KR20150067053A

KR20150067053A - 촬상 장치 및 촬상 장치의 제어 방법

Info

Publication number: KR20150067053A
Application number: KR1020140174792A
Authority: KR
Inventors: 히데타 니시자와
Original assignee: 캐논 가부시끼가이샤
Priority date: 2013-12-09
Filing date: 2014-12-08
Publication date: 2015-06-17
Also published as: CN104702825B; JP6334908B2; US20170150080A1; US9942504B2; US20150163437A1; JP2015115660A; US9615045B2; KR101755774B1; CN104702825A

Abstract

촬상 장치는 촬상 소자 및 상기 복수의 전하 축적 유닛으로부터 각각 판독된 신호로부터 각 화소의 신호를 생성하도록 구성된 생성 유닛을 포함한다. 촬상 소자는 복수의 화소를 포함하고, 각 화소는 광전 변환 유닛과; 상기 광전 변환 유닛에서 발생한 전하를 축적하기 위한 복수의 전하 축적 유닛과; 상기 복수의 전하 축적 유닛 각각에서의 전하의 축적을 제어하도록 구성된 제어 유닛과; 상기 복수의 전하 축적 유닛 각각으로부터의 전하에 대응하는 신호를 판독하도록 구성된 판독 유닛을 포함한다. 상기 광전 변환 유닛을 제1 칩에 형성하고, 상기 복수의 전하 축적 유닛, 상기 제어 유닛, 및 상기 판독 유닛을 제2 칩에 형성한다.

Description

촬상 장치 및 촬상 장치의 제어 방법{IMAGE CAPTURING APPARATUS AND METHOD FOR CONTROLLING THE IMAGE CAPTURING APPARATUS}

본 발명은 CMOS 이미지 센서로 대표되는 촬상 소자를 사용하는 촬상 장치 및 촬상 장치의 제어 방법에 관한 것이다.

최근의 전자 카메라와 비디오 카메라에서 CMOS형 촬상 장치를 탑재하고 있는 것이 증가하고 있다. 일반적으로 사용되는 CMOS형 촬상 장치는 이차원 매트릭스 형상으로 배열된 화소의 광전 변환 유닛에 생성 및 축적된 신호 전하를 행마다 순차 판독하는 방식을 채용하고 있다. 최근에, 신호 전하를 동시에 축적하는 동시 촬상 기능(글로벌 셔터 기능)이 제안되어 있고, 글로벌 셔터 기능을 갖는 CMOS 촬상 소자의 응용도 증가하고 있다.

일본 특허 공개 제2011-217315호에 따르면, 각 화소 내에 전하 유지 유닛으로서 기능하는 복수의 직렬로 배열된 CCD가 설치되고, 축적 시간이 상이한 신호를 얻음으로써 다이내믹 레인지가 확대된다. 그러나, 높은 화소 수를 포함하는 고체 촬상 장치에서 1화소 내에 복수의 CCD를 설치하는 것은 광전 변환 유닛으로서 기능하는 포토 다이오드부의 사이즈를 작게 하여, 감도가 저하될 수 있다.

일본 특허 공개 제2011-217315호에 따르면, 글로벌 셔터가 사용되어도 센서로부터의 출력은 1행마다 이루어지기 때문에, 축적 시간이 상이한 신호를 얻기 위해서는 오랜 판독 시간이 걸린다. 또한, 일본 특허 공개 제2011-217315호에 따르면, 전하 유지 부분은 제1 칩의 각 화소에 배치되어 있기 때문에, 포토 다이오드부의 사이즈는 종래와 동등하다.

본 발명은 상기 상황을 고려하여 이루어진 것으로, 포토 다이오드부의 사이즈를 작게 하지 않고, 다이내믹 레인지가 넓은 화상을 제공한다.

본 발명에 따르면, 광전 변환 유닛과; 상기 광전 변환 유닛에서 발생한 전하를 축적하기 위한 복수의 전하 축적 유닛과; 상기 복수의 전하 축적 유닛 각각에서의 전하의 축적을 제어하도록 구성된 제어 유닛과; 상기 복수의 전하 축적 유닛 각각으로부터의 전하에 대응하는 신호를 판독하도록 구성된 판독 유닛을 각각 포함하는 복수의 화소를 포함하는 촬상 소자; 및 상기 복수의 전하 축적 유닛으로부터 각각 판독된 신호로부터 각 화소의 신호를 생성하도록 구성된 생성 유닛을 포함하고, 상기 광전 변환 유닛을 제1 칩에 구성하고, 상기 복수의 전하 축적 유닛, 상기 제어 유닛, 및 상기 판독 유닛을 제2 칩에 구성한 촬상 장치가 제공된다.

또한, 본 발명에 따르면, 광전 변환 유닛과; 상기 광전 변환 유닛에서 발생한 전하를 축적하기 위한 복수의 전하 축적 유닛과; 상기 복수의 전하 축적 유닛으로부터 전송된 전하를 유지하도록 구성된 전하 유지 유닛과; 상기 복수의 전하 축적 유닛 각각에서의 전하의 축적을 제어하도록 구성된 제어 유닛과; 상기 복수의 전하 축적 유닛으로부터 상기 전하 유지 유닛에 전하를 전송하도록 구성된 전송 유닛과; 상기 전하 유지 유닛에 유지된 전하에 대응하는 신호를 각각 판독하도록 구성된 판독 유닛을 각각 포함하는 복수의 화소를 포함하는 촬상 소자; 및 상기 전하 유지 유닛으로부터 판독된 신호로부터 각 화소의 신호를 생성하도록 구성된 생성 유닛을 포함하고, 상기 광전 변환 유닛을 제1 칩에 구성하고, 상기 복수의 전하 축적 유닛, 상기 전하 유지 유닛, 상기 제어 유닛, 상기 전송 유닛, 및 상기 판독 유닛을 제2 칩에 구성한 촬상 장치가 제공된다.

또한, 본 발명에 따르면, 복수의 화소를 포함하고, 각 화소가 광전 변환 유닛과, 상기 광전 변환 유닛에서 발생한 전하를 축적하기 위한 복수의 전하 축적 유닛과, 제어 유닛과, 판독 유닛을 포함하는 촬상 소자를 포함하고, 상기 광전 변환 유닛을 제1 칩에 구성하고, 상기 복수의 전하 축적 유닛, 상기 제어 유닛, 및 상기 판독 유닛을 제2 칩에 구성한 촬상 장치의 제어 방법으로서, 상기 제어 유닛에 의해, 상기 복수의 전하 축적 유닛 각각에서의 전하의 축적을 제어하는 전하 축적 단계; 상기 판독 유닛에 의해, 상기 복수의 전하 축적 유닛 각각으로부터의 전하에 대응하는 신호를 판독하는 판독 단계; 및 상기 생성 유닛에 의해, 상기 판독 단계에서 상기 복수의 전하 축적 유닛으로부터 각각 판독된 신호로부터 각 화소의 신호를 생성하는 생성 단계를 포함하는 촬상 장치의 제어 방법이 제공된다.

또한, 본 발명에 따르면, 복수의 화소를 포함하고, 각 화소가 광전 변환 유닛과; 상기 광전 변환 유닛에서 발생한 전하를 축적하기 위한 복수의 전하 축적 유닛과; 상기 복수의 전하 축적 유닛으로부터 전송된 전하를 유지하도록 구성된 전하 유지 유닛과; 제어 유닛과; 전송 유닛과; 판독 유닛을 포함하는 촬상 소자를 포함하고, 상기 광전 변환 유닛을 제1 칩에 구성하고, 상기 복수의 전하 축적 유닛, 상기 전하 유지 유닛, 상기 제어 유닛, 상기 전송 유닛, 및 상기 판독 유닛을 제2 칩에 구성한 촬상 장치의 제어 방법으로서, 상기 제어 유닛에 의해, 상기 복수의 전하 축적 유닛 각각에서의 전하의 축적을 제어하는 제어 단계; 상기 전송 유닛에 의해, 상기 복수의 전하 축적 유닛으로부터 상기 전하 유지 유닛에 전하를 전송하는 전송 단계; 상기 판독 유닛에 의해, 상기 전하 유지 유닛에 유지된 전하에 대응하는 신호를 각각 판독하는 판독 단계; 및 상기 생성 유닛에 의해, 상기 전하 유지 유닛으로부터 판독된 신호로부터 각 화소의 신호를 생성하는 생성 단계를 포함하는 촬상 장치의 제어 방법이 제공된다.

본 발명의 다른 특징은 (첨부 도면을 참조하여) 이루어진 예시적인 실시 형태들의 다음의 설명으로부터 분명해질 것이다.

설명과 함께 본 발명의 일부에 포함되고 그 일부를 구성하고 본 발명의 실시 형태들을 도시하는 첨부 도면은 본 발명의 원리를 설명하는데 이용된다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 촬상 장치의 개략 구성을 도시하는 블록도.
도 2는 제1 실시 형태에 따른 촬상 소자의 적층 구조의 개략도.
도 3은 제1 실시 형태에 따른 촬상 소자의 구성을 도시하는 블록도.
도 4a 및 도 4b는 각각 제1 실시 형태에 따른 화소의 등가 회로도와 단면도.
도 5는 종래 기술에 따른 화소의 구동 패턴을 도시하는 타이밍 차트.
도 6은 종래 기술에 따른 포텐셜 천이도.
도 7은 제1 실시 형태에 따른 화소의 구동 패턴을 도시하는 타이밍 차트.
도 8은 제1 실시 형태에 따른 포텐셜 천이도.
도 9a 및 도 9b는 제1 실시 형태에 따른 화소 신호의 레벨과 출력 선택을 설명하는 그래프.
도 10은 제1 실시 형태에 따른 촬상 소자의 판독 제어를 도시하는 흐름도.
도 11은 제2 실시 형태에 따른 화소의 구동 패턴을 도시하는 타이밍 차트.
도 12는 제2 실시 형태에 따른 포텐셜 천이도.
도 13a 및 도 13b는 제2 실시 형태에 따른 화소 신호의 레벨과 출력 선택을 설명하는 그래프.
도 14는 제2 실시 형태에 따른 촬상 소자의 판독 제어를 도시하는 흐름도.
도 15는 제3 실시 형태에 따른 촬상 소자의 구성을 도시하는 블록도.
도 16a 및 도 16b는 제3 실시 형태에 따른 화소 신호의 레벨과 출력 선택을 설명하는 그래프.
도 17은 제3 실시 형태에 따른 촬상 소자의 판독 제어를 도시하는 흐름도.
도 18은 제4 실시 형태에 따른 화소의 구동 패턴을 도시하는 타이밍 차트.
도 19는 제4 실시 형태에 따른 포텐셜 천이도.
도 20은 제4 실시 형태에 따른 촬상 소자의 판독 제어를 도시하는 흐름도.
도 21은 제5 실시 형태에 따른 촬상 소자의 구성을 도시하는 블록도.
도 22는 제5 실시 형태에 따른 화소의 등가 회로도.
도 23은 제5 실시 형태에 따른 화소의 구동 패턴을 도시하는 타이밍 차트.
도 24는 제5 실시 형태에 따른 포텐셜 천이도.
도 25는 제5 실시 형태에 따른 촬상 소자의 판독 제어를 도시하는 흐름도.
도 26a 및 도 26b는 제6 실시 형태에 따른 가산 제어의 설명도.
도 27은 제6 실시 형태에 따른 촬상 소자의 판독 제어를 도시하는 흐름도.
도 28은 제7 실시 형태에 따른 휴대 전화기의 개략 구성을 도시하는 블록도.

본 발명의 예시적인 실시 형태들에 대해서 첨부 도면에 따라 상세히 설명한다.

<제1 실시 형태>

도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 촬상 장치의 구성을 도시하는 블록도이다. 촬상 장치는 주로 화상 처리 장치(100), 메모리 카드나 하드 디스크 등의 기록 매체(200), 및 렌즈 유닛(300)을 포함한다.

렌즈 유닛(300)은 촬영 렌즈(310), 조리개(312), 렌즈 마운트(316), 렌즈 제어 유닛(320), 및 커넥터(322)를 포함한다. 렌즈 마운트(316)는 렌즈 유닛(300)을 화상 처리 장치(100)의 렌즈 마운트(106)에 기계적으로 접속한다. 커넥터(322)는 화상 처리 장치(100) 측의 커넥터(122)를 통하여 화상 처리 장치(100)와 전기적으로 접속된다. 렌즈 제어 유닛(320)은 커넥터(322 및 122)를 통하여 화상 처리 장치(100)로부터의 신호를 수취하고, 수취한 신호에 따라 촬영 렌즈(310)의 광축 상에서의 위치를 변경함으로써 초점 조절을 행한다. 마찬가지로 렌즈 제어 유닛(320)은 화상 처리 장치(100)로부터의 신호를 수취하고, 조리개(312)의 개구를 제어한다.

화상 처리 장치(100)에서, 미러(130)가 광축 상에 있을 때 미러(130 및 131)를 통하여 입사한 입사광이 결상되고, 유저가 광학 파인더(104)로부터, 촬영하는 정지 화상의 구도를 확인할 수 있다. 촬상 소자(1400)는 후술하는 열 AD 회로와 타이밍 제어 블록을 포함하고, 미러(130)가 광축으로부터 퇴피될 때 렌즈 유닛(300)을 통하여 입사한 광학 상을 광전 변환해서 전기 신호로 변환한다. 셔터(12)는 촬상 소자(1400)에의 노광량을 제어한다.

아날로그 프론트 엔드(AFE)(1700)는 촬상 소자(1400)로부터 출력되는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 A/D 변환기를 내장하다. 타이밍 제너레이터(TG)(1800)는 촬상 소자(1400)와 AFE(1700)의 A/D 변환기에 클럭 신호와 제어 신호를 공급한다. 시스템 제어 회로(50)(이하, "CPU"라고 칭한다)는 화상 처리를 포함하는, 화상 처리 장치(100)의 전체 제어를 행한다.

모니터(1200)는 액정 디스플레이(LCD) 등으로 구성되고, 라이브 뷰 화상과 촬영한 정지 화상을 표시할 수 있다. 셔터 스위치(61)는 정지 화상의 촬영을 지시하기 위해 사용되고, 2단계의 구성을 갖는다. 1단째까지 얕게 누르는, 또는 소위 절반 누름 조작에 따라, 자동 초점 조절과 촬영 전의 상태에서의 자동 노출 기구에 의한 셔터 속도와 조리개 수치의 설정을 포함하는 자동 노출 제어가 행해진다. 2단째까지 깊게 누르는, 또는 소위 완전 누름 조작에 따라, 셔터(12)가 동작하여 촬영 동작이 실시된다. 동화상 기록 스타트/스톱 스위치(62)는 동화상의 촬영을 지시하기 위해 사용되고, 기록 개시가 지시되면 연속해서 동화상 기록 동작이 행해진다.

전원 스위치(60)는 화상 처리 장치(100)의 전원 온과 전원 오프 간의 전환을 행한다. 또한, 화상 처리 장치(100)에 접속된, 렌즈 유닛(300), 외부 플래시, 및 기록 매체(200) 등의 각종 부속 장치의 전원 온과 전원 오프의 설정도 맞춰서 전환될 수 있다.

휘발성 메모리(RAM)(70)는 촬상 소자(1400)로부터 출력되는 화상 데이터와 화상 처리 유닛(72)에서 화상 처리된 화상 데이터를 일시적으로 기록한다. RAM(70)은 또한 CPU(50)의 워크 메모리의 기능도 갖는다. 불휘발성 메모리(ROM)(71)는 CPU(50)가 동작을 행할 때 사용되는 프로그램을 저장한다. 화상 처리 유닛(72)은 정지 화상의 보정 및 압축 등의 처리를 행한다. 후술하는 바와 같이 각 화소로부터 복수의 출력이 있는 경우에, 화소 출력 선택 유닛(73)은 이들 출력으로부터 적절한 레벨의 출력을 선택한다. 후술하는 각 화소로부터 복수의 출력이 있는 경우에, 화소 가산 유닛(74)은 이들 출력을 가산한다.

전원 제어 유닛(80)은, 예를 들어, 전지 검출 회로, DC-DC 컨버터, 및 통전하는 블록을 전환하는 스위치 회로로 구성된다. 또한, 전원 제어 유닛(80)은 전지의 장착 유무, 전지의 종류, 및 전지 잔량을 검출하고, 그 검출 결과 및 CPU(50)의 지시에 기초하여 DC-DC 컨버터를 제어하고, 필요한 전압을 필요한 기간 동안 기록 매체를 포함하는 각 부에 공급한다. 전원 제어 유닛(80)은 커넥터(82 및 84)를 통하여 전원 유닛(86)과 접속된다. 전원 유닛(86)은 알칼리 전지나 리튬 전지 등의 일차 전지, Li 이온 전지 등의 이차 전지, AC 어댑터 등으로 이루어진다.

인터페이스(90)는 커넥터(92)를 통하여 전기적으로 접속되는 기록 매체(200)와의 통신을 행한다. 기록 매체(200)는 메모리 카드나 하드 디스크 등의 기록 매체이며, 반도체 메모리나 자기 디스크 등으로 구성되는 기록 유닛(252), 및 화상 처리 장치(100)와의 커넥터(256)를 포함한다.

인터페이스(120)는 커넥터(122)를 통하여 전기적으로 접속되는 렌즈 유닛(300)과 전기 신호를 통해 통신한다. 렌즈 마운트(106)는 렌즈 유닛(300)을 기계적으로 접속한다.

본 실시 형태에 따른 촬상 소자(1400)는 적층 구조를 갖는다. 도 2는 그 개략을 도시하는 사투영도이다. 촬상 소자(1400)에서, 수광 부분을 포함하는 제1 칩(1401)과 전하 유지 유닛을 포함하는 제2 칩(1402)이 칩 레벨에서 서로 적층된다. 제1 칩(1401)에는, 후술하는 화소 유닛(206)의 내부 광전 변환 유닛(포토 다이오드, 이하, "PD"라고 기재한다)을 포함하는 부분이 구성되어 있다. 제2 칩(1402)은 PD로부터 전송되어 온 데이터를 일시 유지하는 전하 유지 유닛으로서 기능하는 전하 결합 소자(이하, "CCD"라고 기재한다)를 포함하는 회로로 구성되어 있다.

도 3은 촬상 소자(1400)의 구성을 도시하는 블록도이다. 화소(203)가 매트릭스 형상으로 배치되어 있다. 이하, 수직 방향의 배열을 "열", 및 수평 방향의 배열을 "행"이라고 칭한다. 화소 유닛(206)은 화소(203)의 열과 행을 모두 모은 것이다. 수직 주사 회로(202)는 선택 행을 판독하기 위한 행 선택과 각 행의 전하 판독에 필요한 신호를 각 화소의 회로에 출력한다.

각 열의 화소(203)는 2개의 수직 출력선(421 및 422)에 접속된다. 수직 출력선(421 및 422)에 출력된 신호는 각각 열 증폭기(204) 및 열 회로(205)를 통하여 수평 출력선(211 및 212)에 출력된다. 수평 출력선(211 및 212)에 출력된 1행 분의 신호 출력은 (도시하지 않은) 수평 주사 회로의 구동에 의해 수평 방향으로 순차 출력된다.

도 4a는 화소(203)의 등가 회로도를 도시한다. 도 4b는 화소(203)의 단면도를 도시한다. 도 4a에서, PD(408)에서 발생 및 축적된 전하가 CCD 제어 신호 φ401 및 φ404를 제어함으로써 CCD(409 및 415)에 일시적으로 유지된다. CCD(409)에 유지된 전하는 전송 제어 신호 φ400를 사용하여 전송 스위치(410)를 제어함으로써 플로팅 디퓨전 유닛(이하, "FD"라고 기재한다)(411)에 전송된다. 소스 폴로워 증폭기(413)는 FD(411)에 축적된 전하에 기초하는 전압을 증폭하고, 이 증폭된 신호를 화소 신호로서 출력한다. 출력된 화소 신호는 행 선택 제어 신호 φ406를 사용하여 행 선택 스위치(414)를 제어함으로써 수직 출력선(421)에 출력된다. 도 4a에서 PD(408)에 CCD(409 및 415)가 직접 접속되지만, PD(408)와 CCD(409) 사이에 또 하나의 MOS 트랜지스터를 전송 게이트로서 접속할 수 있다. 여기서, PD(408)는 제1 칩(1401)에 구성되고, 그 밖의 부분은 제2 칩(1402)에 구성된다.

한편, CCD(415)에 유지된 전하는 전송 제어 신호 φ403를 사용하여 전송 스위치(416)를 제어함으로써 플로팅 디퓨전 유닛(FD)(417)에 전송된다. 소스 폴로워 증폭기(419)는 FD(417)에 축적된 전하에 기초하는 전압을 증폭하고, 이 증폭된 신호를 화소 신호로서 출력한다. 출력된 화소 신호는 행 선택 제어 신호 φ407를 사용하여 행 선택 스위치(420)를 제어함으로써 수직 출력선(422)에 출력된다.

FD(411 및 417)에 축적된 불필요한 전하를 리셋하기 위해서, 각각 리셋 제어 신호 φ402 및 φ405를 사용하여 리셋 스위치(412 및 418)를 제어한다. PD(408)의 리셋에 대해서는 후술한다.

CCD 제어 신호 φ401 및 φ404, 전송 제어 신호 φ400 및 φ403, 리셋 제어 신호 φ402 및 φ405, 및 행 선택 제어 신호 φ406 및 φ407는 CPU(50)가 TG(1800)을 통하여 수직 주사 회로(202)를 제어해서 출력된다.

도 4b는 도 4a에 도시한 등가 회로 중 제2 칩(1402)의 각 부분이 배치되어 있는 적층 센서의 부분을 도시한다. 제1 칩(1401)의 PD(408)에 축적된 전하에 대응하는 전하 축적 부분은 전하 유지 유닛(408A)이고, PD(408)에서 발생한 전하가 제2 칩(1402)의 전하 유지 유닛(408A)에 전송된다. 여기서, 제1 칩(1401)과 제2 칩(1402) 간의 경계는 마이크로 범프 등의 기술을 사용하는 방법에 의해 접속될 수 있다. 전하 유지 유닛(408A)에 인접해서 CCD(409)가 배치되어 있다. CCD(409)는 게이트 전극(409A) 및 CCD 전하 유지 유닛(434)을 포함하고, CCD(409)에 인접해서 전송 스위치(410A) 및 FD(411)가 배치되어 있다. 도시하지 않았지만, CCD(415)도 CCD(409)와 같이, 전하 유지 유닛(408A)에 인접해서 배치되어 있다. 전송 스위치(416) 및 FD(417)도 마찬가지로 배치되어 있다.

이어서, 도 5 및 도 6을 참조하여, PD(408)의 리셋 동작과 한쪽의 CCD(여기서는, CCD(409)만을 사용한 종래의 기술에 의한 전하의 전송에 대해서 설명한다. 도 5는 통상 판독의 제어 신호의 타이밍 차트이다. 도 6은 통상 판독의 포텐셜 천이도를 도시한다. 이후에 도시하는 포텐셜 천이도에서, 하측 방향이 전자의 포텐셜이 낮아(전위가 높아)진다는 점에 주목한다. 또한, 도 5에 도시한 제어 신호 φ400 내지 φ407의 제어는 CPU(50)에 의해 TG(1800) 및 수직 주사 회로(202)를 통하여 행해진다.

판독 전인 타이밍 T500에서, 전하 유지 유닛(408A)과 CCD(409)에 잉여 전하가 남아 있으므로(도 6의 T500), 이들 전하가 리셋될 필요가 있다. 타이밍 T500과 T501 사이에, 전송 제어 신호 φ400, CCD 제어 신호 φ401, 및 리셋 제어 신호 φ402가 하이(HIGH)로 설정된다. 그 결과, 타이밍 T501에서 CCD(409)의 포텐셜이 내려가고, 전송 스위치(410)의 포텐셜도 내려간다. 이에 의해, 전하 유지 유닛(408A)과 CCD(409)에 있었던 잉여 전하는 CCD(409) 및 FD(411)에 전송된다(도 6의 T501). 이때, 리셋 제어 신호 φ402가 하이이기 때문에, FD(411)의 전하는 배출된다.

타이밍 T501과 T502 사이에서, CCD 제어 신호 φ401가 로우(LOW)로 설정되어 CCD(409)의 포텐셜을 올린다. 이에 의해, CCD(409)에 남아 있는 모든 불필요한 전하는 FD(411)에 전송된다(도 6의 T502).

타이밍 T502과 T503 사이에서, 전송 제어 신호 φ400가 로우로 설정된다. 모든 불필요한 전하가 삭제된 이후에, 리셋 제어 신호 φ402도 로우로 설정된다(도 6의 T503).

타이밍 T503과 T504 사이에서, 전하의 축적이 개시된다. 그리고, 전하 축적 기간 중에 PD(408)에서 발생하고 전하 유지 유닛(408A)에 전송된 전하를 CCD(409)에 전송하기 위해서, CCD 제어 신호 φ401가 하이로 설정된다(도 6의 T504).

전하의 축적이 개시되고 나서 소정의 전하 축적 기간 경과 후에, 타이밍 T505의 직전에 CCD 제어 신호 φ401가 로우로 설정된다. 타이밍 T505에서, PD(408)에서 발생한 전하가 CCD(409)에 이동해서 거기에 유지된다(도 6의 T505).

타이밍 T505과 T506 사이에서, 전송 제어 신호 φ400가 하이로 설정된다. 이에 의해, 타이밍 T506에서, CCD(409)에 유지되어 있는 전하가 FD(411)에 전송된다(도 6의 T506).

타이밍 T506과 T507 사이에서, 전송 제어 신호 φ400가 로우로 설정된다. 이에 의해, 타이밍 T507에서, 전체 화소의 전하가 각 FD(411)에 전송된 상태가 된다(도 6의 T507). 타이밍 T507 이후에, 1행마다 행 선택 제어 신호 φ406가 하이로 설정됨으로써, 전하가 유지되어 있는 FD(411)의 전압이 소스 폴로워 증폭기((413))에 의해 증폭되고, 수직 출력선(421)에 출력된다.

계속해서, 도 7 및 도 8을 참조하여, 제1 실시 형태에 따른 CCD(409 및 415)양쪽을 사용한 판독 방식에 의한 전하의 전송에 대해서 설명한다. 도 7은 제1 실시 형태에 따른 제어 신호의 타이밍 차트를 도시한다. 도 8은 제1 실시 형태에 따른 포텐셜 천이도를 도시한다. 도 7에 도시한 제어 신호 φ400 내지 φ407의 제어도 CPU(50)에 의해 TG(1800) 및 수직 주사 회로(202)를 통하여 행해진다는 점에 주목한다.

먼저, 리셋 동작으로서 도 5 및 도 6의 타이밍 T500 내지 T503에서 행해진 것과 동일한 제어가 행해지므로, 상세 설명을 생략한다. 그러나, CCD(409 및 415) 양쪽을 사용한 제1 실시 형태에 따른 판독 방식에서, 제어 신호 φ403 내지 φ405가 제어 신호 φ400 내지 φ402와 마찬가지로 제어된다. 리셋 이후에, 타이밍 T700에서, 전하 유지 유닛(408A), CCD(409), CCD(415), FD(411), 및 FD(417)의 모든 잉여 전하는 리셋된 상태이다(도 8의 T700).

타이밍 T700과 T701 사이에서, 전하의 축적이 개시된다. CCD 제어 신호 φ401 및 φ404가 하이로 설정됨으로써, 타이밍 T701에서, 전하 축적 기간 중에 PD(408)에서 발생한 전하는 전하 유지 유닛(408A)을 통하여 CCD(409 및 415) 각각에 전송된다(도 8의 T701).

전하의 축적이 개시되고 나서 소정의 전하 축적 기간 경과 후에, 타이밍 T702의 직전에 CCD 제어 신호 φ401가 로우로 설정되고, 타이밍 T702에서 CCD(409)의 포텐셜이 올라간다(도 8의 T702). 따라서, 타이밍 T702 이후에서, PD(408)에서 발생한 전하는 CCD(415)에만 전송된다(도 8의 T702 내지 T704).

타이밍 T702과 T703 사이에서, 전송 제어 신호 φ400가 하이로 설정된다. 이에 의해, 타이밍 T703에서, CCD(409)에 유지되어 있는 전하가 FD(411)에 전송된다(도 8의 T703).

타이밍 T703과 T704 사이에서, 전송 제어 신호 φ400가 로우로 설정된다. 이에 의해, 타이밍 T704에서, 전체 화소의 전하가 FD(411)에 전송된 상태가 된다(도 8의 T704). 타이밍 T704 이후에, 1행마다 행 선택 제어 신호 φ406가 하이로 설정됨으로써, 전하가 유지되어 있는 FD(411)의 전압이 소스 폴로워 증폭기(413)에 의해 증폭되고, 수직 출력선(421)에 출력된다.

한편, 타이밍 T705의 직전에 CCD 제어 신호 φ404 신호가 로우로 설정된다. 이에 의해, 타이밍 T705에서, CCD(415)의 포텐셜이 올라가고, 전하 유지 유닛(408A)으로부터 CCD(415)에의 전송이 중지된다(도 8의 T705).

타이밍 T705과 T706 사이에서, 전송 제어 신호 φ403가 하이로 설정된다. 이에 의해, 타이밍 T706에서, CCD(415)에 유지되어 있는 전하가 FD(417)에 전송된다(도 8의 T706).

타이밍 T706과 T707 사이에서, 전송 제어 신호 φ403가 로우로 설정된다. 이에 의해, 타이밍 T707에서, 전체 화소의 전하가 FD(417)에 전송된 상태가 된다(도 8의 T707). 타이밍 T707 이후에, 1행마다 행 선택 제어 신호 φ407가 하이로 설정됨으로써, 전하가 유지되어 있는 FD(417)의 전압이 소스 폴로워 증폭기(419)에 의해 증폭되고, 수직 출력선(422)에 출력된다.

도 9a 및 도 9b는 제1 실시 형태에 따른 특정 화소의 화소 신호의 레벨과 그것에 대한 출력 선택을 설명하는 그래프이며, 특정 화소의 화소 신호의 레벨을 도시한다. L900은 포화 레벨을 나타낸다. 도 9a는 도 8를 참조하여 설명한 구성의 CCD(409) 측의 구동에 의해 얻어진 출력, 또는 바꾸어 말하면, 축적 시간이 짧은 구동에 의해 얻어진 출력을 도시한다. 화소 P902의 출력은 레벨 L905로, 포화 레벨 L900에 비해 상당히 작은 값이다. 화소 P903의 출력은 레벨 L904이다. 이에 반해, 도 9b는 도 8을 참조하여 설명한 구성의 CCD(415) 측의 구동에 의해 얻어진 출력, 또는 바꾸어 말하면, 축적 시간이 긴 구동에 의해 얻어진 출력을 도시한다. 화소 P902의 출력은 레벨 L907이고, 화소 P903의 출력은 포화 레벨 L900에 도달한다.

이 결과에 기초하여, CPU(50)가 화소 출력 선택 유닛(73)을 통하여, 화소 P902로부터는, CCD(415)를 사용해서 출력한 레벨 L907을 선택하고, 화소 P903로부터는, CCD(409)을 사용해서 출력한 레벨 L904을 선택한다. 출력의 정합성을 유지하기 위해서 필요에 따라 각 출력의 레벨 변환을 행한다는 점에 주목한다. 예를 들어, CCD(409)의 신호의 것에 비해 CCD(415)의 신호의 축적 시간이 2배 길다고 가정한다. 이 조건의 경우, CPU(50)가 화상 처리 유닛(72)을 통하여 CCD(415)의 출력에 1/2의 게인을 적용한다. 이러한 적절 레벨을 출력하기 위한 출력 선택이 모든 화소에 대해서 행해진다.

도 10은 제1 실시 형태에 따른 촬상 소자(1400)의 판독 제어를 도시하는 흐름도이다. 촬영을 개시하면, 모드가 다이내믹 레인지(D 레인지) 확대 모드로 설정될 지의 여부를 결정하기 위한 설정을 확인한다(S100). D 레인지 확대 모드로 설정되지 않은 경우에, 도 5 및 도 6을 참조하여 설명한 바와 같이, 전하가 PD(408)로부터 CCD(409)에만 전송되고(S112), 전체 화소로부터 그대로 통상 출력에 의해 출력된다(S113).

D 레인지 확대 모드로 설정된 경우에, 전하가 CCD(409) 및 CCD(415)에 전송되도록 CPU(50)가 TG(1800) 및 수직 주사 회로(202)를 통하여 CCD(409 및 415)의 포텐셜을 내리도록 제어한다(S101). CCD(409)의 소정의 전하 축적 기간이 경과하면(S102에서 예), CPU(50)가 TG(1800) 및 수직 주사 회로(202)를 통하여 CCD(409)의 포텐셜을 복원하도록 제어한다(S103). 그리고, 축적된 전하를 CPU(50)가 TG(1800) 및 수직 주사 회로(202)를 통하여 CCD(409)로부터 판독하도록 제어한다(S104).

다른 한쪽의 CCD(415)의 축적 기간이 경과하면(S105에서 예), CPU(50)가 TG(1800) 및 수직 주사 회로(202)를 통하여 CCD(415)의 포텐셜을 복원하도록 제어한다(S106). 그리고, 축적된 전하를 CPU(50)가 TG(1800) 및 수직 주사 회로(202)를 통하여 CCD(415)로부터 판독하도록 제어한다(S107).

CPU(50)의 메모리에 CCD(409 및 415)로부터 판독한 신호가 모두 정렬되면, 더 오랜 시간에서 판독한 1화소의 CCD(415)의 출력이 포화 레벨인지를 확인한다(S108). 포화되어 있으면, CCD(409)의 출력이 선택된다(S109). 포화되어 있지 않으면, CCD(415)의 출력이 선택된다(S110). 이때의 레벨 비교와 출력 선택은 CPU(50)의 제어하에서 화소 출력 선택 유닛(73)에 의해 행해진다.

상술한 화소 출력의 확인을 전체 화소에 대해서 종료하였는지를 확인한다(S111). 종료하지 않았으면, S108에 복귀되어서 다음 화소에 대해서 확인을 행한다. 확인이 전체 화소에 대해 종료하였으면, 판독을 종료한다.

상술한 바와 같이, 제1 실시 형태에 따르면, PD에 복수의 CCD 부분이 접속되고, CCD 부분에 의해 축적 시간이 다른 출력이 각각 얻어진다. 그럼으로써, 각 화소에서 적절한 출력 레벨의 화상을 생성할 수 있다.

<제2 실시 형태>

이어서, 본 발명의 제2 실시 형태에 대해서 설명한다. 제2 실시 형태에 따른 촬상 장치 및 촬상 소자의 구성은 상술한 제1 실시 형태에서 도 1 내지 도 4b를 참조하여 설명한 것과 동일하므로, 여기서는 그 설명을 생략한다는 점에 주목한다. 제2 실시 형태에서, 각각의 CCD(409 및 415)가 동일한 타이밍에 구동되어 동일한 전하 축적 기간이 되도록 하고, 후단에서 2개의 출력을 가산할지 또는 그대로 출력할지를 선택한다.

도 11 및 도 12를 참조하여, 제2 실시 형태에 따른 판독 방식에 의한 전하 전송에 대해서 설명한다. 도 11은 제2 실시 형태에 따른 제어 신호의 타이밍 차트를 도시한다. 도 12는 제2 실시 형태에 따른 포텐셜 천이도를 도시한다. 도 11에 도시한 제어 신호 φ400 내지 φ407의 제어는 CPU(50)에 의해 TG(1800) 및 수직 주사 회로(202)를 통하여 행해진다는 점에 주목한다.

먼저, 제1 실시 형태와 같이, 리셋 동작으로서 도 5 및 도 6의 타이밍 T500 내지 T503에서 행해진 것과 동일한 동작이 행해지기 때문에, 여기서는 그 상세 설명을 생략한다. 그러나, 제2 실시 형태에 따른 판독 방식은 CCD(409 및 415) 양쪽을 사용하기 때문에, 제어 신호 φ403 내지 φ405가 제어 신호 φ400 내지 φ402와 마찬가지로 제어된다. 리셋 이후에, 타이밍 T1100에서, 전하 유지 유닛(408A), CCD(409), CCD(415), FD(411), 및 FD(417)의 모든 잉여 전하는 리셋된 상태이다(도 12의 T1100).

타이밍 T1100과 T1101 사이에서, 전하의 축적이 개시된다. 그리고, CCD 제어 신호 φ401 및 φ404가 하이로 설정됨으로써, 타이밍 T1101에서 전하 축적 기간 중에 PD(408)에서 발생하는 전하는 전하 유지 유닛(408A)을 통하여 CCD(409) 및 CCD(415) 각각에 전송된다(도 12의 T1101).

전하의 축적이 개시되고 나서 소정의 전하 축적 기간 경과 후에, 타이밍 T1102의 직전에 CCD 제어 신호 φ401 및 φ405가 로우로 설정됨으로써, 타이밍 T1102에서 CCD(409 및 415)의 포텐셜을 올린다(도 12의 T1102).

타이밍 T1102과 T1103 사이에서, 전송 제어 신호 φ400 및 φ403가 하이로 설정된다. 이에 의해, 타이밍 T1103에서, CCD(409)에 유지되어 있는 전하가 FD(411)에 전송되고, CCD(415)에 유지되어 있는 전하가 FD(417)에 전송된다(도 12의 T1103).

타이밍 T1103과 T1104 사이에서, 전송 제어 신호 φ400 및 φ403가 로우로 설정된다. 이에 의해, 타이밍 T1104에서, 전체 화소의 전하가 FD(411) 및 FD(417)에 전송된 상태가 된다(도 12의 T1104). 타이밍 T1104 이후에, 1행마다 행 선택 제어 신호 φ406 및 φ407 각각이 하이로 설정됨으로써, 전하가 유지되어 있는 FD(411)의 전압이 소스 폴로워 증폭기(413)에 의해 증폭되고, 수직 출력선(421)에 출력된다. 또한, FD(417)의 전압이 소스 폴로워 증폭기(419)에 의해 증폭되고, 수직 출력선(422)에 출력된다.

도 13a 및 도 13b는 제2 실시 형태에 따른 특정 화소의 화소 신호의 레벨과 그것에 대한 출력 선택을 설명하는 그래프이다. 도 9a 및 도 9b와 마찬가지로, 특정 화소의 화소 신호의 레벨이 도시된다. L900은 포화 레벨이다. 도 13a는 1개의 CCD의 출력을 도시한다. 여기에서, 예를 들어, CCD(409)의 출력이 도시된다. 화소 P902의 출력은 레벨 L1302로, 포화 레벨 L900에 비해 상당히 작은 값이다. 또한, 화소 P903의 출력은 레벨 L1301이다. 도 13b는 2개의 CCD(409 및 415)의 출력을 가산했을 때의 레벨을 도시한다. 화소 P902의 출력은 레벨 L1304이다. 한편, 화소 P903의 가산된 출력은 포화 레벨 L900에 도달한다.

이 결과에 기초하여, CPU(50)가 화소 가산 유닛(74)을 통하여, 화소 P902의 출력으로서, CCD(409)와 CCD(415)의 출력을 가산한 레벨 L1304을 선택하고, 화소 P903의 출력으로서, CCD(409)의 출력인 레벨 L1301을 선택한다. 출력의 정합성을 유지하기 위해서 필요에 따라 각 출력의 레벨 변환을 행한다는 점에 주목한다. 예를 들어, 가산이 이루어질 때 얻어진 레벨은 가산이 이루어지지 않을 때 얻어진 레벨의 약 2배가 되는 것으로 한다. 이 조건의 경우, CPU(50)가 가산한 출력에 화상 처리 유닛(72)을 통하여 1/2배의 게인을 적용한다.

도 14는 제2 실시 형태에 따른 촬상 소자(1400)의 판독 제어를 도시하는 흐름도이다. 촬영을 개시하면, 모드가 D 레인지 확대 모드로 설정될 지의 여부의 설정을 확인한다(S200). D 레인지 확대 모드로 설정되지 않은 경우에, 제1 실시 형태에서 도 5 및 도 6을 참조하여 설명한 바와 같이, 전하가 PD(408)로부터 CCD(409)에만 전송되고(S209), 전체 화소로부터 그대로 통상 출력에 의해 출력된다(S210).

D 레인지 확대 모드로 설정된 경우에, CCD(409 및 415)에 전하가 전송되도록 CPU(50)가 TG(1800) 및 수직 주사 회로(202)를 통하여 CCD(409 및 415)의 포텐셜을 내리도록 제어한다(S201). 그리고, 소정의 전하 축적 기간이 경과하면(S202에서 예), CPU(50)가 TG(1800) 및 수직 주사 회로(202)를 통하여 CCD(409 및 415)의 포텐셜을 복원하도록 제어한다(S203). 그리고, 축적된 전하를 CPU(50)가 TG(1800) 및 수직 주사 회로(202)를 통하여 CCD(409 및 415)로부터 판독한다(S204).

CPU(50)의 메모리에 CCD(409 및 415)로부터 판독한 데이터가 모두 정렬되면, 양쪽의 신호를 가산하여 얻은 레벨이 포화되어 있는지의 여부를 확인한다(S205). 포화되어 있지 않으면, CCD(409 및 415)의 신호를 가산한 결과가 선택된다(S207). 포화되어 있으면, CCD(409)의 출력이 선택된다(S206). CCD(409 및 415)의 레벨을 평균하여 얻은 출력을 선택할 수 있다는 점에 주목한다.

그리고, 상술한 화소 출력의 확인을 전체 화소에 대해서 종료하였는지를 확인한다(S208). 종료하지 않았으면, S205에 복귀되어서 다음 화소에 대해서 확인을 행한다. 전체 화소에 대해 확인이 종료하였으면, 판독을 종료한다.

상술한 바와 같이, 제2 실시 형태에 따르면, PD에 복수의 CCD 부분이 접속되고, 동일한 타이밍에 구동되고 동일한 전하 축적 기간을 갖는 출력이 얻어진다. 출력을 가산할지 여부를 선택함으로써, 각 화소에서 적절한 출력 레벨의 화상을 생성할 수 있다.

<제3 실시 형태>

이어서, 본 발명의 제3 실시 형태에 대해서 설명한다. 제3 실시 형태에 따른 촬상 장치 및 촬상 소자의 구성은 상술한 제1 실시 형태에서 도 1 내지 도 4b를 참조하여 설명한 것과 촬상 소자(1400)의 구성이 상이하다는 점에 주목한다. 그 구성 이외는 동일하므로, 여기서는 그 설명을 생략한다. 또한, 제3 실시 형태에서, 제2 실시 형태와 같이, 각각의 CCD(409 및 415)가 도 11에 도시한 것과 동일한 타이밍에 구동되어 동일한 전하 축적 기간이 되도록 한다. 각각의 CCD(409 및 415)로부터 전하가 판독될 때 열 증폭기에 다른 게인을 적용한다.

도 15는 제3 실시 형태에 따른 촬상 소자의 구성을 도시하는 블록도이다. 화소, 열 증폭기(204), 열 회로(205) 등에 관해서는, 도 3에 도시한 촬상 소자(1400)의 구성에 포함되는 화소 유닛(206)의 열(1502)에 접속되는 열 증폭기와 열 회로가 도시된다. 여기에서, CCD(409)에 접속되는 열 증폭기 및 열 회로를 각각 (204) 및 (205)로 표시하고, CCD(415)에 접속되는 열 증폭기 및 열 회로를 각각 (1501) 및 (1500)으로 표시한다.

상술한 제2 실시 형태에서, CCD(409 및 415)로부터 판독된 신호가 수직 출력선(421 및 422)에 출력된 후에, 열 증폭기(204)에 동일한 게인을 적용한다. 이에 반해, 제3 실시 형태에서, 열 증폭기(204 및 1501)에 다른 게인을 적용한다.

도 16a 및 도 16b는 제3 실시 형태에 따른 특정 화소의 화소 신호의 레벨과 그것에 대한 출력 선택을 설명하는 그래프이다. 도 9a 및 도 9b와 마찬가지로, 특정 화소의 화소 신호의 레벨이 도시된다. L900은 포화 레벨이다. 도 16a는 CCD(409)의 출력을 도시한다. 화소 P902 및 P903의 출력 레벨 L1301 및 L1302은 도 13a에 도시한 것들과 동일하다. 도 16b는 CCD(415)의 출력을 도시한다. 여기에서, CCD(415)에 접속되는 열 증폭기(1501)가 CCD(409)에 접속되는 열 증폭기(204)보다도 게인이 큰 예가 도시된다. 이에 의해, 화소 P902의 출력 레벨은 L1601, 및 화소 P903의 출력 레벨은 포화 레벨 L900인 것을 나타낸다.

이 결과에 기초하여, CPU(50)가 화소 출력 선택 유닛(73)을 통하여 화소 P902의 출력으로서 CCD(415)의 출력 레벨 L1601을 선택하도록 제어한다. 화소 P903의 출력으로서, CPU(50)가 CCD(409)의 출력 레벨 L1301을 선택하도록 제어한다. 출력의 정합성을 유지하기 위해서 필요에 따라 각 출력의 레벨 변환을 행한다는 점에 주목한다. 예를 들어, CCD(415)의 출력 레벨에, CPU(50)가 화상 처리 유닛(72)의 열 증폭기의 게인비, 예를 들어, 열 증폭기(1501)의 게인이 G1이고 열 증폭기(204)의 게인이 G2일 때, G2/G1를 곱해서, 정합성을 유지하도록 한다.

도 17은 제3 실시 형태에 따른 촬상 소자(1400)의 판독 제어를 도시하는 흐름도이다. S200 내지 S203, S209 및 S210의 처리는 도 14를 참조하여 제2 실시 형태에서 설명한 처리와 동일하므로, 여기서는 그 설명을 생략한다.

소정의 전하 축적 시간이 경과하면, 축적된 전하를 CPU(50)가 TG(1800) 및 수직 주사 회로(202)를 통하여 CCD(409) 및 CCD(415)로부터 판독한다. 이때, CCD(415)에 접속되는 열 증폭기(1501)의 게인이 CCD(409)에 접속되는 열 증폭기(204)의 게인보다 크다(S304).

CPU(50)의 메모리에 CCD(409)와 CCD(415)로부터 판독한 데이터가 모두 정렬되면, CCD(415)로부터 판독한 신호의 레벨이 포화되어 있는지의 여부를 확인한다(S305). 포화되어 있지 않으면, 열 증폭기(1501)의 게인이 큰 CCD(415)의 출력이 선택된다(S307). 포화되어 있으면, CCD(409)의 출력이 선택된다(S306).

그리고, 상술한 화소 출력의 확인을 전체 화소에 대해서 종료하였는지를 확인한다(S308). 종료하지 않았으면, S305에 복귀되어서 다음 화소에 대해서 확인을 행한다. 전체 화소에 대해 확인이 종료하였으면, 판독을 종료한다.

상술한 바와 같이, 제3 실시 형태에 따르면, PD에 복수의 CCD 부분이 접속되고, 동일한 타이밍에 구동되고 동일한 전하 축적 기간을 갖는 출력에 열 증폭기에 의해 상이한 게인을 적용하고, 출력 중 하나가 선택된다. 이에 의해, 각 화소에서 적절한 출력 레벨의 화상을 생성할 수 있다.

<제4 실시 형태>

이어서, 본 발명의 제4 실시 형태에 대해서 설명한다. 제4 실시 형태에 따른 촬상 장치 및 촬상 소자의 구성은 상술한 제1 실시 형태에서 도 1 내지 도 4b를 참조하여 설명한 것과 동일하므로, 여기서는 그 설명을 생략한다는 점에 주목한다. 제4 실시 형태에서, CCD(409 및 415)가 다른 타이밍에서 동일 기간 동안 구동되고, CCD(409 및 415)의 출력을 가산할지 또는 일부를 선택하여 출력할지가 선택된다.

도 18 및 도 19를 참조하여, 제4 실시 형태에 따른 판독 방식에 의한 전하 전송에 대해서 설명한다. 도 18은 제4 실시 형태에 따른 제어 신호의 타이밍 차트를 도시한다. 도 19는 제4 실시 형태에 따른 포텐셜 천이도를 도시한다. 도 18에 도시한 제어 신호 φ400 내지 φ407의 제어는 CPU(50)에 의해 TG(1800) 및 수직 주사 회로(202)를 통하여 행해진다는 점에 주목한다.

먼저, 제1 실시 형태와 같이, 리셋 동작으로서 도 5 및 도 6에 도시한 타이밍 T500 내지 T503에서 행해진 동일한 동작이 행해지므로, 여기서는 그 상세 설명을 생략한다. 그러나, 제4 실시 형태의 판독 방식은 CCD(409 및 415) 양쪽을 사용하기 때문에, 제어 신호 φ403 내지 φ405가 제어 신호 φ400 내지 φ402와 마찬가지로 제어된다. 리셋 이후에, 타이밍 T1800에서 전하 유지 유닛(408A), CCD(409), CCD(415), FD(411), 및 FD(417)의 모든 잉여 전하는 리셋된 상태이다(도 19의 T1800).

타이밍 T1800과 T1801 사이에서, 전하의 축적이 개시된다. 그리고, CCD 제어 신호 φ401가 하이로 설정됨으로써, 타이밍 T1801에서, 전하 축적 기간 중에 PD(408)에서 발생하는 전하는 전하 유지 유닛(408A)을 통하여 CCD(409)에 전송된다(도 19의 T1801).

전하의 축적이 개시되고 나서 소정의 전하 축적 기간 경과 후에, 타이밍 T1802의 직전에 CCD 제어 신호 φ401가 로우로 설정됨으로써, 타이밍 T1802에서 CCD(409)의 포텐셜이 올라간다(도 19의 T1802).

타이밍 T1802과 T1803 사이에서, 전송 제어 신호 φ400가 하이로 설정된다. 이에 의해, 타이밍 T1803에서, CCD(409)에 유지되어 있는 전하가 FD(411)에 전송된다(도 19의 T1803).

타이밍 T1803과 1804 사이에서, 전송 제어 신호 φ400가 로우로 설정되고, 그 후, CCD 제어 신호 φ404가 하이로 설정된다. 이에 의해, 타이밍 T1804에서, 전체 화소의 전하가 각 FD(411)에 전송된 상태가 된다. 타이밍 T1804 후에, 1행마다 행 선택 제어 신호 φ406가 하이로 설정됨으로써, 전하가 유지되어 있는 FD(411)의 전압이 소스 폴로워 증폭기(413)에 의해 증폭되고, 수직 출력선(421)에 출력된다. 또한, T1804에서, CCD(415)의 포텐셜이 저하됨으로써, 전하 축적 기간 중에 PD(408)에서 발생하는 전하가 CCD(415)에 전송된다(도 19의 T1804).

CCD(415)의 전하 축적이 개시되고 나서 소정의 전하 축적 기간 경과 후에, 타이밍 T1805의 직전에 CCD 제어 신호 φ404 신호가 로우로 설정되어 타이밍 T1805에서 CCD(415)의 포텐셜을 올린다. 이에 의해, 전하 유지 유닛(408A)으로부터 CCD(415)에의 전송이 중지된다(도 19의 T1805).

타이밍 T1805과 T1806 사이에서, 전송 제어 신호 φ403가 하이로 설정된다. 이에 의해, 타이밍 T1806에서, CCD(415)에 유지되어 있는 전하가 FD(417)에 전송된다(도 19의 T1806).

타이밍 T1806과 T1807 사이에서, 전송 제어 신호 φ403가 로우로 설정된다. 이에 의해, 타이밍 T1807에서, 전체 화소의 전하가 FD(417)에 전송된 상태가 된다(도 19의 T1807). 타이밍 T1807 이후에, 1행마다 행 선택 제어 신호 φ407가 하이로 설정됨으로써, 전하가 유지되어 있는 FD(417)의 전압이 소스 폴로워 증폭기(419)에 의해 증폭되고, 수직 출력선(422)에 출력된다.

제4 실시 형태에 따르면, 연속하는 축적 결과에 기초하여 출력 중 하나를 선택할지 또는 가산할지를 정할 수 있다. CCD(409 및 415)로부터의 출력 양쪽이 소정 레벨보다 상당히 낮은 화소라면, 제2 실시 형태와 마찬가지로 출력이 가산될 수 있다. 가산이 이루어지지 않은 경우에, 출력 중 어느 하나를 선택할 수 있다. 예를 들어, 3개의 CCD가 있고 별도의 타이밍에서 전하의 축적이 행해지는 경우에, 항상 전하 축적의 중앙에 가까운 타이밍에 대응하는 2번째의 축적을 하는 CCD의 출력을 항상 선택할 수 있거나, 또는 전하 축적의 개시에 가까운 타이밍에 대응하는 1번째의 축적을 하는 CCD의 출력을 항상 선택할 수 있다. 다르게는, 카메라 손 떨림에 관한 정보에 기초하여, 카메라 손 떨림의 영향이 보다 적은 축적 기간 동안에 얻어진 출력을 선택할 수 있다. 제4 실시 형태에서도, 제1 내지 제3 실시 형태와 같이, 출력의 정합성을 유지하기 위해서 필요에 따라 각 출력의 레벨 변환을 적절히 행한다는 점에 주목한다.

도 20은 제4 실시 형태에 따른 촬상 소자(1400)의 판독 제어를 도시하는 흐름도이다. 촬영을 개시하면, 모드가 D 레인지 확대 모드로 설정될 지의 여부 설정을 확인한다(S400). D 레인지 확대 모드로 설정되지 않은 경우에, 도 5 및 도 6을 참조하여 설명한 바와 같이, 전하가 PD(408)로부터 CCD(409)에만 전송되고(S413), 전체 화소로부터 그대로 통상 출력에 의해 출력된다(S414).

D 레인지 확대 모드로 설정된 경우에, CPU(50)는 먼저 CCD(409)에 전하가 전송되도록 TG(1800) 및 수직 주사 회로(202)를 통하여 CCD(409)의 포텐셜을 내리도록 제어한다(S401). CCD(409)의 소정의 전하 축적 기간이 경과하면(S402에서 예), CPU(50)가 TG(1800) 및 수직 주사 회로(202)를 통하여 CCD(409)의 포텐셜을 복원하도록 제어한다(S403). 그리고, 축적된 전하를 CPU(50)가 TG(1800) 및 수직 주사 회로(202)를 통하여 CCD(409)로부터 판독하도록 제어한다(S404).

이와 병행하여, CCD(415)에 전하가 전송되도록 CPU(50)가 TG(1800) 및 수직 주사 회로(202)를 통하여 CCD(415)의 포텐셜을 내리도록 제어한다(S405). CCD(415)의 소정의 전하 축적 기간이 경과하면(S406에서 예), CPU(50)가 TG(1800) 및 수직 주사 회로(202)를 통하여 CCD(415) 포텐셜을 복원하도록 제어한다(S407). 그리고, 축적된 전하를 CPU(50)가 TG(1800) 및 수직 주사 회로(202)를 통하여 CCD(415)로부터 판독하도록 제어한다(S408).

CPU(50)의 메모리에 CCD(409 및 415)로부터 판독한 신호가 모두 정렬되면, 동일한 화소의 신호에 대해서, CCD(409 및 415)로부터 판독한 양쪽의 신호를 가산하여 얻은 신호의 레벨이 포화 레벨인지를 확인한다(S409). 포화되어 있지 않으면, CPU(50)가 화소 가산 유닛(74)을 통하여 양쪽의 신호를 가산한다(S410). 포화되어 있으면, CPU(50)가 CCD(409 및 415) 출력 중 하나를 선택한다(S411).

상술한 화소 출력의 확인을 전체 화소에 대해서 종료하였는지를 확인한다(S412). 종료하지 않았으면, S409에 복귀되어서 다음 화소에 대해서 확인을 행한다. 전체 화소에 대해 확인이 종료하였으면, 판독을 종료한다.

상술한 바와 같이, 제4 실시 형태에 따르면, PD에 복수의 CCD 부분이 접속되고, 연속해서 별도의 타이밍에서 전하의 축적이 행해진다. 축적 타이밍이 다른 출력을 얻고, 얻어진 신호의 레벨에 따라 출력을 가산할지 여부를 선택할 수 있다. 이에 의해, 각 화소에서 적절한 출력 레벨의 화상을 생성할 수 있다.

<제5 실시 형태>

이어서, 본 발명의 제5 실시 형태에 대해서 설명한다. 제5 실시 형태에 따른 촬상 소자(1400)는 제1 내지 제4 실시 형태에서 2개의 CCD에 각각 FD가 접속된 반면, 1개의 FD가 2개의 CCD에 접속된 점이 제1 내지 제4 실시 형태의 것들과 상이하다. 기타의 촬상 장치의 구성은 제1 실시 형태에서 도 1 및 도 2를 참조하여 설명한 것과 동일하므로, 여기서는 그 설명을 생략한다는 점에 주목한다.

도 21은 제5 실시 형태에 따른 촬상 소자(1400)의 구성을 도시하는 블록도이다. 도 3에 도시한 구성과의 차이는 각 열에 2조씩 설치된 열 증폭기와 열 회로가 한 쌍의 열 증폭기와 열 회로로 대체된 점이다.

도 22는 제5 실시 형태에 따른 화소(203)의 등가 회로도이다. 도 4a 및 도 4b에 도시한 구성과의 차이는 CCD(415)의 후단에 전송 스위치(416)를 통하여 접속되는 FD로서 CCD(409)에 접속되는 FD(411)가 공용된다는 점이다.

이어서, 도 23 및 도 24를 참조하여, 제5 실시 형태에 따른 CCD(409 및 415) 양쪽을 사용한 판독 방식에 의한 전하의 전송에 대해서 설명한다. 도 23은 제5 실시 형태에 따른 제어 신호의 타이밍 차트를 도시한다. 도 24는 제5 실시 형태에 따른 포텐셜 천이도를 도시한다. 도 23에 도시한 제어 신호 φ400 내지 φ407의 제어는 CPU(50)에 의해 TG(1800) 및 수직 주사 회로(202)를 통하여 행해진다는 점에 주목한다.

먼저, 제1 실시 형태와 같이, 리셋 동작으로서 도 5 및 도 6의 타이밍 T500 내지 T503에서 행해진 것과 동일한 동작이 행해지므로, 여기서는 그 상세 설명을 생략한다. 그러나, 제5 실시 형태에 따른 판독 방식은 CCD(409 및 415) 양쪽을 사용하기 때문에, 제어 신호 φ403 및 φ404가 제어 신호 φ400 및 φ401과 마찬가지로 제어된다. 리셋 후에, 타이밍 T2400에서, 전하 유지 유닛(408A), CCD(409), CCD(415), FD(411), FD(417)의 모든 잉여 전하는 리셋된 상태이다(도 24의 T2400).

타이밍 T2400과 T2401 사이에서, 전하의 축적이 개시된다. 그리고, CCD 제어 신호 φ401와 CCD 제어 신호 φ404가 하이로 설정된다. 타이밍 T2401에서, 전하 축적 기간 중에 PD(408)에서 발생한 전하는 전하 유지 유닛(408A)을 통하여 CCD(409) 및 CCD(415) 각각에 전송된다(도 24의 T2401).

전하의 축적이 개시되고 나서 소정의 전하 축적 기간 경과 후에, 타이밍 T2402의 직전에 CCD 제어 신호 φ401와 CCD 제어 신호 φ404가 로우로 설정된다. 이에 의해, 타이밍 T2402에서, CCD(409)와 CCD(415)의 포텐셜이 오른다(도 24의 T2402).

타이밍 T2402과 T2403 사이에서, 전송 제어 신호 φ400가 하이로 설정된다. 이에 의해, 타이밍 T2403에서, CCD(409)에 유지되어 있는 전하가 FD(411)에 전송된다(도 24의 T2403).

그 후, 타이밍 T2403과 T2404 사이에서, 전송 제어 신호 φ400가 로우로 설정된다. 이에 의해, 타이밍 T2404에서, 전체 화소의 전하가 FD(411)에 전송된 상태가 된다. 타이밍 T2404 이후에, 1행마다 행 선택 제어 신호 φ406가 하이로 설정됨으로써, 전하가 유지되어 있는 FD(411)의 전압이 소스 폴로워 증폭기(413)에 의해 증폭되고, 수직 출력선(421)에 출력된다(도 24의 T2404). 타이밍 T2405에서, FD(411)에 전송된 전하에 대응하는 신호의 수직선에의 전송이 전체 행에 대해 끝난다.

타이밍 T2405과 T2406 사이에서, 전송 제어 신호 φ403가 하이로 설정된다. 이에 의해, 타이밍 T2406에서 CCD(409)에 유지되어 있는 전하가 원래 CCD(409)로부터 전송된 전하에 추가되도록 FD(411)에 전송된다(도 24의 T2406).

그 후, 타이밍 T2406과 T2407 사이에서, 전송 제어 신호 φ403가 로우로 설정된다. 이에 의해, 타이밍 T2407에서, 전체 화소의 전하가 각 FD(411)에 전송된 상태가 된다. 타이밍 T2407 이후에, 1행마다 행 선택 제어 신호 φ406가 하이로 설정됨으로써, 전하가 유지되어 있는 FD(411)의 전압이 소스 폴로워 증폭기(419)에 의해 증폭되고, 수직 출력선(421)에 출력된다(도 24의 T2407). 제5 실시 형태에서도, 제1 내지 제4 실시 형태와 같이, 출력의 정합성을 유지하기 위해서 필요에 따라 각 출력의 레벨 변환을 적절히 행한다는 점에 주목한다.

도 25는 제5 실시 형태에 따른 촬상 소자(1400)의 판독 제어를 도시하는 흐름도이다. 촬영을 개시하면, 모드가 D 레인지 확대 모드로 설정될 지의 여부 설정을 확인한다(S500). D 레인지 확대 모드로 설정되지 않은 경우에, 도 5 및 도 6을 참조하여 설명한 바와 같이, 전하가 PD(408)로부터 CCD(409)에만 전송되고(S513), 전체 화소로부터 그대로 통상 출력에 의해 출력된다(S514).

D 레인지 확대 모드로 설정된 경우에, 2개의 CCD(409 및 415)에 신호를 전송하도록 CPU(50)가 TG(1800) 및 수직 주사 회로(202)를 통하여 CCD(409 및 415)의 포텐셜을 내리고, CCD(409 및 415)에 전하가 전송되도록 제어한다(S501). 그리고, 소정의 전하 축적 기간이 경과하면(S502에서 예), CPU(50)가 TG(1800) 및 수직 주사 회로(202)를 통하여 CCD(409 및 415)의 포텐셜을 복원하도록 제어한다(S503). 그리고, CPU(50)가 TG(1800) 및 수직 주사 회로(202)를 통하여 전송 스위치(410)의 포텐셜을 올리고 CCD(409)에 축적된 전하만을 FD(411)에 전송하고, CCD(409)의 전하를 수직 주사 회로(202)를 통하여 판독하도록 제어한다(S504).

모든 행의 FD(411)로부터 CCD(409)의 신호가 수직 출력선(421)에 판독되면 (S505), CPU(50)가 TG(1800) 및 수직 주사 회로(202)를 통하여 CCD(415)에 축적된 전하를 FD(411)에 전송하도록 제어한다. 이에 의해, CCD(409)에 축적된 전하와 CCD(415)에 축적된 전하가 FD(411)에서 가산된다. 그리고, CPU(50)가 TG(1800) 및 수직 주사 회로(202)를 통하여 FD(411)에 축적된 전하를 판독하도록 제어한다(S506).

CPU(50)의 메모리에 CCD(409)로부터 비가산 판독에 의해 얻어진 단일 신호와 CCD(409)와 CCD(415)로부터 가산 판독에 의해 얻어진 신호가 모두 정렬되면(S507), 가산 판독에 의해 얻어진 신호의 레벨이 포화 레벨인지를 확인한다(S509). 포화되어 있지 않으면, 가산 판독에 의해 얻어진 신호가 선택되고(S510), 포화되어 있으면, CCD(409)로부터 판독한 신호가 선택된다(S511). 상기 처리는 S512에서 전체 화소에 대한 선택이 완료되었다고 결정될 때까지 S509로부터 반복된다.

상술한 바와 같이, 제5 실시 형태에 따르면, PD에 복수의 CCD 부분이 접속된다. CCD가 단일 FD에 접속되는 경우에, 비가산 판독에 의해 얻어진 단일 신호와 FD에서 가산에 의해 얻어진 신호를 순차 판독하고, 신호 중 하나가 신호 레벨에 따라 선택된다. 따라서, 수직선이 단지 1개이기 때문에 제2 실시 형태의 구성에 비해 판독에 시간은 더 걸리지만, 가산 신호를 보다 낮은 노이즈로 얻을 수 있다.

<제6 실시 형태>

이어서, 본 발명에 따른 제6 실시 형태에 대해서 설명한다. 제6 실시 형태에 따르면, 제5 실시 형태에서 도시한 신호 레벨이 낮은 화소를 가산하는 예에서 동화상을 촬영할 때, 복수의 CCD에서 판독한 신호를 단독으로 신호를 가산하지 않고 전송할지, 또는 신호를 가산해서 전송할지를 이전 프레임의 신호에 기초하여 판정한다. 촬상 장치 및 촬상 소자의 구성은 제1 실시 형태 및 제5 실시 형태에서 도 1, 도 2, 도 21, 및 도 22를 참조하여 설명한 것과 동일하므로, 여기서는 그 설명을 생략한다는 점에 주목한다.

도 26a 및 도 26b는 제6 실시 형태에 따른 동화상을 촬영할 때의 프레임과 화소의 레벨을 도시한다. 도 26a는 미리 결정된 주기에서 판독된 프레임의 시간 추이를 도시하고, 예를 들어 1/30초 마다 우선 프레임 f2600으로부터, 그 후에 프레임 f2601, f2602, 및 f2603으로부터의 신호가 어떻게 판독되어 가는지를 도시한다. 도 26b은 그때 각 프레임의 동일 위치에 있는 화소 pt2604, pt2605, pt2606, 및 pt2607의 신호 레벨의 추이를 도시한다. 도 26b에서, 레벨 L900은 포화 레벨이고, 레벨 L950은 후술하는 판정에 사용되는 제1 임계값 레벨이며, 예를 들어, 포화 레벨의 절반 레벨이다. 레벨 L960은 후술하는 판정에 사용되는 제2 임계값 레벨이며, 예를 들어, 제1 임계값 레벨 L950의 절반 정도의 레벨이다.

화소 pt2604의 신호는 1개의 CCD(409)를 사용한 통상의 판독에 의해 얻어진 것으로 한다. 도 26b에 도시한 예에서, 화소 pt2604의 레벨 L2608, 화소 pt2605의 레벨 L2609, 화소 pt2606의 레벨 L2610 등의 순서로 서서히 레벨이 내려가고 있다. 화소 pt2607의 레벨은 L2610보다 낮은 것으로 예상되기 때문에, 2개의 CCD(409 및 415)의 전하를 가산하여 얻은 신호를 출력한다. 따라서, 화소 pt2607의 레벨은 통상 판독에 의해서 L2611이 되지만, 가산함으로써 레벨 L2612이 된다.

제6 실시 형태에 따르면, 동화상에서 상술한 바와 같은 프레임마다 신호 추이를 확인하고, 행마다 다음 프레임의 단독(비가산) 판독과 가산 판독 중 어느 하나에 의해 판독을 행할지를 결정한다. 도 27은 제6 실시 형태에 따른 촬상 소자(1400)의 판독 제어를 도시하는 흐름도이다. 도 25를 참조하여 제5 실시 형태에서 설명한 바와 같이, S503까지의 처리에서 2개의 CCD(409 및 415)에의 전하의 축적을 종료하면, S600에서 각 행의 단독 판독 또는 가산 판독을 판정하는 처리를 행한다. 여기에서, 이전 프레임의 행에 1개의 CCD(409)를 사용한 통상의 판독에 의해 얻어진 신호 레벨이 제1 임계값보다 높은 화소가 존재하는지 또는 제2 임계값보다도 낮은 신호 레벨을 갖는 화소가 이전 프레임의 행에 존재하지 않는지를 판단한다. S600에서 예의 경우, 가산 판독을 함으로써 포화되는 화소가 발생하는지, 또는 가산 판독을 하지 않아도 신호 레벨이 충분하다. 그러므로, S504에 진행해서 단독 판독을 행한다. S600에서 아니오의 경우, 또는 바꾸어 말하면, 제2 임계값 레벨 L960보다 낮은 신호 레벨을 갖는 화소가 존재하고 제1 임계값 레벨 L950보다 높은 신호 레벨을 갖는 화소가 존재하지 않는 경우에, S601에 진행하여, 2개의 CCD(409 및 415)로부터 FD(411)에 전하를 전송하고, 판독한다. 상기 처리는 S602에서 모든 행이 판독되었다고 결정될 때까지 S600으로부터 반복된다.

상술한 바와 같이, 제6 실시 형태에 따르면, 행마다 단독 판독과 가산 판독 간의 전환이 행해지고, 그럼으로써 각 행에 1회의 판독만 필요하다. 그러므로, 고속과 고정밀도로 적절한 출력 레벨의 화상을 얻을 수 있다. 행마다의 설정에 의해 적절한 화상이 얻어질 수 없는 경우에, 프레임 전체의 신호 레벨을 확인할 수 있고, 전체의 판독을 단독 판독이나 가산 판독 중 어느 하나에 의해 행할 수 있다.

<제7 실시 형태>

도 28은 본 발명의 제7 실시 형태에 따른 휴대 전화기(500)의 구성을 도시하는 블록도이다. 제7 실시 형태에 따른 휴대 전화기(500)는 음성 통화 기능 외에, 전자 메일 기능, 인터넷 접속 기능, 화상의 촬영/재생 기능 등을 갖는다.

도 28에서, 통신 유닛(501)은 유저가 계약한 통신 사업자에 따르는 통신 방식에 의해 다른 전화기와 음성 데이터나 화상 데이터를 통신한다. 음성 통화 시에, 음성 처리 유닛(502)은 마이크로폰(503)으로부터의 음성 데이터를 발신에 적합한 형식으로 변환하고, 이 변환된 데이터를 통신 유닛(501)에 보낸다. 또한, 음성 처리 유닛(502)은 통신 유닛(501)으로부터 보내진 통화 상대로부터의 음성 데이터를 복호하고, 이 복호된 데이터를 스피커(504)에 보낸다.

촬상 유닛(505)은 제1 내지 제6 실시 형태 중 하나에서 설명한 촬상 소자(1400)를 포함하고, 피사체의 화상을 촬영하고, 화상 데이터를 출력한다. 화상의 촬영 시에, 화상 처리 유닛(506)은 촬상 유닛(505)에 의해 촬영된 화상 데이터를 처리하고, 이 데이터를 기록에 적합한 형식으로 변환하고, 이 변환된 데이터를 출력한다. 기록된 화상의 재생 시에, 화상 처리 유닛(506)은 재생된 화상을 처리하고, 이 처리된 화상을 표시 유닛(507)에 보낸다. 표시 유닛(507)은 수인치 정도의 액정 표시 패널을 포함하고, 제어 유닛(509)으로부터의 지시에 따라서 각종 화면 콘텐츠를 표시한다. 불휘발성 메모리(508)는 주소록의 정보, 및 전자 메일의 데이터, 촬상 유닛(505)에 의해 촬영된 화상 데이터 등의 데이터를 기억한다.

제어 유닛(509)은 CPU와 메모리를 포함하고, (도시하지 않은) 메모리에 기억된 제어 프로그램에 따라서 전화기(500)의 각 유닛을 제어한다. 조작 유닛(510)은 전원 버튼, 번호 키, 및 기타 유저가 데이터를 입력하기 위한 각종 조작 키를 포함한다. 카드 I/F(511)는 메모리 카드(512)에 및 메모리 카드(512)로부터 각종 데이터를 기록 및 재생한다. 외부 I/F(513)는 불휘발성 메모리(508) 및 메모리 카드(512)에 기억된 데이터를 외부 기기에 송신하고, 외부 기기로부터 송신된 데이터를 수신한다. 외부 I/F(513)는, 예를 들어 USB 표준에 따른 유선 통신 방식이나 무선 통신 등의 공지의 통신 방식에 의해 통신을 행한다.

이어서, 전화기(500)에서의 음성 통화 기능을 설명한다. 통화 상대에 전화하는 경우, 유저가 조작 유닛(510)의 번호 키를 조작해서 통화 상대의 번호를 입력하거나, 또는 불휘발성 메모리(508)에 기억된 주소록을 표시 유닛(507)에 표시하고, 통화 상대를 선택하고, 발신을 지시한다. 발신이 지시되면, 제어 유닛(509)은 통신 유닛(501)을 통하여 통화 상대로 발신한다. 통화 상대로 착신하면, 통신 유닛(501)은 음성 처리 유닛(502)에 상대의 음성 데이터를 출력하고, 또한 유저의 음성 데이터를 상대에 송신한다.

전자 메일을 송신하는 경우, 유저는 조작 유닛(510)을 사용하여 메일 작성을 지시한다. 메일 작성이 지시되면, 제어 유닛(509)은 메일 작성용의 화면을 표시 유닛(507)에 표시한다. 유저는 조작 유닛(510)을 사용해서 송신지 어드레스와 본문을 입력하고, 송신을 지시한다. 메일 송신이 지시되면, 제어 유닛(509)은 통신 유닛(501)에 어드레스의 정보와 메일 본문의 데이터를 보낸다. 통신 유닛(501)은 메일의 데이터를 통신에 적합한 형식으로 변환하고, 이 변환된 데이터를 송신지에 보낸다. 통신 유닛(501)이 전자 메일을 수신하면, 수신한 메일의 데이터를 표시에 적합한 형식으로 변환하고, 이 변환된 데이터를 표시 유닛(507)에 표시한다.

이어서, 전화기(500)에서의 촬영 기능에 대해서 설명한다. 유저가 조작 유닛(510)을 조작해서 촬영 모드를 설정한 다음에 정지 화상 또는 동화상의 촬영을 지시하면, 촬상 유닛(505)은 정지 화상 데이터 혹은 동화상 데이터를 촬영해서 화상 처리 유닛(506)에 보낸다. 화상 처리 유닛(506)은 촬영된 정지 화상 데이터나 동화상 데이터를 처리하고, 이 처리된 데이터를 불휘발성 메모리(508)에 기억한다. 또한, 화상 처리 유닛(506)은 촬영된 정지 화상 데이터나 동화상 데이터를 카드 I/F(511)에 보낸다. 카드 I/F(511)은 정지 화상이나 동화상 데이터를 메모리 카드(512)에 기억한다.

전화기(500)는 이와 같이 촬영된 정지 화상이나 동화상 데이터를 포함하는 파일을 전자 메일의 첨부 파일로서 송신할 수 있다. 구체적으로는, 전자 메일을 송신할 때, 불휘발성 메모리(508)나 메모리 카드(512)에 기억된 화상 파일을 선택하고, 첨부 파일로서 송신을 지시한다.

전화기(500)는 촬영된 정지 화상이나 동화상 데이터를 포함하는 파일을 외부 I/F(513)에 의해 PC나 다른 전화기 등의 외부 기기에 송신할 수도 있다. 유저는 조작 유닛(510)을 조작하여, 불휘발성 메모리(508)나 메모리 카드(512)에 기억된 화상 파일을 선택하고, 송신을 지시한다. 제어 유닛(509)은 선택된 화상 파일을 불휘발성 메모리(508) 또는 메모리 카드(512)로부터 판독하도록 제어하고, 외부 기기에 송신하도록 외부 I/F(513)를 제어한다.

본 발명이 예시적인 실시 형태들을 참조하여 설명되었지만, 본 발명은 개시된 예시적인 실시 형태들에 한정되지 않는다는 것을 이해하여야 한다. 다음의 청구 범위는 모든 그러한 변형 및 그에 상응하는 구성 및 기능을 포함하도록 가장 폭넓은 해석에 따라져야 한다.

Claims

광전 변환 유닛과, 상기 광전 변환 유닛에서 발생한 전하를 축적하기 위한 복수의 전하 축적 유닛과, 상기 복수의 전하 축적 유닛 각각에서의 전하의 축적을 제어하도록 구성된 제어 유닛과, 상기 복수의 전하 축적 유닛 각각으로부터의 전하에 대응하는 신호를 판독하도록 구성된 판독 유닛을 각각 포함하는 복수의 화소를 포함하는 촬상 소자; 및
상기 복수의 전하 축적 유닛으로부터 각각 판독된 신호로부터 각 화소의 신호를 생성하도록 구성된 생성 유닛을 포함하고,
상기 광전 변환 유닛을 제1 칩에 형성하고, 상기 복수의 전하 축적 유닛, 상기 제어 유닛, 및 상기 판독 유닛을 제2 칩에 형성하는 촬상 장치.
제1항에 있어서,
상기 제어 유닛은 상기 복수의 전하 축적 유닛에 전하를 축적하는 시간을 상기 복수의 전하 축적 유닛마다 상이하게 하고,
상기 생성 유닛은 상기 복수의 전하 축적 유닛으로부터 각각 판독된 신호 중, 포화 레벨에 도달하지 않은, 더 큰 레벨의 신호를 선택하고, 대응하는 화소의 화소 신호로서 선택된 신호를 사용하는 촬상 장치.
제1항에 있어서,
상기 제어 유닛은 상기 복수의 전하 축적 유닛에 전하를 축적하는 시간이 동일하도록 제어하고,
상기 생성 유닛은 상기 복수의 전하 축적 유닛으로부터 각각 출력된 신호를 가산하고, 가산으로 인해 가산된 신호가 포화 레벨에 도달하지 않은 경우에, 상기 가산된 신호를 선택하고, 상기 가산된 신호가 포화 레벨에 도달한 경우에, 상기 복수의 전하 축적 유닛으로부터 각각 판독된 신호 중 하나를 선택하고 대응하는 화소의 화소 신호로서 선택된 신호를 사용하는 촬상 장치.
제1항에 있어서,
상기 제어 유닛은 상기 복수의 전하 축적 유닛에 전하를 축적하는 시간이 동일하도록 제어하고,
상기 판독 유닛은 상기 복수의 전하 축적 유닛으로부터 판독된 신호에 서로 다른 게인을 곱한 신호를 출력하고,
상기 생성 유닛은 상기 다른 게인을 곱한 신호 중, 포화 레벨에 도달하지 않은, 더 큰 레벨의 신호를 선택하고, 대응하는 화소의 화소 신호로서 선택된 신호를 사용하는 촬상 장치.
제1항에 있어서,
상기 제어 유닛은 상기 복수의 전하 축적 유닛에 전하를 축적하는 타이밍을 상기 복수의 전하 축적 유닛마다 상이하게 하고,
상기 생성 유닛은 상기 복수의 전하 축적 유닛으로부터 각각 판독된 신호를 가산하고, 가산으로 인해 가산된 신호가 포화 레벨에 도달하지 않은 경우에, 상기 가산된 신호를 선택하고, 상기 가산된 신호가 포화 레벨에 도달한 경우에, 상기 복수의 전하 축적 유닛으로부터 각각 판독된 신호 중 하나를 선택하고 대응하는 화소의 화소 신호로서 상기 선택된 신호를 사용하는 촬상 장치.
제5항에 있어서, 상기 복수의 전하 축적 유닛으로부터 각각 판독된 신호 중 하나를 선택하는 경우에, 상기 생성 유닛은 상기 복수의 전하 축적 유닛에 전하를 축적하는 기간의 중앙에 가까운 타이밍에서 전하의 축적을 행하는 전하 축적 유닛으로부터 판독된 신호를 선택하는 촬상 장치.
제5항에 있어서, 상기 복수의 전하 축적 유닛으로부터 각각 판독된 신호 중 하나를 선택하는 경우에, 상기 생성 유닛은 상기 복수의 전하 축적 유닛에 전하를 축적하는 기간의 개시에 가까운 타이밍에서 전하의 축적을 행하는 전하 축적 유닛으로부터 판독된 신호를 선택하는 촬상 장치.
제5항에 있어서, 카메라 손 떨림 검출 유닛을 더 포함하고,
상기 복수의 전하 축적 유닛으로부터 각각 판독된 신호 중 하나를 선택하는 경우에, 상기 생성 유닛은 카메라 손 떨림의 영향이 보다 작은 타이밍에서 전하의 축적을 행하는 전하 축적 유닛으로부터 판독된 신호를 선택하는 촬상 장치.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 칩과 상기 제2 칩은 서로 적층되는 촬상 장치.
제9항에 있어서, 상기 생성 유닛에 의해 생성된 각 화소의 신호를 취득했을 때의 조건에 따라, 상기 신호를 증폭하도록 구성된 증폭 유닛을 더 포함하는 촬상 장치.
광전 변환 유닛과, 상기 광전 변환 유닛에서 발생한 전하를 축적하기 위한 복수의 전하 축적 유닛과, 상기 복수의 전하 축적 유닛으로부터 전송된 전하를 유지하도록 구성된 전하 유지 유닛과, 상기 복수의 전하 축적 유닛 각각에서의 전하의 축적을 제어하도록 구성된 제어 유닛과, 상기 복수의 전하 축적 유닛으로부터 상기 전하 유지 유닛에 전하를 전송하도록 구성된 전송 유닛과, 상기 전하 유지 유닛에 유지된 전하에 대응하는 신호를 각각 판독하도록 구성된 판독 유닛을 각각 포함하는 복수의 화소를 포함하는 촬상 소자; 및
상기 전하 유지 유닛으로부터 판독된 신호로부터 각 화소의 신호를 생성하도록 구성된 생성 유닛을 포함하고,
상기 광전 변환 유닛을 제1 칩에 형성하고, 상기 복수의 전하 축적 유닛, 상기 전하 유지 유닛, 상기 제어 유닛, 상기 전송 유닛, 및 상기 판독 유닛을 제2 칩에 형성하는 촬상 장치.
제11항에 있어서, 상기 촬상 소자는
상기 전송 유닛에 의해 상기 복수의 전하 축적 유닛 중 하나에 축적된 전하를 상기 전하 유지 유닛에 전송하고, 상기 판독 유닛에 의해 상기 전송된 전하에 대응하는 신호를 상기 전하 유지 유닛으로부터 판독하는 비가산 판독; 및
상기 비가산 판독에 의해 신호가 판독된 후에, 상기 전송 유닛에 의해 상기 복수의 전하 축적 유닛 중 다른 하나에 축적된 전하를 또한 상기 전하 유지 유닛에 전송해서 가산하고, 상기 판독 유닛에 의해 가산으로 인해 가산된 전하에 대응하는 신호를 상기 전하 유지 유닛으로부터 판독하는 가산 판독을 행하고,
상기 가산 판독에 의해 얻어진 신호가 포화 레벨에 도달하지 않은 경우에, 상기 생성 유닛은 상기 가산 판독에 의해 얻어진 신호를 선택하고, 상기 가산 판독에 의해 얻어진 신호가 포화 레벨에 도달한 경우에, 상기 생성 유닛은 상기 비가산 판독에 의해 얻어진 신호를 선택하고 대응하는 화소의 화소 신호로서 선택된 신호를 사용하는 촬상 장치.
제11항에 있어서,
상기 촬상 소자는 미리 결정된 주기로 프레임마다 신호를 판독하고,
상기 전송 유닛에 의해 상기 복수의 전하 축적 유닛 중 하나에 축적된 전하를 상기 전하 유지 유닛에 전송하고, 상기 판독 유닛에 의해 전송된 전하에 대응하는 신호를 상기 전하 유지 유닛으로부터 판독하는 비가산 판독; 및
상기 전송 유닛에 의해 상기 복수의 전하 축적 유닛에 축적된 전하를 상기 유지 유닛에 전송해서 가산하고, 상기 판독 유닛에 의해 가산으로 인해 가산된 전하에 대응하는 신호를 상기 전하 유지 유닛으로부터 판독하는 가산 판독을 행하고,
이전 프레임의 신호 레벨에 따라 행마다 또는 프레임마다 상기 비가산 판독과 상기 가산 판독을 전환하는 촬상 장치.
제11항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 칩과 상기 제2 칩은 서로 적층되는 촬상 장치.
제14항에 있어서, 상기 생성 유닛에 의해 생성된 각 화소의 신호를 취득했을 때의 조건에 따라, 상기 신호를 증폭하도록 구성된 증폭 유닛을 더 포함하는 촬상 장치.
복수의 화소를 포함하고, 각 화소가 광전 변환 유닛과, 상기 광전 변환 유닛에서 발생한 전하를 축적하기 위한 복수의 전하 축적 유닛과, 제어 유닛과, 판독 유닛을 포함하는 촬상 소자를 포함하고, 상기 광전 변환 유닛을 제1 칩에 형성하고, 상기 복수의 전하 축적 유닛, 상기 제어 유닛, 및 상기 판독 유닛을 제2 칩에 형성하는 촬상 장치의 제어 방법으로서,
상기 제어 유닛에 의해, 상기 복수의 전하 축적 유닛 각각에서의 전하의 축적을 제어하는 전하 축적 단계;
상기 판독 유닛에 의해, 상기 복수의 전하 축적 유닛 각각으로부터의 전하에 대응하는 신호를 판독하는 판독 단계; 및
상기 생성 유닛에 의해, 상기 판독 단계에서 상기 복수의 전하 축적 유닛으로부터 각각 판독된 신호로부터 각 화소의 신호를 생성하는 생성 단계
를 포함하는 촬상 장치의 제어 방법.
제16항에 있어서, 상기 전하 축적 단계에서, 상기 복수의 전하 축적 유닛마다 상이한 시간 동안 전하를 축적시키고,
상기 생성 단계에서, 상기 복수의 전하 축적 유닛으로부터 각각 판독된 신호 중, 포화 레벨에 도달하지 않은, 더 큰 레벨의 신호가 선택되고 대응하는 화소의 화소 신호로서 사용되는 촬상 장치의 제어 방법.
제16항에 있어서, 상기 전하 축적 단계에서, 상기 복수의 전하 축적 유닛에서 동일한 시간 동안 전하를 축적시키고,
상기 생성 단계에서, 상기 복수의 전하 축적 유닛으로부터 각각 출력된 신호를 가산하고, 가산으로 인해 가산된 신호가 포화 레벨에 도달하지 않은 경우에, 상기 가산된 신호를 선택하고, 상기 가산된 신호가 포화 레벨에 도달한 경우에, 상기 복수의 전하 축적 유닛으로부터 각각 판독된 신호 중 하나가 선택되고, 대응하는 화소의 화소 신호로서 사용되는 촬상 장치의 제어 방법.
제16항에 있어서,
상기 전하 축적 단계에서, 상기 복수의 전하 축적 유닛에서 동일한 시간 동안 전하를 축적시키고,
상기 판독 단계에서, 상기 복수의 전하 축적 유닛으로부터 판독된 신호에 서로 다른 게인을 곱한 신호를 출력하고,
상기 생성 단계에서, 상기 다른 게인을 곱한 신호 중, 포화 레벨에 도달하지 않은, 더 큰 레벨의 신호가 선택되고, 대응하는 화소의 화소 신호로서 사용되는 촬상 장치의 제어 방법.
제16항에 있어서,
상기 전하 축적 단계에서, 상기 복수의 전하 축적 유닛마다 상이한 타이밍에서 전하를 축적시키고,
상기 생성 단계에서, 상기 복수의 전하 축적 유닛으로부터 각각 판독된 신호를 가산하고, 가산으로 인해 가산된 신호가 포화 레벨에 도달하지 않은 경우에, 상기 가산된 신호를 선택하고, 상기 가산된 신호가 포화 레벨에 도달한 경우에, 상기 복수의 전하 축적 유닛으로부터 각각 판독된 신호 중 하나가 선택되고, 대응하는 화소의 화소 신호로서 사용되는 촬상 장치의 제어 방법.
제20항에 있어서, 상기 생성 단계에서, 상기 복수의 전하 축적 유닛으로부터 각각 판독된 신호 중 하나를 선택하는 경우에, 상기 복수의 전하 축적 유닛에 전하를 축적하는 기간의 중앙에 가까운 타이밍에서 전하의 축적을 행하는 전하 축적 유닛으로부터 판독된 신호를 선택하는 촬상 장치의 제어 방법.
제20항에 있어서, 상기 생성 단계에서, 상기 복수의 전하 축적 유닛으로부터 각각 판독된 신호 중 하나를 선택하는 경우에, 상기 복수의 전하 축적 유닛에 전하를 축적하는 기간의 개시에 가까운 타이밍에서 전하의 축적을 행하는 전하 축적 유닛으로부터 판독된 신호를 선택하는 촬상 장치의 제어 방법.
제20항에 있어서, 카메라 손 떨림 검출 유닛에 의해 카메라 손 떨림을 검출하는 단계를 더 포함하고,
상기 생성 단계에서, 상기 복수의 전하 축적 유닛으로부터 각각 판독된 신호 중 하나를 선택하는 경우에, 카메라 손 떨림의 영향이 보다 작은 타이밍에서 전하의 축적을 행하는 전하 축적 유닛으로부터 판독된 신호를 선택하는 촬상 장치의 제어 방법.
제16항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 칩과 상기 제2 칩은 서로 적층되는 촬상 장치의 제어 방법.
제24항에 있어서, 증폭 유닛에 의해, 상기 생성 유닛에 의해 생성된 각 화소의 신호를 취득했을 때의 조건에 따라, 상기 신호를 증폭하는 단계를 더 포함하는 촬상 장치의 제어 방법.
복수의 화소를 포함하고, 각 화소가 광전 변환 유닛과; 상기 광전 변환 유닛에서 발생한 전하를 축적하기 위한 복수의 전하 축적 유닛과; 상기 복수의 전하 축적 유닛으로부터 전송된 전하를 유지하도록 구성된 전하 유지 유닛과; 제어 유닛과; 전송 유닛과; 판독 유닛을 포함하는 촬상 소자를 포함하고, 상기 광전 변환 유닛을 제1 칩에 형성하고, 상기 복수의 전하 축적 유닛, 상기 전하 유지 유닛, 상기 제어 유닛, 상기 전송 유닛, 및 상기 판독 유닛을 제2 칩에 형성하는 촬상 장치의 제어 방법으로서,
상기 제어 유닛에 의해, 상기 복수의 전하 축적 유닛 각각에서의 전하의 축적을 제어하는 제어 단계;
상기 전송 유닛에 의해, 상기 복수의 전하 축적 유닛으로부터 상기 전하 유지 유닛에 전하를 전송하는 전송 단계;
상기 판독 유닛에 의해, 상기 전하 유지 유닛에 유지된 전하에 대응하는 신호를 각각 판독하는 판독 단계; 및
상기 생성 유닛에 의해, 상기 보수의 전하 축적 유닛으로부터 각각 판독된 신호로부터 각 화소의 신호를 생성하는 생성 단계
를 포함하는 촬상 장치의 제어 방법.
제26항에 있어서, 상기 촬상 소자가 비가산 판독 또는 가산 판독에 의해 제어되고,
상기 비가산 판독에서,
상기 전송 단계에서, 상기 복수의 전하 축적 유닛 중 하나에 축적된 전하를 상기 전하 유지 유닛에 전송하고,
상기 판독 단계에서, 상기 전송된 전하에 대응하는 신호를 상기 전하 유지 유닛으로부터 판독하고,
상기 가산 판독에서,
상기 전송 단계에서, 상기 비가산 판독에서 신호가 판독된 후에, 상기 복수의 전하 축적 유닛 중 다른 하나에 축적된 전하를 또한 상기 전하 유지 유닛에 전송해서 가산하고,
상기 판독 단계에서, 가산으로 인해 가산된 전하에 대응하는 신호를 상기 전하 유지 유닛으로부터 판독하고,
상기 생성 단계에서, 상기 가산 판독에서 얻어진 신호가 포화 레벨에 도달하지 않은 경우에, 상기 가산 판독에서 얻어진 신호를 선택하고, 상기 가산 판독에서 얻어진 신호가 포화 레벨에 도달한 경우에, 상기 비가산 판독에서 얻어진 신호가 선택되고, 대응하는 화소의 화소 신호로서 사용되는 촬상 장치의 제어 방법.
제26항에 있어서,
상기 촬상 소자는 미리 결정된 주기로 프레임마다 신호를 판독하고, 상기 촬상 소자를 비가산 판독 또는 가산 판독에 의해 제어하고,
상기 비가산 판독에서,
상기 전송 단계에서, 상기 복수의 전하 축적 유닛 중 하나에 축적된 전하를 상기 전하 유지 유닛에 전송하고,
상기 판독 단계에서, 상기 전송된 전하에 대응하는 신호를 상기 전하 유지 유닛으로부터 판독하고,
상기 가산 판독에서,
상기 전송 단계에서, 상기 복수의 전하 축적 유닛에 축적된 전하를 상기 유지 유닛에 전송해서 가산하고,
상기 판독 단계에서, 가산으로 인해 가산된 전하에 대응하는 신호를 상기 전하 유지 유닛으로부터 판독하고,
이전 프레임의 신호 레벨에 따라 행마다 또는 프레임마다 비가산 판독과 가산 판독을 전환하는 전환 단계를 더 포함하는 촬상 장치의 제어 방법.
제26항 내지 제28항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 칩과 상기 제2 칩은 서로 적층되는 촬상 장치의 제어 방법.
제29항에 있어서, 증폭 유닛에 의해, 상기 생성 유닛에 의해 생성된 각 화소의 신호를 취득했을 때의 조건에 따라, 상기 신호를 증폭하는 단계를 더 포함하는 촬상 장치의 제어 방법.