることは言うまでもない。
【００３６】
次に、静止画撮像モードについて説明する。静止画撮像モードでは、前述の如く、図２で示した全ての領域からの電荷が静止画像の生成のために利用される。従って、制御部は、領域ＤがＶＣＣＤ２の電荷の遮断を行わず、他の領域の光電変換素子と同様に機能するよう固体撮像素子１０を制御する。また、制御部１２は、レンズの光軸中心が図２で示すｘ２の位置となるよう固体撮像素子１０を移動させる。そして、ＴＧ１１は、制御部１２の制御に基づき、固体撮像素子１０に電荷の読み出しパルス、ＶＣＣＤ２の垂直転送パルス、ＨＣＣＤ３の水平転送パルスを出力する。
【００３７】
なお、静止画撮像モードでは、読み出しパルスは、固体撮像素子１０に１度だけ出力され、そのタイミングで全ての領域の光電変換素子１に蓄えられていた電荷が隣接するＶＣＣＤ２に転送される。また、ＶＣＣＤ２に供給される垂直転送パルスは、テレビジョン信号の２ＨＤ期間に３段ずつ電荷をシフトする速度に固定されているため、６４０ＨＤ期間かけて９６０段分の電荷がＨＣＣＤ３に転送されることになる。
【００３８】
一方、ＨＣＣＤ３には、動画撮像モードの際と同一の水平転送パルスが供給されている。従って、ＨＣＣＤ３は、テレビジョン信号の１ＨＤ期間に１９２０画素、２ＨＤ期間に３８４０画素、つまり、水平方向１２８０画素を１ライン分とした３ライン分の電荷を転送する。
【００３９】
図４は、静止画撮像モードでの動作をより詳細に説明するための図であり、同図（ａ）はテレビジョン信号のＶＤ期間、同図（ｂ）は固体撮像素子１０が静止画像を出力するのに必要な時間、同図（ｃ）は２ＨＤ期間、同図（ｄ）は２ＨＤ期間の固体撮像素子１０の出力を夫々示している。
【００４０】
前述の如く、固体撮像素子１０は、６４０ＨＤ期間かけて全ての電荷を出力することになるため、テレビジョン信号の複数のＶＤ期間にわたって１枚の静止画像を出力することになる。そして、２ＨＤ期間では、３ライン分の電荷を出力する。以上のような動作にて、水平方向１２８０画素、垂直方向９６０画素よりなる約１２０万画素相当の静止画像を得ることができる。
【００４１】
また、図２で示した固体撮像素子１０を使用した場合、７２０本の有効走査線をフレーム周波数３０Ｈｚで順次走査する、いわゆる７２０ｐ／３０フレームシステムの高精細度動画像信号を出力する高精細動画モードを搭載することも可能であり、以下、この高精細動画撮像モードについて説明する。
【００４２】
なお、高精細動画撮像モードでは、図２における水平方向１２８０画素を１ラインとした７２０ライン分あるいはこれより若干多いライン分の電荷を２ＨＤ期間に出力する。従って、領域Ｄは静止画撮像モードと同様に、ＶＣＣＤ２の電荷を遮断することはない。
【００４３】
また、レンズの光軸中心についても静止画撮像モードと同様にｘ２の位置に設定され、ＴＧ１１は、制御部１２の制御に基づき、固体撮像素子１０に電荷の読み出しパルス、ＶＣＣＤ２の垂直転送パルス、ＨＣＣＤ３の水平転送パルスを出力する。
【００４４】
制御部１２から読み出しパルスが出力されると、全ての領域の光電変換素子１に蓄えられていた電荷が隣接するＶＣＣＤ２に転送され、その後、ＴＧ１１からの垂直転送パルスのタイミングで、蓄えられた電荷がＨＣＣＤ３方向にシフトされる。
【００４５】
なお、固体撮像素子１０の画面中央に近い７２０ライン分の電荷をＨＣＣＤ３に転送する際には、テレビジョン信号の２ＨＤ期間に３段ずつ電荷を転送する速度に垂直転送パルスが設定される。つまり、２ＨＤ期間に３段ずつ電荷をシフトするため、４８０ＨＤ期間かけて７２０段分、つまり、４８０ＨＤ期間かけて７２０ライン分の電荷がＨＣＣＤ３に転送される。
【００４６】
また、７２０ラインの上下の合計２４０ラインについては、垂直転送パルスが非常に高速に設定されており、テレビジョン信号の２ＶＤ期間から７２０ライン分の転送に必要な４８０ＨＤ期間を差し引いた残りの期間にこれら２４０ライン分の電荷が転送されることになる。
【００４７】
そして、ＨＣＣＤ３には、動画撮像モード及び静止画撮像モードと同一の水平転送パルスが供給されている。従って、ＨＣＣＤ３は、テレビジョン信号の１ＨＤ期間に１９２０画素、２ＨＤ期間に３８４０画素、つまり、水平方向１２８０画素を１ライン分とした３ライン分の電荷を転送する。なお、このように各撮像モードで水平転送パルスを同一の周波数とすることで、ＨＣＣＤ３の出力信号が供給される画像処理部１３の構成を簡略化させることができる。
【００４８】
図５は、高精細動画撮像モードでの動作をより詳細に説明するための図であり、同図（ａ）はテレビジョン信号のＶＤ期間、同図（ｂ）は２ＶＤ期間の固体撮像素子１０の出力、同図（ｃ）は２ＨＤ期間、同図（ｄ）は２ＨＤ期間の固体撮像素子１０の出力を夫々示している。
【００４９】
以上のように、高精細動画像撮像モードでは、動画撮像モードに比して１秒間あたりのフレーム枚数は半分であるものの、１フレームあたりの画素数が２倍である高精細の動画像信号を出力することが可能であり、このような動画像信号を出力する際も、ＨＣＣＤ３における水平転送パルスの周波数は、３０．２４ＭＨｚ以上とすれば良い。
【００５０】
なお、固体撮像素子１０の出力する画像信号に対して図示しないメモリ等を用いて垂直方向の手ぶれ補正処置をする場合には、７２０ラインより若干多くのラインを出力する必要がある。このような場合には、例えば画面中央に近い７３０ライン分については、テレビジョン信号の２ＨＤ期間に３段ずつＨＣＣＤ３に電荷を転送し、テレビジョン信号の２ＶＤ期間における残りの期間で上下の２３０ライン分の電荷を転送すれば良い。
【００５１】
次に、本発明に係る撮像装置の他の実施の形態を図６を用いて説明する。本実施の形態に係る撮像装置では、先に説明した実施例で用いた固体撮像素子１０よりも水平方向に画素数を増加させた固体撮像素子を用いることを特徴としており、動画撮像モードと、第１の静止画撮像モードと、第２の静止画撮像モードとを備えるものとする。なお、前述の高精細動画撮像モードを加えても良い。
【００５２】
動画撮像モードは、先の実施の形態での動作と同様であり、第１の静止画撮像モードは、先の実施の形態での静止画撮像モードでの動作と同様である。つまり、動画撮像モードでは、ｘ１が光軸中心、領域Ｄ及びＦが遮断部とされて、領域Ｂからの電荷がテレビジョン信号の生成のために利用され、第１の静止画撮像モードでは、ｘ２が光軸中心、領域Ｆが遮断部とされて、領域Ａ乃至Ｅからの電荷が静止画像の生成のために利用される。
【００５３】
そして、第２の静止画像モードでは、ｘ３が光軸中心とされて、図６で示す全ての領域（領域Ａ乃至Ｇ）からの電荷が静止画像の生成のために利用される。従って、先の実施の形態と同様に、ＨＣＣＤ３の水平転送パルスの周波数を高めることなく、動画撮像を行うことができる。また、第１の静止画撮像モードで撮像した場合には、水平方向に１７１０画素が配列される固体撮像素子を使用しているにも拘らず、先の実施の形態で示した固体撮像素子と同一の時間で静止画像を出力することができる。また、第２の静止画撮像モードで撮像した場合には、固体撮像素子の有する全ての光電変換素子を用いて、約１６０万画素相当の静止画像を得ることができる。
【００５４】
なお、以上の説明では、各静止画撮像モードでの撮像の際に、固体撮像素子が全ての光電変換素子からの電荷を用いて静止画像を生成した例を示したが、これに限るものではない。例えば、撮像領域における周辺部等、良好な信号特性が得られにくい領域に関しては、この領域を使用せずに、このような領域を除いた領域のみの光電変換素子からの電荷を用いて静止画像を生成しても良いことは言うまでもない。
【００５５】
【発明の効果】
請求項１に係る発明によれば、第２の撮像モードで撮像する際は、第１の撮像モードの撮像領域に属し、且つ第２の撮像モードの撮像領域に属さない領域からの電荷が水平転送ＣＣＤに転送されないため、電気信号を短時間で出力することが可能となる。
【００５６】
また、請求項２乃至４に係る発明によれば、動画撮像モード、各静止画撮像モード、高精細動画撮像モードのいずれの撮像モードでも水平転送ＣＣＤにおける電荷の転送速度を同一にしているため、水平方向の画素数が増加しても、これに伴い高周波数の駆動パルスを供給する必要がなく、消費電力の増大を防止でき、また、Ｓ／Ｎ劣化を防止できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る撮像装置を説明するための図である。
【図２】固体撮像素子における撮像領域を説明するための図である。
【図３】動画撮像モードでの動作を説明するための図である。
【図４】静止画撮像モードでの動作を説明するための図である。
【図５】高精細動画撮像モードでの動作を説明するための図である。
【図６】本発明に係る撮像装置における他の実施の形態を説明するための図である。
【図７】固体撮像素子の一部を示す図である。
【符号の説明】
１…光電変換素子
２…垂直転送ＣＣＤ
３…水平転送ＣＣＤ
１０…固体撮像素子
１１…タイミングジェネレータ
１２…制御部
１３…画像処理部
Claims (4)
- 水平方向及び垂直方向にマトリクス状に配列される複数の光電変換素子に蓄積される電荷を電気信号として出力する固体撮像素子を有する撮像装置であり、
前記複数の光電変換素子から読み出される電荷を垂直方向に転送する複数の垂直転送ＣＣＤと、
前記複数の垂直転送ＣＣＤから転送された電荷を水平方向に転送して、出力部を介して外部に出力する水平転送ＣＣＤと、
前記複数の垂直転送ＣＣＤから前記水平転送ＣＣＤに転送される電荷の中で、前記水平転送ＣＣＤの出力部から遠い側に転送される一部の電荷を遮断可能な遮断部と、
前記固体撮像素子を移動させると共に、前記遮断部を制御する制御部とを備え、
第１の撮像モードでは、前記制御部はレンズの光軸中心が前記固体撮像素子の第１の位置になるように前記固体撮像素子を移動させると共に、前記水平転送ＣＣＤの出力部から蓄積された全電荷を電気信号として出力するよう制御する一方、
第２の撮像モードでは、前記制御部はレンズの光軸中心が前記固体撮像素子の第２の位置になるように前記固体撮像素子を移動させると共に、前記水平転送ＣＣＤの出力部から遠い側に転送される一部の遮断を行い、遮断されない領域の電荷を電気信号として出力するよう制御することを特徴とする撮像装置。 - 前記第２の撮像モードは、動画像信号を撮像するための動画撮像モードであり、前記第１の撮像モードは、静止画像信号を撮像するための静止画撮像モードであり、前記動画撮像モードと前記静止画撮像モードとでは、前記水平転送ＣＣＤの電荷の転送速度が同一に設定されていることを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
- 前記第２の撮像モードは、動画像信号を撮像するための動画撮像モードであり、前記第１の撮像モードは、前記動画像信号に比して１フレームあたりの画素数が大なる高精細動画信号を撮像するための高精細動画撮像モードであり、前記動画撮像モードと前記高精細動画撮像モードとでは、前記水平転送ＣＣＤの電荷の転送速度が同一に設定されていることを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
- 前記第２の撮像モードは、静止画像信号を撮像するための第１の静止画撮像モードであり、前記第１の撮像モードは、前記静止画像信号に比して画素数の大なる高精細静止画像を撮像するための第２の静止画撮像モードであり、前記第１の静止画撮像モードと前記第２の静止画撮像モードとでは、前記水平転送ＣＣＤの電荷の転送速度が同一に設定されていることを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
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