JP3956719B2 - 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、異なる画面サイズの画像を撮像可能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シフトする垂直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シフトする水平ＣＣＤ（以下、ＨＣＣＤと記す）である。
【０００３】
光電変換素子１は、例えば水平及び垂直方向に所定画素分だけ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が発生する読み出しパルスのタイミングで、蓄えている電荷を隣接するＶＣＣＤ２に転送する。そして、ＶＣＣＤ２の垂直方向には、光電変換素子１の垂直配列数に対応する数の段が設けられており、タイミングジェネレータが発生する垂直パルスのタイミングで電荷を１段ずつＨＣＣＤ３方向にシフトさせる。
【０００４】
また、ＨＣＣＤ３の水平方向には、光電変換素子１の水平配列数に対応する数の段が設けられており、ＶＣＣＤ２から電荷が転送されると、タイミングジェネレータが発生する水平パルスのタイミングでこれを図面左方向にシフトさせる。
【０００５】
このように、固体撮像素子では、光電変換素子１に蓄えられた電荷が所定のタイミングで全てＶＣＣＤ２に転送され、ＶＣＣＤ２に転送された電荷をＨＣＣＤ３方向に順次シフトさせると共に、ＨＣＣＤ３に転送された電荷を順次水平方向にシフトさせ、光電変換素子１からの電荷が全て出力されるまでＶＣＣＤ２における垂直シフトとＨＣＣＤ３における水平シフトとを繰り返すことで１枚の画像情報を得ている。
【０００６】
固体撮像素子は、今日では例えばビデオカメラ、電子スチルカメラ等、様々な撮像機器で利用されているが、このような固体撮像素子の中には、全ての光電変換素子１からの電荷を用いて高解像度の静止画像情報を生成する静止画撮像モードと、一部の光電変換素子１からの電荷のみを用いて比較的低解像度の動画像情報を高速生成する動画撮像モードとを備えるものがある。
【０００７】
図８は、静止画撮像モードと動画撮像モードとを切り換えて撮像処理を行うことができる撮像装置を示す図であり、静止画撮像モードではほぼ画面全域の光電変換素子１からの電荷を用いて画像情報が生成される一方、動画撮像モードでは波線で示される画面中央領域Ａにおける光電変換素子１からの電荷を用いて画像情報が生成される。
【０００８】
また、同図における３ｏｕｔは、ＨＣＣＤ３における電荷出力段、４及び５は、光電変換素子１が配列されるものの光学的黒レベルの電荷（以下、ＯＢ情報とも記す）を出力するよう構成される水平ＯＢ部、６及び７は、ＶＣＣＤ２が垂直方向にシフトする電荷をＨＣＣＤ３に選択的に転送できるよう設けられる遮断部である。つまり、遮断部６及び７が遮断動作を行えば、ＶＣＣＤ２からの電荷はＨＣＣＤ３に転送されず、遮断部６及び７が遮断動作を行わなければ、ＶＣＣＤ２からの電荷はＨＣＣＤ３に転送される。
【０００９】
以下、静止画撮像モード及び動画撮像モードにおける動作を説明する。まず、静止画撮像モードでは、既に説明したように各光電変換素子１からの電荷が全てＶＣＣＤ２に転送され、ＶＣＣＤ２からＨＣＣＤ３へは、画面中央の水平２２２０画素に水平ＯＢ部４及び５の水平各３０画素を加えた合計２２８０画素単位で電荷が転送される。そして、ＨＣＣＤ３はＶＣＣＤ２から転送される２２８０画素毎の電荷を水平方向にシフトさせ、ＶＣＣＤ２における電荷シフトとＨＣＣＤ３における電荷シフトとを繰り返し行うことにより１枚の静止画像情報を出力する。その際、遮断部６及び７は、遮断動作を行わず、ＶＣＣＤ２からの電荷は全てＨＣＣＤ３に転送される。
【００１０】
一方、動画撮像モードおける動作は以下の通りである。遮断部６及び７はＶＣＣＤ２でシフトした電荷の遮断動作を行うため、遮断部６及び７により遮断されない画面中央領域Ａにおける電荷と水平ＯＢ部５の電荷とがＨＣＣＤ３に転送される。
【００１１】
図９は、ＨＣＣＤ３における電荷シフトの状態を示す図であり、画面中央領域Ａの最下部に位置する第１ラインの光電変換素子１からの水平７２０画素分の電荷（図９における７２０画素▲１▼）と、水平ＯＢ部５における同一垂直位置の水泳３０画素分の電荷とが図９（ａ）に示す如くＨＣＣＤ３に同時に転送され、ＨＣＣＤ３はこれを図面左方向にシフトさせる。
【００１２】
ここで、画面中央領域Ａの第１ラインからの電荷と、水平ＯＢ部５からの３０画素分の電荷との間には、遮断部７の遮断動作に伴って７５０画素分の電荷シフト用スペースが形成されており、図９（ｂ）に示す如く、このスペースに第１ラインの１ライン上である第２ラインからの電荷（図９における７２０画素▲２▼）が転送される。
【００１３】
その際、第１ラインの電荷と同時に転送された水平３０画素分の電荷と、第２ラインの電荷と同時に転送された水平３０画素分の電荷との間には、７２０画素分の電荷シフト用スペースが形成されている。そして、ＨＣＣＤ３は更に電荷の水平シフトを進め、図９（ｃ）に示す如く、第１ラインの電荷と同時に転送された水平３０画素分の電荷と、第２ラインの電荷と同時に転送された水平３０画素分の電荷との間に画面中央領域Ａの第３ラインからの電荷（図９における７２０画素▲３▼）が転送される。
【００１４】
その後も同様に、図９（ｄ）に示す如く、第２ラインの電荷と同時に転送された水平３０画素分の電荷と、第３ラインの電荷と同時に転送された水平３０画素分の電荷との間に画面中央領域Ａの第４ラインからの電荷（図９における７２０画素▲４▼）が転送される。
【００１５】
つまり、図８に示す固体撮像素子は、動画撮像モードで出力するラインの水平画素数が、画面全域の水平画素数の約１／３以下であることを利用して、水平ＯＢ部５からＨＣＣＤ３に転送された３０画素分毎の電荷により形成される電荷シフト用スペースに画面中央領域Ａの水平７２０画素分の電荷を転送したものであり、水平ＯＢ情報を用いたライン情報の補正処理を実現しつつ、動画像として充分な電荷転送速度を維持している。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、以上の如く固体撮像素子では、図９（ａ）で示した如く、画面中央領域Ａからの水平７２０画素分の電荷と水平ＯＢ部５からの水平３０画素分の電荷との間に少なくとも７５０画素分の電荷シフト用スペースを設けなければならない。従って、画面中央領域Ａにおける水平７２０画素の左右にはそれぞれ水平７５０画素分の領域が必要であり、画面全体の領域に対して画面中央領域Ａの割合が小さくならざるを得ないという問題がある。
【００１７】
別の言い方をすれば、画面全域における水平画素数を増加させることなく画面中央領域Ａの水平画素数のみを増加させることはできず、画面中央領域Ａの水平画素数を増加させるためには、固体撮像素子を大型化しなければならないという問題がある。
【００１８】
なお、画面中央領域Ａの左側の水平７５０画素の領域を取り除き、固体撮像素子の全水平画素数を１４７０として、この固体撮像素子の左側７２０画素を動画像出力用に使用し、右側７５０画素を含めた水平１４７０画素全体を静止画用に使用することも可能である。しかし、この場合、静止画像撮像時と動画像撮像時とでそれぞれの撮像領域の中心がずれるため、動画像撮像時に、固体撮像素子の物理的な位置を移動させたりする必要があり、そのための構成が不可欠であるという問題がある。
【００１９】
更に、図８に示した構成はそのままにして、ＨＣＣＤ３の駆動パルスを極端に高速化すれば、動画像撮像時でもライン情報とＯＢ情報とを出力することが可能となるが、この場合、ＨＣＣＤ３における電荷のシフト効率が著しく低下し、画質の劣化につながるという問題がある。また、駆動パルスの高速化は、消費電力の増大を引き起こし、発熱等の問題も生じる。
【００２０】
以上の如く、これまでの固体撮像素子では、静止画像出力用の静止画撮像モードと、動画像出力用の動画撮像モードとを備えていても、動画像撮像用の領域に関する制約が多く、静止画像と動画像とをそれぞれ好ましい画像サイズで出力できないという問題があった。
【００２１】
本発明に係る撮像装置は、このような問題点に鑑みなされたものであり、静止画像と動画像とをそれぞれ好ましい画像サイズで出力でき、且つ水平ＯＢ情報を利用したライン情報の補正処理も行えるようにした撮像装置を提供することを目的とする。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するために、以下の１）〜３）に記載の手段よりなる。
すなわち、
１）水平及び垂直方向にマトリクス状に配列され、入来する光情報を電荷に変換して出力する複数の第１の光電変換素子と、前記複数の第１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第１の垂直転送ＣＣＤとからなる撮像領域と、
水平及び垂直方向にマトリクス状に配列され、光学的黒レベルの電荷を出力する複数の第２の光電変換素子と、前記複数の第２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第２の垂直転送ＣＣＤとからなる光学的黒領域と、
前記第１の垂直転送ＣＣＤから転送される電荷と、前記第２の垂直転送ＣＣＤから転送される電荷とを水平方向に転送して外部に出力する水平転送ＣＣＤと、
前記撮像領域を水平方向に第１の領域と前記第１の領域より大なる第２の領域と前記第１の領域と同一の大きさの第３の領域とに分割し、前記第１の領域及び第３の領域における前記第１の垂直転送ＣＣＤから前記水平転送ＣＣＤに転送される電荷を選択的に遮断する遮断部と、
前記光学的黒領域における前記第２の垂直転送ＣＣＤからの電荷を、前記第２の領域に対応して前記水平転送ＣＣＤから転送される電荷の時間的に直前の位置となるよう前記第１の領域又は第３の領域に対応した時間分遅延させて前記水平転送ＣＣＤに転送する遅延手段と、
を備え、
第１の撮像モードでは、前記遮断部における遮断動作を行わずに、前記撮像領域からの電荷と前記光学的黒領域からの電荷とから成る画像情報を出力する一方、
第２の撮像モードでは、前記遮断部における遮断動作を行うと共に、前記直前の位置まで遅延された光学的黒領域からの電荷と、これに連続して前記撮像領域から前記第１の領域及び第３の領域を除いた第２の領域からの電荷を出力するようにしたことを特徴とするものである。
２）また、前記遅延手段は、レジスタであることを特徴とするものである。
３）さらに、前記遅延手段は、前記第１の撮像モードでは、前記第１の垂直転送ＣＣＤにおける駆動パルス及び前記第２の垂直転送ＣＣＤにおける駆動パルスとして同一のパルスを供給する一方、前記第２の撮像モードでは、前記第１の垂直転送ＣＣＤにおける駆動パルスと前記第２の垂直転送ＣＣＤにおける駆動パルスとして前記光学的黒領域における前記第２の垂直転送ＣＣＤからの電荷を、前記第２の領域に対応して前記水平転送ＣＣＤから転送される電荷の時間的に直前の位置となるよう前記第１の領域又は第３の領域に対応した時間分遅延させた位相が異なるパルスを供給するようにしたことを特徴とするものである。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態につき、好ましい実施例により説明する。
（第１実施例）
図１は、本発明の第１実施例に係る撮像装置を説明するための図であり、１１は図示しないＶＣＣＤから転送される電荷を水平方向にシフトするＨＣＣＤ、１１ｏｕｔはＨＣＣＤ１１における電荷出力段、１２及び１３はそれぞれ光電変換素子が配列されるものの、光学的黒レベルの電荷を出力するよう構成される水平ＯＢ部、１４及び１５は図示しないＶＣＣＤが垂直方向にシフトする電荷をＨＣＣＤ１１に選択的に転送できるよう設けられる遮断部、１６は水平ＯＢ部１２における図示しないＶＣＣＤから転送される電荷を所定時間遅延させて出力するレジスタ部である。
【００２７】
なお、ここで示す実施例では、水平１９７８画素の領域の中央に波線で示す画面中央領域Ｂが設けられており、静止画撮像モードでは、ほぼ画面全域の光電変換素子からの電荷を用いて画像情報が生成される一方、動画撮像モードでは画面中央領域Ｂにおける光電変換素子からの電荷を用いて画像情報が生成される。また、水平１９７８画素の領域及び水平ＯＢ部１２及び１３には、図７で示した如く、光電変換素子１とＶＣＣＤ２とが設けられており、ＶＣＣＤ２によってＨＣＣＤ１１方向に電荷がシフトされる。
【００２８】
以下、第１実施例に係る撮像装置の動作を説明する。ここでは、まず、動画撮像モードにおいて動画像情報を出力する際の動作を図１及び図２を併用して説明する。なお、その際、遮断部１４及び１５はＶＣＣＤ２によりシフトされる電荷の遮断動作を行うため、画面左側の水平１７３画素の領域における光電変換素子１から出力される電荷は全て遮断部１４により遮断されてＨＣＣＤ１１には転送されず、画面右側の水平１７３画素の領域及び水平ＯＢ部１３における光電変換素子１から出力される電荷は全て遮断部１５により遮断されてＨＣＣＤ１１には転送されない。
【００２９】
従って、動画撮像モードでは、画面中央領域Ｂからの電荷と水平ＯＢ部１２からの電荷とがＨＣＣＤ１１に転送されることになる。以下、その際の動作を詳細に説明すると、まず、図２（ａ）に示す如く、画面中央領域Ｂの最下部に位置する第１ラインの光電変換素子１からの水平１３４０画素分の電荷（図２における１３４０画素▲１▼）がＨＣＣＤ１１に転送される。その際、水平ＯＢ部１２における前記第１ラインと垂直同一位置を成す水平３６画素分の電荷は、水平ＯＢ部１２からレジスタ部１６に転送される。
【００３０】
次に、ＨＣＣＤ１１は、水平１３４０画素分の電荷を図面左方向にシフトし、図２（ｂ）に示す如く、画面中央領域Ｂの第１ラインにおける水平１３４０画素の電荷の直前に水平ＯＢ部１２からの電荷が転送される。このように、画面中央領域Ｂからの電荷のＨＣＣＤ１１への転送タイミングと、水平ＯＢ部１２からの電荷のＨＣＣＤ１１への転送タイミングとがずれ、水平１３４０画素の電荷の直前に水平ＯＢ部１２からの電荷が転送されるよう、所定の駆動パルスがレジスタ部１６に供給される。なお、この駆動パルスは、図示しないタイミングジェネレータにより発生され、ＨＣＣＤ１１に供給される水平パルスから生成することができる。
【００３１】
そして、ＨＣＣＤ１１が更に電荷のシフトを進めると、図２（ｃ）に示す如く、画面中央領域Ｂの第１ラインの１ライン上である第２ラインからの電荷（図２における１３４０画素▲２▼）が第１ラインの電荷と３６画素分の電荷シフト用スペースを形成しつつＨＣＣＤ１１に転送される。
【００３２】
更に電荷のシフトが進み、図２（ｄ）に示す如く、画面中央領域Ｂの第１ラインの電荷（図２における１３４０画素▲１▼）と、画面中央領域Ｂの第２ラインの電荷（図２における１３４０画素▲２▼）との間に形成されている３６画素分の電荷シフト用スペースに、水平ＯＢ部１２からの水平３６画素分の電荷がレジスタ部１６を介して転送される。
【００３３】
その後も同様に、画面中央領域Ｂからの電荷と水平ＯＢ部１２からの電荷とが交互にＨＣＣＤ１１に転送されて、画面中央領域Ｂの全てのラインにおける電荷が出力される。このようにして、１画面分の画像情報が出力されるが、この画像情報を例えば１秒間に６０枚ずつ出力することにより動画像情報を形成することができる。このようにして、画面中央領域Ｂの全てのラインにおける電荷と、このライン情報の補正に用いられる水平ＯＢ情報とを動画像情報として出力することができる。
【００３４】
以上の如く、動画撮像モードでは、第１ラインの電荷に対応する水平ＯＢ情報、第１ラインの電荷（図２における１３４０画素▲１▼）、第２ラインの電荷に対応する水平ＯＢ情報、第２ラインの電荷（図２における１３４０画素▲２▼）の順に、同一ラインの水平ＯＢ情報とライン情報とが連続して出力される。従って、水平ＯＢ情報を用いてライン情報の補正を行う際には、連続して出力されている水平ＯＢ情報とライン情報とを１つの組としてライン情報のレベル補正等を行うことができる。
【００３５】
一方、静止画撮像モードにおいて静止画像情報を出力する際の動作は次の通りである。なお、静止画撮像モードにおいては、遮断部１４及び１５はＶＣＣＤ２によりシフトされる電荷の遮断動作を行わないため、水平１９７８画素の領域及び水平ＯＢ部１３からの全ての電荷がＨＣＣＤ１１に転送される。ここで、静止画撮像モードにおいては、水平ＯＢ部１２からの電荷がレジスタ部１６を介して遅れてＨＣＣＤ１１に転送されるため、ＨＣＣＤ１１による電荷の水平シフトは、水平ＯＢ部１２からの電荷がＨＣＣＤ１１に転送された後に開始することになる。
【００３６】
ＨＣＣＤ１１に転送された水平１９７８画素分の電荷は、図面左方向にシフトされ、全ての電荷がＨＣＣＤ１１の出力段１１ｏｕｔから出力されると、再び次のラインの電荷がＨＣＣＤ１１に転送される。そして、この動作を全ての電荷が出力されるまで繰り返すことにより、全てのラインにおける電荷と、このライン情報の補正に用いられる水平ＯＢ情報とを静止画像情報として出力することができる。
【００３７】
なお、以上に示した実施例では、静止画撮像モードにおいて、各ラインにおける電荷をＨＣＣＤ１１に転送してから、水平ＯＢ部１２の電荷をＨＣＣＤ１１に転送するまでの期間、ＨＣＣＤ１１における電荷の水平シフトを停止する制御を行う。しかし、静止画撮像モードに限り、水平ＯＢ部１２からの電荷をＨＣＣＤ１１に直接転送できるような構成とすれば、水平ＯＢ部１２及び１３を含めた水平１９７８画素の電荷を全て同一のタイミングでＨＣＣＤ１１に転送でき、ＨＣＣＤ１１における電荷の水平シフトを停止させる制御は不要である。
【００３８】
また、以上の如く、動画撮像モードにおいて水平ＯＢ部１２からの電荷をレジスタ部１６を介してＨＣＣＤ１１に転送するのではなく、水平ＯＢ部１２からＨＣＣＤ１１に直接電荷を転送できるよう構成することもできる。この場合、レジスタ部１６を設ける必要はない。
【００３９】
そして、このようにレジスタ部１６を設けない場合には、動画撮像モードにおいては、水平ＯＢ部１２におけるＶＣＣＤ２とその他の領域におけるＶＣＣＤ２とに位相が異なる垂直パルスを供給し、静止画撮像モードでは、全てのＶＣＣＤ２に同一の垂直パルスを供給することになる。
【００４０】
より具体的には、動画撮像モードにおいては、水平ＯＢ部１２以外の領域におけるＶＣＣＤ２に図３（ａ）に示す如く垂直パルスを供給し、水平ＯＢ部１２におけるＶＣＣＤ２に図３（ｂ）に示す如く、これよりも位相の遅れた垂直パルスを供給すれば良い。なお、その際、図３（ａ）に示される垂直パルスと図３（ｂ）に示される垂直パルスとの位相差は、図２（ａ）に示される第１ラインの電荷が図２（ｂ）に示される位置までシフトされる時間に相当するよう設定されることは言うまでもない。
【００４１】
（第２実施例）
図４は、本発明の第２実施例に係る撮像装置を説明するための図であり、２１は図示しないＶＣＣＤから転送される電荷を水平方向にシフトするＨＣＣＤ、２１ｏｕｔはＨＣＣＤ２１における電荷出力段、２２及び２３はそれぞれ光電変換素子が配列されるものの、光学的黒レベルの電荷を出力するよう構成される水平ＯＢ部、２４及び２５は図示しないＶＣＣＤが垂直方向にシフトする電荷をＨＣＣＤ２１に選択的に転送できるよう設けられる遮断部、２６は水平ＯＢ部２３における図示しないＶＣＣＤから転送される電荷を所定時間遅延させて出力するレジスタ部である。
【００４２】
なお、第２実施例に係る撮像装置では、第１実施例と同様に、水平１９７８画素の領域の中央に波線で示す画面中央領域Ｃが設けられており、静止画撮像モードでは、ほぼ画面全域の光電変換素子からの電荷を用いて画像情報が生成される一方、動画撮像モードでは画面中央領域Ｃにおける光電変換素子からの電荷を用いて画像情報が生成される。また、水平１９７８画素の領域及び水平ＯＢ部２２及び２３には、図７で示した如く、光電変換素子１とＶＣＣＤ２とが設けられており、ＶＣＣＤ２によってＨＣＣＤ２１方向に電荷がシフトされる。つまり、第２実施例に係る撮像装置は、第１実施例に係る撮像装置と比較すると、大まかには水平ＯＢ部、遮断部、レジスタ部等に変更がある。
【００４３】
以下、第２実施例に係る撮像装置の動作を説明する。ここでは、まず、静止画撮像モードにおいて動画像情報を出力する際の動作を図４及び図５を併用して説明する。なお、その際、遮断部２４及び２５はＶＣＣＤ２によりシフトされる電荷の遮断動作を行うため、画面左側の水平１７３画素の領域における光電変換素子１から出力される電荷は全て遮断部２４により遮断されてＨＣＣＤ２１には転送されず、画面右側の水平１７３画素の領域及び水平ＯＢ部２３における光電変換素子１から出力される電荷は全て遮断部２５により遮断されてＨＣＣＤ２１には転送されない。
【００４４】
従って、動画撮像モードでは、画面中央領域Ｃからの電荷と水平ＯＢ部２３からの電荷とがＨＣＣＤ２１に転送されることになる。ここで、第２実施例に係る撮像装置は、第１実施例に係る撮像装置とは異なり、画面右側の水平ＯＢ部２３からの電荷を水平ＯＢ情報として利用する。なお、第２実施例に係る撮像装置では、水平ＯＢ部２３からの電荷はレジスタ部２６を介してＨＣＣＤ２１に転送されるため、後述の如く同一ラインのライン情報と水平ＯＢ情報とは連続して出力されない。
【００４５】
以下、その際の動作を詳細に説明すると、まず、図５（ａ）に示す如く、画面中央領域Ｃの最下部に位置する第１ラインより１ライン下となるラインと垂直同一位置を成す水平３６画素分の電荷がレジスタ部２６により所定時間遅延された後に、ＨＣＣＤ２１に転送される。
【００４６】
そして、この水平３６画素分の電荷が図面左方向にシフトされ、図５（ｂ）に示す如く、この水平３６画素分の電荷の直前に、画面中央領域Ｃの第１ラインの光電変換素子１からの水平１３４０画素分の電荷（図５における１３４０画素▲１▼）が転送される。その際、水平ＯＢ部２３における前記第１ラインと垂直同一位置を成す水平３６画素分の電荷は、水平ＯＢ部２３からレジスタ部２６に転送される。
【００４７】
そして、レジスタ部２６内の水平３６画素の電荷は、図５（ｃ）に示すタイミングでレジスタ部２６からＨＣＣＤ２１に転送される。つまり、同一ラインにおけるライン情報と水平ＯＢ情報とは、ＨＣＣＤ２１からの出力時に連続しない。また、第１ラインと垂直同一位置を成す水平３６画素分の電荷と、１つ前の水平３６画素分の電荷との間には、１３４０画素分の電荷シフト用スペースが形成される。
【００４８】
更に電荷のシフトが進み、図５（ｄ）に示す如く、第１ラインと垂直同一位置を成す水平３６画素分の電荷と、１つ前の水平３６画素分の電荷との間に形成される１３４０画素分の電荷シフト用スペースに、画面中央領域Ｃの第２ラインの電荷（図５における１３４０画素▲２▼）が転送される。
【００４９】
以上のように、第２実施例に係る撮像装置においても、画面中央領域Ｃからの電荷のＨＣＣＤ２１への転送タイミングと、水平ＯＢ部２３からの電荷のＨＣＣＤ２１への転送タイミングとがずれ、水平ＯＢ部２３からの電荷の直前に水平１３４０画素の電荷が転送されるよう、所定の駆動パルスがレジスタ部２６に供給される。
【００５０】
その後も同様に、画面中央領域Ｃからの電荷と水平ＯＢ部２３からの電荷とが交互にＨＣＣＤ２１に転送されて、画面中央領域Ｃの全てのラインにおける電荷が出力される。このようにして、１画面分の画像情報が出力されるが、この画像情報を例えば１秒間に６０枚ずつ出力することにより第１実施例と同様に動画像情報を形成することができる。このようにして、画面中央領域Ｃの全てのラインにおける電荷と、このライン情報の補正に用いられる水平ＯＢ情報とを動画像情報として出力することができる。
【００５１】
以上の如く、第２実施例における動画撮像モードでは、第１ラインの電荷（図５における１３４０画素▲１▼）、１ライン前の電荷に対応する水平ＯＢ情報、第２ラインの電荷（図５における１３４０画素▲２▼）、第１ラインの電荷に対応する水平ＯＢ情報、の順に、同一ラインの水平ＯＢ情報とライン情報とが間隔を空けて出力される。従って、水平ＯＢ情報を用いてライン情報の補正を行う際には、連続して出力されている水平ＯＢ情報とライン情報とが１つの組となるよう、出力される情報の順序を入れ替えた後にライン情報のレベル補正等を行えば良い。
【００５２】
一方、静止画撮像モードにおいて静止画像情報を出力する際の動作は次の通りである。なお、静止画撮像モードにおいては、遮断部２４及び２５はＶＣＣＤ２によりシフトされる電荷の遮断動作を行わないため、水平１９７８画素の領域及び水平ＯＢ部２２からの全ての電荷がＨＣＣＤ２１に転送される。ここで、静止画撮像モードにおいては、水平ＯＢ部２３からの電荷がレジスタ部２６を介して遅れてＨＣＣＤ２１に転送されるため、ＨＣＣＤ２１による電荷の水平シフトは、水平ＯＢ部２３からの電荷がＨＣＣＤ２１に転送された後に開始することになる。
【００５３】
ＨＣＣＤ２１に転送された水平１９７８画素分の電荷は、図面左方向にシフトされ、全ての電荷がＨＣＣＤ２１の出力段２１ｏｕｔから出力されると、再び次のラインの電荷がＨＣＣＤ２１に転送される。そして、この動作を全ての電荷が出力されるまで繰り返すことにより、全てのラインにおける電荷と、このライン情報の補正に用いられる水平ＯＢ情報とを静止画像情報として出力することができる。
【００５４】
なお、以上に示した実施例では、静止画撮像モードにおいて、各ラインにおける電荷をＨＣＣＤ２１に転送してから、水平ＯＢ部２３の電荷をＨＣＣＤ２１に転送するまでの期間、ＨＣＣＤ２１における電荷の水平シフトを停止させる制御を行う。しかし、静止画撮像モードに限り、水平ＯＢ部２３からの電荷をＨＣＣＤ２１に直接転送できるような構成とすれば、水平ＯＢ部２２及び２３を含めた水平１９７８画素の電荷を全て同一のタイミングでＨＣＣＤ２１に転送でき、ＨＣＣＤ２１における電荷の水平シフトを停止させる制御は不要である。
【００５５】
また、第１実施例に係る撮像装置と同様に、動画撮像モードにおいて水平ＯＢ部２３からの電荷をレジスタ部２６を介してＨＣＣＤ２１に転送するのではなく、水平ＯＢ部２３からＨＣＣＤ２１に直接電荷を転送できるよう構成することもできる。この場合、レジスタ部２６を設ける必要はない。
【００５６】
そして、このようにレジスタ部２６を設けない場合には、動画撮像モードにおいては、水平ＯＢ部２３におけるＶＣＣＤ２とその他の領域におけるＶＣＣＤ２とに位相が異なる垂直パルスを供給し、静止画撮像モードでは、全てのＶＣＣＤ２に同一の垂直パルスを供給することになる。
【００５７】
より具体的には、動画撮像モードにおいては、水平ＯＢ部２３以外の領域におけるＶＣＣＤ２に図６（ａ）に示す如く垂直パルスを供給し、水平ＯＢ部２３におけるＶＣＣＤ２に図６（ｂ）に示す如く、これよりも位相の進んだ垂直パルスを供給すれば良い。なお、その際、図６（ａ）に示される垂直パルスと図６（ｂ）に示される垂直パルスとの位相差は、図６（ａ）に示される３６画素分の電荷が図６（ｂ）に示される位置までシフトされる時間に相当するよう設定されることは言うまでもない。
【００５８】
以上のように本発明に係る撮像装置によれば、静止画像情報出力用の静止画撮像モードと動画像情報出力用の動画撮像モードとを備える場合であっても、動画撮像モードにおける画像サイズの制約がなく、必要なサイズの動画像情報を出力することが可能となる。
【００５９】
なお、図１及び図４で示した例では、動画撮像モードにおいて、水平１３４０画素が読み出されることになるため、ＮＴＳＣ方式等の標準精細度のテレビジョン信号のみならず、これよりも解像度の高い高精細度のテレビジョン信号として動画像情報を出力することも可能となる。また、標準精細度のテレビジョン信号として出力する場合であっても、読み出した画像情報の外周部を手ぶれ補正用の処理や他の目的で使用することにより、より映像品質を高めることが可能となる。
【００６０】
【発明の効果】
本発明に係る撮像装置によれば、撮像領域全体に対して第２の撮像モード時に出力する第２の領域の大きさを極端に小さくする必要がなく、第２の撮像モードにおいても必要なサイズの画像情報を出力することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施例に係る撮像装置の構成を説明するための図である。
【図２】第１実施例に係る撮像装置におけるＨＣＣＤ１１の電荷シフト状態を説明するための図である。
【図３】第１実施例に係る撮像装置におけるＶＣＣＤ２に供給される駆動パルスの一例を示す図である。
【図４】第２実施例に係る撮像装置の構成を説明するための図である。
【図５】第２実施例に係る撮像装置におけるＨＣＣＤ２１の電荷シフト状態を説明するための図である。
【図６】第２実施例に係る撮像装置におけるＶＣＣＤ２に供給される駆動パルスの一例を示す図である。
【図７】光電変換素子１及びＶＣＣＤ２の配列を示す図である。
【図８】従来の撮像装置における構成を説明するための図である。
【図９】従来の撮像装置におけるＨＣＣＤ３の電荷シフト状態を説明するための図である。
【符号の説明】
１…光電変換素子
２…垂直ＣＣＤ
３、１１、２１…水平ＣＣＤ
４、５、１２、１３、２２、２３…水平ＯＢ部
６、７、１４、１５、２４、２５…遮断部
８…固体撮像素子
１６、２６…レジスタ部
【発明の属する技術分野】
本発明は、異なる画面サイズの画像を撮像可能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シフトする垂直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シフトする水平ＣＣＤ（以下、ＨＣＣＤと記す）である。
【０００３】
光電変換素子１は、例えば水平及び垂直方向に所定画素分だけ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が発生する読み出しパルスのタイミングで、蓄えている電荷を隣接するＶＣＣＤ２に転送する。そして、ＶＣＣＤ２の垂直方向には、光電変換素子１の垂直配列数に対応する数の段が設けられており、タイミングジェネレータが発生する垂直パルスのタイミングで電荷を１段ずつＨＣＣＤ３方向にシフトさせる。
【０００４】
また、ＨＣＣＤ３の水平方向には、光電変換素子１の水平配列数に対応する数の段が設けられており、ＶＣＣＤ２から電荷が転送されると、タイミングジェネレータが発生する水平パルスのタイミングでこれを図面左方向にシフトさせる。
【０００５】
このように、固体撮像素子では、光電変換素子１に蓄えられた電荷が所定のタイミングで全てＶＣＣＤ２に転送され、ＶＣＣＤ２に転送された電荷をＨＣＣＤ３方向に順次シフトさせると共に、ＨＣＣＤ３に転送された電荷を順次水平方向にシフトさせ、光電変換素子１からの電荷が全て出力されるまでＶＣＣＤ２における垂直シフトとＨＣＣＤ３における水平シフトとを繰り返すことで１枚の画像情報を得ている。
【０００６】
固体撮像素子は、今日では例えばビデオカメラ、電子スチルカメラ等、様々な撮像機器で利用されているが、このような固体撮像素子の中には、全ての光電変換素子１からの電荷を用いて高解像度の静止画像情報を生成する静止画撮像モードと、一部の光電変換素子１からの電荷のみを用いて比較的低解像度の動画像情報を高速生成する動画撮像モードとを備えるものがある。
【０００７】
図８は、静止画撮像モードと動画撮像モードとを切り換えて撮像処理を行うことができる撮像装置を示す図であり、静止画撮像モードではほぼ画面全域の光電変換素子１からの電荷を用いて画像情報が生成される一方、動画撮像モードでは波線で示される画面中央領域Ａにおける光電変換素子１からの電荷を用いて画像情報が生成される。
【０００８】
また、同図における３ｏｕｔは、ＨＣＣＤ３における電荷出力段、４及び５は、光電変換素子１が配列されるものの光学的黒レベルの電荷（以下、ＯＢ情報とも記す）を出力するよう構成される水平ＯＢ部、６及び７は、ＶＣＣＤ２が垂直方向にシフトする電荷をＨＣＣＤ３に選択的に転送できるよう設けられる遮断部である。つまり、遮断部６及び７が遮断動作を行えば、ＶＣＣＤ２からの電荷はＨＣＣＤ３に転送されず、遮断部６及び７が遮断動作を行わなければ、ＶＣＣＤ２からの電荷はＨＣＣＤ３に転送される。
【０００９】
以下、静止画撮像モード及び動画撮像モードにおける動作を説明する。まず、静止画撮像モードでは、既に説明したように各光電変換素子１からの電荷が全てＶＣＣＤ２に転送され、ＶＣＣＤ２からＨＣＣＤ３へは、画面中央の水平２２２０画素に水平ＯＢ部４及び５の水平各３０画素を加えた合計２２８０画素単位で電荷が転送される。そして、ＨＣＣＤ３はＶＣＣＤ２から転送される２２８０画素毎の電荷を水平方向にシフトさせ、ＶＣＣＤ２における電荷シフトとＨＣＣＤ３における電荷シフトとを繰り返し行うことにより１枚の静止画像情報を出力する。その際、遮断部６及び７は、遮断動作を行わず、ＶＣＣＤ２からの電荷は全てＨＣＣＤ３に転送される。
【００１０】
一方、動画撮像モードおける動作は以下の通りである。遮断部６及び７はＶＣＣＤ２でシフトした電荷の遮断動作を行うため、遮断部６及び７により遮断されない画面中央領域Ａにおける電荷と水平ＯＢ部５の電荷とがＨＣＣＤ３に転送される。
【００１１】
図９は、ＨＣＣＤ３における電荷シフトの状態を示す図であり、画面中央領域Ａの最下部に位置する第１ラインの光電変換素子１からの水平７２０画素分の電荷（図９における７２０画素▲１▼）と、水平ＯＢ部５における同一垂直位置の水泳３０画素分の電荷とが図９（ａ）に示す如くＨＣＣＤ３に同時に転送され、ＨＣＣＤ３はこれを図面左方向にシフトさせる。
【００１２】
ここで、画面中央領域Ａの第１ラインからの電荷と、水平ＯＢ部５からの３０画素分の電荷との間には、遮断部７の遮断動作に伴って７５０画素分の電荷シフト用スペースが形成されており、図９（ｂ）に示す如く、このスペースに第１ラインの１ライン上である第２ラインからの電荷（図９における７２０画素▲２▼）が転送される。
【００１３】
その際、第１ラインの電荷と同時に転送された水平３０画素分の電荷と、第２ラインの電荷と同時に転送された水平３０画素分の電荷との間には、７２０画素分の電荷シフト用スペースが形成されている。そして、ＨＣＣＤ３は更に電荷の水平シフトを進め、図９（ｃ）に示す如く、第１ラインの電荷と同時に転送された水平３０画素分の電荷と、第２ラインの電荷と同時に転送された水平３０画素分の電荷との間に画面中央領域Ａの第３ラインからの電荷（図９における７２０画素▲３▼）が転送される。
【００１４】
その後も同様に、図９（ｄ）に示す如く、第２ラインの電荷と同時に転送された水平３０画素分の電荷と、第３ラインの電荷と同時に転送された水平３０画素分の電荷との間に画面中央領域Ａの第４ラインからの電荷（図９における７２０画素▲４▼）が転送される。
【００１５】
つまり、図８に示す固体撮像素子は、動画撮像モードで出力するラインの水平画素数が、画面全域の水平画素数の約１／３以下であることを利用して、水平ＯＢ部５からＨＣＣＤ３に転送された３０画素分毎の電荷により形成される電荷シフト用スペースに画面中央領域Ａの水平７２０画素分の電荷を転送したものであり、水平ＯＢ情報を用いたライン情報の補正処理を実現しつつ、動画像として充分な電荷転送速度を維持している。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、以上の如く固体撮像素子では、図９（ａ）で示した如く、画面中央領域Ａからの水平７２０画素分の電荷と水平ＯＢ部５からの水平３０画素分の電荷との間に少なくとも７５０画素分の電荷シフト用スペースを設けなければならない。従って、画面中央領域Ａにおける水平７２０画素の左右にはそれぞれ水平７５０画素分の領域が必要であり、画面全体の領域に対して画面中央領域Ａの割合が小さくならざるを得ないという問題がある。
【００１７】
別の言い方をすれば、画面全域における水平画素数を増加させることなく画面中央領域Ａの水平画素数のみを増加させることはできず、画面中央領域Ａの水平画素数を増加させるためには、固体撮像素子を大型化しなければならないという問題がある。
【００１８】
なお、画面中央領域Ａの左側の水平７５０画素の領域を取り除き、固体撮像素子の全水平画素数を１４７０として、この固体撮像素子の左側７２０画素を動画像出力用に使用し、右側７５０画素を含めた水平１４７０画素全体を静止画用に使用することも可能である。しかし、この場合、静止画像撮像時と動画像撮像時とでそれぞれの撮像領域の中心がずれるため、動画像撮像時に、固体撮像素子の物理的な位置を移動させたりする必要があり、そのための構成が不可欠であるという問題がある。
【００１９】
更に、図８に示した構成はそのままにして、ＨＣＣＤ３の駆動パルスを極端に高速化すれば、動画像撮像時でもライン情報とＯＢ情報とを出力することが可能となるが、この場合、ＨＣＣＤ３における電荷のシフト効率が著しく低下し、画質の劣化につながるという問題がある。また、駆動パルスの高速化は、消費電力の増大を引き起こし、発熱等の問題も生じる。
【００２０】
以上の如く、これまでの固体撮像素子では、静止画像出力用の静止画撮像モードと、動画像出力用の動画撮像モードとを備えていても、動画像撮像用の領域に関する制約が多く、静止画像と動画像とをそれぞれ好ましい画像サイズで出力できないという問題があった。
【００２１】
本発明に係る撮像装置は、このような問題点に鑑みなされたものであり、静止画像と動画像とをそれぞれ好ましい画像サイズで出力でき、且つ水平ＯＢ情報を利用したライン情報の補正処理も行えるようにした撮像装置を提供することを目的とする。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するために、以下の１）〜３）に記載の手段よりなる。
すなわち、
１）水平及び垂直方向にマトリクス状に配列され、入来する光情報を電荷に変換して出力する複数の第１の光電変換素子と、前記複数の第１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第１の垂直転送ＣＣＤとからなる撮像領域と、
水平及び垂直方向にマトリクス状に配列され、光学的黒レベルの電荷を出力する複数の第２の光電変換素子と、前記複数の第２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第２の垂直転送ＣＣＤとからなる光学的黒領域と、
前記第１の垂直転送ＣＣＤから転送される電荷と、前記第２の垂直転送ＣＣＤから転送される電荷とを水平方向に転送して外部に出力する水平転送ＣＣＤと、
前記撮像領域を水平方向に第１の領域と前記第１の領域より大なる第２の領域と前記第１の領域と同一の大きさの第３の領域とに分割し、前記第１の領域及び第３の領域における前記第１の垂直転送ＣＣＤから前記水平転送ＣＣＤに転送される電荷を選択的に遮断する遮断部と、
前記光学的黒領域における前記第２の垂直転送ＣＣＤからの電荷を、前記第２の領域に対応して前記水平転送ＣＣＤから転送される電荷の時間的に直前の位置となるよう前記第１の領域又は第３の領域に対応した時間分遅延させて前記水平転送ＣＣＤに転送する遅延手段と、
を備え、
第１の撮像モードでは、前記遮断部における遮断動作を行わずに、前記撮像領域からの電荷と前記光学的黒領域からの電荷とから成る画像情報を出力する一方、
第２の撮像モードでは、前記遮断部における遮断動作を行うと共に、前記直前の位置まで遅延された光学的黒領域からの電荷と、これに連続して前記撮像領域から前記第１の領域及び第３の領域を除いた第２の領域からの電荷を出力するようにしたことを特徴とするものである。
２）また、前記遅延手段は、レジスタであることを特徴とするものである。
３）さらに、前記遅延手段は、前記第１の撮像モードでは、前記第１の垂直転送ＣＣＤにおける駆動パルス及び前記第２の垂直転送ＣＣＤにおける駆動パルスとして同一のパルスを供給する一方、前記第２の撮像モードでは、前記第１の垂直転送ＣＣＤにおける駆動パルスと前記第２の垂直転送ＣＣＤにおける駆動パルスとして前記光学的黒領域における前記第２の垂直転送ＣＣＤからの電荷を、前記第２の領域に対応して前記水平転送ＣＣＤから転送される電荷の時間的に直前の位置となるよう前記第１の領域又は第３の領域に対応した時間分遅延させた位相が異なるパルスを供給するようにしたことを特徴とするものである。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態につき、好ましい実施例により説明する。
（第１実施例）
図１は、本発明の第１実施例に係る撮像装置を説明するための図であり、１１は図示しないＶＣＣＤから転送される電荷を水平方向にシフトするＨＣＣＤ、１１ｏｕｔはＨＣＣＤ１１における電荷出力段、１２及び１３はそれぞれ光電変換素子が配列されるものの、光学的黒レベルの電荷を出力するよう構成される水平ＯＢ部、１４及び１５は図示しないＶＣＣＤが垂直方向にシフトする電荷をＨＣＣＤ１１に選択的に転送できるよう設けられる遮断部、１６は水平ＯＢ部１２における図示しないＶＣＣＤから転送される電荷を所定時間遅延させて出力するレジスタ部である。
【００２７】
なお、ここで示す実施例では、水平１９７８画素の領域の中央に波線で示す画面中央領域Ｂが設けられており、静止画撮像モードでは、ほぼ画面全域の光電変換素子からの電荷を用いて画像情報が生成される一方、動画撮像モードでは画面中央領域Ｂにおける光電変換素子からの電荷を用いて画像情報が生成される。また、水平１９７８画素の領域及び水平ＯＢ部１２及び１３には、図７で示した如く、光電変換素子１とＶＣＣＤ２とが設けられており、ＶＣＣＤ２によってＨＣＣＤ１１方向に電荷がシフトされる。
【００２８】
以下、第１実施例に係る撮像装置の動作を説明する。ここでは、まず、動画撮像モードにおいて動画像情報を出力する際の動作を図１及び図２を併用して説明する。なお、その際、遮断部１４及び１５はＶＣＣＤ２によりシフトされる電荷の遮断動作を行うため、画面左側の水平１７３画素の領域における光電変換素子１から出力される電荷は全て遮断部１４により遮断されてＨＣＣＤ１１には転送されず、画面右側の水平１７３画素の領域及び水平ＯＢ部１３における光電変換素子１から出力される電荷は全て遮断部１５により遮断されてＨＣＣＤ１１には転送されない。
【００２９】
従って、動画撮像モードでは、画面中央領域Ｂからの電荷と水平ＯＢ部１２からの電荷とがＨＣＣＤ１１に転送されることになる。以下、その際の動作を詳細に説明すると、まず、図２（ａ）に示す如く、画面中央領域Ｂの最下部に位置する第１ラインの光電変換素子１からの水平１３４０画素分の電荷（図２における１３４０画素▲１▼）がＨＣＣＤ１１に転送される。その際、水平ＯＢ部１２における前記第１ラインと垂直同一位置を成す水平３６画素分の電荷は、水平ＯＢ部１２からレジスタ部１６に転送される。
【００３０】
次に、ＨＣＣＤ１１は、水平１３４０画素分の電荷を図面左方向にシフトし、図２（ｂ）に示す如く、画面中央領域Ｂの第１ラインにおける水平１３４０画素の電荷の直前に水平ＯＢ部１２からの電荷が転送される。このように、画面中央領域Ｂからの電荷のＨＣＣＤ１１への転送タイミングと、水平ＯＢ部１２からの電荷のＨＣＣＤ１１への転送タイミングとがずれ、水平１３４０画素の電荷の直前に水平ＯＢ部１２からの電荷が転送されるよう、所定の駆動パルスがレジスタ部１６に供給される。なお、この駆動パルスは、図示しないタイミングジェネレータにより発生され、ＨＣＣＤ１１に供給される水平パルスから生成することができる。
【００３１】
そして、ＨＣＣＤ１１が更に電荷のシフトを進めると、図２（ｃ）に示す如く、画面中央領域Ｂの第１ラインの１ライン上である第２ラインからの電荷（図２における１３４０画素▲２▼）が第１ラインの電荷と３６画素分の電荷シフト用スペースを形成しつつＨＣＣＤ１１に転送される。
【００３２】
更に電荷のシフトが進み、図２（ｄ）に示す如く、画面中央領域Ｂの第１ラインの電荷（図２における１３４０画素▲１▼）と、画面中央領域Ｂの第２ラインの電荷（図２における１３４０画素▲２▼）との間に形成されている３６画素分の電荷シフト用スペースに、水平ＯＢ部１２からの水平３６画素分の電荷がレジスタ部１６を介して転送される。
【００３３】
その後も同様に、画面中央領域Ｂからの電荷と水平ＯＢ部１２からの電荷とが交互にＨＣＣＤ１１に転送されて、画面中央領域Ｂの全てのラインにおける電荷が出力される。このようにして、１画面分の画像情報が出力されるが、この画像情報を例えば１秒間に６０枚ずつ出力することにより動画像情報を形成することができる。このようにして、画面中央領域Ｂの全てのラインにおける電荷と、このライン情報の補正に用いられる水平ＯＢ情報とを動画像情報として出力することができる。
【００３４】
以上の如く、動画撮像モードでは、第１ラインの電荷に対応する水平ＯＢ情報、第１ラインの電荷（図２における１３４０画素▲１▼）、第２ラインの電荷に対応する水平ＯＢ情報、第２ラインの電荷（図２における１３４０画素▲２▼）の順に、同一ラインの水平ＯＢ情報とライン情報とが連続して出力される。従って、水平ＯＢ情報を用いてライン情報の補正を行う際には、連続して出力されている水平ＯＢ情報とライン情報とを１つの組としてライン情報のレベル補正等を行うことができる。
【００３５】
一方、静止画撮像モードにおいて静止画像情報を出力する際の動作は次の通りである。なお、静止画撮像モードにおいては、遮断部１４及び１５はＶＣＣＤ２によりシフトされる電荷の遮断動作を行わないため、水平１９７８画素の領域及び水平ＯＢ部１３からの全ての電荷がＨＣＣＤ１１に転送される。ここで、静止画撮像モードにおいては、水平ＯＢ部１２からの電荷がレジスタ部１６を介して遅れてＨＣＣＤ１１に転送されるため、ＨＣＣＤ１１による電荷の水平シフトは、水平ＯＢ部１２からの電荷がＨＣＣＤ１１に転送された後に開始することになる。
【００３６】
ＨＣＣＤ１１に転送された水平１９７８画素分の電荷は、図面左方向にシフトされ、全ての電荷がＨＣＣＤ１１の出力段１１ｏｕｔから出力されると、再び次のラインの電荷がＨＣＣＤ１１に転送される。そして、この動作を全ての電荷が出力されるまで繰り返すことにより、全てのラインにおける電荷と、このライン情報の補正に用いられる水平ＯＢ情報とを静止画像情報として出力することができる。
【００３７】
なお、以上に示した実施例では、静止画撮像モードにおいて、各ラインにおける電荷をＨＣＣＤ１１に転送してから、水平ＯＢ部１２の電荷をＨＣＣＤ１１に転送するまでの期間、ＨＣＣＤ１１における電荷の水平シフトを停止する制御を行う。しかし、静止画撮像モードに限り、水平ＯＢ部１２からの電荷をＨＣＣＤ１１に直接転送できるような構成とすれば、水平ＯＢ部１２及び１３を含めた水平１９７８画素の電荷を全て同一のタイミングでＨＣＣＤ１１に転送でき、ＨＣＣＤ１１における電荷の水平シフトを停止させる制御は不要である。
【００３８】
また、以上の如く、動画撮像モードにおいて水平ＯＢ部１２からの電荷をレジスタ部１６を介してＨＣＣＤ１１に転送するのではなく、水平ＯＢ部１２からＨＣＣＤ１１に直接電荷を転送できるよう構成することもできる。この場合、レジスタ部１６を設ける必要はない。
【００３９】
そして、このようにレジスタ部１６を設けない場合には、動画撮像モードにおいては、水平ＯＢ部１２におけるＶＣＣＤ２とその他の領域におけるＶＣＣＤ２とに位相が異なる垂直パルスを供給し、静止画撮像モードでは、全てのＶＣＣＤ２に同一の垂直パルスを供給することになる。
【００４０】
より具体的には、動画撮像モードにおいては、水平ＯＢ部１２以外の領域におけるＶＣＣＤ２に図３（ａ）に示す如く垂直パルスを供給し、水平ＯＢ部１２におけるＶＣＣＤ２に図３（ｂ）に示す如く、これよりも位相の遅れた垂直パルスを供給すれば良い。なお、その際、図３（ａ）に示される垂直パルスと図３（ｂ）に示される垂直パルスとの位相差は、図２（ａ）に示される第１ラインの電荷が図２（ｂ）に示される位置までシフトされる時間に相当するよう設定されることは言うまでもない。
【００４１】
（第２実施例）
図４は、本発明の第２実施例に係る撮像装置を説明するための図であり、２１は図示しないＶＣＣＤから転送される電荷を水平方向にシフトするＨＣＣＤ、２１ｏｕｔはＨＣＣＤ２１における電荷出力段、２２及び２３はそれぞれ光電変換素子が配列されるものの、光学的黒レベルの電荷を出力するよう構成される水平ＯＢ部、２４及び２５は図示しないＶＣＣＤが垂直方向にシフトする電荷をＨＣＣＤ２１に選択的に転送できるよう設けられる遮断部、２６は水平ＯＢ部２３における図示しないＶＣＣＤから転送される電荷を所定時間遅延させて出力するレジスタ部である。
【００４２】
なお、第２実施例に係る撮像装置では、第１実施例と同様に、水平１９７８画素の領域の中央に波線で示す画面中央領域Ｃが設けられており、静止画撮像モードでは、ほぼ画面全域の光電変換素子からの電荷を用いて画像情報が生成される一方、動画撮像モードでは画面中央領域Ｃにおける光電変換素子からの電荷を用いて画像情報が生成される。また、水平１９７８画素の領域及び水平ＯＢ部２２及び２３には、図７で示した如く、光電変換素子１とＶＣＣＤ２とが設けられており、ＶＣＣＤ２によってＨＣＣＤ２１方向に電荷がシフトされる。つまり、第２実施例に係る撮像装置は、第１実施例に係る撮像装置と比較すると、大まかには水平ＯＢ部、遮断部、レジスタ部等に変更がある。
【００４３】
以下、第２実施例に係る撮像装置の動作を説明する。ここでは、まず、静止画撮像モードにおいて動画像情報を出力する際の動作を図４及び図５を併用して説明する。なお、その際、遮断部２４及び２５はＶＣＣＤ２によりシフトされる電荷の遮断動作を行うため、画面左側の水平１７３画素の領域における光電変換素子１から出力される電荷は全て遮断部２４により遮断されてＨＣＣＤ２１には転送されず、画面右側の水平１７３画素の領域及び水平ＯＢ部２３における光電変換素子１から出力される電荷は全て遮断部２５により遮断されてＨＣＣＤ２１には転送されない。
【００４４】
従って、動画撮像モードでは、画面中央領域Ｃからの電荷と水平ＯＢ部２３からの電荷とがＨＣＣＤ２１に転送されることになる。ここで、第２実施例に係る撮像装置は、第１実施例に係る撮像装置とは異なり、画面右側の水平ＯＢ部２３からの電荷を水平ＯＢ情報として利用する。なお、第２実施例に係る撮像装置では、水平ＯＢ部２３からの電荷はレジスタ部２６を介してＨＣＣＤ２１に転送されるため、後述の如く同一ラインのライン情報と水平ＯＢ情報とは連続して出力されない。
【００４５】
以下、その際の動作を詳細に説明すると、まず、図５（ａ）に示す如く、画面中央領域Ｃの最下部に位置する第１ラインより１ライン下となるラインと垂直同一位置を成す水平３６画素分の電荷がレジスタ部２６により所定時間遅延された後に、ＨＣＣＤ２１に転送される。
【００４６】
そして、この水平３６画素分の電荷が図面左方向にシフトされ、図５（ｂ）に示す如く、この水平３６画素分の電荷の直前に、画面中央領域Ｃの第１ラインの光電変換素子１からの水平１３４０画素分の電荷（図５における１３４０画素▲１▼）が転送される。その際、水平ＯＢ部２３における前記第１ラインと垂直同一位置を成す水平３６画素分の電荷は、水平ＯＢ部２３からレジスタ部２６に転送される。
【００４７】
そして、レジスタ部２６内の水平３６画素の電荷は、図５（ｃ）に示すタイミングでレジスタ部２６からＨＣＣＤ２１に転送される。つまり、同一ラインにおけるライン情報と水平ＯＢ情報とは、ＨＣＣＤ２１からの出力時に連続しない。また、第１ラインと垂直同一位置を成す水平３６画素分の電荷と、１つ前の水平３６画素分の電荷との間には、１３４０画素分の電荷シフト用スペースが形成される。
【００４８】
更に電荷のシフトが進み、図５（ｄ）に示す如く、第１ラインと垂直同一位置を成す水平３６画素分の電荷と、１つ前の水平３６画素分の電荷との間に形成される１３４０画素分の電荷シフト用スペースに、画面中央領域Ｃの第２ラインの電荷（図５における１３４０画素▲２▼）が転送される。
【００４９】
以上のように、第２実施例に係る撮像装置においても、画面中央領域Ｃからの電荷のＨＣＣＤ２１への転送タイミングと、水平ＯＢ部２３からの電荷のＨＣＣＤ２１への転送タイミングとがずれ、水平ＯＢ部２３からの電荷の直前に水平１３４０画素の電荷が転送されるよう、所定の駆動パルスがレジスタ部２６に供給される。
【００５０】
その後も同様に、画面中央領域Ｃからの電荷と水平ＯＢ部２３からの電荷とが交互にＨＣＣＤ２１に転送されて、画面中央領域Ｃの全てのラインにおける電荷が出力される。このようにして、１画面分の画像情報が出力されるが、この画像情報を例えば１秒間に６０枚ずつ出力することにより第１実施例と同様に動画像情報を形成することができる。このようにして、画面中央領域Ｃの全てのラインにおける電荷と、このライン情報の補正に用いられる水平ＯＢ情報とを動画像情報として出力することができる。
【００５１】
以上の如く、第２実施例における動画撮像モードでは、第１ラインの電荷（図５における１３４０画素▲１▼）、１ライン前の電荷に対応する水平ＯＢ情報、第２ラインの電荷（図５における１３４０画素▲２▼）、第１ラインの電荷に対応する水平ＯＢ情報、の順に、同一ラインの水平ＯＢ情報とライン情報とが間隔を空けて出力される。従って、水平ＯＢ情報を用いてライン情報の補正を行う際には、連続して出力されている水平ＯＢ情報とライン情報とが１つの組となるよう、出力される情報の順序を入れ替えた後にライン情報のレベル補正等を行えば良い。
【００５２】
一方、静止画撮像モードにおいて静止画像情報を出力する際の動作は次の通りである。なお、静止画撮像モードにおいては、遮断部２４及び２５はＶＣＣＤ２によりシフトされる電荷の遮断動作を行わないため、水平１９７８画素の領域及び水平ＯＢ部２２からの全ての電荷がＨＣＣＤ２１に転送される。ここで、静止画撮像モードにおいては、水平ＯＢ部２３からの電荷がレジスタ部２６を介して遅れてＨＣＣＤ２１に転送されるため、ＨＣＣＤ２１による電荷の水平シフトは、水平ＯＢ部２３からの電荷がＨＣＣＤ２１に転送された後に開始することになる。
【００５３】
ＨＣＣＤ２１に転送された水平１９７８画素分の電荷は、図面左方向にシフトされ、全ての電荷がＨＣＣＤ２１の出力段２１ｏｕｔから出力されると、再び次のラインの電荷がＨＣＣＤ２１に転送される。そして、この動作を全ての電荷が出力されるまで繰り返すことにより、全てのラインにおける電荷と、このライン情報の補正に用いられる水平ＯＢ情報とを静止画像情報として出力することができる。
【００５４】
なお、以上に示した実施例では、静止画撮像モードにおいて、各ラインにおける電荷をＨＣＣＤ２１に転送してから、水平ＯＢ部２３の電荷をＨＣＣＤ２１に転送するまでの期間、ＨＣＣＤ２１における電荷の水平シフトを停止させる制御を行う。しかし、静止画撮像モードに限り、水平ＯＢ部２３からの電荷をＨＣＣＤ２１に直接転送できるような構成とすれば、水平ＯＢ部２２及び２３を含めた水平１９７８画素の電荷を全て同一のタイミングでＨＣＣＤ２１に転送でき、ＨＣＣＤ２１における電荷の水平シフトを停止させる制御は不要である。
【００５５】
また、第１実施例に係る撮像装置と同様に、動画撮像モードにおいて水平ＯＢ部２３からの電荷をレジスタ部２６を介してＨＣＣＤ２１に転送するのではなく、水平ＯＢ部２３からＨＣＣＤ２１に直接電荷を転送できるよう構成することもできる。この場合、レジスタ部２６を設ける必要はない。
【００５６】
そして、このようにレジスタ部２６を設けない場合には、動画撮像モードにおいては、水平ＯＢ部２３におけるＶＣＣＤ２とその他の領域におけるＶＣＣＤ２とに位相が異なる垂直パルスを供給し、静止画撮像モードでは、全てのＶＣＣＤ２に同一の垂直パルスを供給することになる。
【００５７】
より具体的には、動画撮像モードにおいては、水平ＯＢ部２３以外の領域におけるＶＣＣＤ２に図６（ａ）に示す如く垂直パルスを供給し、水平ＯＢ部２３におけるＶＣＣＤ２に図６（ｂ）に示す如く、これよりも位相の進んだ垂直パルスを供給すれば良い。なお、その際、図６（ａ）に示される垂直パルスと図６（ｂ）に示される垂直パルスとの位相差は、図６（ａ）に示される３６画素分の電荷が図６（ｂ）に示される位置までシフトされる時間に相当するよう設定されることは言うまでもない。
【００５８】
以上のように本発明に係る撮像装置によれば、静止画像情報出力用の静止画撮像モードと動画像情報出力用の動画撮像モードとを備える場合であっても、動画撮像モードにおける画像サイズの制約がなく、必要なサイズの動画像情報を出力することが可能となる。
【００５９】
なお、図１及び図４で示した例では、動画撮像モードにおいて、水平１３４０画素が読み出されることになるため、ＮＴＳＣ方式等の標準精細度のテレビジョン信号のみならず、これよりも解像度の高い高精細度のテレビジョン信号として動画像情報を出力することも可能となる。また、標準精細度のテレビジョン信号として出力する場合であっても、読み出した画像情報の外周部を手ぶれ補正用の処理や他の目的で使用することにより、より映像品質を高めることが可能となる。
【００６０】
【発明の効果】
本発明に係る撮像装置によれば、撮像領域全体に対して第２の撮像モード時に出力する第２の領域の大きさを極端に小さくする必要がなく、第２の撮像モードにおいても必要なサイズの画像情報を出力することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施例に係る撮像装置の構成を説明するための図である。
【図２】第１実施例に係る撮像装置におけるＨＣＣＤ１１の電荷シフト状態を説明するための図である。
【図３】第１実施例に係る撮像装置におけるＶＣＣＤ２に供給される駆動パルスの一例を示す図である。
【図４】第２実施例に係る撮像装置の構成を説明するための図である。
【図５】第２実施例に係る撮像装置におけるＨＣＣＤ２１の電荷シフト状態を説明するための図である。
【図６】第２実施例に係る撮像装置におけるＶＣＣＤ２に供給される駆動パルスの一例を示す図である。
【図７】光電変換素子１及びＶＣＣＤ２の配列を示す図である。
【図８】従来の撮像装置における構成を説明するための図である。
【図９】従来の撮像装置におけるＨＣＣＤ３の電荷シフト状態を説明するための図である。
【符号の説明】
１…光電変換素子
２…垂直ＣＣＤ
３、１１、２１…水平ＣＣＤ
４、５、１２、１３、２２、２３…水平ＯＢ部
６、７、１４、１５、２４、２５…遮断部
８…固体撮像素子
１６、２６…レジスタ部
Claims (3)
- 水平及び垂直方向にマトリクス状に配列され、入来する光情報を電荷に変換して出力する複数の第１の光電変換素子と、前記複数の第１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第１の垂直転送ＣＣＤとからなる撮像領域と、
水平及び垂直方向にマトリクス状に配列され、光学的黒レベルの電荷を出力する複数の第２の光電変換素子と、前記複数の第２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第２の垂直転送ＣＣＤとからなる光学的黒領域と、
前記第１の垂直転送ＣＣＤから転送される電荷と、前記第２の垂直転送ＣＣＤから転送される電荷とを水平方向に転送して外部に出力する水平転送ＣＣＤと、
前記撮像領域を水平方向に第１の領域と前記第１の領域より大なる第２の領域と前記第１の領域と同一の大きさの第３の領域とに分割し、前記第１の領域及び第３の領域における前記第１の垂直転送ＣＣＤから前記水平転送ＣＣＤに転送される電荷を選択的に遮断する遮断部と、
前記光学的黒領域における前記第２の垂直転送ＣＣＤからの電荷を、前記第２の領域に対応して前記水平転送ＣＣＤから転送される電荷の時間的に直前の位置となるよう前記第１の領域又は第３の領域に対応した時間分遅延させて前記水平転送ＣＣＤに転送する遅延手段と、
を備え、
第１の撮像モードでは、前記遮断部における遮断動作を行わずに、前記撮像領域からの電荷と前記光学的黒領域からの電荷とから成る画像情報を出力する一方、
第２の撮像モードでは、前記遮断部における遮断動作を行うと共に、前記直前の位置まで遅延された光学的黒領域からの電荷と、これに連続して前記撮像領域から前記第１の領域及び第３の領域を除いた第２の領域からの電荷を出力するようにしたことを特徴とする撮像装置。 - 前記遅延手段は、レジスタであることを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
- 前記遅延手段は、前記第１の撮像モードでは、前記第１の垂直転送ＣＣＤにおける駆動パルス及び前記第２の垂直転送ＣＣＤにおける駆動パルスとして同一のパルスを供給する一方、前記第２の撮像モードでは、前記第１の垂直転送ＣＣＤにおける駆動パルスと前記第２の垂直転送ＣＣＤにおける駆動パルスとして前記光学的黒領域における前記第２の垂直転送ＣＣＤからの電荷を、前記第２の領域に対応して前記水平転送ＣＣＤから転送される電荷の時間的に直前の位置となるよう前記第１の領域又は第３の領域に対応した時間分遅延させた位相が異なるパルスを供給するようにしたことを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
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