KR20100061385A

KR20100061385A - 촬상 센서, 그 구동방법 및 촬상장치

Info

Publication number: KR20100061385A
Application number: KR1020090115560A
Authority: KR
Inventors: 마키코 야마우치
Original assignee: 캐논 가부시끼가이샤
Priority date: 2008-11-27
Filing date: 2009-11-27
Publication date: 2010-06-07
Also published as: JP5311987B2; US8836823B2; KR101215966B1; US20100128148A1; JP2010130317A; CN101753859A; CN101753859B

Abstract

본 발명은, 노이즈 성분에 대한 보정처리를, 비용을 증가시키지 않고 고속으로 적절하게 행할 수 있는 촬상 센서. 유효화소영역에는, 촬상화상으로서 사용하는 촬상신호를 얻기 위한 화소가 배열된다. 상기 촬상신호에 대한 기준신호를 얻기 위한 화소가 배열된 복수의 기준화소영역은, 상기 유효화소영역의 대향하는 변에 인접하게 배치된다. 유지부는, 행단위로 수직주사된 상기 유효화소영역으로부터 얻어진 상기 촬상신호와 상기 복수의 기준화소영역으로부터 얻어진 상기 기준신호를 유지한다. 상기 유지부에 의해 유지된 상기 촬상신호 및 상기 기준신호를 수평주사하는 수평주사부는, 상기 촬상신호 이전에 상기 유지부에 의해 유지된 기준신호를 수평주사한다.

촬상 센서, 촬상장치, 수평주사, 수직주사, 유효화소.

Description

촬상 센서, 그 구동방법 및 촬상장치{IMAGE PICKUP SENSOR, DRIVING METHOD THEREFOR, AND IMAGE PICKUP APPARATUS}

본 발명은, 촬상 센서, 그 구동방법 및 촬상장치에 관한 것이다.

디지털 카메라나 비디오카메라 등의 촬상장치에서는, 촬상 센서로서 ＣＭＯＳ이미지센서 등의 고체 촬상소자가 널리 사용되고 있다.

최근에는, 고체 촬상소자의 화소 수가 증가하고, 각 화소의 사이즈가 작아지고 있다. 그렇지만, 화소 사이즈가 작아짐에 따라, 각 화소에 입사하는 광량이 적어지기 때문에, 화소들이 노이즈의 영향을 받기 쉬워져, 화질이 저하한다.

이 노이즈의 발생 원리를 도 8 및 도 9를 참조하여 설명한다. 도 8은, ＣＭＯＳ이미지센서(이하, "ＣＭＯＳ센서"라고 한다)에 있어서의 화소의 개략적인 구성도다. ＣＭＯＳ센서에 있어서의 각 화소는, 광전자를 전하(신호 전하)로 변환해서 축적하는 포토다이오드ＰＤ, 이 포토다이오드ＰＤ에 축적된 신호 전하를 플로팅 디퓨전ＦＤ에 전송하는 전송 스위치M1을 갖고 있다.

또한, 상기의 각 화소는, 플로팅 디퓨전ＦＤ의 신호 전하를 전압으로 변환해 서 증폭하는 증폭 MOS트랜지스터M3와, 포토다이오드ＰＤ의 신호 전하를 리셋트하는 리셋트 스위치M2와, 플로팅 디퓨전ＦＤ를 갖는다. 이 리셋트 스위치M2은, 수직주사회로(93)(도 9 참조)로부터의 화소 리셋트 신호ＰＲＥＳ에 의해 그 온(ＯＮ)/오프(ＯＦＦ)가 제어된다. 또한, 상기의 각 화소는, 행 선택 스위치M4을 갖고 있다.

포토다이오드ＰＤ에서 발생해서 축적된 신호 전하의 주사에 관하여 설명하겠다. 화소군(90)에 있어서의 임의의 ｎ번째 행에 있어서, 우선, 수직주사회로(93)로부터 화소 리셋트 신호ＰＲＥＳ와 전송 신호ＰＴＸ를 인가하여, 전송 스위치M1 및 리셋트 스위치M2를 온으로 하고, 그 ｎ번째 행의 포토다이오드ＰＤ와 플로팅 디퓨전ＦＤ에 축적되어 있는 불필요한 전하를 제거하는 리셋트 동작을 행한다. 다음에, 전송 스위치M1이 오프가 되어, 포토다이오드ＰＤ에서 발생한 신호 전하가 축적되기 시작하는 축적 동작이 개시된다. 다음에, 수직주사회로(93)로부터 전송 신호ＰＴＸ를 인가하여, 전송 스위치M1을 온으로 하고, 포토다이오드ＰＤ에 축적된 신호 전하를 플로팅 디퓨전ＦＤ에 전송하는 전송 동작을 행한다. ｎ번째 행의 전송 동작 종료 후, 수직주사회로(93)로부터 행 선택신호ＰＳＥＬ을 인가하여, ｎ번째 행의 각 화소의 행 선택 스위치M4을 일괄적으로 온으로 한다. 이에 따라 그 n번째 행의 각 화소의 플로팅 디퓨전ＦＤ에 축적된 전하가 전압으로 변환되고 나서, 수직신호선V에 일제히 출력된다.

도 9는, 일반적인 ＣＭＯＳ센서의 전체의 개략적인 구성을 나타내는 회로도다. ＣＭＯＳ센서는, 화소부(90), 수직주사회로(93), 라인 메모리(94) 및 수평주사회로(96)를 갖고 있다. 화소부(90)는, 유효화소영역(91)과 기준화소영역(92)으로 구성되어 있다.

유효화소영역(91)의 신호 전하는, 피사체를 반영한 촬영화상으로서 실제로 사용되고, 기준화소영역(92)의 신호 전하는, 피사체의 상태에 의존하지 않는 화상신호를 얻기 위한 기준신호로서 사용된다. 기준화소영역(92)의 화소는, 금속막등의 차광부재에 의해 차광된 차광 화소, 혹은 포토다이오드를 갖지 않는 불감광 화소로 구성되어 있다는 것을 주목해야 한다.

화소부(90)에 매트릭스 모양으로 배치된 화소들 중, 동일 행에 배치된 각 화소의 신호 전하의 축적, 수직전송 및 리셋트의 제어는, 수직주사회로(93)로부터의 전송 신호ＰＴＸ, 리셋트 신호ＰＲＥＳ, 행 선택신호ＰＳＥＬ에 의해, 동시에 행하여진다. 더욱이, 동일 열에 배치된 각 화소는, 동일한 수직출력선V1∼Ｖｍ-1에 공통적으로 접속되고, 각 수직출력선V1∼Ｖｍ-1은, 각각, 라인 메모리C1∼Ｃｍ-1에 접속되어 있다. 각 라인 메모리C1∼Ｃｍ-1은, 각각, 수평주사 스위치Q1∼Ｑｍ-1을 거쳐 수평출력선(95)에 접속되어 있다.

수평주사 스위치Q1∼Ｑｍ-1의 제어는, 수평주사회로(96)에 의해 행하여진다. 수평주사회로(96)는, 수평주사 스위치Q1∼Ｑｍ-1에 각각 접속된 Ｄ플립플롭ＦＦ1∼ＦＦｍ-1을 갖고, 각 D플립플롭ＦＦ1∼ＦＦｍ-1은, Q출력 단자와 D입력 단자가 순차로 서로 접속되는 형태로 직렬로 접속되어 있다. 이하, D플립플롭ＦＦ를 "ＤＦＦ"라고 약칭한다.

따라서, 초단의 ＤＦＦ1의 Ｄ입력 단자에 수평주사 시작 펄스 신호ＰＨＳＴ가 입력되면, 이 수평주사 시작 펄스 신호ＰＨＳＴ는, 후단의 ＤＦＦ2∼ＤＦＦｍ-1 에 순차로 쉬프트 전송되어, 수평주사 스위치Q1∼Ｑｍ-1이 순차로 온된다.

이에 따라, 라인 메모리C1∼Ｃｍ-1에 수직전송된 동일 행에 배치된 각 화소의 신호 전하(화소신호라고도 칭한다)는, 순차로 판독되어 수평출력선(95)에 전송되어, 후단의 화상처리회로(7)에 출력된다. 한편, 수직주사회로(93)는, 도면에 나타내지 않은 수직주사 펄스 신호ＰＶ가 입력될 때마다, 전송 신호ＰＴＸ, 리셋트 신호ＰＲＥＳ 및 행 선택신호ＰＳＥＬ을 출력하는 화소행을 다음 화소행으로 쉬프트한다.

이때, 각 화소의 전원 및 ＧＮＤ는 공통이다. 이 때문에, 선택 화소행의 신호 전하의 판독시에 그 전원 및 ＧＮＤ의 전압 레벨이 변동하면, 선택 화소행의 각 화소의 신호 전하의 전력 레벨이 일제히 변동한다. 이 경우, 1프레임의 주사중에 상기 전원 및 ＧＮＤ의 전압 레벨이 변동하면, 그 전압 레벨의 변동량이 각 화소행에 따라 다르기 때문에, 촬영화상에 있어서 가로 줄무늬형의 패턴 노이즈가 발생한다.

상기 전원 및 ＧＮＤ의 전력 레벨의 변동량이, 개개의 선택 화소행에 있어서 주기성을 갖지 않고 랜덤하면, 가로 줄무늬형의 패턴 노이즈가 랜덤하게 일어난다. 이러한 가로 줄무늬형의 패턴 노이즈를 보정하는 방법들의 예는, 기준화소영역의 각 행의 화소의 노이즈 전압의 평균치를 산출하고, 이 평균치를 유효화소영역의 각 행의 신호 전하로부터 감산하는 오프셋 보정이 있다.

일반적인 이미지센서로서는, 유효화소영역의 4변 중 1변에 인접하게 기준화소영역을 설치한 이미지센서, 혹은 유효화소영역의 4변 중 직교하는 2변에 인접하 게 기준화소영역을 설치한 이미지센서가 널리 이용되고 있다. 이러한 이미지센서에 있어서는, 선택 화소행의 각 화소의 레벨 변동량이 동일하면, 기준화소영역의 상기의 노이즈 전압의 평균치를 사용하여, 상기 가로 줄무늬형의 패턴 노이즈를 오프셋 보정에 의해 적절하게 보정할 수 있다.

그러나, 전원과 ＧＮＤ로부터 각 화소까지의 배선길이는 이미지센서에서의 전원 라인과 ＧＮＤ라인의 배치에 따라 다르고, 배선의 임피던스는 화소들에 따라 다르다.

즉, 전원과 ＧＮＤ로부터 화소까지의 배선길이가 길수록, 화소의 배선의 임피던스가 커지고, 전원과 ＧＮＤ의 전압 레벨의 변동의 영향을 크게 받을수록, 노이즈 전압이 높아진다. 전원과 ＧＮＤ가 이미지센서내의 좌측으로부터 공급되는 경우에, 일반적으로는, 우측의 화소까지의 배선길이가 보다 길어져, 그 노이즈 전압이 보다 높아진다. 바꾸어 말하면, 노이즈 전압은, 위방향으로 또는 아랫방향으로 경사진다.

이렇게, 수평위치에 따라 노이즈 전압이 다른 경우에는, 상기의 노이즈 전압의 평균치를 사용한 오프셋 보정을 행하면, 기준화소영역 부근의 유효화소영역에서는 보정효과가 크지만, 기준화소영역으로부터 벗어난 유효화소영역에서는 보정효과가 작게 된다.

이러한 문제를 해결하기 위해서, 일본국 공개특허공보 특개평 06-078224호에는, 유효화소영역의 위쪽과 아래쪽, 즉 유효화소영역의 대향하는 2변에 ＯＢ부(옵티컬 블랙부:기준화소영역)를 배치한 ＣＣＤ촬상장치가 제안되어 있다.

상기 일본국 공개특허공보 특개평 06-078224호에 개시된 ＣＣＤ촬상장치에서는, 유효화소영역의 대향하는 2변에 인접하게 배치한 ＯＢ부의 노이즈 전압에 의거하여 유효화소영역의 노이즈 전압을 추정 산출하고, 그 산출된 노이즈 전압을 화상전압신호로부터 감산하고 보정을 행하고 있다.

이 경우, 보정에 사용하는 노이즈 전압은, 유효화소영역의 대향하는 2변에 인접하게 배치된 2개의 ＯＢ부로부터 얻기 때문에, 1개의 판독 방향으로 노이즈 전압이 변동하는 경우에도, 더 적합하게 보정을 행할 수 있다.

이 ＣＣＤ촬상장치에 특화한 일본국 공개특허공보 특개평 06-078224호에 개시된 구성을 ＣＭＯＳ센서에 적용하는 경우에, 도 10에 나타나 있는 바와 같은 구성을 생각할 수 있다. 구체적으로, 유효화소영역(1001)의 4변 중, 예를 들면 수평방향으로 대향하는 2변에 좌ＯＢ부(제1기준화소영역) 1002a와 우ＯＢ부(제2기준화소영역) 1002b를 배치한다.

그리고, 1행의 화소신호의 판독(1H)마다, 좌우ＯＢ부(1002a, 1002b)의 화소신호로부터 유효화소영역(1001)의 노이즈 성분을 추정하고, 그 유효화소영역(1001)의 각 화소신호를 보정한다.

도 10의 ＣＭＯＳ센서에 대하여, ＣＭＯＳ센서에 있어서의 화소신호의 일반적인 주사 방법을 적용했을 경우의 주사 제어를, 도 11의 타이밍 차트를 참조하여 상세하게 설명한다. 이때, 도 10의 ＣＭＯＳ센서의 구성 예에서는, 수평주사 시작 펄스 신호ＰＨＳＴ는, ＣＭＯＳ센서(1000)의 좌단으로부터 입력된다.

도면에 나타내지 않은 수직주사 펄스 신호ＰＶ가 수직주사회로(1003)에 입력됨에 따라(도 11의 ｔ1∼t2), 화소신호의 판독을 행하는 화소행이 선택된다. 수직주사회로(1003)로부터 도면에 나타내지 않은 각종의 제어신호가 적당하게 보내지고(t2∼t3), 선택행의 각 화소에 관련되는 화소신호가 일제히 판독되어, 각 열의 라인 메모리C1∼Ｃｎ에 수직전송되어서 유지된다.

그 후에, ＤＦＦ1에 수평주사 시작 신호로서 수평주사 시작 펄스 신호ＰＨＳＴ가 입력되면(ｔ3), 수평주사 펄스ＰＨ의 입력에 동기하여, 우선, ＤＦＦ1로부터 수평주사 스위치Q1에 액티브 펄스가 출력된다(ｔ4∼t6). 이에 따라, 좌단의 화소열에 대응하는 라인 메모리C1에 유지된 화소신호가 수평출력선(1005)에 판독되어서 수평 전송된다.

그 후에, ＤＦＦ2∼ＤＦＦｎ에 수평주사 시작 펄스 신호ＰＨＳＴ가 쉬프트 전송됨으로써, 수평주사 펄스ＰＨ의 입력에 동기하여, 각 화소열에 대응한 라인 메모리C2∼Ｃｎ에 유지된 화소신호가 순차로 수평출력선(1005)에 판독되어서 수평전송된다(ｔ6∼t12). t13 이후는, 다음 행 이후의 화소행에 대하여, t1∼t12에서 같은 동작이 반복적으로 행해져서, 1프레임의 화소신호의 주사가 행해진다.

본 명세서에서는, "주사"라고 하는 용어는, 수직주사와 수평주사의 양쪽을 포함하는 용어로서 사용한다는 것을 주목한다. "수직주사"라고 하는 용어는, 화소로부터의 화소신호의 판독과, 수직전송의 양쪽을 포함하는 용어로서 사용한다. "수평주사"라고 하는 용어는, 라인 메모리C1∼Ｃｎ으로부터의 화소신호의 판독과, 수평전송의 양쪽을 포함하는 용어로서 사용한다.하고 있다.

상술한 것처럼, ＣＭＯＳ센서에 있어서의 일반적인 화소신호의 주사 방법에서는, 선택 화소행의 화소신호를 일제히 각 열의 라인 메모리에 수직전송하고, 일시적으로 유지한다. 그리고, 일단의 라인 메모리로부터 타단의 라인 메모리를 향하여, 상기 유지된 화소신호는, 순차로 수평출력선에 판독되어서 수평 전송된다.

유효화소영역의 1변에 인접하게 기준화소영역을 배치한 경우에는, 라인 메모리로부터의 화소신호의 판독을 화소부의 선두에 대응한 열로부터 시작하여서, 오프셋 보정용의 기준화소영역의 화소신호를 유효화소영역의 화소신호에 선행해서 판독하게 되어 있다.

따라서, 이 경우에는, 적어도, 기준화소영역의 화소신호의 판독을 행하고 있는 동안에, 화상처리회로에 있어서 오프셋 보정값의 산출을 시작할 수 있고, 그 후에 상기 순차로 판독된 유효화소영역의 화소신호에 대한 오프셋 보정을 신속히 행할 수 있다. 또한, 이 오프셋 보정처리에 필요한 화상처리회로의 기억 용량은, 기준화소영역에 화소신호를 격납할만큼의 용량으로 되면 좋다.

그러나, 유효화소영역의 대향하는 2변에 인접하게 기준화소영역을 배치하고, 그 배치된 모든 기준화소영역의 신호를 사용해서 추정 방식으로 산출한 보정값을 바탕으로, 기준화소영역의 신호의 보정처리를 행하는 경우에는, 종래의 화소신호의 주사 방법에서는, 보정처리를 효율적으로 행할 수 없고, 보정처리에 필요한 화상처리회로의 기억 용량도 커야 한다.

즉, 유효화소영역의 대향하는 2변에 인접하게 배치된 2개의 기준화소영역의 노이즈 전압에 의거하여 보정처리를 적절하게 행하기 위해서는, 화상처리회로의 메 모리에 1행의 모든 화소의 화소신호를 격납해야 한다.

바꾸어 말하면, 화상처리회로의 메모리에 1행의 모든 화소의 화소신호를 격납하지 못하면, 보정처리를 시작할 수 없다. 더욱이, 보정처리에 필요한 화상처리회로의 기억 용량도, 유효화소영역과 2개의 기준화소영역의 1행에 모든 화소의 화소신호를 격납할만큼이어야 해서, 고비용을 필요로 한다.

최근에는, 촬상장치에 대하여 고화질화, 고속연사성, 동영상 촬영 등이 요구되고, 상술한 노이즈 성분에 대한 보정처리의 고속화도 강하게 요구되고 있다.

본 발명은, 노이즈 성분에 대한 보정처리를, 비용을 증가시키지 않고 고속으로 적절하게 행할 수 있는 촬상 센서, 그 구동방법 및 촬상장치를 제공한다.

따라서, 본 발명의 제1 국면에서의 촬상 센서는, 촬상화상으로서 사용하는 촬상신호를 얻기 위한 화소가 배열된 유효화소영역과, 상기 촬상신호에 대한 기준신호를 얻기 위한 화소가 배열되고, 상기 유효화소영역의 대향하는 변에 인접하게 배치된 복수의 기준화소영역과, 행단위로 수직주사된 상기 유효화소영역으로부터 얻어진 상기 촬상신호와 상기 복수의 기준화소영역으로부터 얻어진 상기 기준신호를 유지하는 유지부와, 상기 유지부에 의해 유지된 상기 촬상신호 및 상기 기준신호를 수평주사하는 수평주사부를 구비하고, 상기 수평주사부는, 상기 유지부에 의해 유지된 상기 복수의 기준화소영역으로부터 얻어진 기준신호를, 상기 유지부에 의해 유지된 상기 유효화소영역으로부터 얻어진 상기 촬상신호 이전에 수평주사한다.

따라서, 본 발명의 제2 국면에서의 촬상장치는, 촬상화상으로서 사용하는 촬 상신호를 얻기 위한 화소가 배열된 유효화소영역과, 상기 촬상신호에 대한 기준신호를 얻기 위한 화소가 배열되고, 상기 유효화소영역의 대향하는 변에 인접하게 배치된 복수의 기준화소영역과, 행단위로 수직주사된 상기 유효화소영역으로부터 얻어진 상기 촬상신호와 상기 복수의 기준화소영역으로부터 얻어진 상기 기준신호를 유지하는 유지부과, 상기 유지부에 의해 유지된 상기 촬상신호 및 상기 기준신호를 수평주사하는 수평주사부를 구비한 촬상 센서; 및 상기 기준신호에 의거하여 상기 촬상신호의 노이즈 성분을 보정하는 보정부를 구비하고, 상기 수평주사부는, 상기 유지부에 의해 유지된 상기 복수의 기준화소영역으로부터 얻어진 기준신호를, 상기 유지부에 의해 유지된 상기 유효화소영역으로부터 얻어진 촬상신호 이전에 수평주사한다.

따라서, 본 발명의 제3 국면에서의 촬상 센서의 구동방법은, 촬상화상으로서 사용하는 촬상신호를 얻기 위한 화소가 배열된 유효화소영역과, 상기 촬상신호에 대한 기준신호를 얻기 위한 화소가 배열되고, 상기 유효화소영역의 대향하는 변에 인접하게 배치된 복수의 기준화소영역과, 행단위로 수직주사된 상기 유효화소영역으로부터 얻어진 상기 촬상신호와 상기 복수의 기준화소영역으로부터 얻어진 상기 기준신호를 유지하는 유지부와, 상기 유지부에 의해 유지된 상기 촬상신호 및 상기 기준신호를 수평주사하는 수평주사부를 구비한 촬상 센서를 구동하는 방법으로서,

상기 수평주사부는, 상기 유지부에 의해 유지된 상기 복수의 기준화소영역으로부터 얻어진 기준신호를, 상기 유지부에 의해 유지된 상기 유효화소영역으로부터 얻어진 촬상신호 이전에 수평주사한다.

본 발명에 의하면, 복수의 기준화소영역의 화소신호를 사용해서 유효화소영역의 화소신호의 노이즈 성분을 보정할 경우에, 기억 용량을 증가시키지 않고 그 노이즈 성분에 대한 보정처리를 신속히 행할 수 있다.

본 발명의 또 다른 특징들은, (첨부된 도면들을 참조하여) 아래의 예시적 실시예들의 설명으로부터 명백해질 것이다.

이하, 본 발명을 그 바람직한 실시예들을 나타낸 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 도 1은, 본 발명의 제1 내지 제3의 실시예에 따른 촬상장치의 전체 구성을 개략적으로 나타내는 블럭도다.

도 1의 촬상장치(100)는, 렌즈(1a) 및 조리개(1b)를 갖는 광학계(1), 기계적 셔터(2), 촬상 센서로서의 촬상소자(3), 아날로그 신호를 디지털 화상신호로 변환하는 Ａ/D변환기(4)를 갖고 있다. 촬상소자(3)는, ＸＹ어드레스 방식의 주사 기구를 갖는 ＣＭＯＳ센서로 구현된다.

또한, 촬상장치(100)는, 촬상소자(3) 및 A/D변환기(4)를 구동할 때에 사용하기 위한 타이밍 신호를 발생하는 타이밍 신호 발생회로(5), 광학계(1), 기계적 셔터(2) 및 촬상소자(3)를 구동하는 구동회로(6)를 갖고 있다.

타이밍 신호 발생회로(5)는, 클록 신호와, 후술하는 수평주사 시작 펄스 신호ＰＨＳＴ, 수평주사 펄스 신호ＰＨ등의 각종의 타이밍 신호를 발생한다. 구동회로(6)는, 시스템 제어부(13)의 제어하에, 후술하는 촬상 센서(3)에서의 화소신호의 주사 동작을 제어한다.

또한, 촬상장치(100)는, 촬영신호에 대하여 각 종의 보정처리등의 화상처리를 행하는 화상처리회로(7), 화상처리된 화상 데이터를 기억하는 화상 메모리(8) 및 촬상장치(100)로부터 착탈 가능한 화상 기록 매체(9)를 갖고 있다.

한층 더, 촬상장치(100)는, 화상처리된 화상 데이터를 화상 기록 매체(9)에 기록하는 기록(recording) 회로(10), 화상처리된 화상 데이터를 표시하는 화상표시부(11)를 갖고 있다. 또한, 촬상장치(100)는, 화상표시부(11)의 화상표시 동작을 제어하는 표시 제어회로(12)를 갖고 있다. 또한, 촬상장치(100)는, 해당 촬상장치(100)의 동작을 전체적으로 제어하는 시스템 제어부(13), 불휘발성메모리(ＲＯＭ)(14) 및 휘발성 메모리(ＲＡＭ)(15)를 갖고 있다.

ＲＯＭ(14)에는, 시스템 제어부(13)에서 실행되는 프로그램, 해당 프로그램을 실행할 때에 사용하기 위한 파라미터와 테이블 등의 제어 데이터, 및 화상신호의 각종 보정에 사용하는 데이터가 격납되어 있다. 이때, ＲＯＭ(14)에는, 후술하는 도 3, 도 5 내지 도 7의 타이밍 차트에 도시된 화소신호의 주사를 제어하기 위한 애플리케이션 프로그램도 격납되어 있다.

ＲＡＭ(15)은, 예를 들면, 실행 대상의 프로그램, 제어 데이터, 보정 데이터 등이 로딩된 워크 에어리어(work area)로서 이용된다. 이때, 시스템 제어부(13)에는, 전원 스위치(16)와, 기계적 셔터(2)의 가압에 따라 온/오프 하는 제1스위치(17) 및 제2스위치(18)가 접속되어 있다.

다음에, 촬상장치(100)의 촬영동작을 설명한다. 광학계(1)의 렌즈(1a)로부터 입사된 피사체 광학 화상은, 촬상소자(3) 위에 결상된다. 촬상소자(3)는, 상기 피 사체 광학 화상을 광전변환해서 전자적 화상신호(화소신호)로서 출력한다. 기계적 셔터(2)가 제1 깊이까지 눌러져 제1 스위치(17)가 온되면, 구동회로(6)는, 시스템 제어부(13)의 제어하에, 광학계(1)의 조리개(1b)와 렌즈(1a)를 구동하여, 자동 노출 제어, 자동 합초 제어 등을 행한다.

기계적 셔터(2)가 제2 깊이까지 눌러져 제2 스위치(18)가 온되면, 구동회로(6)는, 시스템 제어부(13)의 제어하에, 타이밍 발생회로(5)로부터의 타이밍 신호에 따라 촬상소자(3)에 있어서의 화소신호의 주사를 제어한다. 주사된 아날로그의 화소신호는, A/D변환기(4)에 의해 디지털 신호로 변환되어, 화상 데이터로서 화상처리회로(7)에 출력된다.

화상처리회로(7)는, 시스템 제어부(13)의 제어하에, 화상 데이터에 대하여 각종 보정값의 산출과, 보정, 색 변환, 화이트 밸런스, 감마 보정, 해상도 변환, 화상 압축등의 각종의 화상처리를 행한다.

화상처리회로(7)에 내장된 화상 메모리(8)는, 화상처리중의 화상 데이터를 일시적으로 기억하고, 화상처리된 화상 데이터를 기억하는데 사용된다. 화상처리회로(7)에서 화상처리된 화상 데이터는, 기록 회로(10)에 의해, 화상 기록 매체(9)에 적합한 데이터(예를 들면, 계층구조를 갖는 파일 시스템 데이터)로 변환되어서 화상 기록 매체(9)에 기록된다.

또한, 화상처리된 화상 데이터는, 표시 제어회로(12)에 의해, 화상표시부(11)에 적합한 신호(예를 들면, ＮＴＳＣ방식의 아날로그 신호)로 변환되어서, 화상표시부(11)에 표시된다. 또한, 화상처리회로(7)는, 시스템 제어부(13)로부터의 요구에 따라, 화상처리의 과정에서 생긴 화상 데이터와 그것에 관한 정보를 시스템 제어부(13)에 출력한다. 화상 데이터에 관한 정보의 예는, 화상의 공간주파수, 지정 영역의 평균치, 압축 화상의 데이터량 의 정보가 있다.

기록 회로(10)는, 시스템 제어부(13)로부터의 요구에 따라, 화상 기록 매체(9)의 종류와 빈 용량등의 정보를 시스템 제어부(13)에 출력한다. 또한, 기록 회로(10)는, 시스템 제어부(13)로부터의 제어신호에 따라, 화상 기록 매체(9)로부터 화상 데이터를 판독한다.

화상처리회로(7)는, 시스템 제어부(13)로부터의 제어신호에 따라, 압축된 화상 데이터를 신장해서 화상 메모리(8)에 기억한다. 화상 메모리(8)에 기억된 화상 데이터는, 화상처리회로(7)에 의해 해상도 변환 처리가 실행된 후, 화상표시부(11)에 적합한 신호로 변환되어서, 화상표시부(11)에 표시된다.

다음에, 본 발명의 제1 실시예를 도 2 및 도 3을 참조하여 설명한다. 도 2는, 제1 실시예에 따른 촬상소자(3)의 개략적인 구성을 나타내는 회로도다.

촬상소자(3)는, 광전변환 기능, 전하축적 기능 및 전하주사 기능을 갖고, 그 전하주사 기능은 ＸＹ어드레스 방식으로 실현된다. 즉, 촬상소자(3)는, ＭＯＳ형의 이미지센서, 구체적으로는 ＣＭＯＳ센서로 구현된다(제2 및 제3의 실시예도 마찬가지임).

촬상소자(3)의 광전변환 기능과 전하축적 기능은, 화소부(20)에 의해 실현된다. 화소부(20)에서는, 전술한 도 8에 나타낸 화소가 매트릭스 모양으로 배열되어 있다. 이 화소부(20)는, 유효화소영역(21)과, 유효화소영역(21)의 좌우변(대향하는 변)에 인접하는 제1기준화소영역(22a) 및 제2기준화소영역(22b)으로 구성되어 있다.

제1기준화소영역(22a) 및 제2기준화소영역(22b)의 각 화소는, 금속막등의 차광부재로 차광된 차광 화소이다. 이때, 제1기준화소영역(22a) 및 제2기준화소영역(22b)의 화소는, 차광 화소가 아니고, 포토다이오드를 갖지 않고 광전변환 기능을 갖지 않는 불감광 화소이어도 된다.

유효화소영역(21)으로부터 얻어진 신호 전하(화소신호 및 촬상신호)는, 피사체를 반영한 촬상화상으로서 실제로 사용된다. 제1기준화소영역(22a) 및 제2기준화소영역(22b)으로부터 얻어진 화소신호는, 유효화소영역(21)으로부터 얻어진 화소신호의 기준신호로서 사용된다. 즉, 제1기준화소영역(22a) 및 제2기준화소영역(22b)으로부터 얻어진 화소신호는, 유효화소영역(21)으로부터 얻어진 화소신호의 흑 레벨, 노이즈 성분등의 레벨을 규정하는데 사용된다.

이때, 제1기준화소영역(22a) 및 제2기준화소영역(22b)에서의 화소 모두는, 반드시 상기의 차광 화소 또는 불감광 화소가 아니고, 예를 들면 차광 화소의 행 또는 열과 불감광 화소의 행 또는 열을 교대로 배치하는 등, 차광 화소와 불감광 화소를 제1기준화소영역(22a) 및 제2기준화소영역(22b)에 혼재시켜도 좋다. 그렇지만, 본 실시예에서는, 전원 라인 및 ＧＮＤ라인의 전력 변동으로부터 일어나는 전기적 패턴 노이즈를 보정하는 것을 목적으로 하고 있기 때문에, 제1기준화소영역(22a)과 제2기준화소영역(22b)의 화소의 형태가, 동일한 것이 바람직하다.

수직주사회로(23)는, 도 8을 참조하여 설명한 화소전송 신호ＰＴＸ(후술하는 수직주사 펄스 신호ＰＶ에 상당), 행 선택신호ＰＳＥＬ 및 화소 리셋트 신호ＰＲＥＳ등의 제어 펄스 신호를 필요에 따라 화소부(20)에 출력한다.

이 경우, 매트릭스 모양으로 배열된 복수의 화소 중, 동일 행에 배치된 각 화소의 화소전송 스위치M1은, 수직주사 펄스 신호ＰＶ에 의해 공통적으로 제어된다. 또한, 동일 행에 배열된 각 화소의 리셋트 스위치M2은, 화소 리셋트 신호ＰＲＥＳ에 의해 공통적으로 제어된다. 한층 더, 동일 행에 배치된 각 화소의 행 선택 스위치M4은, 행 선택신호ＰＳＥＬ에 의해 공통적으로 제어된다.

즉, 동일 행에 배열된 각 화소의 스위치들은, 동일한 타이밍에서 제어되고, 동일 행의 각 화소신호는, 수직출력선V1∼Ｖｎ으로부터 신호 유지부(24)의 라인 메모리C1∼Ｃｎ에, 행 단위로 동일한 타이밍에서 일제히 수직 전송된다.

이때, 동일 열에 배열된 화소들은, 각각, 수직출력선V1∼Ｖｎ에 공통적으로 접속되어 있다. 또한, 라인 메모리C1∼Ｃｎ은, 각각, 수평주사 스위치Q1∼Ｑｎ을 거쳐서 수평출력선(25)에 공통적으로 접속되어 있다. 수평주사 스위치Q1∼Ｑｎ의 게이트 단자는, 각각, 수평주사회로(26)의 ＤＦＦ1∼ＤＦＦｎ의 Ｑ출력 단자에 접속되어 있다.

수평주사회로(26)의 ＤＦＦ1∼ＤＦＦｎ은, 그 Ｄ입력 단자가 전단의 ＤＦＦ1∼ＤＦＦｎ의 Ｑ출력 단자와 접속되는 형태에서 캐스케이드(cascade) 접속되고, 시프트 레지스터로서 구성되어 있다.

그렇지만, 최종단의 ＤＦＦｎ의 Ｑ출력 단자는, 초단의 ＤＦＦ1의 Ｄ입력 단자와 접속되어 있다. 또한, 유효화소영역(21)의 최종 화소열에 대응하는 ＤＦＦｍ- 1의 Ｑ출력 단자는, 다음단의 제2기준화소영역(22b)의 최초의 화소열에 대응하는 ＤＦＦｍ의 Ｄ입력 단자와 접속되지 않고, ＤＦＦｍ의 Ｄ입력 단자에는, 수평주사 시작 펄스 신호ＰＨＳＴ가 입력된다.

바꾸어 말하면, 수평주사회로(26)는, 라인 메모리C1∼Ｃｎ에 유지된 화소신호를 판독하는 판독 신호를 출력하는 ＤＦＦ1∼ＤＦＦｍ-1로 이루어진 제1 시프트 레지스터와, ＤＦＦｍ∼ＤＦＦｎ으로 이루어진 제2 시프트 레지스터를 갖고 있다. 그리고, 제2 시프트 레지스터의 Ｑ출력 단자(신호 출력 단자)와 제1 시프트 레지스터의 Ｄ입력 단자(신호 입력 단자)가 서로 접속되어 있다.

화소신호의 수평주사는, 제2 시프트 레지스터의 신호 입력 단자, 즉, ＤＦＦｍ의 Ｄ입력 단자에 입력된 수평주사 시작 펄스 신호(수평주사 시작 신호)ＰＨＳＴ에 따라 개시되고, 수평주사 펄스 신호ＰＨ에 동기해서 행해진다.

이 경우, 수평주사 시작 펄스 신호ＰＨＳＴ는, 상기의 캐스케이드 접속에 있어서 ＤＦＦ의 Ｑ출력 단자로부터 다음단의 ＤＦＦ의 Ｄ입력 단자에 쉬프트되고, 각 Q출력 단자로부터의 펄스 신호가 수평주사 스위치Q1∼Ｑｎ의 게이트 단자에 순차로 입력된다.

따라서, 화소신호의 수평주사는, 제2기준화소영역(22b)→제1기준화소영역(22a)→유효화소영역(21)의 순으로 행해진다. 이 경우, 제2기준화소영역(22b), 제1기준화소영역(22a) 및 유효화소영역(21)을 단독으로 보면, 각각, 화소신호는, 좌측의 열로부터 우측의 열을 향해서 순차로 수평주사된다.

상술한 것처럼, 제1 실시예는, 수평주사를, 종래와 같이 제1기준화소영 역(22a)→유효화소영역(21)→제2기준화소영역(22b)의 순으로 행하지 않고, 제2기준화소영역(22b)→제1기준화소영역(22a)→유효화소영역(21)의 순으로 행하는 데에 특징이 있다. 이때, 이 특징을 제2 및 제3 실시예도 갖는다.

다음에, 제1 실시예에 있어서의 화소신호의 수평주사의 동작 타이밍을, 도 3에 의거하여 상세하게 설명한다. 여기에서는, 주사를 행하는데 선택된 화소행에서 화소 배열에서의 수평주사의 동작 타이밍을 주로 설명하겠다(도 5 및 도 6을 참조한 설명도 마찬가지임).

구동회로(6)는, 수직주사회로(23)에 의해, 수직주사 펄스 신호ＰＶ를 화소부(20)에 출력한다(t1∼t2). 그 후에, 수직주사회로(23)는, 선택 행의 각 화소에 대하여 각종의 제어신호를 필요한 경우 출력한다(t2∼t3). 이에 따라, 선택 행의 각 화소의 화소신호는, 각 열의 수직출력선V1∼Ｖｎ을 거쳐서, 라인 메모리C1∼Ｃｎ에 일제히 수직전송되어서 라인 메모리C1∼Ｃｎ에 유지된다.

그 후에, 구동회로(6)는, 수평주사회로(26)에 의해, 수평주사 시작 펄스 신호ＰＨＳＴ를 제2기준화소영역(22b)의 선두열에 대응하는 ｍ번째 열의 ＤＦＦｍ에 입력한다(ｔ3∼t5). 이에 따라, 최초에 m번째 열의 수평주사 스위치Ｑｍ이 온하고(t4), m번째 열의 라인 메모리Ｃｍ에 유지되어 있는 화소신호로부터, 수평출력선(25)에의 신호 판독 및 수평출력선(25)상에서의 수평전송, 즉 수평주사가 개시된다.

라인 메모리Ｃｍ의 신호 판독 및 수평전송(t4∼t6)에 계속되어, 라인 메모리Ｃｍ+1로부터 라인 메모리Ｃｎ에, 열단위 순으로 신호 판독 및 수평전송이 행해져, 제2기준화소영역(22b)의 신호 판독 및 수평전송이 종료한다(ｔ6∼t8:Ｑｍ+1∼Ｑｎ).

상기한 바와 같이, n번째 열의 ＤＦＦｎ의 Ｑ출력 단자는, 1번째 열의 ＤＦＦ1의 Ｄ입력 단자에 접속되어 있다. 따라서, n번째 열의 수평주사 스위치Ｑｎ이 온할 때 동시에, 1번째 열의 ＤＦＦ1의 Ｄ입력 단자에 H레벨(H:Ｈｉｇｈ)의 신호가 입력된다.

이에 따라, 제2기준화소영역(22b)의 수평주사가 종료하면, 제1기준화소영역(22a)과 관련된 1번째 열의 수평주사 스위치Q1이 온하여(t9∼t10), 1번째 열의 라인 메모리C1에 유지되어 있는 화소신호가 수평출력선(25)에 판독되어, 수평전송된다. 그 후는, 유효화소영역(21)에 관련되는 최종열인 ｍ-1번째 열의 라인 메모리Ｃｍ-1에 유지되어 있는 화소신호까지, 열단위로 수평주사가 실행된다(t10∼t12:Q2∼Ｑｍ-1).

수평주사가 시행되는 제1 및 제2 기준화소영역(22a,22b)의 화소신호는, 유효화소영역(21)의 화소신호의 노이즈 성분을 보정하기 위한 보정계수와 보정값을, 화상처리회로(7)에서 산출하는데 사용된다.

이상과 같이 하여, 제1 실시예에서는, 제2기준화소영역(22b)→제1기준화소영역(22a)→유효화소영역(21)의 순으로 수평주사를 행하고 있다. 바꾸어 말하면, 제1 실시예에서는, 유효화소영역(21)에 앞서, 제1 및 제2 기준화소영역(22a,22b)의 수평주사를 행하고 있다.

따라서, 적어도 유효화소영역(21)에서 보정되는 행의 수평주사가 실행되고 있을 때에, 노이즈 보정값의 산출 처리를 시작할 수 있고, 화소신호의 주사를 고속으로 행하는 촬상장치에 있어서도, 화상처리회로(7)가 실시간 응답성이 높은 노이즈 보정처리를 행하는 것이 가능해진다.

또한, 화상처리회로(7)에서 유효화소영역(21)의 화소신호의 노이즈 성분을 보정하기 위한 보정계수와 보정값을 산출하기 위해서는, 제1 및 제2기준화소영역(22a,22b)의 1행에 화소신호를 기억할 수 있는 기억 용량의 메모리를 준비해두면 좋다.

즉, 제1 실시예에서는, 보정계수와 보정 레벨을 산출하기 위한 메모리의 기억 용량을, 유효화소영역(21)의 1행에 화소신호를 기억하는데 필요한 용량만큼 종래의 경우보다도 삭감할 수 있다. 이상의 제1 실시예에서 얻어진 상기 효과들은, 제2 및 제3 실시예에서도 마찬가지로 얻어질 수 있다.

상기 제1 실시예에서는, 제2기준화소영역(22b)→제1기준화소영역(22a)→유효화소영역(21)의 순으로 화소신호를 수평주사하기 위해서, 다음과 같이 고안하였다. 즉, 제2 시프트 레지스터(ＤＦＦｍ∼ＤＦＦｎ)의 신호 출력 단자(ＤＦＦｎ의 Ｑ출력 단자)와 제1 시프트 레지스터(ＤＦＦ1∼ＤＦＦｍ-1)의 신호 입력 단자(ＤＦＦ1의 Ｄ입력 단자)를 직접 서로 접속하였다.

또한, 제1 실시예에서는, 제2 시프트 레지스터(ＤＦＦｍ∼ＤＦＦｎ)의 신호 입력 단자(ＤＦＦｍ의 Ｄ입력 단자)에, 수평주사 시작 신호로서의 수평주사 시작 펄스 신호ＰＨＳＴ를 입력한다.

한편, 제2 실시예에서는, 제2기준화소영역(22b)→제1기준화소영역(22a)→유 효화소영역(21)의 순으로 화소신호를 수평주사하기 위해서, 다음과 같이 고안한다. 즉, 제2 실시예에서는, 수평주사 시작 위치 선택부(47)를 통하여, 제2 시프트 레지스터의 신호 출력 단자(ＤＦＦｎ의 Ｑ출력 단자)와 제1 시프트 레지스터의 신호 입력 단자(ＤＦＦ1의 Ｄ입력 단자)를 접속하고 있다.

그리고, 제2 실시예에서는, 수평주사 시작 위치 선택부(47)에 의해, 수평주사 시작 펄스 신호ＰＨＳＴ를 제2 시프트 레지스터의 신호 입력 단자(ＤＦＦｍ의 Ｄ입력 단자)에 선택적으로 입력함으로써, 제2기준화소영역(22b)으로부터 수평주사를 시작할 수 있다.

그렇지만, 수평주사 시작 위치 선택부(47)는, 수평주사 시작 신호 펄스 신호ＰＨＳＴ를 제1 시프트 레지스터의 신호 입력 단자(ＤＦＦ1의 Ｄ입력 단자)에 선택적으로 입력함으로써, 제1기준화소영역(22a)으로부터 수평주사를 시작할 수도 있다.

이때, 수평주사 시작 위치 선택부(47)에 포함되는 3개의 스위치(47a,47b,47c)는, ＮＭＯＳ로 구성되고, 게이트 전압이 H레벨일 때에 온된다.

따라서, 수평주사 시작 위치 선택부(47)에 입력되는 수평주사 시작 위치 선택신호ＳＴＳＥＬ이 "H"일 때는, 스위치 47a 및 47b가 온 하고, 스위치 47c는, 인버터(47d)에 의해 오프 한다. 이에 따라, 수평주사 시작 펄스 신호ＰＨＳＴ는, 제2기준화소영역(22b)에 입력된다. 또한, ＤＦＦｎ의 Ｑ출력 신호도 ＤＦＦ1의 Ｄ입력 단자에 입력된다.

따라서, 수평주사 시작 위치 선택신호ＳＴＳＥＬ이 "H"일 때는, 제1 실시예 와 마찬가지로, 제2기준화소영역(22b)→제1기준화소영역(22a)→유효화소영역(21)의 순으로 수평주사를 행하는 것이 가능해진다. 이 구동 패턴은, 도 5의 타이밍 차트에 대응한다.

또한, 수평주사 시작 위치 선택신호ＳＴＳＥＬ이 L레벨(L:Ｌｏｗ)일 때는, 스위치 47a,47b가 오프 하고, 스위치 47c는, 인버터(47d)에 의해 온 한다. 이에 따라, 수평주사 시작 펄스 신호ＰＨＳＴ는, 제1기준화소영역(22a)에 입력된다. 또한, ＤＦＦｎ의 Ｑ출력 신호는, ＤＦＦ1의 Ｄ입력 단자에 입력되지 않게 된다.

따라서, 수평주사 시작 위치 선택신호ＳＴＳＥＬ이 "L"일 때는, 제1기준화소영역(22a)→유효화소영역(21)의 순으로 수평주사가 행해지고, 제2기준화소영역(22b)에서는 화소신호에 대해 수평주사가 행해지지 않는다. 이 구동 패턴은, 도 6의 타이밍 차트에 대응한다.

우선, 도 5의 구동 패턴에 관하여 설명한다. 도 5의 구동 패턴에서는, 수평주사 시작 위치 선택신호ＳＴＳＥＬ이 "H"이고, 수평주사 시작 펄스 신호ＰＨＳＴ는, 제2기준화소영역(22b)의 선두열인 ｍ번째 열의 ＤＦＦｍ의 Ｄ입력 단자에 입력된다(ｔ3∼t5).

따라서, 제2기준화소영역(22b)의 선두열에 대응하는 ｍ번째 열의 라인 메모리Ｃｍ에 유지되어 있는 화소신호로부터 순차적으로 수평주사가 개시된다(ｔ4:Ｑｍ). 제2기준화소영역(22b)의 화소신호를 모두 판독한 후에 (t8:Ｑｎ), 제1기준화소영역(22a)의 선두열(1번째 열)로부터 최종열(ｌ번째 열)에 대응하는 라인 메모리C1∼Ｃｌ에 유지되어 있는 화소신호가, 순차적으로 판독된다(ｔ9∼t11:Q1∼Ｑl).

그리고, 유효화소영역(21)의 선두열(l+1번째 열)로부터 최종열(m-1번째 열)에 대응하는 라인 메모리Ｃｌ+1∼Ｃｍ-1에 유지되어 있는 화소신호가, 순차적으로 판독된다(ｔ11∼t12:Ｑｌ+1∼Ｑｍ-1).

도 6의 구동 패턴에서는, 수평주사 시작 위치 선택신호ＳＴＳＥＬ이 "L"이고, 수평주사 시작 펄스 신호ＰＨＳＴ는, 제1기준화소영역(22a)의 선두열인 1번째 열의 ＤＦＦ1의 Ｄ입력 단자에 입력된다(ｔ3).

따라서, 우선, 제1기준화소영역(22a)의 선두열(1번째 열)로부터 최종열(l번째 열)에 대응하는 라인 메모리C1∼Ｃｌ에 유지되어 있는 화소신호가, 순차적으로 판독된다(ｔ3∼t9:Q1∼Ｑｌ). 그리고, 유효화소영역(21)의 선두열(l+1번째 열)로부터 최종열(m-1번째 열)에 대응하는 라인 메모리Ｃｌ+1∼Ｃｍ-1에 유지되어 있는 화소신호가, 순차적으로 판독된다(ｔ8∼t10:Ｑｌ+1∼Ｑｍ-1).

도 6의 구동 패턴에서는, 제2기준화소영역(22b)의 화소신호는 판독되지 않지만, 도 5의 구동 패턴에서의 수평주사의 종료의 타이밍보다도 빠른 타이밍에서 수평주사가 종료한다. 그래서, 수평주사에 요하는 기간을 도 5의 구동 패턴과 비교하여 단축시킬 수 있다.

도 6의 구동 패턴은, 다음의 조건하에서 촬상장치(100)가 구동되는 경우에 효과적으로 사용될 수 있다. 예를 들면, 촬상장치(100)에 스트로브(strobe) 장치가 접속되어 있는 경우, 스트로브 장치의 이차전지의 충전 중에는 대전류가 흘러, 촬상장치(100)의 화소신호에 대하여도 영향을 주기 쉽다. 즉, 스트로브 장치의 이차전지의 충전중에 촬상했을 경우의 화소신호에는, 전기적인 노이즈가 중첩되기 쉽 고, 또한, 그 노이즈는 1프레임의 촬상화상내에서도 레벨이 변동할 가능성이 높다.

그래서, 이러한 1프레임의 촬상화상내에서 노이즈 레벨이 변동할 가능성이 높은 구동조건하에서는, 제1 및 제2기준화소영역(22a,22b)의 양쪽으로부터의 화소신호에 의거하여 노이즈 보정을 행하기 위해 도 5의 구동 패턴으로 수평주사를 행한다.

한편, 1프레임의 촬상화상내에서 노이즈 레벨이 변동할는 가능성이 낮은 구동조건하에서는, 제1기준화소영역(22a), 즉 일부의 기준화소영역으로부터의 화소신호만을 사용해서 노이즈 보정을 행하기 위해 도 6의 구동 패턴으로 수평주사를 행한다. 이에 따라, 신속히 노이즈 보정을 시작할 수 있게 한다.

즉, 촬상장치(100)의 구동조건에 따라, 수평주사회로(46)가 유효화소영역과 복수의 기준화소영역에서의 화소신호를 수평주사하는 제1 수평주사 모드와, 수평주사회로(46)가 복수의 기준화소영역 중 일부의 기준화소영역과 유효화소영역에서의 화소신호를 수평주사하는 제2 수평주사 모드를 시스템 제어부(13)가 전환한다. 이 모드 전환은, 유저가 수동으로 실행해도 되거나 혹은 촬상장치(100)의 시스템 제어부(13)가 자동으로 실행해도 된다.

또한, 촬상장치(100)의 구동조건뿐만아니라, 예를 들면 휘도가 순간적으로 증대하는 불꽃을 촬영할 경우 등의 피사체조건이나, 피사체의 휘도변화는 작지만, 그 피사체 주위의 휘도가 크게 변화될 경우등의 촬영 환경조건에 따라, 상기의 모드 전환을 행해도 된다.

요컨대, 전기적 노이즈의 발생 조건에 따라, 제1 수평주사 모드와 제2 수평 주사 모드는, 서로간에 선택될 수 있다.

이러한 모드 전환에 의해, 불필요한 동작을 쓸데 없이 행하는 것을 회피할 수 있고, 소비 전력을 저감하는 것이 가능해지고, 특히, 이차전지로 촬상장치(100)를 구동할 때 유용하다.

제1 및 제2 실시예에서는, 수평주사회로의 시프트 레지스터를 2개로 분리함으로써, 제2기준화소영역(22b)→제1기준화소영역(22a)→유효화소영역(21)의 순으로 화소신호의 수평주사를 행하였다.

한편, 제3 실시예에서는, 수평주사회로의 시프트 레지스터는 종래대로 1개로 해서 가상 수평주사를 행함으로써, 제2기준화소영역(22b)→제1기준화소영역(22a)→유효화소영역(21)의 순으로 화소신호의 수평주사를 행한다.

이 제3 실시예에 있어서의 화소신호의 수평주사의 구동제어는, 도 7과 같이 행해진다. 아래의 설명에서는, 전술한 도 10과 같이 배치된 ＣＭＯＳ센서(촬상소자 3)에 대한 화소신호의 수평주사를 예로서 설명한다.

구동회로(6)는, 실제의 화소신호의 주사를 시작하기 전에, 수직주사 펄스 신호ＰＶ가 수직주사회로(1003)에 입력되지 않고 있는 상태에서, 수평주사 시작 펄스 신호ＰＨＳＴ를 수평주사회로(1006)에 입력한다(ｔ1∼t3).즉, 제3 실시예에서는, 라인 메모리C1∼Ｃｎ의 어느 곳에도 수직주사에 관련되는 화소신호가 유지되지 않고 있는 상태에서, 화소부(1000)의 선두열에 대응하는 라인 메모리C1로부터 순차적으로, 가상적으로 수평주사를 시작한다.

그리고, 라인 메모리C1로부터 유효화소영역(1001)의 최종의 화소열에 대응하 는 라인 메모리Ｃｍ-1까지의 가상 수평주사(t2∼t5)가 종료한 후에, 구동회로(6)는, 수평주사회로(1006)에의 수평주사 펄스 신호ＰＨ의 출력을 일시적으로 정지한다(ｔ6).

이 수평주사 펄스 신호ＰＨ의 출력의 일시 정지는, 해당 선택행의 각 화소신호를 라인 메모리C1∼Ｃｎ등으로부터 소거한 뒤에, 수직주사 펄스 신호ＰＶ를 출력해서 수직주사를 재개하기 위해서 행해진다(제1 및 제2 실시예도 마찬가지임).

구동회로(6)는, 수평주사 펄스 신호ＰＨ의 출력을 일시 정지한 후는, 화소신호의 주사를 신호 판독을 행하는 화소영역에 있어서의 선두행의 화소신호로부터 행하기 위해, 수직주사회로(1003)에 의해, 강제적으로 선택행을 신호 판독을 행하는 화소영역에 있어서의 선두행으로서 설정한다. 이 강제적으로 선택행을 설정하는 선택 동작은, 촬영동작을 정지한 타이밍에 따라, 일부의 경우에는 선택행이 신호 판독을 행하는 화소영역에 있어서의 선두행이 아니기 때문에 행해진다.

그렇지만, 강제적인 선택행의 선택은, 정지 화상의 경우에는, 1프레임(1화상)당 최초의 선택행에 대해서만 행해야 한다. 또한, 강제적인 선택행의 선택은, 프레임이 연속하는 동영상의 경우에는, 1번째 프레임의 최초의 선택행에 대해서만 행해야 한다. 이것은, 가상적인 수평주사가 노이즈 보정의 신속성을 거의 손상시키지 않는 것을 의미한다.

구동회로(6)는, 수평주사 펄스 신호ＰＨ의 출력이 일시적으로 정지되어 있는 동안에(t7∼t8), 수직주사회로(1003)에 의해, 수직주사 펄스 신호ＰＶ를 화소부(1000)에 입력한다. 이 수직주사 펄스 신호ＰＶ의 입력에 응답하여, 선택행에서 의 각 화소의 화소신호가 일제히 판독되어서 라인 메모리C1∼Ｃｎ에 일제히 수직전송된다. 따라서, 라인 메모리C1∼Ｃｎ에 유지되는 화소신호는, 피사체 광학 화상, ＯＢ신호 등을 반영한 실체적인 신호가 되고, 촬상장치(100)에 대해 의미있는 중요성을 갖는다.

구동회로(6)는, 주사를 행하는 화소행이 선택되면, 수직주사회로(1003)에 의해, 각종의 제어신호를 적당하게 출력한다(ｔ8∼t9). 그리고, 구동회로(6)는, 선택행의 화소신호가 각 열의 라인 메모리C1∼Ｃｎ에 유지된 후, 수평주사회로(1006)에 의해, 수평주사 펄스 신호ＰＨ의 출력을 재개한다(ｔ9).

수평주사 펄스 신호ＰＨ의 출력이 재개되면, 제2기준화소영역(1002b)의 선두의 화소열에 대응하는 라인 메모리Ｃｍ에 유지된 화소신호가, 수평출력선(1005)에 판독되어서 수평전송된다(ｔ9∼t10:Ｑｍ). 그 후는, 라인 메모리Ｃｍ+1∼Ｃｎ에 유지된 화소신호가 순차적으로 수평출력선(1005)에 판독되어서 수평전송된다(ｔ9∼t12:Ｑｍ+1∼Ｑｎ).

이때, 구동회로(6)는, 라인 메모리Ｃｎ에 유지된 화소신호가 판독되는 타이밍에 맞추어, 수평주사 시작 펄스 신호ＰＨＳＴ를 수평주사회로(1006)에 입력한다(ｔ11∼t13). 이에 따라, 화소부(1000)의 선두의 화소열에 대응하는 라인 메모리C1에 유지되어 있는 화소신호가 판독되어서 수평전송된다(ｔ12∼t14:Q1).

그 후에, 라인 메모리C2로부터 유효화소영역(1001)의 최종의 화소열에 대응한 라인 메모리Ｃｍ-1까지 유지된 화소신호는, 판독되어 수평주사된다(ｔ14∼t15:Q2∼Ｑｍ-1). 그리고, 구동회로(6)는, 라인 메모리Ｃｍ-1에서 판독을 완료한 후, 다시, 수평주사회로(1006)에의 수평주사 펄스 신호ＰＨ의 출력을 정지한다. 시각 t16이후는, t7∼t16과 마찬가지로 화소신호의 주사가 행해진다.

이상과 같이, 제3 실시예에서는, 1개의 정지 화상 또는 1개의 동영상의 촬영시에 한번만, 1행에 관한 제1기준화소영역과 유효화소영역에 대해서 수직주사를 행하지 않고 가상 수평주사를 행하는 것만으로, 제2기준화소영역으로부터 실체적 주사를 시작한다.

따라서, 제3 실시예에 있어서 가상 수평주사를 행한 경우에도, 제1 및 제2 실시예와 같은 정도의 노이즈 보정의 신속성을 얻을 수 있거나, 오히려, 제3 실시예에서는, 종래의 시프트 레지스터를 활용할 수 있어, 그 장점이 보다 커진다. 이상에서 설명한 바와 같이, 제1 내지 제3의 실시예에서는, 2개의 기준화소영역에서의 화소신호를 유효화소영역에서의 화소신호에 앞서 수평주사하고 있다.

따라서, 유효화소영역에서의 화소신호의 노이즈 성분을 보정하기 위해서, 2개의 기준화소영역에서의 화소신호와 유효화소영역에서의 화소신호를 유지하기 위한 기억 용량을 필요로 하지 않고, 2개의 기준화소영역에서의 화소신호를 유지하기 위한 용량이면 좋다. 즉, 비용 상승을 초래하지 않는다.

또한, 적어도 유효화소영역에서의 화소신호가 수평주사되고 있을 때에, 유효화소영역에서의 화소신호의 노이즈 성분을 보정을 행하기 위한 보정값을, 2개의 기준화소영역에서의 화소신호에 의거하여 산출하는 산출 처리를 시작할 수 있다. 이에 따라, 노이즈 성분에 대한 보정처리를 적절하게 행할 수 있다.

한층 더, 유효화소영역의 대향하는 변에 인접하게 배치된 복수의 기준화소영 역에서의 화소신호를 사용해서 유효화소영역에서의 화소신호의 노이즈 성분을 보정할 수 있다. 따라서, 예를 들면 수평주사 위치에 따라 노이즈 양이 다른 경우에도, 보정처리를 신속하게 행할 수 있다.

이때, 본 발명은, 제1 내지 제3의 실시예에 한정되지 않고, 수평주사회로를 구성하는 시프트 레지스터는, D플립플롭 이외의 JＫ플립플롭 등의 플립플롭들로 구성되어도 된다.

또한, 촬상 센서가 ＸＹ어드레스 주사 방식의 주사 기구를 갖고, 1행의 화소신호를 일제히 수직주사하도록 구성되는 것이면, ＣＭＯＳ센서이외의 촬상 센서(이미지센서)에도 제1 내지 제3의 실시예에 따른 기술사상을 적용할 수 있다.

기타의 실시예

또한, 본 발명의 국면들은, 메모리 디바이스에 기록된 프로그램을 판독 및 실행하여 상기 실시예(들)의 기능들을 수행하는 시스템 또는 장치(또는 CPU 또는 MPU 등의 디바이스들)의 컴퓨터에 의해서, 또한, 시스템 또는 장치의 컴퓨터에 의해 수행된 단계들, 예를 들면, 메모리 디바이스에 기록된 프로그램을 판독 및 실행하여 상기 실시예(들)의 기능들을 수행하는 방법에 의해, 실현될 수도 있다. 이를 위해, 상기 프로그램은, 예를 들면, 네트워크를 통해 또는, 여러 가지 형태의 메모리 디바이스의 기록매체(예를 들면, 컴퓨터 판독 가능형 매체)로부터, 상기 컴퓨터에 제공된다.

본 발명을 예시적 실시예들을 참조하여 기재하였지만, 본 발명은 상기 개시된 예시적 실시예들에 한정되지 않는다는 것을 알 것이다. 아래의 청구항의 범위 는, 모든 변형, 동등한 구조 및 기능을 포함하도록 아주 넓게 해석해야 한다.

본 출원은 2008년 11월 27일에 제출된 일본특허출원 제2008-302535호의 이점을 청구하고, 여기서는 이것들이 전체적으로 참고로 포함된다.

도 1은 본 발명의 제1 내지 제3의 실시예에 따른 촬상장치의 전체구성을 개략적으로 나타내는 블럭도,

도 2는 제1 실시예에 따른 촬상소자(ＣＭＯＳ센서)의 개략적인 구성을 나타내는 회로도,

도 3은 제1 실시예에 따른 수평주사의 구동을 나타내는 타이밍 차트,

도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 수평주사회로의 구성을 개략적으로 나타내는 회로도,

도 5는 제2 실시예에 따른 수평주사의 제1 구동 패턴을 나타내는 타이밍 차트,

도 6은 제2 실시예에 따른 수평주사의 제2 구동 패턴을 나타내는 타이밍 차트,

도 7은 본 발명의 제3 실시예에 따른 수평주사의 구동을 나타내는 타이밍 차트,

도 8은 ＣＭＯＳ센서에 있어서의 화소의 일반적인 구성을 개략적으로 나타내는 회로도,

도 9는 ＣＭＯＳ센서의 일반적인 구성의 개요를 개략적으로 나타낸 회로도(기준화소영역이 1개일 경우),

도 10은 ＣＭＯＳ센서의 일반적인 구성의 개요를 개략적으로 나타낸 회로도(기준화소영역이 2개일 경우),

도 11은 ＣＭＯＳ센서에 있어서의 종래의 수평주사의 구동을 나타내는 타이밍 차트다.

Claims

촬상화상으로서 사용하는 촬상신호를 얻기 위한 화소가 배열된 유효화소영역;

상기 촬상신호에 대한 기준신호를 얻기 위한 화소가 배열되고, 상기 유효화소영역의 대향하는 변에 인접하게 배치된 복수의 기준화소영역;

행단위로 수직주사된 상기 유효화소영역으로부터 얻어진 상기 촬상신호와 상기 복수의 기준화소영역으로부터 얻어진 상기 기준신호를 유지하는 유지부; 및

상기 유지부에 의해 유지된 상기 촬상신호 및 상기 기준신호를 수평주사하는 수평주사부를 구비한 촬상 센서로서,

상기 수평주사부는, 상기 유지부에 의해 유지된 상기 복수의 기준화소영역으로부터 얻어진 기준신호를, 상기 유지부에 의해 유지된 상기 유효화소영역으로부터 얻어진 상기 촬상신호 이전에 수평주사하는, 촬상 센서.
제 1 항에 있어서,

상기 수평주사부는, 상기 유지부에 의해 유지된 상기 촬상신호 및 상기 기준신호를 판독하기 위한 판독 신호를 출력하는 제1 시프트 레지스터 및 제2 시프트 레지스터를 갖고, 상기 제2 시프트 레지스터의 신호 출력 단자와 상기 제1 시프트 레지스터의 신호 입력 단자가 서로 접속되고, 상기 제2 시프트 레지스터의 신호 입 력 단자에 수평주사 시작 신호가 입력되는, 촬상 센서.
제 1 항에 있어서,

상기 수평주사부는, 상기 유지부에 의해 유지된 상기 촬상신호 및 상기 기준신호를 판독하기 위한 판독 신호를 출력하는 제1 시프트 레지스터 및 제2 시프트 레지스터와, 상기 제1 시프트 레지스터 및 상기 제2 시프트 레지스터의 신호 입력 단자에 수평주사 시작 신호를 선택적으로 입력하는 입력부를 갖는, 촬상 센서.
제 1 항에 있어서,

상기 수평주사부는, 상기 유지부에 의해 유지된 상기 촬상신호 및 상기 기준신호를 판독하기 위한 판독 신호를 출력하는 1개의 시프트 레지스터를 갖고, 상기 유지부에 수직주사가 행해진 상기 촬상신호 및 상기 기준신호가 유지되지 않고 있는 상태에서, 상기 복수의 기준화소영역 중 1개의 기준화소영역과 상기 유효화소영역에 관련되는 수평주사를 행한 후에, 상기 수평주사부는, 상기 유지부에 수직주사가 행해진 상기 촬상신호 및 상기 기준신호가 유지된 상태에서 수평주사를 시작하는, 촬상 센서.
촬상화상으로서 사용하는 촬상신호를 얻기 위한 화소가 배열된 유효화소영역과, 상기 촬상신호에 대한 기준신호를 얻기 위한 화소가 배열되고, 상기 유효화소영역의 대향하는 변에 인접하게 배치된 복수의 기준화소영역과, 행단위로 수직주사된 상기 유효화소영역으로부터 얻어진 상기 촬상신호와 상기 복수의 기준화소영역으로부터 얻어진 상기 기준신호를 유지하는 유지부와, 상기 유지부에 의해 유지된 상기 촬상신호 및 상기 기준신호를 수평주사하는 수평주사부를 구비한 촬상 센서; 및

상기 기준신호에 의거하여 상기 촬상신호의 노이즈 성분을 보정하는 보정부를 구비하고,

상기 수평주사부는, 상기 유지부에 의해 유지된 상기 복수의 기준화소영역으로부터 얻어진 기준신호를, 상기 유지부에 의해 유지된 상기 유효화소영역으로부터 얻어진 촬상신호 이전에 수평주사하는, 촬상장치.
제 5 항에 있어서,

상기 수평주사부가 상기 유효화소영역으로부터 얻어진 상기 촬상신호와 상기 복수의 기준화소영역으로부터 얻어진 기준신호를 수평주사하는 제1 수평주사 모드와, 상기 수평주사부가 상기 복수의 기준화소영역 중 일부의 기준화소영역으로부터 얻어진 기준신호와 상기 유효화소영역으로부터 얻어진 상기 촬상신호를 수평주사하는 제2 수평주사 모드를 전환하도록 제어하는 제어부를 갖는, 촬상장치.
제 6 항에 있어서,

상기 제어부는, 전기적 노이즈의 발생 조건에 따라, 상기 제1 수평주사 모드와 상기 제2 수평주사 모드간을 전환하는, 촬상장치.
제 5 항에 있어서,

상기 보정부는, 상기 수평주사부에 의해 상기 유효화소영역의 화소신호의 수평주사가 실행되고 있는 동안에, 상기 유효화소영역의 화소신호의 노이즈를 보정하는데 사용하기 위한 보정값을 상기 기준화소영역의 화소신호에 의거하여 산출하는 처리를 시작하는, 촬상장치.
제 5 항에 있어서,

상기 수평주사부는, 상기 유지부에 의해 유지된 상기 촬상신호 및 상기 기준신호를 판독하기 위한 판독 신호를 출력하는 제1 시프트 레지스터 및 제2 시프트 레지스터를 갖고, 상기 제2 시프트 레지스터의 신호 출력 단자와 상기 제1 시프트 레지스터의 신호 입력 단자가 서로 접속되고, 상기 제2 시프트 레지스터의 신호 입력 단자에 수평주사 시작 신호가 입력되는, 촬상장치.
제 5 항에 있어서,

상기 수평주사부는, 상기 유지부에 의해 유지된 상기 촬상신호 및 상기 기준신호를 판독하기 위한 판독 신호를 출력하는 제1 시프트 레지스터 및 제2 시프트 레지스터와, 상기 제1 시프트 레지스터 및 상기 제2 시프트 레지스터의 신호 입력 단자에 수평주사 시작 신호를 선택적으로 입력하는 입력부를 갖는, 촬상장치.
제 5 항에 있어서,

상기 수평주사부는, 상기 유지부에 의해 유지된 상기 촬상신호 및 상기 기준신호를 판독하기 위한 판독 신호를 출력하는 1개의 시프트 레지스터를 갖고, 상기 유지부에 수직주사가 행해진 상기 촬상신호 및 상기 기준신호가 유지되지 않고 있는 상태에서, 상기 복수의 기준화소영역 중 1개의 기준화소영역과 상기 유효화소영역에 관련되는 수평주사를 행한 후에, 상기 수평주사부는, 상기 유지부에 수직주사가 행해진 상기 촬상신호 및 상기 기준신호가 유지된 상태에서 수평주사를 시작하는, 촬상장치.
촬상화상으로서 사용하는 촬상신호를 얻기 위한 화소가 배열된 유효화소영역 과, 상기 촬상신호에 대한 기준신호를 얻기 위한 화소가 배열되고, 상기 유효화소영역의 대향하는 변에 인접하게 배치된 복수의 기준화소영역과, 행단위로 수직주사된 상기 유효화소영역으로부터 얻어진 상기 촬상신호와 상기 복수의 기준화소영역으로부터 얻어진 상기 기준신호를 유지하는 유지부와, 상기 유지부에 의해 유지된 상기 촬상신호 및 상기 기준신호를 수평주사하는 수평주사부를 구비한 촬상 센서를 구동하는 방법으로서,

상기 수평주사부는, 상기 유지부에 의해 유지된 상기 복수의 기준화소영역으로부터 얻어진 기준신호를, 상기 유지부에 의해 유지된 상기 유효화소영역으로부터 얻어진 촬상신호 이전에 수평주사하는, 촬상 센서의 구동방법.