KR20080020568A - 물리량 검출 장치, 고체 촬상 장치 및 촬상 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 물리량 검출 장치는 화소 어레이 및 수직 구동 회로를 포함한다. 화소 어레이에서는, 외부로부터 공급되는 물리량을 전기 신호로 변환하고 상기 전기 신호를 축적하는 각 화소가 행렬형으로 2차원 배치된다. 상기 수직 구동 회로는, 상기 전기 신호의 각각의 축적 시간이 상이하도록 복수개 계통의 판독행을 주사하고, 주사의 단위 기간으로 되는 1H 기간 동안, 셔터행의 전자 셔터 동작을, 복수개 계통의 판독행 중, 대응하는 계통의 판독행에 실행되는 판독 동작과 동시에 실행한다.

물리량, 주사, 화소, 어레이, 광, 전기 신호, 축적 시간, 셔터행, 판독행, 행렬, 수직 구동 회로

Description

물리량 검출 장치, 고체 촬상 장치 및 촬상 장치{PHYSICAL QUANTITY DETECTING DEVICE, SOLID-STATE IMAGING DEVICE, AND IMAGING APPARATUS}

본 발명은 외부로부터 공급되는 물리량을 검출하는 물리량 검출 장치, 외부로부터 공급되는 광을 검출하는 고체 촬상 장치, 및 상기 고체 촬상 장치를 사용한 촬상 장치에 관한 것이다.

본 발명은 2006년 8월 31일 일본 특허청에 출원된 일본 특허 출원 JP 2006-234825호, 및 2007년 2월 8일 일본 특허청에 출원된 일본 특허 출원 JP 2007-028747호에 대한 우선권을 주장하고, 이 일본 특허 출원의 전체 내용이 참고로 본 명세서에 포함된다.

예를 들면, 피사체를 통과한 입사광의 강도(intensity)를 물리량으로서 검출하는 고체 촬상 장치, 또는 소정 기간에 입사되는 미립자의 수에 상당하는 레벨을 갖는 전기 신호를 생성해 검출하는 입자 검출 장치 등이, 외부로부터 공급되는 물리량을 검출하는 물리량 검출 장치로서 알려져 있다.

물리량 검출 장치 중, 예를 들면 MOS(Metal Oxide Semiconductor)형 고체 촬상 장치는, 광전 변환 소자를 포함하는 화소가 행렬형으로 2차원 배치되고, 수직 신호선이 상기 행렬형의 화소 배열에 대해서 각 화소열마다 제공되는 화소 어레이를 가지고 있다. 화소 어레이의 각 화소의 축적 시간(즉, 노광 시간)을 변화시켜, 상기 축적 시간의 길이에 따라 고감도의 신호와 저감도의 신호를 얻어, 상기 고감도의 신호와 저감도의 신호를 합성함으로써 다이나믹 레인지(dynamic range)의 확대를 도모하는 기술이 널리 알려져 있다.

다음의 구성이 이러한 종래 기술의 하나로서 알려져 있다(예를 들면, Orly Yadid-Pecht and Eric R.Fossum, "Wide Intrascene Dynamic Range CMOS APS Using Dual Sampling," IEEE TRANSACTIONS ON ELECTRON DEVICES, VOL. 44, NO.10, pp 1721-1723, OCTOBER, 1997, 참조). 신호선을 통해 출력되는 화소의 신호에 대하여 소정의 처리를 행하는 2개의 컬럼 회로가 화소 어레이의 화소열마다 배치된다. 1개의 화소로부터 1개의 신호선을 통해 출력되는 고감도의 신호와 저감도의 신호가, 2개의 컬럼 회로에 의해 병렬로 처리된다.

이러한 종래 기술의 개념이 도 18a 및 도 18b를 사용하여 설명된다. 도 18a는 화소 어레이(101)와 2개의 컬럼 회로군(102, 103)의 물리적 배치를 나타내고, 도 18b는 화소 어레이(101)의 주사의 개념을 나타내고 있다. 도면의 간략화를 위하여, 화소 어레이(101)는 18행×22열의 화소 배열로 도시된다. 컬럼 회로군(102, 103)에서, 각 컬럼 회로는 화소열마다 배치된다.

화소 어레이(101)는 화소행의 단위로 주사된다. 또한, 주사의 종류는 화소의 광전 변환 소자에 축적되어 있는 신호를 리셋하기(제거하기) 위한 전자 셔터 주사(shutter scanning)와, 광전 변환 소자에 축적되어 있는 신호를 판독하기 위한 판독 주사(readout scanning)를 포함한다. 또한, 판독 주사는 축적 시간을 바꾸어 2회씩 주사가 행해진다.

그리고, 전자 셔터 주사가 행해지는 화소행(이하, "셔터행"이라고 함)을 주사할 때로부터, 상기 셔터행을 1회째의 판독 주사가 행해지는 화소행(이하, "판독행1"이라고 함)으로서 주사할 때까지의 시간이 축적 시간1에 상당한다. 마찬가지로, 판독행1을 주사할 때로부터, 상기 판독행1을 2번째의 판독 주사가 행해지는 화소행(이하, "판독행2"라고 함)으로서 주사할 때까지의 시간이 축적 시간2에 상당한다. 이들 축적 시간1, 2를 변화시킴으로써, 감도가 상이한 2개의 신호, 즉 저감도 신호와 고감도 신호가 얻어질 수 있다.

상기 도 18a 및 도 18b를 참조하면, 축적 시간1은 4행 주사하는 시간(4H)이며, 축적 시간2는 8행 주사하는 시간(8H)이다. 따라서, 판독행1의 각 화소로부터의 신호로서 2배의 감도를 갖는 신호가, 판독행2의 각 화소로부터 얻어진다. 그리고, 동일 행의 각 화소로부터, 상이한 감도를 갖는 2개의 신호가, 이후 단계에서 신호 처리 회로(도시하지 않음)에 의해 합성되어, 다이나믹 레인지가 넓은 화상 신호를 얻을 수 있다.

또, 화소 어레이(101)의 수직 방향에서, 실제로 전자 셔터행 또는 판독행으로서 주사되는 행이 다른 행으로 전환될 때까지의 기간을, 주사의 단위 기간(이하, "1H 기간"이라고 함)으로 설정한다고 가정한다. 도 19a에 도시된 바와 같이, 1H 기간 동안, 셔터행의 셔터 동작(전자 셔터 동작)과, 판독행1로부터 컬럼 회로군(102)에의 신호의 판독 동작과, 판독행2로부터 컬럼 회로군(103)에의 신호의 판 독 동작과, 각각의 컬럼 회로군(102, 103)에 판독된 신호의 수평 전송이, 차례로 실행된다. 또, 컬럼 회로군(102, 103)이 파이프라인형 컬험 회로를 사용하는 경우에는, 컬럼 회로에 신호를 판독한 후, 즉시 다음 단계에 신호를 전송하고, 판독 신호의 수평 전송이 다음의 1H 기간 동안 실행된다. 따라서, 도 19b에 도시된 바와 같이, 컬럼 회로군이 파이프라인형 컬럼 회로를 사용한 경우에는, 1H 기간 동안, 셔터행의 셔터 동작과, 판독행1로부터의 판독 동작과, 판독행2로부터의 판독 동작이 차례로 실행되고, 특히 이와 병행하여 이전 행으로부터 신호(데이터)의 수평 전송이 실행된다.

그런데, 고체 촬상 장치에서의 신호의 축적 시간은, 일반적으로, 1H 기간, 즉 주사의 단위 기간을 1개의 단위로 하여 측정된다. 따라서, 상기 설명된 종래 기술에서는, 축적 시간1이 4H 기간에 상당하고, 축적 시간2가 8H 기간에 상당하게 된다. 축적 시간1과 축적 시간2의 비율이 정수배의 관계로 설정되면, 축적 시간이 상이한 복수개의 신호를 합성하여 다이나믹 레인지가 확대되는 경우에, 예를 들면, 짧은 쪽의 축적 시간1 동안 판독된 신호의 값을, 긴 쪽의 축적 시간2 동안 판독된 신호에 대응하도록, 2배로 확대함으로써, 축적 시간이 상기 복수개의 신호 사이에서 조절될 수 있다.

그러나, 도 19a에 나타낸 바와 같이, 1H 기간 동안 동작 타이밍에 대하여, 셔터행의 셔터 동작과 판독행1로부터의 판독 동작의 지연(lag)1이 발생된다. 마찬 가지로, 판독행1로부터의 판독 동작과 판독행2로부터의 판독 동작의 타이밍에도 지연2가 발생된다. 이 때문에, 셔터행으로부터 판독행1까지의 행 간격이 4행 간격으로 설정되어도, 판독행1로부터의 신호의 판독 때까지의 축적 시간1은 정확히 4H로 되지 않는다. 정확하게는, 축적 시간1은 4H와 지연1의 합으로 된다. 또한, 판독행1로부터 신호의 판독한 후에는, 곧바로 신호(광전자)의 축적이 개시되므로, 판독행1로부터 판독행2까지의 행 간격이 8행 간격으로 설정되어도, 판독행2로부터 신호의 판독 때까지 축적 시간2는 정확히 8H로 되지 않는다. 정확하게는, 축적 시간2는 8H와 지연2의 합으로 된다.

따라서, 축적 시간1과 축적 시간2의 비율이 1:2의 관계로 되기 위하여, 지연1과 지연2의 비율도 1:2의 관계로 설정될 필요가 있다. 그러나, 실제로 이러한 비율을 실현하려면, 타이밍의 제약이 크고, 또 판독행1과 판독행2의 간격을, 노광 조건에 따라 다양하게 변화시키기 어렵게 된다. 또한, 종래 기술에서 일반적인, 수평 전송 기간이 길고, 상기 수평 전송 기간이 1H 기간의 대부분을 차지하는 경우에는, 상기 1H의 지연의 비율이 상대적으로 작아진다. 그러나, 지연으로부터 발생되는 오차는 확실하게 존재한다. 미래에 증가할 것으로 예상되는, 파이프라인형 컬럼 회로가 사용된 경우에는, 1H 기간이 보다 짧기 때문에, 1H 기간의 지연의 비율이 증가된다. 또한, 전술한 바와 같이 축적 시간을 바꾸어 복수개 계통의 판독행을 주사하는 방식에서는, 각각의 판독행의 축적 시간의 비율의 정확도가 매우 중요하다. 비율이 정확하지 않으면, 다이나믹 레인지를 확대하는 처리가 정확하게 실행될 수 없거나, 또는 계산량이 바람직하지 않게 증대된다.

본 발명의 실시예는 상기한 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것이다. 신호 축적 시간을 변경하면서 복수개 계통의 판독행을 주사하는 경우에, 각 계통의 축적 시간의 비율을 정확하게 정수배로 설정할 할 수 있는 물리량 검출 장치, 고체 촬상 장치 및 촬상 장치를 제공하는 것이 바람직하다.

본 발명의 일 실시예에 따른 물리량 검출 장치는, 외부로부터 공급되는 물리량을 전기 신호로 변환하고 상기 전기 신호를 축적하는 각 화소가 행렬형으로 2차원 배치된 화소 어레이, 및 각 전기 신호의 축적 시간이 상이하도록 복수개 계통의 판독행을 주사하고, 주사의 단위 기간으로 되는 1H 기간 동안, 셔터행의 전자 셔터 동작을, 복수개 계통의 판독행 중, 대응하는 판독행의 판독 동작과 동시에 실행하는 주사 수단을 포함한다. 상기 화소 어레이의 각각의 화소에 축적된 상기 전기 신호를 판독하는 판독 동작이 판독행에 실행된다. 각 화소에 축적된 전기 신호를 리셋하기 위한 전자 셔터 주사가 셔터행에 실행된다.

또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 고체 촬상 장치는, 외부로부터 공급되는 광을 전기 신호로 변환하고 상기 전기 신호를 축적하는 각 화소가 행렬형으로 2차원 배치된 화소 어레이; 및 상기 각 전기 신호의 축적 시간이 상이하도록 복수개 계통의 판독행을 주사하고, 주사의 단위 기간으로 되는 1H 기간 동안, 셔터행의 전자 셔터 동작을, 복수개 계통의 판독행 중, 대응하는 판독행의 판독 동작과 동시에 실행하는 주사 수단을 포함한다. 상기 화소 어레이의 각각의 화소에 축적된 상기 전기 신호를 판독하는 판독 동작이 상기 판독행에 실행된다. 상기 각 화소에 축적 된 상기 전기 신호를 리셋하기 위한 전자 셔터 주사가 상기 셔터행에 실행된다.

또한, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 촬상 장치는, 상기 구성을 갖는 고체 촬상 장치를 촬상 장치로서 사용한다.

본 발명의 실시예에 따른 물리량 검출 장치, 고체 촬상 장치, 및 촬상 장치에서는, 신호의 축적 시간을 변경하여 복수개 계통의 판독행을 주사하는 경우에, 주사의 단위 기간으로 되는 1H 기간 동안, 대응하는 판독행의 판독 동작과 셔터행의 셔터 동작이 동시에 실행된다. 이러한 구성에 의하여, 각 계통의 축적 시간의 비율이 정확하게 정수배의 관계로 설정될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 신호의 축적 시간을 변경하여 복수개 계통의 판독행을 주사하는 경우에, 각 계통의 축적 시간의 비율이 정확하게 정수배(바람직하게는, 2의 누승배)의 관계로 설정될 수 있다. 따라서, 다이나믹 레인지 확대 처리가 적은 계산량으로 정확하게 실행될 수 있다.

이하에서, 본 발명의 구체적인 실시예가 도면을 참조하여 상세하게 설명된다.

여기에서는, 외부로부터 공급되는 물리량을 검출하는 물리량 검출 장치로서, 예를 들면, 피사체를 통과한 입사광의 강도를 검출하는 고체 촬상 장치를 예로 들어 설명한다. 또한, 본 발명의 실시예에 있어서는, 고체 촬상 장치로서, 예를 들면 CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor) 이미지 센서를 예로 들어 설명 하는 것으로 한다.

［제1 실시예의 장치 구성］

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 고체 촬상 장치의 바람직한 구성의 개략을 나타낸 시스템 구성도이다. 도시된 고체 촬상 장치(10)는 화소 어레이(11), 수직 구동 회로(주사 유닛)(12), 컬럼 회로군(13, 14), 수평 구동 회로(15, 16), 출력 회로(17, 18), 및 제어 회로(19)를 포함한다. 화소 어레이에서는, 외부로부터 공급되는 물리량을 나타내는 신호를 출력하는 복수개의 화소, 예를 들면 입사광을 그 광량에 대응하는 전기 신호(전하량)로 변화하여 축적하는 광전 변환 소자를 각각 포함하는 복수개의 화소(20)가, 행렬형(매트릭스형)으로 2차원 배치된다.

이러한 시스템 구성에서, 제어 회로(19)는, 인터페이스(도시하지 않음)를 통하여 상기 고체 촬상 장치(10)의 동작 모드 등을 지령하는 데이터를 외부로부터 수신한다. 또한, 제어 회로(19)는 상기 고체 촬상 장치(10)에 대한 정보를 포함하는 데이터를 외부에 출력한다. 또한, 제어 회로(19)는 수직 동기 신호(Vsync), 수평 동기 신호(Hsync) 및 마스터 클록(MCK)에 기초하여 클록 신호, 제어 신호 등을 생성하고, 상기 생성된 신호를 수직 구동 회로(12), 컬럼 회로군(13, 14) 및 수평 구동 회로(15, 16)에 공급한다. 수직 구동 회로(12), 컬럼 회로군(13, 14) 및 수평 구동 회로(15, 16)는, 차례로, 상기 공급된 신호에 기초하여 작동된다.

화소 어레이(11)에서는, 화소(20)가 행렬형으로 배치된다. 화소 구동 배선(21)이 화소 행렬형의 화소 배치에 각각 수평 방향(좌우 방향)으로 배선되고, 수직 신호선(22)이 각 화소열마다 세로 방향(상하 방향)으로 배선된다.

［화소의 회로 구성］

도 2는 화소(20)의 회로 구성의 일례를 나타낸 회로도이다. 본 회로예에 따른 화소(20)는, 광전 변환 소자, 예를 들면 포토 다이오드(photodiode)(23), 및 4개의 트랜지스터, 예를 들면 전송 트랜지스터(24), 리셋(reset) 트랜지스터(25), 증폭 트랜지스터(26) 및 선택 트랜지스터(27)를 포함한다. 이 실시예에서는, 예를 들면 N채널의 MOS 트랜지스터가 이들 트랜지스터(24 ~ 27)로서 사용된다. 전송 배선(211), 리셋 배선(212) 및 선택 배선(213)이, 화소 구동 배선(21)으로서 화소(20)의 각 행에 대해서 공통으로 배선되어 있다.

포토 다이오드(23)는, 입사광을 상기 입사광의 광량에 대응하는 광 전하(본 실시예에서는, 전자)로 변환한다. 포토 다이오드(23)의 음극(cathode)은, 전송 트랜지스터(24)를 통하여 증폭 트랜지스터(26)의 게이트(gate)와 전기적으로 접속된다. 상기 증폭 트랜지스터(26)의 게이트와 전기적에 접속된 노드(node)를 FD(플로팅 디퓨전; floating diffusion)부(28)라고 한다. 상기 FD부(28)는 전하를 전압으로 변환한다.

전송 트랜지스터(24)는 포토 다이오드(23)의 음극과 FD부(28) 사이에 접속되고, 전송 펄스(φTRF)가 전송 배선(211)을 통하여 전송 트랜지스터(24)의 게이트에 공급될 때, 상기 전송 트랜지스터(24)가 온(on) 상태로 되어, 포토 다이오드(23)에 의해 광전 변환되고, 상기 포토 다이오드(23)에 축적된 광 전하를 FD부(28)에 전송한다.

리셋 트랜지스터(25)는, 전원 배선(Vdd)에 접속된 드레인(drain), 및 FD 부(28)에 접속된 소스(source)를 가지고 있다. 리셋 펄스(φRST)가 리셋 배선(212)을 통하여 리셋 트랜지스터(25)의 게이트에 공급될 때, 상기 리셋 트랜지스터(25)가 온 상태로 되어, 포토 다이오드(23)로부터 FD부(28)에 신호 전하의 전송에 앞서, FD부(28)의 전하를 전원 배선(Vdd)에 전송하여, 상기 FD부(28)를 리셋한다.

증폭 트랜지스터(26)는 FD부(28)에 접속된 게이트 및 전원 배선(Vdd)에 접속된 드레인을 가지고 있다. 증폭 트랜지스터(26)는 리셋 트랜지스터(25)에 의해 리셋된 FD부(28)의 전위를 리셋 레벨로서 출력하고, 또한 전송 트랜지스터(24)에 의해 포토 다이오드(23)로부터 전송된 신호 전하를 전송한 후의 FD부(28)의 전위를, 신호 레벨로서 출력한다.

예를 들면, 선택 트랜지스터(27)는 증폭 트랜지스터(26)의 소스에 접속된 드레인, 및 수직 신호선(22)에 접속된 소스를 가지고 있다. 선택 펄스(φSEL)가 선택 배선(213)을 통하여 상기 선택 트랜지스터(27)의 게이트에 공급될 때, 선택 트랜지스터(27)가 온 상태로 되어, 화소(20)를 선택한다. 따라서, 증폭 트랜지스터(26)로부터 출력되는 신호가 수직 신호선(22)에 전송된다.

상기 선택 트랜지스터(27)는 전원 배선(Vdd)과 증폭 트랜지스터(26)의 드레인 사이에 접속될 수 있다.

또, 화소(20)는 4개의 트랜지스터를 가지고 있지만, 본 발명은 이러한 구성에 한정되지 않는다. 예를 들면, 상기 화소(20)는 증폭 트랜지스터(26)와 선택 트랜지스터(27)를 겸용한 트랜지스터를 포함하는 3개의 트랜지스터를 가질 수 있다.

도 1을 다시 참조하면, 수직 구동 회로(12)는 시프트 레지스터(shift registers) 또는 디코더(decoder) 등으로 구성된다. 수직 구동 회로(12)는 화소 어레이(11)의 각 화소(20)의 행을 차례로 선택적으로 주사하고, 상기 선택된 행의 각 화소에 화소 구동 배선(21)을 통해 필요한 구동 펄스(제어 펄스)를 공급한다.

본 실시예에서는, 도면에 도시되지 않았지만, 수직 구동 회로(12)는, 화소(20)의 행을 차례로 선택하여 상기 선택된 행의 각 화소(20)의 신호를 판독하는 판독 동작을 행하기 위한 판독 주사계와, 상기 판독 주사계에 의해 실행된 판독 동작 이전에 셔터 속도에 대응한 시간에서 동일한 행의 화소(20)의 포토 다이오드(23)에 그때까지 축적된 신호 전하를 제거하는(리셋하는) 전자 셔터 동작을 행하기 위한 전자 셔터 주사계를 포함한다.

일반적으로, 전자 셔터 주사계에 의해 실행된 셔터 동작에 의해 포토 다이오드(23)의 불필요한 신호 전하의 리셋으로부터, 판독 주사계에 의한 판독 동작에 의해 화소(20)의 신호의 판독까지의 기간이, 화소(20)에서의 신호 전하의 축적 시간(노광 시간)에 상당한다. 즉, 전자 셔터 동작은, 포토 다이오드(23)에 축적된 신호 전하를 리셋하고, 새롭게 신호 전하의 축적을 개시하는 동작을 의미한다. 본 발명의 실시예에 따른 주사 방식은, 수직 구동 회로(12)에 의해 실행된 선택 주사에 의해 실현된다.

선택된 행의 각 화소(20)로부터 출력되는 신호는, 각 수직 신호선(22)을 통해 컬럼 회로군(13) 또는 컬럼 회로군(14)에 공급된다. 컬럼 회로군(13, 14)은 화소 어레이(11)의 화소열에 대해서 1대 1의 대응 관계를 갖도록 화소 어레이(11)의 상하에 각각 배치되는 컬럼 회로를 가지고 있다. 컬럼 회로군(13, 14)은 1행분의 각 화소(20)로부터 출력되는 신호를 수신하고, 상기 수신된 신호에 대하여 화소에 고유한 고정 패턴 노이즈(noise)를 제거하기 위한 CDS(Correlated Double Sampling; 상관 이중 샘플링) 또는 신호 증폭 등의 신호 처리를 행한다. 컬럼 회로군(13, 14)의 각 컬럼 회로는, A/D(아날로그-대-디지털) 변환 기능을 가질 수도 있다.

수평 구동 회로(15, 16)는, 각각 컬럼 회로군(13, 14)에 대응하여 제공된다. 수평 구동 회로(15)는 수평 주사 회로(151), 수평 선택 스위치군(152) 및 수평 신호선(153)을 포함한다. 수평 주사 회로(151)는 시프트 레지스터로 구성된다. 수평 주사 회로(151)는 수평 선택 스위치군(152)의 각 스위치를 차례로 선택하여, 컬럼 회로군(13)의 각 컬럼 회로에 의해 처리되는 화소의 1행분에 상당하는 신호를 수평 신호선(153)에 차례로 출력한다.

수평 구동 회로(15)와 마찬가지로, 수평 구동 회로(16)도 수평 주사 회로(161), 수평 선택 스위치군(162) 및 수평 신호선(163)을 포함한다. 수평 주사 회로(161)는 수평 주사에 의해 수평 선택 스위치군(162)의 각 스위치를 차례로 선택하여, 컬럼 회로군(14)의 각 컬럼 회로에 처리되는 화소의 1행분에 상당하는 신호를 수평 신호선(163)에 차례로 출력한다.

출력 회로(17, 18)는 컬럼 회로군(13, 14)의 각 컬럼 회로로부터 수평 선택 스위치군(152, 162) 및 수평 신호선(153, 163)을 각각 통해 차례로 공급되는 신호에 대하여 각종 신호 처리를 실행하고, 상기 처리된 신호를 출력 신호(OUT1, OUT2) 로서 각각 출력한다. 상기 출력 회로(17, 18)는, 버퍼링 작동만을 행할 수 있고, 또는 버퍼링의 이전에 예를 들면, 흑 레벨 조정, 화소의 열 사이의 불균일의 보정, 신호 증폭, 색에 관련된 처리 등을 행할 수 있다.

［제1 실시예에 따른 제1 주사 방식］

도 3a 및 도 3b는 본 발명의 제1 실시예에 따른 고체 촬상 장치(10)를 사용하여 화소행을 주사하는 경우에 적용 가능한 제1 주사 방식을 도시한다. 특히, 도 3a 및 도 3b는 화소 어레이(11)와 2개의 컬럼 회로군(13, 14)의 물리적 배치, 및 화소 어레이(11)의 주사의 개념을 각각 도시한다. 본 실시예에서는, 화소 어레이(11)의 수직 방향에서, 수직 구동 회로(12)가 1행을 주사하는데 걸리는 기간이, 주사의 단위 기간, 즉 "1H 기간"이라고 정의된다.

도시된 바와 같이, 하나의 셔터행(1 계통)과 2개의 판독행(2 계통)이 본 발명의 제1 실시예에 따른 제1 주사 방식으로 주사된다. 수직 구동 회로(12)는 도면에서 화살표로 나타낸 바와 같이, 수직 방향에서 아래쪽으로부터 위쪽으로 1행씩 화소 어레이를 선택적으로 주사한다. 전자 셔터 주사가 행해지는 화소행(이하, "셔터행1"이라 함)으로부터, 각각 판독 주사가 행해지는 2개의 화소행까지의 행 간격이 다음과 같이 설정된다. 셔터행1로부터, 주사 방향의 하류측(이전 단계측)에서 판독 주사가 행해지는 화소행(이하, "판독행1"이라 함)까지의 행 간격은, 4행으로 설정된다. 한편, 판독행1로부터, 주사 방향의 상류측(이후 단계측)에서 판독 주사가 행해지는 화소행(이하, "판독행2"라 함)까지의 행 간격은, 8행으로 설정된다.

또, 셔터행1로부터 판독행1까지의 행 간격은, 신호 전하의 축적 시간(노광 시간)1에 상당한다. 마찬가지로, 판독행1로부터 판독행2까지의 행 간격도, 신호 전하의 축적 시간(노광 시간)2에 상당한다. 그러므로, 셔터행1로부터 판독행1까지의 행 간격이 4행이므로, 축적 시간1은 4H 기간 상당한 시간으로 된다. 마찬가지로, 판독행1으로부터 판독행2까지의 행 간격이 8행이므로, 축적 시간2는 8H 기간 상당한 시간으로 된다.

이와 같이 축적 시간, 예를 들면 축적 시간1과 축적 시간2를 각각 4H와 8H 상당하는 것으로 상이하게 함으로써, 판독행1의 화소로부터 판독된 신호의 감도는 상대적으로 낮게 되며, 판독행2의 화소로부터 판독된 신호의 감도는, 상대적으로 높게 된다. 또, 축적 시간1과 축적 시간2의 비율은 정수배(1:2)의 관계로 설정되므로, 판독행1의 2배의 신호 감도를 갖는 신호가, 판독행2로부터 출력된다. 이로써, 감도(축적 시간)가 상이한 2개의 신호(고감도 신호, 저감도 신호)가 화소 어레이(11)의 각 화소(20)마다 얻어질 수 있다. 따라서, 상기 2개의 신호를 이후 단계에 제공된 신호 처리 회로(도시하지 않음)에 의해 합성함으로써, 다이나믹 레인지가 넓은 화상 신호가 얻어질 수 있다.

도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 고체 촬상 장치(10)에서의 1H 기간 동안 실행된 동작을 설명하는 타이밍 차트이다. 1H 기간은 주로 3개(즉, 제1 기간, 제2 기간, 제3 기간)로 구분될 수 있다. 제1 기간 동안, 셔터행1의 셔터 동작이, 셔터행1에 대응하는 판독행1로부터의 판독 동작과 동시에 실행된다. 다음에, 제2 기간 동안, 판독행1의 셔터 동작이, 셔터행2에 대응하는 판독행2로부터의 판독 동 작과 동시에 실행된다. 제3 기간 동안, 수평 구동 회로(15, 16)가 신호의 수평 전송을 행한다.

［제1 기간의 상세］

판독행1에서는, 선택 펄스(φSEL)를 상승시켜(고레벨로 되어) 선택 트랜지스터(27)를 온 상태로 하고, 리셋 펄스(φRST)를 기립시켜 리셋 트랜지스터(25)를 온 상태로 함으로써, FD부(28)를 리셋한다. 그리고, 리셋 펄스(φRST)에 의한 리셋 후의 FD부(28)의 전위(리셋 레벨)가, 수직 신호선(22)을 통해 컬럼 회로군(13)의 컬럼 회로에 공급된다.

그 후, 판독행1의 전송 펄스(φTRF)를 상승시켜 전송 트랜지스터(24)를 온 상태로 함으로써, 포토 다이오드(23)에 축적된 광전자를 FD부(28)에 전송한다. 그리고, 전송 펄스(φTRF)에 의한 전송 후 FD부(28)의 전위(신호 레벨)가, 수직 신호선(22)을 통해 컬럼 회로군(13)의 컬럼 회로에 공급된다. 컬럼 회로군(13)의 컬럼 회로는, 리셋 레벨과 신호 레벨의 차이를 계산하고, 다음 단계로 처리를 진행한다.

한편, 셔터행1에 있어서는, 선택 트랜지스터(27)를 오프 한 상태에서(선택 펄스(φSEL)를 낮은 레벨로 한 상태에서), 판독행1의 전송 펄스(φTRF)와 동시에, 리셋 펄스(φRST)와 전송 펄스(φTRF)를 각각 상승시킴으로써, 리셋 트랜지스터(25)와 전송 트랜지스터(24)를 동시에 온 상태로 함으로써, 포토 다이오드(23)를 리셋한다.

［제2 기간의 상세］

판독행2에서는, 선택 펄스(φSEL)를 상승시켜 선택 트랜지스터(27)를 온 상 태로 하고, 리셋 펄스(φRST)를 기립시켜 리셋 트랜지스터(25)를 온 상태로 함으로써, FD부(28)를 리셋한다. 그리고, 리셋 펄스(φRST)에 의한 리셋 후의 FD부(28)의 전위(리셋 레벨)가, 수직 신호선(22)을 통해 컬럼 회로군(14)의 컬럼 회로에 공급된다.

그 다음, 판독행2에서, 전송 펄스(φTRF)를 상승시켜 전송 트랜지스터(24)를 온 상태로 함으로써, 포토 다이오드(23)에 축적된 광전자를 FD부(28)에 전송한다. 그리고, 전송 펄스(φTRF) 의한 전송 후의 FD부(28)의 전위(신호 레벨)가, 수직 신호선(22)을 통해 컬럼 회로군(14)의 컬럼 회로에 공급된다. 컬럼 회로군(14)의 컬럼 회로는, 리셋 레벨과 신호 레벨의 차이를 계산하고, 다음 단계로 처리를 진행한다.

한편, 판독행1은, 판독행2의 하나 이전의 판독행이다. 따라서, 상기 판독행1은, 판독행2에 대응하는 셔터행2로서 사용되고, 다음과 같은 셔터 동작이 실행된다. 특히, 판독행1(셔터행2)에서는, 선택 트랜지스터(27)를 오프 한 상태에서(선택 펄스(φSEL)를 낮은 레벨로 한 상태에서), 판독행2의 전송 펄스(φTRF)와 동시에, 리셋 펄스(φRST)와 전송 펄스(φTRF)를 각각 상승시켜, 리셋 트랜지스터(25)와 전송 트랜지스터(24)를 동시에 온 상태로 함으로써, 포토 다이오드(23)를 리셋한다.

그리고, 제1 기간 동안 판독행1, 셔터행2 및 컬럼 회로군(13)에 실행된 동작과, 제2 기간 동안 판독행2, 판독행1(셔터행2) 및 컬럼 회로군(14)에 실행된 동작은, 실질적으로 동일하다.

［제3 기간의 상세］

제3 기간은, 컬럼 회로군(13, 14)의 각 컬럼 회로로부터의 출력을, 각각 대응하는 수평 신호선(153, 163)을 통해 출력 회로(17, 18)에 전송하는 수평 전송 기간에 상당한다. 본 실시예에서는, 수평 전송 기간 후, 수직 구동 회로(12)에 의해 주사되는 행이 다른 행으로 진행한다. 상기에서 설명된 동작이 다음 행에도 반복된다.

상기 설명된 동작에서, 판독행1의 축적 시간이 종료되는 타이밍은, 판독행1의 전송 펄스(φTRF)가 하강되는 타이밍에 의해 결정된다. 한편, 셔터행1에서는, 상기 셔터행1에 대응하는 판독행1의 전송 펄스(φTRF)의 하강과 동시에, 전송 펄스(φTRF)와 리셋 펄스(φRST)를 하강시켜, 포토 다이오드(23)를 리셋한다. 이와 같이 제1 기간 동안 판독행1과 셔터행1의 각 전송 펄스(φTRF)를 동시에 하강시킴으로써, 판독행1의 축적 시간1은, 정확히 4H로 설정된다.

마찬가지로, 판독행2의 축적 시간이 종료되는 타이밍은, 판독행2의 전송 펄스(φTRF)가 하강되는 타이밍에 의해 결정된다. 한편, 판독행1을 셔터행2로 가정하여 실행된 셔터 동작에서는, 판독행2의 전송 펄스(φTRF)의 하강과 동시에, 전송 펄스(φTRF)와 리셋 펄스(φRST)를 하강시켜, 포토 다이오드(23)를 리셋한다. 이와 같이 제2 기간 동안 판독행2과 판독행에 대응하는 셔터행2의 각 전송 펄스(φTRF)를 동시에 하강시킴으로써, 판독행2의 축적 시간2는 정확히 8H로 설정된다. 따라서, 축적 시간1과 축적 시간2의 비율은, 정확하게 정수배(1:2)의 관계로 설정된다.

또, 판독행1의 축적 시간1과 판독행2의 축적 시간2의 비율이 1:2의 관계로 설정되므로, 즉, 2의 누승(예를 들면, 1, 2, 4, 8, 16,…)배의 관계로 설정되므로, 이후 단계의 화상 처리 회로에 의해 실행되어 다이나믹 레인지를 확대하는 신호 처리(합성 처리)가 간단하게 된다. 보다 구체적으로는, 축적 시간은, 각각의 화소로부터 판독된 아날로그 신호를 A/D(아날로그-대-디지털) 변환한 후, 디지털 신호를 비트-시프트(bit-shift) 작동을 실행함으로써 조절될 수 있다. 예를 들면, 전술한 바와 같이, 축적 시간1과 축적 시간2가 각각 4H와 8H인 경우에는, 축적 시간1 동안 판독된 디지털 신호의 값이, 1 비트분 만큼 디지털 신호의 값을 편위시킴으로써 2배로 될 수 있고, 축적 시간2 동안 판독된 디지털 신호의 값에 대응하는 값으로 변환될 수 있다. 따라서, 다이나믹 레인지 확대 처리가 적은 계산량으로 정확하게 실행될 수 있다.

또한, 종래 기술에서는, 셔터 동작이 셔터행1에 대응하는 판독행1을, 판독행2에 대응하는 셔터행2로서 실행되지 않는다. 따라서, 판독행2의 축적 시간은, 상기 제1 기간 동안 판독행1의 전송 펄스(φTRF)에 의해 포토 다이오드(23)를 리셋하고나서, 8행 주사 후에 상기 제2 기간 동안 판독행2의 전송 펄스(φTRF)에 의해 포토 다이오드(23)의 신호를 판독할 때까지의 시간으로 된다. 상기 축적 시간은, 1H 기간 동안 실행된 동작의 시간 지연을 포함하기 때문에, 판독행1로부터 판독행2까지의 행 간격이 8행으로 설정되어도, 판독행2의 축적 시간은 정확히 8H로 되지 않는다. 이러한 시간적인 오차는, 1H 기간 동안 차지하는 수평 전송 기간(제3 기간)이 길면, 상대적으로 작아지게 된다. 그러나, 상기 오차는 이미지 센서가 고정밀 도화 되면 문제로 된다.

또한, 처리의 고속화를 위해서, 예를 들면, 컬럼 회로군(13, 14)의 각 컬럼 회로가, 수직 신호선(22)으로부터 신호를 취득하면서 상기 취득된 신호를 수평 구동 회로(15, 16)에 차례로 출력하는 파이프라인형 구성을 사용할 수 있다. 이러한 경우에는, 도 5에 나타낸 바와 같이, 1H 기간은, 상기 제1 기간(셔터행1의 셔터 동작과, 판독행1로부터의 판독 동작이 실행되는 기간)과, 제2 기간(판독행1을 셔터행2로 한 셔터 동작과, 판독행2로부터의 판독 동작이 실행되는 기간)으로 구분된다. 1H 기간 동안, 현재 행으로부터 신호의 판독, 및 이전의 행으로부터 판독된 신호의 수평 전송이 동시에 실행된다. 따라서, 셔터 동작이, 셔터행1에 대응하는 판독행1을, 판독행2에 대응하는 셔터행2으로서 실행되지 않는 경우에는, 상기 시간적인 오차의 영향이 1H 기간에서 커지고, 이로 인한 오차의 문제가 표면화된다.

또, 셔터행1에서 실행된 셔터 동작과, 판독행1을 셔터행2로 한 셔터 동작으로, 각각 리셋 펄스(φRST)와 전송 펄스(φTRF)를 동시에 중첩(상승 및 하강)하는 것은, 셔터행1,2에서 포토 다이오드(23)의 리셋을 확실하게 하기 위해서이다. 이러한 경우에, 선택 트랜지스터(27)를 온 상태로 하지 않기 때문에, 화소 내의 포텐셜이 신호의 판독시와 약간 상이하다. 따라서, 포토 다이오드(23)는 전송 펄스(φTRF)에 의해 약간 다른 방식으로 리셋된다. 그러나, 광전 변환 소자로서의 포토 다이오드(23)를 완전 전송할 수 있는 매립형 포토 다이오드로 구성함으로써, 포토 다이오드(23)의 광전자가 불균일이 없는 상태로 리셋되어, 화질이 향상될 수 있다.

또한, 제1 기간 동안 셔터행1과 판독행1의 양쪽 모두에, 동일한 소스로부터 전송 펄스(φTRF)를 제공하고, 제2 기간 동안 판독행1(셔터행2)과 판독행2의 양쪽 모두에, 동일한 소스로부터 전송 펄스(φTRF)를 제공하는 것이 바람직하다.

또한, 제1 기간에 있어서의 셔터행1과 판독행1의 관계에서, 셔터행1의 전송 펄스(φTRF)와 판독행1의 전송 펄스(φTRF)의 상승이나 하강 타이밍이, 제1 기간에서 셔터행1과 판독행1에 대하여 반드시 동일하게 설정될 필요는 없다. 신호 전하의 축적 시간이, 전송 펄스(φTRF)의 상승이 아니고, 하강 타이밍에 의하여 결정되기 때문에, 셔터행1과 판독행1에서 전송 펄스(φTRF)의 하강 타이밍의 조절이 매우 중요하다.

또, 셔터행1과 판독행1에서 전송 펄스(φTRF)의 하강 타이밍을 조절할 때의 정밀도는, 고체 촬상 장치(10)의 용도에 의해 실용상 오차로서 허용가능한 범위 내로 유지되어야 한다. 예를 들면, 타이밍이 마스터 클록(MCK)의 10 클록 사이클 정도 서로 상이해도, 타이밍 오차는 실용상 문제로 되지 않을 수 있다. 마찬가지로, 제2 기간의 셔터행2와 판독행2에 대해서도, 셔터행2의 전송 펄스(φTRF)와 판독행2의 전송 펄스(φTRF)의 상승이나 하강 타이밍이, 반드시 동일하게 설정될 필요는 없다. 또한, 본 실시예에서는, 각 화소열에 대해 컬럼 회로가 2개씩 설치되고, 신호가 병행하는 2개의 판독행으로부터 판독되는 경우에 대하여 설명하였다. 그러나, 본 실시예는 상기 구성에 한정되지 않는다. 각 열에 제공된 컬럼 회로 수를 증가시킴으로써, 병행하여 판독되는 판독행의 행수를 3행 이상으로 설정하는 경우에는, 상기한 판독행1의 경우과 마찬가지로, 상기 판독행2의 판독 동작을 실행한 후, 셔터 동작이 다음 판독행의 판독 동작과 동시에 상기 판독행2에 실행될 수 있 다.

［제1 실시예의 제2 주사 방식］

도 6a 및 도 6b는 본 발명의 제1 실시예에 따른 고체 촬상 장치(10)를 사용하여 화소행을 주사하는 경우에 적용 가능한 제2 주사 방식을 나타낸다. 특히, 도 6a는 화소 어레이(11)와 2개의 컬럼 회로군(13, 14)의 물리적 배치를 나타내고, 도 6b는 화소 어레이(11)의 주사의 개념을 나타내고 있다.

도시된 바와 같이, 2행(2 계통) 셔터행과 2행(2 계통) 판독행이 본 발명의 제1 실시예에 따른 제2 주사 방식으로 주사된다. 수직 구동 회로(12)는, 도면에서 화살표로 나타낸 바와 같이 수직 방향에서 아래쪽으로부터 위쪽으로 1행씩 화소 어레이를 선택적으로 주사한다. 주사 방향의 하류측(전단측)에서, 전자 셔터 주사가 실행되는 화소행(이하, "셔터행1"이라 함)으로부터, 주사 방향의 하류측(이전 단계측)에서 판독 주사가 실행되는 화소행(이하, "판독행1"이라 함)까지의 행 간격은, 4행으로 설정된다. 한편, 주사 방향의 상류측(이후 단계측)에서 전자 셔터 주사가 실행되는 화소행(이하, "셔터행2"라 함)으로부터, 주사 방향의 상류측(이후 단계측)에서 판독 주사가 실행되는 화소행(이하, "판독행2"라 함)까지의 행 간격은, 8행으로 설정된다.

또한, 화소 어레이(11)의 수직 방향에서 판독행1에 인접하는 다음의 행이 셔터행2이다. 따라서, 전술한 바와 같이, 화소 어레이(11)의 수직 방향에서, 수직 구동 회로(12)에 의하여 선택적으로 주사되는 행이 다음 행으로 전환될 때까지의 기간을, 주사의 단위 기간, 즉 "1H 기간"으로 정의하면, 또한 1H 기간 동안 판독행 1로서 주사된 화소행은, 다음의 1H 기간 동안 셔터행2로서 취급된다. 또한, 셔터행1로부터 판독행1까지의 행 간격은, 셔터 동작(전자 셔터 동작)이 1개의 화소행에 셔터행1로서 실행된 후, 판독 동작이 상기 화소행에 판독행1로서 실행될 때까지의 시간, 즉 신호 전하의 축적 시간(노광 시간)에 상당하게 된다. 마찬가지로, 셔터행2로부터 판독행2까지의 행 간격은, 셔터 동작이 1개의 화소행에 셔터행2로서 실행된 후, 판독 동작이 상기 화소행에 판독행2로서 실행될 때까지의 시간, 즉 신호 전하의 축적 시간(노광 시간)에 상당하게 된다. 따라서, 셔터행1과 상기 셔터행1에 대응하는 판독행1이 제1 계통으로 되고, 셔터행2와 상기 셔터행2에 대응하는 판독행2가 제2 계통으로 된다. 셔터행1로부터 판독행1까지의 행 간격이 4행이므로, 제1 계통의 축적 시간1은 4H 기간에 상당한다. 셔터행2로부터 판독행2까지의 행 간격이 8행이므로, 제2 계통의 축적 시간2는 8H 기간에 상당한다.

이와 같이 축적 시간1을 4H에 상당하고, 축적 시간2를 8H에 상당하게 상이하게 함으로써, 판독행1에 한 화소행의 화소로부터 판독된 신호의 감도는 상대적으로 낮게 되고, 판독행2에 한 화소행의 화소로부터 판독된 신호의 감도는 상대적으로 높게 된다. 또, 축적 시간1과 축적 시간2의 비율은 정수배(1:2)의 관계로 설정되므로, 판독행1로부터의 2배의 감도를 갖는 신호가 판독행2로부터 출력된다. 이로써, 감도(축적 시간)가 상이한 2개의 신호(고감도 신호, 저감도 신호)가 화소 어레이(11)의 각 화소(20)마다 얻어질 수 있다. 따라서, 상기 2개의 신호를 이후 단계의 신호 처리 회로(도시하지 않음)에 의해 합성함으로써, 다이나믹 레인지가 넓은 화상 신호가 얻어질 수 있다.

도 7은 본 발명의 제1 실시예에 따른 고체 촬상 장치(10)에서의 1H 기간 동안 실행되는 동작을 설명하는 타이밍 차트이다. 1H 기간은 주로 3개(제1 기간, 제2 기간, 제3 기간)로 구분될 수 있다. 제1 기간 동안, 셔터행1의 셔터 동작이 상기 셔터행1에 대응하는 판독행1로부터의 판독 동작과 동시에 실행된다. 다음에, 제2 기간 동안, 셔터행2의 셔터 동작이 상기 셔터행2에 대응하는 판독행2로부터의 판독 동작과 동시에 실행된다. 제3 기간 동안, 수평 구동 회로(15, 16)가 신호의 수평 전송을 실행한다.

［제1 기간의 상세］

판독행1에서, 선택 펄스(φSEL)를 상승시켜(고레벨로 해) 선택 트랜지스터(27)를 온 상태로 하고, 리셋 펄스(φRST)를 상승시켜 리셋 트랜지스터(25)를 온 상태로 함으로써, FD부(28)를 리셋한다. 그리고, 리셋 펄스(φRST)에 의한 리셋 후 FD부(28)의 전위(리셋 레벨)가, 수직 신호선(22)을 통해 컬럼 회로군(13)의 컬럼 회로에 공급된다.

그 후, 판독행1에서는, 전송 펄스(φTRF)를 상승시켜 전송 트랜지스터(24)를 온 상태로 함으로써, 포토 다이오드(23)에 축적된 광전자를 FD부(28)에 전송한다. 그리고, 전송 펄스(φTRF)에 의한 전송 후 FD부(28)의 전위(신호 레벨)가, 수직 신호선(22)을 통해 컬럼 회로군(13)의 컬럼 회로에 공급된다. 컬럼 회로군(13)의 각 컬럼 회로는, 리셋 레벨과 신호 레벨의 차이를 계산하고, 다음 단계의 처리로 진행한다.

한편, 셔터행1에서는, 선택 트랜지스터(27)를 오프 한 상태에서(선택 펄스 (φSEL)를 낮은 레벨로 유지한 상태에서), 판독행1의 전송 펄스(φTRF)와 동시에, 리셋 펄스(φRST)와 전송 펄스(φTRF)를 각각 상승시켜, 리셋 트랜지스터(25)와 전송 트랜지스터(24)를 동시에 온 상태로 함으로써, 포토 다이오드(23)를 리셋한다.

［제2 기간의 상세］

판독행2에서는, 선택 펄스(φSEL)를 상승시켜 선택 트랜지스터(27)를 온 상태 하고, 리셋 펄스(φRST)를 상승시켜 리셋 트랜지스터(25)를 온 상태로 함으로써, FD부(28)를 리셋한다. 그리고, 리셋 펄스(φRST)에 의한 리셋 후 FD부(28)의 전위(리셋 레벨)가, 수직 신호선(22)을 통해 컬럼 회로군(14)의 컬럼 회로에 공급된다.

그 후, 판독행2에서는 전송 펄스(φTRF)를 상승시켜 전송 트랜지스터(24)를 온 상태로 함으로써, 포토 다이오드(23)에 축적된 광전자를 FD부(28)에 전송한다. 그리고, 전송 펄스(φTRF)에 의한 전송 후 FD부(28)의 전위(신호 레벨)가, 수직 신호선(22)을 통해 컬럼 회로군(14)의 컬럼 회로에 공급된다. 컬럼 회로군(14)의 컬럼 회로는, 리셋 레벨과 신호 레벨의 차이를 계산하고, 다음 단계로 처리를 진행한다.

한편, 셔터행2에서는, 선택 트랜지스터(27)를 오프 한 상태에서(선택 펄스(φSEL)를 낮은 레벨로 유지한 상태에서), 판독행2의 전송 펄스(φTRF)와 동시에, 리셋 펄스(φRST)와 전송 펄스(φTRF)를 각각 상승시켜, 리셋 트랜지스터(25)와 전송 트랜지스터(24)를 동시에 온 상태로 함으로써, 포토 다이오드(23)를 리셋한다.

그리고, 제1 기간 동안 판독행1, 셔터행2 및 컬럼 회로군(13)에 실행된 동작 과, 제2 기간 동안 판독행2, 셔터행2 및 컬럼 회로군(14)에 실행된 동작은, 실질적으로 동일하다.

［제3 기간의 상세］

제3 기간은, 컬럼 회로군(13, 14)의 각 컬럼 회로의 출력을, 각각 대응하는 수평 신호선(153, 163)을 통해 출력 회로(17, 18)에 전송하는 수평 전송 기간에 상당한다. 본 실시예에서는, 수평 전송 기간의 종료 후, 수직 구동 회로(12)에 의해 주사되는 행이 다른 행으로 진행한다. 상기와 동일한 동작이 다음의 행에서 반복된다.

상기의 동작에서, 판독행1의 축적 시간이 종료되는 타이밍은, 판독행1의 전송 펄스(φTRF)의 하강의 타이밍에 의해 결정된다. 한편, 셔터행1에서는, 판독행1의 전송 펄스(φTRF)의 하강과 동시에, 전송 펄스(φTRF)와 리셋 펄스(φRST)를 하강시켜 포토 다이오드(23)를 리셋한다. 이와 같이 제1 기간 동안 판독행1과 셔터행1의 각 전송 펄스(φTRF)를 동시에 하강시킴으로써, 제1 계통의 판독행1의 축적 시간1은, 정확히 4H로 된다.

마찬가지로, 판독행2의 축적 시간이 종료되는 타이밍은, 판독행2의 전송 펄스(φTRF)의 하강의 타이밍에 의해 결정된다. 한편, 셔터행2에서는, 판독행2의 전송 펄스(φTRF)의 하강과 동시에, 전송 펄스(φTRF)와 리셋 펄스(φRST)를 하강시켜, 포토 다이오드(23)를 리셋한다. 이와 같이 제2 기간 동안 판독행2와 셔터행2의 하강과 동시에 각 전송 펄스(φTRF)를 하강시킴으로써, 제2 계통의 판독행2의 축적 시간2는, 정확히 8H로 된다. 따라서, 축적 시간1과 축적 시간2의 비는, 정확 하게 정수배(1:2)의 관계로 설정된다.

또한, 판독행1의 축적 시간1과 판독행2의 축적 시간2의 비율이 1:2 관계로, 즉, 2의 누승(1, 2, 4, 8, 16, …)배의 관계로 설정되므로, 이후 단계의 화상 처리 회로에 의해 다이나믹 레인지를 확대하기 위한 신호 처리(합성 처리)가 간단하게 된다.

또한, 종래 기술에서는, 셔터행2가 사용되지 않는다. 따라서, 판독행2의 축적 시간은, 판독행1의 전송 펄스(φTRF)에 의해 포토 다이오드(23)를 리셋하고 나서, 8행 주사 후 판독행2의 전송 펄스(φTRF)에 의해 포토 다이오드(23)의 신호를 판독할 때까지의 시간에 상당한다. 상기 축적 시간은, 1H 기간 동안 실행된 동작의 지연 시간을 포함하기 때문에, 판독행1로부터 판독행2까지의 행 간격이 8행으로 설정되어도, 판독행2의 축적 시간은 정확히 8H로 되지 않는다. 이러한 시간적인 오차는, 1H 기간 동안 차지하는 수평 전송 기간(제3 기간)이 길면, 상대적으로 작아진다. 그러나, 이러한 오차는 고정밀도 이미지 센서에서 문제로 된다.

또한, 처리의 고속화를 위해서, 예를 들면, 컬럼 회로군(13, 14)의 각 컬럼 회로는, 수직 신호선(22)으로부터 신호를 취득하면서 상기 취득된 신호를 수평 구동 회로(15, 16)에 차례로 출력하는 파이프라인형의 구성을 사용할 수 있다. 이 경우에는, 도 8에 나타낸 바와 같이, 1H 기간은, 상기 제1 기간(셔터행1의 셔터 동작과, 판독행1로부터의 판독 동작이 실행되는 기간)과 제2 기간(셔터행2의 셔터 동작과, 판독행2로부터의 판독 동작이 실행되는 기간)으로 구분된다. 1H 기간 동안, 현재 행으로부터 신호의 판독을 행하면서, 이전 행으로부터 판독된 신호의 수평 전 송이 동시에 실행된다. 따라서, 셔터행2가 없으면, 상기 시간적인 오차의 영향이 1H 기간에서 커지고, 시간 지연에 대한 문제가 표면화된다.

또, 리셋 펄스(φRST)와 전송 펄스(φTRF)는, 포토 다이오드(23)의 리셋을 확실하게 행하기 위하여, 셔터행1과 셔터행2에서 동시에 상승 및 하강된다. 이 경우에, 선택 트랜지스터(27)가 온 상태로 되지 않기 때문에, 화소 내의 퍼텐셜은 신호 판독시 퍼텐셜과 약간 상이하다. 따라서, 포토 다이오드(23)는 전송 펄스(φTRF)에 의해 약간 상이한 방법으로 리셋된다. 그러나, 광전 변환 소자로서의 포토 다이오드(23)를 완전 전송할 수 있는 매립형 포토 다이오드를 사용함으로써, 포토 다이오드(23)의 광전자가 불균일이 없는 상태로 리셋되어, 화질이 향상될 수 있다.

또한, 셔터행2는, 축적 시간을 낭비하지 않기 위하여, 판독행1의 다음 행에 배치된다. 고 감도가 요구되지 않는 경우에는, 셔터행2는 2행 이상으로 판독행1의 이후의 행으로 설정될 수 있다.

또한, 셔터행1과 판독행1의 양쪽에, 동일한 소스로부터 전송 펄스(φTRF)를 제공하는 것이 바람직하고, 셔터행2과 판독행2의 양쪽에도, 동일한 소스로부터 전송 펄스(φTRF)를 제공하는 것이 바람직하지만, 반드시 그렇지 않아도 된다.

또한, 셔터행1과 판독행1의 관계에서, 셔터행1의 전송 펄스(φTRF)와 판독행1의 전송 펄스(φTRF)의 상승 및 하강의 타이밍이, 반드시 동일하게 설정될 필요는 없다. 신호 전하의 축적 시간이, 전송 펄스(φTRF)의 상승이 아니라, 하강의 타이밍에서 결정되기 때문에, 셔터행1과 판독행1에 전송 펄스(φTRF)의 하강 타이밍의 조절이 매우 중요하다.

또, 셔터행1과 판독행1에 전송 펄스(φTRF)의 하강 타이밍을 조절할 때의 정밀도는, 고체 촬상 장치(10)의 용도에 의해 실용상 오차로서 허용되는 범위 내에 억제되어야 한다. 예를 들면, 타이밍이 마스터 클록(MCK)의 클록 사이클만큼 어긋나 있어도, 타이밍은 실용상 문제로 될 수 없다. 마찬가지로, 셔터행2과 판독행2에 대해서도, 셔터행2의 전송 펄스(φTRF)와 판독행2의 전송 펄스(φTRF)의 상승이나 하강 타이밍은, 반드시 동일하게 설정될 필요는 없다.

［제2 실시예의 장치 구성］

도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 고체 촬상 장치의 바람직한 구성의 개략을 나타낸 시스템 구성도이다. 도시된 고체 촬상 장치(10)는, 상기 제1 실시예에 따른 시스템 구성과 비교해, 컬럼 회로군(13), 수평 구동 회로(15), 및 출력 회로(17)를 포함하지 않는다. 그 이외에는, 고체 촬상 장치(10)는 상기 제1 실시예와 동일한 구성 요소를 포함한다. 이 실시예에서는, 컬럼 회로군(14)이 수직 신호선(22)의 일단면에만 설치되므로, 1열에 하나의 컬럼 회로만이 존재한다.

［제2 실시예에 따른 제1 주사 방식］

도 10은 본 발명의 제2 실시예에 따른 고체 촬상 장치(10)를 사용하여 화소행을 주사하는 경우에 적용 가능한 제1 주사 방식을 설명하는 도면이다. 도면의 상단에 숫자(1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8,…)는, 경시적인 주사의 순서를 나타낸다. 1H 기간 동안 1 판독행만이 선택되고, 2H 기간을 걸쳐 1행씩을 주사한다. 또한, 셔터행의 2계통과 판독행의 2 계통이 주사된다. 이 실시예에서는, 셔터행 또는 판독행의 각 계통에 대하여, 선두를 달리는 계통을 제1 계통으로 하고, 그 다음을 달 리는 계통을 제2 계통으로 한다. 도시된 바와 같이, 제1 계통의 판독행이 짝수(2, 4, 6, …)번째에 주사되는 경우에는, 제2 계통의 판독행은 홀수(7, 9, 11, …)번째에 주사된다.

또한, 셔터행의 제1 계통만이 주사되는 주사 방식에서는, 2계통의 판독행이 1H 기간 동안 동시에 동작되지 않도록, 제1 계통의 판독행과 제2 계통의 판독행 사이의 간격이 설정되면, 제1 계통의 판독행의 축적 시간1이, 예를 들면 2H 기간으로 설정된 경우에, 제2 계통의 판독행의 축적 시간2는 필연적으로 1H 기간의 홀수배에 상당한다. 따라서, 축적 시간1과 축적 시간2의 비율은, 2의 누승배의 관계로 설정될 수 없다. 또한, 이 구성을 확장하여, 3 계통 이상의 판독행을 병행하여 주사하는 경우에도, 축적 시간과 그 비율이 마찬가지의 이유에 의해 제약된다. 따라서, 촬영 조건에 따른 바람직한 값을 선택하는데 많이 제약이 부과되고, 촬영이 바람직하지 않은 조건하에서 실행되는데, 이것은 제어의 복잡성의 증가 및 화질의 저하에 이르게 한다.

그래서, 제2 실시예에 따른 제1 주사 방식은, 제1 계통의 판독행의 뒤(다음 행)에, 제2 계통의 셔터행의 주사를 삽입함으로써, 축적 시간의 비율이 2의 누승배의 관계로 설정된다. 보다 구체적으로는, 제1 계통의 셔터행과 판독행의 행 간격이 1행으로 설정되고, 제2 계통의 셔터행과 판독행의 행 간격이 4행으로 설정된다. 또한, 제1 계통의 판독행의 다음의 행이 제2 계통의 셔터행으로 설정된다. 즉, 제2 계통, 즉 최종 계통의 판독행 이외의 판독행(본 예에서는, 제1 계통의 판독행)의 다음 행은 다음 계통(본 예에서는, 제2 계통)의 셔터행으로 취급된다. 그러므로, 최종 계통 이외의 판독행은, 다음 1H 기간 동안 다음 계통의 셔터행으로 사용된다.

또한, 제1 주사 방식에서는, 1번째의 기간 동안 제1 계통의 셔터행이 주사되고, 2번째의 기간 동안 제1 계통의 판독행이 주사된다. 3번째의 기간 동안, 제1 계통의 셔터행과 제2 계통의 셔터행이 주사된다. 4번째의 기간 동안, 제1 계통의 판독행이 주사된다. 다음에, 5번째의 기간 동안, 제1 계통의 셔터행과 제2 계통의 셔터행이 주사되고, 6번째의 기간 동안, 제1 계통의 판독행이 주사된다. 7번째의 기간 동안, 제1 계통 및 제2 계통의 셔터행 및 제2 계통의 판독행이 주사된다. 그 후에는, 짝수 번째의 기간 동안 제1 계통의 판독행이 주사되고, 홀수 번째의 기간 동안, 제1 계통 및 제2 계통의 셔터행과 제2 계통의 판독행이 주사된다.

상기 설명된 주사 방식에서, 셔터행을 주사하고 나서 판독행을 주사할 때까지의 기간(축적 시간1)이 제1 계통에서 1H 기간으로 되고, 셔터행을 주사하고 나서 판독행을 주사할 때까지의 기간(축적 시간2)이 제2 계통에서, 1H의 4배로 되는 4H 기간으로 된다. 따라서, 제1 계통의 축적 시간1과 제2 계통의 축적 시간2의 비율이 1:4의 관계, 즉, 2의 누승배의 관계로 된다.

［제2 실시예에 따른 제2 주사 방식］

도 11은 본 발명의 제2 실시예에 따른 고체 촬상 장치(10)를 사용하여 화소행을 주사하는 경우에 적용 가능한 제2 주사 방식을 설명하는 도면이다. 도시된 제2 주사 방식에서는, 제1 계통의 셔터행과 판독행의 행 간격이 2행으로 설정되고, 제2 계통의 셔터행과 판독행의 행 간격이 8행으로 설정된다. 제1 계통의 판독행의 다음 행이 제2 계통의 셔터행으로 사용된다. 제2 계통 즉, 최종 계통의 판독행 이 외의 판독행(본 예에서는, 제1 계통의 판독행)의 다음의 행이 다음 계통(본 예에서는, 제2 계통)의 셔터행으로 취급된다. 그러므로, 최종 계통 이외의 판독행은, 다음의 1H 기간 동안 다음 계통의 셔터행으로 사용된다.

또한, 제2 주사 방식에서는, 1번째의 기간 동안, 제1 계통의 셔터행이 주사된다. 2번째의 기간 동안, 어떠한 행도 주사되지 않는다. 3번째의 기간 동안, 제1 계통의 셔터행과 제1 계통의 판독행이 주사되고, 4번째의 기간 동안, 제2 계통의 셔터행이 주사된다. 그 다음에, 5번째의 기간 동안, 제1 계통의 셔터행과 제1 계통의 판독행이 주사된다. 6번째의 기간 동안, 제2 계통의 셔터행이 주사된다. 7번째의 기간 동안, 제1 계통의 셔터행과 제1 계통의 판독행이 주사된다.

그 다음에, 8번째의 기간 동안, 제2 계통의 셔터행이 주사된다. 9번째의 기간 동안, 제1 계통의 셔터행과 제1 계통의 판독행이 주사된다. 그 다음에, 10번째의 기간 동안, 제2 계통의 셔터행이 주사되고, 11번째의 기간 동안, 제1 계통의 셔터행과 제1 계통의 판독행이 주사된다. 그 다음에, 12번째의 기간 동안, 제2 계통의 셔터행과 제2 계통의 판독행이 주사된다. 13번째의 기간 동안, 제1 계통의 셔터행과 제1 계통의 판독행이 주사된다. 그 이후, 짝수 번째의 기간 동안 제2 계통의 셔터행과 제2 계통의 판독행이 주사된다. 홀수 번째의 기간 동안, 제1 계통의 셔터행과 제1 계통의 판독행이 주사된다.

상기 설명된 주사 방식에서, 제1 계통에서는, 셔터행을 주사하고 나서 판독행을 주사할 때까지의 기간(축적 시간1)이 1H의 2배로 되는 2H 기간으로 되고, 제2 계통에서는, 셔터행을 주사하고 나서 판독행을 주사할 때까지의 기간(축적 시간2) 이 1H의 8배로 되는 8H 기간으로 된다. 그러므로, 제1 계통의 축적 시간1과 제2 계통의 축적 시간2의 비율은, 상기 제1 주사 방식의 경우에서와 같이, 1:4의 관계, 즉, 2의 누승배의 관계로 된다.

또한, 상기 제1 주사 방식(도 10) 및 제2 주사 방식(도 11) 중 어느 하나의 주사 방식이 사용되는 경우에는, 1H 기간 동안, 제1 계통 및 제2 계통의 셔터행과 판독행에 도 12에 도시된 동작 타이밍으로, 동작이 실행된다. 보다 구체적으로는, 1H 기간은 2개의 기간(제1 기간, 제2 기간)으로 구분된다. 제1 기간 동안, 셔터 동작이 판독행으로부터 판독 동작과 동시에 셔터행에 실행된다. 제2 기간 동안, 수평 구동 회로(16)는 수평 전송을 실행한다.

［제1 기간의 상세］

판독행에서는, 선택 펄스(φSEL)를 상승시켜(고레벨로 하여), 선택 트랜지스터(27)를 온 상태로 하고, 리셋 펄스(φRST)를 상승시켜 리셋 트랜지스터(25)를 온 상태로 함으로써, FD부(28)를 리셋한다. 그리고, 리셋 펄스(φRST)에 의한 리셋 후의 FD부(28)의 전위(리셋 레벨)가, 수직 신호선(22)을 통해 컬럼 회로군(14)의 컬럼 회로에 공급된다.

그 후, 판독행에, 전송 펄스(φTRF)를 상승시켜 전송 트랜지스터(24)를 온 상태로 함으로써, 포토 다이오드(23)에 축적된 광전자를 FD부(28)에 전송한다. 그리고, 전송 펄스(φTRF)에 의해 발생된 전송 후의 FD부(28)의 전위(신호 레벨)가, 수직 신호선(22)을 통해 컬럼 회로군(14)의 컬럼 회로에 공급된다. 컬럼 회로군(14)의 각 컬럼 회로는, 리셋 레벨과 신호 레벨의 차이를 계산하고, 다음 단계로 처리를 진행한다.

한편, 셔터행에서는, 선택 트랜지스터(27)를 오프 한 상태에서(선택 펄스(φSEL) 낮은 레벨로 한 상태에서), 판독행의 전송 펄스(φTRF)와 동시에, 리셋 펄스(φRST)와 전송 펄스(φTRF)를 각각 상승시켜, 리셋 트랜지스터(25)와 전송 트랜지스터(24)를 동시에 온 상태로 함으로써, 포토 다이오드(23)를 리셋한다.

［제2 기간의 상세］

제2 기간은, 컬럼 회로군(14)의 각 컬럼 회로로부터의 출력을, 수평 신호선(163)을 통해 출력 회로(18)에 전송하는 수평 전송 기간에 상당한다.

상기에서 설명된 동작에서는, 제1 기간 동안 셔터행과 판독행의 각 전송 펄스(φTRF)가 동시에 하강되므로, 셔터행의 셔터 동작이, 상기 셔터행의 다음에 오는 판독행의 판독 동작과 동시에 실행된다. 따라서, 제1 주사 방식(도 10)의 경우에는, 제1 계통의 판독행의 축적 시간1이 정확히 1H로 되고, 제2 계통의 판독행의 축적 시간2가 정확히 4H로 된다. 또한, 제2 주사 방식(도 11)의 경우에는, 제1 계통의 판독행의 축적 시간1이 정확히 2H로 되고, 제2 계통의 판독행의 축적 시간2가 정확히 8H로 된다. 따라서, 어느 주사 방식이 사용된 경우에도, 축적 시간1과 축적 시간2의 비율은, 정확하게 정수배의 관계로 된다.

도 13은 컬럼 회로군(14)의 컬럼 회로에 파이프라인형 구성이 사용된 경우에 실행되는 동작을 나타낸다. 어느 경우에도, 셔터행의 셔터 동작과, 판독행으로부터의 판독 동작을, 동일한 기간 동안 동시에 실행함으로써, 축적 시간1과 축적 시간2의 비율이 정확하게 정수배의 관계로 된다.

도 10에 나타낸 제1 주사 방식이 사용된 경우에는, 2개의 셔터행(제1 계통의 셔터행과 제2 계통의 셔터행)이 주사되는 기간과 어떠한 셔터행도 전혀 주사되지 않는 기간이, 주사 순서에서 3번째 기간 이후, 교대로 반복된다. 예를 들면, 3번째의 기간 동안, 2개의 셔터행이 주사된다. 그러나, 4번째의 기간 동안, 판독행만이 주사되고, 어떠한 셔터행도 주사되지 않는다. 2개의 셔터행이 주사될 때에는, 제1 계통의 셔터행과 제2 계통의 셔터행이 상기 도 12에 나타낸 동작 타이밍에 기초하여, 동시에 주사된다. 또한, 주사 순서에 따라 전원 등에 대하여 부하가 변화되지 않도록, 더미행(dummy rows)을 준비하는 것이 바람직하다. 보다 구체적으로는, 2개의 셔터행이 주사될 때에는, 더미행이 주사되지 않고, 셔터행이 주사되지 않을 때에는, 더미행이 주사되는 것이 바람직하다. 이러한 구성으로, 예를 들면 전원 레벨이 낮은 경우 등에 발생하는 수평선이 억제될 수 있다.

［제2 실시예에 따른 제3 주사 방식］

도 14는 본 발명의 제2 실시예에 따른 고체 촬상 장치를 사용하여 화소행을 주사하는 경우에 적용 가능한 제3 주사 방식을 나타낸 도면이다. 1H 기간 동안 1행만이 선택되고, 4H 기간을 걸쳐 1행을 주사한다. 또한, 셔터행의 4계통과 판독행의 4계통이 주사된다. 본 예에서는, 셔터행 및 판독행의 각 계통에 대하여, 선두 계통이 제1 계통으로 되고, 상기 제1 계통 다음 계통이 제2 계통으로 되고, 상기 제2 계통 다음 계통이 제3 계통으로 되고, 최후 계통이 제4 계통으로 된다.

본 제2 실시예에 따른 제3 주사 방식에서는, 제1 계통의 셔터행과 판독행의 행 간격이 1행으로 설정된다. 제2 계통의 셔터행과 판독행의 행 간격이 4행으로 설정된다. 제3 계통의 셔터행과 판독행의 행 간격이 8행으로 설정된다. 제4 계통의 셔터행과 판독행의 행 간격이 16행으로 설정된다. 제1 계통의 판독행의 다음 행이 제2 계통의 셔터행으로 설정된다. 제2 계통의 판독행의 다음 행이 제3 계통의 셔터행으로 설정된다. 제3 계통의 판독행의 다음 행이 제4 계통의 셔터행으로 설정된다. 즉, 최종 계통으로 되는 제4 계통의 판독행 이외의 판독행(본 예에서는, 제1 계통 내지 제3 계통의 판독행)의 다음 행이 다음의 계통의 셔터행으로 설정된다. 따라서, 최종 계통 이외의 판독행은, 다음의 1H 기간 동안 다음 계통의 셔터행으로 사용된다.

또한, 제3 주사 방식에서는, 4 계통의 판독행 중, 2 계통 이상의 판독행이 1H 기간 동안 동시에 주사되지 않도록, 다음과 같은 단계로 각 계통의 셔터행과 판독행이 주사된다. 특히, 1번째의 기간 동안, 제1 계통의 셔터행이 주사되고, 2번째의 기간 동안, 제1 계통의 판독행이 주사된다. 3번째의 기간 동안, 제2 계통의 셔터행이 주사되고, 4번째의 기간 동안, 어느 행도 주사되지 않는다. 그 다음에, 5번째의 기간 동안, 제1 계통의 셔터행이 주사되고, 6번째의 기간 동안, 제1 계통의 판독행이 주사된다. 7번째의 기간 동안, 제2 계통의 셔터행과 제2 계통의 판독행이 주사된다. 8번째의 기간 동안, 제3 계통의 셔터행이 주사된다.

그 다음에, 9번째의 기간 동안, 제1 계통의 셔터행이 주사되고, 10번째의 기간 동안, 제1 계통의 판독행이 주사된다. 11번째의 기간 동안, 제2 계통의 셔터행과 제2 계통의 판독행이 주사된다. 12번째의 기간 동안, 제3 계통의 셔터행이 주사된다. 그 다음에, 13번째의 기간 동안, 제1 계통의 셔터행이 주사되고, 14번째 의 기간 동안, 제1 계통의 판독행이 주사된다. 15번째의 기간 동안, 제2 계통의 셔터행과 제2 계통의 판독행이 주사된다. 16번째의 기간 동안, 제3 계통의 셔터행과 제3 계통의 판독행이 주사된다.

다음에, 17번째의 기간 동안, 제1 계통의 셔터행과 제4 계통의 셔터행이 주사되고, 18번째의 기간 동안, 제1 계통의 판독행이 주사된다. 19번째의 기간 동안, 제2 계통의 셔터행과 제2 계통의 판독행이 주사되고, 20번째의 기간 동안, 제3 계통의 셔터행과 제3 계통의 판독행이 주사된다. 다음에, 21번째의 기간 동안, 제1 계통의 셔터행과 제4 계통의 셔터행이 주사되고, 22번째의 기간 동안, 제1 계통의 판독행이 주사되고, 23번째의 기간 동안, 제2 계통의 셔터행과 제2 계통의 판독행이 주사되고, 24번째의 기간 동안, 제3 계통의 셔터행과 제3 계통의 판독행이 주사된다.

그 다음에, 25번째의 기간 동안, 제1 계통의 셔터행과 제4 계통의 셔터행이 주사되고, 26번째의 기간 동안, 제1 계통의 판독행이 주사된다. 27번째의 기간 동안, 제2 계통의 셔터행과 제2 계통의 판독행이 주사되고, 28번째의 기간 동안, 제3 계통의 셔터행과 제3 계통의 판독행이 주사된다. 다음에, 29번째의 기간 동안, 제1 계통의 셔터행과 제4 계통의 셔터행이 주사되고, 30번째의 기간 동안, 제1 계통의 판독행이 주사된다. 31번째의 기간 동안, 제2 계통의 셔터행과 제2 계통의 판독행이 주사되고, 32번째의 기간 동안, 제3 계통의 셔터행과 제3 계통의 판독행이 주사된다.

다음에, 33번째의 기간 동안, 제1 계통의 셔터행과 제4 계통의 셔터행, 및 제4 계통의 판독행이 주사되고, 34번째의 기간 동안, 제1 계통의 판독행이 주사된다. 35번째의 기간 동안, 제2 계통의 셔터행과 제2 계통의 판독행이 주사되고, 36번째의 기간 동안, 제3 계통의 셔터행과 제3 계통의 판독행이 주사된다. 그 이후, 33번째 내지 36번째의 기간 동안 실행된 것과 마찬가지의 주사 동작이 4H 기간마다 반복된다.

상기 설명된 주사 방식에서, 제1 계통에서는, 제1 계통의 셔터행을 주사하고 나서 제1 계통의 판독행을 주사할 때까지의 기간(축적 시간1)이 1H 기간으로 설정된다. 제2 계통에서는, 제2 계통의 셔터행을 주사하고 나서 제2 계통의 판독행을 주사할 때까지의 기간(축적 시간2)이 1H의 4배로 되는 4H 기간으로 설정된다. 또한, 제3 계통에서는, 제3 계통의 셔터행을 주사하고 나서 제3 계통의 판독행을 주사할 때까지의 기간(축적 시간3)이 1H의 8배로 되는 8H 기간으로 설정된다. 제4 계통에서는, 제4 계통의 셔터행을 주사하고 나서 제4 계통의 판독행을 주사할 때까지의 기간(축적 시간4)이 1H의 16배로 되는 16H 기간으로 설정된다. 따라서, 제1 계통의 축적 시간1, 제2 계통의 축적 시간2, 제3 계통의 축적 시간3, 제4 계통의 축적 시간4의 비율은, 1:4:8:16의 관계, 즉, 2의 누승배의 관계로 된다.

또한, 1H 기간 동안 실행된 동작에서는, 제1 계통 내지 제4 계통의 셔터행과 판독행의 주사의 타이밍(펄스의 상승과 하강의 타이밍)이, 상기 도 12와 같이 설정된다. 따라서, 제1 계통의 판독행의 축적 시간1은 정확히 1H로 되고, 제2 계통의 판독행의 축적 시간2는 정확히 4H로 된다. 또한, 제3 계통의 판독행의 축적 시간3은 정확히 8H로 되고, 제4 계통의 판독행의 축적 시간4는 정확히 16H로 된다. 따 라서, 축적 시간1, 축적 시간2, 축적 시간3 및 축적 시간4의 비율은, 정확하게 정수배의 관계로 된다.

상기에서는 판독행의 계통수가 2의 누승인 경우(상기한 예에서는, 2 계통의 경우와 4 계통의 경우)에 대하여 설명하였다. 이하에서는, 판독행의 계통수가 2의 누승이 아닌 경우가 설명된다. 예를 들면, 판독행의 계통수가 3 계통인 경우가 설명된다. 판독행의 계통수를 3 계통으로 한 경우, 축적 시간이 판독행의 각 계통마다 변화되면(예를 들면, 1H, 4H, 8H에서 2H, 8H, 16H로 변화되면), 셔터행을 넣는 방법도 변화되기 때문에, 예를 들면 동작에 약간 영향을 미칠 수 있다.

따라서, 본 발명의 실시예에서는, 3 계통의 판독행의 각 계통의 판독행이 그 기간 동안 주사되도록 설정되는데, 여기서 I는 잉여류 중 하나에 속하는 순번(예를 들면, 3n, 3m+1, 또는 3p+2번째로 되는 순번, 여기서 n, m, p는 정수임)이다. 이것은, 2 이상의 그 외의 다른 정수에 대해서도, 마찬가지로 적용될 수 있다. 예를 들면, 판독행의 2계통을 사용하는 경우, 상기 도 10에 나타낸 주사 방식에서는, 제1 계통의 판독행이 2번째, 4번째, 6번째, 8번째,… 기간 동안(즉, 2로 나눌 때 그 나머지의 수가 0으로 되는 순서) 주사되고, 제2 계통의 판독행이 7번째, 9번째, 11번째, 13번째,… 기간 동안(즉, 2로 나눌 때 그 나머지가 1로 되는 순서) 주사된다. 또, 상기 도 11에 나타낸 주사 방식에서는, 제1 계통의 판독행이, 3번째, 5번째, 7번째, 9번째,… 기간 동안(즉, 2로 나눌 때 그 나머지가 1로 되는 순서) 주사되고, 제2 계통의 판독행이, 12번째, 14번째, 16번째, 18번째,… 기간 동안(즉, 2로 나눌 때 그 나머지가 0으로 되는 순서) 주사된다.

또, 상기 도 14에 나타낸 주사 방식에서는, 제1 계통의 판독행이, 2번째, 6번째, 10번째, 14번째,… 기간 동안(즉, 4로 나눌 때 그 나머지가 2로 되는 순서) 주사되고, 제2 계통의 판독행이, 7번째, 11번째, 15번째, 19번째,… 기간 동안(즉, 4로 나눌 때 그 나머지가 3으로 되는 순서) 주사된다. 또한, 제3 계통의 판독행이, 16번째, 20번째, 24번째, 28번째,… 기간 동안(즉, 4로 나눌 때 그 나머지가 0으로 되는 순서) 주사되고, 제4 계통의 판독행이, 33번째, 37번째, 41번째, 45번째,… 기간 동안(즉, 4로 나눌 때 그 나머지가 1로 되는 순서) 주사된다.

즉, 본 발명의 실시예에서는, q(여기서, "q"는 2 이상의 정수) 계통의 판독행에서는, 각 "q" 계통의 판독행이 q의 서로 상이한 잉여류에 속하는 순서로 주사되고, 또한 원하는 축적 시간을 얻도록, 제1 계통의 판독행으로부터 최종 계통의 판독행까지의 사이에 최대 q계통의 셔터행이 적당히 삽입되어, 원하는 축적 시간(각 계통의 축적 시간의 비율이 2의 누승배의 관계로 된다)을 실현한다. 특히, 판독행의 계통수 q가 2의 누승으로 되는 정수의 경우에는, 셔터행과 판독행이 1:1의 관계로 대응되도록 셔터행을 q계통(판독행과 같은 수의 계통)으로 하고, 최종 계통(최후의 계통) 이외의 판독행은, 다음의 1H 기간 동안 셔터행으로 사용된다. 이러한 소정의 법칙을 사용하여 화소행의 선택 주사를 행하는 것이, 축적 시간을 절약하는 관점에서 바람직하다.

［제2 실시예의 제4 주사 방식］

도 15는 본 발명의 제2 실시예에 따른 고체 촬상 장치를 사용하여 화소행을 주사하는 경우에 적용 가능한 제4 주사 방식을 설명하는 도면이다. 먼저, 1H 기간 동안 1 판독행만이 선택되고, 3H 기간을 걸쳐 1행씩을 주사한다. 또한, 셔터행의 2 계통 및 판독행의 3계통이 주사된다. 이 예에서는, 셔터행 및 판독행의 각 계통에서, 선두 계통을 제1 계통으로 하고, 상기 제1 계통의 다음 계통을 제2 계통으로 하고, 상기 제2 계통의 다음 계통을 제3 계통으로 한다.

제2 실시예에 따른 제4 주사 방식에서는, 제1 계통의 셔터행과 판독행의 행 간격이 1행으로 설정된다. 제2 계통의 셔터행과 판독행의 행 간격이 4행으로 설정된다. 제2 계통의 판독행과 제3 계통의 판독행의 행 간격이 8행으로 설정된다. 제1 계통의 판독행의 다음 행이 제2 계통의 셔터행으로 설정된다.

또한, 제4 주사 방식에서는, 상기 3계통의 판독행 중 2계통 이상의 판독행이 1H 기간 동안 동시에 주사되지 않도록, 각 계통의 셔터행과 판독행이 다음과 같은 단계로 주사된다. 보다 구체적으로는, 1번째의 기간 동안, 제1 계통의 셔터행이 주사되고, 2번째의 기간 동안, 제1 계통의 판독행이 주사된다. 3번째의 기간 동안, 제2 계통의 셔터행이 주사된다. 그 다음에, 4번째의 기간 동안, 제1 계통의 셔터행이 주사되고, 5번째의 기간 동안, 제1 계통의 판독행이 주사된다. 6번째의 기간 동안, 제2 계통의 셔터행이 주사된다.

그 다음에, 7번째의 기간 동안, 제1 계통의 셔터행과 제2 계통의 판독행이 주사되고, 8번째의 기간 동안, 제1 계통의 판독행이 주사된다. 9번째의 기간 동안, 제2 계통의 셔터행이 주사된다. 다음에, 10번째의 기간 동안, 제1 계통의 셔터행과 제2 계통의 판독행이 주사된다. 11번째의 기간 동안, 제1 계통의 판독행이 주사되고, 12번째의 기간 동안, 제2 계통의 셔터행이 주사된다.

다음에, 13번째의 기간 동안, 제1 계통의 셔터행과 제2 계통의 판독행이 주사된다. 14번째의 기간 동안, 제1 계통의 판독행이 주사되고, 15번째의 기간 동안, 제2 계통의 셔터행과 제3 계통의 판독행이 주사된다. 그 후에, 13번째 내지 15번째 기간 동안 실행된 것과 마찬가지의 주사가 3H 기간마다 반복된다.

상기 설명된 주사 방식에서, 제1 계통에서는, 제1 계통의 셔터행을 주사하고 나서 제1 계통의 판독행을 주사할 때까지의 기간(축적 시간1)이 1H 기간으로 된다. 제2 계통에서는, 제2 계통의 셔터행을 주사하고 나서 제2 계통의 판독행을 주사할 때까지의 기간(축적 시간2)이 1H의 4배로 되는 4H 기간으로 된다. 또한, 제3 계통에서는, 제2 계통의 판독행을 주사하고 나서 제3 계통의 판독행을 주사할 때까지의 기간(축적 시간3)이 1H의 8배로 되는 8H 기간으로 된다. 따라서, 제1 계통의 축적 시간1, 제2 계통의 축적 시간2, 제3 계통의 축적 시간3의 비율은, 1:4:8의 관계, 즉, 2의 누승배의 관계로 된다.

또한, 1H 기간 동안 실행된 동작에서는, 제1 계통 내지 제3 계통의 셔터행과 판독행의 주사의 타이밍(펄스의 상승과 하강의 타이밍)이, 상기 도 12와 같이 설정된다. 그러므로, 제1 계통의 판독행의 축적 시간1은 정확히 1H로 되고, 제2 계통의 판독행의 축적 시간2는 정확히 4H로 된다. 또한, 제3 계통의 판독행의 축적 시간3은 정확히 8H로 된다. 따라서, 축적 시간1, 축적 시간2 및 축적 시간3의 비율은, 정확하게 정수배의 관계로 된다.

또한, 이 주사 방식에서는, 제1 계통의 판독행이 2번째, 5번째, 8번째, 11번째, … 기간 동안(즉, 3으로 나눈 나머지가 2로 되는 순서) 주사되고, 제2 계통의 판독행이, 7번째, 10번째, 13번째, 16번째, … 기간 동안(즉, 3으로 나눈 나머지가 1로 되는 순서) 주사된다. 또한, 제3 계통의 판독행이, 15번째, 18번째, 21번째, 24번째, … 기간 동안(즉, 3으로 나눈 나머지가 0으로 되는 순서) 주사된다.

［제2 실시예에 따른 제5 주사 방식］

도 16은 본 발명의 제2 실시예에 따른 고체 촬상 장치를 사용하여 화소행을 주사하는 경우에 적용 가능한 제5 주사 방식을 설명하는 도면이다. 먼저, 1H 기간 동안 1 판독행만이 선택되고, 3H기간을 걸쳐 1행씩을 주사한다. 또한, 셔터행과 판독행의 3 계통씩 주사된다. 이 예에서는, 셔터행 및 판독행의 각 계통에서, 선두 계통을 제1 계통으로 하고, 상기 제1 계통의 다음 계통을 제2 계통으로 하고, 상기 제2 계통의 다음 계통을 제3 계통으로 한다.

제2 실시예에 따른 제5 주사 방식에서는, 제1 계통의 셔터행과 판독행의 행 간격이 1행으로 설정된다. 제2 계통의 셔터행과 판독행의 행 간격이 4행으로 설정된다. 제3 계통의 셔터행과 판독행의 행 간격이 8행으로 설정된다. 제1 계통의 판독행의 다음 행이 제2 계통의 셔터행으로 설정된다. 제2 계통의 판독행으로부터 3행 뒤의 행이 제3 계통의 셔터행으로 설정된다.

또한, 제5 주사 방식에서는, 상기 3계통의 판독행 중 2계통 이상의 판독행이 1H 기간 동안 동시에 주사되지 않도록, 각 계통의 셔터행과 판독행이 다음과 같은 단계로 주사된다. 보다 구체적으로는, 1번째의 기간 동안, 제1 계통의 셔터행이 주사되고, 2번째의 기간 동안, 제1 계통의 판독행이 주사된다. 3번째의 기간 동안, 제2 계통의 셔터행이 주사된다. 그 다음에, 4번째의 기간 동안, 제1 계통의 셔터행이 주사되고, 5번째의 기간 동안, 제1 계통의 판독행이 주사된다. 6번째의 기간 동안, 제2 계통의 셔터행이 주사된다.

그 다음에, 7번째의 기간 동안, 제1 계통의 셔터행과 제2 계통의 판독행이 주사되고, 8번째의 기간 동안, 제1 계통의 판독행이 주사된다. 9번째의 기간 동안, 제2 계통의 셔터행이 주사된다. 다음에, 10번째의 기간 동안, 제1 계통의 셔터행, 제2 계통의 판독행, 및 제3 계통의 셔터행이 주사된다. 11번째의 기간 동안, 제1 계통의 판독행이 주사되고, 12번째의 기간 동안, 제2 계통의 셔터행이 주사된다.

그 다음에, 13번째의 기간 동안, 제1 계통의 셔터행, 제2 계통의 판독행, 및 제3 계통의 셔터행이 주사된다. 14번째의 기간 동안, 제1 계통의 판독행이 주사되고, 15번째의 기간 동안, 제2 계통의 셔터행이 주사된다. 다음에, 16번째의 기간 동안, 제1 계통의 셔터행, 제2 계통의 판독행, 및 제3 계통의 셔터행이 주사된다. 17번째의 기간 동안, 제1 계통의 판독행이 주사되고, 18번째의 기간 동안, 제2 계통의 셔터행과 제3 계통의 판독행이 주사된다. 그 후, 16번째 내지 18번째 기간 동안 실행된 것과 마찬가지의 주사가 3H 기간마다 반복된다.

상기 설명된 주사 방식에서, 제1 계통에서는, 제1 계통의 셔터행을 주사하고 나서 제1 계통의 판독행을 주사할 때까지의 기간(축적 시간1)이 1H 기간으로 된다. 제2 계통에서는, 제2 계통의 셔터행을 주사하고 나서 제2 계통의 판독행을 주사할 때까지의 기간(축적 시간2)이 1H의 4배로 되는 4H 기간으로 된다. 또한, 제3 계통에서는, 제3 계통의 셔터행을 주사하고 나서 제3 계통의 판독행을 주사할 때까지의 기간(축적 시간3)이 1H의 8배로 되는 8H 기간으로 된다. 그러므로, 제1 계통의 축적 시간1, 제2 계통의 축적 시간2, 제3 계통의 축적 시간3의 비율은, 1:4:8의 관계, 즉, 2의 누승배의 관계로 된다.

또한, 1H 기간 동안 실행된 동작에서는, 제1 계통 내지 제3 계통의 셔터행과 판독행의 주사의 타이밍(펄스의 상승과 하강의 타이밍)이, 상기 도 12와 같이 설정된다. 그러므로, 제1 계통의 판독행의 축적 시간1은 정확히 1H로 되고, 제2 계통의 판독행의 축적 시간2는 정확히 4H로 된다. 또한, 제3 계통의 판독행의 축적 시간3은 정확히 8H로 된다. 따라서, 축적 시간1, 축적 시간2 및 축적 시간3의 비율은, 정확하게 정수배의 관계로 된다.

또한, 이 주사 방식에서는, 제1 계통의 판독행이, 2번째, 5번째, 8번째, 11번째, … 기간 동안(즉, 3으로 나눈 나머지가 2로 되는 순서) 주사되고, 제2 계통의 판독행이, 7번째, 10번째, 13번째, 16번째, … 기간 동안(즉, 3으로 나눈 나머지가 1로 되는 순서) 주사된다. 또한, 제3 계통의 판독행이, 18번째, 21번째, 24번째, 27번째, … 기간 동안(즉, 3으로 나눈 나머지가 0으로 되는 순서) 주사된다.

그리고, 상기 실시예에서는, 피사체를 통과한 입사광의 강도를 검출하는 고체 촬상 장치가, 외부로부터 공급되는 물리량을 검출하는 물리량 검출 장치로서 예시되었다. 그러나, 본 발명은, 고체 촬상 장치에 한정되지 않고, 외부로부터 공급되는 물리량으로서 가시광선 이외의 전자파, 입자, 압력 및 화학물질의 분포 등을 시간에 비례하는 신호로서 검출하는 화소를, 행렬형으로 2차원 배치한 물리량 검출 장치에 일반적으로 적용된다.

［적용예］

상기한 실시예에 따른 고체 촬상 장치(10)는, 디지털 스틸 카메라 및 비디오 카메라 등의 촬상 장치에서, 그 촬상 장치(화상 입력 장치)로서 바람직하게 사용될 수 있다.

여기에서, 촬상 장치는, 촬상 장치로서의 고체 촬상 장치, 상기 고체 촬상 장치의 촬상면(수광면) 상에 피사체의 이미지 광을 결상시키는 렌즈군 등의 광학계를 포함하고, 휴대 전화기 등의 전자 기기에 장착되어 사용되는 카메라 모듈, 및 상기 카메라 모듈을 포함하는 디지털 스틸 카메라 및 비디오 카메라 등의 카메라 시스템을 가리킨다.

도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 촬상 장치의 구성의 일례를 나타낸 블록도이다. 본 실시예에 따른 촬상 장치는, 렌즈군을 포함하는 광학계(30), 고체 촬상 장치(10), DSP(Digital signal processor)로 이루어지는 신호 처리 회로(31), 프레임 메모리(frame memory)(32), 표시 장치(33), 기록 장치(34), 조작계(35), 전원계(36) 등을 구비한다. 상기 구성 요소 중, 상기 신호 처리 회로(31), 프레임 메모리(32), 표시 장치(33), 기록 장치(34), 조작계(35), 전원계(36)는 공통의 버스(bus)(37)에 접속되어 있다.

광학계(30)는 피사체로부터의 이미지 광(입사광)을 고체 촬상 장치(10)의 촬상면(화소 어레이)에 안내하는 것이다. 고체 촬상 장치(10)는 광학계(30)에 의해 촬상면에 결상된 이미지 광을 화소 단위로 전기 신호로 변환한다. 고체 촬상 장치(10)는, 원칩(one ship)으로서 형성될 수 있고, 신호 처리 회로(31) 및 프레임 메모리(32)로 함께 포장된 촬상 기능을 가지는 모듈로서 형성될 수 있다.

신호 처리 회로(31)는, 고체 촬상 장치(10)로부터 축적 시간(감도)을 바꾼 복수회의 주사(화소 신호의 판독)에 의해 출력되는 화상 신호를 합성함으로써, 다이나믹 레인지를 확대한 화상 신호를 생성한다. 프레임 메모리(32)는, 신호 처리 회로(31)에 의해 처리되는 화상 신호를 일시적으로 기억하는데 사용된다.

표시 장치(33)는 신호 처리 회로(31)에 실행된 처리 결과로서 출력된 화상 신호에 대응하는 화상을 표시한다. 기록 장치(34)는 상기 화상 신호를, 예를 들면 자기 테이프, 자기 디스크 등의 기록 매체에 기록한다. 조작계(35)는 촬상 장치를 조작하는데 사용된다. 전원계(36)는 촬상 장치를 구동하는데 사용되는 전력을 공급한다.

상기 촬상 장치에서는, 복수개 계통의 판독행의 축적 시간 비율을 2의 누승배의 관계로 설정함으로써, 복수회의 주사 동작에 의해 판독된 화상 신호를 사용하여, 신호 처리 회로(31)가 다이나믹 레인지의 확대 처리를 적은 계산량으로 정확하게 실행할 수 있기 때문에, 화질은 물론 저소비 전력이 실현될 수 있다.

다수의 수정, 조합, 부차적인 조합, 및 변경이 설계 조건 및 다른 요인에 따라 이루어질 수 있고, 이들이 부가된 청구항 및 그 균등물의 범위 내에 있다는 것이 당업자에 이해된다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 고체 촬상 장치의 바람직한 구성의 개략을 나타낸 시스템 구성도이다.

도 2는 화소의 회로 구성의 일례를 나타낸 회로도이다.

도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 고체 촬상 장치를 사용하여 화소행을 주사하는 경우에 적용 가능한 제1 주사 방식을 설명하는 도면이다.

도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 고체 촬상 장치에서의 1H 기간 동안 실행된 동작을 설명하는 타이밍 차트이다.

도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 고체 촬상 장치에, 파이프라인형 컬럼 회로가 사용된 경우에 1H 기간 동안 실행된 동작을 설명하는 도면이다.

도 6a 및 도 6b는 본 발명의 제1 실시예에 따른 고체 촬상 장치를 사용하여 화소행을 주사하는 경우에 적용 가능한 제2 주사 방식을 설명하는 도면이다.

도 7은 본 발명의 제1 실시예에 따른 고체 촬상 장치에서의 1H 기간 동안 실행된 동작을 설명하는 타이밍 차트이다.

도 8은 본 발명의 제1 실시예에 따른 고체 촬상 장치에, 파이프라인형 컬럼 회로가 사용된 경우의 1H 기간 동안 실행된 동작을 설명하는 도면이다.

도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 고체 촬상 장치의 바람직한 구성의 개략을 나타낸 시스템 구성도이다.

도 10은 본 발명의 제2 실시예에 따른 고체 촬상 장치를 사용하여 화소행을 주사하는 경우에 적용 가능한 제1 주사 방식을 설명하는 도면이다.

도 11은 본 발명의 제2 실시예에 따른 고체 촬상 장치를 사용하여 화소행을 주사하는 경우에 적용 가능한 제2 주사 방식을 설명하는 도면이다.

도 12는 본 발명의 제2 실시예에 따른 고체 촬상 장치에서의 1H 기간 동안 실행되는 동작을 설명하는 타이밍 차트이다.

도 13은 본 발명의 제2 실시예에 따른 고체 촬상 장치에, 파이프라인형 컬럼 회로가 사용된 경우에 1H 기간 동안 실행되는 동작을 설명하는 도면이다.

도 14는 본 발명의 제2 실시예에 따른 고체 촬상 장치를 사용하여 화소행을 주사하는 경우에 적용 가능한 제3 주사 방식을 설명하는 도면이다.

도 15는 본 발명의 제2 실시예에 따른 고체 촬상 장치를 사용하여 화소행을 주사하는 경우에 적용 가능한 제4 주사 방식을 설명하는 도면이다.

도 16은 본 발명의 제2 실시예에 따른 고체 촬상 장치를 사용하여 화소행을 주사하는 경우에 적용 가능한 제5 주사 방식을 설명하는 도면이다.

도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 촬상 장치의 구성의 일례를 나타낸 블록도이다.

도 18a 및 도 18b는 종래의 주사 방식을 설명하는 도면이다.

도 19a 및 도 19b는 종래의 주사 방식에서의 1H 기간 동안 실행되는 동작을 설명하는 도면이다.

Claims (15)

1. 외부로부터 공급되는 물리량을 전기 신호로 변환하고 상기 전기 신호를 축적하는 각 화소가 행렬형으로 2차원 배치된 화소 어레이, 및

   상기 전기 신호의 각각의 축적 시간이 상이하도록 복수개 계통의 판독행을 주사하고, 주사의 단위 기간으로 되는 1H 기간 동안, 셔터행의 전자 셔터 동작을, 복수개 계통의 판독행 중, 대응하는 계통의 판독행의 판독 동작과 동시에 실행하는 주사 수단

   을 포함하며,

   상기 화소 어레이의 각각의 화소에 축적된 상기 전기 신호를 판독하는 판독 동작이 상기 판독행에 실행되며,

   상기 각 화소에 축적된 상기 전기 신호를 리셋하기 위한 전자 셔터 주사가 상기 셔터행에 실행되는

   것을 특징으로 하는 물리량 검출 장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 주사 수단은, 최초 판독행 이외의 판독행에서는, 상기 최초 판독행 이외의 판독행의 하나 이전의 판독행을, 대응하는 셔터행으로 설정하는 것을 특징으로 하는 물리량 검출 장치.
3. 제1항에 있어서,

   상기 주사 수단은, 상기 최초의 판독행을 주사한 이후에 또한 최후의 판독행을 주사하기 이전에, 상기 셔터행의 적어도 1계통을 주사하는 것을 특징으로 하는 물리량 검출 장치.
4. 제1항에 있어서,

   상기 주사 수단은, 최초의 판독행에 대응하는 셔터행을 상기 최초의 판독행을 주사하기 이전에 주사하고, 최초 판독행 이외의 판독행에 대응하는 셔터행을 상기 최초 판독행 이외의 판독행을 주사하기 이전에 및 상기 최초 판독행 이외의 판독행의 하나 이전의 판독행을 주사한 이후에 주사하는 것을 특징으로 하는 물리량 검출 장치.
5. 제4항에 있어서,

   상기 최초 판독행 이외의 판독행에서는, 상기 최초 판독행 이외의 판독행의 하나 이전의 판독행의 다음 행이, 대응하는 셔터행으로 설정되는 것을 특징으로 하는 물리량 검출 장치.
6. 제1항에 있어서,

   상기 복수개 계통의 판독행이 "q"(q는 2 이상의 정수)계통의 판독행이며,

   상기 주사 수단은, 각 "q" 계통의 판독행을 주사하는 순서를 나타내는 숫자 가 q의 서로 상이한 잉여류에 속하도록 상기 각 "q" 계통의 판독행을 주사하면서, 상기 1H 기간 동안 1 판독행으로부터의 전기 신호를 판독하는 것을 특징으로 하는 물리량 검출 장치.
7. 제6항에 있어서,

   상기 셔터행의 셔터 동작이, 상기 셔터행의 다음의 판독행에 실행되는 판독 동작과 동시에 실행되는 것을 특징으로 하는 물리량 검출 장치.
8. 제6항에 있어서,

   상기 q는 2의 누승으로 되는 정수이며,

   상기 셔터행과 판독행이 1: 1의 관계로 대응되도록 셔터행이 q계통으로 되고, 최종 계통 이외의 판독행은, 다음의 1H 기간 동안 셔터행으로 취급되는 것을 특징으로 하는 물리량 검출 장치.
9. 제1항에 있어서,

   상기 복수개 계통의 판독행의 축적 시간의 비율은, 2의 누승배의 관계에 있는 것을 특징으로 하는 물리량 검출 장치.
10. 외부로부터 공급되는 광을 전기 신호로 변환하고 상기 전기 신호를 축적하는 각 화소가 행렬형으로 2차원 배치된 화소 어레이; 및

    상기 전기 신호의 각각의 축적 시간이 상이하도록 복수개 계통의 판독행을 주사하고, 주사의 단위 기간으로 되는 1H 기간 동안, 셔터행의 전자 셔터 동작을, 복수개 계통의 판독행 중, 대응하는 계통의 판독행의 판독 동작과 동시에 실행하는 주사 수단

    을 포함하며,

    상기 화소 어레이의 각각의 화소에 축적된 상기 전기 신호를 판독하는 판독 동작이 상기 판독행에 실행되며,

    상기 각 화소에 축적된 상기 전기 신호를 리셋하기 위한 전자 셔터 주사가 상기 셔터행에 실행되는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치.
11. 제10항에 있어서,

    상기 각 화소는, 매립 형 포토 다이오드로 이루어지는 광전 변환 소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치.
12. 외부로부터 공급되는 광을 전기 신호로 변환하고 상기 전기 신호를 축적하는 각 화소가 행렬형으로 2차원 배치된 화소 어레이;

    피사체로부터의 광을 상기 화소 어레이에 안내하는 광학계;

    상기 전기 신호의 각각의 축적 시간이 상이하도록 복수개 계통의 판독행을 주사하고, 주사의 단위 기간으로 되는 1H 기간 동안, 셔터행의 전자 셔터 동작을, 복수개 계통의 판독행 중, 대응하는 판독행의 판독 동작과 동시에 실행하는 주사 수단; 및

    상기 주사 수단에 의해 각각의 화소로부터 축적 시간을 바꾸어 판독된 복수개의 신호를 처리하는 신호 처리 장치

    를 포함하며,

    상기 화소 어레이의 각각의 화소에 축적된 상기 전기 신호를 판독하는 판독 동작이 상기 판독행에 실행되며,

    상기 각 화소에 축적된 상기 전기 신호를 리셋하기 위한 전자 셔터 주사가 상기 셔터행에 실행되는

    것을 특징으로 하는 촬상 장치.
13. 외부로부터 공급되는 물리량을 전기 신호로 변환하고 상기 전기 신호를 축적하는 각 화소가 행렬형으로 2차원 배치된 화소 어레이; 및

    상기 전기 신호의 각각의 축적 시간이 상이하도록 복수개 계통의 판독행을 주사하고, 주사의 단위 기간으로 되는 1H 기간 동안, 셔터행의 전자 셔터 동작을, 복수개 계통의 판독행 중, 대응하는 계통의 판독행에 실행되는 판독 동작과 동시에 실행하는 수직 구동 회로

    를 포함하며,

    상기 화소 어레이의 각각의 화소에 축적된 상기 전기 신호를 판독하는 판독 동작이 상기 판독행에 실행되며,

    상기 각 화소에 축적된 상기 전기 신호를 리셋하기 위한 전자 셔터 주사가 상기 셔터행에 실행되는

    것을 특징으로 하는 물리량 검출 장치.
14. 외부로부터 공급되는 광을 전기 신호로 변환하고 상기 전기 신호를 축적하는 각 화소가 행렬형으로 2차원 배치된 화소 어레이; 및

    상기 전기 신호의 각각의 축적 시간이 상이하도록 복수개 계통의 판독행을 주사하고, 주사의 단위 기간으로 되는 1H 기간 동안, 셔터행의 전자 셔터 동작을, 복수개 계통의 판독행 중, 대응하는 계통의 판독행에 실행되는 판독 동작과 동시에 실행하는 수직 구동 회로

    를 포함하며,

    상기 화소 어레이의 각각의 화소에 축적된 상기 전기 신호를 판독하는 판독 동작이 상기 판독행에 실행되며,

    상기 각 화소에 축적된 상기 전기 신호를 리셋하기 위한 전자 셔터 주사가 상기 셔터행에 실행되는

    것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치.
15. 외부로부터 공급되는 광을 전기 신호로 변환하고 상기 전기 신호를 축적하는 각 화소가 행렬형으로 2차원 배치된 화소 어레이;

    피사체로부터의 광을 상기 화소 어레이에 안내하는 광학계;

    상기 전기 신호의 각각의 축적 시간이 상이하도록 복수개 계통의 판독행을 주사하고, 주사의 단위 기간으로 되는 1H 기간 동안, 셔터행의 전자 셔터 동작을, 복수개 계통의 판독행 중, 대응하는 계통의 판독행에 실행되는 판독 동작과 동시에 실행하는 수직 구동 회로; 및

    상기 수직 구동 회로에 의해 각각의 화소로부터 축적 시간을 바꾸어 판독된 복수개의 신호를 처리하는 신호 처리 장치

    를 포함하며,

    상기 화소 어레이의 각각의 화소에 축적된 상기 전기 신호를 판독하는 판독 동작이 상기 판독행에 실행되며, 상기 각 화소에 축적된 상기 전기 신호를 리셋하기 위한 전자 셔터 주사가 상기 셔터행에 실행되는

    것을 특징으로 하는 촬상 장치.

Images