JPH0414554B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （技術分野） 本発明は静止画撮像及び高精細度画像の撮像に
適した撮像装置に関する。

（従来技術） 従来フレーム転送型のCCD（Charge Coupled
Device）では撮像部の縦方向のセル数はNTSC
方式の場合、走査線本数525本の約半分の245セル
からなり、またそれぞれの各セルは感光と転送の
機能をもたせている関係上、一度に蓄積できる絵
素数は245、すなわち１フイールド分であり、こ
の１フイールド分の信号電荷を読み出したあと各
セルの有効な感光領域を移動して撮像し、この１
フイールド分を次に読み出すという、インターレ
ース動作をさせて、１フレーム分の画像を得てい
た。

この様な方式はNTSCのテレビジヨン方式と極
めてマツチしたものであるが、CCDの撮像部に
おいてポリシリコン電極で覆われた部分は感度が
低い為に第１フイールドと第２のフイールドとで
感度がかわり、インターレース効果が得られにく
い。

一方、近年になつてビデオ・スチル・カメラあ
るいはビデオ・フオトグラフイーと呼ばれる従来
の銀塩フイルムの代わりにCCD等撮像素子を用
いて撮像し、それを磁気記録しようという研究、
開発が行なわれる様になつた。この様なシステム
に従来のフレーム転送型のエリア・センサを使用
した場合には、高画質を得るために１フレーム記
録しようとすると時間的に少しずつずれた、テレ
ビ信号レートで考えると１／60秒ずれた２つのフ
イールドから構成されることになり動きのある被
写体を撮像した場合には画面プレが生じる。一方
この様な現象をさけて１フイールド記録にする
と、垂直方向の解像度が約半分に落ちてしまうと
いう欠点を有していた。

（目的） 本発明は上述の如き従来技術の欠点に鑑み、高
品質の映像信号を得ることができる撮像装置の提
供を目的としている。

更に又、静止画を撮像するのに適し、而も必要
に応じて高解像度テレビジヨンシステムやプリン
ターに適した高精細度画像信号を出力し得る撮像
装置を提供する事を目的としている。

更に又、通常の解像度のテレビジヨンシステム
と、この約２倍の解像度を有するテレビジヨンシ
ステムやプリンタに適した信号を適宜出力し得る
撮像装置を提供する事を目的としている。

（実施例） 以下、本発明を図面を用いて実施例と共に説明
する。第１図は、本発明の第１の実施例のフレー
ム転送型CCDの構成を示す図である。図中の１
０１はフレーム転送型CCDの撮像部である。こ
の撮像部の垂直方向のセル数は例えば、NTSC方
式の場合の走査線本数とほぼ等しい490本程度に
設定される。すなわち、従来のフレーム転送型
CCDの約倍のセル数を有している。撮像部１０
１の水平方向のセル数はカラーサブ・キヤリア周
波数に対応した数であれば良い。

第１図の撮像部１０１では、垂直方向にその内
の９素子、水平方向に４素子だけを配列した例を
示している。第１図中１２１はこの撮像部に蓄
積、転送をさせるための制御電圧パルスφ₁₁を供
給する電極である。

第１図中１０３は記憶部であり、垂直方向のセ
ル数は撮像部の約1/2の例えば２４５、水平方向
には撮像部１０１と等しいセル数が配列されてい
る。

１２４は電荷信号を垂直方向に転送するための
電圧を印加する電極である。

１０５は本発明に係る第２の読み出し経路とし
ての水平転送レジスタであり、撮像部、記憶部の
水平方向セル数とほぼ等しいセル数よりなる一列
の電荷転送部より構成されている。

１２６はこの水平転送レジスタ１０５の電荷を
転送するためのパルス電圧φ₁₄を印加する電極で
ある。

１０７は水平転送レジスタ１０５より転送され
た電荷を電流又は電圧出力に変換する出力手段と
してのアンプである。

又、撮像部１０１と記憶部１０３の中間に、第
２の転送レジスタ１０８を有している。又、この
レジスタ１０８と前記アンプ１０７の入力との間
に、第３の電荷転送レジスタ１０８′を有してい
る。

このレジスタ１０８及び１０８′により本発明
に係る第１の読み出し経路が形成されている。レ
ジスタ１０８は例えば前記水平転送レジスタ１０
５と同じセル数から成つている。

尚、レジスタ１０８のセル数は撮像部１０１の
水平方向セル数の整数倍である事が望ましく、中
でも特に撮像部１０１の水平方向セル数と同じ場
合が構造を簡単にするうえで望ましい。

１２３，１２７は夫々レジスタ１０８，１０
８′内の電荷を転送する為の電圧を印加する電極
である。

電荷の転送方法には従来より単相駆動、２相駆
動、３相駆動、４相駆動方法等いくつかの方法が
あり、本発明はそのいずれをも適用できるもので
あるが、以下に説明を簡単化するため単相駆動方
法を例にとり、第１図示の構成について第２図を
用いて説明する。

なお、ここで参考とする単相駆動方法は、例え
ば、特開昭55−11394号公報に記載されているの
でくわしい動作については省略する。

第２図においてCSは水平方向のセル間の電荷
もれを防止するためのチヤンネルストツプを示
す。

１２１は前述の撮像部のポリ・シリコン電極を
示し、この電極が取りつけられた領域はシリコン
中のポテンシヤル状態の異なる領域CBと領域
CWから成つている。１２２は、シリコン中に仮
想電極が形成されている領域であり、シリコン中
のポテンシヤル状態の異なる領域VBおよび領域
VWから成つている。

又、垂直方向はこの領域CB、CW、VB、VW
から、１セルが構成されている。

１０５，１０８，１０８′は夫々第１〜第３の
転送レジスタ領域を示す。この領域には夫々ポリ
シリコン電極１２６，１２３，１２７が斜線をほ
どこした様にくし歯形に形成されており、このポ
リシリコン電極下にも、やはりポテンシヤル状態
の異なるCB、CW領域が設けられている。これ
らのレジスター中のVB、VW領域は撮像部の仮
想電極部１２２とそれぞれ同じポテンシヤルレベ
ルに設定されている。尚メモリ部の１２４，１２
５は、それぞれ撮像部の１２１，１２２と同様に
構成されている。但し１２４，１２５に於ける電
荷蓄積容量は１２１，１２２に比べて約２倍とな
る様構成されている。尚、ADはアンチブルーミ
ングドレイン、OFDはオーバーフロードレイン、
CGはレジスタ１０５内の電荷をドレインOFDに
落とす為のゲートである。

第３図は、第２図に示した構成のCCDの内部
のポテンシヤル状態を示した図である。

第３図中第１，第２図と同じ符番のものは同じ
要素を示す。撮像部のポリシリコン電極１２１は
全て共通に接続され、電荷転送のための電圧が印
加される様になつている。又、領域CBは領域
CWよりポテンシヤル状態が高くなつている。図
における点数はポリシリコン電極１２１が、負電
位の大きい状態であり、実線はポリシリコン電極
１２１の電位が０近傍（わずかに負又は正）の状
態のポテンシヤルをそれぞれ示す。

又、第２図の仮想電極部１２２のポテンシヤル
は、第３図に示すごとく領域VBの方が領域VW
よりわずかにポテンシヤルが高くなつている。ま
たこの部分のポテンシヤルは電極１２１にかける
電圧には依存せず、常に一定に保たれている。し
たがつて、ポリシリコン電極１２１に、一定の電
圧を印加すれば電荷が蓄積され、パルス状の電圧
を印加すれば電荷は転送される。

第３図中１２３は第２の転送レジスター１０８
のポリシリコン電極を示している。この電極は他
の電極とは切り離され、独立した電圧が印加され
る様になつている。又、この転送レジスタ部の内
部ポテンシヤルはそれぞれ第３図のポリシリコン
電極１２３の下の図の様になつている。

第３図１２４は記憶部のポリシリコン電極を示
している。この記憶部の内部ポテンシヤルは撮像
部と同様である。１２６は第１の水平転送レジス
タ１０５の電極を示す。構成は第２の転送レジス
タとほぼ同様であるが、ゲートCGを介してオー
バー・フロー・ドレインに隣接している。

尚、レジスター１０８′の内部ポテンシヤルも
転送レジスタ１０８と同様の構成になつている。
１３４はチヤネル・ストツプ部のポテンシヤル状
態を示している。以下に各転送レジスタ部におけ
る電荷の動きについて説明する。撮像時に撮像部
の電極１２１にわずかに負又は正の電圧が印加す
る事により領域CWに蓄積された電荷は、ポリシ
リコン電極１２１に大きな負電位のパルス電圧を
印加することにより、第３図点線で示す如く領域
CB、CWのポテンシヤルが上がつて転送され第
２図１２２のポテンシヤルウエル領域VWに入
る。このとき第２の転送レジスタのポリシリコン
電極電極１２３に、わずかに負または正の電位が
印加されていると、第２図示領域CB、CWのポ
テンシヤルは第３図の実線で示すポテンシヤル状
態になり、撮像部の最下行中の領域VWの電荷
は、レジスタ１０８中の領域CBを通じて領域
CWに入る。次いで、この電極１２３に負の大き
い電位を印加すると、レジスタ１０８の領域CB、
CWの各ポテンシヤルは点線で示した状態となり
領域CWにあつた電荷は領域VB（点線の一定ポテ
ンシヤルを有する）を通じてレジスタ１０８の領
域VW（点線の一定ポテンシヤルを有する）に転
送される。このとき、記憶部のポリシリコン電極
１２４にわずかに負または、正の電圧が印加され
ると、このレジスタ１０８の領域VWより記憶部
の領域CB、CWのポテンシヤルが実線の如く下
がりレジスタ１０８の領域VWにあつた電荷は記
憶部の領域CBを介して領域CWに転送されるこ
とになる。

この様にして、記憶部の領域CWに転送された
電荷は、記憶部のポリシリコン電極１２４に負電
位のパルス状の電圧を印加することにより領域
CB、CWのポテンシヤルが点線の如く上がり、
領域VBを介して領域VWに転送される。よつて
電極１２４に駆動信号としてのパルス電圧を印加
することにより蓄積電荷がCW→VW→CWと順
次転送され第１の水平転送レジスタ１０５まで転
送され、次いで電極１２６及び１２７に同じ転送
パルスを同期して供給する事により第１の水平転
送レジスタ１０５及び第３のレジスタ１０８′を
通じて外部に読み出すことが可能である。

次に第２の転送レジスタを通して信号を読み出
す場合の電荷の流れについて説明する。

レジスタ１０８の領域VWまで転送された電荷
は、上述の動作において記憶部のポリシリコン電
極１２４にわずかに負または正の電位をかけて、
記憶部へ転送したわけであるが、この電極に負の
高い電圧を印加して記憶部のCB、CWのポテン
シヤルを点線の如く保持しておき、ポリシリコン
電極１２３，１２７，１３１に互いに同期した同
じパルス状の電圧を印加して、レジスタ１０８，
１０８′の領域CB、CWのポテンシヤルを交互に
実線及び点線の状態に移行させることによりレジ
スタ１０８，１０８′の領域VWの電荷は、CB→
CW→VB→VWと先ず水平方向に転送され、次
いで第３の転送レジスタ１０８′を介して垂直方
向に転送されてアンプ１１０に導かれる。

次いで、実際のカメラとして動作させるときの
動作について、第４図を用いて説明する。

第４図ａは、ビデオ・スチル・カメラとして動
作させるときの動作状態図を、第４図ｂは、動画
を撮影するビデオ・ムービー・カメラとして動作
させるときの状態図をそれぞれ示す。

まず、ビデオ・スチル・カメラとして動作させ
る場合について説明する。

第４図ａの（Ｓ−１）の状態は、露光動作直前
に、暗電流等により蓄積されていた電荷を第２
図、第３図示のオーバー・フロー・ドレイン
OFDを通じてクリアするか、または高速でCCD
を動作させて、外部に電荷をはきだしてクリアす
るかのオール・クリアの状態を示している。

次いでシヤツタが開き、露光状態、即ち撮像部
の蓄積状態（Ｓ−２）に移る。更にその後で第２
の転送レジスター１０８により第１フイールドの
読出し状態（Ｓ−３）に移る。

即ち（Ｓ−２）状態に於ける所定の露光時間後
シヤツターを閉じることにより、第１図示各セル
に於ける画像信号（電荷）の蓄積を停止した後、
（Ｓ−３）状態でまず撮像部のセルの蓄積電荷を
２行ずつ垂直方向に転送する。これによつて第１
図実施例の場合（1.1）〜（1.4）に蓄積されてい
た電荷が第２のレジスター１０８を通して記憶部
のセル〔4.1〕〜〔4.4〕に移り、（2.1）〜（2.4）
に蓄積されていた電荷が第２のレジスター１０８
に転送される。又この時同時に、他の各行のセル
部に蓄積された電荷も２行ずつ転送される。これ
により（3.1）〜（3.4），（4.1）〜（4.4），（5.1）
〜（5.4），（6.1）〜（6.4），（7.1）〜（7.4），
（8.1）〜（8.4），（9.1）〜（9.4）部の蓄積電荷は
それぞれ（1.1）〜（1.4），（2.1）〜（2.4），（3.1
）
〜（3.4），（4.1）〜（4.4），（5.1）〜（5.4），
（6.1）〜（6.4），（7.1）〜（7.4）部に転送され
る。

この様にして電荷が２行分転送された後、第２
の転送レジスター１０８に転送された電荷を電極
１２３及び１２７に読み出しパルスを同期して供
給する事によりアンプ１０７を介して外部に送出
される。

この後、再び撮像部のセルの蓄積電荷を２行転
送する。これにより（1.1）〜（1.4）部に転送さ
れた電荷、即ち露光時（3.1）〜（3.4）に蓄積さ
れた電荷が水平レジスターを介して蓄積部のセル
〔4.1〕〜〔4.4〕に移行し、又（2.1）〜（2.4）部
に転送された電荷、即ち露光時（4.1）〜（4.4）
に蓄積された電荷が水平レジスター１０８に転送
される。又、この時記憶部１０３の各行のセル部
に転送された電荷は１行分転送される。よつて前
回セル〔4.1〕〜（4.4〕に転送された電荷、即ち
露光時（4.1）〜（4.4）に蓄積された電荷はセル
〔3.1〕〜〔3.4〕に転送される。この後、再び第
２のレジスター１０８に転送された電荷の読出し
動作が行なわれ、上述の如く水平レジスター１０
８に転送された露光時（4.1）〜（4.4）に蓄積さ
れた電荷がアンプ１０７を介してシリアルに送出
される。

以後、同様にして撮像部１０１のセルに蓄積さ
れた電荷を２行分垂直シフトすると共に、記憶部
１０３の電荷を１行分垂直シフトして撮像部から
１行分取り込み残りの１行を第２，第３のレジス
ター１０８，１０８′を介して読み出す動作を繰
り返し実行することにより、第２，第３のレジス
ター１０８，１０８′から露光時（2.1）〜
（2.4），（4.1）〜（4.4），（6.1）〜（6.4），（8.1
）
〜（8.4）の偶数行にそれぞれ蓄積された電荷が
順次送出される。即ち第１フイールドの読出し動
作が実行される。又露光時（1.1）〜（1.4），
（3.1）〜（3.4），（5.1）〜（5.4），（7.1）〜（7.4
）
の奇数行に蓄積された電荷がそれぞれ、蓄積部
〔1.1〕〜〔1.4〕，〔2.1〕〜〔3.4〕，〔3.1〕〜
〔3.4〕，〔4.1〕〜〔4.4〕に転送され記憶される。

尚、各２行の転送は標準テレビジヨン方式の水
平ブランキング期間内に行なわれ、レジスタ１０
８からレジスタ１０８′への転送は１水平走査期
間かけて行なわれる。このとき本発明の第３のレ
ジスタ１０８′は第２レジスタ１０８の水平bit数
の略整数倍に設定されているので奇数行のフイー
ルドを後で読み出す時に同期が狂いにくい。

この様にして（Ｓ−３）状態で第１フイールド
の読出し動作が実行された後、第２フイールドの
読出し状態、（Ｓ−４）状態に移行する。該（Ｓ
−４）状態においては、蓄積部の各行のセルに転
送された電荷を１行分転送した後、第１の水平レ
ジスター１０５に転送された電荷を第３のレジス
タ１０８′を介して読出すことにより、水平レジ
スターから露光時（1.1）〜（1.4），（3.1）〜
（3.4），（5.1）〜（5.4），（7.1）〜（7.4），（9.1
）
〜（9.4）に蓄積された電荷が順次送出され第２
フイールドの読出しを終了する。尚、本実施例で
は偶数フイールドを先に読み出し奇数フイールド
を次に読み出す様にしたが、撮像部を最初１行シ
フトして、これをレジスタ１０８から読み出し、
次いで撮像部を２行シフトし、１行を記憶部に写
すようにすれば奇数行を先に読み出す事もでき
る。この様に本発明によれば、同一時点に記録し
た１フレーム分の画像信号を通常のTV動作のご
とく第１フイールド、次いでインターレースされ
た第２フイールドとして読出すことが可能とな
る。この時第２転送レジスタ１０８は、水平転送
シフトレジスタとしても、又、パラレル・イン，
パラレル・アウトのシフトレジスタとしても動作
している。

次いで、この素子を動画の映像信号を取り出す
通常のビデオ・カメラとして動作させるときの動
作について説明する。

第４図ｂの（Ｍ−１）の状態は第４図ａの（Ｓ
−１）の不要電荷クリア動作に相当する。但し、
この動作は必要不可欠のものではない。

この場合は、シヤツタは必要なく、蓄積と読出
しを同時にくり返す動作となる。（Ｍ−２），（Ｍ
−2′）……は蓄積状態をそれぞれ示し、ダツシユ
記号は第２フイールド目を示している。すなわ
ち、（Ｍ−２）で蓄積された電荷（第１フイール
ド）は、（Ｍ−３）で読出され、（Ｍ−2′）で蓄積
された電荷（第２フイールド）は、（Ｍ−3′）で
それぞれ読出されるわけである。

（Ｍ−４）の状態は、撮像部に蓄積された電荷
が、記憶部へ転送される状態を示す。

この実施例に於ては、撮像部の垂直方向のセル
数が490あり、記憶部のセル数が245なので従来の
フレーム転送型CCDとは、この撮像部から記憶
部へ移すときの動作およびインターレース方法
が、異なつている。この動作について第１図を用
いて説明する。

まず、（Ｍ−２）状態にて露光蓄積を行なつた
後、（Ｍ−４）状態にて撮像部の蓄積電荷の記憶
部への転送が行なわれる。この時該転送動作にお
いて、まず行（1.1），（1.2），（1.3），（1.4）に蓄
積された電荷が、第２のレジスタ１０８を通して
記憶部１０３の行〔4.1〕，〔4.2〕，〔4.3〕，〔4.4〕
へ転送される。次いで、（2.1），（2.2），（2.3），
（2.4）の電荷も同様にして、〔4.1〕，〔4.2〕，
〔4.3〕，〔4.4〕へ転送される。

このとき記憶部へはパルス電圧は印加されず、
露光時に（1.1）〜（1.4）に蓄積された電荷を
〔4.1〕〜〔4.4〕に保持状態としておく。これに
より行〔4.1〕〜〔4.4〕には撮像部の行（1.1）〜
（1.4）及び（2.1）〜（2.4）の２列に蓄積された
電荷が加算されて蓄積されることとなる。

次いで記憶部を一行転送し、即ち〔4.1〕〜
〔4.4〕にて加算された電荷を〔3.1〕〜〔3.4〕に
転送して、再び上述の如くして撮像部の２行分、
即ち露光時の行（3.1）〜（3.4），（4.1）〜（4.4）
に蓄積された２行分の電荷を行〔4.1〕〜〔4.4〕
に転送、加算する。この後、同様にして記憶部の
一行転送動作及び撮像部の２行分の〔4.1〕〜
〔4.4〕への転送加算動作を繰り返すことにより、
記憶部の行〔1.1〕〜〔1.4〕には行（1.1）〜
（1.4）及び（2.1）〜（2.4）の加算電荷が、行
〔2.1〕〜〔2.4〕には行（3.1）〜（3.4）及び
（4.1）〜（4.4）の加算電荷が、行〔3.1〕〜
〔3.4〕には行（5.1）〜（5.4）及び（6.1）〜
（6.4）の加算電荷が、又行〔4.1〕〜〔4.4〕には
行（7.1）〜（7.4）及び（8.1）〜（8.4）の加算
電荷がそれぞれ転送される。これらの動作が（Ｍ
−４）状態に於て行なわれる。

この後（Ｍ−2′），（Ｍ−３）状態に移行し、新
たな露光蓄積動作が実行されると共に、上述の如
く記憶部１０３に一旦転送された信号は順次一行
ずつ水平レジスター１０５及びレジスター１０
８′を介して読み出される。これにより第１フイ
ールドの読出し動作が実行される。

この様にして第１フイールド目の読出し動作が
終了した後、（Ｍ−2′）状態に於て撮像部１０１
に蓄積された新たな電荷情報が、（Ｍ−4′）にて
記憶部１０３に転送される。尚、この場合第２フ
イールド目の読出し動作であるため、撮像部１０
１からセル〔4.1〕〜〔4.4〕に転送する際にセル
を一行ずらして撮像部２列分の転送加算を行な
う。

即ち第２フイールド目はまずセル（2.1）〜
（2.4）及びセル（3.1）〜（3.4）の蓄積電荷、セ
ル（4.1）〜（4.4）及び（5.1）〜（5.4）の蓄積
電荷、セル（6.1）〜（6.4）及び（7.1）〜（7.4）
の蓄積電荷をそれぞれ行〔4.1〕〜〔4.4〕に於て
加算してから、記憶部１０３の各行に加算された
電荷を転送して蓄積する。この後（Ｍ−3′）によ
り、記憶部１０３の蓄積電荷を水平レジスター１
０５により送出することにより第２フイールド目
の読み出し動作を終了する。この様にして、撮像
部セルを２列加算する場合に、第１回目のフイー
ルドの転送加算動作と第２回目の転送加算を一行
ずらすことにより第１回目のフイールドとインタ
ーレースされた信号を得ることが出来、ビデオカ
メラとして画像撮影を実行することが出来る。

この時は第２水平転送レジスタ１０８は並列入
力，並列出力のシフトレジスタとして用いられ、
水平転送は行なわない。

ところで撮像部の各セルの電荷は２行分ずつ加
算されて記憶部の各セルに蓄積されるので、記憶
部の各セルの容量は撮像部の各セルの容量に対し
て約２倍ある事が望ましい。又、加算するセル数
が多くなればなるほど記憶部の各セルの容量を大
きくとる必要がある。しかし、静止画専用に用い
られる場合には記憶部の容量は撮像部の容量と大
略等しくして構わない。又、本実施例では撮像部
の２ラインの加算を記憶部で行なつたが第２レジ
スタ１０８で行なつても良いし、撮像部１０３の
最下行で行なつても良いものである。

次に第４図ｃは本発明に係る第１の高精細度撮
像モードの動作を説明する図で（Ｃ−１）は高速
クリア期間であり、撮像部１０１に蓄積された電
荷を前述と同様な方法で高速で排出する。（Ｃ−
２）は第１フイールドの画像を撮像部１０１に蓄
積する期間であつて、この時撮像部の各電極１２
１には例えば負の大きな電位が印加されている。
又、この蓄積された電荷は次の（Ｃ−３）の期間
に於て例えば水平レジスタ１０８及び１０８′を
介して順次１ラインずつ読み出される。尚、この
時は撮像部１０１の全ラインを順次読み出す。次
いで（Ｃ−４）期間に於て新たな第２フイールド
の画像情報を撮像部に於て形成する。但し、この
時撮像部の各電極１２１にはわずかに正又は負の
電位が印加されているので、第１フイールドと第
２フイールドとで形成された電荷は互いにインタ
ーレースした関係にある。次に（Ｃ−５）期間に
於てこの撮像部１０１の電荷を（Ｃ−３）期間と
同様にして順次１ラインずつ読み出す。このよう
に駆動すれば、２フイールドの互いにインターレ
ースした高精細度の画像信号が得られる。

尚、この実施例の場合撮像部の垂直方向の画素
数は通常のTV走査線の約２倍であるから、各フ
イールドの走査線情報も約２倍分だけ得られる。
尚、（Ｃ−２）と（Ｃ−４）の期間中はシヤツタ
が開成され、（Ｃ−３）と（Ｃ−５）の期間中は
閉成される。

次に第４図ｄは本発明の第２の高精細度モード
の実施例を示す図で、（ｄ−１）期間に於て高速
クリアを行なつた後、（ｄ−２）期間に１フイー
ルド分の画像の蓄積を行なう。この時、電極１２
１には負の高い電位を印加しておく、次いでこの
電荷情報を第４図ａと同様に１ラインずつ間引い
てレジスタ１０８，１０８′を介して読み出すと
共に残つたライン情報はレジスタ１０８を介して
記憶部１０３に順次垂直転送する。

そして、この記憶部に転送された情報を次の
（ｄ−４）期間にレジスタ１０５を介して順次読
み出す。

又、この期間中、撮像部１０１に於て電極１２
１にわずかに正又は負の電位を印加した状態で次
のフイールドの情報を形成しておく、そして（ｄ
−５）期間に撮像部の第２フイールドの情報をレ
ジスタ１０８，１０８′を介して１ラインおきに
読み出すと共に記憶部に他のラインを順次転送し
ておき、（ｄ−６）期間に記憶部の情報を１ライ
ンずつレジスタ１０５を介して読み出す。この
間、撮像部１０１へは新たな画像が蓄積される。
尚、（ｄ−２），（ｄ−４），（ｄ−６）……の期間
中はシヤツタが開成され、（ｄ−３），（ｄ−５）
……の期間は閉成されている。

同様の動作を繰り返す事により、例えば1/60秒
おきの高精細度な画像を連続して得る事ができる
のでTVでモニタする事ができる。しかも各フイ
ールド情報は互いにインターレースしているので
高解像度なTV信号が得られる。

しかもこのようにして得られた信号を２フイー
ルド分用いてプリンタ等に供給する事により走査
線数が約２倍の高精細度な画像をプリントする事
もできる。又、撮像読み出しの繰り返しが一定周
期で行なわれるから記録系に記録する為の周期を
とり易い。

第５図は実施例の駆動回路の一例を示す図であ
る。

第５図に実施例のCCDの駆動回路図の一例を
示し、第６図ａに静止画撮影時の第５図の各部の
タイミング図、第６図ｂに動画撮影時の第５図の
各部のタイミング図、第６図ｃ，ｄに夫々高精細
度モードの第１、第２の実施例の各部タイミング
図を示す。第６図ａ〜ｄのクロツクパルスφ１
１，φ１２，φ１２′，φ１３，φ１４，φCGは
レベルが高い時は電極にわずかに正又は負の電位
が印加され、レベルが低い時には負の大きな電位
が印加されているものとする。

第５図に於いて５１はスタートスイツチ、５２
はワンシヨツトマルチバイブレータ、５３は所定
周波数のクロツクパルスを発生するクロツク発振
器、５４はカウンタ、５５はカウンタのカウント
値に応じてパルスφ１１，φ１２，φ１２′，φ
１３，φ１４を発生するROMで第６図ａ〜ｄに
示すパルス信号を発生する様プログラムされてい
る。５６はスチルＳ、ムービーＭ、第１の高精細
度Ｃ、第２の高精細度ｄの各モードの切り換えス
イツチ、５７はセツト・リセツト・フリツプフロ
ツプ、５８はシヤツタドライバ、５９〜６１，７
０，７０′はCCD駆動ドライバ、６２はシヤツ
タ、６３はレンズである。

ROM５５には第６図ａ〜ｄのタイムチヤート
に示される様な変換テーブルが内蔵されている。

つづいて第６図ａにもとづいて静止画撮影時の
動作を説明する。

スタートスイツチ５１が押されるとスタートパ
ルスSPが出力され、カウンタ５４がクリアされ、
クロツク発振器５３の出力クロツクでカウンタ５
４がカウント・アツプする。カウンタ５４の出力
はROM５５に入力されて、スイツチ５６がＳ接
点に接続されている場合には、ROM５５は第６
図ａのタイムチヤートに従う信号を出力する。

即ち、先ず（Ｓ−１）期間に於て高速のクロツ
クφ１１〜φ１４を夫々供給すると共に、クリア
ゲートを開く為のハイレベルのクロツクφCGを
この間供給する事により撮像部１０１、記憶部１
０３、レジスタ１０８，１０５内の電荷がオーバ
ー・フロー・ドレインOFDに吸収される。

次いで期間（Ｓ−２）に於てシヤツタドライバ
５８が作動してその出力にハイレベル信号を出力
する間シヤツタが開き露光が行なわれる。

そしてその後例えば偶数行の読み出しが期間
（Ｓ−３）に於て行なわれる。その為に最初クロ
ツクφ１１，φ１２により１行分シフトすると共
に、この行の情報をそのま記憶部の行〔4.1〕〜
〔4.4〕に蓄積する。次いでクロツクφ１１，φ１
２によりもう１行シフトし、この情報をレジスタ
１０８に蓄積する。その後このレジスタの内容を
クロツクφ１２，φ１２′により読み出す。この
シーケンスを繰り返す事により偶数行の読み出し
を行なつた後、次に期間（Ｓ−４）に於て奇数行
の読み出しを記憶部から行なう。この場合の読み
出し動作は従来のフレーム・トランスフアー型
CCDの読み出し方法と同じで良いが、レジスタ
１０５と出力アンプ１０７の間にレジスタ１０
８′が在る点が従来と異なる。

即ち記憶部１０３内の各行の情報を１行シフト
する毎にレジスタ１０５及び１０８′を駆動する
事によつて順次各行を読み出すものである。

そして記憶部１０３の最後の行の情報が読み出
されると終了信号STPがROMより出力されてカ
ウンタ５４のカウント動作を停止させる。

次に第６図ｂを用いてムービーモードの動作タ
イミングを説明する。

先ずスタートパルスSPが出力されるとその後
クロツクφ１１，φ１２により撮像部１０１内の
電荷が１行ずつ記憶部１０３に転送されると共に
記憶部はクロツクφ１１，φ１２と同じかそれよ
り長い周期で駆動される。

これによつて撮像部の情報は２行ずつ加算され
て記憶部に蓄積される。この時クロツクφ１１，
φ１２に対するクロツクφ１３の位相を例えば図
の様に設定する事により加算されるべき２行の組
み合わせがフイールド毎に切換わる様にしてい
る。

次に第６図ｃは本発明の第１の高精細度モード
に於ける動作タイミングの一例を示す図で、スタ
ートパルスSPが出力されるとクロツクφ１１〜
φ１４及びクリアパルスφCGによつて前述と同
様にして撮像素子内の電荷が排出される。

その後（Ｃ−２）期間に於てシヤツタードライ
バー５８がハイレベルとなる為撮像部１０１に画
像が形成される。尚、この時電荷１２１には負の
大きな電位が加わつている為撮像部の各画素内の
電荷はVW領域に蓄積されている。

次に（Ｃ−３）期間に於てクロツクφ１１，φ
１２，φ１２′により撮像部の各ラインの情報が
１ラインずつレジスタ１０８，１０８′、アンプ
１０７を介して読み出される。尚、この間シヤツ
タドライバ５８の出力はローレベルとなつている
のでこの読み出しの間は光が入射せず、従つてス
ミア等も発生しない。この読み出しが完了すると
（Ｃ−４）期間に於てシヤツタが再び開き撮像部
に於ける蓄積が行なわれる。この間電極１２１に
対して信号φ１１は図の如くわずかに正又は負の
電位を印加する事により、撮像部の各画素内の電
荷はCW領域に蓄積される。

従つて（Ｃ−２）期間と（Ｃ−４）期間とでは
互いにインターレースした画像情報が形成される
事になる。

次いで（Ｃ−５）期間に於てシヤツタ閉成状態
でこの電荷情報を順次１ラインずつ読み出す。

このような駆動方法によれば互いにインターレ
ースした２フイールドの、計約980本の走査線情
報が得られる。

従つて撮像素子からの出力をプリンタ等に導く
事により高精細度の画像を印刷する事ができる。

勿論、この撮像素子出力をデイスク等の記録媒
体に記録するようにしても良い。

次に第６図ｄは本発明の第２の高精細度モード
の動作タイミングの一例を示す図で、スタートパ
ルスSPが出力されてから（ｄ−１）期間に於て
第６図ｃの例と同様にクリア動作が行なわれる。

次いで（ｄ−２）の期間にシヤツタが開き、撮
像動作が行なわれる。この間は信号φ１１は電極
１２１に対して負の大きな電位を供給する。（ｄ
−３）期間に於て第６図ａの（Ｓ−３）期間と同
様にレジスタ１０８，１０８′を介して偶数行の
読み出しが行なわれる。又この間はシヤツタは閉
成されるのでスミアは発生しない。次いで（ｄ−
４）期間に於ては第６図ａは（Ｓ−４）期間と同
様にレジスタ１０５を介して奇数行の読み出しが
行なわれる。

尚、本実施例ではこの（ｄ−４）期間中はシヤ
ツタを開成すると共に電極１２１に対してわずか
に正又は負の電位を印加する事により、（ｄ−２）
期間に於ける画像とはインターレースした関係の
画像を形成する。そして（ｄ−５），（ｄ−６）期
間に於てこの新たな画像を夫々偶数行、奇数行に
分けて読み出す。

このように構成する事により（ｄ−２）〜（ｄ
−６）〜の各期間を夫々例えば1/60秒周期にする
事も容易であるから、撮像素子の出力を従来の
TVモニタによつて確認したり、通常のビデオ信
号記録装置に記録する事も容易にできる。又、
（ｄ−２），（ｄ−４），（ｄ−６）……の各期間に
蓄積される画像は互いにインターレースした関係
にあるから、例えば（ｄ−２）と（ｄ−４）期間
の画像をプリンタに夫々供給する事により高解像
度のプリントができる。又、シヤツタも周期的に
動作すれば良いので応答性が多少低いものでも有
効に採用し得る。又ロータリーシヤツタも使用し
得る。

尚、以上の実施例では第１のレジスタ１０５と
第２のレジスタ１０８を共通の出力アンプを介し
て読み出す様にする為に電荷転送レジスタ１０
８′を設けたが、これを、信号を直接伝達するリ
ード線としても良い。又、出力アンプは第２のレ
ジスタ１０８の出力の近傍に設けても良い。又、
信号出力手段としての出力アンプは入力電荷信号
を電圧信号に変換するものの他に電流信号に変換
するものなどであつても良い事は言うまでもな
い。

（効果） 以上の如く本発明の撮像装置は１回の撮像によ
り得られた１フイールドの画像情報を、互いにイ
ンターレースした２フイールドの情報に分割して
読み出す事ができるので静止画撮像に好適であ
る。又、電荷転送素子の撮像部内の情報電荷を転
送するクロツク信号の周波数と蓄積部内の情報電
荷を転送するクロツク信号の周波数を所定関係と
することによつて撮像部の光電変換素子の複数個
分の情報電荷を蓄積部の１つのセルに貯える事が
できる。従つてライン毎の暗電流の影響が少なく
なり、読出映像信号の品質が向上する。更に第１
フイールドと第２フイールドとで加算する光電変
換素子の組み合わせを変えることによりテレビジ
ヨンのインターレース動作に合わせることが可能
となり、後段の信号処理回路が簡略化されるもの
である。

又、本実施例では第１の転送レジスタと第２の
転送レジスタの出力を共通の出力アンプ１０７を
介して読み出す様にしたのでたとえ変換手段とし
てのアンプ１０７の電荷−電圧変換特性に多少の
ばらつきがあつても、これがスチルモードに於け
る各フイールド出力間の誤差となつたりする事が
ない。

即ち仮にレジスタ１０８と１０５の出力を夫々
別のアンプを介して読み出すものとすると、両ア
ンプの特性のバランスをとる事が極めて困難であ
る為に、各レジスタの出力が均等に得られないと
いう欠点があり、特にγ補正等を施す事によりこ
の誤差が無視し得ないものとなるおそれがある
が、本発明によれば、この様な問題を回避する事
ができる。

勿論出力アンプが１つであるから構成も簡略化
される。

又、レジスタ１０８と１０５の出力を共通のア
ンプに導く為に電荷転送路を用いているので信号
のクロストークや減衰が小さい。

又、この電荷転送路のbit数をレジスタ１０８
又は１０５の水平bit数の整数倍としたので読み
出し出力が周期的に得られる。

従つて撮像素子の駆動タイミングの制御が容易
になる。

又、撮像部の情報をレジスタ１０８，１０８′
及びアンプ１０７を介して順次１ラインずつ読み
出す事ができるので１フイールドにつき例えば
490本の走査線のビデオ信号を得る事もでき、そ
の際１フイールドごとに転送電極のバイアスレベ
ルを変える事によつて、各フイールドをインター
レースさせ高解像度の２フイールド・１フレーム
信号を形成し得る。

よつてプリンター等により高精細度な印刷が可
能となる。

又、本発明によれば撮像部の画像情報を互いに
インターレースした２フイールドに分けて読み出
すと共に、次に撮像部に蓄積される画像情報を前
の画像情報に対してインターレースする様バイア
スを変える事により、互いにインターレースした
４フイールドの信号を得る事ができ、この４フイ
ールドの信号によつて高精細度画像のプリント
や、高解像度のモニタを実現する事ができる、等
多くの効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例のフレームトランスフ
ア型CCDの構成概略図、第２図は第１の実施例
のCCDの要部の模式図、第３図は第１図示実施
例のCCDの内部ポテンシヤル状態図、第４図ａ
は第１図示実施例を静止画撮影に用いた時のシー
ケンス図、第４図ｂは第１図示実施例のCCDを
動画撮影に用いた時のシーケンス図、第４図ｃは
第１図示のCCDを第１の高精細度モードに用い
た時のシーケンス図、第４図ｄは同第２の高精細
度モードに用いた時のシーケンス図、第５図は第
１図示実施例のCCDの駆動回路図、第６図ａは
静止画撮影時の第５図の各部のタイミング図、第
６図ｂは動画撮影時の第５図の各部のタイミング
図、第６図ｃ，ｄは夫々第１、第２の高精細度モ
ードのタイミング図である。 図において１０１は撮像部、１０３は蓄積部、
１０５は第１の水平転送シフトレジスタ、１０
８，１０８′は夫々第２の水平転送シフトレジス
タ、５３はクロツク発振器、５４はカウンタ、５
５はROM、φ１１，φ１２，φ１２′，φ１３，
φ１４はCCDの駆動クロツク信号を夫々示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 被写体からの撮像光を光電変換してｎ（ｎは
   任意の整数）水平走査線分の信号電荷を得るため
   の複数の光電変換素子を有する撮像部と、この撮
   像部で得られた情報電荷を蓄積する複数セルより
   成る蓄積部と、上記蓄積部の出力側に設けられて
   この蓄積部から転送された情報電荷を出力するた
   めの第１のレジスタ、及び上記撮像部と蓄積部と
   の間に設けられて上記撮像部から転送された情報
   電荷を出力するための第２のレジスタを備えた電
   荷転送素子と、 上記撮像部及び蓄積部を各々所定周波数の駆動
   パルスにて駆動する駆動部と、 この駆動部を通常撮影モードと高精細度撮影モ
   ードとに応じて駆動制御する制御部とを備え、 上記制御部は、通常撮影モード時には上記撮像
   部における駆動周波数を上記蓄積部における駆動
   周波数のｍ倍（ｍは任意の整数）に設定すること
   によつて撮像部における複数の光電変換素子の情
   報電荷を上記蓄積部内での転送中に加算してｎ／
   ｍ水平走査線分として上記第１のレジスタを介し
   て出力させ、 高精細度撮影モード時には上記撮像部からの情
   報電荷を加算することなくｎ水平走査線分として
   上記第１のレジスタあるいは第２のレジスタから
   選択的に出力させることを特徴とする撮像装置。