JPH05260394A - 固体回路映像装置およびこの種映像装置を有するカメラ - Google Patents

固体回路映像装置およびこの種映像装置を有するカメラ

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JPH05260394A
JPH05260394A JP4339082A JP33908292A JPH05260394A JP H05260394 A JPH05260394 A JP H05260394A JP 4339082 A JP4339082 A JP 4339082A JP 33908292 A JP33908292 A JP 33908292A JP H05260394 A JPH05260394 A JP H05260394A
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    • H04N25/70—SSIS architectures; Circuits associated therewith
    • H04N25/71—Charge-coupled device [CCD] sensors; Charge-transfer registers specially adapted for CCD sensors
    • H—ELECTRICITY
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 固体回路映像装置およびこの種映像装置を有
するカメラにおいて、センサの活性部分の中心を光学シ
ステムの中心と一致させる。 【構成】 センサの両側の２つのストリップ（条片部）
内に位置する複数の行が使用されないようその幅／高さ
比を調整可能とし、これらの行内に生成される電荷は使
用しようとする活性情報と同時に水平出力レジスタ内に
置かれ、連続する活性ライン タイム間の帰線時間に出
力レジスタの出力から排出（ドレイン オフ）されるよ
うにする。この場合は、該非活性ストリップ部はセンサ
の両側上に位置するため、マトリックスの活性部分の中
心位置は該ストリップからの情報が使用されるか否かに
関係なく固定されるので、センサのあらゆる状態におい
て、この中心は使用している光学システムの光学的中心
と一致する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光放射を電荷に変換
し、これを垂直転送手段により行方向と平行に電荷結合
装置の形状の水平読出レジスタに転送し、該電荷結合装
置においては、該電荷を列ごとに入力した後、以下活性
ライン時間と呼ぶある時間間隔の間に該水平レジスタの
出力に読出しうるようにするため列および行に配置した
センサ素子システムを含み、さらに装置をシステムのす
べての行からの信号が使用される第１の状態と複数の行
からの信号が使用されない第２の状態の２つの状態のい
ずれかにセットしうるようにするための手段を配置した
固体回路映像装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】上述の装置は、この目的に対し、例えば
シリコンよりなる共通の半導体基体内に光ダイオードま
たはMOS ダイオードの形のセンサ素子を垂直転送手段お
よび水平読出レジスタとともに収納したモノリシック集
積回路により形成するを可とする。前記垂直転送手段は
通常、例えば、フレーム転送センサ（FTセンサ）の場合
のような光感知素子と同じもの、または分離した光感知
素子の行の間に介挿させる形で配置した電荷結合装置に
より形成する。他の実施例においては、例えば読出レジ
スタに対し課せられた要求と両立しない要求が光電感度
に対し設定される場合、光感知素子と水平レジスタを異
なる半導体基体内に製作するようにしている。ここで、
“水平（horizontal）”および“垂直（vertical）”な
る用語は絶対的感覚ではなく、相対的感覚においてのみ
理解すべきで、単に読出レジスタにおける転送が該転送
手段による転送を直角に横切ることを示すのみである。
【０００３】複数の行を有効にスイッチ オフする可能
性は種々の標準の要求を満足する映像装置を得ることを
可能にするので、各標準に対して適応する装置もしくは
カメラを別個に設計するを要しない。
【０００４】米国特許第4,426,664 号には、NTSC方式お
よびPAL またはSECAM 方式の双方に使用可能な前述形式
の電荷結合装置について記載されている。この目的のた
め、前記映像装置はPAL 方式またはSECAM 方式における
使用に必要な数の列および行を有し、NTSC方式における
使用のためには、複数のラインおよび複数の行を使用せ
ず、関連の行内に生成される電荷をビデオ情報として処
理することなく、ドレイン オフ（排流）させるように
している。これがため、読出レジスタを一方の端すなわ
ち左側の端部において、ビデオ情報を抽出可能な出力端
子に結合し、反対の端部すなわち右側の端部において使
用しない情報をドレイン オフするためのドレインに結
合する。この電荷は映像装置の右側における行の条片部
（ストリップ）内に生成される。NTSC方式規準における
作動期間中には上述の行が条片部からの不必要な電荷パ
ッケージを含む全ラインが各時間ごとに読出レジスタ内
に転送される。活性（アクティブ）ビデオ情報は活性ラ
イン時間の間読出しのため左方に転送され、同時に非活
性情報が蓄積されている読出レジスタの部分において転
送方向が反転されるので、読出レジスタの右側端部にお
いて関連の電荷はドレイン オフされる。
【０００５】この種装置の欠点の１つは２つの状態の少
なくとも１つにおいて光学点中心が使用している映像装
置の部分の中心と一致しないことである。一般に光度は
カメラの場合のようにレンズ系の光学的中心において最
高であり縁部に向かって可視度が低下する値まで減少す
る。同じような傾向（プロフィル）は光学系の解像度に
おいてもしばしば見受けられる。解像度の低下は結合す
る可能性を有するこの不均一な光度は、光度および解像
度が表示される画像の中心において最高である限り、表
示中著しく目立つということはないが、上述の映像装置
の場合のように中心が一致しない場合は、光度の最大お
よび解像度の最大は画像表示中中心には存在せず、通常
きわめて不満足に感ずる可能性が高い。
【０００６】このような問題は、複数の行からの情報が
使用されない前述のような状態以外の状態でも起こる可
能性がある。したがって、ズーム レンズを使用する場
合はレンズの光学的中心を常に映像装置の中心と一致さ
せることが重要である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、使用
する行の数を変えた場合でもその中心が変わらないか、
少なくともほとんど変わらないような前述形式の映像装
置を提供しようとするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明による前述形式の
映像装置においては、装置の第２状態において使用され
ない行によりシステムの双方の側上の２つの行条片を形
成させ、これらの行から抽出される電荷を使用されてい
る行からの電荷と同時に水平読出レジスタに転送し、２
つの連続する活性ライン時間の間に位置する時間間隔に
レジスタから排流（ドレイン オフ）させるようにした
ことを特徴とする。この場合、非活性情報は活性ライン
時間にはドレイン オフされないので、その電荷または
情報／信号パッケージが使用されない出力増幅器の側に
おいても行の条片部を限定することができる。これらの
行からの電荷パッケージは活性情報と同時に読出レジス
タに転送され、活性情報と干渉することなしに活性ライ
ン時間のスタート前にドレイン オフされる。
【０００９】出力増幅器から最も遠く離れた反対の縁部
における行の条片部から到来する電荷パッケージは転送
方向を反転させることにより上述の方法でドレイン オ
フすることができる。この転送方向の反転を必要としな
い他の実施例の場合は、該第２状態において使用されな
い行から到来する電荷を使用されている列と同じ方向に
おいて水平レジスタ内に転送し、使用されている電荷が
読出される活性ライン時間の少し前で、この活性ライン
時間の少し後にドレイン オフさせるようにしたことを
特徴とする。これらのパッケージは次の列の情報が読出
レジスタに転送された後、次の列からの非活性情報とと
もにドレイン オフされる。２つの連続する列からの非
活性情報を部分的に合体させる（一緒にする）というこ
とで転送ステップ数を減少させる利点を与えるようにし
た他の実施例においては、該水平レジスタは少なくとも
センサ素子の電荷蓄積容量のほぼ２倍の電荷蓄積容量を
有する電荷蓄積場所を具えたことを特徴とする。電荷蓄
積容量は、例えばゲート電極の幅やチャネルの幅を介し
て種々の方法で決定することができる。
【００１０】また、本発明によるときは、固体回路映像
装置の幅／高さ比（縦横比）を調整することが可能であ
る。通常の映像装置はTVスクリーンの幅／高さ比と同じ
ように４：３の幅／高さ比を有するが、近い将来におい
ては、かなり大きい幅を有するTV受像機が市場に出現す
るものと考えられ、その際のTVスクリーンの幅／高さ比
は16：９になるものと予測される。このようなシステム
に対して、映像装置の画像比は同じものでなければなら
ずTVスタジオがこれら２つの画像形式に対して２つの形
式のカメラを必要とするものとすれば、それは高価につ
き、かつ複雑なものとなる。本発明を使用するときは、
例えば左側および右側にライン当り125画素の付加部分
を有する例えば、ライン当り750 画素の現在の標準に対
して充分な解像度を有する４：３の画像比の中央部分を
含む16：９の画像比をもった映像装置を設計することが
可能となる。本発明による固体回路映像装置の重要な実
施例の場合は、該システムは第１状態において少なくと
も約16：９の幅／高さ比を有すること、システムから第
２状態において使用されない行を差引いた部分の幅／高
さ比を少なくとも４：３としたことを特徴とする。
【００１１】
【実施例】以下図面により本発明を説明する。以下、フ
レーム転送（FT）形の電荷結合映像装置に関し記述する
ことにするが、映像装置は後述するところから明らかな
ようにIL形（インターライン）のような既知の他の形式
のものでもよく、あるいはフレーム転送によるIL形状の
ものでもよい。この後者の形式の場合はセンサ セクシ
ョン（垂直トランスポート チャネルを介挿させた行お
よび列の光ダイオード）と水平出力レジスタとの間に１
ラスタの大きさの付加的メモリを設け、積分は積分時間
に比し小さい時間内に全ラスタを前記メモリに書込むよ
うにしている。
【００１２】映像センサは感光積分セクション１、放射
に対し遮蔽するメモリ セクション２および水平出力レ
ジスタ３を含む既知の構造を可とする。この場合、電荷
パッケージはメモリ セクション２から１列ごとに出力
レジスタ３に転送された後、レジスタ３の左側に運ば
れ、以下活性ライン時間と呼ばれる時間間隔中に出力増
幅器４を介して読出される。
【００１３】手段５は装置を作動させるため、映像装置
を少なくとも２つの状態の１つにセットしうるようにす
る機能を有する。第１の状態においては、映像セクショ
ン１のすべてのマトリックスよりの信号が活性ビデオ情
報として使用され、第２の状態においては複数の行内に
生成される情報が活性ビデオ情報として使用されずある
適当な方法でドレイン オフ（排流）されるものとす
る。本発明によるときは第２の状態でその情報が使用さ
れない行を映像セクションおよびメモリ セクションに
より形成されるマトリックスの双方の側に位置する２つ
の条片部（ストリップ）６および７内に配置しており図
１においては図示を明瞭にするためこれらのストリップ
にハッチを施してある。このようにするときは、使用さ
れる映像セクションの部分の中心はシステムが１つの状
態から他の状態にスイッチされるとき、その位置を変え
ることなく、したがって双方の状態において光学系の光
学的中心（図示せず）と一致させることができる。この
形状は、活性情報と同時に水平レジスタ３内に置かれる
行７の電荷パッケージがこの現在のラインに属する活性
ライン時間の前で前のラインの活性ライン時間の後の時
間間隔にこのレジスタの出力からドレイン オフされる
ことから可能となる。この時間間隔は画像表示システム
の用語から類推し、以下水平帰線時間と呼ぶことにす
る。
【００１４】本発明は映像の寸法もしくは相対的寸法を
変える必要があるような種々の状態において使用するこ
とができる。本実施例の場合、縦横比は本発明により所
望のように設定することが可能で、映像セクション１の
ハッチを施さない部分の幅／高さ比を少なくともほぼ
３：４とした場合、このセクションの行の数は例えば72
0 となり、ここでストリップ６および７の幅を例えば13
0 行に選定したときはストリップ６および７を含む映像
セクションの幅／高さ比は16：９に変わる。
【００１５】装置を一方の状態で作動させるか、他の状
態で作動させるかを決定する信号は同期回路（sync. pu
lse ）およびパルス パターン発生器（ppg ）により形
成するを可とするブロック５により生成するようにす
る。ブロック５は映像セクション１、メモリ セクショ
ン２および読出レジスタ３用として必要なクロック電圧
を供給する複数の駆動回路を含むブロック８を制御する
機能を有する。
【００１６】図2aにおいて Ta は活性ライン時間を示
し、 Tb は帰線時間を示す。活性ライン時間 Ta は例え
ば52マイクロ秒（μs ）、帰線時間 Tb は例えば12マイ
クロ秒（μs ）である。映像装置を16：９の比に対して
作動させ、980 のすべての行の情報を活性ビデオ情報と
して使用する場合はメモリ２からのラインは各時間ごと
に帰線時間 Tb の間読出レジスタ３内に蓄積される。次
に、このラインの電荷パッケージは例えば19MHz の周波
数で活性ライン時間 Ta 内に通常の方法で読出される。
また、映像装置を３：４の状態で作動させ、ストリップ
（条片部）６および７の260 行が使用されない場合は、
読出レジスタ３のクロック周波数は例えば14MHz に減少
し、例えば2.5 μs のような時間 Tc （図2b）の間、行
６および７からの電荷を含むすべてのラインが読出レジ
スタ３に蓄積され、図2cに Td で示すような帰線時間 T
b の残り時間9.5 μs にはストリップ７から到来する13
0 の電荷パッケージがCCD における通常の電荷転送によ
り14MHz の周波数でドレインオフされる。次に、装置の
中央部分よりの720 電荷パッケージ活性ライン時間Ta
（図2c参照）の間読出され、活性ビデオ情報として使用
される。活性ライン時間 Ta の後、720 の信号が増幅器
４を介して読出されると電荷の転送は停止され、条片部
６からの最後の130 の電荷パッケージはストリップ７の
レベルで依然として読出レジスタ３内に存在する。次の
帰線時間の部分を形成する後続の周期Tc にはビデオ情
報の次のラインがメモリ２から出力レジスタ３に移動
し、条片部７よりの電荷パッケージが出力レジスタ３内
の前のラインから依然として存在する条片部６よりの電
荷パッケージに付加される。帰線時間の残りの時間 Td
の間には一緒にされた130 の電荷パッケージがドレイン
オフされその後映像セクションの中央部分からの720
の信号が活性ライン時間中に読出される。このようにし
て、すべての４：３マトリックスは読出すことができ、
ストリップ６および７からの非活性情報は帰線時間の間
にすべてドレイン オフされる。
【００１７】ここで、条片部６および７からの電荷は原
則としてこれらを相互に付加するを要しない。したがっ
て、例えば出力レジスタ３を増幅器３に面する側におい
て複数の余分の記憶場所だけ拡張し、新しいラインが出
力レジスタ内に転送される前に条片部６からの電荷パッ
ケージをその中に蓄積した後、帰線時間内にこれらの電
荷パッケージをドレイン オフし、条片部７からの電荷
パッケージをこれに追随させるようにする。また、他の
実施例の場合は図１に示すものと同じ出力レジスタを使
用し、条片部６から到来する電荷を活性ライン時間のす
ぐ後で、新しいラインがレジスタ３内に置かれる前にド
レイン オフされるようにしているが、双方の実施例の
場合、余分な電荷パッケージの排流に余計な転送ステッ
プと時間とを必要としない。前述の実施例の場合のよう
に、電荷パッケージを相互に付加する場合は、電荷パッ
ケージの排流には260 の転送ステップの代わりに130 ス
テップを要するのみである。レジスタ３の出力の前に位
置する少なくとも130 の記憶場所における記憶容量は映
像セクション メモリ セクション内の最大のサイズの
２倍の電荷パッケージを収納すのに充分な大きさをもつ
ものでなければならない。最も簡単な実施例の場合は、
レジスタ３の幅を適応させることによりこれを達成する
ようにしている。またドーピング剤濃度もしくは供給ク
ロック電圧値の選定のような既知の技術あるいは種々の
方法の組合せを使用しうることも明らかである。
【００１８】ここに、記載の実施例の場合、余分な電荷
パッケージの排流は活性情報の読出しと同じクロック周
波数で行われる。この方法が例えば、メモリ セクショ
ンからレジスタ３への電荷の転送に要する時間という点
でかなり大きな時間をとる場合には、ストリップ６おび
７からの電荷の排除に活性情報の読出しの場合より高い
クロック周波数を使用することができる。余分な電荷の
排除には縦横比が16／９の場合に情報を読出す際の19MH
z のクロック電圧を使用することが好都合である。この
場合には、130 パッケージをドレイン オフするに必要
な時間は約6.8μs に過ぎず、したがってより長い時間
をメモリ出力レジスタ間転送に使用することができる。
【００１９】図３は幅／高さ比が４／３の場合、条片部
６からの余分な電荷パッケージを出力増幅器４に転送す
るのでなく増幅器４から離れた側上の特別な出力10を介
して排除するようにした本発明固体回路映像装置の一実
施例を示す。この回路配置の場合はレジスタ３の部分11
におけるゲート（図示せず）へのクロック電圧の供給は
レジスタの残りの部分12−13のゲートにおけるクロック
電圧と異なる順序で行うようにしているので、ストリッ
プ６からの余分な電荷を排流するための少なくとも帰線
時間中の部分11における電荷転送は、部分12および13に
おける電荷転送が左方に行われるのに対し右方向に行わ
れるよう構成している。レジスタ３の部分11が空白であ
り、同時にストリップからの余分の電荷がレジスタの左
側の出力を介して排流される場合は、活性情報を読出す
ため活性ライン時間中部分12および13における電荷転送
が続けられている間、部分12におけるクロック電圧は停
止されてもよく、また停止されなくてもよい。映像装置
を幅／高さ比16／９の状態で作動させる場合は、部分11
における電荷転送方向を逆にして部分11が部分12および
13と同じクロック電圧を受信するようにし、すべてのラ
インを増幅器４を介して読出しうるようにする。
【００２０】部分11においては、電荷転送は２つの方向
において可能でなければならないので、出力レジスタは
２相CCD の場合しばしばそうであるような固定の転送方
向を有しない出力レジスタを使用することが望ましい。
したがって、レジスタ３用には３相または４相のCCD を
使用することが好都合である。
【００２１】図３に示す映像装置ではマトリックス14を
レジスタ３に隣接するものとして示してあるが、領域14
は前の実施例のメモリ セクション２と同じものでもよ
い。また、別のメモリ セクションを必要としない他の
実施例においては、領域14は図１に示す映像セクション
１と同じものとすることができる。インターラインセン
サの場合には、レジスタ３に結合した垂直輸送ラインを
介挿させた光ダイオードの行により領域14を形成させる
を可とする。
【００２２】本発明は本明細書記載の実施例に限定され
るものでなく、本発明は他の変形をも包含するものであ
る。したがって、幅／高さ比については、ここに記載の
４／３標準と16／９標準間の変換とは異なるものとする
こともでき、また上述のような画像の幅の減少を高さの
減少と組み合わせることもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による固体回路映像装置の第１実施例を
示す図、
【図２】図１に示す装置の作動期間中における時間図、
【図３】本発明による固体回路映像装置の第２実施例を
示す図である。
【符号の説明】
１ 映像セクション（感光積分セクション） ２ メモリ セクション ３ 出力レジスタ（水平レジスタ） ４ 出力増幅器 ５ 手段 ６，７ 条片部（ストリップ） ８ ブロック 10 出力 11, 12, 13 レジスタの部分 14 マトリックス（領域）

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 光放射を電荷に変換し、これを垂直転送
    手段により行方向と平行に電荷結合装置の形状の水平読
    出レジスタに転送し、該電荷結合装置においては、該電
    荷を列ごとに入力した後、以下活性ライン時間と呼ぶあ
    る時間間隔の間に該水平レジスタの出力に読出しうるよ
    うにするため列および行に配置したセンサ素子システム
    を含み、さらに装置をシステムのすべての行からの信号
    が使用される第１の状態と複数の行からの信号が使用さ
    れない第２の状態の２つの状態のいずれかにセットしう
    るようにするための手段を配置した固体回路映像装置に
    おいて、 装置の第２状態において使用されない行によりシステム
    の双方の側上の２つの行条片を形成させ、これらの行か
    ら抽出される電荷を使用されている行からの電荷と同時
    に水平読出レジスタに転送し、２つの連続する活性ライ
    ン時間の間に位置する時間間隔にレジスタから排流（ド
    レイン オフ）させるようにしたことを特徴とする固体
    回路映像装置。
  2. 【請求項２】 該第２状態において、使用されない行か
    ら到来する電荷を使用されている列と同じ方向において
    水平レジスタ内に転送し、使用されている電荷が読出さ
    れる活性ライン時間の少し前で、この活性ライン時間の
    少し後にドレイン オフ（排流）させるようにしたこと
    を特徴とする請求項１記載の固体回路映像装置。
  3. 【請求項３】 該水平レジスタは行の数に対応する長さ
    を有することを特徴とする請求項２記載の固体回路映像
    装置。
  4. 【請求項４】 該水平レジスタは少なくともセンサ素子
    の電荷蓄積容量のほぼ２倍の電荷蓄積容量を有する電荷
    蓄積場所を具えたことを特徴とする請求項２または３に
    記載の固体回路映像装置。
  5. 【請求項５】 該水平レジスタを使用されない電荷が読
    出される側から離れた側のドレインに結合し、該第２状
    態において使用されておらず、しかもシステムのこの側
    に位置する行から到来する電荷を水平レジスタの対応す
    る部分において該ドレインを介して反対の転送方向にド
    レイン オフさせるようにしたことを特徴とする請求項
    １記載の固定回路映像装置
  6. 【請求項６】 該水平レジスタにおける電荷転送のため
    使用されない電荷のドレイン オフ期間中の装置の第２
    状態において活性ライン時間におけるブロック電圧の周
    波数より高い周波数を有するクロック電圧を供給するよ
    うにしたことを特徴とする請求項１ないし５のいずれか
    １項に記載の固体回路映像装置。
  7. 【請求項７】 使用されない電荷のドレイン オフ期間
    中のクロック電圧の該周波数をすべての行の電荷が使用
    される第１状態において活性ライン時間に供給されるク
    ロック電圧の周波数に等しくしたことを特徴とする請求
    項１ないし６のいずれか１項に記載の固体回路映像装
    置。
  8. 【請求項８】 システムの両側上の該条片部を等しい行
    数としたことを特徴とする請求項１ないし７のいずれか
    に記載の固体回路映像装置。
  9. 【請求項９】 該システムは第１状態において少なくと
    も約16：９の幅／高さ比を有すること、システムから第
    ２状態において使用されない行を差引いた部分の幅／高
    さ比を少なくとも４：３としたことを特徴とする請求項
    １ないし８のいずれか１項に記載の固体回路映像装置。
  10. 【請求項１０】 該センサ素子システムおよび垂直転送
    手段によりフレーム転送形またはインターライン形の電
    荷結合映像装置の一部を形成させるようにしたことを特
    徴とする請求項１ないし９のいずれか１項に記載の固体
    回路映像装置。
  11. 【請求項１１】 請求項１ないし10のいずれか１項に記
    載の固体回路映像装置を具備するカメラ。
JP33908292A 1991-12-18 1992-12-18 固体回路映像装置およびこの種映像装置を有するカメラ Expired - Lifetime JP3523283B2 (ja)

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EP91203339 1991-12-18
NL91203339:6 1991-12-18

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JPH05260394A true JPH05260394A (ja) 1993-10-08
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