KR20060047932A

KR20060047932A - 촬상 장치, 및 고체 촬상 소자의 구동 제어 방법

Info

Publication number: KR20060047932A
Application number: KR1020050040515A
Authority: KR
Inventors: 지 가와구찌; 다이스께 고야나기; 아즈사 다까하시
Original assignee: 소니 가부시끼 가이샤
Priority date: 2004-05-17
Filing date: 2005-05-16
Publication date: 2006-05-18
Also published as: JP2005328476A; CN1700734B; EP1599034A2; CN1700734A

Abstract

본 발명은, 미리 기억된 결함 화소의 위치 정보에 기초하는 결함 화소의 신호 보정을 행하는 것이 가능하게 된, 광학적 수단을 이용하지 않는 줌 기능을 구비하는 촬상 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. 이를 위해, CCD의 수광면 위의 수평 라인 중, 지정된 배율 N에 대응하는 필요 영역에 포함되는 수평 라인의 신호 전하를, 타이밍 T104로부터의 수직 유효 기간 내에서 N 수평 주사 기간에 1회씩 간헐적으로 전송시키고, 또한, 필요 영역으로부터 화면 상방에 상당하는 상방 불필요 영역에 포함되는 수평 라인의 신호 전하를, 수직 유효 기간 직전의 타이밍 T103∼T104에서 고속으로 전송시키도록, CCD의 구동 타이밍을 제어한다. 이에 따라, 전송 정지 기간(타이밍 T102∼T103)에, 수직 전송부의 포텐셜 갭에 기인하는 결함 화소가 발생한 경우에, 그 결함 화소 위치가 배율 N에 따라 변화되지 않게 된다.

CCD, AFE 처리 회로, 결함 보정부, 줌 보간부, 구동 펄스 발생 회로

Description

촬상 장치, 및 고체 촬상 소자의 구동 제어 방법{IMAGE PICKUP DEVICE, AND DRIVING CONTROLLING METHOD FOR SOLID-STATE IMAGING DEVICE}

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 촬상 장치의 주요부 구성을 도시하는 블록도.

도 2는 인터 라인 전송 방식의 CCD의 구조를 모식적으로 도시하는 도면.

도 3은 디지털 줌에 의한 화상의 확대에 대하여 설명하기 위한 도면.

도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 촬상 장치에서, 디지털 줌 기능을 사용한 경우의 CCD의 구동 타이밍을 나타내는 타이밍차트.

도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 촬상 장치의 주요부 구성을 도시하는 블록도.

도 6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 촬상 장치의 주요부 구성을 도시하는 블록도.

도 7은 본 발명의 제4 실시예에 따른 촬상 장치의 주요부 구성을 도시하는 블록도.

도 8은 본 발명의 제4 실시예에 따른 촬상 장치에서, 디지털 줌 기능을 사용한 경우의 CCD의 구동 타이밍을 나타내는 타이밍차트.

도 9는 광학적 수단을 이용하지 않은 종래의 줌 기능의 실현 방법에서의 CCD 의 구동 타이밍을 나타내는 타이밍차트.

〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉

11 : 광학 블록

11a : CCD

12 : AFE 처리 회로

13 : 카메라 신호 처리 회로

13a : 결함 보정부

13b : 줌 보간부

14 : 제어부

15 : 입력부

16 : EEPROM

16a : 결함 화소 정보

21 : 구동 펄스 발생 회로

22 : 간헐 전송 타이밍 제어부

23 : 고속 전송 타이밍 제어부

24 : 고속 전송 참조값 연산부

[특허 문헌 1] 일본 특개평1-157678호 공보(제5페이지-제9페이지, 도 1-4)

[특허 문헌 2] 일본 특개소63-257388호 공보(제505페이지, 도 7)

본 발명은, 고체 촬상 소자를 이용하여 화상을 촬상하는 촬상 장치, 및 그 고체 촬상 소자의 구동 제어 방법에 관한 것으로, 특히, 고체 촬상 소자에 의해 촬상된 화상의 일부 영역을 확대하여 줌 기능을 실현하는 촬상 장치, 및 고체 촬상 소자의 구동 제어 방법에 관한 것이다.

최근, CCD(Charge Coupled Device) 등의 고체 촬상 소자를 이용한 디지털 스틸 카메라나 디지털 비디오 카메라가 널리 보급되고 있지만, 이러한 촬상 장치 중 대다수는 줌 기능을 구비하고 있다. 줌 기능의 실현 방법으로서는, 광학 렌즈의 이동 기구를 이용하는 방법과, 이러한 렌즈 이동 기구를 이용하지 않고 행하는 방법이 있으며, 후자의 방법 중 하나로, 인터 라인 전송 방식의 고체 촬상 소자에서, 수광면의 확대하여야 할 범위 내의 화소의 신호 전하를 N 수평 주사 기간(단, N≥1)에 1회씩 간헐적으로 전송함으로써, N배의 줌 배율을 얻는 방법이 있었다(예를 들면, 특허 문헌 1 참조).

도 9는, 상기 방법을 이용한 경우의 CCD의 구동 타이밍을 나타내는 타이밍차트이다.

인터 라인 전송 방식의 CCD에서는, 광전 변환을 행하는 수광부가 매트릭스 형태로 다수 배치되며, 열 방향으로 배열된 수광부에 대하여 각각 수직 전송 레지스터가 배치되고, 각 수직 전송 레지스터가 1개의 수평 전송 레지스터에 접속되어 있다. 그리고, 각 수광부로부터 대응하는 수직 전송 레지스터에 전송된 신호 전하 가, 수평 전송 레지스터에 의해 행 단위로 순차적으로 전송된다.

이러한 CCD에 의해 광학적 수단을 이용하지 않고 N배 줌 기능을 실현하기 위해서는, CCD의 수광면의 중앙의 일부를 확대 범위로 하여, 수평 구동 신호(HD) 및 수직 구동 신호(VD)에 따라 도 9에 나타낸 바와 같은 타이밍에서 CCD를 구동한다. 즉, 수직 블랭킹 기간에, 모든 수광부의 신호 전하를 방출하고(타이밍 T301∼T302), 다음으로, CCD의 수광면 상단부의 불필요 영역의 신호 전하를 고속 전송하여 배출한다(타이밍 T302∼T303). 그리고, 타이밍 T304로부터의 수직 유효 기간에서, 수직 방향의 필요 영역의 신호 전하를, 수평 동기에 대한 1/N의 속도로 간헐적으로 전송한다. 또한, 수직 유효 기간에서는, 수광면의 좌우 단부의 불필요 전하는 파기한다. 이러한 구동 타이밍에 따라 출력된 화상 신호에서는, 수광면의 확대 범위에 대응하는 화상이 N배로 확대되게 되어서, N배의 줌 화상이 광학적 수단을 이용하지 않고 얻어진다.

한편, 인터 라인 전송 방식의 고체 촬상 소자에서는, 수직 전송 레지스터의 전하 전송 영역에 포텐셜 갭이 존재하는 경우에, 이 위치에 대응하는 화소가 결함 화소(흑점)로 되는 등의 문제가 있었다. 이러한 문제에 대하여, 수직 전송 레지스터의 드레인 영역부로부터 수직 전송 레지스터에 전하를 주입할 수 있도록 하여, 불필요 전하로 하는 전하를 드레인 영역부로 방출한 후, 드레인 영역부로부터 주입시킨 전하를 수평 전송 레지스터에 전송하고, 그 후, 수광부로부터 신호 전하로 하는 전하를 수직 전송 레지스터에 판독하도록 한 고체 촬상 장치가 있었다(예를 들면, 특허 문헌 2 참조). 또한, 이와 같이 고체 촬상 소자의 구조를 바꾸지 않고, 결함 화소의 위치를 미리 메모리에 기억해두어, 고체 촬상 소자로부터의 출력 화상 신호 중의 결함 화소의 신호를, 그 주위 화소 신호를 이용하여 보간하는 방법이, 보다 일반적으로 이용되고 있다.

그런데, 도 9에 도시한 바와 같이, CCD를 구동함으로써 줌 기능을 실현하는 경우, 수직 블랭킹 기간 및 수직 유효 기간은, 촬상 신호의 출력 프레임 레이트(예를 들면, 30 프레임/초)에 맞추어 고정되어 있으며, 또한, 불필요 범위의 신호 전하를 고속 전송할 때의 전송 주파수는 기본적으로 일정하기 때문에, 줌 배율이 1.2배 등, 고속 전송에 의해 배출하는 라인 수가 적을 때에는, 타이밍 T303∼T304에서 발생하는 전송 정지 기간이 길어진다. 이 전송 정지 기간에서는 신호 전하가 수직 전송 레지스터에 축적되므로, 전술한 바와 같은 포텐셜 갭에 의한 결함이 수직 전송 레지스터에 존재한 경우에는, 그것에 대응하는 위치의 화소가 결함 화소로 된다.

여기서, 타이밍 T302∼T303에서 고속 전송되는 라인 수는 줌 배율에 따라 변화되기 때문에, 전송 정지 기간에 발생되는 결함 화소의 전체 화상 중의 위치는 줌 배율에 따라 변화한다. 이 때문에, 결함 화소의 위치를 미리 메모리에 기억해둘 수 없어서, 결함 화소를 그 주위 화소 신호로 보간하는 방법을 채용할 수 없다는 점이 문제로 되고 있었다.

본 발명은 이러한 점을 감안하여 이루어진 것으로, 미리 기억된 결함 화소의 위치 정보에 기초하는 결함 화소의 신호 보정을 행하는 것이 가능하게 된, 광학적 수단을 이용하지 않는 줌 기능을 구비하는 촬상 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명의 다른 목적은, 광학적 수단을 이용하지 않는 줌 기능이 실현되어서, 그 출력 신호에 대하여, 미리 기억된 결함 화소의 위치 정보에 기초하는 결함 화소의 신호 보정을 행하는 것이 가능하게 되는 고체 촬상 소자의 구동 제어 방법을 제공하는 것이다.

본 발명에서는 상기 과제를 해결하기 위해, 고체 촬상 소자에 의해 촬상된 화상의 일부 영역을 확대하여 줌 기능을 실현하는 촬상 장치에서, 줌 배율 N(단, N≥1)의 입력을 접수하는 줌 배율 접수 수단과, 상기 고체 촬상 소자의 수광면 위의 수평 라인 중 상기 줌 배율 N에 대응하는 필요 영역에 포함되는 수평 라인의 신호 전하를, 수직 유효 기간 내에서 N 수평 주사 기간에 1회씩 간헐적으로 전송시키고, 상기 필요 영역으로부터 화면 상방에 상당하는 상방 불필요 영역에 포함되는 수평 라인의 신호 전하를, 상기 수직 유효 기간 직전에 고속으로 전송시키도록, 상기 고체 촬상 소자의 구동 타이밍을 발생하는 타이밍 신호 발생 수단을 갖는 것을 특징으로 하는 촬상 장치가 제공된다.

이러한 촬상 장치에서는, 상방 불필요 영역의 신호 전하가 수직 블랭킹 기간 내에 고속으로 배출된 후, 필요 영역에 포함되는 수평 라인의 신호 전하가 수직 유효 기간 내에서 N 수평 주사 기간에 1회씩 간헐적으로 전송됨으로써, 필요 영역을 N배로 확대한 화상의 신호가 얻어진다. 여기서, 상방 불필요 영역의 신호 전하의 고속 전송 직후에, 필요 영역에 포함되는 수평 라인의 신호 전하의 간헐 전송이 개시됨으로써, 이들 기간 동안에 고체 촬상 소자 상의 수직 레지스터에서의 전하 전송이 정지하는 기간이 발생하지 않으며, 이 전송 정지 기간은 상방 불필요 영역의 전하 전송 이전으로 된다. 따라서, 수직 레지스터의 결함에 의해 전송 정지 기간에 발생하는 결함 화소의 위치는, 줌 배율 N에 관계없이 항상 동일한 위치로 된다.

또한, 본 발명에서는, 고체 촬상 소자에 의해 촬상된 화상의 일부 영역을 확대하여 줌 기능을 실현하기 위한 고체 촬상 소자의 구동 제어 방법에서, 줌 배율 접수 수단이, 줌 배율 N(단, N≥1)의 입력을 접수하며, 타이밍 신호 발생 수단이, 상기 고체 촬상 소자의 수광면 위의 수평 라인 중 상기 줌 배율 N에 대응하는 필요 영역에 포함되는 수평 라인의 신호 전하를, 수직 유효 기간 내에서 N 수평 주사 기간에 1회씩 간헐적으로 전송시키고, 상기 필요 영역으로부터 화면 상방에 상당하는 상방 불필요 영역에 포함되는 수평 라인의 신호 전하를, 상기 수직 유효 기간 직전에 고속으로 전송하여 배출시키도록, 상기 고체 촬상 소자의 구동 타이밍을 발생하는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 소자의 구동 제어 방법이 제공된다.

이러한 고체 촬상 소자의 구동 제어 방법에서는, 상방 불필요 영역의 신호 전하가 수직 블랭킹 기간 내에 고속으로 배출된 후, 필요 영역에 포함되는 수평 라인의 신호 전하가 수직 유효 기간 내에서 N 수평 주사 기간에 1회씩 간헐적으로 전송됨으로써, 필요 영역을 N배로 확대한 화상의 신호가 얻어진다. 여기서, 상방 불필요 영역의 신호 전하의 고속 전송 직후에, 필요 영역에 포함되는 수평 라인의 신호 전하의 간헐 전송이 개시됨으로써, 이들 기간 동안에 고체 촬상 소자 상의 수직 레지스터에서의 전하 전송이 정지하는 기간이 발생하지 않고, 이 전송 정지 기간은 상방 불필요 영역의 전하 전송 이전으로 된다. 따라서, 수직 레지스터의 결함에 의해 전송 정지 기간에 발생하는 결함 화소의 위치는, 줌 배율 N에 관계없이 항상 동일한 위치로 된다.

〈실시예〉

이하, 본 발명의 실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

〔제1 실시예〕

도 1은, 본 발명의 제1 실시예에 따른 촬상 장치의 주요부 구성을 도시하는 블록도이다.

도 1에 도시하는 촬상 장치는, 고체 촬상 소자를 이용하여 촬상한 정지 화상의 신호를 디지털 데이터화하고, 그 신호에 기초하는 화상을 도시하지 않은 모니터에 표시하거나, 기록 매체에 기록하는 것을 가능하게 하는 장치이다. 이러한 구성의 촬상 장치는, 예를 들면 디지털 스틸 카메라나 디지털 비디오 카메라, 혹은, 휴대 전화기나 PDA(Personal Digital Assistance) 등의 휴대형 정보 처리 기기의 촬상 기능 등으로서 실현된다.

이 촬상 장치는, 도 1에 도시한 바와 같이 광학 블록(11), 아날로그 프론트 엔드(AFE) 처리 회로(12), 카메라 신호 처리 회로(13), 제어부(14), 입력부(15), 및 EEPROM(Electronically Erasable and Programmable ROM)(16)을 구비하고 있다. 또한, 광학 블록(11) 내의 CCD(11a)의 구동 타이밍 등을 제공하기 위해, 구동 펄스 발생 회로(21), 간헐 전송 타이밍 제어부(22), 고속 전송 타이밍 제어부(23), 및 고속 전송 참조값 연산부(24)를 구비하고 있다.

광학 블록(11)은, 도시하지 않은 광학 렌즈나 셔터, 아이리스(iris)와, 이들을 통과한 피사체로부터의 광을 광전 변환하는 CCD(11a) 등을 포함한다. 셔터나 아이리스의 동작은 제어부(14)에 의해 제어되며, CCD(11a)의 구동 타이밍은 구동 펄스 발생 회로(21)가 발생하는 타이밍 펄스에 기초하여 구동된다. 또한, 본 실시예에서는, 인터 라인 전송 방식을 채용하는 CCD(11a)가 이용되고, 이 CCD(11a)의 수광면 위의 일부 화소 신호를 간헐 전송함으로써, 광학적 수단에 의하지 않는 줌 기능(이하, 디지털 줌 기능이라 함)이 실현된다.

AFE 처리 회로(12)는, CCD(11a)로부터 출력된 아날로그 화상 신호에 대하여, CDS(Correlated Double Sampling) 처리에 의해, S/N(Signal/Noise)비를 양호하게 유지하도록 샘플 홀드를 행하며, 또한 AGC(Auto Gain Control) 처리에 의해 이득을 제어하고, A/D 변환을 행하여 디지털 방식의 화상 신호를 출력한다.

카메라 신호 처리 회로(13)는, AFE 처리 회로(12)로부터의 화상 데이터에 대하여 각종 카메라 신호 처리를 실시하는 블록이며, 본 실시예에서는 특히, 결함 화소의 신호를 보정하는 결함 보정부(13a)와, 디지털 줌 화상을 생성하는 줌 보간부(13b)를 구비한다.

결함 보정부(13a)는, 제어부(14)로부터 수취한 결함 화소의 위치 정보에 기초하여, AFE 처리 회로(12)로부터 출력되는 디지털 화상 신호 중, 결함 화소와 그 주위 화소의 신호를 제어부(14)에 출력한다. 그리고, 제어부(14)에 의해 보간 연산된 결함 화소의 신호로 원래의 신호를 치환한다.

줌 보간부(13b)는, 디지털 줌의 배율 N이 1보다 크게 된 경우에 작동하며, 제어부(14)로부터 수취한 디지털 줌의 배율 정보에 기초하여, 결함 보정부(13a)에서의 출력 화상 신호로부터 수평 방향의 불필요 영역에 포함되는 화소 신호를 폐기한 뒤에, 복수 라인분의 화소 신호를 순차적으로 제어부(14)에 출력하고, 보간 처리된 신호를 수신함으로써, 배율 N에 따라 확대된 화상의 신호를 생성한다.

또한, 카메라 신호 처리 회로(13)에서는, 또한 줌 보간부(13b)로부터의 출력 화상 신호에 대하여, AWB(Auto White Balance) 처리, AF(Auto Focus) 처리, AE(Auto Exposure) 처리 등의 각종 카메라 신호 처리가 실시되고, 처리 후의 화상 신호는, 촬상 화상을 모니터에 표시시키기 위한 그래픽 인터페이스(도시 생략)나, 소정의 압축 부호화 방식에 의한 인코더(도시 생략) 등에 송출된다.

제어부(14)는, 이 촬상 장치 내의 각 부를 통괄적으로 제어하는 회로이며, 예를 들면, CPU나 ROM, RAM 등을 구비하는 마이크로컴퓨터로서 실현된다. 또한, 제어부(14)는, 입력 키 등을 구비하는 입력부(15)로부터, 유저의 입력 조작에 따른 제어 신호를 수신한다. 또한, 제어부(14)에는 EEPROM(16)이 접속되며, EEPROM(16)에는, 제어부(14)가 실행하는 각종 프로그램이나, 처리에 필요한 데이터 등이 기억되어 있다.

제어부(14)는, 줌 보간부(13b)의 출력 화상 신호나 각종 설정치에 기초하여, 원하는 노출로 되도록 광학 블록(11), AFE 처리 회로(12), 카메라 신호 처리 회로(13) 등을 제어한다. 또한, EEPROM(16)에 기억된 결함 화소 정보(16a)를 판독하여, 결함 위치 정보를 결함 보정부(13a)에 출력하고, 이것에 따라 결함 보정부 (13a)로부터 출력된 화소 신호를 이용하여 결함 화소의 신호 보간을 행한다.

또한, 결함 보정부(13a)는, 제어부(14)의 제어 하에, 예를 들면 전원 투입 시 등의 출하 후의 소정 타이밍에서, CCD(11a)로부터 출력된 화상 신호로부터 새로운 결함 화소를 검출하고, 제어부(14)가 검출된 결함 화소의 위치를 결함 화소 정보(16a)에 기억하도록 하여도 된다. 이 경우, 그 후의 촬상 시에는, 갱신된 결함 화소 정보(16a)에 기초하여, 결함 보정부(13a)의 결함 보정을 행함으로써, 출하 후에 발생한 CCD(11a) 상의 결함 화소에 대해서도 보정 가능하게 하여, 화질을 유지할 수 있다.

또한, 본 실시예에서는 특히, 입력부(15)의 줌 조작 키 등을 통한 입력 조작으로부터 지정되는 디지털 줌의 배율 N에 기초하여, CCD(11a)에 의한 촬상 화상의 필요 영역 및 불필요 영역의 라인 수를 연산하며, 간헐 전송 타이밍 제어부(22) 및 고속 전송 참조값 연산부(24)에 출력하고, CCD(11a)의 고속 전송 및 간헐 전송을 실행시킨다. 그리고, 줌 보간부(13b)로부터 공급되는 화소 신호를 이용하여 보간 처리를 행하고, 필요 영역을 확대한 화상의 신호를 생성시킨다.

고속 전송 참조값 연산부(24)는, 배율 N에 따른 불필요 영역의 라인 수를 제어부(14)로부터 수취하고, 불필요 영역의 화소 신호를 고속 전송하는 데 필요한 시간을, 수평 동기의 카운트 수로서 산출하고, 고속 전송 타이밍 제어부(23)에 출력한다. 또한, 고속 전송 참조값 연산부(24)의 기능은, 제어부(14)에 의해 실현되어도 된다. 고속 전송 타이밍 제어부(23)는, 고속 전송 참조값 연산부(24)로부터의 카운트 수에 기초하여, 고속 전송의 개시 타이밍을 나타내는 펄스를 구동 펄스 발 생 회로(21)에 제공한다.

한편, 간헐 전송 타이밍 제어부(22)는, 제어부(14)로부터 배율 N에 따른 필요 영역의 라인 수를 수취하고, 필요 영역의 화소 신호를 간헐 전송시키기 위한 개시 타이밍 및 간헐 전송의 동기 타이밍을 나타내는 펄스를 구동 펄스 발생 회로(21)에 제공한다. 그리고, 구동 펄스 발생 회로(21)는, 간헐 전송 타이밍 제어부(22) 및 고속 전송 타이밍 제어부(23)로부터의 출력 펄스에 따라, CCD(11a)를 구동하기 위한 각종 구동 펄스를 출력한다.

도 2는, 인터 라인 전송 방식의 CCD(11a)의 구조를 모식적으로 도시하는 도면이다.

도 2에 도시한 바와 같이, CCD(11a)에는, 수직 방향 및 수평 방향으로 각각 다수의 행 및 열만큼 매트릭스 형태로 수광부(101)가 배치되며, 각 행에 대하여 수직 전송부(102)가 설치되고, 이들 수직 전송부(102)가 수평 전송부(103)에 접속되어 있다. 또한, 수평 전송부(103)에는, 화소 신호를 외부에 출력하기 위한 출력부(104)가 접속되어 있다.

수광부(101)에는 포토다이오드가 설치되며, 광학 블록(11)을 통해 수광면에 입사한 광의 강도와 시간에 따라, 전하가 축적된다. 그리고, 수광부(101)는, 구동 펄스 발생 회로(21)로부터의 구동 펄스 신호에 따라, 축적된 전하를 대응하는 수직 전송부(102)에 전송한다.

수직 전송부(102)는, 접속된 수광부(101)로부터 전송된 전하를 수취하고, 구동 펄스 발생 회로(21)로부터의 구동 펄스 신호에 따라, 전하를 1 화소씩 수평 전 송부(103)에 전송한다. 수평 전송부(103)는, 각 수직 전송부(102)로부터 수취한 전하를 1 라인씩 출력부(104)에 전송한다. 이에 따라, 화소 신호가 1 라인씩 순차적으로 출력된다.

또한, 디지털 줌이 행해지는 경우에는, 배율 N에 따른 수광면 위의 필요 영역에 포함되는 수광부(101)의 전하만이 사용되고, 그 이외의 수광부(101)의 전하는 파기된다.

여기서, 도 3은, 디지털 줌에 의한 화상의 확대에 대하여 설명하기 위한 도면이다.

도 3의 (a)에서, 화상(111)은, CCD(11a)의 수광면의 전체 영역에 의해 촬상된 화상이다. 그리고, 디지털 줌의 배율 N이 1보다 커졌을 때, 예를 들면 도면 중 파선으로 둘러싸인 부분이 필요 영역(112)으로 되며, 이 필요 영역(112)의 화소 신호를 이용하여 보간 처리가 행해짐으로써, 도 3의 (b)와 같은 확대 화상(121)이 얻어진다.

이러한 디지털 줌 기능이 실현되기 위해, CCD(11a)에서는, 필요 영역(112)에 포함되지 않는 화소 중, 화면 상의 상방의 영역(113b)에 포함되는 라인의 화소 신호가, 수직 블랭킹 기간에서 고속으로 전송되고, 파기된다. 다음으로, 수직 유효 기간에, 필요 영역(112)을 포함하는 영역(113a) 내의 라인이, 수평 동기에 대하여 1/N의 속도로 간헐적으로 전송되고, AFE 처리 회로(12)에 공급된다. 이 후, 수직 블랭킹 기간에, 영역(113c)에 포함되는 라인의 화소 신호가 고속으로 전송되고, 파기된다.

또한, CCD(11a)로부터 출력된 영역(113a) 내의 라인의 화소 신호 중, 수평 방향의 불필요한 영역(114b 및 114c)에 포함되는 화소 신호에 대해서는, 카메라 신호 처리 회로(13)의 줌 보간부(13b)에 의해 파기되고, 영역(114a)에 포함되는 화소 신호만이 유효로 된다. 그리고, 유효로 된 화소 신호를 이용하여, 확대된 화상의 신호가 보간 처리에 의해 생성되게 된다.

그런데, CCD(11a)의 수직 전송부(102)가 구비하는 레지스터에는, 포텐셜 갭에 기인하는 결함이 존재하는 경우가 있으며, 그와 같은 레지스터에 수광부(101)로부터의 전하가 장시간 축적되었을 때에는, 대응하는 위치의 화소가 흑점으로서 눈에 띄게 된다. 본 실시예에서는, 이러한 결함 화소의 위치에 대해서는 EEPROM(16)의 결함 화소 정보(16a)로서 기억되며, 이 기억 정보에 기초하여, 결함 화소의 신호가 카메라 신호 처리 회로(13)의 결함 보정부(13a)에 의해 보정된다. 이 때, 디지털 줌의 배율 N에 따라 상기 요인에 의한 결함 화소의 위치가 변화되지 않도록, 이하의 도 4와 같은 타이밍에서 CCD(11a)가 구동된다.

도 4는, 본 실시예에 따른 촬상 장치에서, 디지털 줌 기능을 사용한 경우의 CCD(11a)의 구동 타이밍을 나타내는 타이밍차트이다.

수직 구동 신호(VD)가 L 레벨로 되기 직전에는, 전(前) 프레임(또는 필드)의 화면 하방의 불필요 영역(도 3의 영역(113c))에 포함되는 라인의 고속 전송이 행해지고 있다. 그리고, VD가 L 레벨로 되면(타이밍 T101), 구동 펄스 발생 회로(21)는 전체 전하를 배출하기 위한 구동 펄스 신호를 CCD(11a)에 공급한다. 전체 전하가 판독되면(타이밍 T102), 전송이 정지된다.

이 때, 고속 전송 참조값 연산부(24)는, 지정된 배율 N에 따른 화면 상방의 불필요 영역(도 3의 영역(113b))에 포함되는 라인 수를 제어부(14)로부터 수취하고, 이 불필요 영역을 고속 전송하기 위해 필요한 시간(카운트 수)을 산출한다. 여기서, 고속 전송 시의 전송 주파수는 배율 N에 관계없이 일정하기 때문에, 이 전송 주파수와 라인 수를 기초로 고속 전송에 필요한 시간을 산출할 수 있다.

고속 전송 타이밍 제어부(23)는, VD가 H 레벨로 될 때까지의 HD의 카운트 수와, 고속 전송 참조값 연산부(24)에 의해 산출된 카운트 수를 기초로, 고속 전송을 개시하는 타이밍 T103을 역산하고, 이 타이밍 T103에서 구동 펄스 발생 회로(21)에 대하여 펄스 신호를 출력한다. 이에 따라, 구동 펄스 발생 회로(21)는, 영역(113b)의 라인의 화소 신호를 고속 전송시키도록 CCD(11a)에 대하여 구동 펄스 신호를 공급하며, 고속 전송이 행해진다.

그 후, 영역(113b)에 대한 고속 전송의 종료 시에 수직 유효 기간이 개시된다(타이밍 T104). 이 때, 간헐 전송 타이밍 제어부(22)는, 배율 N에 따른 필요 영역(도 3의 영역(113a))에 포함되는 라인 수를 제어부(14)로부터 수취하고, 간헐 전송의 동기 타이밍을 나타내는 펄스를 구동 펄스 발생 회로(21)에 제공한다. 이에 따라, 구동 펄스 발생 회로(21)가 간헐 전송을 위한 구동 펄스 신호를 CCD(11a)에 공급하며, 필요 영역의 라인의 화소 신호가, 수평 동기에 대하여 1/N의 속도로 판독된다.

또한, 도시하지 않지만, 수직 유효 기간이 종료되면, 화면 하방의 불필요 영역(영역(113c))이 고속 전송되어서 배출된다. 이에 따라, 1 프레임(또는 필드)분 의 화상 신호의 전송 처리가 종료된다.

이상의 구동 제어에서, 전송 정지 기간(타이밍 T102∼T103)에서는, 수직 전송부(102)에 포텐셜 갭에 기인하는 결함이 존재한 경우에, 그 위치가 결함 화소로 된다. 그러나, 전송 정지 기간은 전체 전하의 판독 후에 제공되며, 전송 정지 기간 직후에 필요 영역의 간헐 전송이 행해지기 때문에, 디지털 줌의 배율 N이 변화된 경우라도, 상기 요인에 의한 결함 화소의 발생 위치는 변화되지 않는다.

따라서, 상기 요인에 의한 결함 화소의 위치를 미리 결함 화소 정보(16a)로 보유해두고, 이 정보에 기초하여, 결함 보정부(13a)에 의해 상기 요인에 의한 결함 화소를 보정하는 것이 가능하게 된다. 이러한 결함 화소의 보정 방법은, 상기 요인에 의한 결함 화소를 촬영할 때마다 검출할 필요가 없으며, 이 검출을 위한 특수한 연산을 이용하지 않고 보정을 행하는 것이 가능해지므로, 이러한 결함 보정 방법이 이용 가능하게 됨으로써, 광학적 수단을 이용하지 않는 고화질의 줌 기능을 저코스트로 실현하는 것이 가능하게 된다.

〔제2 실시예〕

도 5는, 본 발명의 제2 실시예에 따른 촬상 장치의 주요부 구성을 도시하는 블록도이다.

도 5에 도시하는 촬상 장치에서, 도 1과의 차이는, 고속 전송 참조값 연산부(24) 대신에, 고속 전송 참조값 판독부(25)가 설치되어 있는 점이다. 이 고속 전송 참조값 판독부(25)에는 ROM(26)이 접속되어 있으며, ROM(26)에는, 디지털 줌의 배율 N마다 고속 전송에 필요한 시간이 저장된 룩업 테이블(LUT)(26a)이 기억되어 있다.

예를 들면, 디지털 줌의 배율 N으로서 1배, 1.2배, 1.5배, 2배, 3배의 5가지가 설정 가능한 경우, LUT(26a)에는, 각각의 배율 N에 대응하는 불필요 영역(도 3의 영역(113b))의 라인 수로부터, 그 불필요 영역의 화소 신호를 고속 전송하는 데 요하는 시간을, 수평 동기의 카운트 수로서 미리 산출해두고, 이들 카운트 수를 배율 N에 대응하여 기억해둔다.

그리고, 디지털 줌 기능이 작동한 경우에, 고속 전송 참조값 판독부(25)는, 지정된 배율 N에 따른 불필요 영역의 라인 수를 제어부(14)로부터 수취하여 LUT(26a)를 참조하여, 라인 수에 대응하는 카운트 수를 판독하고, 고속 전송 타이밍 제어부(23)에 공급한다. 이에 따라, 상기 도 4에 나타낸 바와 같은 타이밍에서 CCD(11a)가 구동된다.

이상의 제2 실시예에서는, 미리 LUT(26a)에 기억된 시간 정보를 판독하는 것만으로 불필요 영역의 신호 전하의 고속 전송의 개시 타이밍을 구할 수 있기 때문에, 처리 부하를 경감할 수 있다. 또한, 고속 전송 참조값 판독부(25)의 기능은, 제어부(14)에 의해 실현되어도 된다.

〔제3 실시예〕

도 6은, 본 발명의 제3 실시예에 따른 촬상 장치의 주요부 구성을 도시하는 블록도이다.

도 6에 도시하는 촬상 장치에서, 도 1과의 차이는, 고속 전송 참조값 연산부(24) 대신에, 고속 전송 참조값 출력 디코더(27)가 설치되어 있는 점이다. 이 고 속 전송 참조값 출력 디코더(27)는, 하드웨어 로직 회로로 이루어지며, 지정된 배율 N에 따른 불필요 영역의 라인 수가 제어부(14)로부터 공급되면, 그 라인 수를 디코드하고, 고속 전송에 필요한 시간 정보(카운트 수)를 고속 전송 타이밍 제어부(23)에 출력한다. 이에 따라, 상기 도 4에 나타낸 바와 같은 타이밍에서 CCD(11a)가 구동된다.

이와 같이, 고속 전송에 필요한 시간 정보를 하드웨어 로직 회로에 의한 디코드 처리에 의해 출력하는 구성으로 함으로써, 상기 도 1과 같이 이 정보를 연산하는 연산 회로를 설치한 경우나, 상기 도 5와 같이 LUT(26a)가 저장된 ROM(26)을 설치한 경우에 비해, 회로 규모를 축소하는 것이 가능하게 된다.

〔제4 실시예〕

도 7은, 본 발명의 제4 실시예에 따른 촬상 장치의 주요부 구성을 도시하는 블록도이다.

본 실시예에 따른 촬상 장치에서는, 이후의 도 8에서 나타낸 바와 같이, CCD(11a)의 전송 정지 기간을, 수직 유효 기간의 종료 후에 두고 있다. 이 때문에, 지정된 디지털 줌의 배율 N에 따라, 수직 유효 기간이 시프트되기 때문에, 도 7에 도시한 바와 같이 CCD(11a)를 구동하는 펄스를 발생하기 위한 구성이, 도 1의 경우와 상이하다.

도 7에서, 고속 전송 참조값 연산부(24)는, 도 1의 경우와 마찬가지로, 배율 N에 따른 불필요 영역의 라인 수를 제어부(14)로부터 수취하고, 불필요 영역의 화소 신호를 고속 전송하는 데 필요한 시간을, 수평 동기의 카운트 수로서 산출한다. 단, 산출한 카운트 수는, 고속 전송 타이밍 제어부(23a) 및 간헐 전송 참조값 연산부(29) 양쪽에 공급된다.

고속 전송 타이밍 제어부(23a)는, 고속 전송 참조값 연산부(24)로부터의 카운트 수에 기초하여, 화면 상방 및 화면 하방의 각 불필요 영역의 화소 신호에 대한 고속 전송의 개시 타이밍을 나타내는 펄스를, 구동 펄스 발생 회로(21a)에 출력한다. 이 때, 화면 상방의 불필요 영역에 대한 고속 전송이, CCD(11a)의 전체 전하의 판독 직후부터 개시되도록 하여, 그 전체 전하의 판독 개시 직전에, 직전 프레임(또는 필드)에 대한 화면 하방의 불필요 영역에 대한 고속 전송이 행해지게 된다.

간헐 전송 참조값 연산부(29)는, 제어부(14)로부터 배율 N에 따른 필요 영역의 라인 수를 수취함과 함께, 고속 전송 참조값 연산부(24)에 의해 연산된 카운트 수를 수취하고, 필요 영역에 대한 간헐 전송의 개시 타이밍 및 종료 타이밍이 기준으로 되는 카운트 수를 산출하여, 간헐 전송 타이밍 제어부(22a)에 출력한다.

간헐 전송 타이밍 제어부(22a)는, 간헐 전송 참조값 연산부(29)로부터의 카운트 수에 기초하여, 필요 영역 내의 라인에 대한 간헐 전송의 개시 타이밍 및 종료 타이밍을 각각 나타내는 펄스를 구동 펄스 발생 회로(21a)에 출력한다. 이 때, 간헐 전송이 행해지는 기간이, 도 1의 경우로부터 시프트된다.

그리고, 구동 펄스 발생 회로(21a)는, 간헐 전송 타이밍 제어부(22a) 및 고속 전송 타이밍 제어부(23a)로부터의 출력 펄스에 따라, CCD(11a)를 구동하기 위한 각종 구동 펄스를 출력한다.

도 8은, 본 실시예에 따른 촬상 장치에서, 디지털 줌 기능을 사용한 경우의 CCD(11a)의 구동 타이밍을 나타내는 타이밍차트이다.

본 실시예에서는 예로서, VD가 L 레벨로 되었을 때(타이밍 T201)에, 전체 전하의 판독 개시 타이밍이 제공되도록 되어 있다. 그리고, 전체 전하의 판독이 종료되면(타이밍 T202), 화면 상방의 불필요 영역에 포함되는 라인의 고속 전송이 개시된다. 이 고속 전송의 개시 타이밍은, 고속 전송 타이밍 제어부(23a)의 출력 펄스에 의해 제공된다. 또한, 고속 전송이 종료되면(타이밍 T203), 필요 영역에 포함되는 라인의 간헐 전송이 개시된다.

여기서, 고속 전송에 필요한 시간은 디지털 줌의 배율 N에 따라 변화되기 때문에, 간헐 전송 참조값 연산부(29)는, 고속 전송에 필요한 시간 정보를 고속 전송 참조값 연산부(24)로부터 수취하여, 필요 영역에 대한 간헐 전송의 개시 타이밍 및 종료 타이밍이 기준으로 되는 시간 정보를 연산하고, 고속 전송 타이밍 제어부(23a)에 출력한다. 예를 들면, VD가 L 레벨로 되는 타이밍 T201을 기준으로 하여, 간헐 전송의 개시 타이밍 및 종료 타이밍을 구하기 위한 수평 동기의 카운트 수를 연산한다.

또한, 간헐 전송 타이밍 제어부(22a)는, 필요 영역의 라인 수에 따른 전송 주파수를 구동 펄스 발생 회로(21a)에 통지한다. 또한, 그 전송 주파수의 동기 펄스를 구동 펄스 발생 회로(21a)에 출력하여도 된다. 이상과 같은 제어로부터, 구동 펄스 발생 회로(21a)가 출력하는 구동 펄스에 따라, CCD(11a)에서는, 화면 상방의 불필요 영역에 대한 고속 전송 직후에, 필요 영역에 대한 간헐 전송이 실행된 다.

그 후, 간헐 전송이 종료되면(타이밍 T204), 수직 블랭킹 기간으로 들어오고, CCD(11a)에서의 전송이 정지되며, 또한, 타이밍 T205에서, 화면 하방의 불필요 영역에 포함되는 라인의 고속 전송이 개시된다. 이 개시 타이밍은, 고속 전송 참조값 연산부(24)가 예를 들면 다음으로 VD가 L 레벨로 되는 타이밍을 기준으로 하여 산출한 카운트 수에 기초하여, 고속 전송 타이밍 제어부(23a)로부터 펄스가 출력됨으로써 제공된다.

또한, 도시하지 않지만, 화면 하방의 불필요 영역에 대한 고속 전송이 종료되면, 다시 전체 전하의 판독이 행해지고, 다음 프레임(또는 필드)의 화면 상방의 불필요 영역에 대한 고속 전송이 개시된다.

이상의 구동 제어에서는, 화면 상방의 불필요 영역에 대한 고속 전송 기간 직후에, 필요 영역에 대한 간헐 전송이 행해지기 때문에, 수직 전송부(102)에 포텐셜 갭에 기인하는 결함이 존재한 경우라도, 그 결함 화소의 위치가 디지털 줌의 배율 N에 따라 변화하지 않으며, 미리 결함 화소 정보(16a)로 보유되어 있었던 결함 화소의 위치 정보에 기초하여, 결함 보정부(13a)에 의해 상기 요인에 의한 결함 화소를 보정하는 것이 가능하게 된다.

또한, 전송 정지 기간이 간헐 전송 직후에 제공되며, 이 기간 후에 전체 전하가 판독되고 나서, 다음 프레임(또는 필드)에 대한 화소 신호의 판독이 행해지기 때문에, 출력되는 화상 신호에 상기 요인에 의한 결함 화소가 매우 발생하기 어려워진다는 효과도 얻어진다.

또한, 상기의 구동 제어 예에서는, 간헐 전송 후에 전송 정지 기간을 설정하고 있지만, 간헐 전송 직후에 화면 하방의 불필요 영역에 대한 고속 전송을 행하고, 그 후에 VD는 L 레벨로 될 때까지의 기간에서 전송을 정지하도록 제어하여도 된다.

또한, 고속 전송 참조값 연산부(24) 및 간헐 전송 참조값 연산부(29)에 의해 출력되는 시간 정보(카운트 수)는, 디지털 줌의 배율 N이 지정될 때마다 연산되는 것 외에, 예를 들면, 배율 N마다의 카운트 수가 저장된 룩업 테이블을 메모리에 보유해두고, 배율 N의 지정에 따라 대응하는 값을 판독하도록 하여도 된다. 혹은, 하드웨어 로직 회로로 이루어지는 디코드 회로에 의해, 배율 N의 지정에 따라 상기 카운트 수가 디코드되도록 하여도 된다.

본 발명은, 전술한 바와 같이, 정지 화상 및 동화상을 각각 디지털 데이터로서 기록하는 디지털 스틸 카메라 및 디지털 비디오 카메라나, 휴대 전화기, PDA 등의 휴대형 정보 처리 기기가 구비하는 촬상 기능 외에, 텔레비전 전화용이나 퍼스널 컴퓨터(PC)용, 컴퓨터 게임용 등의 소형 카메라 등에도 적용하는 것이 가능하다. 특히, 본 발명은, 휴대형 정보 처리 기기나 소형 카메라 등, 광학 줌 기능을 설치하는 것이 곤란한 소형·박형의 촬상 장치에 대하여 적합하다.

본 발명에 따르면, 수직 레지스터의 포텐셜 갭에 기인하는 결함 화소의 위치가, 배율 N에 관계없이 항상 동일한 위치로 되기 때문에, 상기 요인에 의한 결함 화소의 위치 정보를 미리 유지해두고, 그 위치 정보에 기초하여, 주위 화소의 신호 를 이용한 화소 보간에 의해 결함 화소의 신호를 보정하는 것이 가능해져서, 광학적 수단을 이용하지 않는 고화질의 줌 기능을 저코스트로 실현하는 것이 가능하게 된다.

Claims

고체 촬상 소자에 의해 촬상된 화상의 일부 영역을 확대하여 줌 기능을 실현하는 촬상 장치에 있어서,

줌 배율 N(단, N≥1)의 입력을 접수하는 줌 배율 접수 수단과,

상기 고체 촬상 소자의 수광면 위의 수평 라인 중 상기 줌 배율 N에 대응하는 필요 영역에 포함되는 수평 라인의 신호 전하를, 수직 유효 기간 내에서 N 수평 주사 기간에 1회씩 간헐적으로 전송시키고, 상기 필요 영역으로부터 화면 상방에 상당하는 상방 불필요 영역에 포함되는 수평 라인의 신호 전하를, 상기 수직 유효 기간 직전에 고속으로 전송시키도록, 상기 고체 촬상 소자의 구동 타이밍을 발생하는 타이밍 신호 발생 수단

을 갖는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
제1항에 있어서,

상기 줌 배율 접수 수단으로부터의 상기 줌 배율 N에 따른 상기 상방 불필요 영역의 수평 라인 수와, 상기 수평 라인의 신호 전하를 고속 전송할 때의 전송 주파수에 기초하여, 상기 수평 라인분의 고속 전송에 필요한 시간을 산출하는 연산 수단을 더 가지며,

상기 타이밍 신호 발생 수단은, 상기 연산 수단의 산출 결과에 기초하여 고속 전송의 개시 타이밍을 발생하는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
제1항에 있어서,

상기 상방 불필요 영역에 포함되는 수평 라인의 신호 전하의 고속 전송에 필요한 시간을 상기 줌 배율 N마다 미리 기억한 기억 수단을 더 가지며,

상기 타이밍 신호 발생 수단은, 상기 줌 배율 접수 수단으로부터의 상기 줌 배율 N에 대응하는 상기 기억 수단의 기억 정보에 기초하여 고속 전송의 개시 타이밍을 발생하는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
제1항에 있어서,

상기 줌 배율 접수 수단으로부터의 상기 줌 배율 N에 따른 상기 상방 불필요 영역의 수평 라인 수에 기초하여, 상기 수평 라인의 신호 전하의 고속 전송에 필요한 시간을 디코드하여 출력하는 하드웨어 로직 회로로 이루어지는 디코드 수단을 더 가지며,

상기 타이밍 신호 발생 수단은, 상기 디코드 수단의 디코드 결과에 기초하여 고속 전송의 개시 타이밍을 발생하는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
제1항에 있어서,

상기 타이밍 신호 발생 수단은, 또한, 수직 블랭킹 기간에, 상기 상방 불필요 영역에 포함되는 수평 라인의 신호 전하를 고속 전송하기 직전에, 상기 고체 촬상 소자에 축적된 전체 전하를 배출시키도록, 상기 구동 타이밍을 발생하는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
제5항에 있어서,

상기 상방 불필요 영역의 수평 라인의 신호 전하의 고속 전송에 필요한 상기 줌 배율 N에 따른 시간에 기초하여, 상기 필요 영역에 포함되는 수평 라인의 신호 전하의 간헐 전송 기간의 개시 타이밍 및 종료 타이밍을 제공하기 위한 기준 시간을 산출하는 연산 수단을 더 가지며,

상기 타이밍 신호 발생 수단은, 상기 연산 수단의 산출 결과에 기초하여 상기 간헐 전송 기간의 개시 타이밍 및 종료 타이밍을 발생하는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
제5항에 있어서,

상기 필요 영역에 포함되는 수평 라인의 신호 전하의 간헐 전송 기간의 개시 타이밍 및 종료 타이밍을 제공하기 위한 기준 시간을 상기 줌 배율 N마다 미리 기억한 기억 수단을 더 가지며,

상기 타이밍 신호 발생 수단은, 상기 줌 배율 접수 수단으로부터의 상기 줌 배율 N에 대응하는 상기 기억 수단의 기억 정보에 기초하여, 상기 간헐 전송 기간의 개시 타이밍 및 종료 타이밍을 발생하는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
제5항에 있어서,

상기 상방 불필요 영역의 수평 라인의 신호 전하의 고속 전송에 필요한 상기 줌 배율 N에 따른 시간에 기초하여, 상기 필요 영역에 포함되는 수평 라인의 신호 전하의 간헐 전송 기간의 개시 타이밍 및 종료 타이밍을 제공하기 위한 기준 시간을 디코드하여 출력하는 하드웨어 로직 회로로 이루어지는 디코드 수단을 더 가지며,

상기 타이밍 신호 발생 수단은, 상기 디코드 수단의 디코드 결과에 기초하여 상기 간헐 전송 기간의 개시 타이밍 및 종료 타이밍을 발생하는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
고체 촬상 소자에 의해 촬상된 화상의 일부 영역을 확대하여 줌 기능을 실현하기 위한 고체 촬상 소자의 구동 제어 방법에 있어서,

줌 배율 접수 수단이, 줌 배율 N(단, N≥1)의 입력을 접수하며,

타이밍 신호 발생 수단이, 상기 고체 촬상 소자의 수광면 위의 수평 라인 중 상기 줌 배율 N에 대응하는 필요 영역에 포함되는 수평 라인의 신호 전하를, 수직 유효 기간 내에서 N 수평 주사 기간에 1회씩 간헐적으로 전송시키고, 상기 필요 영역으로부터 화면 상방에 상당하는 상방 불필요 영역에 포함되는 수평 라인의 신호 전하를, 상기 수직 유효 기간 직전에 고속으로 전송하여 배출시키도록, 상기 고체 촬상 소자의 구동 타이밍을 발생하는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 소자의 구동 제어 방법.