JPH047874B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は電荷結合装置型イメージヤ（以下、
CCDイメージヤと称す）に関するものである。

〔発明の背景〕

現在、フイールド転送型CCDイメージヤにお
いては、フイールド期間中にイメージレジスタ
（Ａレジスタ）に積分された画像を現わす電荷か
らなる線の全てを隣接フイールド期間の間にある
フイールドリトレース期間中にフイールド蓄積レ
ジスタ（Ｂレジスタ）へ転送することを周期的に
行つている。最後の線中の画素（ペルーPEL）
を表わす電荷パケツトは線走査レジスタ（Ｃレジ
スタ）へ並列に転送される。続く線トレース期間
中、Ｃレジスタはクロツクされて、電荷パケツト
を直列にその出力段に供給し、CCDイメージヤ
ビデオ信号出力の連続サンプルに変換される。

イメージレジスタからの線のクロツク出力動作
の速度は速めないで、しかも、フイールド転送に
要する時間を短縮することが望ましい。これは例
えば、Ａレジスタが、高解像度イメージヤにおけ
る場合のように、多数の電荷の線を有し、ビデオ
信号規格がフイールドリトレース時間に制限を加
えているような場合に望まれることである。更
に、フイールド転送時間の短縮は、例えば、転送
スミアを少くするのに有効である。

転送スミア現象については米国特許第4010319
号に述べられている。転送スミアは、イメージレ
ジスタからフイールド蓄積レジスタへの電荷パケ
ツトの転送中にイメージレジスタが輻射線に露光
された場合、この時の画像に対する光応答（フオ
トレスポンス）が転送中の積分された光応答に対
して位置ずれ（ミスレジストレーシヨン）を生ず
るために発生する。転送スミアは、イメージレジ
スタからフイールド蓄積レジスタへの電荷転送に
要する時間に正比例してひどくなることが知られ
ている。しかし、イメージレジスタからフイール
ド蓄積レジスタへ電荷の線をクロツクして送る速
度を制限すると、シヤツタを持たないイメージヤ
においては、転送スミアの低減が妨げられてしま
つた。

前記米国特許第4010319号には、スミア応答の
みのサンプルを生成して、そのサンプルをスミア
で汚染された画像応答のサンプルと合成すること
により、スミアによる汚れが低減された画像応答
を得るという方法が示されている。さらに、後方
照射型CCDイメージヤ用として、フイールド転
送中に発生するホトキヤリヤに対する遅延フイー
ルドを用いる電子シヤツタ方式も知られている。
これらの方法は、組合わせて使用しても、スミア
を少くするには部分的にしか効果がない。フイー
ルド転送時のスミアを更に少くすることは、スミ
アを許容しうる低レベルまで減少させるのに有効
である。

〔発明の概要〕

この発明は、広くは、CCD電荷転送レジスタ
を分割して、レジスタ中の電荷パケツトの一部を
レジスタの第１の端部にある第１の出力ポートに
向けて第１の方向にクロツクで送り、同時に、残
りの電荷パケツトをレジスタの（第１の端部と反
対の側にある）第２の端部にある第２の出力ポー
トへ（第１の方向とは逆の）第２の方向へクロツ
クで送ることを可能にすることに関するものであ
る。

この発明をフイールド転送型CCDイメージヤ
に適用する場合は、フイールド転送中、イメージ
レジスタの２分の１（第１のＡ／２レジスタ）中
の線が第１の２分の１フイールド蓄積レジスタ
（第１のＢ／２レジスタ）に向けて一方向にクロ
ツクで送られ、イメージレジスタの残りの２分の
１（第２のＡ／２レジスタ）中の線は、第２の２
分の１フイールド蓄積レジスタ（第２のＢ／２レ
ジスタ）に向けて反対方向にクロツクで送られ
る。第２の２分の１フイールド蓄積レジスタは、
イメージレジスタの第１の２分の１フイールド蓄
積レジスタと反対の端に設けられている。このよ
うに構成することにより、所定の線転送速度での
フイールド転送に要する時間が半分になる。第１
と第２の２分の１フイールド蓄積レジスタ（Ｂ／
２レジスタ）には、それぞれ線走査レジスタ（Ｃ
レジスタ）が設けられている。

ＣレジスタがＢ／２レジスタのＡ／２レジスタ
から遠い方の端部にある場合は、一方のＣレジス
タから供給される２分の１フイールドにおける線
順序は他方のＣレジスタから供給される２分の１
のフイールドに対して逆にされる。２分の１フイ
ールドの読出しに２分の１フイールドトレース時
間を要する場合には、上記した両２分の１フイー
ルドのうちの一方の線順序を逆にするのに、第１
の順番で１線ずつ書込まれかつ第２の逆の順番で
読出される余分な２分の１フイールド記憶装置が
使用される。２つのＢ／２レジスタに蓄積されて
いる２分の１フイールドは、フイールドトレース
の前半に、それぞれのＣレジスタを用いてCCD
イメージヤからクロツクで出力される。

この発明の上記のような応用においては、時分
割マルチプレクス構成の別の２分の１フイールド
蓄積メモリが２つの並列Ｃレジスタ出力信号の通
常のラスタ走査への走査変換を行い、Ｂ／２レジ
スタは両方共、それぞれのＣレジスタにおける通
常の線走査周波数の半分の周波数で、全フイール
ドトレース期間中、クロツクされる。これによつ
て、線走査中のＣレジスタをクロツクする周波数
が低くされ、その転送効率が改善されかつ電力消
費も低くなる。上記の付加された２分の１フイー
ルド蓄積メモリがCCDイメージヤの外部に設け
られたデジタルメモリの場合には、Ｃレジスタの
後段に用いられるアナログ・デジタル変換器の変
換速度を遅くすることが出来る。

この発明は上述したＣレジスタのような線レジ
スタに適用して、レジスタを２つの部分（Ｃ／２
レジスタ）に分割して、分割されたレジスタの各
半部に、そのレジスタの両端部において出力段を
設けることによつて、レジスタからの線転送速度
を２分の１にすることができる。この場合、上述
した走査変換器も改変して、各々のＣ／２レジス
タ出力に対する時分割マルチプレクスされた２分
の１線記憶装置を含めるようにすることができ
る。Ｃレジスタの分割は各２分の１の部分間のチ
ヤンネルストツプを用いるという通常の方法で行
えるが、Ｃレジスタ半部間にいかなる物理的障壁
も設けることなく、この発明の教示するところに
従つて電気的に両半部を分離することによつて行
うことが好ましい。

この発明のさらに別の特徴は、互いに反対方向
への電荷転送のための画像分割と共にフイールド
インタレースを行う場合の詳細に関する。この発
明のレジスタ分割法は他にも種々の応用が可能で
ある。

〔推奨実施例の説明〕

第１図を参照すると、CCDイメージヤ１０に
対して（典型的にはレンズ系を通して）全フイー
ルド画像の光学的結合５が行われている。イメー
ジヤ１０は、実効的には、単一の半導体基板上に
設けられた、各々フイールド転送型である２つの
成分CCDイメージヤ部１１と１２で構成されて
おり、それぞれが全フイールドの２分の１を撮像
する。イメージヤへの光学的結合は、画像の上半
分が成分部１１のイメージレジスタ１３上に集束
され、下半分が成分部１２のレジスタ１４上に集
束される通常の画像反転裏返し作用（inverting
−and−perverting）を有するものとする。この
ために、成分部１１と１２の２分の１フイールド
イメージレジスタ１３と１４は、それぞれ対応す
る２分の１フイールド蓄積レジスタ１５と１６と
の結合部と反対の端部で相互に対接している。フ
イールド転送時間に、画像の上半部の画素を表わ
す電荷パケツトの線が第１の２分の１イメージレ
ジスタ１３中を通つて下方に第１の２分の１フイ
ールド蓄積レジスタ１５中へクロツクで送られ、
また、画像の下半部の画素を表わす電荷パケツト
の線が第２の２分の１イメージレジスタ１４を通
つて上方に第２の２分の１フイールド蓄積レジス
タ１６中にクロツクで送り込まれる。

イメージレジスタの各半部１３と１４は同一の
基板上で対接しているが、CCDイメージヤ１０
から供給されるビデオサンプルから再構成された
テレビジヨン画像中に目につくような不連続部分
を生じさせることなく、画像の上半部と下半部と
をそれぞれ表わす電荷パケツト群を分離せねばな
らないという問題がある。この問題はフイールド
インタレースの場合は更に扱いにくく、画像の上
半部と下半部との間の分離線が交番フイールド毎
に変化する。イメージレジスタの電荷転送チヤン
ネルの上と下の半部中を互いに逆方向に電荷を転
送でき、しかも、各イメージレジスタ半部１３と
１４から取出した電荷サンプルから再構成したテ
レビジヨン画像に目につくような不連続性を発生
させる物理的な分離によつて２分の１イメージレ
ジスタ１３と１４を分離することなくできれば望
ましい。さらに、画像積分（集積）時間中、イメ
ージレジスタの表面全体にわたつて電位エネルギ
井戸のパタンの規則性を維持することが非常に望
ましい。この明細書の後の方で、このパタンの規
則性の維持と同時に画像の半部を正確に分離する
ための方法が述べられている。それらの方法は基
本的には、イメージレジスタの上に設けられてい
る規則的なゲート電極構造に対するクロツキング
電圧（クロツク駆動電圧）の加え方のみによるも
のである。

成分イメージヤ部１１において、２分の１フイ
ールドイメージレジスタ１３と反対の側の２分の
１フイールド蓄積レジスタ１５の端部は、電荷パ
ケツトを線レジスタ１７に並列にロードして直列
読出しに変換するように接続されている。この線
レジスタ１７は成分CCDイメージヤ１１のＣレ
ジスタとして働く。成分CCDイメージヤ１２に
おいては、２分の１フイールドイメージレジスタ
１４と反対側の２分の１フイールド蓄積レジスタ
１６の端部が電荷パケツトを並列に線レジスタ１
８にロードして直列読出しに変換するように接続
されており、線レジスタ１８が成分イメージヤ１
２のＣレジスタとして働く。従つて、複合CCD
イメージヤ１０の完全なイメージレジスタ即ちＡ
レジスタが２つの部分１３と１４に分割されてお
り、これらの部分を「Ａ／２レジスタ」と称して
いる。また、「Ｂ／２レジスタ」と称する２分の
１フイールド蓄積レジスタ１５と１６との複合
CCDイメージヤ１０の完全なフイールド蓄積レ
ジスタ即ちＢレジスタが構成されている。

CCDイメージヤ１０の実際の物理的構造につ
いて述べると、電荷転送チヤンネルが半導体基板
の表面又は逆導電型のドープ層間の境界面に画定
されており、この画定は電荷転送チヤンネルの境
界に沿つて基板中に配置されたチヤンネルストツ
プによつてなされている。複数の電荷転送チヤン
ネルが並列に配置されて、イメージレジスタ即ち
Ａレジスタの列（コラム）を形成している。半導
体基板の前面に設けられた絶縁層上には上記の列
と交差するように一連の平行ゲート電極構造が設
けられている。イメージレジスタの動的クロツキ
ングが中断する画像集積時間中にゲート電極に加
えられるクロツキング電圧のパタンが、CCDイ
メージヤのラスタ走査ビデオ出力の走査線に対応
するイメージレジスタの「行」を形成する。

画素を表わす電荷パケツトへの全フイールド画
像の光電変換は、画像集積時間中、輻射線が透明
なゲート電極を通して半導体基板の前面に導か
れ、あるいは、適当に薄くされた半導体基板の裏
面に導かれる時に、イメージレジスタのゲート電
極に加えられる電位によつて半導体基板中に誘起
される電位エネルギ井戸で行われる。別のやりか
たでは、光電変換は、画素を表わす電荷パケツト
をイメージレジスタの電荷転送チヤンネル中の隣
接位置へ放出するように選択的に接続された光応
答素子中で行われ、この場合には、当然のことな
がら光応答素子は入射光像に対するマスクは施こ
されてはいないけれども、大抵の場合、電荷転送
チヤンネルは入射光像からマスクされている。２
分の１フイールド蓄積レジスタ１５と１６の各々
も複数の平行配置された電荷転送チヤンネルで構
成されており、これらの電荷転送チヤンネルは、
実際には、Ａレジスタの対応する電荷転送チヤン
ネルが延びたものである。各２分の１フイールド
蓄積レジスタ１５と１６は、更に、その電荷転送
チヤンネルと交差する一連のゲート電極を備えて
いる。

フイールド転送時間中、２分の１フイールド蓄
積レジスタ１５と１６のゲート電極は、各レジス
タ１５と１６が画素の線を表わす電荷パケツトを
（１度に１行ずつ）受けるとイメージレジスタの
部分１３と１４のゲート電極と同期して動的にク
ロツクされる。これらのレジスタの行ずつのクロ
ツキングはフイールドリトレース時間に適合し、
かつ、イメージヤがフイールドリトレース期間中
遮光されないようなものの時に、転送スミアを減
じるような比較的高い周波数で行われる。転送ス
ミアは光電変換が電荷転送チヤンネル中で行なわ
れるイメージヤのみならず、別に光応答素子を備
えているイメージヤにおいても漂遊電荷による影
響によつて生じる。

イメージレジスタのゲート電極への動的クロツ
キング電位の印加が一時中断される画像集積時間
中は、２分の１フイールド蓄積レジスタ１５と１
６のゲート電極には低くされたクロツキング周波
数の動的クロツキング信号が加えられて、その中
にある電荷の行が、線リトレース期間中、一時に
画素１本分ずつ送られる。２分の１フイールド蓄
積レジスタ１５と１６中の最後の電荷行はそれぞ
れのＣレジスタ１７と１８へクロツクにより送り
込まれる。これらの線(C)レジスタ１７と１８は、
２分の１フイールド蓄積レジスタ１５と１６か
ら、線リトレース期間中に、画素で構成された線
を表わす電荷パケツトを並列に受けとる。続く線
トレース中にＣレジスタ１７と１８の部分がシフ
トレジスタとして動作して、これらの電荷パケツ
トの線を一時に１本ずつ、画素走査速度でそれぞ
れの出力段へ直列に転送する。これらの出力段は
画素走査周波数でサンプルされた各ビデオ出力に
応動する。

ＡレジスタからＢレジスタへの転送速度と同じ
１線ずつ（ライン・バイ・ライン、以下線単位と
称する）の転送速度でも、各２分の１フイールド
を同時に転送することによつて、CCDイメージ
ヤ１０は従来のイメージヤの半分の時間で１フイ
ールドの転送を完了させることができる。各２分
の１フイールドを同時に転送すると否とにかかわ
らず、ある線単位転送速度については、各転送中
に存在し、フイールド転送スミアを生じる電荷累
積の可能性のある線の数は２分の１となる。

両方のＡ／２レジスタからＢ／２レジスタへの
転送はフイールドリトレース中に行われる。その
結果、そのような転送に伴う高周波数のＣレジス
タクロツキングはなく、従つて、イメージヤの基
板を介する容量結合により線トレース期間中の画
線読出しが妨害されることがない。フイールドト
レースの前半で、Ｂ／２レジスタ１５は、光像の
上半部に応答してＡ／２レジスタ１３中に生成さ
れて転送されて来ていた電荷パケツトをＣレジス
タ１７へ転送する。この転送は線リトレース中
に、一度に１本の線ずつ並列に行われる。Ｃレジ
スタ１７は線トレース期間中に直列に読み出さ
れ、２分の１フイールド周波数で切換操作される
時分割マルチプレクサ１９を通して出力ビデオ信
号サンプルが供給される。

フイールドトレースの後半部においてＢ／２レ
ジスタ１６からＣレジスタ１８に線単位転送を行
い、かつ、マルチプレクサ１９を介してＣレジス
タ１８から直列読出しをしてビデオ信号サンプル
を供給しても、ラスタ走査出力ビデオ信号サンプ
ルを得るために必要な全画像フイールドの連続し
た線単位サンプリングを得ることはできない。Ｃ
レジスタ１８の出力は、フイールドトレースの後
半部を通じてその前半部に接続する連続した線単
位サンプリングを行うために、ある順序で書き込
まれ、反対の順序で読出されるメモリである２分
の１フイールド記憶装置２０を介してマルチプレ
クサ１９に供給されねばならない。２分の１フイ
ールド記憶装置２０の書込みは、Ｂ／２レジスタ
１５と１６を同期させて動作させ、又、Ｃレジス
タ１７と１８を同期させて動作させて、フイール
ドトレースの前半部で行うことができる。

２分の１フイールド記憶装置２０としては、サ
ンプルをアナログ形式で記憶するものを使用でき
る。このような２分の１フイールド記憶装置とし
ては、CCDイメージヤ１０とは別の半導体基板
上に設けたCCDメモリが適している。Ｃレジス
タ１７と１８からのアナログ信号サンプルが最終
的にはデジタル化されるものである場合は、２分
の１記憶装置２０として、Ｃレジスタ１８の後段
にアナログ・デジタル変換器を設けてそれから供
給されるデジタル化されたサンプルを記憶するデ
ジタルメモリを用いることもできる。

第２図は第１図のイメージヤ方式の一般的な動
作のクロツキングを示す図である。２分の１フイ
ールド記憶装置２０にはフイールドトレース期間
の前半部に、各線トレース期間中Ｃレジスタ１８
から直列に供給されるサンプルが正規の順序とは
逆の線順序で線単位で書き込まれる。ついで、２
分の１フイールド記憶装置２０は、フイールドト
レース期間の後半部で通常の線順序で線単位で読
み出される。フイールドトレース期間の前半部に
引続いて後半部でもＡ／２レジスタ１３と１４の
クロツキングは停止されており、光像を表わす電
荷がこれらのＡ／２レジスタに集積し続ける。フ
イールドトレース期間の後半部では、Ｂ／２レジ
スタ１５と１６及びＣレジスタ１７と１８のクロ
ツキングも停止しており、その前のフイールドの
後半部に関するＢ／２レジスタ１６中に蓄積され
ていた情報は、上記先行フイールドの後半部にメ
モリ２０に書込むためにＣレジスタ１８を介して
転送済みである。

フイールド転送は、フイールドトレース期間の
後半に読くフイールドリトレース中に行われる。
Ａ／２レジスタ１３とＢ／２レジスタ１５は同期
して比較的高い線転送速度でクロツクされ、Ａ／
２レジスタ１３から画像の上半部がＢ／２レジス
タ１５へ転送される。集積した暗電流によりＢ／
２レジスタ１５中の残留電荷は非常に高いクロツ
ク周波数で動作させられるＣレジスタ１７によつ
てイメージヤ部１１からクロツクで送り出され
る。（別のやり方では、Ｂ／２レジスタの最後の
線における残留電荷の蓄積はそのままにしておい
て、フイールド転送の後で、画像の線がフイール
ドトレース中にクロツク送出される前に、これら
の蓄積電荷の線をクロツク送出することもでき
る。）イメージヤ部１２のＡ／２レジスタ１４、
Ｂ／２レジスタ１６及びＣレジスタ１８はイメー
ジヤ部１１のＡ／２レジスタ１３、Ｂ／２レジス
タ１５及びＣレジスタ１７と同じように動作する
が、イメージヤ部１２におけるフイールド転送の
方向がイメージヤ部１１における場合の方向と逆
になるようにクロツキングの位相が選ばれてい
る。

次のフイールドトレース時の前半で、Ａ／２レ
ジスタ１３と１４のクロツク駆動が再び中断され
る。但し、他のレジスタのクロツク駆動は低くさ
れた周波数で読けられる。その前のフイールドト
レース時間中に集積した画像の上半分を表わす転
送された電荷パケツトは、線リトレース期間中、
Ｃレジスタ１７を並列にロードするためにＢ／２
レジスタ１５から１度に１線ずつクロツクで送り
出される。読く線トレース期間中に、Ｃレジスタ
１７から出力サンプルが直列に供給されて、フイ
ールドトレースの前半部においてマルチプレクサ
１９を通して、第１図の装置の出力としてビデオ
信号サンプルが供給される。その前のフイールド
トレース期間中に集積した画像の下半分を表わす
転送された電荷パケツトはＢ／２レジスタ１６と
Ｃレジスタ１８を通つて移動し、２分の１フイー
ルド蓄積装置２０に書込まれる信号サンプルが供
給される。フイールドトレースの後半部が再び起
り、この動作サイクルが繰返される。前のフイー
ルド期間中集積した画像の下半分を表わすサンプ
ルは、２分の１フイールド蓄積装置２０から、書
込み時と逆の線順序でマルチプレクサ１９へ読み
出される。

１つの完全なＡレジスタ、それに読く１つの完
全なＢレジスタ、さらにそれにＣレジスタが読く
形の従来のアーキテクチヤを持つたCCDイメー
ジヤのＢレジスタにおける暗電流の集積は、ビデ
オ出力信号の上部から下部へのランプを生じさせ
る。このランプはビデオ出力信号から再構成した
テレビジヨン画像中に僅かなフイールド陰影（シ
エージング）として現われる。第１図のCCDイ
メージヤを第２図の方式で動作させると、暗電流
によるランプは各２分の１フイールドで現われる
が、その最終的な振幅は上述した従来のCCDイ
メージヤアーキテクチヤで発生する暗電流ランプ
の最終的な振幅の２分の１となる。

第３図には、２分の１フイールド蓄積装置を付
加する必要のない別のアーキテクチヤを用いた複
合CCDイメージヤ３０が示されている。この複
合CCDイメージヤ３０は、前述の複合CCDイメ
ージヤ１０で使用されていたものと同様の成分
CCDイメージヤ１１を備えている。さらに、複
合CCDイメージヤ３０には成分CCDイメージヤ
３２が設けられており、この成分CCDイメージ
ヤ３２はイメージヤ１０中の成分CCDイメージ
ヤ１２と異り、その２分の１フイールドイメージ
レジスタ（即ちＡ／２レジスタ）３４と２分の１
フイールド蓄積（即ちＢ／２）レジスタ３６がＣ
レジスタ３８を挾んで互いに反対の側にある。

この複合CCDイメージヤ３０は、米国特許第
3777061号に記載のCCDイメージヤに幾分か類似
するところがある。この米国特許に記載のイメー
ジヤは、一方の端部に通常の読出し蓄積部（即
ち、Ｂレジスタ）と線走査部（即ち、Ｃレジス
タ）とを有し、さらに、その反対側の端部で線走
査部の反対側に第２の読出し部が設けられている
撮像部（即ち、Ａレジスタ）を持つたものであ
る。この米国特許に記載のイメージヤは２つの
別々の全フイールド画像を順次又は並列に供給す
るために使用される。従つて、読出し蓄積部は全
フイールド蓄積が可能なものである。撮像部の全
内容（即ち、Ａレジスタの全内容）が２個の読出
し部の一方に読出され、全電荷転送は一方の方向
に行われる。

各画像フイールド毎に、第１図のCCDイメー
ジヤ１０のイメージレジスタの各半部１４と１３
における集積電荷パケツトの場合と同様、CCD
イメージヤ３０のイメージレジスタの各半部３４
と１３中の集積電荷パケツトは、互いに反対の方
向に転送される。電荷転送の方向は、前記米国特
許第3777061号のイメージヤとは異なり、フイー
ルド毎に反転することはない。CCDイメージヤ
１０におけると同様、２個のイメージレジスタ読
出し蓄積部１５と３６は、前述の米国特許のイメ
ージヤとは異なり、全フイールド型Ｂレジスタで
はない。これらの部分１５と３６は２分の１フイ
ールド蓄積レジスタ（Ｂ／２レジスタ）である。

CCDイメージヤ３０の動作では、第２のＡ／
２レジスタ３４からのフイールド転送はフイール
ドリトレース期間中又はフイールドトレースの前
半部で起きる必要がある。第１のＣレジスタ１７
の出力へイメージ基板を通してフイールド転送ク
ロツキングが静電的に結合されて、Ｃレジスタ１
７の読出しが妨害されることを防止するために、
Ａ／２レジスタ３４からのフイールド転送をフイ
ールドリトレース期間中に行うようにするのが実
際的である。

第４図には上述した方法で第３図のイメージヤ
を動作させる時のクロツキングを示す図である。

Ａ／２レジスタ１３と３４のクロツク駆動（ク
ロツキング）は、それぞれにおける電荷の伝播の
方向（互いに逆方向）に適したそれぞれの位相と
互いに等しいクロツキング周波数でフイールドリ
トレース期間中に同時に行うのが好都合である。
Ａ／２レジスタ３４からの電荷は第２のＣレジス
タ３８を通してＢ／２レジスタ３６へ転送され、
このＢ／２レジスタ３６はフイールド転送中、
Ａ／２レジスタ３４と同期してクロツク駆動され
る。

暗電流の集積のために生じるＢ／２レジスタ３
６中の残留電荷は端部排出部（ドレイン）３７へ
クロツク送出される。Ｂ／２レジスタ３６がＣレ
ジスタ３８の側と反対側の端に余分な線を持つて
いる場合には、この排出部３７は不要である。そ
の場合は残留電荷はその余剰の線に蓄積して、フ
イールドトレースの終りに取除かれる。

イメージヤ３０のフイールドトレースの前半に
おいては、第１図のイメージヤ１０の場合と同様
に、第１の２分の１フイールド蓄積レジスタ１５
が線単位（１線ごと）のクロツク駆動を受けて、
線リトレース中に第１のＣレジスタ１７を並列に
ロードする。さらに、続く線トレース期間中、Ｃ
レジスタ１７がシフトレジスタとして動作して、
電荷パケツトを画素走査周波数でシフトさせて、
画像の１本の線を表わす一連の出力ビデオ信号サ
ンプルを供給する。イメージヤ１０におけるＢ／
２レジスタ１６とは対照的に、イメージヤ３０に
おいては、２分の１フイールド蓄積レジスタ
（Ｂ／２）レジスタ３６はフイールドトレースの
前半部で電荷転送のためのクロツク駆動は受けな
い。画像の下半分を表わす電荷パケツトはフイー
ルドトレースの前半部を通じて、Ｂ／２レジスタ
３６中に蓄積されたままである。

Ｂ／２レジスタ３６はフイールドトレースの後
半部で線単位クロツク駆動されて、線リトレース
中に第２のＣレジスタ３８を並列にロードする。
続く線トレース期間中、Ｃレジスタ３８は画素走
査周波数で電荷パケツトをシフトさせるシフトレ
ジスタとして動作して、画像の線を表わす一連の
出力ビデオ信号サンプルを供給する。Ｂ／２レジ
スタ１５とＣレジスタ１７は暗電流集積による残
留電荷のみを保持し、そのクロツク駆動は停止し
ている。

マルチプレクサ１９は２分の１のフイールド周
波数で切換えられて、フイールドトレースの前半
部では第１のＣレジスタ１７からの出力ビデオ信
号サンプルを選択し、フイールドトレースの後半
部では第２のＣレジスタ３８からの出力ビデオ信
号サンプルを選択する。フイールドトレース期間
中は、CCDイメージヤ３０の完全な１つのイメ
ージレジスタを構成する２つのＡ／２レジスタ１
３と３４におけるクロツキングは停止しており、
全フイールドトレース時間中、さらに、多くの場
合は、それにフイールドリトレースの一部の時間
を加えた時間中の電荷集積が可能となる。多くの
場合、この発明によつて可能となつたフイールド
転送用の時間の２分割は、所定の長さのフイール
ドトレース及びフイールドリトレースを持つてい
るテレビジヨン方式の枠内で行われる。従つて、
フイールド転送に要する時間の短縮と合うように
フイールドリトレース時間を短縮することが不要
となる。

第１図のCCDイメージヤ１０の動作に必要な
２分の１フイールド蓄積装置２０を除去する代り
に、CCDイメージヤ１０の動作と関連して走査
変換を行うのに使用する付加的蓄積装置を設ける
こともできる。適切な走査変換を用いれば、Ｂ／
２レジスタ１５と１６の各Ｃレジスタ１７と１８
を通しての並列読出しを、フイールドトレースの
前半部だけで行うのではなく、全フイールドトレ
ース期間にわたつて行うように引延ばすことが出
来るということが理解できよう（第２図参照）。
このようにすると、Ｂ／２レジスタ１５と１６の
クロツキング周波数を半分にすることが出来、更
に重要なことには、画像読出し期間中のＣレジス
タ１７と１８のクロツキング周波数を２分の１に
することができる。クロツキング周波数を低くす
ると、Ｃレジスタ１７と１８の電荷転送の効率が
改善される。この電荷転送効率は１本の線中の画
素の数が2¹⁰程にも達する場合には特に重要なも
のとなる。

第５図は上に述べた型の代表的な走査変換の方
法を示す。Ｃレジスタ１７と１８からのアナログ
出力サンプルはアナログ・デジタル変換器
（ADC）４１と４２でそれぞれデジタル化され、
２分の１フイールド周波数のマルチプレクサ１９
へ加えるために通常の２分の１の走査周波数のＧ
レジスタ出力信号を通常の走査周波数に変換する
走査変換器５０と５５中でデジタルメモリを使用
することができるようにする。

走査変換器５０は走査周波数を２倍にするだけ
の働きをする。ADC４１からのデジタル化され
たビデオサンプルはフイールド周波数マルチプレ
クサ５１によつて時分割マルチプレクスされ、交
番フイールド中に２分の１フイールド蓄積装置５
２と５３を交互に書込む。この書込みは通常の走
査周波数の２分の１の周波数で行われる。どのフ
イールドトレース期間においても、書込みの行わ
れていない２分の１フイールド蓄積装置５２と５
３の一方は、そのフイールドトレース期間の前半
部で普通の走査周波数で読出しをうけ、２分の１
フイールド周波数マルチプレクサ１９にフイール
ド前半部入力を供給する。

走査変換器５５は走査周波数を２倍にする機能
のほかに、第１図の装置においては２分の１フイ
ールド蓄積装置２０によつて行われていた行走査
の反転機能も持つている。走査変換器５５中のフ
イールド周波数マルチプレクサ５６は２分の１フ
イールド周波数蓄積装置５７と５８を交互に選択
して交番フイールド毎に通常の２分の１の走査周
波数で書込みを行う。但し、２分の１フイールド
蓄積装置５７と５８の選ばれた１つへの線の書込
みの順序は、その後に読くフイールドトレース期
間の後半で行われる普通の周波数での読出しの順
序とは逆にされている。フイールド周波数マルチ
プレクサ５９が、２分の１フイールド蓄積装置５
７と５８のうちその時２分の１フイールド周波数
マルチプレクサ１９にそのフイールド後半部入力
を供給することができる方を選択する。（デジタ
ル電子技術者にとつては明らかなように、マルチ
プレクサ１９，５１，５４，５６及び５９は２分
の１フイールド蓄積装置５２，５３，５７及び５
８用に用いられるデジタルメモリの読出し／書込
み制御構成中に含めることができる。従つて、以
下のこの発明のこの点に関する説明中で別個の回
路素子としては表われない。） 第６図にはＢレジスタを分割することによりＢ
及びＣレジスタに必要な速度を下げる考え方を発
展させたものの一例を示す。Ｂレジスタの２つの
部分から並列に読出されるようなＢレジスタの分
割をせずに、その４つの部分から並列読出しが行
われるようにＢレジスタの区分も行うことができ
る。CCDイメージヤ７０は第１図のCCDイメー
ジヤ１０と以下の点を除いて同じである。即ち、
イメージヤの半部７１は全線（線１本分）用のＣ
レジスタ１７の代りに２個の２分の１線Ｃ（Ｃ／
２）レジスタ７３と７５とを有し、また、イメー
ジヤの半部７２は全線Ｃレジスタ１８の代りに２
個の２分の１線Ｃ（Ｃ／２）レジスタ７４と７６
とを有している。

Ｃ／２レジスタ７５は線リトレース期間中、１
度に１本の線ずつ、Ｂ／２レジスタ１５の左側の
みからの電荷パケツトによつて並列にロードさ
れ、その電荷パケツトを直列にADC４１へ転送
する。この直列転送には、２分の１線トレース時
間でなく１本の線のトレース時間を用いることが
出来、それによつて、出力レジスタの読出しクロ
ツキング周波数が半分になる。

当然ながら、出力レジスタへの電荷パケツトの
並列転送に対する速度条件は、転送される電荷パ
ケツトの数が増えても変らない。CCDイメージ
ヤ出力信号中の１本の線当りのサンプルの数が増
加した時に問題を生じさせるのは、出力線レジス
タからの直列出力のクロツク駆動法である。

Ｂ／２レジスタ１５の右側からの電荷パケツト
は線リトレース期間中に、１度１線ずつＣ／２レ
ジスタ７５を並列負荷するために用いられ、続く
線トレース期間中、その線の電荷パケツトは
ADC４３へ直列に読出される。走査変換器８０
が、第６図ではＣ／２レジスタ７３と７５を代り
として使つている第１図のＣレジスタ１７を用い
た場合の周波数となるように線走査周波数を２倍
にするために用いられている。ADC４１からの
出力ビデオサンプルは線周波数マルチプレクサ８
１により時分割マルチプレクスされて、１つおき
の線トレース期間に２分の１線蓄積装置８２と８
３と交互にローデイングする。線周波数マルチプ
レクサ８４は、２分の１線蓄積装置８２と８３の
うちその時書込み動作が行われていない方の蓄積
装置を選択して、２倍のクロツク周波数で読出し
を行い、線の前半部入力を２分の１線周波数マル
チプレクサ８５へ供給する。ADC４３からの出
力ビデオサンプルは線周波数マルチプレクサ８６
によつて時分割マルチプレクスされ、交番フイー
ルド毎に２分の１線蓄積装置８７と８８とを交互
にローデイングする。線トレース期間中２分の１
線蓄積装置８７と８８の選択されたものに書込む
順序は、読く線トレースの後半部で読出されて線
周波数マルチプレクサ８９を介して２分の１線周
波数マルチプレクサ８５へ線の後半部入力として
供給される順序と逆である。２分の１線周波数マ
ルチプレクサ８５の出力は、第５図の装置におけ
るＣレジスタ１７が供給するものと同じ信号サン
プルを走査変換器５０に供給する。

第６図のCCDイメージヤ７０の他方の２分の
１フイールド蓄積レジスタ（Ｂ／２レジスタ）１
６は同様にしてＣ／２レジスタ７４と７６を介し
て読出される。Ｃ／２レジスタ７４と７６からの
アナログ出力サンプルはそれぞれADC４２と４
４でデジタル化され、走査変換器９０に供給され
て、第５図の装置中のＣレジスタ１８によつて供
給されるのと同じ入力サンプルが発生され走査変
換器５５に加えられる。走査変換器９０は走査変
換器８０の構成要素８１〜８９に相当する構成素
子９１〜９９を備えている。デジタルハードウエ
アの設計に携わつている者には、走査変換器５
０，５５，８０及び９０の機能は、各々が、互い
に反対の順序で読出しと書込みを行えるようにす
るアクセスが出来るように４分割された２個の全
フイールド蓄積装置を交互に読出し、書込むこと
によつても得られることは理解できるであろう。

Ｂレジスタからの電荷パケツトの読出しに関す
る限り、Ｂレジスタを２分割又は４分割すること
は、高解像度CCDイメージヤにおけるクロツク
駆動周波数を低くするための有効な技術である。
このことは、イメージレジスタにシヤツタを設け
て動作させることにより、転送スミアの低減のた
めのイメージレジスタの分割をする必要がないよ
うな場合においても同様である。また、その両端
部にそれぞれＣレジスタを備えた分割されたＢレ
ジスタと、Ｃレジスタの１つを通して分割された
Ｂレジスタへ電荷パケツトを転送する分割されて
いないＡレジスタとを持つたフイールド転送型
CCDイメージヤも可能である。そして、このフ
イールド転送型CCDイメージヤの各Ｃレジスタ
にＣ／２レジスタを使うような変更も可能であ
る。更に、Ｂレジスタを各々が数本の線の長さを
持つ帯状に分割して、それぞれの帯状部にＣレジ
スタを設け、そのＣレジスタのいくつかのものを
Ｂレジスタ中に分散配置して、フイールド転送中
電荷パケツトをその分散配置されたＣレジスタを
介して転送してＢレジスタをローデイングするよ
うに構成することも可能で、この場合には、Ｂレ
ジスタからＣレジスタを介するサンプルのクロツ
ク駆動はさらに低い周波数で行うことができる。

２つのＡ／２レジスタ１３と１４又は１３と３
４を通して互いに反対方向に電荷パケツトの転送
を行うためのこれら２つのＡ／２レジスタのクロ
ツク駆動は、フイールドインタレースを使用しな
い場合には、困難さはより少くなる。第７図と第
８図は典型的な３相クロツク駆動構成を説明する
電位プロフイール（電位縦断面図）を示し、第９
図は２相クロツク駆動構成の電位プロフイールを
示す。この出願では、電位プロフイール図におい
て通常行われているように、電位プロフイール図
中のイメージレジスタの列における電位プロフイ
ールは各図の左右側端間で拡大して示されてい
る。また、これらの図の説明における「右」及び
「左」はこの電位プロフイール図の慣習に従うも
のであつて、テレビジヨンにおける画像平面につ
いて言われる「右」、「左」と混同してはならな
い。電位プロフイール図の描き方は電位が正にな
る＋Ｖに従つて、下方に延びるように描くという
点で通常の描き方に従つている。１つの完全なイ
メージレジスタの中心線、即ち、２つのＡ／２レ
ジスタ間の境界線は一点鎖線で示されている。イ
メージレジスタの列を形成している電荷転送チヤ
ンネルのゲート構造は慣例通り、各図の最上部に
示されている。また、２相クロツク技法では、ゲ
ートの下に方向性を持つた勾配を生じさせる拡散
部は小さな矩形で示してある。

第７図において、画像集積期間中の３相イメー
ジレジスタの列に沿う電位エネルギ井戸のパタン
がクロツク図の最上部の時間t₀の欄に示されてお
り、第２のクロツク位相φ₂が第１と第２のクロ
ツク位相φ₁とφ₃に対して正となつた状態でクロ
ツク駆動が停止している。電荷収集のための井戸
はφ₂クロツク位相が加えられているゲートの下
に誘起されている。比較的正のφ₂クロツク電位
が加えられたゲートの下側及び比較的負のφ₁と
φ₃クロツク電位が加えられた隣接のゲートの下
側における光応答によつて生成された電荷キヤリ
ヤはφ₂クロツク電位が加えられているゲートの
下に誘起された井戸に集められる。図には、４個
の画素PEL₁，PLE₂，PEL₃及びPEL₄を表わす電
荷パケツトが、φ₂クロツク位相電位を受けたゲ
ートの下に集められた状態が示されている。イメ
ージレジスタの中心線の各側に、φ₁クロツク電
位が加えられるゲートを配置することにより、こ
れらの電位井戸はイメージレジスタの列に沿つて
均等な間隔で配置される。イメージレジスタの中
心線の左側のクロツク位相の順序は、イメージレ
ジスタのクロツキングが再開した時に電荷パケツ
トを左方に移送するようなものであるのに対し、
イメージレジスタの中心線の右側でのクロツク位
相順序はイメージレジスタのクロツキングが再開
された時に電荷パケツトを右方へ移送するような
ものとされている。

読く６つの時間部分t₁，t₂，t₃，t₄，t₅及びt₆
は、イメージレジスタのクロツク駆動が再開され
た時の第１番目の全クロツクサイクル中の引読く
時間を表わしている。（時間t₁，t₃及びt₅は遷移時
間であつて、実際の電荷プロフイールが、正常な
範囲内で図示の理想的な電位プロフイールと一致
しないことがあろう。）このクロツクサイクルで
は、PEL₂が初めにPEL₁があつた位置まで移動さ
せられ、PEL₃はPEL₄があつた位置へ移動する。
各移動は標準的な３相クロツク技法によつて行わ
れる。PEL₂とPEL₃が占めていた位置は空のまま
にしておかれる。（但し、暗電流の集積はあるが、
これは無視し得る。） 第８図は、画像集積時間t₀において、φ₂とφ₃の
クロツク位相電位が両方ともφ₁位相電位よりも
正とされた状態でクロツキングが一時停止させら
れるような３相イメージレジスタ中での反対方向
へのクロツク駆動を示す。ゲート対の下で集積を
行わせると、グレイン（粒子）として現われる分
割ノイズが減少する。このノイズは電荷が集まる
ことのできないゲート構造の長さが増すにつれて
発生するものである。しかし、各画素中の暗電流
の影響の割合は増加する。

イメージレジスタの２個の半部は、画像集積時
間中、低電位に維持されるφ₁ゲートの中央で対
接していることに注意されたい。この中央のφ₁
ゲートから各方向へ通常のφ₁，φ₂，φ₃ゲートサ
イクルが読く。Ａレジスタのクロツク駆動が再開
されると、フイールドリトレース期間のフイール
ド転送中に、φ₂ゲート下の集積電荷のパケツト
は、時間t₁でφ₂クロツク電位が低となり、φ₃クロ
ツク電位は高に維持されることにより、後続の
φ₃ゲート下の集積電荷のパケツトと組合わされ
る。時間t₂では、φ₁クロツク電位が高となり、中
央のφ₁ゲートの下に空の井戸が現われる。後の
方の時間t₅において、この空井戸は２つに分割さ
れて、レジスタの左側のPEL₂の後方の位置と、
右側のPEL₃の後方の位置を占める。

第９図は２相イメージレジスタの列に沿つた電
位エネルギ井戸のパタンが示されている。図の時
間t₀ではφ₁とφ₂のクロツク位相が同電位に維持さ
れてクロツク駆動が一時停止にある状態である。
イメージレジスタの左側では、電荷収集用の井戸
は、ゲートの下に設けられた拡散部によつてゲー
トの左側の部分の下方に誘起され、また、イメー
ジレジスタの右側では、電荷収集用井戸は各ゲー
トの下側の拡散部によつてゲートの右側部分の下
に誘起される。イメージレジスタの中心線が通る
ゲート電極は他のゲート電極の幅の約1.5倍程度
で、その両側縁の下に電荷収集用の井戸を誘起す
るための拡散部が設けられている。このゲートの
中央部の電位障壁が、電荷がイメージレジスタの
上半部に集められるか下側の半部に集められるか
が決まる決定点となる。イメージレジスタの中心
線の左側では、ゲート電極の左側部分の下に配置
された拡散部がそのゲートの下側にドリフト電界
を形成する。このドリフト電界は、クロツキング
が再開された時、電荷キヤリヤをチヤンネルに沿
つて左方へ追いやるようなものである。イメージ
レジスタの中心線の右側では、ゲート電極の左側
部分の下側に形成された拡散部の電位勾配によつ
て、そのゲートの下にドリフト電界が生じ、この
電界はクロツキングが再開されると、電荷キヤリ
ヤをチヤンネルに沿つて右方に追いやる。クロツ
キングの再開は、イメージレジスタの中心線が通
るゲートに加えるクロツク位相電位を初めに
「低」（即ち、相対的に負）にして電位エネルギ障
壁をその中心部の下側に、画像転送中の電荷伝播
と画像集積時間中の電荷収集用に上述した決定点
として保持して行われる。

図には６個の画素を表わす電荷パケツトが、時
間t₀の時、６個の連なつたゲートの下に収集され
たものが示されている。３個の画素PEL₅，
PEL₆，PEL₇はイメージレジスタの中心線の左側
に、また、３個の画素PEL₈，PEL₉，PEL₁₀がイ
メージレジスタ中心線の右側に集められている。

クロツキングが始まつて、時間t₁に位相電位φ₁
が相対的に負に、位相電位φ₂が相対的に正にさ
れると、イメージレジスタの左側のゲートの左側
部分の下の電位エネルギレベルはその右側部分の
下のレベルよりも低いので、PEL₇は左方に転送
されてPEL₆と一緒になる。PEL₅も左方に転送さ
れて図面の外側の位置へ移動して、その左側にあ
る画素を表わす電荷パケツトと一緒になる。イメ
ージレジスタの右側ではPEL₈が右方へ転送され
てPEL₉と一緒になり、PEL₁₀は図面からはみ出
て右方に転送されて右側に隣接する画素を表わす
電荷パケツトと一緒になる。イメージレジスタの
右側では、ゲートの右側部分の下の電位エネルギ
レベルがゲートの左側部分の下のレベルよりも低
いので、転送は右方へ行われる。

次に、時間t₂において、φ₁が高、φ₂が低となる
と、イメージレジスタの中心線が通つているφ₁
ゲートの両側縁の下に空の井戸が発生する。イメ
ージレジスタの右側の合成画素（例えば、PEL₈
とPEL₉）は更に右方へ転送される。イメージレ
ジスタの左側においては、合成画素（例えば、
PEL₆とPEL₇）は更に左へ転送される。

この後、時間t₃で、φ₁が低、φ₂が高になる。合
成画素PEL₆とPEL₇は更に左に転送されて、図面
の外の位置へ行き、また、イメージレジスタの左
側の空井戸は、時間t₁の時に合成画素PEL₆と
PEL₇が占めていた位置まで左に転送される。イ
メージレジスタの右側の空井戸は更に右へと転送
されて、時間t₁の時に合成画素PEL₈とPEL₉が占
めていた位置をとる。合成画素PEL₈とPEL₉は更
に右へ転送されて図面の外へ出る。

第７図乃至第９図の各々における電位プロフイ
ールに続く電位プロフイールは標準の３相及び２
相クロツク駆動に従うもので、当業者には明らか
である。更に、当業者には、第７図乃至第９図の
クロツクの方法をこの発明の考え方に基づいて改
変することもできる。第７図では、レジスタの中
心線に隣接した２個のゲートを、例えば、常に低
にバイアスされた直流ゲートとすることもでき
る。また、第９図において、イメージレジスタの
中心線に隣接するφ₁ゲートの代りに、後述する
ような、低にバイアスされた直流ゲートあるいは
ブルーミングドレインを用いることもできる。

第７図〜第９図を分割されたイメージレジスタ
（即ち、アレーレジスタ）の１本の列について考
察したが、これらの図は分割されたＣレジスタ
（線レジスタ）を表わすと見ることもできる。そ
の場合は、電荷は光応答によつて生成されるので
はなく、イメージヤのＢレジスタ又はその一部か
ら並列パケツトの形で区分されたＣレジスタに導
入される。

次に、分割されたイメージレジスタの各部分を
互いに逆方向に電荷転送して、フイールドインタ
レースを行うための動作方法について考えてみ
る。

第１０図ａ及びｂはそれぞれ奇数番目と偶数番
目のフイールド動作時のイメージレジスタのクロ
ツク状態を示す。φ₁，φ₂及びφ₃はイメージレジ
スタの右側における連続する３相クロツク電圧で
あり、φ₄，φ₅及びφ₆はイメージレジスタの左側
に対する３相クロツク電圧である。画像集積期間
中（例えば、奇数フイールドの時間t₀及び偶数フ
イールドの時間t₀′）、イメージレジスタのクロツ
クが一時停止されると、フイールド電送中にφ₁，
φ₂及びφ₃クロツク電圧を受けているゲート電極
は、フイールド転送中にφ₄，φ₅及びφ₆クロツク
電圧を受けるゲート電極と同じようにバイアスさ
れる。

奇数フイールドの画像集積期間中、φ₂とφ₅ゲ
ートのみを、偶数フイールドの画像集積期間中は
φ₃とφ₄ゲートのみを高に保持すると、周知の
「３分の２」インタレースが行えるが、イメージ
レジスタの中心線近傍の画素がフイールド毎に中
断される。特開昭59−168670号公報にはこの３分
の２インタレース動作の変形が示されている。こ
の公報に示されている方法を第１０図ａとｂのイ
メージヤに応用すると、画像集積時間中、φ₁と
φ₆ゲートはφ₂とφ₅ゲートのバイアスレベルとφ₃
とφ₄ゲートのバイアスレベルの中間にあるバイ
アスレベルに保持される。上述の公報の教示によ
れば、これにより、イメージヤ出力信号中の粒子
（グレイン）ノイズが減少する。それだけではな
く、更に重要なことは、φ₁とφ₆ゲートに加えら
れる中間バイアスレベルは、平均のエネルギ井戸
の内容において完全なインタレースが行えるよう
に、３分の２インタレースを変更するように調整
できる。

このイメージ集積方法を採用して、フイールド
転送時に、イメージレジスタの２個の半部中を互
いに逆方向に電荷パケツトをクロツク転送するた
めには、φ₄，φ₅，φ₆のクロツク電圧位相のφ₁，
φ₂，φ₃クロツク位相との対応関係は、画像集積
中のゲートに加えられるバイアスレベルの対応関
係とは異なる必要がある。奇数フイールドにおけ
る時t₁、偶数フイールドにおける時間t₁′が画像集
積からフイールド転送への過渡時を示す。奇数フ
イールドの転送時、φ₄，φ₅及びφ₆のクロツク位
相はそれぞれφ₁，φ₂及びφ₃クロツク位相と同期
しており、偶数フイールドの転送時は、φ₄，φ₅
及びφ₆クロツク位相はそれぞれφ₃，φ₁及びφ₂ク
ロツク位相と同期関係にある。

フイールド転送中、イメージレジスタの右半分
から電荷パケツトを受けるとＢ／２レジスタは、
その右半分Ａ／２レジスタに加えられるφ₁，φ₂
及びφ₃クロツク位相電圧と同じもので同期クロ
ツクされる。また、イメージレジスタの左半分か
ら電荷パケツトを受けるとＢ／２レジスタは、そ
のＡ／２レジスタに加えられるφ₄，φ₅及びφ₆ク
ロツク位相電圧と同じ電圧で同期クロツクされ
る。フイールド転送中にＡ／２レジスタとそれに
対応するＢ／２レジスタが同期してクロツクされ
る時間の相対的な長さは、奇数フイールドと偶数
フイールドについて互いに調整されて、フイール
ドトレース期間中にそれぞれのＣレジスタから読
出しが行えるように各Ｂ／２レジスタの正しい位
置に電荷パケツトが配置されるようにする。

第１１図ａ及びｂは４相２重クロツク駆動され
るイメージレジスタを用いて、線走査と垂直な方
向にフイールドインタレースを行う方法を示す。
奇数フイールドの画像集積時間t₀及び偶数フイー
ルドの時間t₀′では、クロツク位相φ₂とφ₄は低電
位に保たれてイメージヤ中の暗電流の収集が抑え
られる。その間、他のクロツク位相φ₀，φ₁及び
φ₃は高い電位に保たれている。従つて、奇数フ
イールド偶数フイールドの両方において、画像集
積時のイメージヤ電荷転送チヤンネル中の電位プ
ロフイールは同じである。奇数フイールドの時間
t₁において、イメージ(A)レジスタ中の画像集積が
完了して、イメージレジスタからフイールド蓄積
(B)レジスタへの画像サンプルの転送が次に行われ
ようとする時、φ₂の電位が高にされる。これに
より、電荷収集井戸対中の電荷が一緒にされ、画
素の中心がφ₂ゲート電極の下に来る。偶数フイ
ールドでは、画像集積が完了してフイールド転送
が次に起る時間t₁′において、φ₄が高とされる。
これによつて、電荷収集井戸対中の電荷が一緒に
なつて、画素中心がφ₄ゲート電極の下にくる。
これによつて、米国特許第3932775号に記載の方
式の変形として完全な２：１のフリツカのないイ
ンタレースが得られる。

奇数及び偶数フイールドのフイールド転送時間
に、クロツク位相φ₁，φ₂，φ₃及びφ₄は次々に高
とされ、第１１図ａ及びｂの中心線より右側の部
分ではφ₂から始まつて記載の順序で周期的に印
加され、中心線の左側ではφ₄から始まつて逆の
順序に周期的に印加される。ここで注目すべき新
しい点は、クロツク位相φ₀を受けるイメージレ
ジスタの中心にあるゲート電極である。φ₀は奇
数フイールド画像の集積時とそれに続くイメージ
レジスタからの転送時はφ₁に等しく、偶数フイ
ールド画像の集積とそれに続くイメージレジスタ
からの転送時にはφ₃と同じである。

第１１図ａ及びｂに示す４相２重クロツク駆動
Ａレジスタは４相２重クロツク駆動Ｂレジスタ又
は２相Ｂレジスタと共に用いることができる。明
らかに、φ₀ゲート電極のクロツク駆動を交番フ
イールド毎に異ならせたままで、この４相２重ク
ロツク駆動Ａレジスタを２相レジスタとして動作
するように変更することは可能である。

以上に詳細に考察したCCDイメージヤはすべ
てフイールド転送型である。Ｃレジスタのクロツ
ク周波数を低くするという点に関するこの発明の
利点は、他の型のCCDイメージヤ、例えば、イ
ンタライン（interline）転送型のCCDイメージ
ヤにも適用できる。

第１２図は第１図と第５図に示す方式中でフイ
ールド転送型CCDイメージヤ１０の代りに使用
できるようにこの発明によつて改変されたインタ
ライン転送型CCDイメージヤ１１０を示す。イ
メージ１１０の第１の半部１１１には、２分の１
フイールドインタライン転送レジスタ１１３とそ
れに対応する第１の出力レジスタ（Ｃレジスタ）
１１７が設けられており、第２の半部１１２には
第２の２分の１フイールドインタライン転送レジ
スタ１１４とそれに付随する第２の出力レジスタ
（Ｃレジスタ）１１８が設けられている。第１の
２分の１フイールド転送レジスタ１１３はマスク
された列状の平行な電荷転送チヤンネルのアレー
を備え、その機能はイメージヤ１０のＢ／２レジ
スタ１５と同様である。各電荷転送チヤンネルに
沿つて、光検出素子からなるマスクされていない
列が設けられていて、そこから、画像集積期間の
終りに、電荷パケツトが電荷転送チヤンネル中の
隣接位置へ選択的に転送される。フイールド転送
期間中に光学的結合系５を介して受取られた画像
の上側部分の集積がレジス１１１の光検知素子中
で進行している時（但し、この場合、反転光学系
が用いられているとする）、選択された線トレー
ス期間中、電荷パケツトは１度に１行、レジスタ
１１１の電荷転送チヤンネルを通して送られる。
この時、１行の電荷パケツトはレジスタ１１１か
ら並列に、並列−直列変換型線(C)レジスタ１１７
へ転送される。このように転送された電荷パケツ
トの行は、第５図の装置においては次の線トレー
ス期間中に（第６図の装置では次の２本の線トレ
ース期間中に）、直列に読出される。イメージヤ
１１０はさらに、第２の２分の１フイールドイン
タライン転送レジスタ１１２を備えており、この
レジスタ１１２は、マスクされた電荷転送チヤン
ネルの列と光学系５を通して受光した画像の他方
の半部の集積用のマスクされていない光検知素子
の列とが交互に配置された平行アレーから成つて
いる。フイールドトレース中の選択された線リト
レース期間中に、電荷パケツトはレジスタ１１２
の電荷転送チヤンネル中を１度に１行ずつ、Ｃレ
ジスタ１１８へ並列に転送される。Ｃレジスタ１
１８は第１図の装置では次の線トレース中に、第
５図の装置では続く２本の線トレース期間中に、
直列に読出される。

換言すると、電荷パケツトの読出し中は、フイ
ールド転送レジスタ１１３と１１４中の電荷転送
チヤンネルのクロツキングは、イメージヤ１０の
Ｂ／２レジスタ１５と１６のクロツキングと同じ
であり、Ｃレジスタ１１７と１１８のクロツキン
グはイメージヤ１０のＣレジスタ１７と１８のク
ロツキングと同じである。イメージヤ１１０のＣ
レジスタ１１７と１１８から供給された出力信号
は本質的にはイメージヤ１０のＣレジスタ１７と
１８から直列に供給される出力信号に相当する。

第１３図は、フイールド転送型CCDイメージ
ヤ７０の代りとして第６図の装置で使用できるよ
うにこの発明に従つて改変したインタライン転送
型CCDイメージヤ１７０を示す。このイメージ
ヤ１７０はイメージヤ１１０と次の点が異なる。
Ｃレジスタ１１７の代りにＣ／２レジスタ１７３
と１７５とが用いられ、Ｃレジスタ１１８の代り
にＣ／２レジスタ１７４と１７５とが用いられて
いる。イメージヤ１７０のＣ／２レジスタ１７
３，１７４，１７５及び１７６は、イメージヤ７
０のＣ／２レジスタ７３，７４，７５及び７６の
それぞれからの出力信号と同様の出力信号を供給
する。

インタライン転送型CCDイメージヤ１１０と
１７０で特に注目すべきは、レジスタ部１１１中
の電荷転送チヤンネルとこれに整列したレジスタ
１１２の電荷転送チヤンネルとの間の区分を行う
方法である。レジスタ１１１と１１２中の電荷転
送チヤンネルの対接端の物理的分離は、電荷転送
チヤンネルが静電的に誘起される半導体基板中に
チヤンネルストツプを拡散形成することによつて
達成できる。しかし、この明細書の前の部分で説
明したような電気的分離法を採用すれば、上記の
ような物理的な分離作業も、また、光検知素子ア
レーと画像集積期間の終りに電荷パケツトが転送
される電荷転送チヤンネル中の電位井戸のアレー
との空間的不整合も排除できる。

２分の１フイールドインタライン転送レジスタ
１１１と１１２の電荷転送チヤンネルが例えば２
相クロツク駆動される場合は、画像集積の終りに
おける光検知素子から共通の各電荷転送チヤンネ
ルへの電荷パケツトのゲート転送は、第９図に示
した電荷転送チヤンネル中で時間t₁に形成された
ものと同様の電位井戸への転送とすることができ
る。レジスタ１１１と１１２のクロツキングは、
時間t₂，t₃……と同様に続く。レジスタ１１１と
１１２の電荷転送チヤンネルが３相クロツク駆動
を受ける場合は、電荷パケツトは画像集積時間の
終りに、第７図又は第８図における時間t₀の時と
同様の共通の電荷転送チヤンネル中の電位井戸へ
ゲート送出して転送することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明によりイメージレジスタの各
半部をそれぞれの２分の１フイールド蓄積レジス
タへ互いに逆方向にクロツク送出するCCDイメ
ージヤのアーキテクチヤを示すブロツク図、第２
図は第１図のイメージヤの代表的な動作のための
全体的なクロツク過程を示す図、第３図は第１図
とは別のCCDイメージヤのアーキテクチヤを示
すブロツク図、第４図は第３図のイメージヤの代
表的な動作のための全体的なイメージヤクロツク
過程を示す図、第５図はこの発明の原理により
CCDイメージヤからの読出し速度を上げるため
に走査変換構成と組合わせた第１図のCCDイメ
ージヤのアーキテクチヤを示すブロツク図、第６
図はこの発明により、CCDイメージヤからの読
出し速度を更に高くするために分割されたＣレジ
スタを用いるように改造した第５図のCCDイメ
ージヤを示すブロツク図、第７図はこの発明によ
り互いに逆方向の電荷転送を行うために分割され
ているCCDレジスタの一連の時点における電位
プロフイールを示すもので、３相非インタレース
ビデオ型で単一ゲート下で画像集積が行われるレ
ジスタの電位プロフイールを示す図、第８図は第
７図と同様に一連の時点における電位プロフイー
ルであつて、３相非インタレースビデオ型で対を
なすゲート下で画像集積が行われるレジスタの電
位プロフイールを示す図、第９図は第７図、第８
図と同様に一連の時点におけるCCDレジスタの
電位プロフイールであつて、２相非インタレース
ビデオ型レジスタの電位プロフイールを示す図、
第１０図は第７図乃至第９図と同様にCCDレジ
スタの一連の時点における電位プロフイールであ
つて、３相フイールドインタレースビデオ型レジ
スタの電位プロフイールを示す図、第１１図は第
７図乃至第１０図と同様にCCDレジスタの電位
プロフイールであつて、２重クロツク４相フイー
ルドインタレースビデオ型レジスタの電位プロフ
イールを示す図、第１２図と第１３図はそれぞれ
この発明により構成されたインタライン転送型
CCDイメージヤの別々の実施例を示すブロツク
図である。 第１図において、１１，１２…成分イメージヤ
部、１３，１４…Ａ／２イメージレジスタ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ １又はそれ以上の電荷転送チヤンネルと、こ
   の電荷転送チヤンネルと交差し、各電荷転送チヤ
   ンネルの長さ方向に沿つて電荷パケツトが伝播し
   得るようにするために、選択された期間の各々に
   おいて位相調整されたクロツキング電圧を受ける
   複数の連続するゲート電極とを備え、 上記１又はそれ以上の電荷転送チヤンネルの
   各々の互いに隣接する第１と第２の部分と交差す
   る上記ゲート電極に加えられるクロツキング電圧
   は互いに異つた位相を持ち、それによつて、各チ
   ヤンネルの上記第１と第２の部分中の電荷パケツ
   トがこれら第１と第２の部分間の相互接合点から
   各チヤンネルの両端に向かつて遠ざかる方向に互
   いに逆方向に同時に伝播するように構成されてい
   る電荷結合装置。 ２ 特許請求の範囲第１項記載の電荷結合装置で
   あつて、 上記電荷転送チヤンネルの上記第１と第２の部
   分が１つのレジスタの各部分内に含まれており、 上記レジスタ部分は上記各チヤンネルの部分間
   の接合点に形成された中心で分離されており、 さらに、上記選択された期間中に、上記第１と
   第２のチヤンネル部分の電荷パケツトが上記レジ
   スタ中心からレジスタの両端に向う方向に伝播さ
   れるものである電荷結合装置。