JPH04355578A - 固体撮像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、固体撮像装置に関し、
特にビデオカメラ等の撮像装置に用いて好適な固体撮像
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】テレビジョン受像機（以下、ＴＶモニタ
と称する）の表示画面の横と縦の比であるアスペクト比
は、ＮＴＳＣやＰＡＬ等のテレビジョン方式の場合には
４：３に、ワイドＥＤやＨＤ等のテレビジョン方式の場
合には１６：９にそれぞれ規格化されている。

【０００３】一方、従来、例えばＣＣＤイメージセンサ
の如き固体撮像素子においては、その撮像領域がアスペ
クト比に対応して決定されていたので、撮像出力として
導出されるテレビジョン信号のアスペクト比は固定とな
っていた。このため、アスペクト比が異なるテレビジョ
ン方式が共存する地域等においては、その方式に対応し
たビデオカメラを用意する必要があった。すなわち、単
一のビデオカメラでアスペクト比の異なる両方式に対応
することはできなかった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】固定アスペクト比の撮
像出力を用いて異なるアスペクト比のテレビジョン信号
を得るようにするには、画像処理のためのメモリを設け
る方法が考えられるが、この方法では、記憶容量の大な
る専用のメモリを必要とするとともに、Ａ／Ｄコンバー
タやＤ／Ａコンバータ等の周辺回路も必要となる。この
ように、付加回路を多く要する方法は、消費電力や容量
等が少ない方が望ましいビデオカメラ等にあっては、好
ましくない。

【０００５】本発明は、上述した点に鑑みなされたもの
であり、撮像出力を任意のアスペクト比のテレビジョン
信号として導出できるようにした固体撮像装置を提供す
ることを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明による固体撮像装
置は、所定の表示領域に対応した大きさの撮像部、この
撮像部に蓄積された電荷を転送する転送部及びこの転送
部中に存在する電荷を排出する電荷排出部を有する固体
撮像素子と、所定のアスペクト比を設定するアスペクト
比設定手段と、このアスペクト比設定手段による設定ア
スペクト比に応じて転送部及び電荷排出部を駆動する駆
動手段とを具備し、この駆動手段によって、撮像部の撮
像面における前記設定アスペクト比で定まる設定領域に
蓄積された電荷が転送されかつ外部に出力されるように
転送部を駆動するとともに、設定領域以外に蓄積された
電荷が排出されるように電荷排出部を駆動する構成とな
っている。

【０００７】

【作用】本発明による固体撮像装置において、所定のア
スペクト比が設定されると、駆動手段は、転送部を転送
駆動して撮像部に蓄積された信号電荷を順次転送せしめ
るとともに、設定アスペクト比に応じた適当なタイミン
グで電荷排出部を駆動して転送部中に存在する信号電荷
を不要電荷として排出させる。これにより、メモリ等の
外部回路を付加することなくアスペクト比の切換えを実
現できるため、撮像出力を任意のアスペクト比のテレビ
ジョン信号として導出できる。

【０００８】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細
に説明する。図１は、本発明による固体撮像装置の一実
施例を示すブロック図である。図において、本発明によ
る固体撮像装置は、固体撮像素子であるＣＣＤイメージ
センサ１と、所定のアスペクト比を設定するためのアス
ペクト比設定回路２と、その設定アスペクト比情報に応
じてＣＣＤイメージセンサ１等を駆動する駆動パルス等
を生成するためのタイミングジェネレータ３と、このタ
イミングジェネレータ３からの駆動パルス等に応じてＣ
ＣＤイメージセンサ１等を駆動するためのパルスドライ
バであるＣＣＤドライバ４等を備えた構成となっている
。

【０００９】ＣＣＤイメージセンサ１としては、例えば
図２に示すようないわゆるインターライン転送方式のも
のが用いられる。同図において、画素単位で２次元配列
されて入射光量に応じた信号電荷を蓄積する複数個のフ
ォトセンサ１１と、これらフォトセンサ１１の垂直列毎
に配されかつ読み出しゲート１２を介して読み出された
信号電荷を垂直方向に転送する垂直転送レジスタ１３と
によって撮像部１４が構成されている。

【００１０】垂直転送レジスタ１３に移された信号電荷
は、１走査線に相当する部分ずつ順に水平転送レジスタ
１５へ転送される。水平転送レジスタ１５に転送された
１走査線分の信号電荷は、順次水平方向に転送されて電
荷検出部１６に供給される。電荷検出部１６は、例えば
フローティングディフュージョンアンプによって構成さ
れており、転送されてきた信号電荷を検出して電気信号
に変換し、テレビジョン信号として導出する。

【００１１】また、図１に示すように、水平転送レジス
タ１５には連続して不要電荷排出ゲート１７が設けられ
ており、さらにこの不要電荷排出ゲート１７には水平転
送レジスタ１５中の電荷を排出する不要電荷排出ドレイ
ン（電荷排出部）１８が連続して設けられている。この
不要電荷排出ドレイン１８には、十分にポテンシャルが
深くなり、不要電荷排出ゲート１７が開いたとき、水平
転送レジスタ１５中に存在する電荷が流れ込めるような
電圧が与えられる。

【００１２】アスペクト比設定回路２は、複数のアスペ
クト比のうちの１つを例えばスイッチ切換え等によって
任意に選択して設定できる構成となっている。本例では
、アスペクト比として、１６：９と４：３の２種類のい
ずれかを選択して設定するものとする。これに伴い、Ｃ
ＣＤイメージセンサ１における撮像部１４の画素数で決
まる撮像面の大きさは、例えば大画面であるアスペクト
比１６：９に対応して決定される。アスペクト比設定回
路２で設定されたアスペクト比情報はタイミングジェネ
レータ３に供給される。

【００１３】タイミングジェネレータ３は、ＣＣＤイメ
ージセンサ１のフォトセンサ１１に蓄積された電荷を垂
直転送レジスタ１３に読み出す読み出しパルスＶＴ、後
述するスイッチ５をオン／オフ制御するスイッチパルス
ＳＰ、読み出しパルスＶＴによって読み出された電荷を
高速で垂直転送する高速垂直転送パルスＶＨＣ、読み出
しパルスＶＴによって読み出された電荷を通常速度（周
波数）で垂直転送する通常垂直転送パルスＶＬＣ、水平
転送レジスタ１５に垂直転送された電荷を高速で水平転
送する高速水平転送パルスＨＨＣ、水平転送レジスタ１
５に垂直転送された電荷を通常速度で水平転送する通常
水平転送パルスＨＬＣ、及び不要電荷排出ゲート１７を
オン／オフ制御するドレインパルスＳＧの各種駆動パル
スを生成する。これら各駆動パルスはＣＣＤドライバ４
に供給される。

【００１４】電荷検出部１６の出力ラインと接地間には
、スイッチ５及び抵抗６が直列接続されている。このス
イッチ５は、通常はオフ（開放）状態にあり、スイッチ
パルスＳＰが印加されることによってオン（閉鎖）状態
となる。なお、本例では、電荷検出部１６の出力ライン
と接地間に、スイッチ５及び抵抗６を直列接続するとし
たが、フローティングディフュージョンに接続されたソ
ースフォロワ回路によって構成することも可能である。

【００１５】次に、かかる構成の具体的な動作について
説明する。なお、本例では、アスペクト比設定回路２に
おけるアスペクト比１６：９と４：３の切換えにより、
アスペクト比４：３が設定されたときには、図３に示す
如く、アスペクト比１６：９の撮像領域に対してその撮
像領域の略中央部分を切り出すようにアスペクト比４：
３の有効画素領域Ａを設定するものとする。これにより
、撮像部１４において、この有効画素領域Ａに蓄積され
た信号電荷のみを読み出し、それ以外の領域Ｂ〜Ｅに蓄
積された信号電荷は不要電荷となり、掃き捨てれば良い
ことになる。

【００１６】先ず、アスペクト比設定回路２において、
アスペクト比１６：９が設定された場合には、先述した
ように、撮像部１４の撮像領域の大きさがアスペクト比
１６：９に対応して決定されていることから、撮像部１
４のフォトセンサ１１に蓄積された信号電荷が撮像領域
全面に亘って読み出せば良いことになる。この際、撮像
部１４のフォトセンサ１１に蓄積された信号電荷の転送
は、従来と何ら変わることのない手順にしたがって行わ
れる。

【００１７】次に、アスペクト比設定回路２において、
アスペクト比４：３が設定された場合の動作について、
図４及び図５のタイムチャートを参照しつつ説明する。 先ず図４において、ＣＣＤイメージセンサ１の撮像部１
４には、テレビジョン信号である出力画像信号（ｄ）の
垂直ブランキング期間ＴＶＢＬＫ１（時刻ｔ１　〜時刻
ｔ３　）のほぼ中間の時刻ｔ２　に、読み出しパルスＶ
Ｔ（ｃ）がタイミングジェネレータ３から発生され、Ｃ
ＣＤドライバ４を介して供給される。これにより、撮像
部１４はフォトセンサ１１に蓄積された信号電荷を読み
出しゲート１２を介してそれぞれ垂直転送レジスタ１３
に読み出す。

【００１８】次に、ＣＣＤドライバ４は、読み出しパル
スＶＴ（ｃ）が供給される時刻ｔ２　から垂直ブランキ
ング期間ＴＶＢＬＫ１が終了する時刻ｔ３　までの期間
である不要電荷排出期間ＴＦＤ１に、不要電荷領域Ｂの
信号電荷を高速にて垂直転送すべく、高速垂直転送パル
スＶＨＣ（ｂ）を撮像部１４に供給するとともに、この
高速垂直転送パルスＶＨＣ（ｂ）を供給する毎に、ドレ
インパルスＳＧ（ａ）を不要電荷排出ゲート１７に供給
する。垂直転送レジスタ１３に読み出された各信号電荷
は、高速垂直転送パルスＶＨＣ（ｂ）に同期してそれぞ
れ水平転送レジスタ１５に高速で垂直転送される。

【００１９】ここで、不要電荷排出ゲート１７は、通常
は閉（不導通）状態にあるが、ドレインパルスＳＧ（ａ
）が供給されると開（導通）状態となる。不要電荷排出
ゲート１７が開（導通）状態になると、水平転送レジス
タ１７中に存在する電荷は全て不要電荷排出ドレイン１
８に排出されるようになっている。したがって、水平転
送レジスタ１７に高速で垂直転送される不要電荷領域Ｂ
の信号電荷は、全て不要電荷排出ドレイン１８に排出さ
れ、電荷検出部１６には転送されない。

【００２０】次に、ＣＣＤドライバ４は、図４（ｄ）に
おける垂直映像期間ＴＶＶＫ１（時刻ｔ３　〜時刻ｔ４
　）に、通常の周波数の通常垂直転送パルスＶＬＣ（ｂ
）及び図示せぬ通常水平転送パルスＨＬＣを撮像部１４
に供給し、有効画素領域Ａに蓄積された信号電荷を通常
転送する。なお、有効画素領域Ａの前後の不要電荷領域
Ｃ，Ｄに蓄積された信号電荷は、それぞれ後述するよう
に水平ブランキング期間中に高速で転送される。垂直映
像期間ＴＶＶＫ１に通常転送された有効画素領域Ａの信
号電荷は、図１の電荷検出部１６により検出されかつ増
幅され、出力端子７を介して外部に出力画像信号（ｄ）
として導出される。

【００２１】続いて、ＣＣＤドライバ４は、図４（ｄ）
に示す次の垂直ブランキング期間ＴＶＢＬＫ２（時刻ｔ
４　〜時刻ｔ６　）が開始されてから、この垂直ブラン
キング期間ＴＶＢＬＫ２のほぼ中間の時刻ｔ５　に、次
に読み出しパルスＶＴが供給されるまでの期間である不
要電荷排出期間ＴＦＤ２に、不要電荷領域Ｅ（図３参照
）の信号電荷を高速転送すべく、高速垂直転送パルスＶ
ＨＣ（ｂ）を再度撮像部１４に供給するとともに、高速
垂直転送パルスＶＨＣ（ｂ）を供給する毎に、ドレイン
パルスＳＧ（ａ）を不要電荷排出ゲート１７に供給する
。

【００２２】これにより、不要電荷排出ゲート１７が開
（導通）状態となり、水平転送レジスタ１５に高速垂直
転送された不要電荷領域Ｅに蓄積された信号電荷は、全
て不要電荷排出ドレイン１８に排出される。

【００２３】一方、ＣＣＤドライバ４は、図５（ｄ）に
示す水平ブランキング期間ＴＨＢＬＫ１（時刻ｔ１０〜
時刻ｔ１２）の略中間の時刻ｔ１１に、通常垂直転送パ
ルスＶＬＣ（ｃ）が供給されてから水平ブランキング期
間ＴＨＢＬＫ１が終了する時刻ｔ１１までの期間である
高速転送期間ＴＨＨ１に、有効画素領域Ａの前の不要電
荷領域Ｃ（図３参照）の全ての電荷を高速水平転送すべ
く、高速水平転送パルス（ｄ）を撮像部１４に供給する
とともに、高速転送期間ＴＨＨ１に高速水平転送パルス
ＨＨＣが供給される間、スイッチパルスＳＰ（ｂ）をス
イッチ５に供給する。

【００２４】スイッチ５は、通常はオフ（開放）状態に
あり、スイッチパルスＳＰ（ｂ）が供給されることでオ
ン（閉鎖）状態となる。これにより、高速転送期間ＴＨ
Ｈ１内に高速転送された不要電荷領域Ｃに蓄積された信
号電荷は、抵抗６を介して接地側に捨てられることにな
る。

【００２５】次に、ＣＣＤドライバ４は、図５（ｅ）に
示す水平映像期間ＴＨＶＫ１（時刻ｔ１２〜時刻ｔ１３
）に、有効画素領域Ａに蓄積された信号電荷を通常速度
で通常転送する。これにより、有効画素領域Ａの信号電
荷は、電荷検出部１６を介して出力端子７から出力画像
信号（ｅ）として導出される。

【００２６】続いて、ＣＣＤドライバ４は、図５に示す
次の水平ブランキング期間ＴＨＢＬＫ２（時刻ｔ１３〜
時刻ｔ１６）が開始されてから、水平ブランキング期間
ＴＨＢＬＫ２のほぼ中間の時刻ｔ１５に、次の通常垂直
転送パルス（ｃ）が供給されるまでの期間である不要電
荷排出期間ＴＦＤ３が開始された直後の時刻ｔ１４に、
有効画素領域Ａの後ろの不要電荷領域Ｄ（図３参照）に
蓄積された信号電荷を排出すべく、ドレインパルスＳＧ
（ａ）を不要電荷排出ゲート１７に供給する。これによ
り、不要電荷領域Ｄの電荷は全て不要電荷排出ドレイン
１８に排出される。

【００２７】このように、アスペクト比が１６：９から
４：３に切り換えられたとき、タイミングジェネレータ
３がこの設定アスペクト比に応じて適当なタイミングで
ドレインパルスＳＧを不要電荷排出ゲート１７に、スイ
ッチパルスＳＰをスイッチ５にそれぞれ供給することに
より、図３に示す不要電荷領域Ｂ〜Ｅに蓄積された信号
電荷が不要電荷として掃き捨てられ、有効画素領域Ａに
蓄積された信号電荷のみが導出されるため、メモリ等の
外部回路を付加することなくテレビジョン信号のアスペ
クト比を切り換えることができることになる。

【００２８】なお、上記実施例では、図３において、ア
スペクト比１６：９の撮像領域に対してアスペクト比４
：３の有効画素領域Ａを設定するものとしたが、その逆
であっても良いことは勿論であり、又有効画素領域Ａを
切り出す位置は略中央部分に限定されるものではなく、
必要な画素数が足りていれば、アスペクト比１６：９の
撮像領域上のどの位置でも構わない。

【００２９】そのため、図６に示すように、アスペクト
比１６：９の撮像領域の左側に寄った状態でアスペクト
比４：３の有効電荷領域を設定すれば、不要電荷領域（
図にハッチングで示す領域）は右側にのみ集中するため
、不要電荷排出ゲート１７′及び不要電荷排出ドレイン
１８′を不要電荷領域の下側だけに配することが可能と
なる。

【００３０】また、上記実施例においては、アスペクト
比１６：９とアスペクト比４：３の２種類の切り換えを
行う場合について説明したが、これに限定されるもので
はなく、現行で最も画素数が要求されるＨＤＴＶに対応
した大きさの撮像部１４を備えていれば、設定アスペク
ト比に応じたタイミングで不要電荷の排出制御を行うこ
とにより、ＨＤＴＶ以外のフォーマット、例えばＮＴＳ
Ｃ、ＰＡＬ、ＳＥＣＡＭ、ＥＤＴＶ等のＡＴＶ（Ａｄｖ
ａｎｃｅｄ　ＴＶ）のテレビジョン信号を導出すること
も可能である。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
転送部を転送駆動して撮像部に蓄積された信号電荷を順
次転送せしめるとともに、設定アスペクト比に応じた適
当なタイミングで電荷排出部を駆動して転送部中に存在
する信号電荷を不要電荷として排出させる構成としたこ
とにより、メモリ等の外部回路を付加することなくアス
ペクト比の切換えを実現できるため、単一のＣＣＤイメ
ージセンサによって任意のアスペクト比のテレビジョン
信号を導出できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による固体撮像装置の一実施例を示すブ
ロック図である。

【図２】インターライン転送方式のＣＣＤイメージセン
サの一例の構成図である。

【図３】ＣＣＤイメージセンサの撮像領域における有効
画素領域Ａと不要電荷領域Ｂ〜Ｅの関係を示す図である
。

【図４】垂直ブランキング期間における不要電荷の排出
等の動作を説明するためのタイムチャートである。

【図５】水平ブランキング期間における不要電荷の排出
等の動作を説明するためのタイムチャートである。

【図６】ＣＣＤイメージセンサの変形例を示す構成図で
ある。

【符号の説明】

１　　ＣＣＤイメージセンサ ２　　アスペクト比設定回路 ３　　タイミングジェネレータ ４　　ＣＣＤドライバ １１　　フォトセンサ １３　　垂直転送レジスタ １４　　撮像部 １５　　水平転送レジスタ １６　　電荷検出部 １７　　不要電荷排出ゲート １８　　不要電荷排出ドレイン

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　所定の表示領域に対応した大きさの撮
   像部と、この撮像部に蓄積された電荷を転送する転送部
   と、この転送部中に存在する電荷を排出する電荷排出部
   とを有する固体撮像素子と、所定のアスペクト比を設定
   するアスペクト比設定手段と、前記アスペクト比設定手
   段による設定アスペクト比に応じて前記転送部及び前記
   電荷排出部を駆動する駆動手段とを具備し、前記駆動手
   段は、前記撮像部の撮像面における前記設定アスペクト
   比で定まる設定領域に蓄積された電荷が転送されかつ外
   部に出力されるように前記転送部を駆動するとともに、
   前記設定領域以外に蓄積された電荷が排出されるように
   前記電荷排出部を駆動することを特徴とする固体撮像装
   置。