KR20040086804A

KR20040086804A - 컬러 고체 촬상장치

Info

Publication number: KR20040086804A
Application number: KR1020040022798A
Authority: KR
Inventors: 후지이도시야; 이와사와다카히로; 야마구치다쿠미; 무라타다카히코
Original assignee: 마츠시타 덴끼 산교 가부시키가이샤
Priority date: 2003-04-03
Filing date: 2004-04-02
Publication date: 2004-10-12
Also published as: TW200423741A; CN1303823C; US20040196396A1; EP1465434A3; EP1465434A2; US7349016B2; JP2004312140A; CN1536895A; JP3877695B2; TWI237508B

Abstract

고화소 컬러 고체촬상소자를 이용한 동영상 촬상은, 수직 간축(decimation)으로 대표되는 바와 같은, 간축 판독이 일반적이다. 그러나 리샘플링에 의한 고주파영상신호의 저역에로의 에일리어싱 노이즈를 피할 수 없을 뿐만 아니라, 화소신호를 폐기함으로써, 실효감도가 현저하게 저하된다.

본 발명은 고화소 컬러 고체촬상소자의 화소영역을 화소혼합하는 단위로 분할시켜, 각 영역(16∼19) 내에서 같은 색의 전 화소를 혼합함으로써, 화소 이용률을 100%로 올리는 동시에, 영역화소 혼합의 공간LPF(Low Pass Filter) 효과에 의해, 고주파영상신호의 저역에로의 에일리어싱 노이즈를 대폭 억제한다.

Description

컬러 고체 촬상장치{SOLID-STATE COLOR IMAGING APPARATUS}

본 발명은 디지털스틸카메라, 디지털비디오카메라 등 컬러 고체촬상장치에 관한 것이다.

종래, 수취한 광을 전기신호로 변환시켜, 영상신호로서 출력하는 고체촬상소자가 알려져 있으며, 이 고체촬상소자로부터 얻은 영상신호를 정지화상으로서 표시하는 디지털스틸카메라 등의 카메라가 알려져 있다. 최근, 이와 같은 고체촬상소자를 이용한 카메라는 화질 및 기능의 가일층 향상이 요구되어, 급속한 고 화소화가 진행되고 있다.

예를 들어, 약 500만 개의 화소를 갖는 고체촬상소자라면, 수직방향의 화소수가 약 1920 화소, 수평방향의 화소수가 약 2560 화소로, 통상의 NTSC(National Television System Committee)용 고체촬상소자의 16 배 정도의 화소수를 가지며, 전화소 출력시에 종래의 12㎒ 정도 화소클록을 이용하면 약 1/2 초 정도가 된다. 때문에 고체촬상소자에서 출력되는 영상신호를, 카메라의 표시장치(액정모니터 등)에 그대로 출력하지 못하는 경우가 많아졌다.

그래서 이와 같은 고체촬상소자에서, 화소클록의 고속화에 더불어 수직방향에서 신호의 판독대상이 될 화소를 간축함으로써, 영상신호를 고속으로 읽어내는 구동방법이 이전부터 이용되고 있다. 예를 들어 8 라인 중 2 라인의 화소신호만을 이용한다.

그러나 상기와 같은 화소간축 구성에서는, 수직방향으로 극단적인 리샘플링(상기의 예에서는 1/4)이 되어, 이에 수반하는 리샘플링 시 수직방향의 공간LPF(Low Pass Filter)가 존재하지 않으므로, 영상신호의 수직방향으로 고주파신호가 포함되는 화상을 촬상하면, 수직방향 고주파성분의 저주파에의 엘리어싱 성분이 대량으로 발생하여, 휘도(Y)신호, 색도(C)신호 모두 거짓신호가 대량으로 발생할 뿐만 아니라, 수평방향과 수직방향의 화소 샘플링밀도 불균형에 의해 수평 해상도에 대한 수직 해상도가 현저하게 저하된다는 문제가 발생한다. 또 읽어내지 않는 행의 화소신호는 폐기되므로, 실질적인 감도가 저하된다는 문제도 발생한다. 상기 예에서의 화소 이용률은 25%가 된다.

또 상기의 모든 문제는, 종래 방식을 이용하면, 고체촬상소자의 화소수가 증가하면 할수록, 프레임률을 올리기 위한 고체촬상소자의 모든 행에 대한 수직판독 행의 비율을 내릴 필요성에서, 문제가 보다 현저해진다는 성질을 원리적으로 갖는 것이다.

그런데, 일본국 특개 2001-36920호 공보에는, 화소혼합의 수법으로 고체촬상소자의 출력 화소수를 삭감하는 기술이 개시돼있다. 단, 화소혼합 대상이 되지 않는 화소가 고체촬상소자의 유효영역 내에 존재했기 때문에, 유감스럽게도 고감도촬상을 실현하지 못했다. 또 혼합에 의해 얻어진 각 색별 감수화소가 불균등하게 배치되게 되는 결과, 화상에 밀도의 불균일이 나타난다는 문제도 있다.

본 발명의 목적은, 초 메가픽셀 등 화소가 많은 고체촬상소자의 출력 화소수를 화소혼합수법으로 삭감하여, 고속, 저전력, 고감도이며 고화질(고주파의 에일리어싱 노이즈를 억제)로 촬영하고, 이로써 초고화소 고체촬상소자의 동영상 촬상을 실현하는 데에 있다.

도 1은 본 발명 제 1 실시예의 CCD 고체촬상소자 구성도.

도 2는 본 발명 제 1 실시예의 베이어배열 화소혼합패턴 이미지도.

도 3은 본 발명의 각 실시예에 사용한 촬상시스템의 구성도.

도 4는 본 발명 제 1 실시예의 2 행 2 열 보색배열 화소혼합패턴 이미지도.

도 5는 본 발명 제 2 실시예의 CCD 고체촬상소자 구성도.

도 6은 본 발명 제 2 실시예의 4 행 2 열 보색배열 화소혼합패턴 이미지도.

도 7은 본 발명 제 3 실시예의 CCD 고체촬상소자 구성도.

도 8은 본 발명 제 3 실시예의 베이어배열 화소혼합패턴 이미지도.

도 9는 본 발명 제 3 실시예의 YC신호처리 블록도.

도 10은 본 발명 제 3 실시예의 2 행 2 열 보색배열 화소혼합패턴 이미지도.

도 11은 본 발명 제 4 실시예의 CCD 고체촬상소자 구성도.

도 12는 본 발명 제 4 실시예의 베이어배열 화소혼합패턴 이미지도.

도 13은 본 발명 제 4 실시예의 2 행 2 열 보색배열 화소혼합패턴 이미지도.

도 14는 본 발명 제 5 실시예의 CCD 고체촬상소자 구성도.

도 15는 본 발명 제 5 실시예의 4 행 2 열 보색배열 화소혼합패턴 이미지도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

11, 51, 71, 111, 141 : 광전변환소자와 컬러필터

12, 52, 72, 112, 142 : 수직 전송단

13, 53, 73, 113, 143 : 수평 전송단

14, 54, 74, 114, 144 : 출력증폭기

15, 55, 75, 115, 145 : 수직-수평 전송제어부

31 : CCD 고체촬상소자

32 : CCD 고체촬상소자 구동블록

33 : 카메라 아날로그 프론트엔드

34 : 시스템타이밍 동기신호발생 블록

35 : DRAM 저장전처리 블록 36 : DRAM

37 : DRAM 제어블록 38 : YC신호 처리블록

39 : 카메라신호처리 전체블록

91 : CCDRAW데이터 입력부

92 : Y신호의 불균등배열 보정필터

93 : 제 1 수직 윤곽보정신호 생성필터

94 : 제 2 수직 윤곽보정신호 생성필터

95 : 수직 윤곽보정신호 생성필터 절환수단의 제어신호 입력부

96 : 수직 윤곽보정신호 게인입력

97 : 제 1 수평 윤곽보정신호 생성필터

98 : 제 2 수평 윤곽보정신호 생성필터

99 : 수평 윤곽보정신호 생성필터 절환수단의 제어신호 입력부

100 : 수평 윤곽보정신호 게인 입력

101 : Y신호 윤곽보정블록

102 : C신호의 불균등배열 보정필터

상기 과제를 해결하기 위해 본 발명에 관한 제 1 컬러 고체촬상장치는, 행렬상으로 배열된 복수의 광전변환소자와, 상기 광전변환소자의 앞면에 컬러필터를 구비하며, 또 상기 컬러필터의 배열이 2 차원 반복배열을 갖는 고체촬상소자를 구비하고, 상기 고체촬상소자의 수평 p화소(p는 자연수), 수직 q화소(q는 자연수)가 화소혼합영역의 기본단위이며, 상기 화소혼합영역의 수평 p화소, 수직 q화소를 1 단위로 하여, 상기 화소혼합영역 기본단위 전부가 수평방향 및 수직방향으로 어긋나 서로 중첩되면서 2 차원의 반복배열을 구성하는 수단과, 상기 화소혼합영역의 기본단위 내에서, 서로 같은 색의 컬러필터 전화소를 혼합하는 수단을 구성시킨 것이다.

또 본 발명에 관한 제 2 컬러 고체촬상장치는, 행렬상으로 배열된 복수의 광전변환소자와, 상기 광전변환소자의 전면에 컬러필터를 구비하며, 상기 컬러필터의 배열이, 1 방향을 행, 이 방향과 직교하는 방향을 열로 각각 정의했을 때, 4 행 2열을 1 단위로 하고, 또 상기 4 행 2 열의 컬러필터 배열단위 내 1 행 1 열째와 3 행 2 열째가 동색 컬러필터이며, 또 1 행 2 열째와 3 행 1 열째가 동색 컬러필터이고, 또 2 행 1 열째와 4 행 2열째가 동색 컬러필터이며, 또 2 행 2 열째와 4 행 1 열째가 동색 컬러필터인 2 차원 반복배열을 갖는 고체촬상소자를 구비하고, 상기 고체촬상소자의 수평 p화소(p=2n+2, n은 자연수), 수직 q화소(q=2m+2, m은 자연수)가 화소혼합영역의 기본단위이며, 상기 화소혼합영역을 수평 p화소, 수직 q화소를 1 단위로 한 2 차원 반복배열로 하고, 상기 화소혼합영역의 기본단위 내에서, 상기 4 행 2 열 컬러필터 배열단위의 1 행 1 열째와 3 행 2 열째 색의 전화소를 혼합하는 수단과, 상기 4 행 2 열 컬러필터 배열단위의 1 행 2 열째와 3 행 1 열째 색의 전화소를 혼합하는 수단과, 상기 4 행 2 열째 컬러필터 배열 단위의 2 행 1 열째와 4 행 2열째 색의 전화소를 혼합하는 수단과, 상기 4 행 2 열 컬러필터 배열단위의 2 행 2 열째와 4 행 1 열째 색의 전화소를 혼합하는 수단을 구성시킨 것이다.

상술한 목적 및 기타의 목적과 본 발명의 특징 및 이점은 첨부 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통해 보다 분명해 질 것이다.

(실시예)

이하, 본 발명의 컬러 고체촬상장치의 제 1∼제 5 실시예에 대하여 도면을 이용하여 설명한다. 여기 각 실시예에서는 CCD(Charge-Coupled Device) 고체촬상소자를 이용하는 경우를 설명하지만, 촬상소자는 MOS(Metal-Oxide Semiconductor)형 고체촬상소자라도 상관없다.

(제 1 실시예)

도 1은 본 발명 컬러 고체촬상장치에 관한 제 1 실시예의 CCD고체촬상소자 구성도이다. 11은 광전변환소자와 그 앞면에 장착되는 컬러필터이다. 여기서는 컬러필터 배열을 예를 들어 베이어(Bayer) 배열로 한다. 그리고 R(Red: 적), G(Green: 녹), 및 B(Blue: 청)의 각 색필터를 채용한다. Gr과 Gb는 실제로는 동색(녹)이지만, 동작 설명의 편의상, 수평 양측이 R필터 사이에 끼이는 필터화소를 Gr, 수평 양측이 B필터 사이에 끼이는 필터화소를 Gb로 표기한다. 12는 V1에서 V12로 구성되는 12 상의 수직 전송단, 13은 H1과 H2로 구성되는 2 상의 수평 전송단, 14는 출력증폭기, 15는 상기 V1에서 V12로 구성되는 12 상의 수직 전송단(12)의 연장으로, 게이트는 독립 배선되며, V13에서 V48로 구성되는 수직-수평 전송제어부, 16은 Gr의 화소혼합영역 기본단위, 17은 B의 화소혼합영역 기본단위, 18은 Gb의 화소혼합영역 기본단위, 19는 R의 화소혼합영역 기본단위이다. 화소혼합영역의 기본단위(16∼19)는 각각 5 행 5 열의 화소로 이루어진다.

우선, 수직 전송단(12)은 6 상 모드의 기본전송이 된다. 단, 화소혼합의 편의상, V는 12 상의 독립배선으로 구성되며, 먼저 V3에 접속된 광전변환소자(Gr 및 R)와, V9에 접속된 광전변환소자(B 및 Gb) 화소의 신호전하가, V3게이트와 V9게이트에 광전변환소자 판독펄스를 인가함으로써 수직 전송단(12)에 판독되어, 수직 전송단(12) 내를 지면 아래쪽 방향으로 통상의 6 상 모드에서 전송되며, 수직 전송단(12) 내의 Gr 및 R 전하가 4 단 진행하여 V7 게이트 밑으로 전송되고, 수직 전송단(12) 내의 B 및 Gb 전하가 V1 게이트 밑으로 전송됐을 때에, V7 게이트와 V1 게이트에 광전변환소자 판독펄스를 인가함으로써, V7, V1에 접속된 화소가 수직 전송단(12)에 판독되어, 각각 동색의 화소가 2 화소, 수직 전송단(12) 내에서 혼합된다. 또 수직 전송단(12) 내를 지면 아래쪽 방향으로 통상의 6 상 모드에서 전송시켜, 수직 전송단(12) 내의 Gr 및 R 전하가 4 단 진행하여 V11 게이트 밑으로 전송되며, 수직 전송단(12) 내의 B 및 Gb 전하가 V5 게이트 밑으로 전송됐을 때에, 마찬가지로 V11 게이트와 V5 게이트에 광전변환소자 판독펄스를 인가함으로써, V11, V5에 접속된 화소가 수직 전송단(12)에 판독되어, 각각 동색의 화소가 3 화소, 수직 전송단(12) 내에서 혼합된다.

이 때, 수직-수평 전송제어부(15)는 V13에서 V48의 모든 게이트를 수직 전송단(12)과 마찬가지로 통상의 6 상 모드에서 구동시킴으로써, 수직-수평 전송제어부(15) 내에 상기 3 화소 혼합된 Gr 및 R의 신호전하가 축적된다. 다음에 수직-수평 전송제어부(15)의 V37∼V42와 V19∼V24만을 통상의 6 상 구동으로 동작시킴으로써, V42 열과 V24 열의 각 Gr과 R 신호전하만이 수평 전송단(13) 내로 전송된다. 다음으로 수평 전송단(13)을 통상의 2 상 구동 모드에서 2 단 전송시킨다. 그 후, 수직-수평 전송제어부(15)의 V25∼V30과 V43∼V48만을 통상의 6 상 구동으로 동작시킴으로써, V30 열과 V48 열의 각 Gr과 R 신호전하만이 수평 전송단(13) 내로 전송되어 수평 전송단(13) 내의 동색 신호전하와 혼합되며, 수평 전송단(13) 내에서 합계 6 화소의 Gr과 R 각각의 신호전하가 혼합된다. 또 수평 전송단(13)을 통상의 2 상 구동모드에서 2 단 전송시킨 후, 수직-수평 전송제어부(15)의 V13∼V18과 V31∼V36만을 통상의 6 상 구동으로 동작시킴으로써, V18 열과 V36 열의 각 Gr과 R 신호전하만이 수평 전송단(13) 내로 전송되어 수평 전송단(13) 내의동색 신호전하와 혼합되며, 수평 전송단(13) 내에서 합계 9 화소의 Gr과 R 각각의 신호전하가 혼합된다. 그 후, 수평 전송단(13)을 통상의 2 상 구동으로 동작시키고, 출력증폭기(14)를 통해, 9 화소 혼합된 Gr과 R 각각의 신호를 고체촬상소자로부터 출력한다.

이상 일련의 동작을 반복함으로써 다음 라인에서는, 9 화소 혼합된 B와 Gb 각각의 신호를 고체 촬상소자로부터 출력한다.

이상의 설명에서 알 수 있는 바와 같이, Gr의 화소혼합영역 기본단위(16) 내 Gr의 전 9 화소를, R의 화소혼합영역 기본단위(19) 내 R의 전 9 화소를, B의 화소혼합영역단위(17) 내 B의 전 9 화소를, Gb의 화소혼합영역 기본단위(18) 내 Gb의 전 9 화소를, 각각 혼합시켜 출력한다. 이 수법으로 출력된 화소혼합패턴 이미지를 도 2에 나타낸다.

도 2에 나타내는 바와 같이, 9 화소 혼합된 화소의 위치가 화소혼합영역의 중심과 일치하고, 화소혼합영역 기본단위가 각 방향으로 2 화소 중첩되면서 균등한 배열이 되며, 또, 9 화소 혼합결과의 화소배열 역시 베이어배열이 된다. 또한 화소 이용률이 100%임을 알 수 있다.

도 3은 제 1 실시예의 시스템블록도이다. 31은 도 1의 CCD 고체촬상소자, 32는 CCD 고체촬상소자 구동블록, 33은 카메라 아날로그 프론트엔드의 CDS(Correlated Double Sampling), AGC(Automatic Gain Control), A/D(Analog-to-Digital)변환기, 34는 시스템타이밍 동기신호발생 블록(SSG:Sync Signal Generator), 35는 CCD 흠 보정 등의 DRAM(Dynamic Random Access Memory) 저장전처리 블록, 36은 DRAM, 37은 DRAM제어블록, 38은 YC신호처리 블록, 39는 카메라신호처리 전체블록이다.

본 발명 제 1 실시예의 고체촬상소자 출력은, 상술한 바와 같이, 혼합모드에서도 공간적으로는 혼합화소의 위치가 2 차원 균등밀도인 통상의 베이어배열이다.

CCD 고체촬상소자(31)를, CCD 고체촬상소자 구동블록(32)의 타이밍발생에 의해, 상술한 구동방법으로 구동시켜, 9 화소혼합 출력을 얻는다. 이 때 혼합구동에 의해, 클록에 대한 출력 타이밍은 간헐적으로 된다. 출력신호는 카메라 아날로그프론트엔드(33)에 의해 디지털신호로 변환되어, DRAM저장전 처리블록(35)에서 흠 보정처리가 실시되며, DRAM 제어블록(37)에서 소자출력의 간헐적 타이밍 보정을 실시하여 DRAM(36)에 일단 저장된다. 여기서 저장되는 데이터는 화소수가 1/9로 된 완전 베이어배열이므로, 이후의 처리는 통상의 베이어처리가 된다. DRAM(36) 내의 CCDRAW 데이터는, 필요에 따라 YC신호 처리블록(38)에서 YC신호로 변환되어 본 발명의 장치로부터 출력된다.

여기서 V1∼V12를 일반적인 3:1 인터레이스의 전화소 판독모드 타이밍으로 변경하고, V13∼V48도 일반적인 6 상 구동을 실행하며 신호처리 타이밍도 간헐보정처리를 OFF하면, 타이밍 변경만으로 화소혼합모드와 3:1 인터레이스의 전화소 판독모드의 절환이 가능해진다.

또 컬러필터가 2 행 2 열의 보색 컬러필터 배열의 촬상소자라도 동일한 수단으로 마찬가지의 효과를 실현할 수 있다. 본 실시예의 경우의 2 행 2 열 보색필터 화소혼합패턴 이미지를 도 4에 나타낸다. 도 4의 예에서는 Cy(Cyan: 시안),Mg(Magenta: 마젠타), Ye(Yellow: 황), 및 G(Green: 녹) 의 각 색필터를 채용한다.

(제 2 실시예)

도 5는 본 발명 컬러 고체촬상장치에 관한 제 2 실시예의 CCD 고체촬상소자 구성도이다. 51은 광전변환소자와 그 앞면에 장착되는 컬러필터이다. 여기서는 컬러필터배열을 예를 들어 2 행 4 열의 보색델터배열로 한다. 52는 V1에서 V12로 구성되는 12 상의 수직 전송단, 53은 H1∼H3으로 구성되는 3 상의 수평 전송단, 54는 출력증폭기, 55는 상기 V1에서 V12로 구성되는 12 상 수직 전송단(52)의 연장으로, 게이트는 독립 배선되며, V13에서 V48로 구성되는 수직-수평 전송제어부, 56은 Mg의 화소혼합영역 기본단위, 57은 G의 화소혼합영역 기본단위, 58은 Ye의 화소혼합영역 기본단위, 59는 Cy의 화소혼합영역 기본단위이다. 화소혼합영역의 기본단위(56∼59)는 각각 6 행 6 열의 화소로 이루어진다.

우선, 수직 전송단(52)은 6 상 모드의 기본전송이 된다. 단, 화소혼합의 편의상, V는 12 상의 독립배선으로 구성되며, 먼저 V3에 접속된 광전변환소자와, V9에 접속된 광전변환소자의 화소 신호전하가, V3게이트와 V9게이트에 광전변환소자 판독펄스를 인가함으로써, 수직 전송단(52)에 판독되어 수직 전송단(52) 내를 지면 아래쪽 방향으로 통상의 6 상 모드에서 전송되고, 수직 전송단(52) 내 V3에 접속된 광전변환소자의 화소 전하가 4 단 진행하여 V7 게이트 밑으로 전송되며, 수직 전송단(52) 내의 V9에 접속된 광전변환소자의 전하가 4 단 진행하여 V1 게이트 밑으로 전송됐을 때에, V7 게이트와 V1 게이트에 광전변환소자 판독펄스를 인가함으로써, V7, V1에 접속된 화소가 수직 전송단(52)에 판독되어, 각각 동색의 화소가 2 화소,수직 전송단(52) 내에서 혼합된다. 또 수직 전송단(52) 내를 지면 아래쪽 방향으로 통상의 6 상 모드에서 전송시켜, 수직 전송단(52) 내 V7 게이트 밑의 전하가 4 단 진행하여 V11 게이트 밑으로 전송되고, 수직 전송단(52) 내 V1 게이트 밑의 전하가 4 단 진행하여 V5 게이트 밑으로 전송됐을 때에, 마찬가지로 V11 게이트와 V5 게이트에 광전변환소자 판독펄스를 인가함으로써, V11, V5에 접속된 화소가 수직 전송단(52)에 판독되어, 각각 동색의 화소가 3 화소씩, 수직 전송단(52) 내에서 혼합된다.

이 때, 수직-수평 전송제어부(55)는 V13에서 V48의 모든 게이트를 수직 전송단(52)과 마찬가지로 통상의 6 상 모드에서 구동시킴으로써, 수직-수평 전송제어부(55) 내에 상기 3 화소 혼합된 V3, V7, V11에 접속된 화소의 신호전하가 축적된다. 다음에 수직-수평 전송제어부(55)의 V25∼V30과 V43∼V48만을 통상의 6 상 구동으로 동작시킴으로써, V30 열과 V48 열의 각 신호전하만이 수평 전송단(53) 내로 전송된다. 다음으로, 수평 전송단(53)을 1 라인분 전송시킨다. 다음에 수직-수평 전송제어부(55)의 V13∼V18과 V31∼V36만을 통상의 6 상 구동으로 동작시킴으로써, V18 열과 V36 열의 각 신호전하만이 수평 전송단(53) 내로 전송된다.

다음, 수평 전송단(53)을 통상과는 반대인 출력증폭기(54)와 반대방향으로 3 상 구동모드에서 4 주기 전송시킨다. 그 후, 수직-수평 전송제어부(55)의 V37∼V42와 V19∼V24만을 통상의 6 상 구동으로 동작시킴으로써, V42 열과 V24 열의 각 신호전하만이 수평 전송단(53) 내로 전송되어, 수평 전송단(53) 내의 동색 신호전하와 혼합되며, 수평 전송단(53) 내에서 합계 6 화소의 각 신호전하가 혼합된다.

또 수평 전송단(53)을 통상의 3 상 구동모드에서 2 주기 전송시킨 후, V1∼V48까지의 모든 수직 게이트를 동시에 1 주기, 통상의 6 상 구동으로 동작시킴으로써, 수직-수평 전송제어부(55)에는 다음 라인의 신호전하가 축적된다.

다음으로 수직-수평 전송제어부(55)의 V25∼V30과 V43∼V48만을 통상의 6 상 구동으로 동작시킴으로써, V30 열과 V48 열의 각 신호전하만이 수평 전송단(53) 내로 전송되게 되어, 수평 전송단(53) 내에서 합계 9 화소의 각 신호전하가 혼합된다. 그 후 수평전송단(53)을 통상의 3 상 구동으로 동작시켜, 출력증폭기(54)를 통해, 9 화소 혼합된 각각의 신호를 고체촬상소자로부터 출력한다.

이상의 일련의 동작을 반복함으로써 다음 라인에서는, 9 화소 혼합된 다음 라인의 신호를 고체촬상소자로부터 출력한다.

이상의 설명에서 알 수 있는 바와 같이, Mg의 화소혼합영역단위(56) 내의 전 9 화소를, Cy의 화소혼합영역 기본단위(59) 내 Cy의 전 9 화소를, G의 화소혼합영역 기본단위(57) 내 G의 전 9 화소를, Ye의 화소혼합영역 기본단위(58) 내 Ye의 전 9 화소를, 각각 혼합시켜 출력한다.

또 본 고체촬상소자를 90도 회전시키면, 소자출력의 주사방향은 90도 방향이 바뀌기는 하지만, 상기 제 1 컬러 고체촬상장치의 4 행 2 열 필터배열에도 대응 가능해진다. 상기 수법으로 출력된 4 행 2 열 화소혼합패턴 이미지를 도 6에 나타낸다.

도 6에 나타내는 바와 같이, 화소혼합영역 기본단위는 각 방향으로 3 화소 중첩되면서 균등한 배열이 되고 9 화소혼합결과의 화소배열도 2 차원으로 균등한배열이 되며, 또 원래 컬러필터 배열이 적시 상하반전된 배열패턴이 되어, 간단한 신호처리의 방법으로 카메라처리가 가능해진다. 또한 화소이용률이 100%임을 알 수 있다.

본 실시예의 CCD 고체촬상소자를 도 3 중의 고체촬상소자(31)로서 채용할 경우, 고체촬상소자 출력은 도 6에 나타내는 바와 같이, 혼합모드에서도 공간적으로는 혼합화소의 위치가 2 차원 균등밀도 배열이 된다. 이 때, DRAM(36)에 저장되는 데이터는 화소수가 1/9로 된 수평과 수직이 반대로 된 90도 회전 이미지가 되므로, DRAM 제어블록(37)에서 통상에서 90도 회전시킨 수직방향으로 주사되도록 DRAM판독을 행함으로써 대응한다. 이후의 처리는 원래의 거울상인 보색배열처리가 된다.

여기서 V1∼V12를 일반적인 3:1 인터레이스의 전화소 판독모드의 타이밍으로 변경하고, V13∼V48도 일반적인 6 상 구동을 행하며, 신호처리 타이밍도 간헐보정처리를 OFF하고, YC의 거울상 배열처리를 OFF하면, 타이밍 변경만으로 화소혼합모드와 3:1 인터레이스의 전화소 판독모드 절환이 가능해진다.

(제 3 실시예)

도 7은 본 발명의 컬러 고체촬상장치에 관한 제 3 실시예의 CCD 고체촬상소자 구성도이다. 71은 광전변환소자와 그 앞면에 장착되는 컬러필터이다. 여기서는 컬러필터배열을 예를 들어 베이어배열로 한다. 72는 V1에서 V8로 구성되는 8 상의 수직 전송단, 73은 H1과 H2로 구성되는 2 상의 수평 전송단, 74는 출력증폭기, 75는 상기 V1에서 V8로 구성되는 8 상 수직 전송단(72)의 연장으로, 게이트는 독립 배선되며, V9에서 V24로 구성되는 수직-수평 전송제어부, 76은 Gr의 화소혼합영역기본단위, 77은 B의 화소혼합영역 기본단위, 78은 Gb의 화소혼합영역 기본단위, 79는 R의 화소혼합영역 기본단위이다. 화소손합영역 기본단위(76∼79)는 각각 3 행 3 열의 화소로 이루어진다.

우선, 수직 전송단(72)은 4 상 모드의 기본전송이 된다. 단, 화소혼합의 편의상, V는 8 상의 독립 배선으로 구성되며, 먼저 V3에 접속된 광전변환소자(Gr 및 R)와, V5에 접속된 광전변환소자(B 및 Gb) 화소의 신호전하가, V3게이트와 V5게이트에 광전변환소자 판독펄스를 인가함으로써, 수직 전송단(72)에 판독되어 수직 전송단(72) 내를 지면 아래쪽 방향으로 통상의 4 상 모드에서 전송되며, 수직 전송단(72) 내 Gr 및 R의 전하가 4 단 진행하여 V7 게이트 밑으로 전송되고, 수직 전송단(72) 내의 B 및 Gb의 전하가 4단 진행하여 V1 게이트 밑으로 전송됐을 때에, V7 게이트와 V1 게이트에 광전변환소자 판독펄스를 인가함으로써, V7, V1에 접속된 화소가 수직 전송단(72)에 판독되어, 각각 동색의 화소가 2 화소, 수직 전송단(72) 내에서 혼합된다.

이 때, 수직-수평 전송제어부(75)는 V9에서 V24의 모든 게이트를 수직 전송단(72)과 마찬가지로 통상의 4 상 모드에서 구동시킴으로써, 수직-수평 전송제어부(75) 내에 상기 2 화소 혼합된 Gr 및 R의 신호전하가 축적된다. 다음에 수직-수평 전송제어부(75)의 V17∼V20과 V13∼V16만을 통상의 4 상 구동으로 동작시킴으로써, V20 열과 V16 열의 각 Gr과 R의 신호전하만이 수평 전송단(73) 내로 전송된다. 다음으로, 수평 전송단(73)을 통상의 2 상 구동모드에서 2 주기 전송시킨다. 그 후 수직-수평 전송제어부(75)의 V9∼V12와 V21∼V24만을 통상의 4 상 구동으로 동작시킴으로써, V12 열과 V24 열의 각 Gr과 R의 신호전하만이 수평 전송단(73) 내로 전송되어, 수평 전송단(73) 내의 동색 신호전하와 혼합되며, 수평 전송단(73) 내에서 합계 4 화소의 Gr과 R 각각의 신호전하가 혼합된다. 그 후 수평 전송단(73)을 통상의 2 상 구동으로 동작시키고, 출력증폭기(74)를 통해, 4 화소 혼합된 Gr과 R 각각의 신호를 고체촬상소자로부터 출력한다.

이상의 일련의 동작을 반복함으로써 다음 라인에서는, 4 화소 혼합된 B와 Gb 각각의 신호를 고체촬상소자로부터 출력한다.

이상의 설명에서 알 수 있는 바와 같이, Gr의 화소혼합영역 기본단위(76) 내의 전 4 화소를, R의 화소혼합영역단위(79) 내 R의 전 4 화소를, B의 화소혼합영역 기본단위(77) 내 B의 전 4 화소를, Gb의 화소혼합영역 기본단위(78) 내 Gb의 전 4 화소를 각각 혼합시켜 출력한다. 이 수법에 의해 출력된 화소혼합패턴 이미지를 도 8에 나타낸다.

도 8에 나타내는 바와 같이, 4 화소 혼합된 화소의 위치가 화소혼합영역의 중심과 일치하며, 화소혼합영역 기본단위가, 각 방향으로 중첩 없음(인접)과 2 화소 중첩을 되풀이하면서, 혼합화소의 위치도 불균등한 배열이 되지만, 4 화소혼합 후의 화소배열은 역시 베이어배열이 된다. 또 화소이용률은, 제 1 및 제 2 실시예와 마찬가지로 100%임을 알 수 있다.

여기서, 상기 제 1 실시예의 화소혼합영역은 설정이 4의 정수배 화소단계가 되어, 화소수 삭감의 설정이 제한된다. 이에 반해 제 3 실시예는 제 1 실시예의 설정단계를 보간하는 것으로, 화소혼합영역의 설정으로서 2의 정수배 화소단계가 가능해지므로, 화소수 삭감의 미세 단계(fine step) 효과가 있다.

도 7의 CCD 고체촬상소자를 도 3 중의 고체촬상소자(31)로서 채용할 경우, 고체촬상소자 출력은, 상술한 바와 같이, 혼합모드에서도 공간적으로 혼합화소 배열은 통상의 베이어배열이 된다. 이 때, 혼합구동에 의해 수평CCD 클록에 대한 출력타이밍은 간헐적으로 된다. DRAM(36)에 저장되는 데이터는 화소수가 1/4로 된 완전한 베이어배열이 되므로, 배열적인 이후의 처리는 통상의 베이어처리가 된다. DRAM(36) 내의 CCDRAW 데이터는 필요에 따라 YC신호 처리블록(38)에서 YC신호로 변환되지만, 혼합화소 위치의 배열밀도가 2 차원적으로 불균등해지므로, 불균형 보정이 필요해진다.

이하, 도 9를 이용하여 혼합화소 위치의 배열밀도 불균형 보정수법에 대하여 설명한다. 91은 DRAM(36)으로부터의 CCDRAW데이터 입력부, 92는 Y신호의 불균등배열 보정필터, 93은 제 1 수직윤곽 보정신호 생성필터, 94는 제 2 수직윤곽 보정신호 생성필터, 95는 수직윤곽 보정신호 생성필터 절환수단의 제어신호 입력부, 96은 수직윤곽 보정신호 게인입력, 97은 제 1 수평윤곽 보정신호 생성필터, 98은 제 2 수평윤곽 보정신호 생성필터, 99는 수평윤곽 보정신호 생성필터 절환수단의 제어신호 입력부, 100은 수평윤곽 보정신호 게인입력, 101은 Y신호 윤곽보정블록, 102는 C신호의 불균등배열 보정필터이다.

DRAM(36)으로부터의 CCDRAW데이터 입력부(91)에는, 수평 수직 모두 1+z의 디지털필터(92)를 배치한다. 이로써 필터처리 후 Y신호 화소의 위치배열은, 도 8에 나타내는 바와 같이 2 차원 균등배열로 보정된다. 그러나 Y신호의 중심(重心) 배열이 균등해지기는 하지만, 멀리 떨어진 화소로부터 중심배열 보정될 경우는 공간주파수 특성의 저하가 심하며, 접근된 화소로부터 중심배열 보정될 경우는 공간주파수 특성의 저하가 적으므로, 화소별 공간주파수 특성의 보정이 필요해진다. 공간주파수 특성의 변화는, 도 8에서도 알 수 있는 바와 같이, 수평, 수직 모두 1 화소 건너 반복된다. 따라서 특성이 다른 제 1 및 제 2 수직윤곽 보정신호 생성필터(93, 94)를 배치하여, 수직윤곽 보정신호 생성필터 절환수단의 제어신호 입력부(95)에 라인별로 반전되는 펄스를 입력함과 동시에, 수직윤곽 보정신호 게인입력(96)도 라인마다 최적값으로 절환함으로써, 수직방향 주파수특성 변화의 진폭을 저감할 수 있다. 또 특성이 다른 제 1 및 제 2 수평윤곽 보정신호 생성필터(97, 98)를 배치하여, 수평윤곽 보정신호 생성필터 절환수단의 제어신호 입력부(99)에 수평 1 화소별로 반전되는 펄스를 입력함과 동시에, 수평윤곽 보정신호 게인입력(100)도 수평 1 화소마다 최적값으로 절환함으로써, 수평방향 주파수특성 변화의 진폭도 저감할 수 있다.

마찬가지로 C신호에 대해서도 수평 수직 모두 1+2z+zz의 디지털필터(102)를 배치함으로써, 2 차원 균등배열로 보정되게 된다. 여기서 C신호는 그 필요대역이 좁기 때문에 1+2z+zz라는 넓은 범위에서 LPF 처리를 실시하므로, 주파수특성 변화의 진폭 저감효과도 함께 갖게 된다.

이상과 같이, 도 9의 YC신호처리블록(38)에 의하면, 화소혼합중심 어드레스의 2 차원 불균형화를 보정함으로써, 고주파 에일리어싱 노이즈를 더욱 저감시키는 효과가 있다. 또 화소혼합중심 어드레스별 2 차원 공간주파수 특성의 변화를 대폭억제하여, 부드러운 Y신호의 에지특성을 실현하는 효과가 있다.

여기서 V1∼V8을 일반적인 2:1 인터레이스의 전화소 판독모드 타이밍으로 변경하고, V9∼V24도 일반적인 4 상 구동을 실행하며, 신호처리 타이밍도 간헐보정처리 및 각종 보정처리를 OFF하면, 타이밍 변경만으로, 화소혼합모드와 2:1 인터레이스의 전화소 판독모드의 절환이 가능해진다.

또 컬러필터가 2 행 2 열의 보색컬러필터배열의 촬상소자라도 동일한 수단으로 마찬가지의 효과를 실현할 수 있다. 본 실시예의 경우인 2 행 2 열 보색필터의 화소혼합패턴 이미지를 도 10에 나타낸다.

(제 4 실시예)

도 11은 본 발명의 컬러 고체촬상장치에 관한 제 4 실시예에서의 CCD 고체촬상소자 구성도이다. 111은 광전변환소자와 그 앞면에 장착되는 컬러필터이다. 여기서는 컬러필터배열을 예를 들어 베이어배열로 한다. 112는 V1에서 V12로 구성되는 12 상의 수직 전송단, 113은 H1과 H2으로 구성되는 2 상의 수평 전송단, 114는 출력증폭기, 115는 상기 V1에서 V12로 구성되는 12 상 수직 전송단(112)의 연장으로, 게이트는 독립 배선되며, V13에서 V30으로 구성되는 수직-수평 전송제어부, 116은 전색 공통의 화소혼합영역 기본단위이다. 화소혼합영역의 기본단위(116)는 6 행 6 열의 화소로 이루어진다.

우선, 수직 전송단(112)은 6 상 모드의 기본전송이 된다. 단, 화소혼합의 편의상, V는 12 상의 독립배선으로 구성되며, 먼저 V3에 접속된 광전변환소자(Gr 및 R) 화소의 신호전하가, V3게이트에 광전변환소자 판독펄스를 인가함으로써 수직 전송단(112)에 판독되어, 수직 전송단(112) 내를 지면 아래쪽 방향으로 통상의 6 상 모드에서 전송되며, 수직 전송단(112) 내 Gr 및 R의 전하가 4 단 진행하여 V7 게이트 밑으로 전송됐을 때에, V7 게이트와 V1 게이트에 광전변환소자 판독펄스를 인가함으로써, V7, V1에 접속된 화소가 수직 전송단(112)에 판독되어 Gr 및 R 화소가 2 화소, 수직 전송단(112) 내에서 혼합된다. 또 수직 전송단(112) 내를 지면 아래쪽 방향으로 통상의 6 상 모드에서 전송시키고, 수직 전송단(112) 내 Gr 및 R의 전하가 4 단 진행하여 V11 게이트 밑으로 전송되며, 수직 전송단(112) 내 B 및 Gb의 전하가 4 단 진행하여 V5 게이트 밑으로 전송됐을 때에, 마찬가지로 V11 게이트와 V5 게이트에 광전변환소자 판독펄스를 인가함으로써, V11, V5에 접속된 화소가 수직 전송단(112)에 판독되어, Gr 및 R은 각각 동색의 화소가 합계 3 화소, B 및 Gb는 각각 동색 화소가 2 화소, 수직 전송단(112) 내에서 혼합된다.

이 때, 수직-수평 전송제어부(115)는 V13에서 V30의 모든 게이트를 수직 전송단(112)과 마찬가지로 통상의 6 상 모드에서 구동시킴으로써, 수직-수평 전송제어부(115) 내에 상기 3 화소 혼합된 Gr 및 R의 신호전하가 축적된다. 또 이 때, 수직 전송단(112) 내 B 및 Gb의 전하가 4 단 진행하여 V9 게이트 밑으로 전송되어, 마찬가지로 V9 게이트에 광전변환소자 판독펄스를 인가함으로써, V9에 접속된 화소가 수직 전송단(112)에 판독되어, B 및 Gb도 동색 화소 3 화소가 수직 전송단(112) 내에서 혼합된다.

다음에 수직-수평 전송제어부(115)의 V25∼V30만을 통상의 6 상 구동으로 동작시킴으로써, V30 열의 각 Gr과 R의 신호전하만이 수평 전송단(113) 내로 전송된다. 다음으로, 수평 전송단(113)을 통상의 2 상 구동모드에서 2 단 전송한다. 그 후, 수직-수평 전송제어부(115)의 V19∼V24만을 통상의 6 상 구동으로 동작시킴으로써, V24 열의 각 Gr과 R의 신호전하만이 수평 전송단(113) 내로 전송되어, 수평 전송단(113) 내의 동색 신호전하와 혼합되며, 수평 전송단(113) 내에서 합계 6 화소의 Gr과 R 각각의 신호전하가 혼합된다. 또한 수평 전송단(113)을 통상의 2 상 구동모드에서 2 단 전송한 후, 수직-수평 전송제어부(115)의 V13∼V18만을 상의 6 상 구동으로 동작시킴으로써, V18 열의 각 Gr과 R의 신호전하만이 수평 전송단(113) 내로 전송되어 수평 전송단(113) 내의 동색 신호전하와 혼합되며, 수평 전송단(113) 내에서 합계 9 화소의 Gr과 R 각각의 신호전하가 혼합된다. 그 후 수평전송단(113)을 통상의 2 상 구동으로 동작시키고, 출력증폭기(114)를 통해, 고체촬상소자로부터 9 화소 혼합된 각각 1라인분의 Gr과 R의 신호를 출력한다.

이상의 일련의 동작을 반복함으로써 다음 라인에서는, 9 화소 혼합된 B와 Gb 각각의 신호를 고체촬상소자로부터 출력한다.

이상의 설명에서 알 수 있는 바와 같이, 화소혼합영역 기본단위(116) 내의 전 9 화소와, R의 전 9 화소와, B의 전 9 화소와, Gb의 전 9 화소와의 각 혼합출력을 실현한다. 이 수법으로 출력된 화소혼합패턴 이미지를 도 12에 나타낸다.

도 12에 나타내는 바와 같이, 단일 화소혼합영역(116) 내에서 9 화소 혼합된 화소의 전색이 고체촬상소자로부터 출력되게 된다. 또 본 실시예에서도 화소이용률이 100%임을 알 수 있다.

도 11의 CCD 고체촬상소자를 도 3 중의 고체촬상소자(31)로서 채용할 경우,고체촬상소자 출력은 상술한 바와 같이, 혼합모드에서도 공간적으로는 혼합화소의 위치가, 단일 화소혼합영역(116) 내의 중심 근방에서 전색 모두 출력되게 된다. 이 때, DRAM(36)에 저장되는 데이터는 화소수가 1/9로 된 동일영역 4 색의 배열이 되므로, 동일영역 내 화소로 YC처리를 완결시키는 처리가 된다.

여기서 V1∼V12를 일반적인 3:1 인터레이스의 전화소 판독모드의 타이밍으로 변경하고, V13∼V30도 일반적인 6 상구동을 행하며, 신호처리 타이밍도 간헐보정처리를 OFF하고, YC처리를 베이어처리로 하면, 타이밍변경과 간단한 회로절환만으로 화소혼합모드와 3:1 인터레이스의 전화소 판독모드 절환이 가능해진다.

본 실시예에서는 Y출력 화소수가 중첩방식에 비해 1/4로 되므로, 화소수를 대폭 삭감할 경우에 유효하다.

또 컬러필터가 2 행 2 열의 보색 컬러필터 배열의 촬상소자라도 동일의 수단으로 마찬가지 효과를 실현할 수 있다. 본 실시예의 경우의 2 행 2 열 보색필터의 화소혼합패턴 이미지를 도 13에 나타낸다.

(제 5 실시예)

도 14는 본 발명의 컬러 고체촬상장치에 관한 제 5 실시예의 CCD 고체촬상소자 구성도이다. 141은 광전변환소자와 그 앞면에 장착되는 컬러필터이다. 여기서는 컬러필터배열을 예를 들어 2 행 4 열의 보색 델터배열로 한다. 142는 V1에서 V12로 구성되는 12 상의 수직 전송단, 143은 H1∼H3으로 구성되는 3 상의 수평 전송단, 144는 출력증폭기, 145는 상기 V1에서 V12로 구성되는 12 상 수직 전송단(142)의 연장으로, 게이트는 독립 배선되며, V13에서 V48로 구성되는 수직-수평 전송제어부, 146은 전색의 화소혼합영역 기본단위이다.

우선, 수직 전송단(142)은 6 상 모드의 기본전송이 된다. 단, 화소혼합의 편의상, V는 12 상의 독립배선으로 구성되며, 먼저 V3에 접속된 광전변환소자 화소의 신호전하가, V3게이트에 광전변환소자 판독펄스를 인가함으로써, 수직 전송단(142)에 판독되어, 수직 전송단(142) 내를 지면 아래쪽 방향으로 통상의 6 상 모드에서 전송되며, 수직 전송단(142) 내의 V3에 접속된 화소의 전하가 4단 진행하여 V7 게이트 밑으로 전송됐을 때에, V7 게이트와 V1 게이트에 광전변환소자 판독펄스를 인가함으로써, V7, V1에 접속된 화소가 수직 전송단(142)에 판독되어 V3, V7의 화소가 2 화소, 수직 전송단(142) 내에서 혼합된다. 또 수직 전송단(142) 내를 지면 아래쪽 방향으로 통상의 6 상 모드에서 전송시키고, 수직 전송단(142) 내의 V3, V7에 접속된 화소의 전하가 4단 진행하여 V11 게이트 밑으로 전송되며, 수직 전송단(142) 내의 V1 화소의 전하가 4 단 진행하여 V5 게이트 밑으로 전송됐을 때에, 마찬가지로 V11 게이트와 V5 게이트에 광전변환소자 판독펄스를 인가함으로써, V11, V5에 접속된 화소가 수직 전송단(142)에 판독되어, V3, V7, V11의 화소는 각각 동색 화소가 3 화소, V1, V5의 화소는 각각 동색 화소가 2 화소, 수직 전송단(142) 내에서 혼합된다.

이 때, 수직-수평 전송제어부(145)는 V13에서 V48의 모든 게이트를 수직 전송단(142)과 마찬가지로 통상의 6 상 모드에서 구동시킴으로써, 수직-수평 전송제어부(145) 내에 상기 3 화소 혼합된 V3, V7, V11의 화소 신호전하가 축적된다. 또 이 때, 수직 전송단(142) 내 V1, V5의 화소 전하가 4단 진행하여 V9 게이트 밑으로전송되어, 마찬가지로 V9 게이트에 광전변환소자 판독펄스를 인가함으로써, V9에 접속된 화소가 수직 전송단(142)에 판독되어 V1, V5, V9 화소도 동색 화소가 각각 3 화소, 수직 전송단(142) 내에서 혼합된다.

다음에 수직-수평 전송제어부(145)의 V13∼V18과 V19∼V24만을 통상의 6 상 구동으로 동작시킴으로써, V18 열과 V24 열의 각 신호전하만이 수평 전송단(143) 내로 전송된다. 다음으로, 수평 전송단(143)을 통상과는 역방향인 출력증폭기(144)와 반대방향으로 3 상 구동으로 4 주기분 전송한다. 다음에 수직-수평 전송제어부(145)의 V13∼V48의 모든 게이트를 V1∼V12와 마찬가지로 통상의 6 상 구동으로 동작시킴으로써, V30 열과 V36 열과 V42 열과 V48 열의 각 신호전하가 수평 전송단(143) 내로 전송된다. 그 결과, V30에 접속되는 수평 전송단(143) 내에는 G가 3 화소, V36에 접속되는 수평 전송단(143) 내에는 Cy이 3 화소, V42에 접속되는 수평 전송단(143) 내에는 혼합된 Cy이 6 화소, V48에 접속되는 수평 전송단(143) 내에는 혼합된 Ye가 6 화소, 각각 축적되게 된다.

다음으로 수평 전송단(143)을 통상과는 반대인 출력증폭기(144)와 반대방향으로 3 상 구동모드에서 2 주기 전송시킨다. 그 후, 수직-수평 전송제어부(145)의 V37∼V42와, V43∼V48만을 통상의 6 상 구동으로 동작시킴으로써, V42 열과 V48 열의 각 신호전하만이 수평 전송단(143) 내로 전송되어, 수평 전송단(143) 내의 동색 신호전하와 혼합되며, 수평 전송단(143) 내에서 합계 각각 6 화소의 각 신호전하가 혼합된다.

또한 수평 전송단(143)은 통상의 3 상 구동모드에서, 출력증폭기(144)의 방향으로 4 주기 전송한 후, V13∼V18, V19∼V24, V25∼V30, V31∼V36만 게이트를 동시에 1 주기 통상의 6 상 구동으로 동작시킴으로써, 수평 전송단(143) 내에서 합계 각각 9 화소의 각 동색 신호전하가 혼합된다.

그 후 수평 전송단(143)을 통상의 3 상 구동으로 동작시켜, 출력증폭기(144)를 통해, 고체촬상소자로부터 9 화소 혼합시킨 각각의 신호를 출력한다.

이상의 설명에서 알 수 있는 바와 같이, 전색 공통된 화소혼합영역 기본단위(146) 내 Mg의 전 9 화소와, Cy의 전 9 화소와, G의 전 9 화소와, Ye의 전 9 화소와의, 각 혼합출력을 실현한다.

또 본 고체촬상소자를 90도 회전시키면, 소자출력의 주사방향은 90도 방향이 바뀌기는 하지만, 상기 제 2 컬러 고체촬상장치의 4 행 2 열 필터배열에도 대응 가능해진다.

이 수법으로 출력된 4 행 2 열 화소혼합패턴 이미지를 도 15에 나타낸다. 도 15에 나타내는 바와 같이, 단일 화소혼합영역(146) 내에서 9 화소 혼합된 화소의 전색이 고체촬상소자로부터 출력되게 된다. 또 본 실시예에서도 화소이용률이 100%임을 알 수 있다.

본 실시예의 CCD 고체촬상소자를 도 3 중의 고체촬상소자(31)로서 채용할 경우, 고체촬상소자 출력은 상술한 바와 같이, 혼합모드에서도 공간적으로는 혼합화소의 위치가 단일 화소혼합영역(146) 내의 중심 근방에서, 전색 모두 출력되게 된다. 이 때, DRAM(36)에 저장되는 데이터는 화소수가 1/9로 된 동일영역 4 색의 배열이 되므로, 동일영역 내 화소로 YC처리를 완결시키는 처리로 된다.

여기서, V1∼V12를 일반적인 3:1 인터레이스의 전화소 판독모드 타이밍으로 변경하고, V13∼V48도 일반적인 6 상구동을 행하며, 신호처리 타이밍도 간헐보정처리를 OFF하고, YC처리를 원래의 컬러필터 배열 보색델터처리로 하면, 타이밍 변경과 간단한 회로절환만으로 화소혼합모드와 3:1 인터레이스의 전화소판독모드 절환이 가능해진다.

본 실시예에서는 Y출력 화소수가 중첩방식에 비해 1/4로 되므로, 고화질을 유지하면서, 필요 화소수까지 화소수를 삭감할 경우에 유효하다.

상기 제 1 컬러 고체촬상장치에 의하면, 화소혼합 효과에 의해, 프리LPF가 존재하는 수평수직방향 모두 2 차원의 공간 리샘플링이 실현된다. 또 고체촬상소자의 화소수가 증가해도, 프레임률을 올리기 위한 화소혼합영역을, 수직수평방향 각각을 목적에 따라 확대설정 함으로써, 최적의 출력화소수 선택이 가능해진다.

또 상기 고체촬상소자 유효영역 내의 모든 화소가 혼합 대상이 되도록 하면, 화소혼합에 의해 모든 화소를 폐기하는 일없이 출력 가능해지므로, 감도가 대폭 향상된다는 효과가 있다. 본 발명에서의 화소이용률은 100%이다.

또한 상기 혼합에 의해 얻어진 감수화소가 균등 배치되도록 상기 화소혼합영역 기본단위가 중첩되는 것으로 하면, 영상신호의 수평·수직방향 모두 고주파신호가 포함되는 화상을 촬상한 경우라도, 고주파성분의 저주파로의 에일리어싱 성분이대폭 저감되어, 휘도신호, 색도신호 모두 거짓신호가 대폭으로 억제될 뿐만 아니라, 수평방향과 수직방향 화소 샘플링밀도의 완전 균형화가 가능해지며, 수평해상도와 수직해상도를 동일하게 하는 것도 가능해진다.

또 상기 제 2 컬러 고체촬상장치에 의하면, 초고화소 고체촬상소자를 이용하는 동영상 촬상에 있어서, 상기 제 1 컬러 고체촬상장치에 비해 출력 화소수가 저감되는 결과, 고화질을 유지하면서, 필요 화소수까지 화소수를 삭감할 경우에 커다란 효과가 있다.

Claims

행렬상으로 배열된 복수의 광전변환소자와, 상기 광전변환소자의 앞면에 컬러필터를 구비하며, 또 상기 컬러필터의 배열이 2 차원 반복배열을 갖는 고체촬상소자를 구비하고,

상기 고체촬상소자의 수평 p화소(p는 자연수), 수직 q화소(q는 자연수)가 화소혼합영역의 기본단위이며,

상기 화소혼합영역의 수평 p화소, 수직 q화소를 1 단위로 하여, 상기 화소혼합영역 기본단위 전부가 수평방향 및 수직방향으로 어긋나 서로 중첩되면서 2 차원의 반복배열을 구성하는 수단과,

상기 화소혼합영역의 기본단위 내에서, 서로 같은 색 컬러필터의 전화소를 혼합하는 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 컬러 고체촬상장치.
제 1 항에 있어서,

상기 고체촬상소자의 유효영역 내의 모든 화소가 혼합 대상이 되는 것을 특징으로 하는 컬러 고체촬상장치.
제 1 항에 있어서,

상기 혼합에 의해 얻어진 감수화소가 균등 배치되도록 상기 화소혼합영역 기본단위가 중첩되는 것을 특징으로 하는 컬러 고체촬상장치.
제 1 항에 있어서,

상기 컬러필터의 배열은, 2 행 2 열을 1 단위로 하는 2 차원 반복배열이며,

상기 고체촬상소자의 수평 p화소(p=4n+1, n은 자연수), 수직 q화소(q=4m+1, m은 자연수)가 상기 화소혼합영역의 기본단위이고,

상기 화소혼합영역의 수평 p화소, 수직 q화소를 1 단위로 하여, 상기 화소혼합영역 기본단위 전부가 수평방향으로 (p+1)/2 화소, 수직방향으로 (q+1)/2 화소 어긋나 서로 중첩되면서 2 차원 반복배열이 구성되며,

상기 화소혼합영역의 기본단위 내에서, 수평수직 모두 중심에 위치하는 컬러필터와, 이 중심에 위치하는 화소로부터 우수 행 및 우수 열 떨어진 위치에 있는 동색 컬러필터와의 전 화소가 혼합되는 것을 특징으로 하는 컬러 고체촬상장치.
제 4 항에 있어서,

상기 컬러필터 배열이 베이어 배열인 것을 특징으로 하는 컬러 고체촬상장치.
제 4 항에 있어서,

상기 2 행 2 열의 컬러필터 배열이, 시안, 마젠타, 황색, 및 녹색 4 색의 조합인 것을 특징으로 하는 컬러 고체촬상장치.
제 4 항에 있어서,

상기 화소혼합 기본영역의 1 단위가 5 행 5 열인 것을 특징으로 하는 컬러 고체촬상장치.
제 1 항에 있어서,

상기 컬러필터의 배열은, 1 방향을 행, 이 방향과 직교하는 방향을 열로 각각 정의할 때, 4 행 2 열을 1 단위로 하며, 또 상기 4 행 2 열 컬러필터 배열단위 내의 1 행 1 열째와 3 행 2 열째가 동색 컬러필터이고, 또 1 행 2 열째와 3 행 1 열째가 동색 컬러필터이며, 또 2 행 1 열째와 4 행 2 열째가 동색 컬러필터이고, 또 2 행 2 열째와 4 행 1 열째가 동색 컬러필터인 2 차원 반복배열이며,

상기 고체촬상소자의 수평 p화소(p=4n+2, n은 자연수), 수직 q화소(q=4m+2, m은 자연수)가 상기 화소혼합영역의 기본단위이고,

상기 화소혼합영역의 수평 p화소, 수직 q화소를 1 단위로 하여, 상기 화소혼합영역 기본단위 전부가 수평방향으로 p/2 화소, 수직방향으로 q/2 화소 어긋나 서로 중첩되면서 2 차원 반복배열이 구성되며,

상기 화소혼합영역의 기본단위 내에서, p 행 q 열의 화소혼합 기본영역 내의 1 행 1 열째 또는 1 행 2 열째 또는 2 행 1 열째 또는 2 행 2 열째 화소와 동색 컬러필터의 전 화소가 모든 화소혼합 기본영역에서 마찬가지의 화소혼합패턴으로 화소혼합되고, 또 1 개의 화소혼합 기본영역에 1 색만인 것을 특징으로 하는 컬러 고체촬상장치.
제 8 항에 있어서,

상기 4 행 2 열 중 앞쪽에 있는 2 행 2 열의 컬러필터 배열이, 시안, 마젠타, 황색, 및 녹색의 4 색 조합인 것을 특징으로 하는 컬러 고체촬상장치.
제 8 항에 있어서,

상기 화소혼합 기본영역의 1 단위가 6 행 6 열인 특징으로 하는 컬러 고체촬상장치.
제 1 항에 있어서,

상기 컬러필터의 배열은, 2 행 2 열을 1 단위로 하는 2 차원 반복배열이며,

상기 고체촬상소자의 수평 p화소(p=4n-1, n은 자연수), 수직 q화소(q=4m-1, m은 자연수)가 상기 화소혼합영역의 기본단위이고,

상기 화소혼합영역의 수평 p화소, 수직 q화소를 1 단위로 하여, 상기 화소혼합영역 기본단위가 수평방향으로 (p-1)/2 화소와 (p+3)/2 화소의 상충량을 교대로 반복하며, 수직방향으로 (q-1)/2 화소와 (q+3)/2 화소의 상충을 교대로 반복하여 서로 중첩되면서 2 차원 반복배열이 구성되고,

상기 화소혼합영역의 기본단위 내에서, 경사진 방향의 4 코너에 위치하는 컬러필터와, 이 4 코너에 위치하는 화소에서 우수 행 및 우수 열 떨어진 위치에 있는 동색 컬러필터와의 전 화소가 혼합되는 것을 특징으로 하는 컬러 고체촬상장치.
제 11 항에 있어서,

감수화소의 위치가 2 차원으로 균등한 밀도로 배열되도록 상기 고체촬상소자의 출력신호를 필터링하는 수단을 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 컬러 고체촬상장치.
제 11 항에 있어서,

상기 고체촬상소자의 출력신호를 디지털 휘도신호로 변환하는 디지털 화상신호처리 시, 수평방향 또는 수직방향 혹은 그 양 방향에, 혼합된 고체촬상소자 출력의 1 화소별에 상당하는 반복주기로, 상기 휘도신호의 윤곽보정신호를 생성하는 디지털필터링의 탭 계수 또는 탭 수를 교대로 변경하는 수단을 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 컬러 고체촬상장치.
제 11 항에 있어서,

상기 컬러필터 배열이 베이어 배열인 것을 특징으로 하는 컬러 고체촬상장치.
제 11 항에 있어서,

상기 2 행 2 열의 컬러필터 배열이, 시안, 마젠타, 황색, 및 녹색 4 색의 조합인 것을 특징으로 하는 컬러 고체촬상장치.
제 11 항에 있어서,

상기 화소혼합 기본영역의 1 단위가 4 행 4 열 또는 8 행 8 열인 것을 특징으로 하는 컬러 고체촬상장치.
제 1 항에 있어서,

상기 고체촬상소자의 화소 혼합출력과 전화소 독립출력을 절환하는 수단을 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 컬러 고체촬상장치.
행렬상으로 배열된 복수의 광전변환소자와, 상기 광전변환소자의 앞면에 컬러필터를 구비하며, 또 상기 컬러필터의 배열이 1 방향을 행, 이 방향과 직교하는 방향을 열로 각각 정의할 때, 4 행 2 열을 1 단위로 하고, 또 상기 4 행 2 열 컬러필터 배열단위 내의 1 행 1 열째와 3 행 2 열째가 동색 컬러필터이고, 또 1 행 2 열째와 3 행 1 열째가 동색 컬러필터이며, 또 2 행 1 열째와 4 행 2 열째가 동색 컬러필터이고, 또 2 행 2 열째와 4 행 1 열째가 동색 컬러필터인 2 차원 반복배열을 갖는 고체촬상소자를 구비하며,

상기 고체촬상소자의 수평 p화소(p=2n+2, n은 자연수), 수직 q화소(q=2m+2, m은 자연수)가 상기 화소혼합영역의 기본단위이고,

상기 화소혼합영역을 수평 p화소, 수직 q화소를 1 단위로 하는 2 차원 반복배열로 하며, 상기 화소혼합영역의 기본단위 내에서,

상기 4 행 2 열 컬러필터 배열단위의 1 행 1 열째와 3 행 2 열째 색의 전 화소를 혼합하는 수단과,

상기 4 행 2 열 컬러필터 배열단위의 1 행 2 열째와 3 행 1 열째 색의 전 화소를 혼합하는 수단과,

상기 4 행 2 열 컬러필터 배열단위의 2 행 1 열째와 4 행 2 열째 색의 전 화소를 혼합하는 수단과,

상기 4 행 2 열 컬러필터배열 단위의 2 행 2 열째와 4 행 1 열째 색의 전 화소를 혼합하는 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 컬러 고체촬상장치.
제 18 항에 있어서,

상기 4 행 2 열 중 앞쪽에 있는 2 행 2열의 컬러필터 배열이, 시안, 마젠타, 황색, 및 녹색의 4 색 조합인 것을 특징으로 하는 컬러 고체촬상장치.
제 18 항에 있어서,

상기 고체촬상소자의 화소 혼합출력과 전 화소 독립출력을 절환하는 수단을 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 컬러 고체촬상장치.