(57)【要約】【課題】ＣＣＤカメラにおいて、高速動作のための限られた転送パルス生成時間内に、ＣＣＤのライン転送を行なう場合に、転送パルスの電位上下に安定部分を確保し、電荷転送の電位差を確保できる技術を提供する。【解決手段】仮想З層駆動垂直転送機能を有するＣＣＤカメラにおいて、Ｖ３とＶ４については共通のパルス電位とする。Ｖ１Ｖ２に存在する電荷を１ラインシフトして次のＶ１Ｖ２へ移動するのに、Ｖ１Ｖ２、Ｖ２、Ｖ２Ｖ３Ｖ４、Ｖ３Ｖ４、Ｖ３Ｖ４Ｖ１、Ｖ１の６状態を１サイクルとし、２ラインシフトには１２状態となる。充分な転送幅を持てない圧縮２ラインシフトではあるが、全ての駆動パルスで上下の電位を安定して作る部分が有り、駆動パルスの振幅を確保しやすくした。【選択図】  図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
４層以上のＣＣＤ垂直転送の電位制御層を持つＣＣＤ撮像素子を搭載したＣＣＤカメラであって、
複数の層の電位制御を同時に行ない、仮想の３層駆動とみなす駆動動作を行う制御部を備えることを特徴とするＣＣＤカメラ。
【請求項２】
前記制御部は、前記仮想の３層駆動において、駆動波形の電位関係が電荷転送方向と逆転しないよう電荷転送方向の前後に合わせて必要な時間差を持たせて時差付きの仮想３層とする駆動動作を行うことを特徴とする請求項１に記載のＣＣＤカメラ。
【請求項３】
前記制御部において前記時差付きの仮想３層とする駆動動作を行う場合に、同時制御される層の等価回路および実回路での負荷容量と、電荷転送方向との関係を元に、前記時差が定まることを特徴とする請求項２に記載の特徴とするＣＣＤカメラ。
【請求項４】
前記制御部は、前記仮想の３層駆動とみなす駆動動作と、仮想の３層駆動としない駆動動作とからいずれかを選択する機能を備えることを特徴とする請求項１から３までのいずれかに記載のＣＣＤカメラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＣＣＤ撮像素子を備えるＣＣＤカメラに関する。
【背景技術】
【０００２】
電荷結合素子（Charge Coupled Device；以下「ＣＣＤ」と称する。）の駆動において、ＣＣＤの転送電極毎に独立して電極電位が制御され、電荷転送が行われる。
【０００３】
垂直転送ＣＣＤの電極を４層としたＣＣＤ撮像素子では、感光部（Photo Diode；以下「ＰＤ」と称する。）から垂直転送ＣＣＤへ電荷を移動する際に３層を電荷の引きこみに用いて、残りの１層を電荷を存在させない壁の層とすることで、電荷を効率良く垂直転送ＣＣＤに移動することができる。
【０００４】
一方で、垂直転送ＣＣＤの電極が多いということはＣＣＤを１行移動させるのにかかる制御が多くなり、高速処理の妨げになっている。
【０００５】
そこで、処理速度向上の観点で、様々な技術が提案されている。例えば、垂直の画素数を１／２に圧縮してＣＣＤを高速駆動する手法（公知技術１）が知られている。具体的には、この手法は、垂直転送ＣＣＤから２行分、即ち垂直２つ分のＰＤの電荷を水平転送ＣＣＤへ電荷移動し画像を垂直１／２圧縮する。その他にも、信号電荷をフォトダイオードから読み出し垂直転送路によって転送する前に垂直転送路の高速掃出駆動を行うＣＣＤについて提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−１５９０２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
公知技術１では、上述の圧縮を行なう場合、通常の１サイクルの垂直転送駆動に対して２サイクルの垂直転送駆動を行なうため、必然的に駆動パルスが高速で幅が狭いものとなる。幅が狭いパルスを用いることで隣接する転送路の電位が遷移しきる前に電極電位が変化し、結果的に電位差が確保できなくなり電荷転送が困難となる課題があった。
【０００８】
本発明は、このような状況に鑑みなされたもので、上記課題を解決することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、４層以上のＣＣＤ垂直転送の電位制御層を持つＣＣＤ撮像素子を搭載したＣＣＤカメラであって、複数の層の電位制御を同時に行ない、仮想の３層駆動とみなす駆動動作を行う制御部を備える。
また、前記制御部は、前記仮想の３層駆動において、駆動波形の電位関係が電荷転送方向と逆転しないよう電荷転送方向の前後に合わせて必要な時間差を持たせて時差付きの仮想３層とする駆動動作を行ってもよい。
また、前記制御部において前記時差付きの仮想３層とする駆動動作を行う場合に、同時制御される層の等価回路および実回路での負荷容量と、電荷転送方向との関係を元に、前記時差が定まってもよい。
また、前記制御部は、前記仮想の３層駆動とみなす駆動動作と、仮想の３層駆動としない駆動動作とからいずれかを選択する機能を備えてもよい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、高速動作のための限られた転送パルス生成時間内に、ＣＣＤのライン転送を行なう場合において、転送パルスの電位上下に安定部分を確保し、電荷転送の電位差を確保できる技術を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施形態に係る、撮像素子としてＣＣＤの一例を示す図である。
【図２】実施形態に係る、ＰＤから４層垂直転送ＣＣＤへの電荷読出しのタイミングチャートの一例を示す図である。
【図３】実施形態に係る、４層駆動垂直転送ＣＣＤの通常のラインシフト駆動タイミングチャートの一例を示す図である。
【図４】実施形態に係る、４層駆動垂直転送ＣＣＤの圧縮２ラインシフト駆動タイミングチャートの一例を示す図である。
【図５】実施形態に係る、仮想З層駆動垂直転送ＣＣＤの圧縮２ラインシフト駆動タイミングチャートの一例を示す図である。
【図６】実施形態に係る、仮想З層駆動垂直転送ＣＣＤの圧縮２ラインシフト駆動タイミングチャートの別の一例を示す図である。
【図７】実施形態に係る、４層駆動垂直転送ＣＣＤの通常のラインシフト駆動パルス波形の簡易図の一例を示す図である。
【図８】実施形態に係る、４層駆動垂直転送ＣＣＤの圧縮２ラインシフト駆動パルス波形の簡易図の一例を示す図である。
【図９】実施形態に係る、仮想З層駆動垂直転送ＣＣＤの圧縮２ラインシフト駆動パルス波形の簡易図の一例を示す図である。
【図１０】実施形態に係る、仮想З層駆動垂直転送ＣＣＤの圧縮２ラインシフト駆動パルス波形の簡易図の別の一例を示す図である。
【図１１】実施形態に係る、仮想З層駆動垂直転送機能を持つＣＣＤカメラのブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
上述の様に、ＰＤからＣＣＤへ４層を用いて電荷移動した後、垂直転送に４層を用いると８つの状態に遷移してラインシフト動作を行なう必要が生ずる。撮像素子のＣＣＤ駆動には水平転送のブランキング部分にて垂直転送でラインシフト動作を行なう。垂直１／２圧縮による高速動作時には水平転送のブランキング部分にて垂直転送でラインシフト動作を２回行なう必要が有り、垂直転送に４層を用いると８つの状態による遷移を２回、合計１６の状態を遷移してラインシフト動作を行なう必要が生ずる。
【００１３】
撮影速度を上げるために駆動パルスを高速化するとパルスの幅が狭くなり、少ないブランキング期間に標準で８状態の遷移も難しく、圧縮で１６状態の遷移を行なうことは更に困難になってくる。
【００１４】
＜前提技術＞
まず、図１、２、４、７、８を参照して、撮像素子であるＣＣＤに関して、本実施の形態の前提技術を説明する。
【００１５】
図１に、撮像素子としてＣＣＤの一例を示す。ＰＤ感光部（以下、単に「ＰＤ」という。）にて光電変換され映像の光を元に蓄積された電荷は、垂直転送パルス入力の電位変化によって垂直転送部へ引きこまれる。垂直転送部が４層の場合はＶ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４の４つの駆動パルスを用いて状態遷移を行なっており、例えば、Ｖ１同士やＶ２同士はそれぞれ同じパルスで駆動されている。そして、プログレッシブＣＣＤの場合は、ＰＤに対してＶ１からＶ４まで１セット存在し、電荷がＶ１から次のＶ１まで移動したとき１ライン分シフトしたことになる。最終的に電荷は水平転送部へ運ばれる。
【００１６】
通常動作では１ラインシフトした後に水平転送動作が行われて垂直の全ラインが独立して出力される。圧縮動作では水平転送動作が止まっているブランキング期間に２ラインシフトするので垂直２ライン分の電荷が水平転送路に混合される。垂直の２ラインが加算されてライン総数は半分として出力される。本実施形態では、ラインシフト動作と駆動パルス波形が寄与するので、別図にてタイミングチャートと合わせて説明を行なう。
【００１７】
図２にＰＤから４層垂直転送ＣＣＤへの電荷読出しのタイミングチャートの一例を示す。垂直転送のラインシフト動作ではＣＣＤ各層の電極に駆動パルスを与え、映像電荷を保持できる状態と電荷を遮蔽する壁の状態を各層に作り出している。
【００１８】
図上部にＶ３、Ｖ２、Ｖ１、Ｖ４のタイミングチャートを左から右へ時間が経過する方向として記載している。それぞれに上下の破線を示し、上の破線が映像電荷を保持できる状態を作る電位を示し、下の破線が電荷を遮蔽する壁の状態を作る電位を示している。実線は各駆動パルスのその時間における電位を示しており、また、Ｖ１で上の破線より更に電位が高く記載されている時間はＰＤの電荷をＶ１へ引きこんでいる状態となる。なお、後述する図３〜６における破線・実線・楕円の関係性は本図と同じ意図で記載し、説明省略する。
【００１９】
図下部には、タイミングチャートが示す状態におけるＰＤとＶ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４での電荷が存在できる場所を模式的に示している。垂直転送部は楕円の部分が、電荷が存在できる状態になっている。Ｖ１とＶ２に電荷が存在できる状態（Ｔ１１）から、Ｖ１と隣接するＶ４にも電荷が存在できる状態に遷移し（Ｔ１２）、続いてＰＤから電荷をＶ１に引きこむことで（Ｔ１３）、隣接のＶ４とＶ２を合わせて大きな範囲で電荷を引きこむことができている。
【００２０】
このときＶ３は、電荷を遮蔽する壁の状態になっており、ＰＤ画素が上下混合されないよう切り分けに働いている。Ｖ４、Ｖ１、Ｖ２にＰＤの電荷を引きこみ終えた後（Ｔ１４）、Ｖ３とともにＶ４を電荷を遮蔽する壁の状態にする（Ｔ１５）。Ｖ１とＶ２に電荷が存在できる状態からＶ３も電荷が存在できる状態として（Ｔ１６）、次いでＶ１を電荷を遮蔽する壁の状態とし（Ｔ１７）、遮蔽する壁と電荷保持する場所を順次切り分けて電位を遷移することで保持した電荷を移動させていく。
【００２１】
図３に４層駆動垂直転送ＣＣＤの通常のラインシフト駆動タイミングチャートの一例を示す。図上部にはＶ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４のタイミングチャートを示し、図下部にはタイミングチャートが示す状態におけるＶ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４での電荷が存在できる場所を模式的に示している。なお、以下の説明で「Ｖ１Ｖ２」のように表記する部分は、図中の楕円で「Ｖ１及びＶ２」を囲んだ状態をいい、すなわち、Ｖ１とＶ２に電荷が存在できる状態を示している。
【００２２】
Ｖ１Ｖ２に存在する電荷を１ラインシフトして次のＶ１Ｖ２へ移動するのに、Ｖ１Ｖ２、Ｖ１Ｖ２Ｖ３、Ｖ２Ｖ３、Ｖ２Ｖ３Ｖ４、Ｖ３Ｖ４、Ｖ３Ｖ４Ｖ１、Ｖ４Ｖ１、Ｖ４Ｖ１Ｖ２の８状態を必要とすることが判る。駆動パルス波形は負荷容量によって時定数を持った波形になるが別図にて示す。
【００２３】
図４に４層駆動垂直転送ＣＣＤの圧縮２ラインシフト駆動タイミングチャートの一例を示す。図上部にはＶ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４のタイミングチャートを示し、図下部にはタイミングチャートが示す状態におけるＶ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４での電荷が存在できる場所を模式的に示している。
【００２４】
Ｖ１Ｖ２に存在する電荷を２ラインシフトして次のさらに次のＶ１Ｖ２へ移動するのに、Ｖ１Ｖ２、Ｖ１Ｖ２Ｖ３、Ｖ２Ｖ３、Ｖ２Ｖ３Ｖ４、Ｖ３Ｖ４、Ｖ３Ｖ４Ｖ１、Ｖ４Ｖ１、Ｖ４Ｖ１Ｖ２の８状態を１サイクルとして２回必要とすることが判る。このため通常のラインシフト駆動タイミングチャートの倍の速度で状態遷移を必要としており、駆動パルスの幅が狭くなっている。駆動パルス波形は負荷容量によって時定数を持った波形になるが別図にて示す。
【００２５】
図７に４層駆動垂直転送ＣＣＤの通常のラインシフト駆動パルス波形の簡易図の一例を示す。なお、実際の駆動パルス波形はお互いのパルスの影響でもう少し複雑な形状をしているが、ここでは撮像素子の等価回路容量によってパルス波形の立上り・立下りが大きく歪むことを表わした簡易図で説明する。
【００２６】
横軸は時間を表わし、縦軸はＶ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４のパルス毎にパルス電位の高低を示している。各パルスにて弧を描いている部分は電位の変化に対してパルス波形の立上り・立下りが等価回路容量によって遅れる部分を表わしている。上下の太い水平線は必要な電位に達して安定した状態である。なお、横軸・縦軸の関係や、パルスの弧で示した部分や太い水平線で示した部分と特徴は、後述する図８〜１０でも同様であり、それらでは説明を省略する。
【００２７】
図７に示すように、充分な転送幅を持った通常のラインシフトでは全ての駆動パルスで上下の電位を安定して作れており電荷転送の電位差を確保できていることが判る。
【００２８】
図８に４層駆動垂直転送ＣＣＤの圧縮２ラインシフト駆動パルス波形の簡易図の一例を示す。ここでは前出同様に撮像素子の等価回路容量によってパルス波形の立上り・立下りが大きく歪むことを表わした簡易図で説明する。
【００２９】
図示のように、充分な転送幅を持てない圧縮２ラインシフトでは全ての駆動パルスで上下の電位を安定して作れずに電位が変化する部分が有り電荷転送の電位差の確保が困難になっていることが判る。
【００３０】
＜電荷転送の電位差を確保する具体的な技術＞
高速動作のための限られた転送パルス生成時間内に、ＣＣＤのライン転送を行なう場合において、転送パルスの電位上下に安定部分を確保し、電荷転送の電位差を確保する技術について具体的に説明する。
【００３１】
まず、本技術の特徴の概要は次の通りである。
ＰＤからＣＣＤへ４層を用いて電荷移動した後、垂直転送には電荷が混合しない壁となる層と、各画素の電荷を保持する層と、電位の遷移中となる層の３層が有れば確立できる。垂直転送に４層中の２層を同時制御とし同一の層に見立てて電荷を移動させることで各制御パルス幅を確保して高速転送を行なう。
【００３２】
垂直転送に４層を用いると、通常は８つの状態に遷移してラインシフト動作を行なう必要が生ずる。２層を同時制御とし同一の層に見立てた仮想３層の場合は６つの状態に遷移してラインシフト動作ができ、各状態での転送幅の確保に余裕を取れる。
【００３３】
撮像素子のＣＣＤ駆動には水平転送のブランキング部分にて垂直転送でラインシフト動作を行なう。垂直１／２圧縮による高速動作時には水平転送のブランキング部分にて垂直転送でラインシフト動作を２回行なう必要が有り、垂直転送に仮想３層を用いれば６つの状態による遷移を２回、合計１２状態を遷移してラインシフト動作を行なうことができる。すなわち、４層を独立にした１６状態遷移より少なくラインシフトを行なえるため、各状態での転送幅の確保に余裕を取れる。
【００３４】
撮影速度を上げるために駆動パルスを高速化するとパルスの幅が狭くなるが、少ないブランキング期間に標準は６状態の遷移を行なえれば良く、圧縮でも１２状態の遷移を行なえれば良いため、１６状態遷移が必要な従来方式より転送幅の確保に余裕ができ、高速化の限界を引き上げることができる。
【００３５】
＜実施例１＞
図５に、本実施形態の特徴の１つとして、仮想３層駆動垂直転送ＣＣＤの圧縮２ラインシフト駆動タイミングチャートの一例を示す。図上部にはＶ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４のタイミングチャートを示し、図下部にはタイミングチャートが示す状態におけるＶ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４での電荷が存在できる場所を模式的に示している。
【００３６】
Ｖ１Ｖ２に存在する電荷を１ラインシフトして次のＶ１Ｖ２へ移動するのに、Ｖ１Ｖ２、Ｖ２、Ｖ２Ｖ３Ｖ４、Ｖ３Ｖ４、Ｖ３Ｖ４Ｖ１、Ｖ１の６状態を１サイクルとし、２ラインシフトには１２状態となることが判る。駆動パルス波形は負荷容量によって時定数を持った波形になるが別図にて示す。
【００３７】
図９に仮想３層駆動垂直転送ＣＣＤの圧縮２ラインシフト駆動パルス波形の簡易図の一例を示す。ここでは前出同様に撮像素子の等価回路容量によってパルス波形の立上り・立下りが大きく歪むことを表わした簡易図で説明する。また、Ｖ３とＶ４については共通としてパルス電位の高低を示している。
【００３８】
図示のように、充分な転送幅を持てない圧縮２ラインシフトではあるが、全ての駆動パルスで上下の電位を安定して作る部分が有り、駆動パルスの振幅を従来通り４層駆動を行なうよりも確保しやすくなることが判る。
【００３９】
＜実施例２＞
図６に仮想３層駆動垂直転送ＣＣＤの圧縮２ラインシフト駆動タイミングチャートの別の一例を示す。図上部にはＶ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４のタイミングチャートを示し、図下部にはタイミングチャートが示す状態におけるＶ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４での電荷が存在できる場所を模式的に示している。
【００４０】
Ｖ１Ｖ２に存在する電荷を１ラインシフトして次のＶ１Ｖ２へ移動するのに、Ｖ１Ｖ２、Ｖ２、Ｖ２Ｖ３Ｖ４、Ｖ３Ｖ４、Ｖ３Ｖ４Ｖ１、Ｖ１の６状態を１サイクルとし、２ラインシフトには１２状態となることは図５の場合と同様である。ただし、他にパルス幅を殆ど取らずに電荷の進行方向の順序に合わせてＶ３とＶ４の動作を若干ずらしてＶ２Ｖ３（図中の領域Ａ１参照）とＶ４Ｖ１（図中の領域Ａ２参照）という状態を用意していることが判る。
【００４１】
Ｖ３とＶ４を同時に共通層として駆動する考え方は同一であるが、各駆動パルス波形が負荷容量によって時定数を持った波形になることに対し、負荷容量などの差異が影響して電荷の移動が逆転しないよう進行方向に対して遮断と保持の関係が逆転しないようパルスタイミングを若干ずらした例となる。
【００４２】
図１０に仮想３層駆動垂直転送ＣＣＤの圧縮２ラインシフト駆動パルス波形の簡易図の別の一例を示す。図５に対する図９の駆動パルス波形の説明と同様に、図６に対して駆動パルス波形の説明を、前出同様にＣＣＤ撮像素子１０１の等価回路容量によってパルス波形の立上り・立下りが大きく歪むことを表わした簡易図で説明する。ここでは、Ｖ３とＶ４を実線と点線で重ねた状態も併せて示している。
【００４３】
図示のように、充分な転送幅を持てない圧縮２ラインシフトではあるが、全ての駆動パルスで上下の電位を安定して作る部分が有り駆動パルスの振幅を従来通り４層駆動を行なうよりも確保しやすくなることは図９と同様である。
【００４４】
また、Ｖ１とＶ２に対する電荷の遮断と保持の関係でＶ３とＶ４の役割が等しいことも図９と同様である。しかしＶ３（Ｖ４）として実線のＶ３に破線のＶ４を重ねて示すと、電荷の保持や遮断の状態が必ずＶ３が先になるようＣＣＤ垂直転送の進行方向が逆転しないよう考慮されていることが判る。Ｖ３とＶ４の波形の変化開始点の差異が図６にて領域Ａ１と領域Ａ２で示した部分に相当する。
【００４５】
このように、ＰＤ電荷読出しに４層以上の垂直転送ＣＣＤを用いたＣＣＤ撮像素子において、垂直転送時に仮想３層として垂直転送ＣＣＤを駆動することで、ＰＤからの電荷の読出し性能は同等のまま、垂直転送を高速化することが出来、撮影画像のフレームレートを上げることができる。
【００４６】
特に垂直ライン圧縮を行なう場合、水平駆動周期を変えずに垂直転送を倍速とする必要が有り、仮想３層による高速転送が効果を顕著に発揮する。
【００４７】
＜ＣＣＤカメラ１００の機能ブロック図＞
図１１は、本実施形態に係る仮想З層駆動垂直転送機能（圧縮２ラインシフト仮想３層駆動機能）を有するＣＣＤカメラ１００の機能ブロックである。本実施形態の特徴と関連する部分について説明し、関連が無い部分については説明を省略している。
【００４８】
ＣＣＤカメラ１００は、ＣＣＤ撮像素子１０１と、映像処理回路１０２と、水平カウンタ回路２０１と、垂直カウンタ回路２０２と、ＰＤ読出し駆動パルス生成回路３０１と、垂直転送駆動パルス生成回路３０２と、駆動選択回路３０３と、コントロール処理回路４０１とを備える。
【００４９】
ＣＣＤ撮像素子１０１は、ＣＣＤ映像出力１０１ａを、映像処理回路１０２を与える。ＣＣＤ映像出力１０１ａは、映像処理回路１０２にて必要とされる処理を施された上で、カメラ映像出力１０２ａとして出力される。カメラ映像出力１０２ａの形式は特に問わない。
【００５０】
水平カウンタ回路２０１は、ＣＣＤカメラ１００の動作クロックを元に映像水平サンプルの座標を表わす水平カウンタ値２０１ａを出力し、映像処理回路１０２と垂直カウンタ回路２０２とＰＤ読出し駆動パルス生成回路３０１と垂直転送駆動パルス生成回路３０２などへクロック単位の同期タイミングとして提示する。
【００５１】
垂直カウンタ回路２０２は、水平カウンタ値２０１ａが定められた値になった時に、カウントを進め映像の垂直ラインの座標を表わす垂直カウンタ値２０２ａを出力し、映像処理回路１０２と駆動選択回路３０３などへライン単位の同期タイミングとして提示する。
【００５２】
ＰＤ読出し駆動パルス生成回路３０１は、水平カウンタ値２０１ａとタイミングチャートによるＰＤ電荷読出し動作のためのＰＤ電荷読出しパルスやシャッタパルス、垂直転送パルスなど、総称して駆動パルスのパルス変化点との比較を行ない、各パルス極性動作を生成し、これらをＰＤ読出し駆動パルス出力３０１ａとして出力する。
【００５３】
駆動パルス出力は、上述の様なＶ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４に加えて、電荷読出しのタイミングを伝えるＳＧや電荷掃き捨てのタイミングを伝えるＳＵＢなど複数のパルスを示していることを記載しておく。
【００５４】
垂直転送駆動パルス生成回路３０２は、一般的な４層駆動垂直転送機能と本実施形態に特徴的な仮想З層駆動垂直転送機能とを実行する。これら機能はユーザニーズに応じて選択される。また、それら機能とともに、圧縮２ラインシフト４層駆動機能も選択可能に設けられてもよい。
【００５５】
まず、４層駆動垂直転送機能について、垂直転送駆動パルス生成回路３０２及びそれに伴う各種出力等を説明する。４層駆動垂直転送機能として、垂直転送駆動パルス生成回路３０２は、水平カウンタ値２０１ａとタイミングチャートによる垂直転送動作のための駆動パルスのパルス変化点との比較を行ない、各パルス極性動作を生成し、これらを垂直転送駆動パルス出力３０２ａとして出力する。
【００５６】
水平カウンタ値２０１ａと比較されるパルス変化点の値は後述するコントロール信号４０１ａにて変更され、通常１ラインシフト４層駆動用のタイミングと、圧縮２ラインシフト４層駆動用のタイミングを、必要な動作側に切り替えて比較値として準備される。
【００５７】
駆動選択回路３０３は垂直カウンタ値２０２ａとタイミングチャートによるライン単位の駆動制御との比較を行ない、ＰＤ読出し駆動パルス出力３０１ａや、垂直転送駆動パルス出力３０２ａなどのパルス出力の内でライン単位の駆動制御に必要とされる動作を選択して、垂直駆動パルス出力３０３ａをＣＣＤ撮像素子１０１へ出力する。
【００５８】
尚、詳しくはＣＣＤ撮像素子１０１への出力の接続に垂直駆動パルスの合成とドライブ電圧の変換などが必要であるが、ここでは、本実施形態の特徴とは関連しないため説明を省略している。また、水平駆動パルスなどの存在についても、本実施形態の特徴を明確にするために省略している。
【００５９】
コントロール処理回路４０１は、コントロール信号４０１ａを出力し、他の処理回路のレジスタ値を変更して必要な動作へ切り替える。当然ながらコントロール処理回路４０１は外部からコントロール入力４０１ｂを受けて各処理回路へのコントロール信号４０１ａを生成する。コントロール入力４０１ｂは、利用者による筐体スイッチでの切り替えによるものでも、ＰＣ等の外部接続機器からの電気信号によるものでもよく、その形式は特に問わない。
【００６０】
つづいて、仮想З層駆動垂直転送機能について説明する。
この機能は、垂直転送駆動パルス生成回路３０２の処理動作及び（２）垂直転送駆動パルス出力３０２ａが仮想３層対応したパルス出力とすることで実現される。これらの点が、相違点となり、他は同一である。
【００６１】
垂直転送駆動パルス生成回路３０２は、水平カウンタ値２０１ａとタイミングチャートによる垂直転送動作のための駆動パルスのパルス変化点との比較を行ない、各パルス極性動作を生成し、これらを仮想３層対応した垂直転送駆動パルス出力３０２’ａとして出力する。
【００６２】
水平カウンタ値２０１ａと比較されるパルス変化点の値は、前述したコントロール信号４０１ａにて変更され、通常１ラインシフト４層駆動用のタイミングと、圧縮２ラインシフト仮想３層駆動用のタイミングを、必要な動作側に切り替えて比較値として準備される。すなわち、垂直転送駆動パルス生成回路３０２は、図５及び図９で示した実施例１や図６及び図１０で示した実施例２のタイミングチャート及び駆動パルスが適用されるように動作する。
【００６３】
このように、ＣＣＤカメラ１００は、仮想З層駆動垂直転送機能を有さない回路構成と実質的に同じ構成で実現することが可能であり、処理動作、すなわち上記比較値として用いられるタイミングに仮想３層駆動の技術を適用することで、一般的な４層駆動垂直転送機能とともに、複数のＣＣＤ層に対する電荷の遮断や保持の状態を共通層の如く扱う仮想З層駆動垂直転送機能を実現できる。また、仮想З層駆動垂直転送機能においても、実施例２のように、共通層とした２層（上記例ではＶ３とＶ４に対応）に対する駆動パルスを前後に僅かにずらし、ＣＣＤ垂直転送の進行方向が逆転しないように動作させることもできる。
【００６４】
以上の特徴を簡単に纏めると次の通りである。
（１）４層以上のＣＣＤ垂直転送の電位制御層を持つＣＣＤ撮像素子１０１を搭載したＣＣＤカメラ１００であって、複数の層の電位制御を同時に行ない、仮想の３層駆動（または、実際の層数より小さな仮想の層数の駆動）とみなす駆動動作を行う制御部（垂直転送駆動パルス生成回路３０２）を備える。これによって、高速動作のための限られた転送パルス（駆動波形）の生成時間内に、ＣＣＤ撮像素子１０１のライン転送を行なう場合において、転送パルスの電位上下に安定部分を確保し、電荷転送の電位差を確保できる技術を実現できる
【００６５】
（２）前記制御部（垂直転送駆動パルス生成回路３０２）は、前記仮想の３層駆動（または、実際の層数より小さな仮想の層数の駆動）において、駆動波形の電位関係が電荷転送方向と逆転しないよう電荷転送方向の前後に合わせて必要な時間差を持たせて時差付きの仮想３層（または、実際の層数より小さな仮想の層数）とする駆動動作を行ってもよい。これによって、駆動動作の順を適正に保つことができる。
【００６６】
（３）前記制御部（垂直転送駆動パルス生成回路３０２）において前記時差付きの仮想３層とする駆動動作を行う場合に、同時制御される層の等価回路および実回路での負荷容量と、電荷転送方向との関係を元に、前記時差が定まってもよい。例えば、ＣＣＤ撮像素子１０１の等価回路容量によってパルス波形の立上り・立下りが大きく歪む場合でも、その歪み等を考慮した時間差を付けることで、歪みの影響により駆動順が狂ってしまうことを防止できる。
【００６７】
（４）前記制御部は、前記仮想の３層駆動とみなす駆動動作と、仮想の３層駆動としない駆動動作とからいずれかを選択する機能を備えてもよい。前記制御部（垂直転送駆動パルス生成回路３０２）は、複数の層の電位制御を同時に行なう駆動形態と行わない駆動形態で、実質的に同一の構成で実現でき、出力するパルス波形をどのようなものとするかを選択することで、所望の駆動形態を選択できる。
【００６８】
以上、本発明を実施形態をもとに説明した。この実施形態は例示であり、それらの各構成要素の組み合わせにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。
【符号の説明】
【００６９】
１００・・・ＣＣＤカメラ
１０１・・・ＣＣＤ撮像素子
１０１ａ・・・ＣＣＤ映像出力
１０２・・・映像処理回路
１０２ａ・・・カメラ映像出力
２０１・・・水平カウンタ回路
２０１ａ・・・水平カウンタ値
２０２・・・垂直カウンタ回路
２０２ａ・・・垂直カウンタ値
３０１・・・ＰＤ読出し駆動パルス生成回路
３０１ａ・・・ＰＤ読出し駆動パルス出力
３０２・・・垂直転送駆動パルス生成回路
３０２ａ・・・垂直転送駆動パルス出力
３０２’・・・仮想３層対応した垂直転送駆動パルス生成回路
３０２’ａ・・・仮想３層対応した垂直転送駆動パルス出力
３０３・・・駆動選択回路
３０３ａ・・・垂直駆動パルス出力
４０１・・・コントロール処理回路
４０１ａ・・・コントロール信号
４０１ｂ・・・コントロール入力
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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