KR100382087B1 - Image pick-up method and device and information storage medium - Google Patents
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Abstract
통상은 인터레이스 방식으로 신호전하를 판독하는 화상촬상장치가 인터레이스 동작으로부터 화소를 추출한 추출판독동작을 고속으로 실행할 때의 촬상의 감도를 개선한다.Normally, an image pickup device that reads out signal charges in an interlaced manner improves the sensitivity of imaging when a high speed extraction extraction operation in which pixels are extracted from the interlace operation is performed.
추출판독동작이 실행될 때, 세로방향에서 소정 주기로 위치하는 복수의 광전변환소자 (101) 의 신호전하를 가산시켜 고속의 추출판독동작에서의 신호전하의 부족을 해소한다.When the extraction readout operation is executed, the signal charges of the plurality of photoelectric conversion elements 101 positioned at predetermined intervals in the longitudinal direction are added to eliminate the lack of signal charges in the high speed extraction readout operation.
Description
본 발명은 2차원상으로 배열된 다수의 광전변환소자로 화상을 판독하여 시리얼한 전기신호로 출력하는 화상촬상방법 및 장치와 화상촬상장치의 컴퓨터에 각종 처리동작을 실행시키기 위한 프로그램이 소프트웨어로 격납되어 있는 정보기억매체에 관한 것이다.According to the present invention, an image photographing method and apparatus for reading an image with a plurality of photoelectric conversion elements arranged in two dimensions and outputting it as a serial electric signal, and a program for executing various processing operations on a computer of the image photographing apparatus are stored in software. It relates to an information storage medium.
현재, 화상을 촬상하는 화상촬상장치의 하나로서 디지털 카메라가 일반적으로 보급되고 있다. 디지털 카메라는, 광학화상을 전기신호로 변환하여 출력하는 것으로, 화소밀도의 향상과 제조비용의 저감이 추진되고 있다.Currently, digital cameras are generally used as one of image pickup apparatuses for picking up images. The digital camera converts an optical image into an electrical signal and outputs the result, thereby improving pixel density and reducing manufacturing cost.
이와 같은 디지털 카메라는, PD (Photo Diode) 등의 다수의 광전변환소자를 구비하고 있고, 이 다수의 광전변환소자가 가로·세로방향의 2차원상으로 배열되어 있다. 다수의 광전변환소자의 복수의 세로열에는, 복수의 세로열로 이루어지는 수직 CCD 가 개개로 병설되어 있고, 이 복수의 종열의 수직 CCD 가 1 개의 가로행의 수평 CCD 에 접속되어 있다.Such a digital camera is provided with many photoelectric conversion elements, such as a PD (Photo Diode), and these many photoelectric conversion elements are arrange | positioned in the horizontal and vertical direction two-dimensionally. In a plurality of vertical columns of a plurality of photoelectric conversion elements, vertical CCDs composed of a plurality of vertical columns are individually provided, and the vertical CCDs of the plurality of vertical columns are connected to one horizontal row horizontal CCD.
2차원상으로 배열되어 있는 다수의 광전변환소자는, 입사광의 광량을 개개로 신호전하로 변환하여 축적하므로, 이 신호전하를 복수의 세로열의 수직 CCD 가 가로방향으로 판독하여 세로방향으로 순차적으로 전송한다. 이 복수의 세로열의수직 CCD 로부터 전송되는 신호전하를 1 개의 가로행의 수평 CCD 가 가로방향으로 순차적으로 전송하므로, 이것으로 2 차원의 광학화상이 시리얼한 전기신호로서 출력되는 것으로 된다.Since a plurality of photoelectric conversion elements arranged in a two-dimensional manner converts and stores the amount of incident light into signal charges individually, the signal charges are sequentially read in the vertical direction by the vertical CCDs of the plurality of columns in the horizontal direction. do. Since one horizontal row of horizontal CCDs sequentially transfers the signal charges transferred from the plurality of vertical column vertical CCDs, the two-dimensional optical image is output as a serial electric signal.
단, 상기한 바와 같은 디지털 카메라에는, 다수의 광전변환소자의 전부의 신호전하를 한번에 판독하는 프로그레시브 방식과, 다수의 광전변환소자의 신호전하를 소정행수마다 추출하여 복수회로 전부를 판독하는 인터레이스방식이 있다. 광전변환소자로부터 신호전하를 판독하여 전송하는 수직 CCD 의 동작은, 그곳에 접속된 수직전송전극에 인가되는 전압에 의해 제어된다.However, in the digital camera as described above, a progressive method of reading all signal charges of a plurality of photoelectric conversion elements at once, and an interlace method of extracting all of a plurality of circuits by extracting signal charges of a plurality of photoelectric conversion elements every predetermined number of rows. There is this. The operation of the vertical CCD for reading and transferring signal charges from the photoelectric conversion element is controlled by the voltage applied to the vertical transfer electrode connected thereto.
프로그레시브방식에서는, 수직전송전극은 광전변환소자의 1 개에 대하여 3 개 이상은 필요하지만, 인터레이스방식에서는 수직전송전극은 광전변환소자의 1 개에 대하여 2 개 이하이어도 된다. 이 때문에, 화소밀도를 향상시키기 위해 광전변환소자의 갯수를 증가시키는 경우에는, 인터레이스방식이 적합한 경우도 있다.In the progressive method, three or more vertical transfer electrodes are required for one photoelectric conversion element, but in the interlace method, two or less vertical transfer electrodes may be used for one photoelectric conversion element. For this reason, when increasing the number of photoelectric conversion elements in order to improve pixel density, the interlace system may be suitable.
또한, 상술한 바와 같이 인터레이스방식을 채용한 디지털 카메라 중에는, 그 인터레이스동작과 함께 신호전하의 판독행수를 추출하는 추출판독동작을 선택적으로 실행하는 제품이 있다. 추출판독 동작을 실행하는 경우, 데이터용량을 삭감할 수 있으므로, 동작을 고속화할 수 있다.As described above, some digital cameras employing the interlacing method have a product which selectively performs an extraction reading operation for extracting the number of read lines of signal charges together with the interlacing operation. When the extraction and reading operation is executed, the data capacity can be reduced, so that the operation can be speeded up.
예를 들면, 인터레이스동작에서의 응답속도는 10 프레임/초 정도이지만, 이것으로는 오토포커스를 실행하기 위해서는 속도가 너무 낮으므로, 오토포커스를 실행하는 경우에는 추출판독동작을 실행하여 동작속도를 향상시키고 있다.For example, the response speed in the interlace operation is about 10 frames / sec. However, since the speed is too low for autofocus to be executed, the extraction speed is executed by performing the extraction read operation when the autofocus is executed. I'm making it.
또, 일반적인 디지털 카메라는 모니터 디스플레이가 형성되어 있다. 하지만, 이것은 촬상하는 화상을 확인하는 것으로 화소밀도는 매우 낮고, 또한 화상을 신속하게 표시하는 것이 요구되므로, 이 경우에도 추출판독동작이 이용되고 있다.In addition, a general digital camera has a monitor display. However, this is to confirm the image to be picked up, and since the pixel density is very low and the image is required to be displayed quickly, the extraction readout operation is also used in this case.
여기에서, 이와 같이 인터레이스동작과 추출판독동작을 실행할 수 있는 화상촬상장치인 디지털 카메라의 종래예를 도 11 내지 도 15 를 참조하여 이하에 설명한다. 또한, 도 11 은 디지털 카메라의 요부의 구조를 나타낸 모식적인 정면도, 도 12 및 도 13 은 인터레이스동작으로 수직 CCD 가 신호전하를 전송하는 동작을 나타낸 모식적인 공정도, 도 14(a) 는 수직 CCD 가 추출판독동작으로 신호전하를 전송하는 동작을 나타낸 모식적인 공정도, 동도(b) 는 추출판독동작에서의 수직전송전극의 제어전압을 나타낸 타임차트, 도 15 는 추출판독동작으로 수직 CCD 가 신호전하를 전송하는 동작을 나타낸 모식적인 공정도이다.Here, a conventional example of a digital camera which is an image photographing apparatus capable of performing the interlace operation and the extraction readout operation in this way will be described below with reference to FIGS. FIG. 11 is a schematic front view showing the structure of the main part of the digital camera, FIGS. 12 and 13 are schematic process diagrams showing the operation of transferring the signal charges by the vertical CCD in interlacing operation, and FIG. 14 (a) is vertical. A schematic process diagram showing the operation of transferring the signal charges by the CCD in the extraction read operation, and (b) is a time chart showing the control voltage of the vertical transfer electrode in the extraction read operation. It is a typical process diagram which shows the operation of transmitting signal charge.
여기에서, 화상촬상장치의 일 종래예로서 예시하는 디지털 카메라 (100) 는, 도 11 에 나타낸 바와 같이, PD 등의 다수의 광전변환소자 (101) 를 구비하고 있고, 이 다수의 광전변환소자 (101) 가 가로·세로방향의 2차원상으로 배열되어 있다. 다수의 광전변환소자 (101) 의 복수의 세로열에는, 복수의 세로열로 이루어지는 수직 CCD (102) 가 개개로 병설되어 있고, 이 복수의 세로열의 수직 CCD (102) 가 1 개의 가로행으로 이루어지는 수평 CCD (103) 에 접속되어 있다.Here, the digital camera 100 exemplified as one conventional example of the image photographing apparatus is provided with a plurality of photoelectric conversion elements 101 such as PD, as shown in FIG. 101 are arranged in two dimensions in the horizontal and vertical directions. In the plurality of vertical columns of the plurality of photoelectric conversion elements 101, vertical CCDs 102 each including a plurality of vertical columns are provided separately, and the vertical CCDs 102 of the plurality of vertical columns each include one horizontal row. It is connected to the horizontal CCD 103.
복수의 세로열의 수직 CCD (102) 의 각각에는, 세로방향으로 복수의 수직전송전극 (104) 이 접속되어 있고, 이 수직전송전극 (104) 은, 다수의 광전변환소자 (101) 의 1 개에 2 개의 비율로 배열되어 있다. 1 개의 가로행의 수평 CCD(103) 에도, 복수의 수평전송전극 (105) 이 접속되어 있고, 수평 CCD (103) 의 말단에는 출력단자 (106) 가 접속되어 있다.Each of the plurality of vertical columns of vertical CCDs 102 is connected with a plurality of vertical transfer electrodes 104 in the vertical direction, and the vertical transfer electrodes 104 are connected to one of the plurality of photoelectric conversion elements 101. It is arranged in two proportions. A plurality of horizontal transfer electrodes 105 are also connected to one horizontal row of horizontal CCDs 103, and an output terminal 106 is connected to an end of the horizontal CCD 103. As shown in FIG.
또한, 다수의 수직전송전극 (104) 과 복수의 수평전송전극 (105) 에는 구동회로가 개개로 접속되어 있고, 이 구동회로에는 1 개의 제어회로가 접속되어 있다 (도시생략). 또, 상술한 각종 부재는, 예를 들면, 1 개의 회로기판 (107) 에 집적회로로서 형성되어 있다.In addition, a plurality of vertical transfer electrodes 104 and a plurality of horizontal transfer electrodes 105 are individually connected to drive circuits, and one drive circuit is connected to the drive circuits (not shown). In addition, the above-mentioned various members are formed as an integrated circuit in one circuit board 107, for example.
2 차원상으로 배열되어 있는 다수의 광전변환소자 (101) 는, 입사광의 광량을 개개로 신호전하로 변환하여 축적하고, 복수의 세로열의 수직 CCD (102) 는, 광전변환소자 (101) 의 신호전극을 가로방향으로 판독하여 세로방향으로 순차적으로 전송한다. 1 개의 가로행의 수평 CCD (103) 는, 복수의 세로열의 수직 CCD (102) 로부터 전송되는 신호전하를 가로방향으로 순차적으로 전송한다.A plurality of photoelectric conversion elements 101 arranged in a two-dimensional manner converts and stores the amount of incident light into signal charges individually, and the vertical CCDs 102 of the plurality of vertical columns store signals of the photoelectric conversion elements 101. The electrodes are read transversely and transmitted sequentially in the longitudinal direction. One horizontal row of horizontal CCDs 103 sequentially transmits signal charges transmitted from a plurality of vertical columns of vertical CCDs 102 in the horizontal direction.
다수의 수직전송전극 (104) 은, 수직 CCD (102) 의 동작을 제어하는 전압이 구동회로로부터 인가되고, 복수의 수평전송전극 (105) 은, 수평 CCD (103) 의 동작을 제어하는 전압이 구동회로로부터 인가된다. 제어회로는, 구동회로가 각 전극 (104, 105) 에 전압을 인가하는 동작을 제어하고, 인터레이스동작과 추출판독동작을 실현한다.The plurality of vertical transfer electrodes 104 are supplied with voltages for controlling the operation of the vertical CCD 102 from the driving circuit, and the plurality of horizontal transfer electrodes 105 have voltages for controlling the operation of the horizontal CCD 103. It is applied from the driving circuit. The control circuit controls the operation in which the driving circuit applies a voltage to each of the electrodes 104 and 105, and realizes the interlace operation and the extraction read operation.
상술한 바와 같은 구조의 디지털 카메라 (100) 는, 2차원의 광학화상을 시리얼한 전기신호로 변환할 수 있으며, 이것을 인터레이스동작과 추출판독동작으로 실행할 수 있다. 여기에서, 디지털 카메라 (100) 가 실행하는 인터레이스동작의 내용을 도 12 및 도 13 을 참조하여 이하에 설명한다.The digital camera 100 having the above-described structure can convert a two-dimensional optical image into a serial electric signal, which can be executed by an interlace operation and an extraction readout operation. Here, the contents of the interlace operation executed by the digital camera 100 will be described below with reference to FIGS. 12 and 13.
또한, 동도면에서는 신호전하를 해칭된 원표시로 실현하고 있고, 그 신호전하를 실제로 지지하고 있는 수직 CCD (102) 를 해칭으로 실현하고 있다. 또, 여기에서는 설명을 간략화하기 위해, 광전변환소자 (101) 에 하방부터 상방까지 PD1, PD2, … 의 식별신호를 부여하고, 수직전송전극 (104) 에는 상방부터 하방에 øV1 ∼ øV4 의 식별번호를 4 개마다 반복하여 부여한다.In the same figure, the signal charges are realized by hatching original display, and the vertical CCD 102 that actually supports the signal charges is realized by hatching. Incidentally, in order to simplify the explanation, PD1, PD2,... The identification signals of? V1 to? V4 are repeatedly assigned to the vertical transfer electrode 104 from the top to the bottom.
디지털 카메라 (100) 가 인터레이스동작을 실행하는 경우, 도 12(a) ∼ (c) 에 나타낸 바와 같이, 처음에 øV3, øV4 의 4 개당 2 개의 수직전송전극 (104) 에 제어전압이 인가되고, PD1, PD3, …인 홀수행째의 광전변환소자 (101) 로부터 수직 CCD (102) 에 신호전하가 판독된다.When the digital camera 100 performs the interlace operation, as shown in Figs. 12A to 12C, a control voltage is first applied to two vertical transfer electrodes 104 per four of? V3 and? V4. PD1, PD3,... The signal charge is read from the photoelectric conversion element 101 of the odd-numbered row to the vertical CCD 102.
동도면 (c)(d) 에 나타낸 바와 같이, 이들의 신호전하는 수직 CCD (102) 에 의해 하방으로 병렬로 전송되어 수평 CCD (103) 에 공급되므로, 이 수평 CCD (103) 는 수직 CCD (102) 로부터 순서대로 공급되는 복수의 신호전하를 가로방향으로 병렬로 전송한다.As shown in the drawing (c) (d), these signal charges are transferred in parallel downward by the vertical CCD 102 and supplied to the horizontal CCD 103, so that the horizontal CCD 103 is a vertical CCD 102. A plurality of signal charges which are sequentially supplied from) are transmitted in parallel in the horizontal direction.
상술한 바와 같이, 홀수행째의 광전변환소자 (101) 의 신호전하가 시리얼하게 외부출력되면, 도 13(a)(b) 에 나타낸 바와 같이, øV1, øV2 의 수직전송전극 (104) 에 제어전압이 인가되고, PD2, PD4, … 의 짝수행째의 광전변환소자 (101) 로부터 수직 CCD (102) 에 신호전하가 판독된다.As described above, when the signal charges of the odd-numbered photoelectric conversion elements 101 are serially outputted, as shown in Fig. 13 (a) (b), the control voltage is applied to the vertical transfer electrodes 104 of? V1 and? V2. Are applied, PD2, PD4,... The signal charge is read from the even-numbered photoelectric conversion element 101 to the vertical CCD 102.
이 짝수행째의 광전변환소자 (101) 의 신호전하도 수직 CCD (102) 와 수평 CCD (103) 로 병렬로 전송되어 출력되므로, 이것으로 다수의 광전변환소자 (101) 의 모든 신호전하가 홀수행째와 짝수행째로 분할되어 순서대로 출력된 것으로 된다.Since the signal charges of the even-numbered photoelectric conversion elements 101 are also transferred and output in parallel to the vertical CCD 102 and the horizontal CCD 103, this results in all the signal charges of the plurality of photoelectric conversion elements 101 being odd-numbered. Are divided into even rows and are output in order.
상술한 바와 같이, 다수의 광전변환소자 (101) 의 모든 신호전하를 인터레이스 동작으로 출력하는 디지털 카메라 (100) 에서는, 프로그레시브방식에 비교하여 수직전송전극 (104) 과 수평전송전극 (105) 과의 갯수를 삭감할 수 있으므로, 광전변환소자 (101) 의 갯수를 증가시켜 화소밀도를 향상시키는 것이 용이하다.As described above, in the digital camera 100 which outputs all the signal charges of the plurality of photoelectric conversion elements 101 in the interlace operation, the vertical transfer electrode 104 and the horizontal transfer electrode 105 are compared with the progressive method. Since the number can be reduced, it is easy to increase the number of the photoelectric conversion elements 101 to improve the pixel density.
다음에, 상술한 바와 같이, 디지털 카메라 (100) 가 실행하는 추출판독동작을, 도 14 및 도 15 를 참조하여 이하에 설명한다. 또한, 여기에서는 설명을 간략화하기 위해, 수직전송전극 (104) 에는 상방으로부터 하방으로 øV1 ∼ øV10 의 식별번호를 10 개마다 반복하여 부여한다.Next, as described above, the extraction reading operation performed by the digital camera 100 will be described below with reference to FIGS. 14 and 15. In addition, here, in order to simplify description, the vertical transfer electrode 104 is repeatedly given every ten identification numbers of øV1 to øV10 from the top to the bottom.
상술한 디지털 카메라 (100) 가 추출판독동작을 실행하는 경우, øV1, øV2 의 10 개당 2 개의 수직전송전극 (104) 에 제어전압이 인가되고, PD5, PD10 의 5 개당 1 개의 광전변환소자 (101) 로부터 수직 CCD (102) 에 신호전하가 판독된다.When the above-described digital camera 100 executes the extraction reading operation, a control voltage is applied to two vertical transfer electrodes 104 per 10 of? V1 and? V2, and one photoelectric conversion element 101 per five of PD5 and PD10. Signal charge is read from the vertical CCD 102 to the vertical CCD 102).
이들의 신호전하는 수직 CCD (102) 에 의해 하방으로 병렬로 전송된 후 수평 CCD (103) 에 의해 가로방향으로 병렬로 전송되므로, 이 추출판독동작에서는, 화상데이터가 세로방향으로 5 분의 1 로 추출된 상태로 출력되게 된다. 환언하면, 5 배의 속도로 화상데이터를 출력하는 것이 가능하다.Since these signal charges are transmitted in parallel downward by the vertical CCD 102 and then in parallel in the horizontal direction by the horizontal CCD 103, in this extraction and reading operation, the image data is one fifth in the vertical direction. The output will be extracted. In other words, it is possible to output image data at a speed of five times.
상술한 바와 같은 디지털 카메라 (100) 에서는, 추출판독동작을 실행함으로써, 인터레이스동작에 비교하여 몇분의 1 의 화소밀도의 화상데이터를 몇배의 속도로 출력하는 것이 가능하다.In the digital camera 100 as described above, by performing the extraction and reading operation, it is possible to output image data having a pixel density of a few times compared to the interlacing operation at a speed of several times.
단, 상기한 바와 같이 광전변환소자 (101) 는 입사광의 광량을 신호전하로 변환하여 축적하기 때문에, 그 동작주파수가 상승하면 축적되는 전하량이 저하되게 된다. 바꿔말하면, 추출판독동작으로 화상데이터의 출력속도를 향상시키면 신호전하의 전하량이 부족하여 촬상 감도가 저하되게 된다.However, as described above, the photoelectric conversion element 101 converts and accumulates the amount of incident light into signal charges. Therefore, when the operating frequency increases, the amount of charges accumulated decreases. In other words, if the output speed of the image data is improved by the extraction and reading operation, the amount of charge of the signal charge is insufficient and the imaging sensitivity is lowered.
본 발명은 상술한 바와 같은 과제를 감안하여 이루어진 것으로, 추출판독동작으로 화상데이터의 출력속도를 향상시켜도 신호전하의 전하량이 부족하지 않아 촬상 감도가 저하되지 않는 화상촬상방법 및 장치, 그 화상촬상방법을 화상촬상장치의 컴퓨터에 실행시키기 위한 프로그램이 소프트웨어로 격납되어 있는 정보기억매체의 적어도 하나를 제공하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-described problems, and an image photographing method and apparatus in which the amount of charge of a signal charge is not deficient and the imaging sensitivity is not deteriorated even when the output speed of the image data is improved by the extraction and reading operation, and the image photographing method thereof It is an object of the present invention to provide at least one information storage medium stored in software by a program for causing the computer of the image photographing apparatus to execute.
도 1 은 본 발명의 화상촬상장치의 실시 1 형태인 디지털 카메라에 의한 화상판독방법을 나타내고, (a) 는 수직 CCD 가 추출판독동작에서 신호전하를 전송하는 동작을 나타내는 모식적인 공정도, (b) 는 추출판독동작에서의 수직전송전극의 제어전압을 나타내는 타임차트이다.Fig. 1 shows an image reading method by a digital camera according to the first embodiment of the image pickup apparatus of the present invention, (a) is a schematic process diagram showing the operation of transferring signal charges in the extraction reading operation of the vertical CCD, (b) ) Is a time chart indicating the control voltage of the vertical transfer electrode in the extraction read operation.
도 2 는 디지털 카메라의 요부의 회로구조를 나타내는 블록도이다.2 is a block diagram showing a circuit structure of a main portion of a digital camera.
도 3 은 추출판독동작에서 수직 CCD 가 신호전하를 전송하는 동작을 나타내는 모식적인 공정도이다.3 is a schematic process chart showing an operation in which the vertical CCD transfers the signal charge in the extraction reading operation.
도 4 는 도 3 에 연속하는 공정도이다.FIG. 4 is a process diagram following FIG. 3.
도 5 는 도 4 에 연속하는 공정도이다.FIG. 5 is a process diagram following FIG. 4.
도 6 은 제 1 변형예의 디지털 카메라에 의한 화상판독방법을 나타내고, (a) 는 수직 CCD 가 추출판독동작에서 신호전하를 전송하는 동작을 나타내는 모식적인 공정도, 동 도(b) 는 추출판독동작에서의 수직전송전극의 제어전압을 나타내는 타임차트이다.Fig. 6 shows an image reading method by the digital camera of the first modification, (a) is a schematic process diagram showing the operation of transferring the signal charges in the extraction operation by the vertical CCD, and Fig. (B) shows the extraction reading operation. Is a time chart showing the control voltage of the vertical transfer electrode in.
도 7 은 추출판독동작에서 수직 CCD 가 신호전하를 전송하는 동작을 나타내는 모식적인 공정도이다.7 is a schematic process chart showing an operation in which the vertical CCD transfers the signal charge in the extraction reading operation.
도 8 은 추출판독동작에서 수직 CCD 가 신호전하를 전송하는 동작을 나타내는 모식적인 공정도이다.8 is a schematic process chart showing an operation in which the vertical CCD transfers signal charges in the extraction reading operation.
도 9 는 제 1 변형예의 디지털 카메라에 의한 화상판독방법을 나타내고, (a) 는 수직 CCD 가 추출판독동작에서 신호전하를 전송하는 동작을 나타내는 모식적인 공정도, 동 도(b) 는 추출판독동작에서의 수직전송전극의 제어전압을 나타내는 타임차트이다.Fig. 9 shows an image reading method by the digital camera of the first modification, (a) is a schematic process diagram showing the operation of transferring the signal charges in the extraction operation of the vertical CCD, and Fig. (B) shows the extraction reading operation. Is a time chart showing the control voltage of the vertical transfer electrode in.
도 10 은 컬러필터를 나타내는 정면도이다.10 is a front view illustrating a color filter.
도 11 은 디지털 카메라의 요부의 구조를 나타내는 모식적인 정면도이다.It is a typical front view which shows the structure of the main part of a digital camera.
도 12 는 인터레이스 동작에서 수직 CCD 가 신호전하를 전송하는 동작을 나타내는 모식적인 공정도이다.12 is a schematic process diagram illustrating an operation in which a vertical CCD transfers signal charges in an interlace operation.
도 13 은 도 12 에 연속하는 공정도이다.FIG. 13 is a process diagram following FIG. 12. FIG.
도 14 는 (a) 는 수직 CCD 가 추출판독동작에서 신호전하를 전송하는 동작을 나타내는 모식적인 공정도, 동 도(b) 는 추출판독동작에서의 수직전송전극의 제어전압을 나타내는 타임차트이다.Fig. 14 is a schematic process chart showing an operation in which the vertical CCD transfers signal charges in the extraction reading operation, and Fig. 14b is a time chart showing the control voltage of the vertical transfer electrode in the extraction reading operation.
도 15 는 추출판독동작에서 수직 CCD 가 신호전하를 전송하는 동작을 나타내는 모식적인 공정도이다.Fig. 15 is a schematic process chart showing an operation in which the vertical CCD transfers signal charges in the extraction reading operation.
※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명※ Explanation of code for main part of drawing
101 : 광전변환소자 102 : 수직 CCD101: photoelectric conversion element 102: vertical CCD
103 : 수평 CCD 104 : 수직전송전극103: horizontal CCD 104: vertical transfer electrode
200 : 화상촬상장치인 디지털 카메라200: digital camera as an image pickup device
203 : 각종 수단으로서 기능하는 구동제어회로203: drive control circuit functioning as various means
300 : 컬러필터300: color filter
본 발명의 일 화상촬상장치는 종횡방향으로 2 차원상으로 배열되어 있어 입사광의 광량을 개개의 신호전하로 변환하여 축적하는 다수의 광전변환소자와, 상기 광전변환소자의 복수의 세로열에 개개로 병설된 복수의 세로열로 이루어지고 상기 광전변환소자로부터 신호전하를 가로방향으로 판독하여 세로방향으로 순서대로 전송하는 수직 CCD 와, 다수의 상기 광전변환소자 1 개에 2 개 이하의 비율로 형성되어 있으며 상기 수직 CCD 동작을 제어하는 전압이 인가되는 다수의 수직전송전극과, 복수의 세로열의 상기 수직 CCD 로부터 전송되는 신호전하를 가로방향으로 순서대로 전송하여 일단으로부터 외부 출력하는 1 개의 가로행의 수평 CCD 를 구비하고 있고,One image pickup apparatus of the present invention is arranged in two dimensions in the longitudinal and horizontal directions, and is arranged in parallel in a plurality of photoelectric conversion elements for converting and accumulating the amount of incident light into individual signal charges, and in a plurality of vertical columns of the photoelectric conversion elements. A vertical CCD which consists of a plurality of vertical columns and transmits signal charges from the photoelectric conversion element in a horizontal direction and sequentially transmits the signal charges in a vertical direction; One horizontal row horizontal CCD which transmits a plurality of vertical transfer electrodes to which the voltage for controlling the vertical CCD operation is applied and signal charges transmitted from the vertical CCDs of the plurality of vertical columns in order in the horizontal direction and outputs them externally from one end. Equipped with
상기 수직 CCD 를 동작 제어하여 소정의 행수의 주기로 추출한 일부의 상기 광전변환소자로부터 신호전하를 판독시키는 인터레이스 동작과, 상기 수직 CCD 를동작 제어하여 상기 인터레이스 동작보다 이상의 행수의 주기로 추출한 일부의 상기 광전변환소자로부터 신호전하를 판독시키는 추출판독동작을 선택적으로 실행하는 화상촬상장치로,An interlaced operation of reading out signal charges from a portion of the photoelectric conversion elements extracted by the operation of the vertical CCD by a predetermined number of rows, and a part of the photoelectric conversion extracted by a period of more rows than the interlaced operation by controlling the vertical CCD. An image pickup apparatus for selectively performing an extraction reading operation for reading out signal charges from an element,
상기 추출판독동작의 실행시에 세로방향으로 소정 주기에 위치한 복수의 상기 광전변환소자의 신호전하를 가산시키는 전하가산수단을 구비하고 있다.And a charge adding means for adding signal charges of the plurality of photoelectric conversion elements located at predetermined periods in the longitudinal direction when the extraction and reading operation is executed.
본 발명의 다른 화상촬상장치는 종횡방향으로 2 차원상으로 배열되어 있어 입사광의 광량을 개개로 신호전하로 변환하여 축적하는 다수의 광전변환소자와, 상기 광전변환소자의 복수의 세로열로 개개로 병설된 복수의 세로열로 이루어지고 상기 광전변환소자로부터 신호전하를 가로방향으로 판독하여 세로방향으로 순서대로 전송하는 수직 CCD 와, 다수의 상기 광전변환소자 1 개에 2 개 이하의 비율로 형성되어 있으며 상기 수직 CCD 동작을 제어하는 전압이 인가되는 다수의 수직전송전극과, 복수의 세로열의 상기 수직 CCD 로부터 전송되는 신호전하를 가로방향으로 순서대로 전송하여 일단으로부터 외부 출력하는 1 개의 가로행의 수평 CCD 와, 상기 수직 CCD 를 동작 제어하여 소정의 행수의 주기로 추출한 일부의 상기 광전변환소자로부터 신호전하를 판독시키는 인터레이스 수단과, 상기 수직 CCD 를 동작 제어하여 상기 인터레이스 수단보다 이상의 행수의 주기로 추출한 일부의 상기 광전변환소자로부터 신호전하를 판독시키는 추출판독수단과, 이 추출판독수단에 의해 일부의 상기 광전변환소자로부터 판독되는 신호전하에 세로방향으로 소정 주기에 위치한 적어도 1 개의 상기 광전변환소자의 신호전하를 가산시키는 전하가산수단을 구비하고 있다.Another image photographing apparatus of the present invention is arranged in two dimensions in the longitudinal and horizontal directions, and includes a plurality of photoelectric conversion elements that convert and store the amount of incident light individually into signal charges, and a plurality of vertical columns of the photoelectric conversion elements, respectively. A vertical CCD composed of a plurality of vertical columns arranged in parallel, for reading signal charges from the photoelectric conversion element in a horizontal direction and sequentially transmitting the signal charges in a vertical direction; And a plurality of vertical transfer electrodes to which a voltage for controlling the vertical CCD operation is applied, and one horizontal row of externally transmitting the signal charges transmitted from the vertical CCDs of the plurality of columns in the horizontal direction and outputting them externally from one end. CCD and an operation of controlling the vertical CCD to extract signal charges from a portion of the photoelectric conversion elements extracted at a predetermined number of rows. Interlacing means for reading, extracting reading means for operating the vertical CCD to read out signal charges from a part of the photoelectric conversion elements extracted at a cycle of more rows than the interlacing means, and a part of the photoelectric conversion by the extracting reading means. And a charge adding means for adding signal charges of at least one of said photoelectric conversion elements located at predetermined periods in the longitudinal direction to the signal charges read from the element.
따라서, 본 발명의 화상촬상장치에 의한 화상촬상방법에서는 종횡방향으로 2 차원상으로 배열되어 있는 다수의 광전변환소자가 입사광의 광량을 개개로 신호전하로 변환하여 축적하기 때문에, 이 광전변환소자의 복수의 세로열에 개개로 나란히 설치된 복수의 세로열로 이루어진 수직 CCD 가 광전변환소자로부터 신호전하를 가로방향으로 판독하여 세로방향으로 순서대로 전송하고, 이 복수의 세로열의 수직 CCD 로부터 전송되는 신호전하를 1 개의 가로행의 수평 CCD 가 가로방향으로 순서대로 전송하여 일단으로부터 외부 출력한다. 또, 상술한 수직 CCD 동작은 다수의 광전변환소자 1 개에 2 개 이상의 비율로 설치되어 있는 다수의 수직전송전극에 인가되는 전압으로 제어되지만, 인터레이스 동작이 실행되는 경우에는 인터레이스 수단이 수직 CCD 를 동작 제어하고 소정의 행수의 주기로 추출한 일부의 광전변환소자로부터 신호전하를 판독시킨다. 또, 추출판독동작이 실행되는 경우에는 추출판독수단이 수직 CCD 를 동작 제어하고 인터레이스 수단보다 이상의 행수의 주기로 추출한 일부의 광전변환소자로부터 신호전하를 판독시킨다. 단, 이 추출판독동작이 실행될 때에 세로방향으로 소정 주기에 위치한 복수의 광전변환소자의 신호전하를 전하가산수단이 가산시키기 때문에 추출판독동작에서의 신호전하의 전하량이 증가된다.Therefore, in the image photographing method using the image photographing apparatus of the present invention, since a plurality of photoelectric conversion elements arranged two-dimensionally in the longitudinal and horizontal directions convert the amount of incident light into signal charges individually, the photoelectric conversion elements are accumulated. A vertical CCD composed of a plurality of columns arranged side by side in a plurality of columns is read out from the photoelectric conversion element in the horizontal direction and transmitted in order in the vertical direction, and the signal charges transmitted from the vertical CCDs in the plurality of columns are transferred. One horizontal row of horizontal CCDs is transmitted in order in the horizontal direction and outputted externally from one end. The above-described vertical CCD operation is controlled by a voltage applied to a plurality of vertical transfer electrodes provided at a ratio of two or more in one photoelectric conversion element. However, when the interlacing operation is performed, the interlacing means uses a vertical CCD. Operation control is performed and signal charges are read from a part of the photoelectric conversion elements extracted in a predetermined number of rows. In addition, when the extraction readout operation is performed, the extraction readout means controls the vertical CCD and reads out the signal charges from a part of the photoelectric conversion elements extracted in a cycle of more rows than the interlace means. However, since the charge adding means adds the signal charges of a plurality of photoelectric conversion elements located in a predetermined period in the longitudinal direction when this extraction readout operation is performed, the amount of charge of the signal charges in the extraction readout operation is increased.
상술한 바와 같은 화상촬상장치에 있어서, 상기 전하가산수단은 복수의 상기 광전변환소자로부터 판독된 신호전하를 상기 수직 CCD 1 개의 세로열로부터 상기 수평 CCD 1 개의 위치에 전송시킬 수도 있다. 이 경우 복수의 광전변환소자로부터 수직 CCD 에 판독된 신호전하가 수평 CCD 1 개의 위치에 전송시켜 가산된다.In the image pickup apparatus as described above, the charge adding means may transfer the signal charges read from the plurality of photoelectric conversion elements from one vertical column to one horizontal CCD. In this case, signal charges read from the plurality of photoelectric conversion elements to the vertical CCD are transferred to one horizontal CCD and added.
상술한 바와 같은 화상촬상장치에 있어서, 상기 전하가산수단은 복수의 상기 광전변환소자로부터 판독된 신호전하를 상기 수직 CCD 에 의해 전송되는 과정에서 하나에 합성시킬 수도 있다. 이 경우 복수의 광전변환소자로부터 판독된 신호전하가 수직 CCD 에 의해 전송되는 과정에서 가산된다.In the image photographing apparatus as described above, the charge adding means may combine the signal charges read from the plurality of photoelectric conversion elements into one in the process of being transferred by the vertical CCD. In this case, signal charges read from the plurality of photoelectric conversion elements are added in the process of being transferred by the vertical CCD.
상술한 바와 같은 화상촬상장치에 있어서, 상기 전하가산수단은 복수의 상기 광전변환소자의 신호전하를 상호 상이한 타이밍으로 상기 수직 CCD 에 판독시킴과 동시에 전단에서 판독된 신호전하를 후단의 신호전하의 판독 이전에 상기 수직 CCD 에 세로방향으로 전송시킬 수도 있다.In the image pickup apparatus as described above, the charge adding means reads the signal charges of the plurality of photoelectric conversion elements into the vertical CCD at different timings, and at the same time reads the signal charges read at the front end from the signal charges at the rear end. It may also be transferred longitudinally to the vertical CCD.
이 경우 복수의 광전변환소자의 신호전하가 상호 상이한 타이밍으로 수직 CCD 에 판독되고 전단에서 판독된 신호전하가 수직 CCD 에서 세로방향으로 전송된 후 후단의 신호전하가 판독되기 때문에 신호전하를 판독하기 위한 제어전압을 복수의 수직전송전극에 동시에 인가할 필요가 없다.In this case, the signal charges of the plurality of photoelectric conversion elements are read out to the vertical CCD at different timings, and the signal charges read at the front end are transferred in the vertical direction from the vertical CCD, and then the signal charges at the rear end are read. It is not necessary to simultaneously apply the control voltage to the plurality of vertical transfer electrodes.
상술한 바와 같은 화상촬상장치에 있어서, 상기 전하가산수단은 복수의 상기 광전변환의 신호전하를 상기 수직 CCD 에 동시에 판독시킬 수도 있다. 이 경우 복수의 광전변환소자의 신호전하가 수직 CCD 에 동시에 판독되기 때문에 동일 시각에 광전변환되어 축적된 복수의 신호전하가 가산된다.In the image pickup apparatus as described above, the charge adding means may simultaneously read a plurality of signal charges of the photoelectric conversion into the vertical CCD. In this case, since the signal charges of the plural photoelectric conversion elements are read simultaneously to the vertical CCD, the plural signal charges accumulated and photoelectrically converted at the same time are added.
상술한 바와 같은 화상촬상장치에 있어서, 색마다 소정의 배치로 배열되어 있어 다수의 상기 광전변환소자에 개개로 장착되어 있는 복수 종류의 컬러필터도 구비되어 있고, 상기 전하가산수단은 같은색 상기 컬러필터가 장착되어 있는 복수의 상기 광전변환소자의 신호전하를 가산시킬 수도 있다.In the above-described image photographing apparatus, there are also provided a plurality of types of color filters which are arranged in a predetermined arrangement for each color and are individually attached to a plurality of the photoelectric conversion elements, and the charge adding means is the same color as the color. The signal charges of the plurality of photoelectric conversion elements in which the filter is mounted may be added.
이 경우 복수 종류의 컬러필터가 색마다 소정의 배치로 배열되어 다수의 광전변환소자에 개개로 장착되어 있고, 다수의 광전변환소자가 복수 종류의 색마다 신호전하를 출력하기 때문에, 컬러화상이 촬상되게 된다. 추출판독동작에서는 복수의 광전변환소자의 신호전하가 가산되지만, 신호전하가 가산되는 광전변환소자에는 같은색 컬러필터가 장착되어 있기 때문에 다른색 신호전하가 가산되는 일이 없다.In this case, a plurality of types of color filters are arranged in a predetermined arrangement for each color, and are individually mounted in a plurality of photoelectric conversion elements, and a plurality of photoelectric conversion elements output signal charges for each of a plurality of types of colors. Will be. In the extraction read operation, signal charges of a plurality of photoelectric conversion elements are added. However, since the same color filter is attached to the photoelectric conversion elements to which the signal charges are added, no other color signal charges are added.
또한, 본 발명에서 나타내는 각종 수단은 그 기능을 실현하도록 형성되어 있으면 되고, 예컨대 전용 하드웨어, 적정한 기능이 프로그램에 의해 부여된 컴퓨터, 적정한 프로그램에 의해 컴퓨터 내부에 실현된 기능, 이들 조합 등을 허용한다.In addition, the various means shown in this invention should just be formed so that the function may be implement | achieved, for example, the exclusive hardware, the computer given the appropriate function by the program, the function implemented inside the computer by the appropriate program, these combinations, etc. are allowed. .
본 발명의 정보기억매체는 종횡방향으로 2 차원상으로 배열되어 있어 입사광의 광량을 개개로 신호전하로 변환하여 축적하는 다수의 광전변환소자와, 상기 광전변환소자의 복수의 세로열로 개개로 병설된 복수의 세로열로 이루어지며 상기 광전변환소자로부터 신호전하를 가로방향으로 판독하여 세로방향으로 순서대로 전송하는 수직 CCD 와, 다수의 상기 광전변환소자 1 개에 2 개 이하의 비율로 설치되어 있으며 상기 수직 CCD 동작을 제어하는 전압이 인가되는 다수의 수직전송전극과, 복수의 세로열의 상기 수직 CCD 로부터 전송되는 신호전하를 가로방향으로 순서대로 전송하여 일단으로부터 외부 출력하는 1 개의 가로행의 수평 CCD 와, 상기 광전변환소자의 신호전하를 판독하는 상기 수직 CCD 를 적어도 동작 제어하는 컴퓨터를 구비하고 있고,The information storage medium of the present invention is arranged in two dimensions in the vertical and horizontal directions, and a plurality of photoelectric conversion elements for converting and accumulating the amount of incident light into signal charges individually, and separately in a plurality of vertical columns of the photoelectric conversion elements. It consists of a plurality of vertical columns and the vertical CCD for reading the signal charges from the photoelectric conversion element in the transverse direction in order in the longitudinal direction, and a plurality of the photoelectric conversion element is installed in a ratio of two or less One horizontal row horizontal CCD which transmits a plurality of vertical transfer electrodes to which the voltage for controlling the vertical CCD operation is applied and signal charges transmitted from the vertical CCDs of the plurality of vertical columns in order in the horizontal direction and outputs them externally from one end. And a computer for at least operation controlling the vertical CCD for reading out the signal charges of the photoelectric conversion element.
상기 수직 CCD 를 동작 제어하여 소정의 행수의 주기로 추출한 일부의 상기 광전변환소자로부터 신호전하를 판독시키는 인터레이스 동작과, 상기 수직 CCD 를 동작 제어하여 상기 인터레이스 동작보다 이상의 행수의 주기로 추출한 일부의 상기 광전변환소자로부터 신호전하를 판독시키는 추출판독동작을 상기 컴퓨터가 선택적으로 실행하는 화상촬상장치에 있어서,An interlaced operation of reading out signal charges from a portion of the photoelectric conversion elements extracted by a period of a predetermined number of rows by operating the vertical CCD; and a part of the photoelectric conversions extracted by a period of more rows than the interlaced operation by controlling the vertical CCD. An image pickup apparatus in which the computer selectively executes an extraction reading operation for reading out signal charges from an element,
상기 추출판독동작의 실행시에 세로방향으로 소정 주기로 위치한 복수의 상기 광전변환소자의 신호전하가 가산되도록 상기 수직 CCD 를 동작 제어하는 것을 상기 컴퓨터에 실행시키기 위한 프로그램이 격납되어 있다.A program for causing the computer to execute operation control of the vertical CCD so that the signal charges of the plurality of photoelectric conversion elements located at predetermined intervals in the vertical direction at the time of performing the extraction readout operation is stored.
따라서, 본 발명의 정보기억매체에 격납되어 있는 프로그램을 화상촬상장치의 컴퓨터에 판독시켜 대응하는 처리동작을 실행시키면 그 화상촬상장치는 수직 CCD 를 동작 제어하여 추출판독동작을 실행할 때에 세로방향으로 소정 주기로 위치한 복수의 광전변환소자의 신호전하가 가산되기 때문에 추출판독동작에서의 신호전하의 전하량이 증가된다.Therefore, when the program stored in the information storage medium of the present invention is read into a computer of the image pickup apparatus and the corresponding processing operation is executed, the image pickup apparatus controls the vertical CCD and performs the predetermined reading in the vertical direction when performing the extraction reading operation. Since the signal charges of a plurality of photoelectric conversion elements positioned in a period are added, the amount of charge of the signal charges in the extraction and reading operation is increased.
또한, 본 발명에서 말하는 정보기억매체란 컴퓨터에 각종 처리를 실행시키기 위한 프로그램이 소프트웨어로 사전에 격납된 하드웨어이면 되고, 예컨대 컴퓨터를 일부로 하는 장치에 고정되어 있는 ROM (Read Only Memory) 이나 HDD (Hard Disc Drive), 컴퓨터를 일부로 하는 장치에 착탈 가능하게 장전된 CD (Compact Disc)-ROM 이나 FD (Floppy Disc) 등을 허용한다.In addition, the information storage medium referred to in the present invention may be hardware in which a program for executing various processes in a computer is pre-stored in software, for example, a ROM (Read Only Memory) or a HDD (Hard) fixed to a device including a computer. Disc Drive), CD (Compact Disc) -ROM or FD (Floppy Disc) which are removably loaded in a device that is part of a computer.
그리고, 본 발명에서 말하는 컴퓨터란 소프트웨어로 이루어진 프로그램을 판독하여 대응하는 처리 동작을 실행할 수 있는 장치이면 되고, 예컨대 CPU(Central Processing Unit) 를 주체로 하여 이것에 ROM 이나 RAM (Random Access Memory) 나 I/F (Interface) 등의 각종 디바이스가 필요에 따라 접속된 장치 등을 허용한다.The computer referred to in the present invention may be a device capable of reading a program made of software and executing a corresponding processing operation. For example, a ROM, a random access memory (RAM), or an I is mainly a CPU (central processing unit). Various devices, such as / F (Interface), allow a connected device or the like as necessary.
발명의 실시 형태Embodiment of the invention
본 발명의 실시형태를 도 1 내지 도 5 를 참조하면서 이하에 설명한다. 단, 본 실시형태에 관해 상술한 1 종래예와 동일한 부분은 동일한 명칭 및 부호를 사용하여 상세한 설명은 생략된다. 또, 도 1 은 본 발명의 화상촬상장치의 1 실시형태인 디지털 카메라에 의한 화상판독방법을 나타내는데, 도 1(a) 는 수직 CCD 가 추출판독동작에서 신호전하를 전송하는 동작을 나타낸 모식적인 공정도, 도 1(b) 는 추출판독동작에서의 수직전송전극의 제어 전압을 나타낸 타임차트, 도 2 는 디지털 카메라의 요부의 회로구조를 나타내는 블럭도, 도 3 내지 도 5 는 추출판독동작에서 수직 CCD 가 신호전하를 전송하는 동작을 나타내는 모식적인 공정도이다.An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 to 5. However, the same part as 1 prior art example mentioned above regarding this embodiment uses the same name and code, and detailed description is abbreviate | omitted. Fig. 1 shows an image reading method by a digital camera, which is one embodiment of the image pickup apparatus of the present invention. Fig. 1 (a) is a schematic process showing the operation of transferring the signal charge in the extraction reading operation of the vertical CCD. Fig. 1 (b) is a time chart showing the control voltage of the vertical transfer electrode in the extraction reading operation, Fig. 2 is a block diagram showing the circuit structure of the main part of the digital camera, and Figs. 3 to 5 are vertical in the extraction reading operation. It is a typical process diagram which shows the operation | movement which CCD transmits signal charge.
본 실시형태의 화상촬상장치인 디지털 카메라 (200) 도, 일 종래예로서 예시한 디지털 카메라 (100) 와 마찬가지로, PD 등의 다수의 광전변환소자 (101) 가 종횡방향으로 이차원상으로 배열되어 있고, 거기에 복수의 세로열로 이루어지는 수직 CCD (102) 와 한개의 횡행으로 이루어지는 수평 CCD (103) 가 설치되어 있다.In the digital camera 200 which is the image photographing apparatus of the present embodiment, similarly to the digital camera 100 exemplified as one conventional example, many photoelectric conversion elements 101 such as PD are arranged two-dimensionally in the longitudinal direction. The vertical CCD 102 composed of a plurality of vertical columns and the horizontal CCD 103 composed of one transverse row are provided therein.
복수의 세로열의 수직 CCD (102) 에는, 다수의 광전변환소자 (101) 의 1 개에 2 개의 비율로 배열되어 있는 수직전송전극 (104) 이 접속되어 있고, 1 개의 횡행의 수평 CCD (103) 에는, 복수의 수평전송전극 (105) 과 출력단자 (106) 가 접속되어 있다.The vertical CCD electrodes 102 arranged in two ratios are connected to one of the plurality of photoelectric conversion elements 101 to the vertical CCDs 102 of the plurality of vertical columns, and one horizontal row of horizontal CCDs 103 is connected. The plurality of horizontal transfer electrodes 105 and the output terminal 106 are connected to each other.
그리고, 본 실시형태의 디지털 카메라 (200) 에서는, 도 2 에 나타낸 바와 같이, 다수의 수직전송전극 (104) 과 복수의 수평전송전극 (105) 에는 수직구동회로 (201) 와 수평구동회로 (202) 가 개개로 접속되어있고, 이들의 구동회로 (201,202) 에 1 개의 구동제어회로 (203) 가 접속되어있다.In the digital camera 200 of the present embodiment, as shown in FIG. 2, the vertical drive circuit 201 and the horizontal drive circuit 202 are provided to the plurality of vertical transfer electrodes 104 and the plurality of horizontal transfer electrodes 105. ) Are individually connected, and one drive control circuit 203 is connected to these drive circuits 201,202.
이 구동제어회로 (203) 는, 소위 마이크로컴퓨터로 되어있고, CPU, ROM, RAM 등을 하드웨어로서 구비하고 있다. 구동제어회로 (203) 에는 소정의 제어프로그램이 사전에 실장되어 있고, 이 제어프로그램에 대응하여 구동회로 (201,202) 를 동작제어한다.This drive control circuit 203 is a so-called microcomputer, and includes a CPU, a ROM, a RAM, and the like as hardware. A predetermined control program is mounted in advance in the drive control circuit 203, and the drive circuits 201 and 202 are operated and controlled in response to this control program.
즉, 구동제어회로 (203) 가 인터레이스 수단 및 추출판독수단으로서 구동회로 (201,202) 를 동작제어하는 것으로, 인터레이스 동작과 추출판독동작이 선택적으로 실행된다. 단, 본 실시형태의 디지털 카메라 (200) 에서는, 상술하였듯이 구동제어회로 (203) 가 전하가산수단으로서도 기능하기 때문에, 추출판독동작을 실행할때 세로방향으로 소정 주기에 위치하는 복수의 광전변환소자 (101) 의 신호전하가 가산된다.That is, the drive control circuit 203 controls the drive circuits 201 and 202 as the interlace means and the extraction readout means, so that the interlace operation and the extraction readout operation are selectively executed. However, in the digital camera 200 of the present embodiment, since the drive control circuit 203 also functions as a charge adding means as described above, a plurality of photoelectric conversion elements located at predetermined intervals in the vertical direction when performing the extraction readout operation ( Signal charge of 101) is added.
더욱 상세하게는, 구동제어회로 (203) 는, 수직구동회로 (201) 가 수직전송전극 (104) 에 전압을 인가하는 동작을 제어함으로써, 복수의 광전변환소자 (101) 의 신호전하를 서로 상이한 타이밍으로 수직 CCD (102) 에 판독시키고, 그 전단에서 판독된 신호전하를 후단의 신호전하의 판독 이전에 수직 CCD (102) 에 세로방향으로 전송시켜, 이 전송 과정에서 복수의 광전변환소자 (101) 에서 판독된 신호전하를 수직 CCD (102) 에 의하여 하나로 합성시킨다.More specifically, the drive control circuit 203 controls the operation of the vertical drive circuit 201 to apply a voltage to the vertical transfer electrode 104 so that the signal charges of the plurality of photoelectric conversion elements 101 are different from each other. The signal is read out on the vertical CCD 102 at the timing, and the signal charges read at the front end thereof are transferred to the vertical CCD 102 in the vertical direction before the signal charges at the rear end are read. The signal charges read out at < RTI ID = 0.0 >
상술한 구성에 있어서, 본 실시형태의 디지털 카메라 (200) 도, 한 종래예의 디지털 카메라 (100) 와 마찬가지로, 이차원의 광학화상을 시리얼한 전기신호로 변환할 수 있고, 이것을 인터레이스 동작과 추출판독동작으로 실행할 수 있다.In the above-described configuration, the digital camera 200 of the present embodiment can also convert a two-dimensional optical image into a serial electric signal similarly to the digital camera 100 of one conventional example, which is interlaced and extracted reading operation. You can run
본 실시형태의 디지털 카메라 (200) 가 추출판독동작을 실행할 경우, 도 1 및 도 3 (a) 내지 도 (c) 에 도시된 바와 같이, 가장 먼저 øV1, øV2 인 10 개에 2 개의 수직전송전극 (104) 에 제어전압이 인가되고, PD 5, PD 10 인 5 개에 1 개의 광전변환소자 (101) 에서 수직 CCD (102) 에 신호전하가 판독된다.When the digital camera 200 of the present embodiment executes the extraction reading operation, as shown in Figs. 1 and 3 (a) to (c), first of all, two vertical transfer electrodes are arranged in ten pieces of? V1 and? V2. A control voltage is applied to the 104, and signal charges are read from the photoelectric conversion element 101 to the vertical CCD 102 in five of PD 5 and PD 10.
다음은, 도 1 및 도 3 (d) 에 도시된 바와 같이, 이들 신호전하는 수직 CCD (102) 에 의하여 øV3, øV4 인 수직전송전극 (104) 의 위치까지 하방에 병렬로 전송되는데, 이 상태에서 øV5, øV6 인 수직전송전극 (104) 에 제어전압이 인가되어 PD 3, PD 8 인 광전변환소자 (101) 에서 수직 CCD (102) 에 신호전하가 판독된다.Next, as shown in Figs. 1 and 3 (d), these signal charges are transferred in parallel down to the positions of the vertical transfer electrodes 104, which are? V3 and? V4 by the vertical CCD 102, in this state. A control voltage is applied to the vertical transfer electrodes 104 of? V5 and? V6 so that signal charges are read from the photoelectric conversion elements 101 of PD 3 and PD 8 to the vertical CCD 102.
이때, 도 1 및 도 4(a) 에 나타나듯이, 2 개의 광전변환소자 (101) 에서 수직 CCD (102) 에 개개로 판독된 2 개의 신호전하가 øV3 ∼ øV6 인 수직전송전극 (104) 에 대응한 위치에서 하나로 합성되게 되어, 도 1 및 도 4(b) 에 나타낸 바와 같이, 이와 같이 합성된 하나의 신호전하가 øV5 ∼ øV8 인 수직전송전극 (104) 에 대응한 위치까지 수직 CCD (102) 를 하방으로 전송시킨다.At this time, as shown in Figs. 1 and 4 (a), the two signal charges individually read from the two photoelectric conversion elements 101 to the vertical CCD 102 correspond to the vertical transfer electrodes 104 having? V3 to? V6. As shown in Figs. 1 and 4 (b), the vertical CCD 102 is integrated to a position corresponding to the vertical transfer electrode 104 having one of the signal charges thus synthesized as? V5 to? V8. Send down.
다음은, 이 상태에서 øV9, øV10 인 수직전송전극 (104) 에 제어전압이 인가되어 PD 1, PD 6 인 광전변환소자 (101) 에서 수직 CCD (102) 에 신호전하가 판독되기 때문에, 도 1 및 도 4(c) 에 도시된 바와 같이, 이 신호전하도 øV5 ∼øV8 인 수직전송전극 (104) 에 대응한 위치의 신호전하와 하나로 합성되게 된다.Next, in this state, since a control voltage is applied to the vertical transfer electrodes 104 of øV9 and øV10 so that signal charges are read from the photoelectric conversion elements 101 of PD 1 and PD 6 to the vertical CCD 102, Fig. 1 And as shown in Fig. 4C, the signal charges are also combined with the signal charges at positions corresponding to the vertical transfer electrodes 104 having? V5 to? V8.
이것으로 øV5, øV3, øV1 (및 øV10, øV8, øV6) 인 3 개의 광전변환소자 (101) 에서 판독된 3 개의 신호전하가 하나로 합성된 것으로 되기 때문에, 이 하나의 신호전하가 수평 CCD (103) 의 1 개의 수평전송전극 (105) 에 대응한 위치로 전송된다.Since the three signal charges read out from the three photoelectric conversion elements 101 of øV5, øV3, øV1 (and øV10, øV8, øV6) are synthesized as one, this one signal charge is a horizontal CCD (103). Is transmitted to a position corresponding to one horizontal transfer electrode 105 of.
이 수평 CCD (103) 는, 수직 CCD (102) 에서 순서대로 공급되는 복수의 신호전하를 가로방향으로 병렬로 전송하여 출력하기 때문에, 이것으로 세로방향으로 5분의 1 로 추출된 화상데이터가 출력되게 되어, 예컨대, 5 분의 1 로 추출처리된 화상데이터가 5 배의 속도로 출력된다.Since the horizontal CCD 103 transmits and outputs a plurality of signal charges sequentially supplied from the vertical CCD 102 in parallel in the horizontal direction, the image data extracted in the vertical direction by one fifth is output. For example, image data extracted at a fifth is output at a speed of five times.
이와같이 화상데이터를 몇분의 1 로 추출처리하여 수배의 속도로 출력할 경우, 필연적으로 광전변환소자 (101) 가 입사광의 광량을 신호전하로 변환하여 축적하는 시간도 몇분의 1 로 되기 때문에, 그 축적되는 전하량도 대략 몇분의 1 로 저하하게 된다.In this way, when image data is extracted and processed at a few times and output at a speed of several times, the time required for the photoelectric conversion element 101 to convert and store the amount of incident light into signal charges is also a few minutes. The amount of charges also decreases to approximately a few.
그러나, 본 실시형태의 디지털 카메라 (200) 에서는, 상술한 바와 같이, 구동제어회로 (203) 가 수직/수평 구동회로 (201,202) 에 의하여 수직/수평 CCD (102,103) 를 동작제어하여 추출판독동작을 실행할 경우, 그 동작제어에 의하여 세로방향으로 소정 주기에 위치하는 복수의 광전변환소자 (101) 의 신호전하를 가산시킨다. 따라서, 추출판독동작에서의 신호전하의 전하량이 증가하게 되어, 양호한 감도로 촬상된 화상데이터를 고속으로 출력할 수 있다.However, in the digital camera 200 of the present embodiment, as described above, the drive control circuit 203 operates the vertical / horizontal CCDs 102 and 103 by the vertical / horizontal drive circuits 201 and 202 to perform the extraction readout operation. When executed, the signal charges of the plurality of photoelectric conversion elements 101 located at predetermined cycles in the vertical direction are added by the operation control. Therefore, the charge amount of the signal charge in the extraction readout operation is increased, so that image data captured with good sensitivity can be output at high speed.
또한, 도 1 에 도시된 바와 같이, 광전변환소자 (101) 에서 수직 CCD(102) 에 신호전하를 판독하기 위하여 수직구동회로 (201) 가 수직전송전극 (104) 에 인가하는 전압은, 수직 CCD (102) 에 판독된 신호전하를 전송시키기 위하여 인가하는 전압보다 고압이다.In addition, as shown in FIG. 1, the voltage applied to the vertical transfer electrode 104 by the vertical drive circuit 201 to read signal charges from the photoelectric conversion element 101 to the vertical CCD 102 is a vertical CCD. It is higher than the voltage applied to transmit the signal charges read out to the 102.
그러나, 본 실시형태의 디지털 카메라 (200) 에서는, 수직구동회로 (201) 가 수직전송전극 (104) 에 전압을 인가하는 동작을 구동제어회로 (203) 가 제어함으로써, 복수의 광전변환소자 (101) 의 신호전하를 서로 상이한 타이밍으로 수직 CCD (102) 에 판독시킨다. 따라서, 수직구동회로 (201) 가 고압의 제어전압을 다수의 수직전송전극 (104) 에 동시에 인가할 필요가 없기 때문에, 수직구동회로 (201) 의 전압 강하를 방지할 수 있고, 전원회로 (도시 생략) 의 부담을 경감하는 것도 가능하다.However, in the digital camera 200 of the present embodiment, the drive control circuit 203 controls the operation in which the vertical drive circuit 201 applies a voltage to the vertical transfer electrode 104, whereby a plurality of photoelectric conversion elements 101 are provided. Signal charges) are read into the vertical CCD 102 at different timings. Therefore, since the vertical drive circuit 201 does not need to simultaneously apply a high-voltage control voltage to the plurality of vertical transfer electrodes 104, the voltage drop of the vertical drive circuit 201 can be prevented and the power supply circuit (shown in FIG. It is also possible to reduce the burden).
또한, 상술한 바와 같이, 복수의 광전변환소자 (101) 에서 수직 CCD (102) 에 순서대로 판독되는 신호전하를 전송과정에서 하나로 합성시키기 때문에, 이 합성후에는 신호전하를 하나로서 취급할 수 있고, 수직 CCD (102) 의 동작제어가 간단하다.In addition, as described above, signal charges which are sequentially read from the plurality of photoelectric conversion elements 101 to the vertical CCD 102 are combined into one during the transfer process, so that the signal charges can be treated as one after this synthesis. The operation control of the vertical CCD 102 is simple.
또한, 본 발명은, 상기 형태로 한정되는 것이 아니며, 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 각종 변형을 허용한다. 예컨대 상기 형태에서는 복수의 광전변환소자 (101) 의 신호전하를 서로 상이한 타이밍으로 수직 CCD (102) 에 판독시킴으로써, 수직구동회로 (201) 가 고압의 제어전압을 다수의 수직전송전극 (104) 에 동시에 인가할 필요를 없애는 것을 예시한다.In addition, this invention is not limited to the said form, A various deformation | transformation is permissible in the range which does not deviate from the summary. For example, in the above embodiment, the signal charges of the plurality of photoelectric conversion elements 101 are read to the vertical CCD 102 at different timings, so that the vertical driving circuit 201 supplies a high voltage control voltage to the plurality of vertical transfer electrodes 104. Illustrates eliminating the need to apply at the same time.
그러나, 도 6 내지 도 8 에 도시된 바와 같이, 수직구동회로 (201) 가 수직전송전극 (104) 에 전압을 인가하는 동작을 구동제어회로 (203) 가 제어함으로써, 하나에 가산되는 복수의 광전변환소자 (101) 의 신호전하를 수직 CCD (102) 에 동시에 판독시키는 것도 가능하다.However, as shown in Figs. 6 to 8, the drive control circuit 203 controls the operation in which the vertical drive circuit 201 applies a voltage to the vertical transfer electrode 104, whereby a plurality of photoelectrics are added to one. It is also possible to simultaneously read the signal charges of the converter 101 into the vertical CCD 102.
복수의 광전변환소자 (101) 의 신호전하가 수직 CCD (102) 에 동시에 판독되므로, 동일시각에 광전변환되어 축적된 복수의 신호전하가 가산되게 되고, 촬상시각이 상이한 신호전하가 가산되는 것에 의한 화상데이터의 열화를 방지할 수 있다. 또한, 복수의 신호전하를 가산하여 출력하는 공정의 갯수도 삭감할 수 있으므로, 추출판독동작의 속도를 향상시킬 수도 있다.Since the signal charges of the plurality of photoelectric conversion elements 101 are simultaneously read out to the vertical CCD 102, a plurality of signal charges accumulated and photoelectrically converted at the same time are added, and signal charges having different imaging times are added. Deterioration of the image data can be prevented. In addition, since the number of steps of adding and outputting a plurality of signal charges can be reduced, the speed of the extraction readout operation can also be improved.
즉, 가산하는 복수의 신호전하의 판독타이밍을 상이하게 하면 전원의 부담을 경감할 수 있고, 동일하게 하면 화상품질을 개선할 수 있음과 동시에 동작속도를 향상시킬 수 있으므로, 이들 구성은 서로 일장일단을 갖게 되며, 실제로 제품을 실시하는 경우에는 각종 조건을 고려하여 최적인 한쪽을 선택하는 것이 바람직하다.In other words, if the read timings of the plurality of signal charges to be added are different, the burden on the power source can be reduced, and if the same can be achieved, the image quality can be improved and the operation speed can be improved. In the case of actually performing a product, it is preferable to select the most suitable one in consideration of various conditions.
또, 상기 형태에서는 복수의 광전변환소자 (101) 로부터 수직 CCD (102) 에 신호전하를 차례로 판독하여 전송할 때, 전단에서 판독되어 전송된 신호전하와 하나로 합성되는 위치에 차단의 신호전하를 판독하는 것을 예시하였다. 그러나, 도 9 에 도시된 바와 같이, 차단의 신호전하를 전단의 신호전하와는 합성되지 않는 위치에서 판독한 후, 전송의 과정에서 하나로 합성하는 것도 가능하다.In the above embodiment, when signal charges are sequentially read and transmitted from the plurality of photoelectric conversion elements 101 to the vertical CCD 102, the signal charges of the blocking are read at a position which is combined with the signal charges read and transmitted at the front end. Illustrated. However, as shown in Fig. 9, it is also possible to read the signal charges of the blocking at a position which is not synthesized with the signal charges of the preceding stage, and then combine them into one during the transmission.
또한, 상기 형태에서는 복수의 광전변환소자 (101) 로부터 판독된 신호전하를 수직 CCD (102) 로 전송하는 과정에서 하나로 합성하는 것을 예시했는데, 복수의 신호전하를 수직 CCD (102) 로부터 수평 CCD (103) 의 1 개의 위치에 차례로 전송시킴으로써 하나로 합성하는 것도 가능하다.In the above embodiment, the signal charges read from the plurality of photoelectric conversion elements 101 are synthesized as one in the process of transferring to the vertical CCD 102. The plurality of signal charges are combined from the vertical CCD 102 to the horizontal CCD ( It is also possible to combine them into one by transmitting to one position of 103 in turn.
또, 상기 형태에서는 흑백화상을 촬상하는 디지털 카메라 (200) 를 상정했는데, 도 10 에 도시된 바와 같이, 색마다 소정의 배치로 배열되는 복수 종류의 컬러필터 (300) 를 다수의 광전변환소자 (101) 에 개개로 장착하고, 컬러화상을 촬상하는 것도 가능하다.In the above embodiment, a digital camera 200 for capturing a black-and-white image is assumed. As shown in FIG. 10, a plurality of types of color filters 300 arranged in a predetermined arrangement for each color include a plurality of photoelectric conversion elements ( It is also possible to mount it separately to 101 and to pick up a color image.
단, 이와 같이 컬러필터 (300) 를 이용하여 컬러화상을 촬상하는 경우, 추출판독동작에서는 구동제어회로 (203) 의 동작제어에 의해 동색의 컬러필터 (300) 가 장착되어 있는 복수의 광전변환소자 (101) 의 신호전하를 가산시키는 것이 바람직하다.However, in the case of capturing a color image using the color filter 300 in this manner, in the extraction reading operation, a plurality of photoelectric conversion elements equipped with the same color filter 300 are controlled by the operation control of the drive control circuit 203. It is preferable to add the signal charge of (101).
도시한 베어 배열의 경우, 세로방향에서는 2 행의 주기로 동색의 컬러필터 (300) 가 배열되어 있으므로, 추출판독동작에서는 2 행 배율의 주기로 위치하는 복수의 광전변환소자 (101) 의 신호전하를 가산하면 된다. 이 경우, 신호전하가 가산되는 광전변환소자 (101) 에는 동색의 컬러필터가 장착되어 있으므로, 이색의 신호전하가 가산되지 않고, 추출판독동작에서 촬상하는 컬러화상의 품질을 양호하게 확보할 수 있다.In the illustrated bare arrangement, since the same color filter 300 is arranged in two rows in the vertical direction, the signal charges of the plurality of photoelectric conversion elements 101 positioned in two cycles of magnification are added in the extraction and reading operation. Just do it. In this case, since the same color filter is attached to the photoelectric conversion element 101 to which the signal charge is added, the signal charge of the dichroic color is not added, and the quality of the color image picked up by the extraction / reading operation can be ensured satisfactorily. .
또한, 상기 형태에서는 디지털 카메라 (200) 의 마이크로컴퓨터로 이루어지는 구동제어회로 (203) 가 내장 ROM 에 사전에 격납되어 있는 소프트웨어에 대응하여 동작함으로써, 그 각종 기능에 의해 추출판독수단이나 전하가산수단 등의 각종 수단이 논리적으로 실현되는 것을 예시하였다.In the above embodiment, the drive control circuit 203, which is a microcomputer of the digital camera 200, operates in correspondence with the software previously stored in the built-in ROM, thereby extracting reading means, charge adding means, or the like by its various functions. The various means of exemplify the logical realization.
그러나, 상술한 각종 수단을 각각 전용 하드웨어로서 형성하는 것도 가능하고, 예컨대 적정한 소프트웨어를 컴퓨터에 인스톨하여 실현하는 것도 가능하며, 일부를 소프트웨어로 실현함과 동시에 일부를 하드웨어로서 형성하는 것도 가능하다.However, the above-described various means may be formed as dedicated hardware, for example, suitable software may be installed in a computer, and may be implemented. Some may be implemented in software and some may be formed as hardware.
본 발명은 이상 설명한 바와 같이 구성되어 있으므로, 이하에 기재하는 효과를 발휘한다.Since this invention is comprised as mentioned above, it exhibits the effect described below.
본 발명의 화상촬상장치에 의한 화상촬상방법에서는 추출판독동작이 실행되는 경우에는 추출판독수단이 수직 CCD 를 동작제어하고, 인터레이스 수단보다 이상의 행수의 주기로 추출한 일부의 광전변환소자로부터 신호전하를 판독시킬 수 있는데, 이 추출판독동작이 실행될 때, 세로방향에서 소정 주기로 위치하는 복수의 광전변환소자의 신호전하를 전하가산수단이 가산시킴으로써,In the image capturing method by the image capturing apparatus of the present invention, when the extract reading operation is performed, the extracting reading means controls the vertical CCD and reads out the signal charges from a part of the photoelectric conversion elements extracted with a period of more rows than the interlacing means. When this extraction readout operation is performed, the charge adding means adds signal charges of a plurality of photoelectric conversion elements located at predetermined intervals in the longitudinal direction,
추출판독동작에서의 신호전하의 전하량을 증가시킬 수 있으므로, 추출처리되어 고속으로 출력되는 화상데이터의 촬상의 감도를 개선할 수 있다.Since the charge amount of the signal charge in the extraction readout operation can be increased, the sensitivity of the imaging of the image data extracted and output at high speed can be improved.
또, 상술한 화상촬상장치에서, 복수의 광전변환소자로부터 수직 CCD 에 판독된 신호전하가 수평 CCD 의 1 개의 위치에 전송시켜 가산됨으로써,In the above-described image pickup apparatus, the signal charges read from the plurality of photoelectric conversion elements to the vertical CCD are transferred and added to one position of the horizontal CCD,
복수의 신호전하를 수평 CCD 로 가산할 수 있다.A plurality of signal charges can be added to the horizontal CCD.
또한, 복수의 광전변환소자로부터 판독된 신호전하가 수직 CCD 에 의해 전송되는 과정에서 가산됨으로써,Further, the signal charges read from the plurality of photoelectric conversion elements are added in the process of being transferred by the vertical CCD,
복수의 신호전하를 수직 CCD 로 가산할 수 있다.A plurality of signal charges can be added to the vertical CCD.
또, 복수의 광전변환소자의 신호전하가 서로 상이한 타이밍으로 수직 CCD 에판독되고, 전단에서 판독된 신호전하가 수직 CCD 로 세로방향으로 전송되고 나서 후단의 신호전하가 판독됨으로써,In addition, the signal charges of the plurality of photoelectric conversion elements are read into the vertical CCD at different timings, the signal charges read at the front end are transferred to the vertical direction in the vertical CCD, and the signal charges at the rear end are read out.
신호전하를 판독하기 위한 제어전압을 복수의 수직전송전극에 동시에 인가할 필요가 없으므로, 광전변환소자로부터 수직 CCD 에 신호전하를 판독하기 위한 전압의 강하를 방지할 수 있고, 전원의 부담을 경감할 수도 있다.Since the control voltage for reading out the signal charges does not need to be applied to the plurality of vertical transfer electrodes at the same time, the voltage drop for reading out the signal charges from the photoelectric conversion element to the vertical CCD can be prevented and the burden on the power supply can be reduced. It may be.
또한, 복수의 광전변환소자의 신호전하가 수직 CCD 에 동시에 판독됨으로써,In addition, signal charges of a plurality of photoelectric conversion elements are simultaneously read by the vertical CCD,
동일시각에 광전변환되어 축적된 복수의 신호전하를 가산할 수 있으므로, 추출처리된 화상데이터의 품질을 개선할 수 있고, 추출처리된 화상데이터의 출력속도를 향상시킬 수도 있다.Since a plurality of signal charges accumulated by photoelectric conversion at the same time can be added, the quality of the extracted image data can be improved, and the output speed of the extracted image data can be improved.
또, 복수 종류의 컬러필터가 색마다 소정의 배치로 배열되어 다수의 광전변환소자에 개개로 장착되어 있고, 다수의 광전변환소자가 복수 종류의 색마다 신호전하를 출력하고, 추출판독동작에서는 복수의 광전변환소자의 신호전하가 가산되는데, 신호전하가 가산되는 광전변환소자에는 동색의 컬러필터가 장착되어 있음으로써,In addition, a plurality of types of color filters are arranged in a predetermined arrangement for each color, and are individually mounted in a plurality of photoelectric conversion elements, and a plurality of photoelectric conversion elements output signal charges for each of a plurality of types of colors, and in the extraction and reading operation, The signal charges of the photoelectric conversion element of are added. The photoelectric conversion element to which the signal charges are added is equipped with the same color filter,
추출판독동작에서 이색의 신호전하가 가산되지 않으므로, 추출판독동작에서 데이터출력되는 컬러화상의 품질을 양호하게 유지할 수 있다.Since the signal charge of the dichroic color is not added in the extraction and reading operation, the quality of the color image outputted in the extraction and reading operation can be maintained well.
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