JPH09186938A - イメージセンサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 任意の形状の画像領域に対して、画素単位で
間引きを行うことにより、高速転送を可能とする。 【解決手段】 マトリクス状に配置され、入射光量に応
じて電荷を蓄積する複数の光電変換受光素子１と、光電
変換受光素子１の各列に沿って垂直方向に配置された垂
直ＣＣＤ２を有する。垂直ＣＣＤ２から同時に１画素ず
つ順次送り出された電荷は、バッファ３に入力される。
これらの電荷は、選択用スイッチング素子４により必要
な電荷のみが選択されて出力信号線８から出力される一
方、掃出用スイッチング素子６により不要な電荷が選択
されて掃出信号線９から掃き出される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電荷転送素子（以
下、ＣＣＤと略称する）を用いて、高速に画像を転送す
るイメージセンサに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】画像情報を処理することで物体の位置な
どを計測する画像処理技術は、ＦＡ（factry automatio
n)分野などで広く用いられている。これらの画像処理の
高速化はＦＡ装置の高速化や新たな用途の開発のために
切望されており、画像データの処理速度は年々高速化し
ている。このため、画像処理システムをより高速化する
には、システムに画像を入力するためのイメージセンサ
での処理速度を向上させることが不可欠である。このよ
うなイメージセンサを得るためには、１フレームの画像
をより高速に転送することが考えられる。

【０００３】一般に、ＣＣＤにより２次元のイメージを
転送する場合には、ＣＣＤで得られる画像全体を順次転
送する。この場合の手順を図３６に示す。まず、光電変
換受光素子１に光が照射され、得られた光量に応じて電
荷が発生する。電荷転送信号線１０に入力される電荷転
送信号に制御されて、その電荷は一斉に垂直ＣＣＤ２に
転送される。転送された電荷は、垂直ＣＣＤ駆動信号線
１１に入力される垂直ＣＣＤ駆動信号に制御されて、最
下部から水平１ライン分が水平ＣＣＤ１５に転送され
る。水平ＣＣＤ１５に転送された電荷は１画素分ずつ出
力信号線１６から出力される。以降、水平ＣＣＤ１５が
１ライン分転送し終わる毎に垂直ＣＣＤ２から１ライン
分の転送が行われ、全ての電荷が転送されることで、１
画面分の情報が出力される。

【０００４】しかしながら、例えば画面が横６４０画素
×縦４８０画素で構成されているとすると、画面の画素
数は６４０×４８０＝３０７，２００個であり、１秒間
に６０フレームの画像を転送する場合では、３０７，２
００個×６０＝１８，４３２，０００個もの画素を水平
ＣＣＤ１５は転送していることになる。１フレームの画
像をより高速に転送するためには、これ以上の速度で水
平ＣＣＤ１５を動作させる必要がある。しかし、これ以
上動作速度を高速にすることは、水平ＣＣＤ１５などの
発熱が大きくなるなどの問題があるため困難とされてい
る。

【０００５】そこで、特開平３−１２４１７６号公報
に、スロー再生に使用できるほどの高速なフレーム転送
速度が可能なＣＣＤカメラを実現するための技術が開示
されている。上記公報では、水平ＣＣＤを複数のエリア
に分けることによって、水平ＣＣＤ内で得られる水平１
ライン分の画像を複数に分割している。そして、各エリ
アからの出力を同じタイミングで読み出す並列動作を行
って１画面全ての画像を得ることによって、画像を高速
に転送させている。

【０００６】しかし、画像処理においては、画像の全画
面の情報を処理する必要がある場合より、一部分の画像
の情報を処理するだけでよい場合が非常に多いため、全
ての画像情報を高速に転送するより、必要な情報のみを
転送することでフレーム転送速度を速くする方が効果的
である。

【０００７】例えば、図３７に示すように、全画像領域
１００の範囲内に円形の物体１０１があり、この物体１
０１が領域１０２の範囲にしか存在しないとわかってい
る場合には、物体１０１の位置計測に必要な画像領域は
領域１０２の範囲のみであり、その他は必要ない。した
がって、このような場合では、領域１０２以外の領域を
転送する動作は無駄である。

【０００８】そこで、必要な画像の転送周期を速めるた
めに、無駄な転送をなくし、領域１０２のみを転送する
技術が提案されている。

【０００９】例えば、特開平２−９７１８０号公報に
は、図３８に示すように、水平ＣＣＤ１５に転送された
画像が必要でない場合には、水平１ライン分を転送せ
ず、掃き捨てることで画像を高速に転送するイメージセ
ンサが開示されている。つまり、このイメージセンサ
は、複数のオーバーフローゲート１０３が水平ＣＣＤ１
５に接続され、各オーバーフローゲート１０３には掃出
選択信号線１０６および掃出信号線１０５が接続された
構成である。これにより、転送の必要がないラインが水
平ＣＣＤ１５に入力されると、掃出選択信号線１０６を
介して掃出信号が同時に各オーバーフローゲート１０３
に入力され、それによって、１ライン分の画像が掃出信
号線１０５から排出される。

【００１０】また、特開平２−２９５２８３号公報に
は、図３９に示すように、水平ＣＣＤ１５に転送する水
平１ライン分を任意に選択することで、必要な水平ライ
ンのみを転送して高速化するイメージセンサが開示され
ている。つまり、このイメージセンサは、一方の電極を
光電変換受光素子１に接続し、他方の電極を垂直ＣＣＤ
１０８に接続したスイッチ素子１０７を有する構成であ
る。このとき、上記他方の電極は列方向で共通して１つ
の垂直ＣＣＤ１０８に接続されている。これにより、ス
イッチ素子１０７にて行単位で光電変換受光素子１が選
択され、必要なラインのみが垂直ＣＣＤ１０８に転送さ
れる。そして、水平ＣＣＤ１５の出力信号線１６から１
ライン分の画素が出力される。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
イメージセンサでは、その処理速度を高速化することが
できないという問題を有している。

【００１２】すなわち、上述のような水平ライン単位で
の間引きの手法では、図４０の横幅１１１・縦幅１１２
で示される領域１１０のように縦幅１１２が長い画像領
域の場合は、間引くことのできる水平ラインは少なく、
全ての画像を転送する場合とほとんど同程度の時間が必
要となる。また、他の領域例として、図４１に示す領域
１１３や、図４２に示すように目的の領域１１０が２つ
ある場合、図４３に示す不定型領域１１４などに対して
も同様に高速な転送ができない。

【００１３】高速転送を行うために、領域１１０だけを
撮像する画素数の少ないイメージセンサを用いることが
考えられる。しかし、この場合には高速に１フレームの
転送が可能であるが、全体を把握することができないこ
と、撮像範囲が固定されており変更できないことなどの
問題が発生する。

【００１４】ところで、全体を把握しながら特定領域の
みを高速に転送しようとした場合、領域１１０だけを撮
像する画素数の少ないイメージセンサと、領域全体を撮
像する図３６に示すような通常のイメージセンサとの２
つのイメージセンサを設けることが考えられる。この場
合、全体を把握する場合は通常のイメージセンサを用い
て通常のフレーム転送速度で撮影し、領域１１０のみが
必要な場合は画素数の少ないイメージセンサを用いて速
いフレーム転送速度で撮影することで、全体および部分
の両方の撮影が行える。

【００１５】しかし、このように複数のイメージセンサ
を用いるために複数の光学系を用いると、イメージセン
サ毎に画像をとらえる角度や拡大率が違うので、別々の
イメージセンサ間の画素の対応をとるための調整や画素
間の対応を計算するためのソフトウェアが必要になる。
そして、このような調整を要するため、イメージセンサ
全体としての処理速度の低下を招くことになる。また、
２台のイメージセンサが必要なため、高コストになるこ
と、２台のイメージセンサを設置するための空間がたく
さん必要となることなどの問題も生じる。

【００１６】上記のように２台のイメージセンサを用い
ずに、１台のイメージセンサで全体を把握しながら特定
領域のみを高速に転送しようとした場合、図３８や図３
９に示すイメージセンサを用いた部分転送による高速転
送と、全体画像の通常速度での転送とをスイッチなどを
用いて切り換える構成が考えられる。しかし、高速な部
分転送を行っている間には全体画像は転送できないた
め、部分転送による高速画像処理を行いながら、同時に
全画像領域を用いた黙視などによる全体検査などを行う
には、結局２台のイメージセンサを並行して用いるしか
なく、問題を解決することはできない。

【００１７】本発明は、上記従来の問題点を解決するた
めになされたもので、その目的は、画素単位で間引きを
行い高速に画像を出力することによって、処理速度を向
上させることができる部分読み出しのイメージセンサを
提供することにある。

【００１８】また、他の目的は、部分読み出しと全体読
み出しとの２つの出力系を切り換えて画像を出力するこ
とができるマルチ読み出しのイメージセンサを提供する
ことにある。

【００１９】さらに、他の目的は、処理速度を低下させ
ることなく、複数の出力系から並列して画像を出力する
ことができる並列読み出しのイメージセンサを提供する
ことにある。

【００２０】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明の請求項１に記載のイメージセンサは、マ
トリクス状に配置され、入射光量に応じて信号電荷を蓄
積する複数の光電変換部（例えば、光電変換受光素子）
と、該光電変換部の各列に沿って配置された複数の垂直
電荷転送部からなり、光電変換部から取り込んだ信号電
荷を各垂直電荷転送部から同時に１画素ずつ順次送り出
す垂直電荷転送手段（例えば、垂直ＣＣＤ）と、該垂直
電荷転送手段から送出された信号電荷を画素単位で任意
に選択して転送する選択転送手段とを備えることを特徴
としている。

【００２１】上記構成によれば、光電変換部によって、
照射された光量に応じた信号電荷が生成される。信号電
荷は、光電変換部の各列に隣接した各垂直電荷転送部に
よって引き込まれ、それぞれ同時に１画素ずつ選択転送
手段へ送り出される。つまり、垂直電荷転送手段から送
出された信号電荷は水平１ライン分の画素として選択転
送手段に入力される。選択転送手段では必要な信号電荷
のみを選択して転送すると共に、不要な信号電荷を外部
へ排出する。各水平ライン毎に同様に選択転送を行うこ
とによって１フレーム分の画像が転送されることにな
る。

【００２２】このとき、水平１ライン分の画素のうち必
要な画素だけを選択して部分画像を出力することができ
るので、不要画素を転送する時間分だけ高速転送が可能
となる。また、本発明のイメージセンサは、従来のよう
な水平ライン単位の掃き捨てではなく、画素単位で間引
きを行うため、いかなる形状の領域でも効率よく高速に
出力することができる。さらに、選択転送手段での画素
の選択の仕方を変えることによって、１／２に縮小した
画像や、横方向に圧縮した画像を取り出すことも可能と
なる。

【００２３】請求項２に記載のイメージセンサは、マト
リクス状に配置され、入射光量に応じて信号電荷を蓄積
する複数の光電変換部と、該光電変換部の各列に沿って
配置された複数の垂直電荷転送部からなり、光電変換部
から取り込んだ信号電荷を各垂直電荷転送部から同時に
１画素ずつ順次送り出すことが可能な垂直電荷転送手段
と、該垂直電荷転送手段から送出された信号電荷を画素
単位で任意に選択して転送する選択転送手段と、上記垂
直電荷転送手段から送出された信号電荷を水平ライン単
位で転送する水平電荷転送手段（例えば、水平ＣＣＤ）
と、上記垂直電荷転送手段からの信号電荷が選択転送手
段と水平電荷転送手段とのどちらか一方に入力するよう
に制御する制御手段とを備えることを特徴としている。

【００２４】上記構成によれば、光電変換部によって生
成された信号電荷は、垂直電荷転送手段に引き込まれ
る。この信号電荷が選択転送手段に入力されるように制
御手段にて制御されていると、水平１ライン分の画素が
選択転送手段に入力される。選択転送手段では必要な信
号電荷のみを選択して転送すると共に、不要な信号電荷
を外部へ排出する。一方、垂直電荷転送手段からの信号
電荷が水平電荷転送手段に入力されるように制御手段に
て制御されていると、水平１ライン分の画素が水平電荷
転送手段に入力される。水平電荷転送手段ではその信号
電荷を全て１画素ずつ転送して出力する。

【００２５】したがって、選択転送手段によって部分画
像を高速に転送するか、水平電荷転送手段によって全画
像を通常の速度で転送するかを選択して出力することが
できる。これにより、１つのイメージセンサで２つの異
なる転送速度で画像を出力するマルチ読み出しが可能と
なる。

【００２６】この結果、領域ごとに光学系やイメージセ
ンサを用意する必要がないので、コストおよび設置を行
うための作業を低減することができる。また、それらを
設置するための空間を要することもない。さらに、複数
の光学系やイメージセンサを配置した場合に比べて、画
素同士の対応をとるための複雑な処理や調整を行わなく
てよいので、全体としての装置の処理速度を向上させる
ことができる。

【００２７】請求項３に記載のイメージセンサは、請求
項２に記載の構成に加えて、上記垂直電荷転送手段が各
垂直電荷転送部の長手方向の両端部に出力端を有し、２
つの出力端にそれぞれ信号電荷を転送することが可能な
双方向垂直電荷転送手段（例えば、双方向垂直ＣＣＤ）
であり、上記選択転送手段が双方向垂直電荷転送手段の
一方の出力端に接続されると共に、水平電荷転送手段が
他方の出力端に接続され、上記制御手段が双方向垂直電
荷転送手段を駆動して２つの出力端のどちらに信号電荷
を転送するかを制御する駆動信号であることを特徴とし
ている。

【００２８】上記構成によれば、双方向垂直電荷転送手
段の一方の出力端には選択転送手段が、他方の出力端に
は水平電荷転送手段が接続されることになる。このと
き、双方向垂直電荷転送手段に転送された信号電荷が駆
動信号に制御されて選択転送手段に入力された場合には
部分画像が出力される。一方、駆動信号により水平電荷
転送手段に入力された場合には全画像が出力される。

【００２９】これにより、複雑な回路などを設けない容
易な構成で、選択的に２つの異なる転送速度で画像を出
力するマルチ読み出しのイメージセンサを実現すること
ができる。

【００３０】請求項４に記載のイメージセンサは、マト
リクス状に配置され、入射光量に応じて信号電荷を蓄積
する複数の光電変換部と、該光電変換部の各列に沿って
配置された複数の垂直電荷転送部からなり、光電変換部
から取り込んだ信号電荷を各垂直電荷転送部から同時に
１画素ずつ順次送り出すことが可能な垂直電荷転送手段
と、該垂直電荷転送手段から送出された信号電荷を水平
ライン単位で転送する複数の水平電荷転送手段と、該水
平電荷転送手段の個数と同数またはそれより１つ少ない
個数で、垂直電荷転送手段から送出される信号電荷を一
時的に記憶した後、上記水平電荷転送手段に信号電荷を
転送する電荷記憶転送手段（例えば、垂直ＣＣＤ）と、
垂直電荷転送手段からの信号電荷を上記電荷記憶転送手
段に順次記憶させた後、垂直電荷転送手段と電荷記憶転
送手段とが非導通状態となるように制御する制御手段と
を備えることを特徴としている。

【００３１】上記構成によれば、光電変換部にて生成さ
れた信号電荷は垂直電荷転送手段を介して１つの電荷記
憶転送手段に転送され、一時的に信号電荷が保持され
る。この間、他の電荷記憶転送手段がある場合には光電
変換部に蓄積された新たな信号電荷が上記同様に他の電
荷記憶転送手段に順次転送され一時的に保持される。す
べての電荷記憶転送手段に信号電荷が記憶された後、制
御手段によって垂直電荷転送手段と電荷記憶転送手段と
が非導通状態となるように制御される。

【００３２】ここで、信号電荷が保持されている各電荷
記憶転送手段には水平電荷転送手段がそれぞれ接続され
ているので、すべての水平電荷転送手段がそれぞれ独立
の動作を行うことが可能となる。これにより、複数の水
平電荷転送手段から並行して信号電荷を転送することが
できるので、１つのイメージセンサで複数の画像を同時
に出力することが可能となる。

【００３３】この結果、領域ごとに光学系やイメージセ
ンサを用意する必要がないので、コストおよび設置を行
うための作業を低減することができる。また、それらを
設置するための空間を要することもない。さらに、複数
の光学系やイメージセンサを配置した場合に比べて、画
素同士の対応をとるための複雑な処理や調整を行わなく
てよいので、全体としての装置の処理速度を向上させる
ことができる。

【００３４】また、各々の水平電荷転送手段の大きさな
どを変更することで、各水平電荷転送手段の転送速度や
転送範囲に相違を持たせ、複数の異なった特性の画像を
並行して出力することもできる。これにより、通常の速
度で全体画像を転送しながら高速に部分画像を転送する
ことなどが可能となる。

【００３５】請求項５に記載のイメージセンサは、請求
項４に記載の構成に加えて、上記垂直電荷転送手段が各
垂直電荷転送部の長手方向の両端部に出力端を有し、２
つの出力端にそれぞれ信号電荷を転送することが可能な
双方向垂直電荷転送手段であり、第１の水平電荷転送手
段が電荷記憶転送手段を介して双方向垂直電荷転送手段
の一方の出力端に接続されると共に、第２の水平電荷転
送手段が他方の出力端に直接接続され、上記制御手段
が、上記双方向垂直電荷転送手段と電荷記憶転送手段と
を接続する接続手段と、該接続手段により双方向垂直電
荷転送手段と電荷記憶転送手段とが導通状態のときには
双方向垂直電荷転送手段を駆動して電荷記憶転送手段に
信号電荷を転送する一方、双方向垂直電荷転送手段と電
荷記憶転送手段とが非導通状態のときには双方向垂直電
荷転送手段を駆動して第２の水平電荷転送手段に信号電
荷を転送するように制御する駆動信号とからなることを
特徴としている。

【００３６】上記構成によれば、双方向垂直電荷転送手
段の一方の出力端には電荷記憶転送手段が、他方の出力
端には第２の水平電荷転送手段が接続されることにな
る。このとき、接続手段により双方向垂直電荷転送手段
と電荷記憶転送手段とが導通状態のときには、双方向垂
直電荷転送手段に転送された信号電荷は駆動信号に制御
されて電荷記憶転送手段に入力される。一方、接続手段
により双方向垂直電荷転送手段と電荷記憶転送手段とが
非導通状態のときには、双方向垂直電荷転送手段に転送
された信号電荷は駆動信号に制御されて第２の水平電荷
転送手段に入力される。これにより、容易に２つの水平
電荷転送手段から並列して画像を出力することが可能と
なる。

【００３７】請求項６に記載のイメージセンサは、請求
項４に記載の構成に加えて、上記垂直電荷転送手段が各
垂直電荷転送部の長手方向の一方の端部に出力端を有す
る単方向垂直電荷転送手段であり、上記制御手段が第１
の水平電荷転送手段が接続された電荷記憶転送手段と第
２の水平電荷転送手段とのどちらを単方向垂直電荷転送
手段に接続するかを切り換える切換手段であることを特
徴としている。

【００３８】上記構成によれば、単方向垂直電荷転送手
段の出力端には切換手段が接続されることになる。この
とき、まず、切換手段によって、単方向垂直電荷転送手
段と電荷記憶転送手段とを接続しておく。電荷記憶転送
手段に信号電荷が保持されると、第２の水平電荷転送手
段と単方向垂直電荷転送手段とが接続される。これによ
り、容易に２つの水平電荷転送手段から並列して画像を
出力することが可能となる。

【００３９】請求項７に記載のイメージセンサは、請求
項４に記載の構成に加えて、上記垂直電荷転送手段が、
各垂直電荷転送部の長手方向の両端部に出力端を有し、
２つの出力端にそれぞれ信号電荷を転送することが可能
な双方向垂直電荷転送手段であり、上記制御手段が、第
１の水平電荷転送手段が接続された第１の電荷記憶転送
手段と双方向垂直電荷転送手段とを接続する接続手段
と、第２の水平電荷転送手段が接続された第２の電荷記
憶転送手段と第３の水平電荷転送手段とのどちらを双方
向垂直電荷転送手段に接続するかを切り換える切換手段
と、上記接続手段により双方向垂直電荷転送手段と第１
の電荷記憶転送手段とが導通状態のときには双方向垂直
電荷転送手段を駆動して第１の電荷記憶転送手段に信号
電荷を転送する一方、双方向垂直電荷転送手段と第１の
電荷記憶転送手段とが非導通状態のときには双方向垂直
電荷転送手段を駆動して切換手段に信号電荷を転送する
ように制御する駆動信号とからなることを特徴としてい
る。

【００４０】上記構成によれば、双方向垂直電荷転送手
段の一方の出力端には接続手段が、他方の出力端には切
換手段が接続されることになる。このとき、接続手段に
より双方向垂直電荷転送手段と第１の電荷記憶転送手段
とが導通状態のときには、双方向垂直電荷転送手段に転
送された信号電荷は駆動信号に制御されて第１の電荷記
憶転送手段に入力される。一方、接続手段により双方向
垂直電荷転送手段と第１の電荷記憶転送手段とが非導通
状態のときには、双方向垂直電荷転送手段に転送された
信号電荷は駆動信号に制御されて切換手段に入力され
る。そして、切換手段によって、第２の電荷記憶転送手
段に信号電荷が保持された後に第３の水平電荷転送手段
に双方向垂直電荷転送手段が接続される。これにより、
容易に３つの水平電荷転送手段から並列して画像を出力
することが可能となる。

【００４１】請求項８に記載のイメージセンサは、請求
項４ないし７に記載の構成に加えて、上記水平電荷転送
手段の内の少なくとも１つを、垂直電荷転送手段から送
出された信号電荷を画素単位で任意に選択して転送する
選択転送手段に置き換えることを特徴としている。

【００４２】上記構成によれば、選択転送手段は水平１
ライン中の画素を任意に選択できるので、本発明のイメ
ージセンサは、請求項４ないし７に記載の効果に加え
て、固定範囲の画像を得る動作と任意の領域画像を高速
に得る動作とを並行して行うことができる。

【００４３】請求項９に記載のイメージセンサは、請求
項１ないし３、または８に記載の構成に加えて、上記選
択転送手段が、出力選択信号に基づいて開閉を行うこと
により各垂直電荷転送部から同時に送出された信号電荷
を任意に選択する複数の選択用スイッチング素子と、掃
出選択信号に基づいて開閉を行うことにより上記選択用
スイッチング素子に選択されなかった信号電荷を掃き捨
てる複数の掃出用スイッチング素子とからなることを特
徴としている。

【００４４】上記構成によれば、選択転送手段に転送さ
れた信号電荷は、選択用スイッチング素子によって必要
な信号電荷が選択される一方、掃出用スイッチング素子
によって不要な信号電荷が掃き捨てられる。これによ
り、選択転送手段は複数のスイッチング素子のみで構成
されているので、容易な構成で選択転送手段を構成する
ことが可能となる。

【００４５】

【発明の実施の形態】

〔実施の形態１〕本発明の実施の形態１について図１な
いし図２０に基づくとともに、図３６および図３８を参
照して説明すれば、以下の通りである。

【００４６】本実施の形態にかかるイメージセンサは、
図１に示すように、光電変換受光素子１、垂直ＣＣＤ
２、バッファ３、選択用スイッチング素子４、および掃
出用スイッチング素子６を有する。

【００４７】光電変換受光素子（光電変換部）１は、縦
ｎ個×横ｍ個のマトリクス状に配置され受光部を形成し
ている。光電変換受光素子１は、入射光量に応じて信号
電荷を蓄積し、あるタイミングで垂直ＣＣＤ２にそれを
転送する。なお、本実施の形態では、説明を簡単にする
ために、ｎ＝６およびｍ＝８として縦６画素×横８画素
＝全４８画素で構成される受光部を例にして説明を行
う。ただし、この数値は本実施の形態を限定するもので
はない。

【００４８】垂直ＣＣＤ（垂直電荷転送手段）２は、光
電変換受光素子１の横の個数と同数個（ここでは、８
個）の垂直ＣＣＤ部（垂直電荷転送部）からなり、各垂
直ＣＣＤ部は光電変換受光素子１の各縦１列に隣接して
垂直方向に配置される。垂直ＣＣＤ２は、図中左隣の光
電変換受光素子１から転送された上記電荷を、一方の端
部に設けられた出力端からその電荷を１画素ずつ順次送
り出す。つまり、８個の垂直ＣＣＤ部から同時に電荷が
送出されることによって、１行単位でバッファ３に電荷
が転送される。

【００４９】また、図２に示すように、垂直ＣＣＤ２に
は、光電変換受光素子１で生成された電荷を垂直ＣＣＤ
２内に転送させるための電荷転送信号Ｃ₁₀を入力する電
荷転送信号線１０が接続されている。さらに、垂直ＣＣ
Ｄ２には、垂直ＣＣＤ２を駆動して、電荷を下方向へ移
動させるための垂直ＣＣＤ駆動信号Ｃ₁₁を入力する垂直
ＣＣＤ駆動信号線１１が接続されている。

【００５０】バッファ３は、図１に示すように、垂直Ｃ
ＣＤ２の出力端に接続され、垂直ＣＣＤ２からの電荷を
一時的に保持する。また、バッファ３の利得を調整する
ことで、垂直転送路ごとの感度の違いを調整することが
できる。

【００５１】選択用スイッチング素子４は、例えばＦＥ
Ｔ（Field Effect Transistor)などからなり、そのドレ
インがバッファ３に接続され、ソースが出力信号線８に
接続され、ゲートが出力選択信号線５に接続される。こ
の選択用スイッチング素子４は、出力選択信号線５に入
力される出力選択信号に基づいて、バッファ３内の必要
な電荷のみを選択して出力信号線８に導く。

【００５２】掃出用スイッチング素子６は、例えばＦＥ
Ｔなどからなり、そのドレインがバッファ３に接続さ
れ、ソースが掃出信号線９に接続され、ゲートが掃出選
択信号線７に接続される。上記掃出信号線９は接地され
ている。この掃出用スイッチング素子６は、選択用スイ
ッチング素子４で選択されなかった電荷を、掃出選択信
号線７に入力される掃出選択信号に基づいて選択して掃
出信号線９に導く。

【００５３】なお、請求項１に記載の選択転送手段は、
バッファ３、選択用スイッチング素子４、出力選択信号
線５、掃出用スイッチング素子６、掃出選択信号線７、
出力信号線８、および掃出信号線９に対応している。

【００５４】上記構成によるイメージセンサの動作を、
図２に示すように、全４８画素のうち中央部の縦３画素
×横３画素の９画素で形成される有効領域１２のみを出
力する場合を例にあげて説明する。この動作を行う場合
には、図３に示すような駆動クロックを発生させる。

【００５５】なお、この説明に際して上記選択用スイッ
チング素子４を図中右から４ａないし４ｈとし、掃出用
スイッチング素子６を６ａないし６ｈとして説明する。
また、図３におけるＣ_4aないしＣ_4hは選択用スイッチン
グ素子４ａないし４ｈに印加される出力選択信号を表
し、Ｃ_6aないしＣ_6hは掃出用スイッチング素子６ａない
し６ｈに印加される掃出選択信号を表している。また、
Ｃ₈ は出力信号線８から出力される信号を示している。

【００５６】照射された光量に応じた電荷が光電変換受
光素子１にて生成され（図５参照）、図３に示す電荷転
送信号Ｃ₁₀がＨレベルになると全４８画素の電荷が垂直
ＣＣＤ２に転送される（図６参照）。転送された電荷は
垂直ＣＣＤ駆動信号Ｃ₁₁がＨレベルになると、最下部の
１行分からバッファ３に転送される。そして、垂直ＣＣ
Ｄ駆動信号Ｃ₁₁を一旦Ｌレベルにすると同時に掃出用ス
イッチング素子６ａないし６ｈをＯＮとする。つまり、
最も下の１行目には必要な画素が存在しないため、選択
用スイッチング素子４ａないし４ｈは全てＯＦＦとし、
掃出用スイッチング素子６ａないし６ｈを同時にＯＮと
して全ての電荷を一度に掃き出す（図７参照）。次の１
行も同様に行う（図８参照）。

【００５７】下から３行目から５行目の画素には必要と
する画素が３画素ずつ存在する。したがって、この場
合、掃出用スイッチング素子６ａ・６ｂ、６ｆないし６
ｈをＯＮにして計５画素を掃き捨て、選択用スイッチン
グ素子４ｃないし４ｅを順次１つずつＯＮにして３つの
画素を順に１つずつ出力する（図９〜図１１参照）。最
後の行は、最初の行と同様に全て画素を掃き出す（図１
２参照）。

【００５８】このようにして、転送すべき電荷は選択用
スイッチング素子４ａないし４ｈに選択され出力信号線
８より順次出力される一方、不要な画素の電荷は掃出用
スイッチング素子６ａないし６ｈにより掃出信号線９へ
出力される。

【００５９】なお、図７や図１２のように、全ての電荷
を一度に放出する場合には掃出信号線９に流れる電流が
大きくなる場合があるため、まず、掃出用スイッチング
素子６ａないし６ｄのみをＯＮとして半分を掃き出し
（図１３（ａ）参照）、その後、掃出用スイッチング素
子６ｅないし６ｈをＯＮとして残りの半分を掃き出す構
成としてもよい（図１３（ｂ）参照）。この場合の駆動
クロックは、図４に示す通りである。

【００６０】上記図３に示すような駆動クロックを発生
させる手法としては、図１６に示すアルゴリズムを用い
れば容易に行うことができる。まず、比較のために、従
来のイメージセンサの動作を説明する。

【００６１】図３６に示す従来のＣＣＤイメージセンサ
で、縦６画素×横８画素の画像を転送する場合のフロー
チャートは、図１４に示すようになる。

【００６２】ステップ（以下Ｓと略称する）１０１で
は、光電変換受光素子１に受光された光量に応じた電荷
が発生する。これを垂直ＣＣＤ２に転送し、下からの行
数をカウントする縦カウンタの変数Ｉに１を代入する
（Ｓ１０２）。その後、垂直ＣＣＤ２を駆動し、下から
Ｉライン目の画素を表す電荷を水平ＣＣＤ１５に転送し
（Ｓ１０３）、右からの列数をカウントする横カウンタ
の変数Ｊに１を代入する（Ｓ１０４）。そして、水平Ｃ
ＣＤ１５を駆動し、出力信号線１６から１画素分の情報
が出力される（Ｓ１０５）。変数Ｊに１を加え（Ｓ１０
６）、Ｓ１０７で変数Ｊが８を越えていなければＳ１０
５へ戻り処理を繰り返し、変数Ｊが８を越えていればＳ
１０８へ進む。すなわち、水平ＣＣＤ１５に転送された
水平１ライン分（８画素）の画像情報を全て出力するま
で出力を繰り返す。

【００６３】Ｓ１０８では、変数Ｉに１を加え、Ｓ１０
９で変数Ｉが６を越えていなければＳ１０３へ戻り、変
数Ｉが６を越えていれば処理を終了する。すなわち、垂
直ライン分だけＳ１０３〜Ｓ１０９の処理を繰り返すこ
とで全ての画素を出力する。結局、必要とする画素数に
関係なく、横の画素数×縦の画素数回（この場合は８×
６＝４８回）の出力を行う。

【００６４】次に、図３８に示す従来のイメージセンサ
で、縦６画素×横８画素の画像を水平１ライン単位で間
引いて部分転送を行う場合のフローチャートは、図１５
に示すようになる。

【００６５】Ｓ２０１〜Ｓ２０３は、上記Ｓ１０１〜Ｓ
１０３と同様に、発生した電荷を垂直ＣＣＤ２に転送
し、縦のカウント数を表す変数Ｉに１を代入すると、垂
直ＣＣＤ２が動作し、下からＩライン目の画素を表す電
荷が水平ＣＣＤ１５に転送される。ここで、変数Ｉは下
から何番目の水平ラインの画素が水平ＣＣＤ１５に転送
されたかを示しているため、Ｓ２０４では、変数Ｉが３
から５の範囲（２＜Ｉ＜６）である場合にはＳ２０５
へ、それ以外の場合にはＳ２１１の処理へと分岐する。

【００６６】Ｓ２１１では、掃出信号がＯＮとなり、掃
出信号線１０５より水平ＣＣＤ１５に転送された１ライ
ン全ての電荷が一括して掃き捨てられる。このとき、掃
き捨てが十分な時間以上この状態を保持したまま、掃出
信号をＯＦＦとし、Ｓ２０９の処理に移行する。

【００６７】一方、Ｓ２０４で変数Ｉが３から５の範囲
である場合にはＳ２０５〜Ｓ２０８の処理を行うが、こ
れは上述のＳ１０４〜Ｓ１０７の処理と同じである。す
なわち、水平ＣＣＤ１５に転送された水平１ライン分
（８画素）の画像情報を全て出力するまで出力を繰り返
す。

【００６８】Ｓ２０９では、変数Ｉに１を加え、Ｓ２１
０で変数Ｉが６を越えていなければＳ２０３へ戻り、変
数Ｉが６を越えていれば処理を終了する。すなわち、垂
直ライン分だけＳ２０３〜Ｓ２１０の処理を繰り返すこ
とで必要な画素が存在する水平ラインのみを出力する。
結局、必要とする画素数が存在する下から３・４・５番
目の３つの水平ラインの全ての画素を出力するため、３
×８（横画素数）＝２４回の出力を行う。なお、出力範
囲を変更する場合には、Ｓ２０４での変数Ｉとの比較に
用いた数値を変更する。例えば、有効な画素が下から２
〜４ライン目に含まれているならば、Ｓ２０４の比較式
を「１＜Ｉ＜５」に変更すればよい。

【００６９】これら従来例に対する本実施の形態におけ
る図２のイメージセンサの部分転送の動作は、図１６の
フローチャートに示す通りである。

【００７０】光電変換受光素子１には受光された光量に
応じた電荷が発生する。これを垂直ＣＣＤ２に転送し
（Ｓ１）、下からの行数をカウントする縦カウンタの変
数Ｉに１を代入する（Ｓ２）。その後、垂直ＣＣＤ２が
駆動し、下からＩライン目の画素を表す電荷をバッファ
３に転送する（Ｓ３）。

【００７１】上記変数Ｉは、下から何番目の水平ライン
の画素がバッファ３に転送されたかを示しているので、
Ｓ４では変数Ｉが３から５の範囲である場合にはＳ５へ
進み、それ以外の場合にはＳ１３の処理へ分岐する。Ｓ
１３では、掃出用スイッチング素子６を全てＯＮにする
ことにより、掃出信号線９から電荷を掃き出す。このと
き、掃き捨てに十分な時間以上この状態を保持したま
ま、掃出用スイッチング素子６を全てＯＦＦとし、Ｓ１
１の処理に移行する。

【００７２】一方、Ｓ５では、まず、掃き捨てるべき画
素である右から１・２・６・７・８番目の５画素に対応
する、掃出用スイッチング素子６ａ、６ｂ、６ｆ、６
ｇ、および６ｈのみをＯＮとし、それ以外の掃出用スイ
ッチング素子６ｃないし６ｅはＯＦＦのままとする（図
９参照）。次に、右からの列数をカウントする横カウン
タの変数Ｊに３を代入し（Ｓ６）、選択用スイッチング
素子４のうち右からＪ番目のみをＯＮとし、出力信号線
８より出力を行う（Ｓ７）。一定期間後この選択用スイ
ッチング素子４をＯＦＦとしＳ７を終了する。横カウン
タの変数Ｊの値に１を加え（Ｓ８）、Ｓ９で変数Ｊが５
を越えていなければＳ７・Ｓ８を繰り返し、変数Ｊが５
を越えていればＳ１０へ進む。Ｓ１０では、掃出用スイ
ッチング素子６の全てをＯＦＦとする。すなわち、Ｓ５
〜Ｓ１０の処理によって、水平１ライン分のうち有効な
画素である右から３・４・５番目の画素のみの出力を行
うことになる。

【００７３】このように、水平１ライン分のうち必要な
部分のみ出力を行うので、３画素を出力するためには３
回のみ出力を行えばよい。これは、図１５のアルゴリズ
ムを用いた従来例の場合のように、有効画素が含まれて
いるラインは全て出力する場合（水平１ラインで８回の
出力）に対し少ない回数しか出力しないため、従来と比
較してさらに高速な動作が可能となっている。

【００７４】Ｓ１０あるいはＳ１３の処理の後、縦カウ
ンタの変数Ｉに１を加え（Ｓ１１）、Ｓ１２で変数Ｉが
６を越えていなければＳ３へ戻り、変数Ｉが６を越えて
いれば処理を終了する。

【００７５】以上の処理により、撮像した画素のうち、
有効な画素が含まれている垂直ラインの数だけＳ４〜Ｓ
１１の処理を繰り返し、かつその中で有効な画素に対し
てのみＳ７〜Ｓ９の処理を行うことで、必要な画素のみ
出力している。この場合は、必要な画素である縦３画素
×横３画素＝９画素のみ出力している。これは上記従来
例の出力である４８画素や２４画素よりはるかに少な
く、高速化されていることがわかる。

【００７６】なお、出力範囲を変更する場合は、Ｓ４や
Ｓ９での変数Ｉ・Ｊとの比較に用いた数値、Ｓ５の掃き
捨てる画素の指定、およびＳ６の変数Ｊに代入する値を
変更すればよい。例えば、有効な画素が下から２〜４ラ
イン目で右から２・３番目に含まれているならば、Ｓ４
の比較式を「１＜Ｉ＜５」に、Ｓ９の比較式を「Ｊ＞
３」に、Ｓ５の掃出用スイッチング素子６を「６ａ・６
ｄ・６ｅ・６ｆ・６ｇ・６ｈ」に、Ｓ６の変数Ｊに代入
する値を「２」に変更すればよい。

【００７７】また、動作に必要な時間を垂直ＣＣＤ２が
駆動している時間までで考えると、図５〜図１２より、
１フレーム分の画像を出力する場合に必要なクロック数
は１９クロックである。しかしながら、従来の全ての画
素を出力する場合には、掃き捨てた残り４８−９＝３９
画素も転送しなければならないので、さらに３９クロッ
ク分も必要となる。このとき、本実施の形態のように水
平３ラインを掃き捨てる３クロック分は必要ないので、
結局、１９＋３９−３＝５５クロック必要となる。ま
た、水平ライン単位で掃き捨てを行う場合でも、下から
３〜５ラインの画像は全て転送するため、１ライン当た
り５画素分余分に転送することになり、１９＋３×５＝
３４クロック必要である。実際のイメージセンサの画素
数は遙に多いので、必要な部分の画素数と全体の画素数
との差が大きいほど、全体を出力する場合に比べ部分出
力時の速度は速くなる。

【００７８】また、上記実施の形態では、有効領域１２
が長方形もしくは正方形の領域の場合について述べた
が、以下の掃き出しデータ表および出力データ表に示す
データテーブルと図１７に示すアルゴリズムを用いるこ
とにより、あらゆる形状の領域の出力が可能となる。

【００７９】表１は掃き出しデータを示すものであり、
その行番号は下からの水平ライン番号を示すものであ
る。表１では行番号が１・２・６番の値は全て「１」で
あり、全ての画素を掃き出すことを示す。行番号が３・
４・５番の値は右から３・４・５番目が「０」であるの
で画素を掃き出さず、残りは掃き出すことを示す。この
「０」の領域は図２で示した有効領域１２の範囲を示
す。

【００８０】

【表１】

【００８１】表２は、出力すべきデータを示す。その行
番号は表１の行番号に対応している。列番号は出力する
位置を順に示したものであり、行番号が１・２・６番の
値は全て「０」であり、全ての画素を出力しないことを
示す。また、行番号が３・４・５番目の値は左から「３
・４・５」の値となっているが、これは図２における下
から３・４・５番目の水平ラインの各右から３・４・５
番目の画素をこの順に出力することを示す。つまり、
「０」以外の数値は図２の有効領域１２の範囲を出力す
る順も合わせて示している。

【００８２】

【表２】

【００８３】図１７は、この表１および表２を用いて、
任意の領域を出力する場合のアルゴリズムを示してい
る。

【００８４】Ｓ２１ないしＳ２３では、上述のＳ１ない
しＳ３と同様に、光電変換受光素子１で発生した電荷を
垂直ＣＣＤ２に転送し、変数Ｉに１を代入する。その
後、垂直ＣＣＤ２が動作し、下からＩライン目の画素を
表す電荷をバッファ３に転送する。

【００８５】次に、表１の掃き出しデータ表の行番号が
Ｉ番目のデータを変数Ｂに入力する（Ｓ２４）。変数Ｂ
に入力したデータを掃出選択信号線７に出力し掃出用ス
イッチング素子６を駆動する（Ｓ２５）。出力を保持す
る時間をカンウトする第１タイマをセットし（Ｓ２
６）、横カウンタの変数Ｊに１を代入し（Ｓ２７）、表
２の出力表の列番号がＪ番目のデータを変数Ｃに代入す
る（Ｓ２８）。つまり、変数Ｃには、出力表のＩ行Ｊ列
のデータが代入されることになる。Ｓ２９で、この変数
Ｃに代入した値が０ならばＳ３０へ移行し、変数Ｃの値
が０でないならばＳ３４へ移行する。つまり、変数Ｃの
値が０の場合は次の行に移行する。したがって、表２の
「０」の右にある数値は参照されないので無効である。

【００８６】ここで、変数Ｃの値が０でない場合は出力
すべき画素があるということであるので、選択用スイッ
チング素子４の右からＣ番目の出力のみをＯＮにし（Ｓ
３４）、出力を保持する時間をカンウトする第２タイマ
をセットし（Ｓ３５）、第２タイマが経過するのを待つ
（Ｓ３６）。第２タイマ経過後、ＯＮにしていた選択用
スイッチング素子４の選択出力をＯＦＦにし（Ｓ３
７）、横カウンタの変数Ｊに１を加え（Ｓ３８）、この
値が８を越えていればＳ３０に移行し、越えていなけれ
ばＳ２８へ戻り処理を繰り返す。

【００８７】Ｓ３０では、第１タイマが経過するのを待
ち、掃き出すべきデータを十分に掃き出し、その後掃出
用スイッチング素子６の掃出出力を全てＯＦＦにする
（Ｓ３１）。縦カウンタの変数Ｉに１を加えて（Ｓ３
２）、Ｓ３３で変数Ｉが６を越えていなければＳ２３へ
戻り、変数Ｉが６を越えていれば水平６ライン全ての処
理が終了する。

【００８８】なお、上記第１・第２タイマは、データを
十分に掃き出すための時間をカウントするためのもので
ある。第１タイマは、独立に時間をカウントしており、
設定した時間が経過したかどうかを判断する機能を持つ
ものとする。なお、このようなタイマ機能は一般的なも
のであるため詳細な説明は行わない。

【００８９】以上の動作により、必要な画素のみを出力
する高速駆動が可能となる。上記有効領域１２に対して
表１・表２のデータおよび図１７のアルゴリズムを用い
ると、電荷は図５〜図１２で示したように移動し、図１
６のアルゴリズムの実行と同じ結果を生む。しかしなが
ら、図１７のアルゴリズムは、図１６のアルゴリズムの
ような単純な長方形の領域に対してだけでなく、あらゆ
る形状の領域の出力を高速に実行することができる。

【００９０】例えば、図１８に示される色の濃い部分で
示されるような画像領域のみの情報が必要な場合でも、
表３で示される掃き出しデータと表４で示される出力デ
ータとを用いて、図１７のアルゴリズムを実行させれ
ば、高速に部分出力が可能である。なお、図１５で示さ
れる水平ライン単位の選択による高速化手法では、図１
８のように全ての水平ラインに必要な画素が含まれてい
る場合には全く高速化できない。

【００９１】

【表３】

【００９２】

【表４】

【００９３】この場合の動作を考えると、図１８の領域
は下の水平ラインからそれぞれ〔２・３〕、〔３・
４〕、〔４・５〕、〔５・６〕、〔６・７〕、〔７・
８〕の２画素ずつの情報が必要である。それぞれ必要な
部分以外を掃き出すのであるから、表３の掃き出しデー
タは、必要な部分が「０」、それ以外は「１」となり、
「１１１１１００１、１１１１００１１、１１１００１
１１、１１００１１１１、１００１１１１１、００１１
１１１１」となる。また、表４の出力データは、必要な
画素をそのまま並べればよく、それぞれ「２・３、３・
４、４・５、５・６、６・７、７・８」となる。

【００９４】これらのデータに対して図１７のアルゴリ
ズムを用いると、＜掃き出し（１１１１１００１）、出
力（２）、出力（３）、掃き出し（１１１１００１
１）、出力（３）、出力（４）、掃き出し（１１１００
１１１）、出力（４）、出力（５）、掃き出し（１１０
０１１１１）、出力（５）、出力（６）、掃き出し（１
００１１１１１）、出力（６）、出力（７）、掃き出し
（００１１１１１１）、出力（７）、出力（８）＞の順
に動作を行う。この場合の出力回数も、必要な画素数で
ある１２回のみである。以上により、図１８で示される
ような全水平ラインに必要な画素が含まれている場合で
も必要な画素のみの出力を行うことができることがわか
る。

【００９５】次に、図１９で示されるような場合を考え
る。これは縦２画素×横２画素の領域をそれぞれ１つの
画素で代表させた出力を行う場合の出力画素を示してお
り、画素の代表により１／２に縮小された画像を出力す
ることを意味する。このような場合でも、表５に示され
る掃き出しデータと表６で示される出力データとを用い
て、図１７のアルゴリズムを実行させれば、高速に部分
出力を行うことが可能である。

【００９６】

【表５】

【００９７】

【表６】

【００９８】この場合の動作を考えると、図１９の領域
は下の水平ラインからそれぞれ〔なし〕、〔２・４・６
・８〕、〔なし〕、〔２・４・６・８〕、〔なし〕、
〔２・４・６・８〕の情報が必要であるから、表５の掃
き出しデータは、「１１１１１１１１、１０１０１０１
０、１１１１１１１１、１０１０１０１０、１１１１１
１１１、１０１０１０１０」となる。また、表６の出力
データは、「なし、２・４・６・８、なし、２・４・６
・８、なし、２・４・６・８」となる。

【００９９】これらのデータに対して図１７のアルゴリ
ズムを用いると、＜掃き出し（１１１１１１１１）、掃
き出し（１０１０１０１０）、出力（２）、出力
（４）、出力（６）、出力（８）、掃き出し（１１１１
１１１１）、掃き出し（１０１０１０１０）、出力
（２）、出力（４）、出力（６）、出力（８）、掃き出
し（１１１１１１１１）、掃き出し（１０１０１０１
０）、出力（２）、出力（４）、出力（６）、出力
（８）＞の順に動作を行う。この場合の出力回数も、必
要な画素数である１２回のみである。以上より図１９で
示されるような画素が連続していない場合でも必要な画
素のみの出力を行うことができることがわかる。

【０１００】次に、図２０で示されるような場合を考え
る。これは中央部の縦６画素×横４画素の領域を出力す
るだけである。この場合、表７に示される掃き出しデー
タと表８で示される出力データとを用いて、図１７のア
ルゴリズムを実行させれば、左右に反転した画像を高速
に出力が可能である。

【０１０１】

【表７】

【０１０２】

【表８】

【０１０３】この場合の動作を考えると、図２０の領域
は全て〔３・４・５・６〕の情報が必要であるから、表
７の掃き出しデータは全て「１１００００１１」とな
る。また、表８の出力データは、全て「３・４・５・
６」とするはずであるが、左右反転させるために全て逆
順の「６・５・４・３」とする。

【０１０４】これらのデータに対して図１７のアルゴリ
ズムを用いると、＜掃き出し（１１００００１１）、出
力（６）、出力（５）、出力（４）、出力（３）、掃き
出し（１１００００１１）、出力（６）、出力（５）、
出力（４）、出力（３）、掃き出し（１１００００１
１）、出力（６）、出力（５）、出力（４）、出力
（３）、掃き出し（１１００００１１）、出力（６）、
出力（５）、出力（４）、出力（３）、掃き出し（１１
００００１１）、出力（６）、出力（５）、出力
（４）、出力（３）、掃き出し（１１００００１１）、
出力（６）、出力（５）、出力（４）、出力（３）＞の
順に動作を行う。ここで水平画素の出力順序が３・４・
５・６ではなく、逆の６・５・４・３になっているの
で、左右反転画像が出力されていることがわかる。ま
た、この場合の出力回数も、必要な画素数である２４回
のみである。これにより、水平ライン内で左右反転など
出力順序を変更した場合でも、必要な画素のみの出力を
行うことができることがわかる。

【０１０５】以上のように、本実施の形態にかかるイメ
ージセンサは、水平１ライン分の画素のうち必要な画素
だけを選択して部分画像を出力することができるので、
不要画素を転送する時間分だけ高速転送が可能となる。
この結果、イメージセンサの処理速度を向上させること
が可能となる。

【０１０６】また、本イメージセンサは画素単位で間引
きを行うため、水平ライン単位で出力する部分が違う不
定型な領域がある場合や目的の領域が複数ある場合で
も、全画像情報を出力するより十分に高速な転送が可能
となる。また、ライン単位の間引きを行っていた従来の
イメージセンサと比較しても、特に目的領域の画素数が
少ない場合には目的領域の形にかかわらず、高速に出力
することができる。

【０１０７】さらに、選択転送手段での画素の選択を１
つおきにして転送する画素数を１／２個とすることで１
／２に縮小した画像を出力することも可能となる。ま
た、複数を同時に選択して平均の値を出力する、すなわ
ち、隣接した画素ｎ個を同時に選択することで横方向に
１／ｎに圧縮した画像を取り出すことも可能となる。

【０１０８】〔実施の形態２〕本発明の実施の形態２に
ついて図２１および図２２に基づいて説明すれば、以下
の通りである。なお、説明の便宜上、前記の実施の形態
の図面に示した部材と同一の部材には同一の符号を付記
し、その説明を省略する。

【０１０９】本実施の形態のイメージセンサは、図２１
に示すように、実施の形態１の垂直ＣＣＤ２の代わりに
双方向垂直ＣＣＤ１３を備えるとともに、水平ＣＣＤ１
５および垂直ＣＣＤ駆動信号線１４を加えており、その
他の構成については実施の形態１と同じである。

【０１１０】双方向垂直ＣＣＤ（双方向垂直電荷転送手
段）１３は上下双方向に電荷を移動することができるＣ
ＣＤであり、光電変換受光素子１の横の個数と同数個
（ここでは、８個）の垂直ＣＣＤ部からなる。各垂直Ｃ
ＣＤ部は光電変換受光素子１の各縦１列に隣接して垂直
方向に配置される。また、各垂直ＣＣＤ部は、長手方向
の両端部に出力端を有し、図において、双方向垂直ＣＣ
Ｄ１３の下部の出力端には水平ＣＣＤ１５が接続され、
上部の出力端には選択転送手段が接続される。

【０１１１】なお、選択転送手段は、バッファ３、選択
用スイッチング素子４、出力選択信号線５、掃出用スイ
ッチング素子６、掃出選択信号線７、および出力信号線
８からなっている。また、選択転送手段と水平ＣＣＤ１
５とは上下が逆になってもよいことは言うまでもない。

【０１１２】上記双方向垂直ＣＣＤ１３には、光電変換
受光素子１で生成された電荷を双方向垂直ＣＣＤ１３内
に転送させる電荷転送信号Ｃ₁₀を入力するための電荷転
送信号線１０が接続される。さらに、双方向垂直ＣＣＤ
１３には、電荷を上方向に転送するように制御する垂直
ＣＣＤ駆動信号Ｃ₁₄を入力するための垂直ＣＣＤ駆動信
号線１４が接続されるとともに、電荷を下方向に転送す
るように制御する垂直ＣＣＤ駆動信号Ｃ₁₁を入力するた
めの垂直ＣＣＤ駆動信号１１が接続されている。

【０１１３】水平ＣＣＤ（水平電荷転送手段）１５は、
入力された１ライン分の電荷を１画素ずつ順に出力信号
線１６から出力する。水平ＣＣＤ１５が１ライン分の電
荷を出力信号線１６から出力し終わる毎に双方向垂直Ｃ
ＣＤ１３から１ライン分の転送が行われ、全ての電荷が
転送されることで１画面分の情報が出力される。なお、
水平ＣＣＤ１５は、水平ＣＣＤ駆動信号線２１に入力さ
れる水平ＣＣＤ駆動信号Ｃ₂₁により駆動される。

【０１１４】なお、請求項３記載の駆動信号は、垂直Ｃ
ＣＤ駆動信号Ｃ₁₁および垂直ＣＣＤ駆動信号Ｃ₁₄に対応
している。

【０１１５】上記構成によれば、光電変換受光素子１に
よって生成された電荷は、隣接する垂直ＣＣＤ部に転送
される。双方向垂直ＣＣＤ１３では、下へ転送する垂直
ＣＣＤ駆動信号Ｃ₁₁により水平ＣＣＤ１５に１行単位で
電荷が転送されるか、あるいは上へ転送する垂直ＣＣＤ
駆動信号Ｃ₁₄により選択転送手段へ１行単位で電荷が転
送される。

【０１１６】すなわち、本実施の形態のイメージセンサ
は、垂直ＣＣＤ駆動信号線１４を用いずに、双方向垂直
ＣＣＤ１３、垂直ＣＣＤ駆動信号線１１、および水平Ｃ
ＣＤ１５にて出力信号線１６より通常の全画面の出力を
通常の速度で得る場合と、垂直ＣＣＤ駆動信号線１１を
用いずに、双方向垂直ＣＣＤ１３、垂直ＣＣＤ駆動信号
線１４、および選択転送手段にて出力信号線８より任意
の領域の出力を高速に得る場合との２種類の出力系を持
つイメージセンサとなる。

【０１１７】したがって、どちらの出力系に送られる情
報も同一の受光面により得られたものであるため、双方
の出力間の画素のずれや拡大率（１画素が表現する面
積）の違いは基本的に存在しない。このため、どちらの
出力系から得た画像であっても、画像処理などにより面
積などの計測を行っても全く同じ結果が得られる。

【０１１８】これにより、別の光学系やイメージセンサ
を用意した場合と比べて、２つの光学系やイメージセン
サ間の複雑な調整や、２つの画像出力間の相関関係を求
めるための複雑な計算を行う必要はない。また、温度や
振動による調整後の両者のずれも全く気にする必要がな
くなる。つまり、異なるアスペクト比や転送周期を持つ
画像を容易かつ高精度に得ることができる。さらに、イ
メージセンサは１台でよいので、コスト、設置する空
間、および設置にかかる作業を低減することができる。

【０１１９】また、上部の選択転送手段により全領域を
選択出力する場合と、下部の水平ＣＣＤ１５で全領域を
転送する場合とでは転送する領域は同じになるが、それ
ぞれの出力系から転送される画素の順序が異なるなどの
違いがある。しかし、それ以上に２つの出力系を別々に
持つということは以下の大きな特徴がある。

【０１２０】すなわち、水平ＣＣＤ１５から出力を得る
ことは、通常のＣＣＤ撮像素子で映像を得ることと全く
同じであるため、従来同様ＮＴＳＣ（National Televis
ionSystem Committee) などの規格に合致したタイミン
グで信号を出力することに特化させることができる。一
方、選択転送手段を用いた部分読み出し動作による任意
の範囲の画像出力は、ＮＴＳＣなどの決まった形態で転
送せずに、接続される画像処理装置に転送するのに都合
のよいタイミングや速度に特化させる構成や、高速化の
ために特化させた構成など、自由に設計することができ
る。

【０１２１】このように自由に設計しても、２つの出力
の各々の性能を落とすことがないので、各々の目的に合
わせて自由に選択して使用する多機能化が可能となる。
なお、本実施の形態では、高速化が目的である双方向垂
直ＣＣＤ１３、垂直ＣＣＤ駆動信号線１４、および選択
転送手段を用いた部分読み出しの高速動作に何ら影響を
与えることなく通常の画面を得ることができる。

【０１２２】なお、図２１では、２つの出力系は全ての
画素をその対象としていたが、これに限られることはな
い。例えば、図２２に示すように、受光部の画素数（光
電変換受光素子数）を縦６画素×横１６画素として、双
方向垂直ＣＣＤ１３の上部に接続され受光部の全ての画
素を対象とした幅１６画素分の水平ＣＣＤ２６と、双方
向垂直ＣＣＤ１３の下部に接続され高速部分読出部とし
て中央の縦６画素×横８画素を対象とした選択転送手段
と、左右の縦６画素×横４画素の２つの部分それぞれか
ら電荷を掃き出す電荷掃出部２９・３０とを備える構成
としてもよい。なお、水平ＣＣＤ２６は、水平ＣＣＤ駆
動信号線２８に入力される水平ＣＣＤ駆動信号Ｃ₂₈によ
り駆動される。このようなイメージセンサは、高速な部
分転送を行うべき領域が中央部に限定しているような場
合に用いることができる。

【０１２３】これによれば、垂直ＣＣＤ駆動信号Ｃ₁₄に
よって双方向垂直ＣＣＤ１３内の電荷を上方向に移動さ
せ、水平ＣＣＤ２６に入力させると、水平ＣＣＤ２６の
出力信号線２７から全ての電荷が出力される。一方、垂
直ＣＣＤ駆動信号Ｃ₁₁によって双方向垂直ＣＣＤ１３内
の電荷を下方向へ移動させ、選択転送手段および電荷掃
出部２９・３０に入力させる。すると、選択転送手段に
入力された中央の縦６画素×横８画素分の電荷は出力信
号線８から必要な電荷のみが選択出力されるとともに、
電荷掃出部２９・３０に入力された左右の縦６画素×横
４画素分の電荷は掃き捨てられる。

【０１２４】これにより、図２１の構成のイメージセン
サと同様に、通常速度の転送と高速の転送との２種類の
出力系を持つイメージセンサとすることができる。この
場合、下部の選択転送手段の高速部分読出部が対象とす
る横方向の画素数を限定することで、横方向すべての画
素に対応するように高速読出部の回路構成をする場合に
比べて、回路が簡略化され、コスト的にも有利になる。

【０１２５】なお、本実施の形態では、双方向垂直ＣＣ
Ｄ１３に水平ＣＣＤ１５あるいは水平ＣＣＤ２６が接続
されているが、双方向垂直ＣＣＤ１３の最端部の電荷が
これら水平ＣＣＤに流れ出たり、逆に流れ込んだりする
ことはない。

【０１２６】また、本実施の形態では、双方向垂直ＣＣ
Ｄ１３を用いて２つの出力系に電荷を移動させている
が、単方向の垂直ＣＣＤとスイッチ回路を用いて、２つ
の出力系の切り換えを行う構成とすることも可能であ
る。しかしながら、この場合、スイッチ回路を設けるた
め構成が複雑になるので、双方向垂直ＣＣＤ１３を用い
る構成の方が望ましい。

【０１２７】なお、上記実施の形態１および２では、垂
直ＣＣＤ２あるいは双方向垂直ＣＣＤ１３の出力をバッ
ファ３を介して転送しているが、垂直ＣＣＤ２の出力を
選択用スイッチング素子４および掃出用スイッチング素
子６に直接接続してもよい。

【０１２８】〔実施の形態３〕本発明の実施の形態３に
ついて図２３ないし図２５に基づいて説明すれば、以下
の通りである。なお、説明の便宜上、前記の実施の形態
の図面に示した部材と同一の部材には同一の符号を付記
し、その説明を省略する。

【０１２９】本実施の形態のイメージセンサは、図２３
に示すように、受光部の画素数を縦６画素×横１６画素
とする。したがって、双方向垂直ＣＣＤ１３における垂
直ＣＣＤ部の数は１６個となる。双方向垂直ＣＣＤ１３
の上部には接続手段２３を介して垂直ＣＣＤ（電荷記憶
転送手段）２４が接続され、垂直ＣＣＤ２４にはさらに
水平ＣＣＤ２６が接続される。双方向垂直ＣＣＤ１３の
下部には、中央８個の垂直ＣＣＤ部に水平ＣＣＤ１５が
接続されるとともに、左右４個の垂直ＣＣＤ部にそれぞ
れ電荷掃出部２９・３０が接続される。

【０１３０】垂直ＣＣＤ２４には、垂直ＣＣＤ２４を駆
動して、電荷を固体内で上方向に移動させるための垂直
ＣＣＤ駆動信号Ｃ₂₅を入力する垂直ＣＣＤ駆動信号線２
５が接続される。そして、垂直ＣＣＤ駆動信号Ｃ₂₅がＯ
ＦＦ状態のときには電荷は移動せずに固体内で保持さ
れ、ＯＮ状態となると移動を開始する。すなわち、垂直
ＣＣＤ２４は、画像情報を一時的に記憶するものであ
る。

【０１３１】水平ＣＣＤ２６は、受光部の全ての画素を
対象とした幅１６画素分に対応しており、垂直ＣＣＤ２
４からの１ライン分の電荷を１画素ずつ順次出力信号線
２７から出力する。この水平ＣＣＤ２６は、水平ＣＣＤ
駆動信号線２８に入力される水平ＣＣＤ駆動信号Ｃ₂₈に
より駆動される。

【０１３２】接続手段２３は、垂直ＣＣＤ２４に電荷が
記憶されている間は双方向垂直ＣＣＤ１３からの出力を
垂直ＣＣＤ２４に入力し、垂直ＣＣＤ２４に電荷が記憶
された後には双方向垂直ＣＣＤ１３からの出力が水平Ｃ
ＣＤ１５および電荷掃出部２９・３０に入力するように
接続制御を行う。

【０１３３】この接続手段２３は、ＦＥＴなどのスイッ
チング素子で構成すればよい。なお、垂直ＣＣＤ２４自
身にこの接続手段２３の機能を持たせることもできる。
これは、ＣＣＤが素子の電位の変化によって電荷を移動
させる素子であるため、ある一点を常時高いポテンシャ
ルにしておくことでその点以降への電荷の移動を阻止す
ることができるからである。

【０１３４】さらに、上記イメージセンサには、光電変
換受光素子１に照射される光量を制御するシャッター３
１が設けられる。このシャッター３１は、それに接続さ
れたシャッター駆動信号線３２にシャッター駆動信号Ｃ
₃₂を入力することにより、その動作が制御される。

【０１３５】なお、請求項５記載の駆動信号は、垂直Ｃ
ＣＤ駆動信号Ｃ₁₁・Ｃ₁₄・Ｃ₂₅に対応している。

【０１３６】上記構成によれば、双方向垂直ＣＣＤ１３
に転送された電荷は、垂直ＣＣＤ駆動信号Ｃ₁₄で上部へ
行単位で転送されるが、このとき、これと同期して垂直
ＣＣＤ駆動信号Ｃ₂₅も動作させることで垂直ＣＣＤ２４
に電荷を転送する。この処理を縦の画素数だけ行うこと
により、双方向垂直ＣＣＤ１３の電荷を全て垂直ＣＣＤ
２４に転送する。

【０１３７】この後、上下の垂直ＣＣＤを結んでいる接
続手段２３を電気的もしくは機械的な手段などで切断す
ると、接続手段２３より上の部分と下の部分とでは全く
独立の動作となる。このとき、接続手段２３より上部は
イメージセンサから光電変換受光素子１を取り除いた構
造であるが、すでに電荷が転送され記憶されているた
め、通常のイメージセンサが１フレームの画像を転送す
る場合と同等の動作で出力信号線２７から１フレームの
画像が出力することができる。

【０１３８】一方、接続手段２３より下部は、光電変換
受光素子１を含む１つのイメージセンサとなる。そし
て、新たに受光した画像を垂直ＣＣＤ駆動信号Ｃ₁₁で下
部へ行単位で転送し、電荷掃出部２９・３０にて電荷を
掃き捨てるとともに、水平ＣＣＤ１５にて通常のイメー
ジセンサと同等の動作を行い出力信号線１６より１フレ
ームの画像を出力する。

【０１３９】図２４のタイミングチャートに基づいて、
上記並列イメージセンサの動作を説明する。なお、各垂
直ＣＣＤの動作クロックは、各水平ＣＣＤの動作より遅
くしてある。これは、水平ＣＣＤは１つのＣＣＤが単独
で動作するため比較的高い周波数での動作が容易である
が、垂直ＣＣＤは複数の垂直ＣＣＤ部を互いに同期させ
て動作させなければならないので水平ＣＣＤほどの高速
駆動が困難だからである。

【０１４０】シャッター駆動信号Ｃ₃₂がＨレベルになる
とシャッター３１が１回目の動作を行い、光電変換受光
素子１に光が当てられる。変換された電荷は電荷転送信
号Ｃ₁₀の制御により双方向垂直ＣＣＤ１３に転送される
と、接続手段２３がＯＮ状態になる（図２４ではＣ₂₃で
示される）。このとき、垂直ＣＣＤ駆動信号線１４と垂
直ＣＣＤ駆動信号線２５とに互いに同期した垂直ＣＣＤ
駆動信号Ｃ₁₄および垂直ＣＣＤ駆動信号Ｃ₂₅を与えるこ
とにより、全ての電荷を垂直ＣＣＤ２４に転送する。こ
の間並行してシャッター３１が２回目の動作を行って、
光電変換受光素子１に新たな電荷が生成される。

【０１４１】２回目のシャッター駆動信号Ｃ₃₂がＬレベ
ルとなるのと同期して接続手段２３はＯＦＦ状態にな
り、接続手段２３より下に配置された構成要素とは独立
した動作が可能となる。よって、垂直ＣＣＤ２４に転送
された電荷は水平ＣＣＤ２６と連動して、縦６画素×横
１６画素で構成される１フレーム分の画像を独立して出
力信号線２７から出力信号Ｃ₂₇として順次転送すること
ができる。この間、新たに生成された電荷は、双方向垂
直ＣＣＤ１３に転送され、垂直ＣＣＤ駆動信号Ｃ₁₁によ
って受光部の下部にある水平ＣＣＤ１５と電荷掃出部２
９・３０とに順次転送される。この水平ＣＣＤ１５と双
方向垂直ＣＣＤ１３との連動により、中央の縦６画素×
横８画素で構成される１フレームの画像が出力信号Ｃ₁₆
として転送される。

【０１４２】さらに、シャッター３１が３回目の動作を
行って光電変換受光素子１にて電荷が生成され、同様に
水平ＣＣＤ１５と双方向垂直ＣＣＤ１３との連動によ
り、中央の縦６画素×横８画素で構成されるもう１フレ
ームの画像が出力信号線１６より出力される。

【０１４３】出力信号線１６から出力信号Ｃ₁₆が出力さ
れている間に、再びシャッター３１が連動して、上部の
垂直ＣＣＤ２４へ次に転送する電荷が生成され、以上の
動作が繰り返される。

【０１４４】図２５は、図２４のタイミングチャートの
うち、シャッター駆動信号Ｃ₃₂、電荷転送信号Ｃ₁₀、出
力信号Ｃ₁₆、および出力信号Ｃ₂₇のみを時間軸を拡大し
て表したものである。これにより、出力信号線１６には
周期Ｔ、出力信号線２７には周期２×Ｔ（＝２Ｔ）で画
像が出力されていることがわかる。

【０１４５】以上のように、本実施の形態にかかるイメ
ージセンサは、電荷を一時的に保持することができる垂
直ＣＣＤ２４を用いることによって、２つの水平ＣＣＤ
１５・２６から並列して画像を出力することができる。

【０１４６】したがって、並行して出力される画像は共
通の受光部より撮影された画像であるため、出力間で共
通の画素に関しては全くずれることなく出力する。よっ
て、ここで得られる各出力を別々の画像処理装置を用い
て処理しても面積や位置のずれは全くないので、２台の
イメージセンサを用いる場合のようにカメラの位置合わ
せや倍率などの物理的調整や、複雑な相関関係の計算な
どの処理が不要となる。すなわち、扱う画素数の異なっ
た複数の画像処理装置での並列処理においても、１台の
イメージセンサで位置ずれや面積の相違のない正確でか
つ効率のよい並列画像を出力することができる。これに
より、２台のイメージセンサを用いた場合に比べて、調
整などによる処理が必要ないので、高速な処理を行うこ
とができる。

【０１４７】また、本イメージセンサにおける２つの水
平ＣＣＤからは、領域の異なる周期的な画像を出力する
ことができる。このとき、本実施の形態以外のアスペク
ト比の水平ＣＣＤを用いたり、縦横の画素比や画素数な
どを変えたりすることにより、各種の周期で出力が可能
である。

【０１４８】また、一方の水平ＣＣＤの動作をもう他方
の水平ＣＣＤの動作に支障を与えない範囲で、非同期の
動作を行うことなどの動作が実現できる。例えば、上記
実施の形態では中央の縦６画素×横８画素の部分転送は
短時間で行えるので、受光領域全体の転送を妨げること
なく、全体転送の倍の周期で行っている。しかし、特に
部分転送を周期的に行う必要はなく、部分転送は全体転
送を妨げないタイミングであれば自由に動作させること
ができる。

【０１４９】これにより、全体転送を周期的に行いなが
ら、部分転送を必要な場合のみ動作させることで、少な
い待ち時間で部分転送を１フレームずつ行うことも可能
となる。すなわち、通常の画像転送を行いながら、部分
転送を高速に行うことができる。この結果、大きい領域
を一度に見る必要があるような画像処理を遅い周期で行
いながら、小さい画像の転送を短い周期で行うことで速
い周期での高速な部分画像処理を並行して行うことがで
きる。

【０１５０】〔実施の形態４〕本発明の実施の形態４に
ついて図２６ないし図２９に基づいて説明すれば、以下
の通りである。なお、説明の便宜上、前記の実施の形態
の図面に示した部材と同一の部材には同一の符号を付記
し、その説明を省略する。

【０１５１】本実施の形態のイメージセンサは、実施の
形態３の双方向垂直ＣＣＤ１３を垂直ＣＣＤ２に代え
て、実施の形態３と同様に２つの出力系を持つイメージ
センサを提供する構成である。

【０１５２】図２６に示すように、垂直ＣＣＤ（単方向
垂直電荷転送手段）２の下部には切換手段３５のａ側を
介して垂直ＣＣＤ３７が接続され、垂直ＣＣＤ３７には
さらに水平ＣＣＤ３８が接続される。また、切換手段３
５のｂ側を介して中央の縦６画素×横８画素に対応させ
て水平ＣＣＤ１５が接続されるとともに、左右の縦６画
素×横４画素に対応させて電荷掃出部２９・３０が接続
される。

【０１５３】切換手段３５は、垂直ＣＣＤ２の出力を垂
直ＣＣＤ３７に転送するか、水平ＣＣＤ１５および電荷
掃出部２９・３０に転送するかを制御する。

【０１５４】垂直ＣＣＤ３７は、前記実施の形態３の垂
直ＣＣＤ２４と同様に、撮像された１フレーム分の情報
が保持可能であり、垂直ＣＣＤ駆動信号線３６に入力さ
れる垂直ＣＣＤ駆動信号Ｃ₃₆により水平ＣＣＤ３８へ電
荷を転送する。

【０１５５】水平ＣＣＤ３８は、水平ＣＣＤ駆動信号線
４０に入力される水平ＣＣＤ駆動信号Ｃ₄₀により制御さ
れて出力信号線３９より電荷を転送する。

【０１５６】図２７のタイミングチャートに基づいて、
上記イメージセンサの動作を説明する。

【０１５７】シャッター駆動信号Ｃ₃₂がＨレベルになる
とシャッター３１が動作し、光電変換受光素子１に光が
当てられる。変換された電荷は電荷転送信号Ｃ₁₀により
垂直ＣＣＤ２に転送されると、切換手段３５がａ側にな
って垂直ＣＣＤ２は垂直ＣＣＤ３７に接続される（図２
７ではＣ₃₅で示される）。垂直ＣＣＤ駆動信号線１１と
垂直ＣＣＤ駆動信号線３６とに互いに同期した垂直ＣＣ
Ｄ駆動信号Ｃ₁₁および垂直ＣＣＤ駆動信号Ｃ₃₆を与える
ことにより、全ての電荷を垂直ＣＣＤ３７に転送する。
この間並行してシャッター３１が動作して、光電変換受
光素子１に新たな電荷が生成される。

【０１５８】２回目のシャッター駆動信号Ｃ₃₂がＬレベ
ルとなるのと同期して切換手段３５がｂ側になって、垂
直ＣＣＤ２は水平ＣＣＤ１５および電荷掃出部２９・３
０に接続される。一方、切換手段３５により切断された
垂直ＣＣＤ３７側の構成要素は単独動作が可能な状態と
なる。よって、先に垂直ＣＣＤ３７に転送された電荷
は、水平ＣＣＤ３８と連動して、縦６画素×横１６画素
で構成される１フレーム分の画像を出力信号線３９から
出力信号Ｃ₃₉として順次転送される。この間、新たに生
成された電荷は、垂直ＣＣＤ２に転送され、垂直ＣＣＤ
駆動信号Ｃ₁₁によって水平ＣＣＤ１５と電荷掃出部２９
・３０とに順次転送される。この水平ＣＣＤ１５と垂直
ＣＣＤ２との連動により、中央の縦６画素×横８画素で
構成される１フレームの画像が出力信号線１６より出力
される。

【０１５９】さらに、もう一度シャッター３１が動作し
て、光電変換受光素子１にて電荷が生成され、同様に中
央でのもう１フレームの画像が出力信号線１６より出力
される。

【０１６０】出力信号線１６から出力信号Ｃ₁₆が出力さ
れている間に、再びシャッター３１が連動して、垂直Ｃ
ＣＤ３７へ次に転送する電荷が生成され、以上の動作を
繰り返す。

【０１６１】図２８は、図２７のタイミングチャートの
うち、シャッター駆動信号Ｃ₃₂、電荷転送信号Ｃ₁₀、出
力信号Ｃ₁₆、および出力信号Ｃ₃₉のみを時間軸を拡大し
て表したものである。出力信号線１６には周期Ｔ、出力
信号線３９には周期２Ｔで画像が出力されていることが
わかる。

【０１６２】以上により、本実施の形態にかかるイメー
ジセンサは、電荷を一時的に保持することができる垂直
ＣＣＤ３７を用いることによって、実施の形態３と同様
に２つの水平ＣＣＤ１５・３８から並列して画像を出力
することができる。

【０１６３】実施の形態３との相違点は次の点にある。
実施の形態３では、垂直ＣＣＤ２４および水平ＣＣＤ２
６から得られる画像の出力は受光部の上部のラインから
順に転送されるとともに、双方向垂直ＣＣＤ１３および
水平ＣＣＤ１５から得られる画像の出力は下部のライン
から順に転送されるので、各々の出力においてラインの
転送順序が逆になっている。これに対し、本実施の形態
では２つの出力は共に下部のラインより転送される。

【０１６４】また、本実施の形態では、切換手段３５に
より垂直ＣＣＤ３７か水平ＣＣＤ１５かに転送先を切り
換えるので、この切換手段３５を含めた比較的複雑な配
線を必要とする。これに対して、実施の形態３では、双
方向垂直ＣＣＤ１３の上部に接続するかしないかだけの
単純なスイッチで構成できる接続手段２３を設けるだけ
でよいので、実施の形態３の構成の方が好ましい。

【０１６５】なお、本実施の形態のイメージセンサは、
図２９に示す構成とすることも可能である。これは、垂
直ＣＣＤ２に、水平ＣＣＤ４５、垂直ＣＣＤ３７、およ
び水平ＣＣＤ３８をこの順に直列に接続する構成であ
る。水平ＣＣＤ４５は、水平ＣＣＤ駆動信号線４６に入
力される水平ＣＣＤ駆動信号によってその駆動を制御さ
れる。つまり、上記水平ＣＣＤ駆動信号は、垂直ＣＣＤ
２からの電荷を出力信号線４７から出力するか垂直ＣＣ
Ｄ３７へ転送するかの制御を行っている。

【０１６６】この構成によると、垂直ＣＣＤ２からの電
荷はまず水平ＣＣＤ４５に転送される。転送された電荷
は、水平ＣＣＤ駆動信号がＯＦＦ状態のときには下部の
垂直ＣＣＤ３７に転送される。垂直ＣＣＤ３７で一時的
に保持された電荷は水平ＣＣＤ３８に転送され、出力信
号線３９から出力される。一方、水平ＣＣＤ駆動信号が
ＯＮ状態のときには、垂直ＣＣＤ２から転送された電荷
は、垂直ＣＣＤ３７へは転送されずに水平ＣＣＤ４５の
出力信号線４７から出力される。

【０１６７】この場合も図２６のイメージセンサと同様
に、垂直ＣＣＤ３７および水平ＣＣＤ３８により出力中
に、垂直ＣＣＤ２および水平ＣＣＤ４５により並列して
出力可能である。

【０１６８】しかしながら、以下の理由により、図２９
の構成より図２６の構成のイメージセンサの方が望まし
い。すなわち、図２６の構成の場合には切換手段３５に
より電荷の転送方向切り換えているため、垂直ＣＣＤ２
の電荷を垂直ＣＣＤ３７に転送する間において水平ＣＣ
Ｄ１５は自由に動作させることができるが、図２９の構
成の場合には水平ＣＣＤ４５を通して垂直ＣＣＤ３７へ
転送するため、この間は水平ＣＣＤ４５は出力動作を行
うことができない。したがって、図２９の構成より図２
６の構成のイメージセンサの方が並列動作をより高速に
行うことができる。

【０１６９】また、図２９の構成では、下部へも転送可
能な水平ＣＣＤ４５が切換手段３５の代わりをしている
ため、基本的に垂直ＣＣＤ２と水平ＣＣＤ４５と垂直Ｃ
ＣＤ３７との３つのＣＣＤの横の画素数は一致する必要
があるが、図２６の構成では切換手段３５と電荷掃出部
２９・３０を設けることにより、それぞれ自由に横方向
の画素数を決定することができる。

【０１７０】〔実施の形態５〕本発明の実施の形態５に
ついて図３０ないし図３２に基づいて説明すれば、以下
の通りである。なお、説明の便宜上、前記の実施の形態
の図面に示した部材と同一の部材には同一の符号を付記
し、その説明を省略する。

【０１７１】本実施の形態のイメージセンサは、実施の
形態３の構成に実施の形態４の構成を適用している。す
なわち、図３０に示すように、双方向垂直ＣＣＤ１３の
上部には接続手段２３を介して垂直ＣＣＤ２４および水
平ＣＣＤ２６がこの順に接続される。一方、双方向垂直
ＣＣＤ１３の下部には切換手段３５のａ側を介して垂直
ＣＣＤ３７および水平ＣＣＤ３８がこの順に接続され、
ｂ側を介して水平ＣＣＤ１５および電荷掃出部２９・３
０が接続される。これによって、本イメージセンサは、
出力が出力信号線１６・２７・３９から出力する３並列
イメージセンサとして動作することになる。

【０１７２】図３１のタイミングチャートに基づいて、
上記イメージセンサの動作を説明する。

【０１７３】シャッター駆動信号Ｃ₃₂がＨレベルになる
とシャッター３１が動作し、光電変換受光素子１に光が
当てられる。変換された電荷は電荷転送信号Ｃ₁₀により
双方向垂直ＣＣＤ１３に転送されると、切換手段３５が
ａ・ｂ側のどちらにも非接続なＯＦＦ状態となり、双方
向垂直ＣＣＤ１３より下の部分は独立した状態となる一
方、接続手段２３がＯＮ状態となって上部の垂直ＣＣＤ
２４と双方向垂直ＣＣＤ１３とが導通状態となる。そし
て、垂直ＣＣＤ駆動信号線１４と垂直ＣＣＤ駆動信号線
２５とに互いに同期した垂直ＣＣＤ駆動信号Ｃ₁₄および
垂直ＣＣＤ駆動信号Ｃ₂₅を与えることにより、全ての電
荷を垂直ＣＣＤ２４に転送する。この間並行してシャッ
ター３１が動作して、光電変換受光素子１に新たな電荷
が生成される。

【０１７４】２回目のシャッター駆動信号Ｃ₃₂がＬレベ
ルとなるのと同期して接続手段２３はＯＦＦ状態とな
り、垂直ＣＣＤ２４から上の構成要素は双方向垂直ＣＣ
Ｄ１３とは独立する。垂直ＣＣＤ２４で一時的に保持さ
れた電荷は、水平ＣＣＤ２６の出力信号線２７により、
縦６画素×横１６画素で構成される１フレーム分の画像
として転送される。

【０１７５】出力信号線２７より画像が出力されている
間に、新しく生成された電荷は、双方向垂直ＣＣＤ１３
に転送される。切換手段３５は接続手段２３がＯＦＦ状
態となるのと同期してｂ側になって、双方向垂直ＣＣＤ
１３は水平ＣＣＤ１５および電荷掃出部２９・３０に接
続される。そして、垂直ＣＣＤ駆動信号Ｃ₁₁により水平
ＣＣＤ１５および電荷掃出部２９・３０に電荷が転送さ
れ、出力信号線１６から中央の縦６画素×横８画素で構
成される１フレームの画像が出力される。

【０１７６】この間にもシャッター３１が動作して、光
電変換受光素子１にて電荷が生成される。そして、切換
手段３５をａ側とし、垂直ＣＣＤ駆動信号Ｃ₁₁・Ｃ₃₆が
互いに同期して動作することにより、新たに生成された
電荷は垂直ＣＣＤ３７に１フレーム分の画像として転送
される。この間にもまた、シャッター３１が操作して光
電変換受光素子１にて電荷が生成される。

【０１７７】垂直ＣＣＤ３７へ転送終了後は、切換手段
３５は再びｂ側になり、水平ＣＣＤ１５の出力信号線１
６より、中央の縦６画素×横８画素で構成されるもう１
フレームの画像が出力される。さらに、この間もまたシ
ャッター３１が動作して、垂直ＣＣＤ２４へ転送すべき
電荷が生成され、以上の動作を繰り返す。

【０１７８】図３２は、図３１のタイミングチャートの
うち、シャッター駆動信号Ｃ₃₂、電荷転送信号Ｃ₁₀、出
力信号Ｃ₁₆、出力信号Ｃ₂₇、および出力信号Ｃ₃₉のみを
時間軸を拡大して表したものである。出力信号線１６に
は周期Ｔ、出力信号線２７・３９には周期２Ｔで画像が
出力されていることがわかる。

【０１７９】以上により、本実施の形態にかかるイメー
ジセンサは、１台のイメージセンサで、並列して異なる
周期的な３種以上の画像出力が可能となる。このとき、
本実施の形態以外のアスペクト比の水平ＣＣＤを用いた
り、縦横の画素比、画素数などにより、各種の周期で出
力が可能となる。

【０１８０】また、一方の動作を他方の動作に支障を与
えない範囲で、非同期の動作を行うことなどの動作が実
現できる。例えば、常時周期的に全画像を出力しなが
ら、必要な場合のみ１フレーム単位で特定の部分の画像
を出力させる動作を行うこともできる。図３１・図３２
のタイミングチャートに示した例では、縦６画素×横１
６画素の周期２Ｔで画像が出力されている出力信号線２
７・３９は周期Ｔだけずれて動作している。よって、こ
の出力信号線２７・３９の出力を交互に出力すること
で、縦６画素×横１６画素の画像、および縦６画素×横
８画素の画像とも周期Ｔで出力可能となる。これは、１
つの受光面から、縦横比の違う画像を同じ周期でも撮影
可能であることを示す。この結果、実施の形態３・４の
構成による効果に加えて、１台のイメージセンサで、ハ
イビジョン用の画像と通常の画像とを両方同時に得るこ
とができる。

【０１８１】〔実施の形態６〕本発明の実施の形態６に
ついて図３３ないし図３５に基づいて説明すれば、以下
の通りである。なお、説明の便宜上、前記の実施の形態
の図面に示した部材と同一の部材には同一の符号を付記
し、その説明を省略する。

【０１８２】本実施の形態のイメージセンサは、図３３
に示すように、実施の形態５の水平ＣＣＤ１５および電
荷掃出部２９・３０の代わりに、選択転送手段を配置し
た構成である。すなわち、選択転送手段は、切換手段３
５のｂ側を介して双方向垂直ＣＣＤ１３と接続される。
なお、選択転送手段には縦６画素×横１６画素分の画素
が転送される。

【０１８３】また、切換手段３５を通して得られる電荷
は、出力選択信号により制御される選択用スイッチング
素子４によって選択されて出力信号線８から出力される
か、あるいは掃出選択信号により制御される掃出用スイ
ッチング素子６によって選択されて掃出信号線９に掃き
捨てられる。このとき、出力信号線８を通過する出力信
号Ｃ₈ は、さらに、信号通過フィルタ４１・４３によっ
て必要な部分の信号だけが選択され、それぞれ出力信号
線４２・４４から出力される。これは、２つの領域を完
全に同時に別の出力に転送するためのものである。

【０１８４】図３４・図３５のタイミングチャートに基
づいて、上記イメージセンサの実施の形態５と動作の異
なる部分のみの動作を説明する。

【０１８５】図３４は、選択転送手段による出力が行わ
れずに、水平ＣＣＤ２６および水平ＣＣＤ３８の出力信
号線２７および出力信号線３９から周期的に画像出力が
行われている場合のタイミングを示している。２つの出
力信号線２７・３９からは実施の形態５と同様の動作に
より、同様の範囲の画像が同様の周期で出力される。

【０１８６】この図において、シャッター駆動信号Ｃ₃₂
と垂直ＣＣＤ駆動信号Ｃ₁₁のＦで示される時間帯は、こ
れら２つの出力の動作に関係なく動作可能な時間帯を示
している。すなわち、これらの時間帯Ｆでは、選択転送
手段を用いる出力信号線８・４２・４４からの出力を得
るために、自由にシャッター３１や双方向垂直ＣＣＤ１
３などを使用することができる。

【０１８７】図３５は、図３４と同じ条件下で、シャッ
ター３１や双方向垂直ＣＣＤ１３を利用して、比較的小
さな２つの任意の範囲の画像を同時に出力する場合のタ
イミングを示している。２つの出力信号線４２・４４か
らは周期Ｔにて別々の出力信号Ｃ₄₂・Ｃ₄₄が出力されて
おり、周期２ＴのＣＣＤ全体の出力信号Ｃ₂₇・Ｃ₃₉と併
せて周期的な計４つの出力を同じ受光部から得ているこ
とがわかる。

【０１８８】これにより、本実施の形態にかかるイメー
ジセンサは、実施の形態５と同様に、共通の受光部より
撮影された画像を並行して出力することが可能である。
これに加えて、選択転送手段を設けているので、出力す
る画像の領域を任意に選択することできる。したがっ
て、画素数の少ない画像は高速に出力することができる
ので、リアルタイムの視覚処理を行う入力システムに用
いることができる。さらに信号通過フィルタ４１・４３
を設けることによって、各種別の処理が必要とする違っ
た大きさの領域の画像も同時に出力することができるた
め、１台のイメージセンサで複数の画像処理を並列して
行う並列画像処理システムの入力装置を実現できる。

【０１８９】なお、図３５において、出力信号Ｃ₄₂・Ｃ
₄₄は一定周期で小領域の画像を周期的に出力しているこ
とを示しているが、転送すべき領域の面積が同等であれ
ば、毎回転送領域を変更しても周期的な動作は可能であ
る。

【０１９０】また、図３４に示すように、周期的な画像
を出力信号線２７・３９から出力している場合でも、時
間帯Ｆは自由に使用できるため、この時間帯内であれば
任意のタイミングで必要な任意の領域の画像を１フレー
ム毎に変更して得ることも可能である。

【０１９１】さらに、出力信号線２７・３９からの出力
の周期を長くしたり、可変とするなどの自由度を持たせ
れば、全体としてより複雑なタイミングでより複雑なパ
ターンの画像を得ることができる。

【０１９２】次に、本実施の形態のイメージセンサをハ
イビジョン撮影用装置に応用する場合を考える。ハイビ
ジョン映像はこれまでの通常のＴＶ映像の２０万〜４０
万画素に比べて遙に多い約２００万画素を持つため、同
じ領域を撮影した場合、非常に高精細の画像を出力でき
るような仕様である。逆に同じ解像度であれば、通常の
カメラを用いた場合に比べて遙に広い領域（約５〜１０
倍）を撮影することができる。つまり、ハイビジョン用
のカメラをＦＡなどの工業分野で使用することで、一度
により多くのものを対象とした画像処理応用システムを
作ることが可能となる。

【０１９３】しかしその反面、画素の多い分ハイビジョ
ン画像を全て画像処理するには当然時間がかかることに
なる。また、ハイビジョン用のカメラの出力する１画面
分の画素量が多い分、１画面分の画像の出力にかかる時
間を短縮することは通常のこれまでのカメラより遙に困
難である。つまり、単にハイビジョンカメラとその画素
数を対象とした画像処理装置を組み合わせて画像応用装
置を実現しても、その処理速度は現在ＦＡ装置などで求
められてきている高速化に対応することは不可能であ
り、結果としてハイビジョンシステムを用いるメリット
はあまりないと言える。

【０１９４】また、先にも記したように、画像処理を必
要とする部分は全体ではなく、局所的な場合が多いが、
この局所的な部分を転送するためにハイビジョン用カメ
ラの映し出す全ての領域を転送するのは、これまでのカ
メラシステムを用いた場合よりさらに無駄な動作である
と言える。ただし、ハイビジョンシステムの応用は、１
度に非常に多くの領域を撮影できるメリットがあること
も事実である。

【０１９５】ここで、本実施の形態の全体領域の転送を
行いながら、高速な部分転送を実現できるイメージセン
サを適用すれば、例えば、次のような動作を行うことが
できる。

【０１９６】全体の領域（ハイビジョン全領域）を一定
の決められた周期で転送し、その画像を黙視用画像表示
装置や全体処理用の画像処理へ転送する。このとき、本
実施の形態では全体画像を平行して出力可能なため、ハ
イビジョン画像をより速い周期で転送することが可能で
ある。この全体処理用の画像処理装置では、目標のもの
がどこにあるかを判定するなどの処理を比較的遅い周期
もしくは必要時のみ行う。そして並行して目標領域のみ
の部分画像の転送を早い周期で転送し、少ない画素なら
ではの高速な画像処理を実行して部分的な高速画像フィ
ードバック制御を行う。本実施の形態では、部分転送で
きる範囲は任意であるため、目標物がずれた場合にはそ
の部分転送範囲を目標に合わせて変更することで目標物
が移動する場合にも使用可能となる。特に、ハイビジョ
ンカメラを用いた場合には全体が広いため、カメラを移
動させることなくこれまで以上に広く物体を追従するこ
とが可能である。

【０１９７】このように、全画素でハイビジョン映像を
撮影し、同時に部分転送をすることで、ハイビジョンの
広範囲の画像と、無駄のない必要部分の高速周期の画像
を同時に得ることが可能となっている。例えば、工場の
ラインの広範囲の部分を全体画像にて認識し、何がどこ
にあるかなどの認識を行い、同じカメラから得られる部
分画像により視覚を用いた高速なフィードバックによる
組み立てや調整作業を行うことが可能となる。しかも、
部分転送領域を自由に変更できることにより、調整部分
や組み立て部にバラツキがあっても対応できること、調
整部分や組み立て部が複数あっても対応できることなど
の特徴さえ持ち合わせる。

【０１９８】また、この広範囲の画像を撮影できること
は、これまで複数台のカメラを使用して初めて実現して
いたことを１台のカメラで行えることを意味する。した
がって、前記実施の形態に述べたように、カメラの設置
面積などが少なくなる効果に加えて、複数のカメラで行
う場合のカメラ間の座標調整やカメラの物理的配置など
の煩雑な作業を削除することが可能となる。

【０１９９】なお、本実施の形態では、２つの領域を同
時に出力するために、選択転送手段に２つの信号通過フ
ィルタ４１・４３を接続してるがこれに限られることは
ない。すなわち、出力したい領域が１つであればフィル
タは必要なく、また、出力したい領域が複数あれば、そ
の数に応じてフィルタの数を変えればよい。これは、上
記実施の形態１、２における選択転送手段に対しても同
様のことが言える。

【０２００】また、上記実施の形態３ないし６では、受
光時間を制限するためにシャッター３１およびそれを制
御するためのシャッター駆動信号線３２を用いている
が、これらの手段の有無は本発明を限定するものではな
い。つまり、周期的な動作を行う場合などはこれらの手
段を用いる必要がない場合もある。

【０２０１】

【発明の効果】以上のように、本発明の請求項１に記載
のイメージセンサは、マトリクス状に配置され、入射光
量に応じて信号電荷を蓄積する複数の光電変換部と、該
光電変換部の各列に沿って配置された複数の垂直電荷転
送部からなり、光電変換部から取り込んだ信号電荷を各
垂直電荷転送部から同時に１画素ずつ順次送り出す垂直
電荷転送手段と、該垂直電荷転送手段から送出された信
号電荷を画素単位で任意に選択して転送する選択転送手
段とを備える構成である。

【０２０２】これにより、水平１ライン分の画素のうち
必要な画素だけを選択して部分画像を出力することがで
きるので、不要画素を転送する時間分だけ高速転送が可
能となる。この結果、このイメージセンサを用いた画像
処理システムの処理速度を向上させることが可能となる
という効果を奏する。

【０２０３】請求項２に記載のイメージセンサは、マト
リクス状に配置され、入射光量に応じて信号電荷を蓄積
する複数の光電変換部と、該光電変換部の各列に沿って
配置された複数の垂直電荷転送部からなり、光電変換部
から取り込んだ信号電荷を各垂直電荷転送部から同時に
１画素ずつ順次送り出すことが可能な垂直電荷転送手段
と、該垂直電荷転送手段から送出された信号電荷を画素
単位で任意に選択して転送する選択転送手段と、上記垂
直電荷転送手段から送出された信号電荷を水平ライン単
位で転送する水平電荷転送手段と、上記垂直電荷転送手
段からの信号電荷が選択転送手段と水平電荷転送手段と
のどちらか一方に入力するように制御する制御手段とを
備える構成である。

【０２０４】これにより、選択転送手段によって部分画
像を高速に転送するか、水平電荷転送手段によって全画
像を通常の速度で転送するかを選択して出力することが
できるので、１つのイメージセンサで２つの異なる転送
速度で画像を出力するマルチ読み出しが可能となる。こ
の結果、複数のイメージセンサを用いた場合に比べて、
画像処理システムの処理速度を向上させることが可能と
なるという効果を奏する。

【０２０５】請求項３に記載のイメージセンサは、請求
項２に記載の構成に加えて、上記垂直電荷転送手段が各
垂直電荷転送部の長手方向の両端部に出力端を有し、２
つの出力端にそれぞれ信号電荷を転送することが可能な
双方向垂直電荷転送手段であり、上記選択転送手段が双
方向垂直電荷転送手段の一方の出力端に接続されると共
に、水平電荷転送手段が他方の出力端に接続され、上記
制御手段が双方向垂直電荷転送手段を駆動して２つの出
力端のどちらに信号電荷を転送するかを制御する駆動信
号である構成である。

【０２０６】これにより、複雑な回路などを設けない容
易な構成で、選択的に２つの異なる転送速度で画像を出
力するマルチ読み出しのイメージセンサを実現すること
ができるという効果を奏する。

【０２０７】請求項４に記載のイメージセンサは、マト
リクス状に配置され、入射光量に応じて信号電荷を蓄積
する複数の光電変換部と、該光電変換部の各列に沿って
配置された複数の垂直電荷転送部からなり、光電変換部
から取り込んだ信号電荷を各垂直電荷転送部から同時に
１画素ずつ順次送り出すことが可能な垂直電荷転送手段
と、該垂直電荷転送手段から送出された信号電荷を水平
ライン単位で転送する複数の水平電荷転送手段と、該水
平電荷転送手段の個数と同数またはそれより１つ少ない
個数で、垂直電荷転送手段から送出される信号電荷を一
時的に記憶した後、上記水平電荷転送手段に信号電荷を
転送する電荷記憶転送手段と、垂直電荷転送手段からの
信号電荷を上記電荷記憶転送手段に順次記憶させた後、
垂直電荷転送手段と電荷記憶転送手段とが非導通状態と
なるように制御する制御手段とを備える構成である。

【０２０８】これにより、すべての水平電荷転送手段が
それぞれ独立の動作を行うことが可能となるので、１つ
のイメージセンサで複数の画像を同時に出力することが
可能となる。この結果、複数のイメージセンサを用いた
場合に比べて、画像処理システムの処理速度を向上させ
ることが可能となる。また、各水平電荷転送手段の転送
速度や転送範囲に相違を持たせ、複数の異なった特性の
画像を並行して出力することもできるという効果を奏す
る。

【０２０９】請求項５に記載のイメージセンサは、請求
項４に記載の構成に加えて、上記垂直電荷転送手段が各
垂直電荷転送部の長手方向の両端部に出力端を有し、２
つの出力端にそれぞれ信号電荷を転送することが可能な
双方向垂直電荷転送手段であり、第１の水平電荷転送手
段が電荷記憶転送手段を介して双方向垂直電荷転送手段
の一方の出力端に接続されると共に、第２の水平電荷転
送手段が他方の出力端に直接接続され、上記制御手段
が、上記双方向垂直電荷転送手段と電荷記憶転送手段と
を接続する接続手段と、該接続手段により双方向垂直電
荷転送手段と電荷記憶転送手段とが導通状態のときには
双方向垂直電荷転送手段を駆動して電荷記憶転送手段に
信号電荷を転送する一方、双方向垂直電荷転送手段と電
荷記憶転送手段とが非導通状態のときには双方向垂直電
荷転送手段を駆動して第２の水平電荷転送手段に信号電
荷を転送するように制御する駆動信号とからなる構成で
ある。

【０２１０】これにより、容易に２つの水平電荷転送手
段から並列して画像を出力することが可能となるという
効果を奏する。

【０２１１】請求項６に記載のイメージセンサは、請求
項４に記載の構成に加えて、上記垂直電荷転送手段が各
垂直電荷転送部の長手方向の一方の端部に出力端を有す
る単方向垂直電荷転送手段であり、上記制御手段が第１
の水平電荷転送手段が接続された電荷記憶転送手段と第
２の水平電荷転送手段とのどちらを単方向垂直電荷転送
手段に接続するかを切り換える切換手段である構成であ
る。

【０２１２】これにより、容易に２つの水平電荷転送手
段から並列して画像を出力することが可能となるという
効果を奏する。

【０２１３】請求項７に記載のイメージセンサは、請求
項４に記載の構成に加えて、上記垂直電荷転送手段が、
各垂直電荷転送部の長手方向の両端部に出力端を有し、
２つの出力端にそれぞれ信号電荷を転送することが可能
な双方向垂直電荷転送手段であり、上記制御手段が、第
１の水平電荷転送手段が接続された第１の電荷記憶転送
手段と双方向垂直電荷転送手段とを接続する接続手段
と、第２の水平電荷転送手段が接続された第２の電荷記
憶転送手段と第３の水平電荷転送手段とのどちらを双方
向垂直電荷転送手段に接続するかを切り換える切換手段
と、上記接続手段により双方向垂直電荷転送手段と第１
の電荷記憶転送手段とが導通状態のときには双方向垂直
電荷転送手段を駆動して第１の電荷記憶転送手段に信号
電荷を転送する一方、双方向垂直電荷転送手段と第１の
電荷記憶転送手段とが非導通状態のときには双方向垂直
電荷転送手段を駆動して切換手段に信号電荷を転送する
ように制御する駆動信号とからなる構成である。

【０２１４】これにより、容易に３つの水平電荷転送手
段から並列して画像を出力することが可能となるという
効果を奏する。

【０２１５】請求項８に記載のイメージセンサは、請求
項４ないし７に記載の構成に加えて、上記水平電荷転送
手段の内の少なくとも１つを、垂直電荷転送手段から送
出された信号電荷を画素単位で任意に選択して転送する
選択転送手段に置き換える構成である。

【０２１６】これにより、選択転送手段は水平１ライン
中の画素を任意に選択できるので、請求項４ないし７に
記載の効果に加えて、固定範囲の画像を得る動作と任意
の領域画像を高速に得る動作とを並行して行うことがで
きるという効果を奏する。

【０２１７】請求項９に記載のイメージセンサは、請求
項１ないし３、または８に記載の構成に加えて、上記選
択転送手段が、出力選択信号に基づいて開閉を行うこと
により各垂直電荷転送部から同時に送出された信号電荷
を任意に選択する複数の選択用スイッチング素子と、掃
出選択信号に基づいて開閉を行うことにより上記選択用
スイッチング素子に選択されなかった信号電荷を掃き捨
てる複数の掃出用スイッチング素子とからなる構成であ
る。

【０２１８】これにより、選択転送手段は複数のスイッ
チング素子のみで構成されているので、容易な構成で選
択転送手段を構成することが可能となるという効果を奏
する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１にかかるイメージセンサ
の構成を示す構成図である。

【図２】上記イメージセンサの有効画素領域を示す説明
図である。

【図３】上記イメージセンサの駆動クロックを示すタイ
ミングチャートである。

【図４】上記イメージセンサの他の駆動クロックを示す
タイミングチャートである。

【図５】光電変換受光素子に電荷が蓄積された状態を示
す説明図である。

【図６】垂直ＣＣＤへ電荷が転送された状態を示す説明
図である。

【図７】最下位ラインの電荷がバッファに転送されたと
きの処理状態を示す説明図である。

【図８】下から２ライン目の電荷がバッファに転送され
たときの処理状態を示す説明図である。

【図９】下から３ライン目の電荷がバッファに転送され
たときの処理状態を示す説明図である。

【図１０】下から４ライン目の電荷がバッファに転送さ
れたときの処理状態を示す説明図である。

【図１１】下から５ライン目の電荷がバッファに転送さ
れたときの処理状態を示す説明図である。

【図１２】下から６ライン目の電荷がバッファに転送さ
れたときの処理状態を示す説明図である。

【図１３】最下位ラインの電荷がバッファに転送された
ときの他の処理状態を示す説明図であり、（ａ）は前半
の処理、（ｂ）は後半の処理である。

【図１４】図３６の従来のイメージセンサによる動作を
示すフローチャートである。

【図１５】図３８の他の従来のイメージセンサによる動
作を示すフローチャートである。

【図１６】図１のイメージセンサによって、方形領域の
部分転送を行う場合の動作を示すフローチャートであ
る。

【図１７】図１のイメージセンサによって、任意の形状
の領域の部分転送を行う場合の動作を示すフローチャー
トである。

【図１８】転送領域の例を示す説明図である。

【図１９】転送領域の他の例を示す説明図である。

【図２０】転送領域のその他の例を示す説明図である。

【図２１】本発明の実施の形態２にかかるイメージセン
サの構成を示す構成図である。

【図２２】上記イメージセンサの他の構成を示す構成図
である。

【図２３】本発明の実施の形態３にかかるイメージセン
サの構成を示す構成図である。

【図２４】上記イメージセンサの駆動クロックを示すタ
イミングチャートである。

【図２５】上記駆動クロックの周期的動作を示すタイミ
ングチャートである。

【図２６】本発明の実施の形態４にかかるイメージセン
サの構成を示す構成図である。

【図２７】上記イメージセンサの駆動クロックを示すタ
イミングチャートである。

【図２８】上記駆動クロックの周期的動作を示すタイミ
ングチャートである。

【図２９】上記イメージセンサの他の構成を示す構成図
である。

【図３０】本発明の実施の形態５にかかるイメージセン
サの構成を示す構成図である。

【図３１】上記イメージセンサの駆動クロックを示すタ
イミングチャートである。

【図３２】上記駆動クロックの周期的動作を示すタイミ
ングチャートである。

【図３３】本発明の実施の形態６にかかるイメージセン
サの構成を示す構成図である。

【図３４】上記イメージセンサの動作の動作可能時間帯
を示すタイミングチャートである。

【図３５】上記イメージセンサの駆動クロックを示すタ
イミングチャートである。

【図３６】従来のイメージセンサの構成を示す構成図で
ある。

【図３７】撮像領域を示す説明図である。

【図３８】従来の水平ライン単位で間引きを行うイメー
ジセンサの構成を示す構成図である。

【図３９】従来の水平ライン単位で間引きを行う他のイ
メージセンサの構成を示す構成図である。

【図４０】図３８、図３９のイメージセンサでは高速に
転送することができない撮像領域の例を示す説明図であ
る。

【図４１】撮像領域の他の例を示す説明図である。

【図４２】撮像領域のその他の例を示す説明図である。

【図４３】撮像領域のその他の例を示す説明図である。

【符号の説明】

１ 光電変換受光素子（光電変換部） ２ 垂直ＣＣＤ（垂直電荷転送手段・単方向垂直電荷転
送手段） ３ バッファ ４ 選択用スイッチング素子 ６ 掃出用スイッチング素子 １３ 双方向垂直ＣＣＤ（双方向垂直電荷転送手段） １５・２６・３８・４５ 水平ＣＣＤ（水平電荷転送手
段） ２３ 接続手段 ２４・３７ 垂直ＣＣＤ（電荷記憶転送手段） ２９・３０ 電荷掃出部 ３５ 切換手段

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】マトリクス状に配置され、入射光量に応じ
   て信号電荷を蓄積する複数の光電変換部と、 該光電変換部の各列に沿って配置された複数の垂直電荷
   転送部からなり、光電変換部から取り込んだ信号電荷を
   各垂直電荷転送部から同時に１画素ずつ順次送り出す垂
   直電荷転送手段と、 該垂直電荷転送手段から送出された信号電荷を画素単位
   で任意に選択して転送する選択転送手段とを備えること
   を特徴とするイメージセンサ。
2. 【請求項２】マトリクス状に配置され、入射光量に応じ
   て信号電荷を蓄積する複数の光電変換部と、 該光電変換部の各列に沿って配置された複数の垂直電荷
   転送部からなり、光電変換部から取り込んだ信号電荷を
   各垂直電荷転送部から同時に１画素ずつ順次送り出すこ
   とが可能な垂直電荷転送手段と、 該垂直電荷転送手段から送出された信号電荷を画素単位
   で任意に選択して転送する選択転送手段と、 上記垂直電荷転送手段から送出された信号電荷を水平ラ
   イン単位で転送する水平電荷転送手段と、 上記垂直電荷転送手段からの信号電荷が選択転送手段と
   水平電荷転送手段とのどちらか一方に入力するように制
   御する制御手段とを備えることを特徴とするイメージセ
   ンサ。
3. 【請求項３】上記垂直電荷転送手段は各垂直電荷転送部
   の長手方向の両端部に出力端を有し、２つの出力端にそ
   れぞれ信号電荷を転送することが可能な双方向垂直電荷
   転送手段であり、上記選択転送手段は双方向垂直電荷転
   送手段の一方の出力端に接続されると共に、水平電荷転
   送手段は他方の出力端に接続され、上記制御手段は双方
   向垂直電荷転送手段を駆動して２つの出力端のどちらに
   信号電荷を転送するかを制御する駆動信号であることを
   特徴とする請求項２に記載のイメージセンサ。
4. 【請求項４】マトリクス状に配置され、入射光量に応じ
   て信号電荷を蓄積する複数の光電変換部と、 該光電変換部の各列に沿って配置された複数の垂直電荷
   転送部からなり、光電変換部から取り込んだ信号電荷を
   各垂直電荷転送部から同時に１画素ずつ順次送り出すこ
   とが可能な垂直電荷転送手段と、 該垂直電荷転送手段から送出された信号電荷を水平ライ
   ン単位で転送する複数の水平電荷転送手段と、 該水平電荷転送手段の個数と同数またはそれより１つ少
   ない個数で、垂直電荷転送手段から送出される信号電荷
   を一時的に記憶した後、上記水平電荷転送手段に信号電
   荷を転送する電荷記憶転送手段と、 垂直電荷転送手段からの信号電荷を上記電荷記憶転送手
   段に順次記憶させた後、垂直電荷転送手段と電荷記憶転
   送手段とが非導通状態となるように制御する制御手段と
   を備えることを特徴とするイメージセンサ。
5. 【請求項５】上記垂直電荷転送手段は各垂直電荷転送部
   の長手方向の両端部に出力端を有し、２つの出力端にそ
   れぞれ信号電荷を転送することが可能な双方向垂直電荷
   転送手段であり、第１の水平電荷転送手段が電荷記憶転
   送手段を介して双方向垂直電荷転送手段の一方の出力端
   に接続されると共に、第２の水平電荷転送手段が他方の
   出力端に直接接続され、 上記制御手段は、上記双方向垂直電荷転送手段と電荷記
   憶転送手段とを接続する接続手段と、該接続手段により
   双方向垂直電荷転送手段と電荷記憶転送手段とが導通状
   態のときには双方向垂直電荷転送手段を駆動して電荷記
   憶転送手段に信号電荷を転送する一方、双方向垂直電荷
   転送手段と電荷記憶転送手段とが非導通状態のときには
   双方向垂直電荷転送手段を駆動して第２の水平電荷転送
   手段に信号電荷を転送するように制御する駆動信号とか
   らなることを特徴とする請求項４に記載のイメージセン
   サ。
6. 【請求項６】上記垂直電荷転送手段は各垂直電荷転送部
   の長手方向の一方の端部に出力端を有する単方向垂直電
   荷転送手段であり、上記制御手段は第１の水平電荷転送
   手段が接続された電荷記憶転送手段と第２の水平電荷転
   送手段とのどちらを単方向垂直電荷転送手段に接続する
   かを切り換える切換手段であることを特徴とする請求項
   ４に記載のイメージセンサ。
7. 【請求項７】上記垂直電荷転送手段は、各垂直電荷転送
   部の長手方向の両端部に出力端を有し、２つの出力端に
   それぞれ信号電荷を転送することが可能な双方向垂直電
   荷転送手段であり、 上記制御手段は、第１の水平電荷転送手段が接続された
   第１の電荷記憶転送手段と双方向垂直電荷転送手段とを
   接続する接続手段と、第２の水平電荷転送手段が接続さ
   れた第２の電荷記憶転送手段と第３の水平電荷転送手段
   とのどちらを双方向垂直電荷転送手段に接続するかを切
   り換える切換手段と、上記接続手段により双方向垂直電
   荷転送手段と第１の電荷記憶転送手段とが導通状態のと
   きには双方向垂直電荷転送手段を駆動して第１の電荷記
   憶転送手段に信号電荷を転送する一方、双方向垂直電荷
   転送手段と第１の電荷記憶転送手段とが非導通状態のと
   きには双方向垂直電荷転送手段を駆動して切換手段に信
   号電荷を転送するように制御する駆動信号とからなるこ
   とを特徴とする請求項４に記載のイメージセンサ。
8. 【請求項８】上記水平電荷転送手段の内の少なくとも１
   つを、垂直電荷転送手段から送出された信号電荷を画素
   単位で任意に選択して転送する選択転送手段に置き換え
   ることを特徴とする請求項４ないし７に記載のイメージ
   センサ。
9. 【請求項９】上記選択転送手段は、出力選択信号に基づ
   いて開閉を行うことにより各垂直電荷転送部から同時に
   送出された信号電荷を任意に選択する複数の選択用スイ
   ッチング素子と、掃出選択信号に基づいて開閉を行うこ
   とにより上記選択用スイッチング素子に選択されなかっ
   た信号電荷を掃き捨てる複数の掃出用スイッチング素子
   とからなることを特徴とする請求項１ないし３、または
   ８に記載のイメージセンサ。