KR20050032015A

KR20050032015A - 고체 촬상 장치

Info

Publication number: KR20050032015A
Application number: KR1020040078081A
Authority: KR
Inventors: 하타노도시노부
Original assignee: 마쓰시타 덴키 산교 가부시끼 가이샤
Priority date: 2003-09-30
Filing date: 2004-09-30
Publication date: 2005-04-06
Also published as: JP2005107252A; US20050068455A1; JP4458236B2; CN1604625A; CN1310501C; TW200513123A; US7400353B2

Abstract

광전 변환 소자 어레이와 화소 데이터 독출 제어부를 구비하는 고체 촬상 장치를 제공한다. 화소 데이터 독출 제어부는, 전체 화소의 독출한 화소 데이터를 1화소의 데이터분씩 순차적으로 출력하는 정지 화상 촬영의 전체 화소 독출 모드와, 광전 변환 화소 어레이의 수직 방향과 수평 방향에서 복수의 화소를 혼합한 후에 화소 데이터를 출력하는 동화상 기록의 수직/수평 화소 혼합 독출 모드와, 오토 포커스의 제어 시에는, 광전 변환 소자 어레이로부터 독출한 복수의 화소에 대한 화소 데이터의 혼합을 광전 변환 소자 어레이의 수직 방향과 수평 방향 중 어느 한 방향에서 정지하여 한 방향에서만 혼합된 화소 데이터를 출력하는 오토 포커스용의 한 방향 화소 혼합 독출 모드의 실행을 제어한다.

Description

고체 촬상 장치{SOLID STATE IMAGE PICKUP DEVICE}

본 발명은 고체 촬상 장치에 관한 것으로서, 특히 정지 화상 촬영 모드와 동화상 기록 모드의 전환이 가능한 고체 촬상 장치에 관한 것이다.

고체 촬상 장치는 광전 변환 소자 어레이와, 이 광전 변환 소자 어레이로부터의 화소 데이터의 독출을 제어하는 화소 데이터 독출 제어부를 구비한다. 광전 변환 소자 어레이는 매트릭스형으로 배열된 복수의 광전 변환 소자(화소)로 형성된다. 광전 변환 소자 어레이는 광학 시스템을 통해서 들어오는 입사광에 의해서 복수의 광전 소자 상에 형성된 광학 이미지에 관하여 광전 변환을 수행하여 화소 데이터를 생성한다. 광전 변환 소자 어레이에 관해서는 근년의 반도체 기술의 획기적 발전으로 인해서 화소수가 비약적으로 증가하고 있다. 이러한 광전 변환 소자 어레이를 이용하는 고체 촬상 장치에서는 정지 화상 촬영과 동화상 기록을 가능하게 하는 화소가 이용된다. 정지 화상 촬영에서는 광전 변환 소자 어레이의 전체 화소의 화소 데이터를 이용하는 형태에서 촬영을 한다. 이것을 전체 화소 독출 모드라고 부르며, 광전 변환 소자 어레이로부터 독출한 화소 데이터를 1화소분씩 순차적으로 출력한다. 이것에 의해서, 고정세의 정지 화상 촬영이 가능해지고 있다.

한편, 디지털 신호 처리 유닛의 동작 속도와 소비 전력의 면에서 일정한 한계가 있으므로, 동화상 기록에서는 정지 화상 촬영 시에 이용되는 것과 마찬가지의 전체 화소 독출 모드를 통해서 기록을 수행하는 것은 어렵다. 따라서, 동화상 기록시에는 화소 솎아내기를 행하여 단위 시간당의 프레임 매수(枚數)를 늘리는 화소 데이터 처리를 하는 것이 일반적이다. 전술한 바와 같이 화소를 솎아내어 동화상을 기록하는 것을 일반적으로 수직/수평 화소 혼합 독출 모드이라고 부른다.

이제, 수직/수평 화소 혼합 독출 모드에 관해서 상세하게 설명한다. 광전 변환 소자 어레이로부터 독출한 화소 데이터에 관해서, 광전 변환 소자 어레이(화소들)의 배열에 대해 수직 방향과 수평 방향에서 복수의 화소 데이터를 혼합한다. 그리고, 이 혼합된 화소 데이터를 1단위의 화소 데이터로서 출력한다. 이것에 의해서, 단위 시간당의 프레임 매수가 증가하여, 고화소(즉, 많은 수의 화소)의 광전 변환 소자 어레이를 탑재한 고체 촬상 장치에 의해서 원활하고 고속의 동화상 기록을 달성하는 것이 가능해진다.

전술한 바와 같은 화소 솎아내기 및 화소 혼합 독출 모드와 전체 화소 독출 모드의 전환은 특히 MOS 이미지 센서에 의해서 훌륭하게 달성된다. 그 이유는, MOS 이미지 센서는 CCD 이미지 센서와 같은 포텐셜 우물의 이동에 의한 전하의 전송을 필요로 하지 않고, 신호 라인을 이용하여 가장 많이 사용되는 라인의 화소 데이터 독출이 가능하기 때문이다.

MOS 이미지 센서는, 저전압으로 동작될 수 있고, 전류 누설량이 적으며, 같은 사이즈의 CCD에 비해서 여전히 개구율이 크고, 감도가 높으며, CCD 등에 비해서 데이터 독출이 용이하다는 면에서 이점이 있다. 특히, 임의 화소를 선택하여 독출할 수 있다는 점과, 화소 혼합이라는 면에서 이점이 크다.

액정 표시 장치 등의 촬영 모니터를 구비한 고체 촬상 장치에서는 광학 시스템의 오토 포커스를 행한다. 일반적으로는, 전원 투입시의 초기 상태에서 피사체상이 동화상 모드에서 촬영 모니터로 디스플레이된다. 이것을 모니터 모드라고 한다. 모니터 모드는 동화상에 사용될 수 있고, 여기에는 화소를 솎아내는 수직/수평 화소 혼합 독출 모드가 적용되고 있다. 이 모니터 모드에 있어서, 정지 화상 촬영을 위해서 셔터 버튼을 누르면, 그 반누름 상태에서 광학 시스템의 오토 포커스가 기동하고, 합초(져스핀) 상태로 되면 셔터가 눌려(완전 누름 상태), 전체 화소 독출 모드로 전환되어 정지 화상 촬영이 행해진다.

오토 포커스에 관한 종래 기술의 일 예를 도 11을 이용하여 설명한다.

단계 S21은 전원 투입 직후의 촬영 스탠바이 상태이고, 모니터 모드가 설정되어 있다. 단계 S22에서는 수직/수평 화소 혼합 독출 모드를 설정한다. 단계 S23에서는 동화상 기록인지 정지 화상 촬영인지를 판단한다. 촬영자가 동화상 기록 모드를 선택하면, 단계 S24로 진행하고, 촬영자가 정지 화상 촬영 모드를 선택하면, 단계 S26으로 진행한다. 단계 S24로 진행하면 오토 포커스를 기동하여 광학 시스템의 렌즈를 구동하고, 단계 S25에서 녹화 버튼의 조작에 의해서 수직/수평 화소 혼합 독출 모드에서의 동화상 기록을 실행한다. 단계 S24에서는 수직/수평 2차원 방향에서의 혼합 화소 데이터에 의한 오토 포커스가 행해진다. 단계 S26으로 진행하면 대강의 오토 포커스에서 광학 시스템의 렌즈를 구동하고, 단계 S27에서 셔터 버튼의 반누름 상태를 판단하며, 단계 S28에서 단계 S24와 마찬가지로 수직/수평 2차원 방향에서의 혼합 화소 데이터에 의한 오토 포커스를 기동하여 광학 시스템의 렌즈를 구동하고, 단계 S29에서 초점 맞춤을 판단하면, 단계 S30에서 전체 화소 독출 모드를 설정한 다음에 셔터 버튼의 완전 누름을 허가하고, 전체 화소 독출 모드에서의 정지 화상 촬영을 실행한다.

이 종래 기술의 경우, 단계 S28의 오토 포커스는 수직/수평 화소 혼합 독출 모드인 동안에 수행된다. 이 종래 기술의 경우, 정지 화상 촬영에서도 모니터 모드에서의 오토 포커스 제어시에는 동화상 기록과 마찬가지의 수직/수평 화소 혼합 독출 모드가 그대로 적용되고 있었다. 즉, 화소 혼합을 통해서 솎아내어진 화소 데이터에 기초하여 오토 포커스가 제어되고 있다. 다시 말하면, 오토 포커스용의 기초 데이터가 화소 결핍 상태로 되어 있다.

그러나, 오토 포커스에서는 화소 데이터의 신호 이득의 주파수 특성에서의 고역 성분을 대역 통과 필터를 통하여 추출하고, 그의 최대값에서 초점 맞춤이라고 판단하는 것이 일반적이다.

도 12a는 수평 방향에서의 주파수 특성을 나타내고, 실선은 화소 혼합 없는 경우의 주파수 특성이고, 파선은 화소 혼합을 한 경우의 주파수 특성이다.

도 12b는 오토 포커스에 이용하는 고역 수평의 대역 통과 필터의 특성이다. 화소 혼합되어 있는 경우에는 수평 방향의 고역 정보가 유실되어 있다.

그 결과, 정지 화상 촬영의 오토 포커스 제어시에 수직/수평 화소 혼합 독출 모드가 적용되고 있는 종래 기술에서는 화소 피치에 따르는 고정밀도의 오토 포커스를 실현할 수 없다.

따라서, 본 발명의 목적은 고화소에서의 움직임이 원활한 고정세 동화상 기록과 고정밀도 오토 포커스 동작에 의한 고정세 정지 화상 촬영을 양립시키는 고체 촬상 장치를 제공하는 데 있다.

본 발명의 고체 촬상 장치는, 광전 변환 소자 어레이와 이 광전 변환 소자 어레이로부터의 화소 데이터 독출을 제어하는 화소 데이터 독출 제어부를 구비하고,

광전 변환 소자 어레이는 매트릭스형으로 배열되는 복수의 광전 변환 소자(화소)를 구비하고 각 화소는 광학 시스템을 통해서 입사하는 입사광을 광전 변환하여 화소 데이터를 생성하며,

화소 데이터 독출 제어부는, 광전 변환 소자 어레이로부터의 화소 데이터 독출 시에,

전체 화소의 독출한 화소 데이터를 1화소의 데이터분씩 순차적으로 출력하는 정지 화상 촬영의 전체 화소 독출 모드와,

광전 변환 화소 어레이의 수직 방향과 수평 방향에서 복수의 화소를 혼합한 후에 화소 데이터를 출력하는 동화상 기록의 수직/수평 화소 혼합 독출 모드와,

오토 포커스의 제어 시에는, 광전 변환 소자 어레이로부터 독출한 복수의 화소에 대한 화소 데이터의 혼합을 광전 변환 소자 어레이의 수직 방향과 수평 방향 중 어느 한 방향에서 정지하여 한 방향에서만 혼합된 화소 데이터를 출력하는 오토 포커스용의 한 방향 화소 혼합 독출 모드

의 실행을 제어하는 것이다.

상기 구성에 있어서, 상기 화소 데이터 독출 제어부에 관해서는 상기 한 방향 화소 혼합 독출 모드에 있어서, 수평 방향과 수직 방향 중 어느 것의 화소 혼합을 정지하는 지는 특히 한정할 필요는 없다. 즉,

(1) 광전 변환 소자 어레이의 수평 방향에서의 혼합을 정지하고, 수직 방향 혼합 화소 데이터를 오토 포커스용으로 출력하는 것이어도 좋고,

(2) 광전 변환 소자 어레이의 수직 방향에서의 혼합을 정지하고, 수평 방향 혼합 화소 데이터를 오토 포커스용으로 출력하는 것이어도 좋으며,

(3) 상기 (1)의 수평 방향에서의 혼합을 정지하고, 수직 방향 혼합 화소 데이터를 오토 포커스용으로 출력하는 제1 혼합 정지 모드와, 상기 (2)의 수직 방향에서의 혼합을 정지하고, 수평 방향 혼합 화소 데이터를 오토 포커스용으로 출력하는 제2 혼합 정지 모드를 가지며, 상기 제1 혼합 정지 모드와 상기 제2 혼합 정지 모드를 전환 가능하게 구성하는 것이어도 좋다.

또한, 상기 구성에 있어서, 상기 광전 변환 소자 어레이는 모노크롬 타입이어도 좋고 컬러 타입이어도 좋다. 후자의 경우에는 전면에 복수 색의 컬러 필터를 구비한 구성으로 된다. 컬러 필터로서는 어느 것이어도 좋지만, RGB(R은 적색, G는 녹색, B는 청색)의 베이어 배열 또는, 청록색(시안), 자홍색(마젠타), 황색(옐로우)(또는 녹색)의 보색 타입이어도 좋다.

본 발명의 상기 구성에 의한 작용은 다음과 같다.

오토 포커스 성립 후의 동작에 관해서는 종래 기술과 마찬가지라고 생각해도 좋다. 즉, 동화상 기록시에는 화소 데이터 독출 제어부에서 수직/수평 화소 혼합 독출 모드가 설정되고, 광전 변환 소자 어레이로부터 독출된 화소 데이터에 관해서, 어레이의 수직 방향과 수평 방향에서 복수 화소분을 혼합하여 출력한다.

즉, 화소를 솎아내고, 단위 시간당 프레임 매수를 늘려서 화소 데이터를 처리하여, 고화소에서의 움직임이 원활한 고정세 동화상 기록을 실현한다.

또한, 정지 화상 촬영시에는 화소 데이터 독출 제어부에서 전체 화소 독출 모드가 설정되고, 광전 변환 소자 어레이로부터 독출된 화소 데이터에 관해서 1화소분씩 순차적으로 전체 화소분을 출력한다. 즉, 고화소에서의 고정세 정지 화상 촬영을 실현한다.

본 발명의 특징은 정지 화상 촬영시에서의 오토 포커스 성립 직전 동작에 있다. 구체적으로, 화소 데이터 독출 제어부에서 신 모드인 한 방향 화소 혼합 독출 모드가 설정된다.

본 발명은 예로써 설명되어 있으며, 첨부 도면의 구성에 한정되지 않는다. 또한, 도면에서 동일한 참조 부호는 동일한 요소를 나타낸다.

도면을 참조하여, 본 발명의 양호한 실시예에 따른 고체 촬상 장치를 설명한다. 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 고체 촬상 장치의 구성을 도시하는 블록도이다.

도 1에 있어서, E1은 피사체의 광학상을 입사하는 광학 시스템이고, 복수 매(枚)로 이루어지는 조합 렌즈를 구비하고 있다.

E2는 광전 변환 소자 어레이이다. 광전 변환 소자 어레이(E2)는 수직 방향과 수평 방향의 매트릭스형으로 배열된 복수의 광전 변환 소자(화소)를 구비한다. 또한, 각 화소는 광학 시스템(E1)을 통해서 입사되는 입사광을 광전 변환에 의해서 전기 신호로 변환하여 각각 화소 데이터를 생성한다. 이것에 의해서, 피사체의 광학 이미지는 광학 시스템(E1)으로부터의 입사광에 의해서 광전 변환 소자의 전체 부분을 걸쳐 형성된다.

E3은 광전 변환 소자 어레이(E2)로부터 화소 데이터를 독출함과 함께, 독출한 화소 데이터를 모니터링을 전환하여 출력하는 화소 데이터 독출 제어부이다. 이 화소 데이터 독출 제어부(E3)는 모드 (1), (2) 및 (3)의 실행을 제어한다.

(1) 전체 화소 독출 모드:

이것은 독출한 화소 데이터를 각 화소의 단위 데이터분씩 순차적으로 출력하는 모드이다.

(2) 동화상 기록의 수직/수평 화소 혼합 독출 모드:

이것은 독출한 복수의 화소 데이터를 어레이의 수직 방향과 수평 방향에서 혼합한 후에 그 혼합 화소 데이터를 출력하는 모드이다.

(3) 수직 방향 화소 혼합 독출 모드:

이것은 모니터 모드에서의 오토 포커스 제어 시에, 독출한 복수 데이터의 혼합을 어레이의 수평 방향에서 정지하여 수직 방향 혼합 화소 데이터를 오토 포커스용으로 출력하는 모드이다.

도 1에서, E4는 화소 데이터 독출 제어부(E3)로부터 출력되는 화소 데이터를 입력하여 필요한 데이터 처리를 행하는 화상 처리부, E5는 화상 처리부(E4)에서의 오토 포커스 제어부, E6는 액정 디스플레이 등의 촬영 모니터이다.

이상과 같이 구성된 본 실시예의 고체 촬상 장치의 동작을 도 2의 흐름도에 따라서 이하에 설명한다.

단계 S1은 전원 투입 후의 촬영 스탠바이 상태이고, 모니터 모드가 설정되어 있다. 단계 S2에서는 수직/수평 화소 혼합 독출 모드를 설정한다. 광학 시스템(E1)을 거쳐서 광전 변환 소자 어레이(E2) 상에 결상된 피사체의 광학상은 광전 변환 소자 어레이(E2)에서 광전 변환되어 전기 신호로 변환된다.

여기까지의 구체적 동작은 다음과 같다.

화소 데이터 독출 제어부(E3)는 광전 변환 소자 어레이(E2)로부터 화소 데이터를 독출한다. 전원 투입 시에는 모니터 모드가 설정되어 있는 것과 함께, 화소 데이터 독출 제어부(E3)는 수직/수평 화소 혼합 독출 모드로 설정되어 있고, 수직/수평 화소 혼합의 화소 데이터가 화상 처리부(E4)에 출력되고 있다.

화상 처리부(E4)는 입력된 화소 데이터에 대해서, 상관 이중 샘플링인 CDS(Correlated Double Sampling)의 처리를 하고 리셋 노이즈 및 저주파 노이즈를 제거하며, 자동 이득 제어인 AGC(Automatic Gain Control)를 더 행하고, 아날로그 신호를 디지털 데이터로 더 변환한다.

또한, 화상 처리부(E4)는 디지털 데이터를 촬영 모니터(E6)로 출력하여 피사체의 이미지를 촬영 모니터(E6)에 실시간으로 디스플레이한다.

그리고, 단계 S3에서 동화상 기록인지 정지 화상 촬영인지를 판단한다. 촬영자가 동화상 기록 모드를 선택하면 단계 S4로 진행하고, 촬영자가 정지 화상 촬영 모드를 선택하면 단계 S6으로 진행한다.

단계 S4에서는 오토 포커스를 기동하여 광학 시스템(E1)의 렌즈를 구동한다.

단계 S5에서 녹화 버튼의 조작에 의해서 수직/수평 화소 혼합 독출 모드에서의 동화상 기록을 실행한다. 단계 S4에서는 수직/수평 2차원 방향에서의 혼합 화소 데이터에 의한 오토 포커스가 행해진다.

단계 S6에서는 대강의 오토 포커스로 광학 시스템의 렌즈를 구동하고, 단계 S7에서 셔터 버튼의 반누름 상태를 판단하며, 반누름 상태를 확인한 다음에 단계 S8로 진행한다. 단계 S8에서, 수직 방향 화소 혼합 독출 모드를 설정한다.

이 수직 방향 화소 혼합 독출 모드의 설정 결과, 화소 데이터 독출 제어부(E3)는 복수 라인의 화소 데이터를 수직 방향에서 혼합하지만, 수평 방향에서 솎아 내지 않는 전체 화소 연속의 화소 데이터, 즉 수직 방향 혼합 화소 데이터를 오토 포커스용의 기초 데이터로서 화상 처리부(E4)에 출력한다.

다음에, 단계 S9에서 수직 방향 혼합 화소 데이터에 의한 고정밀도 오토 포커스를 기동하여 광학 시스템(E1)의 렌즈를 구동하고, 단계 S10에서 초점 맞춤을 판단하면, 단계 S11로 진행하여 전체 화소 독출 모드를 설정한 다음에 셔터 버튼의 완전 누름을 허가하고, 전체 화소 독출 모드에서의 정지 화상 촬영을 실행한다.

도 3 내지 도 5를 참조하여, 전체 화소 독출 모드, 수직/수평 화소 혼합 독출 모드 및 수직 방향 화소 혼합 독출 모드를 설명한다.

이들 도면에서, 좌측은 광전 변환 소자 어레이(E2)의 일부를 나타내고, 우측은 화소 데이터 독출 제어부(E3)에 의해서 출력된 화소 데이터이다. 광전 변환 소자 어레이(E2)는 1번째의 G(녹색), R(적색), B(청색), 2번째의 G(녹색)의 베이어 배열로 되어 있다.

도 3은 전체 화소 독출 모드의 모델도이다. 광전 변환 소자 어레이(E2)에서의 전체 화소에 관해서, 그의 모든 화소 데이터가 출력되고 있다. 이 모드는 정지 화상 촬영 시의 것이다. 주사는 Y1, Y2, Y3...의 순서로 행해진다. 전체 화소의 화소 데이터를 이용하여, 고화소에서 고정세의 정지 화상 촬영이 행해질 수 있다.

도 4는 수직/수평 화소 혼합 독출 모드의 모델도이다. 이것은 동화상 기록 시에 이용되는 모드의 모델이다.

6행 6열분의 합계 36개의 어레이를 1단위로 하고, G(녹색)의 화소 데이터가 2개, R(적색) 및 B(청색)의 화소 데이터가 1개씩 출력되는 상태로 되어 있다.

출력되는 화소 데이터에서 원 표시를 붙인 1번째의 G(녹색)의 혼합 화소 데이터는 광전 변환 소자 어레이에서 원 표시를 붙인 9개의 G의 화소의 화소 데이터를 혼합한 것이다.

화소 데이터에서 원 표시의 1개 우측 인접의 R(적색)의 혼합 화소 데이터는 광전 변환 소자 어레이에서 9개의 원 표시의 각각 우측 인접의 9개의 R의 화소 데이터를 혼합한 것이다. 화소 데이터에서 원 표시의 1개 상측 인접의 B(청색)의 혼합 화소 데이터는 광전 변환 소자 어레이에서의 9개의 원 표시의 각각 상측 인접의 9개의 B의 화소 데이터를 혼합한 것이다.

화소 데이터에서 원 표시의 사선 우상측의 2번째의 G(녹색)의 혼합 화소 데이터는 광전 변환 소자 어레이에서의 9개의 원 표시의 각각 사선 우상측의 9개의 G의 화소 데이터를 혼합한 것이다.

이와 같은 패턴이, 6행 6열분의 합계 36개의 어레이를 1단위로서 반복되고 있다.

광전 변환 소자 어레이(E2)에서는 36개 중에, G가 18개이고, R, B가 각각 9개씩이다. 이것이 화소 데이터에서는 각각 2개, 1개, 1개로 된다. 즉, 수평 방향에서 1/3, 수직 방향에서 1/3, 그 결과, 전체로서 1/9로 솎아내어진다. 이들 혼합된 각 화소 데이터는 1개의 채널, 총 4개의 채널로부터 출력되므로, 채널당 1/36로 솎아내어진다.

또한, 솎아내어져 출력된 화소 데이터는 원래의 베이어 배열과 유사하고, 베이터 배열을 유지하고 있다. 즉, 출력되는 화소 데이터의 1행째(k1)는 G, R, G, R...이고, 2행째(k2)는 B, G, B, G...이며, 3행째(k3)는 G, R, G, R...이고, 4행째(k4)는 B, G, B, G...로 되어 있다.

수평 및 수직의 2차원 방향에서 1/9로 솎아내어지고, 또한 원래의 베이어 배열을 유지한 것의 화소 데이터 출력이므로, 고화소에서의 움직임이 원활한 고정세 동화상 기록이 가능하다.

도 5는 모니터 모드에서의 오토 포커스 제어 시의 수직 방향 화소 혼합 독출 모드의 모델도이다. 출력되는 화소 데이터는 수직 방향에서는 솎아내어져 있지만, 수평 방향에서는 솎아내어지지 않는다. 따라서, 화소 데이터는 수평 방향에서는 전체 화소가 연속인 상태로 출력된다.

이 시점에서는 6행 2열분의 합계 12개의 어레이를 1단위로 하여, G의 화소 데이터가 2개, R 및 B의 화소 데이터가 각각 출력된다.

화소 데이터에서 원 표시를 붙인 1번째의 G(녹색)의 한 방향만의 혼합 화소 데이터는 광전 변환 소자 어레이에서 원 표시를 붙인 3개의 G의 화소의 화소 데이터를 혼합한 것이다.

화소 데이터에서 원 표시의 1개 우측 인접의 R(적색)의 한 방향 혼합 화소 데이터는 광전 변환 소자 어레이에서의 3개의 원 표시의 각각 우측 인접의 3개의 R의 화소 데이터를 혼합한 것이다.

화소 데이터에서 원 표시의 1개 상측 인접의 B(청색)의 한 방향 혼합 화소 데이터는 광전 변환 소자 어레이에서의 3개의 원 표시의 각각 상측 인접의 3개의 B의 화소 데이터를 혼합한 것이다.

화소 데이터에서 원 표시의 사선 우상측의 2개의 G(녹색)의 한 방향 혼합 화소 데이터는 광전 변환 소자 어레이에서의 3개의 원 표시의 각각 사선 우상측의 3개의 G의 화소 데이터를 혼합한 것이다.

이러한 패턴이 6행 2열분의 합계 12개의 어레이를 1단위로 하여 반복되고 있다. 주사 순서는 Y1, Y2...이다. 여기에서도 베이어 배열은 유지되고 있다.

이 수직 방향 화소 혼합 독출 모드에서는 수직 방향에서의 화소 데이터를 솎아내고 있지만, 수평 방향에서는 솎아내어지지 않고, 전체 화소의 화소 데이터가 연속적으로 출력되고 있다.

즉, 수평 방향에서는 정보 결핍 없는 오토 포커스용의 기초 데이터가 생성되고, 이 데이터를 이용하여 오토 포커스가 제어된다.

도 12a에 도시하는 특성의 고역 수평의 대역 통과 필터를 이용하여 오토 포커스를 제어한다. 이것은 도 12a에서 실선으로 도시한 화소 혼합 없는 경우에 ㅅ평 방향의 주파수 특성에 관한 것이다. 수평 방향의 고역 정보는 온전히 유지되고 있다.

전술한 바와 같이, 화소 피치에 따르는 고정밀도의 오토 포커스 동작을 실현하고, 그 위에 도 3에 도시하는 고화소에서의 고정세 정지 화상 촬영을 행하므로, 얻어진 정지 화상 데이터는 오토 포커스 제어 시에 수직/수평 화소 혼합 독출 모드가 적용되고 있던 종래 기술에 비해서 현격히 고정세 고품질인 것이 된다.

도 6은 전술한 도 1의 구성을 보다 구체적 레벨로 전개한 것이다.

도 6에 있어서, 100은 렌즈 유닛, 200은 MOS 이미지 센서, 300은 CDS·AGC·A/D 처리부, 400은 디지털 신호 처리부, 500은 타이밍 생성부, 600은 조작부, 700은 화면 표시부이다.

렌즈 유닛(100)은 광학 시스템(E1)에 대응한다. MOS 이미지 센서(200)는 광전 변환 소자 어레이(210)와 화소 데이터 독출 제어부(220)를 구비하고 있다. 광전 변환 소자 어레이(210)는 광전 변환 소자 어레이(E2)에 대응하고, 화소 데이터 독출 제어부(220)는 화소 데이터 독출 제어부(E3)에 대응한다.

화소 데이터 독출 제어부(220)는 수직 시프트 선택 회로(230), 노이즈 제거/화소 선택 회로(240), 수평 시프트 선택 회로(250) 및 출력 앰프(260)를 구비하고 있다.

출력 앰프(260)에 관해서는 1채널이어도 좋고, 2채널이어도 좋다. CDS·AGC·A/D 처리부(300) 및 디지털 신호 처리부(400)가 화상 처리부(E4)에 대응한다. 디지털 신호 처리부(400)는 CPU(410)와 AF 블록(420)을 구비하고 있다.

도 7은 노이즈 제거/화소 선택 회로(240)의 더욱 상세한 구성을 도시하는 블록도이다. 도 7에 있어서, 242는 수직 전송 스위치 회로, 244는 신호 전압 유지 회로, 246은 수평 전송 스위치 회로, 248은 신호 출력 라인이다.

도 8은 광전 변환 소자 어레이(210)의 일부분을 확대한 도면이다. 1개의 화소(20)는 광 다이오드(10)와 셀 앰프(12)와 컬러 필터(14)로 구성되어 있다. 광 다이오드(10)의 애노드가 접지되고, 캐소드가 셀 앰프(12)의 입력에 접속되며, 셀 앰프(12)의 출력이 종방향의 화소 데이터 독출 라인(16)에 접속되어 있다. 셀 앰프(12)의 제어 단자는 수직 시프트 선택 회로(230)로부터의 주사 라인(18)에 접속되어 있다.

광 다이오드(10)의 전면에 컬러 필터(14)가 배치되어 있다. 컬러 필터(14)는 4개의 1조의 화소에서 베이어 배열(G, R, B, G)을 구성하도록 구성되어 있다. 수평 방향으로 1번째의 G(녹색)와 R(적색)이 일렬로 있음과 함께 B(청색)과 2번째의 G(녹색)이 일렬로 있고, 수직 방향으로 1번째의 G(녹색)와 B(청색)가 일렬로 있음과 함께 R(적색)과 2번째의 G(녹색)이 일렬로 있는 2행 2열의 4개 회소를 1단위로 하여, 그의 4화소 1단위가 종횡 매트릭스형으로 다수 배열되어 있다.

(전체 화소 독출 모드)

전체 화소 독출 모드의 동작을 도 9를 이용하여 설명한다. 도 9는 화소 데이터를 독출하기 위한 회로 구성 부분을 확대하여 도시하는 것이다. 도 9는 출력 앰프(260)가 1채널인 경우이다.

도 9에서는 노이즈 제거 회로(243)도 도시되어 있다(도 7에서는 도시 생략).

클램프 스위치(CL)를 이용한 1라인 화소분의 리셋 및 노이즈 제거의 타이밍은 수평 클램핑 기간 내에 라인 선택 후, 셀 앰프의 기준 전위에서 한번 행하고, 그 후, 신호 전압을 독출하여 유지한다.

1화소 단위의 독출의 초기에 있어서, 리셋 스위치(RS)가 일단, 닫혀서 신호 출력용 콘덴서(Cout)가 리셋용 전원(EE2)의 VDD 레벨로 리셋된다. 이 리셋 후, 리셋 스위치(RS)는 열린다.

클램프 스위치(CL)가 일단, 닫혀서 모든 클램프 콘덴서(CC)가 리셋된다. 이 리셋 후, 클램프 스위치(CL)는 열린다.

수직 시프트 선택 회로(230)에서 광전 변환 소자 어레이(210)의 제1 라인째를 선택한다. 여기에서, 노이즈 제거 회로(243)의 클램프 스위치(CL)가 일단, 닫혀서 모든 클램프 콘덴서(CC)가 리셋된다.

이 리셋 후, 클램프 스위치(CL)는 열리고, 그 후, 모든 수직 전송 스위치(V1, V2, V3...)를 동시에 닫는 것과 함께, 모든 전달 스위치(a11, a21, a31...)를 동시에 닫고, 화소(P11, P21, P31...)에서의 전압 신호를 각각 콘덴서(Q11, Q21, Q31...)에 충전한다(각각 3개의 콘덴서 모두에. 1개만의 콘덴서이어도 좋다).

다음에, 수평 전송 스위치(h11, h21, h31...)를 순차적으로 닫고[이 때, 리셋 스위치(RS)에서 1화소 단위의 리셋을 행한다], 신호 출력용 콘덴서(Cout) 및 출력 앰프(260)를 거쳐서 1라인분 모든 화소의 화소 데이터를 출력한다.

즉, 우선, 1번째의 수평 전송 스위치(h11)(H11, H21, H31의 3개들)를 닫고, 콘덴서(Q11)에 유지된 제1 라인째 제1 열째의 화소(P11)의 화소 데이터를 출력용 콘덴서(Cout) 및 출력 앰프(260)를 거쳐서 출력한다.

다음에, 2번째의 수평 전송 스위치(h21)(H21, H22, H32의 3개들)를 닫고, 콘덴서(Q21)에 유지된 제1 라인째 제2열째의 화소(P21)의 화소 데이터를 출력한다.

다음에, 3번째의 수평 전송 스위치(h31)(H31, H32, H33의 3개들)를 닫고, 콘덴서(Q31)에 유지된 제1 라인째 제3 열째의 화소(P31)의 화소 데이터를 출력한다.

이하, 마찬가지로 하여, 수평 전송 스위치(h41, h51, h61...)를 순차적으로 닫고, 콘덴서(Q41, Q51, Q61...)에 유지된 제1 라인째 제4 열째, 제5 열째, 제6 열째...의 화소(P41, P51, P61...)의 화소 데이터를 출력한다.

전술한 바와 같이, 제1 라인째의 전체 화소의 화소 데이터를 출력한다.

제1 라인째의 모든 화소의 화소 데이터의 데이터 독출이 종료되면, 이어서 제2 라인째의 화소 데이터 독출로 이행하지만, 그 전에 노이즈 제거를 행한다.

즉, 클램프 스위치(CL)를 닫고 클램프용 직류 전원(EE1)을 인가하여 모든 클램프 콘덴서(CC)를 소기 위치로 리셋한다.

화소는 광 다이오드와 셀 앰프(플로팅 디퓨전 앰프)의 조합으로 구성되어 있다. 광 다이오드에 축적된 전하는 셀 앰프를 거쳐서 전압의 형태로 출력된다.

셀 앰프의 트랜지스터의 임계값 전압(VT)에 차이가 있고, 이것이 오프셋 성분으로 되어 화상 품질을 악화시킨다(예컨대, 수직선 라인 발생). 이것을 노이즈라고 하고, 이 노이즈를 제거하는 것이 노이즈 제거 회로(243)의 역할이다.

클램프 콘덴서로서는 MOS 게이트 용량을 이용할 수 있다. 클램프 콘덴서를 리셋한 후에는 클램프 스위치(CL)를 개방하고, 다음 라인의 화소 데이터 독출로 이행한다.

다음 라인의 화소 데이터 독출 시에는 수직 시프트 선택 회로(230)에 있어서 선택 라인을 1개 진행한다. 이하에서는 전술한 바와 마찬가지의 동작을 반복한다. 라인분의 전체 화소의 화소 데이터를 순차적으로 독출한다.

다음에, 선택 라인을 1개 진행하면서 각 1라인분의 전체 화소의 화소 데이터를 순차적으로 독출하는 것을 최종 라인까지 반복하여 1프레임분의 전체 화소 데이터를 독출한다.

(9화소 혼합 독출 모드)

수직 시프트 선택 회로(230)에서 광전 변환 소자 어레이(210)의 제1 라인째를 선택한다. 여기에서 모든 수직 전송 스위치(V1, V2, V3...)를 동시에 닫고, 클램프 스위치(CL)의 온-오프 동작을 통해서 클램프 콘덴서(CC)를 셀 앰프의 VT 기준 전위로 리셋한다.

그 후, 모든 셀 앰프의 신호 전압을 출력하여 수직 전송 스위치(V1, V2, V3...)를 동시에 닫는 것과 함께, 각각 1번째의 전달 스위치(a11, a21, a31...)를 동시에 닫고, 제1 라인 상의 화소(P11, P21, P31...)에서의 전압 신호를 각각 1번째의 콘덴서(C11, C21, C31...)에 충전한다.

그 후, 클램프 스위치(CL)의 온->오프 동작을 통해서 클램프 콘덴서(CC)를 리셋한다.

이어서, 수직 시프트 선택 회로(230)에서 선택 라인을 1개 건너서 2개 진행하고, 제3 라인째를 선택한다.

모든 수직 전송 스위치(V1, V2, V3...)를 동시에 닫는 것과 함께, 이번에는 각각 2번째의 전달 스위치(a12, a22, a32...)를 동시에 닫고, 제3 라인 상의 화소(P13, P23, P33...)에서의 전압 신호를 각각 2번째의 콘덴서(C12, C22, C32...)에 충전한다. 그 후, 전술한 바와 마찬가지로, 다시 클램프 콘덴서(CC)를 리셋한다.

그 후, 수직 시프트 선택 회로(230)에서 선택 라인을 1개 건너서 2개 더 진행하고, 제5 라인째를 선택한다. 모든 수직 전송 스위치(V1, V2, V3...)를 동시에 닫는 것과 함께, 이번에는 각각 3번째의 전달 스위치(a13, a23, a33...)를 동시에 닫고, 제5 라인 상의 화소(P15, P25, P35...)에서의 전압 신호를 각각 3번째의 콘덴서(C13, C23, C33...)에 충전한다. 그리고, 전술한 바와 마찬가지로 다시 클램프 콘덴서(CC)를 리셋한다.

이상에 의해서, 제1 라인째, 제3 라인째, 제5 라인째에서 제1 열째로부터 제6 열째까지의 화소군에 주목하면, 제1 열째의 G(녹색)의 3화소의 화소 데이터가 각각 콘덴서(C11, C12, C13...)에 유지되고, 제2 열째의 R(적색)의 3화소의 화소 데이터가 각각 콘덴서(C21, C22, C23...)에 유지되며, 제3 열째의 G의 3화소의 화소 데이터가 각각 콘덴서(C31, C32, C33...)에 유지되고, 제4 열째의 R의 3화소의 화소 데이터가 각각 콘덴서(C41, C42, C43...)에 유지되며, 제5 열째의 G의 3화소의 화소 데이터가 각각 콘덴서(C51, C52, C53...)에 유지되고, 제6 열째의 R의 3화소의 화소 데이터가 각각 콘덴서(C61, C62, C63...)에 유지되게 된다. 다른 열에서도 마찬가지의 관계로 되어 있다.

제1 라인째, 제3 라인째, 제5 라인째에서 제1 열째, 제3 열째, 제5 열째의 9개의 화소는 모두 G(녹색)의 화소이고, 이들 화소 데이터는 콘덴서(C11, C12, C13, C31, C32, C33, C51, C52, C53)에 유지되어 있다. 여기에서, 이들 콘덴서에 대응하는 9개의 수평 전송 스위치(H11, H12, H13, H31, H32, H33, H51, H52, H53)를 동시에 스위칭하고 신호 출력용 콘덴서(Cout)에 충전하여, G(녹색)의 9화소분의 화소 데이터를 혼합하고, 그의 9화소 혼합 상에서 출력 앰프(260)로부터 G의 9화소 혼합 화소 데이터를 출력한다. 이것은 도 4에서 G의 9화소 혼합 화소 데이터(D1)에 대응한다.

한편, 제1 라인째, 제3 라인째, 제5 라인째에서 제2 열째, 제4 열째, 제6 열째의 9개의 화소는 모두 R(적색)의 화소이고, 이들 화소 데이터는 콘덴서(C21, C22, C23, C41, C42, C43, C61, C62, C63)에 유지되어 있다. 여기에서, 상기 G(녹색)의 9화소 혼합 화소 데이터의 독출에 계속하여, 이들 콘덴서에 대응하는 9개의 수평 전송 스위치(H21, H22, H23, H41, H42, H43, H61, H62, H63)를 동시에 스위칭하고 신호 출력용 콘덴서(Cout)에 충전하여, R(적색)의 9화소분의 화소 데이터를 혼합하고, 그의 9화소 혼합 상에서 출력 앰프(260)로부터 R(적색)의 9화소 혼합 화소 데이터를 출력한다. 이것은 도 4에서 R의 9화소 혼합 화소 데이터(D2)에 대응한다.

도시하지는 않았지만, 콘덴서(C71, C72, C73, C91, C92, C93, C111, C112, C113)에 대응하는 9개의 수평 전송 스위치를 동시에 스위칭하여, 출력 앰프(260)로부터 다음의 G(녹색)의 9화소 혼합 화소 데이터를 출력한다. 이것은 도 4에서 G의 9화소 혼합 화소 데이터(D3)에 대응한다.

또한, 콘덴서(C81, C82, C83, C101, C102, C103, C121, C122, C123)에 대응하는 9개의 수평 전송 스위치를 동시에 스위칭하여, 출력 앰프(260)로부터 다음의 R(적색)의 9화소 혼합 화소 데이터를 출력한다. 이것은 도 4에서 R의 9화소 혼합 화소 데이터(D4)에 대응한다.

화소 솎아냄 상태에서의 1라인분의 G, R, G, R...의 화소 데이터 출력이 완료되면, 수직 시프트 선택 회로(230)에서 선택 라인을 1라인 진행하고, 전술한 바와 마찬가지로 동작을 반복하여 도 4에서 B의 9화소 혼합 화소 데이터(D5), G의 9화소 혼합 화소 데이터(D6), B의 9화소 혼합 화소 데이터(D7), G의 9화소 혼합 화소 데이터(D8) 등을 출력한다.

화소 솎아냄 상태에서의 1라인분의 B, G, B, G...의 화소 데이터 출력이 완료되면, 수직 시프트 선택 회로(230)에서 선택 라인을 5라인 진행하고, 전술한 바와 마찬가지로 동작을 반복하여 도 4에서 G의 9화소 혼합 화소 데이터(D9), R의 9화소 혼합 화소 데이터(D10), G의 9화소 혼합 화소 데이터(D11), R의 9화소 혼합 화소 데이터(D12) 등을 출력한다.

화소 솎아냄 상태에서의 1라인분의 G, R, G, R...의 화소 데이터 출력이 완료되면, 수직 시프트 선택 회로(230)에서 선택 라인을 1라인 진행하고, 전술한 바와 마찬가지로 동작을 반복하여 도 4에서 B의 9화소 혼합 화소 데이터(D13), G의 9화소 혼합 화소 데이터(D14), B의 9화소 혼합 화소 데이터(D15), G의 9화소 혼합 화소 데이터(D16) 등을 출력한다.

(수직 방향 화소 혼합 독출 모드)

수직 방향 화소 혼합 독출 모드에서의 독출한 화소 데이터의 콘덴서로의 충전 동작은 9화소 혼합 독출 모드인 때와 마찬가지이다.

즉, 수직 시프트 선택 회로(230)에서 광전 변환 소자 어레이(210)의 제1 라인째를 선택한다. 모든 수직 전송 스위치(V1, V2, V3...)를 동시에 닫는 것과 함께, 각각 1번째의 전달 스위치(a11, a21, a31...)를 동시에 닫고, 제1 라인 상의 화소(P11, P21, P31...)에서의 전압 신호를 각각 1번째의 콘덴서(C11, C21, C31...)에 충전한다. 그리고, 클램프 스위치(CL)의 온-오프 동작을 통해서 클램프 콘덴서(CC)를 리셋한다.

이어서, 수직 시프트 선택 회로(230)에서 선택 라인을 1개 건너서 2개 진행하고, 제3 라인째를 선택한다. 모든 수직 전송 스위치(V1, V2, V3...)를 동시에 닫는 것과 함께, 이번에는 각각 2번째의 전달 스위치(a12, a22, a32...)를 동시에 닫고, 제3 라인 상의 화소(P13, P23, P33...)에서의 전압 신호를 각각 2번째의 콘덴서(C12, C22, C32...)에 충전한다. 그리고, 다시 클램프 콘덴서(CC)를 리셋한다.

그 후, 수직 시프트 선택 회로(230)에서 선택 라인을 1개 건너서 2개 더 진행하고, 제5 라인째를 선택한다.

모든 수직 전송 스위치(V1, V2, V3...)를 동시에 닫는 것과 함께, 이번에는 각각 3번째의 전달 스위치(a13, a23, a33...)를 동시에 닫고, 제5 라인 상의 화소(P15, P25, P35...)에서의 전압 신호를 각각 3번째의 콘덴서(C13, C23, C33...)에 충전한다.

그 후, 다시 클램프 콘덴서(CC)를 리셋한다.

여기까지는 수직/수평 화소 혼합 독출 모드의 경우와 마찬가지이다.

제1 라인째, 제3 라인째, 제5 라인째에서 제1 열째의 3개의 화소는 모두 G(녹색)의 화소이고, 이들 화소 데이터는 콘덴서(C11, C12, C13)에 유지되어 있다.

따라서, 이들 콘덴서에 대응하는 3개의 수평 전송 스위치(H11, H12, H13)를 동시에 스위칭하고 신호 출력용 콘덴서(Cout)에 충전하여, G(녹색)의 3화소분의 화소 데이터를 혼합하고, 그의 3화소 혼합 상에서 출력 앰프(260)로부터 G의 3화소 혼합 화소 데이터를 출력한다.

이것은 도 5에서 G의 3화소 혼합 화소 데이터(d1)에 대응한다.

제1 라인째, 제3 라인째, 제5 라인째에서 제2 열째의 3개의 화소는 모두 R(적색)의 화소이고, 이들 화소 데이터는 콘덴서(C21, C22, C23)에 유지되어 있다.

따라서, 이들 콘덴서에 대응하는 3개의 수평 전송 스위치(H21, H22, H23)를 동시에 스위칭하고 신호 출력용 콘덴서(Cout)에 충전하여, R(적색)의 3화소분의 화소 데이터를 혼합하고, 그의 3화소 혼합 상에서 출력 앰프(260)로부터 R(적색)의 3화소 혼합 화소 데이터를 출력한다.

이것은 도 5에서 R의 3화소 혼합 화소 데이터(d2)에 대응한다.

제1 라인째, 제3 라인째, 제5 라인째에서 제3 열째의 3개의 화소는 모두 G(녹색)의 화소이고, 이들 화소 데이터는 콘덴서(C31, C32, C33)에 유지되어 있다.

따라서, 이들 콘덴서에 대응하는 3개의 수평 전송 스위치(H31, H32, H33)를 동시에 스위칭하고 신호 출력용 콘덴서(Cout)에 충전하여, G(녹색)의 3화소분의 화소 데이터를 혼합하고, 그의 3화소 혼합 상에서 출력 앰프(260)로부터 G의 3화소 혼합 화소 데이터를 출력한다.

이것은 도 5에서 G의 3화소 혼합 화소 데이터(d3)에 대응한다.

제1 라인째, 제3 라인째, 제5 라인째에서 제4 열째의 3개의 화소는 모두 R(적색)의 화소이고, 이들 화소 데이터는 콘덴서(C41, C42, C43)에 유지되어 있다.

따라서, 이들 콘덴서에 대응하는 3개의 수평 전송 스위치(H41, H42, H43)를 동시에 스위칭하고 신호 출력용 콘덴서(Cout)에 충전하여, R(적색)의 3화소분의 화소 데이터를 혼합하고, 그의 3화소 혼합 상에서 출력 앰프(260)로부터 R(적색)의 3화소 혼합 화소 데이터를 출력한다.

이것은 도 5에서 R의 3화소 혼합 화소 데이터(d4)에 대응한다.

수직 방향 화소 솎아냄 상태에서 그리고 수평 방향 전체 화소 선택의 상태에서의 1라인분의 G, R, G, R...의 화소 데이터 출력이 완료되면, 수직 시프트 선택 회로(230)에서 선택 라인을 1라인 진행하고, 전술한 바와 마찬가지로 동작을 반복하여 도 5에서 B의 3화소 혼합 화소 데이터(d5), G의 3화소 혼합 화소 데이터(d6), B의 3화소 혼합 화소 데이터(d7), G의 3화소 혼합 화소 데이터(d8) 등을 출력한다.

수직 방향 화소 솎아냄 그리고 수평 방향 전체 화소 선택 상태에서의 1라인분의 B, G, B, G...의 화소 데이터 출력이 완료되면, 수직 시프트 선택 회로(230)에서 선택 라인을 5라인 진행하고, 전술한 바와 마찬가지로 동작을 반복하여 도 5에서 G의 3화소 혼합 화소 데이터(d9), R의 3화소 혼합 화소 데이터(d10), G의 3화소 혼합 화소 데이터(d11), R의 3화소 혼합 화소 데이터(d12) 등을 출력한다.

수직 방향 화소 솎아냄 그리고 수평 방향 전체 화소 선택 상태에서의 1라인분의 G, R, G, R...의 화소 데이터 출력이 완료되면, 수직 시프트 선택 회로(230)에서 선택 라인을 1라인 진행하고, 전술한 바와 마찬가지로 동작을 반복하여 도 5에서 B의 3화소 혼합 화소 데이터(d13), G의 3화소 혼합 화소 데이터(d14), B의 3화소 혼합 화소 데이터(d15), G의 3화소 혼합 화소 데이터(d16) 등을 출력한다.

이 경우에도, 이 수직 방향 화소 혼합 독출 모드에서는 수직 방향에서의 화소 데이터는 솎아내지만, 수평 방향에서는 솎아내지 않고, 전체 화소의 화소 데이터가 연속적으로 출력되고 있다. 즉, 수평 방향에서는 정보 결핍이 없는 오토 포커스용의 기초 데이터가 생성되고, 이 데이터를 이용하여 오토 포커스가 제어된다.

전술한 바와 같이, 화소 피치에 따르는 고정밀도의 오토 포커스 동작을 실현하고, 그 위에 도 3에 도시하는 고화소에서의 고정세 정지 화상 촬영을 행하므로, 얻어진 정지 화상 데이터는 오토 포커스 제어 시에 수직/수평 화소 혼합 독출 모드가 적용되어 있는 종래 기술에 비해서 대단히 고정세 고품질의 것이 된다.

전술한 설명에 있어서는 출력 앰프(260)가 1채널인 경우로 설명하였지만, 도 10에 도시하는 바와 같이, 제1 출력 앰프(260a)와 제2 출력 앰프(260b)를 갖는 것으로 구성되어도 좋다. 이 경우, 수직/수평 화소 혼합 독출 모드에서는 도 4의 혼합 화소 데이터(D1과 D5)의 2채널 동시의 독립 병렬 출력, 다음에, 혼합 화소 데이터(D2와 D6)의 2채널 동시의 독립 병렬 출력, 다음에, 혼합 화소 데이터(D3과 D6)의 2채널 동시의 독립 병렬 출력, 다음에, 혼합 화소 데이터(D4와 D8)의 2채널 동시의 독립 병렬 출력과 같이 주사된다. 출력의 제어로서는 수평 전송 스위치(h11, h21)를 동시에 닫고, 다음에 수평 전송 스위치(h31, h41)를 동시에 닫고, 다음에 수평 전송 스위치(h51, h61)를 동시에 닫는 식으로 제어하고, 2채널의 출력 앰프(260a, 260b)로부터 혼합 화소 데이터를 출력한다.

또한, 전술한 설명에 있어서는, 수평 방향, 수직 방향 모두 1라인 걸러 9화소분의 화소 데이터를 혼합하였지만, 일반적으로는 n을 임의의 자연수로 하여, 수평 방향, 수직 방향 모두 1라인 건너 (2n+1)² 화소분의 화소 데이터를 혼합하는 경우에 본 발명을 적용할 수 있다.

본 발명의 고체 촬상 장치는 고화소로 정지 화상 촬상과 동화상 기록의 양쪽 기능을 구비한 디지털 카메라 등으로서 효과적으로 이용된다.

본 발명을 상세하게 설명하고 도시하였지만, 이것은 설명과 예시의 목적으로 된 것이며 한정하고자 하는 것은 아니라는 것을 명확히 이해할 수 있으며, 본 발명의 사상과 범위는 특허청구범위에 의해서만 한정된다.

이상과 같이, 본 발명에 의하면, 고화소에서의 움직임이 원활한 고정세 동화상 기록과 고정밀도 오토 포커스 동작에 의한 고정세 정지 화상 촬영을 양립시키는 것이 가능하다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 고체 촬상 장치의 기본적 구성을 도시하는 블록도.

도 2는 도 1에 도시한 고체 촬상 장치의 동작을 설명하는 흐름도.

도 3은 도 1에 도시한 고체 촬상 장치의 전체 화소 독출 모드의 동작 설명 모델도.

도 4는 도 1에 도시한 고체 촬상 장치의 수직/수평 화소 혼합 독출 모드의 동작 설명 모델도.

도 5는 도 1에 도시한 고체 촬상 장치의 수직 방향 화소 혼합 독출 모드의 동작 설명 모델도.

도 6은 도 1에 도시한 고체 촬상 장치의 구성을 도시하는 블록도.

도 7은 도 1에 도시한 고체 촬상 장치의 노이즈 제거/화소 선택 회로의 특정 구성을 도시하는 회로도.

도 8은 도 1에 도시한 고체 촬상 장치의 광전 변환 소자 어레이의 일부분을 도시하는 확대 회로도.

도 9는 도 1에 도시한 고체 촬상 장치에 관해서 화소 데이터를 독출하기 위한 회로 구성 부분을 도시하는 확대 회로도.

도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 고체 촬상 장치에 관해서 화소 데이터를 독출하기 위한 회로 구성 부분을 도시하는 확대 회로도.

도 11은 종래 기술의 고체 촬상 장치의 동작을 나타내는 흐름도.

도 12a 및 도 12b는 화소 데이터 및 대역 통과 필터의 주파수 특성도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

E1: 광학 시스템

E2: 광전 변환 소자 어레이

E3: 화소 데이터 독출 제어부

E4: 화상 처리부

E5: 오토 포커스 제어부

E6: 촬영 모니터

CC: 클램프 콘덴서

CL: 클램프 스위치

Cout: 신호 출력용 콘덴서

P11, P21, P31 등: 화소

Q11, Q21, Q31 등: 변형하여 도시하는 콘덴서

RS: 리셋 스위치

V1, V2, V3 등: 수직 전송 스위치

C11, C21, C31 등: 콘덴서

a11, a21, a31 등: 전달 스위치

H11, H21, H31 등: 수평 전송 스위치

h11, h21, h31 등: 변형하여 도시하는 수평 전송 스위치

10: 광 다이오드

12: 셀 앰프

14: 컬러 필터

16: 화소 데이터 독출 라인

18: 주사 라인

20: 화소

100: 렌즈 유닛

200: MOS 이미지 센서

210: 광전 변환 소자 어레이

220: 화소 데이터 독출 제어부

230: 수직 시프트 선택 회로

240: 노이즈 제거/화소 선택 회로

242: 수직 전송 스위치 회로

243: 노이즈 제거 회로

244: 신호 전압 유지 회로

246: 수평 전송 스위치 회로

248, 248a, 248b: 신호 출력 라인

250: 수평 시프트 선택 회로

260, 260a, 260b: 출력 앰프

300: CDS·AGC·A/D 처리부

400: 디지털 신호 처리부

500: 타이밍 생성기

600: 조작부

700: 화면 표시부

Claims

고체 촬상 장치로서,

광전 변환 소자 어레이와 이 광전 변환 소자 어레이로부터의 화소 데이터 독출을 제어하는 화소 데이터 독출 제어부를 구비하고,

상기 광전 변환 소자 어레이는 매트릭스형으로 배열되는 복수의 광전 변환 소자(화소)를 구비하고 상기 각 화소는 광학 시스템을 통해서 입사하는 입사광을 광전 변환하여 화소 데이터를 생성하며,

상기 화소 데이터 독출 제어부는, 상기 광전 변환 소자 어레이로부터의 상기 화소 데이터 독출 시에,

전체 화소의 상기 독출한 화소 데이터를 1화소의 데이터분씩 순차적으로 출력하는 정지 화상 촬영의 전체 화소 독출 모드와,

상기 광전 변환 화소 어레이의 수직 방향과 수평 방향에서 복수의 화소를 혼합한 후에 상기 화소 데이터를 출력하는 동화상 기록의 수직/수평 화소 혼합 독출 모드와,

오토 포커스의 제어 시에는, 상기 광전 변환 소자 어레이로부터 독출한 복수의 화소에 대한 화소 데이터의 혼합을 상기 광전 변환 소자 어레이의 수직 방향과 수평 방향 중 어느 한 방향에서 정지하여 한 방향에서만 혼합된 화소 데이터를 출력하는 오토 포커스용의 한 방향 화소 혼합 독출 모드

의 실행을 제어하는 것인 고체 촬상 장치.
제1항에 있어서, 상기 화소 데이터 독출 제어부는 상기 한 방향 화소 혼합 독출 모드에서, 상기 광전 변환 소자 어레이의 수평 방향에서의 화소 혼합을 정지하고, 수직 방향 혼합 화소 데이터를 오토 포커스용으로 출력하도록 제어하는 것인 고체 촬상 장치.
제1항에 있어서, 상기 화소 데이터 독출 제어부는 상기 한 방향 화소 혼합 독출 모드에서, 상기 광전 변환 소자 어레이의 수직 방향에서의 화소 혼합을 정지하고, 수평 방향 혼합 화소 데이터를 오토 포커스용으로 출력하도록 제어하는 것인 고체 촬상 장치.
제1항에 있어서, 상기 화소 데이터 독출 제어부는,

상기 광전 변환 소자 어레이의 수평 방향에서의 화소 혼합을 정지하고, 수직 방향 혼합 화소 데이터를 오토 포커스용으로 출력하는 제1 혼합 정지 모드와,

상기 광전 변환 소자 어레이의 수직 방향에서의 화소 혼합을 정지하고, 수평 방향 혼합 화소 데이터를 오토 포커스용으로 출력하는 제2 혼합 정지 모드와,

상기 제1 혼합 정지 모드와 상기 제2 혼합 정지 모드의 전환

의 실행을 제어하는 것인 고체 촬상 장치.
제1항에 있어서, 상기 화소 데이터 독출 제어부는 상기 수직/수평 화소 혼합 독출 모드에서, 상기 광전 변환 소자 어레이에서의 6행 6열의 화소군을 출력 단위로 하여 주사를 수행하고, 상기 수직/수평 화소 혼합 독출 모드에서는 9화소 혼합의 단위로 동작하는 것인 고체 촬상 장치.
제1항에 있어서, 상기 화소 데이터 독출 제어부는,

상기 광전 변환 소자 어레이로부터 화소 데이터를 독출하는 수직 전송 스위치 회로와,

상기 독출한 화소 데이터를 일시적으로 유지하는 신호 전압 유지 회로와,

수평 전송 스위치 회로를 제어하여 상기 전체 화소 독출 모드와 상기 수직/수평 화소 혼합 독출 모드와 상기 한 방향 화소 혼합 독출 모드를 전환하는 수평 시프트 선택 회로와,

상기 수평 시프트 선택 회로로부터의 화소 데이터 또는 혼합 화소 데이터를 출력하는 출력 앰프

를 구비하는 것인 고체 촬상 장치.
제1항에 있어서,

피사체의 광학상을 입력하는 광학 시스템과,

상기 화소 데이터 독출 제어부로부터 오토 포커스용으로 출력된 화소 데이터에 따라서 상기 광학 시스템의 초점을 제어하는 오토 포커스 제어부

를 더 구비하는 것인 고체 촬상 장치.