KR20160074484A

KR20160074484A - 고체 촬상 소자 및 전자 기기

Info

Publication number: KR20160074484A
Application number: KR1020167009781A
Authority: KR
Inventors: 유스케 이케다; 히데키 쇼야마; 요시마사 사카모토; 유우이치 우도우; 오이치 쿠마가이
Original assignee: 소니 주식회사
Priority date: 2013-10-21
Filing date: 2014-10-10
Publication date: 2016-06-28
Also published as: US20160269659A1; US9961278B2; TWI645707B; CN105580351B; TW201524190A; CN105580351A; JP6546531B2; KR102277598B1; JPWO2015060143A1; WO2015060143A1

Abstract

본 개시는, 조도치의 리니어리티를 개선할 수 있도록 하는 고체 촬상 소자 및 전자 기기에 관한 것이다. 광(廣)다이내믹 레인지화부(118)는, 복수의 화소의 노광 시간이 다른 화소치에 의거하여, 화소마다 화소치의 다이내믹 레인지를 확대한다. 적산부(119)는, 광다이내믹 레인지화부(118)에 의해 다이내믹 레인지가 확대된 화소치를 적산하여, 조도치를 생성한다. 본 개시는, 예를 들면, 조도계로 이용되는 CMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor) 이미지 센서 등에 적용할 수 있다.

Description

고체 촬상 소자 및 전자 기기{SOLID-STATE IMAGE CAPTURE ELEMENT AND ELECTRONIC DEVICE}

본 개시는, 고체 촬상 소자 및 전자 기기에 관한 것으로, 특히, 조도치(照度値)의 리니어리티(linearity)를 개선할 수 있도록 한 고체 촬상 소자 및 전자 기기에 관한 것이다.

일반적으로, 이미지 센서의 출력수(出力數)와 ADC(Analog Digital Converter) 분해능은, 각각, 수M부터 수10M출력, 10비트이다. 이에 대해, 조도계의 출력수와 ADC 분해능은, 각각, 1출력, 16비트이다. 따라서, 이미지 센서를 조도계로 이용하는 경우, 출력치의 가산(加算)과 광(廣)다이내믹 레인지화(化)가 필요하게 된다(예를 들면, 특허 문헌 1 참조).

따라서 조도계로 이용되는 이미지 센서(이하, 조도용 이미지 센서라고 한다)에서는, 일반적으로, 1프레임당 복수회 노광이 행하여진다.

구체적으로는, 조도용 이미지 센서는, 우선, 비교적 긴 노광 시간으로 촬상을 행하고, 얻어진 장축(長蓄) 화상의 각 화소치를 적산하여 장축치를 생성한다. 그 후, 조도용 이미지 센서는, 비교적 짧은 노광 시간으로 촬상을 행하고, 얻어진 단축(短蓄) 화상의 각 화소치를 적산하여 단축치를 생성한다. 그리고, 조도용 이미지 센서는, 단축 화상의 노광 시간에 대한 장축 화상의 노광 시간의 비율을 게인으로서 단축치에 승산한다. 조도용 이미지 센서는, 장축 화상의 촬상시의 전(全) 화소에서의 축적 전하의 포화의 유무에 의거하여, 게인 승산 후의 단축치 또는 장축치를 조도치로서 선택한다. 이에 의해, 조도치의 다이내믹 레인지가 확대한다.

그러나, 장축 화상의 촬상시에 일부의 화소에서만 축적 전하가 포화하여 있는 경우, 장축치가 조도치로서 선택되기 때문에, 조도치의 리니어리티가 열화된다. 또한, 단축치에는 게인이 승산되기 때문에, 화소치에 A/D 변환 등에 의한 노이즈가 발생하는 경우, 게인 승산 후의 단축치의 노이즈가 장축치에 비하여 커지고, 장축치로부터 게인 승산 후의 단축치로의 전환시, 조도치의 리니어리티가 열화된다.

일본 특개2007-221624호 공보

이상과 같이, 조도용 이미지 센서에서는, 조도치의 리니어리티가 열화되는 경우가 있다.

본 개시는, 이와 같은 상황을 감안하여 이루어진 것으로, 조도치의 리니어리티를 개선할 수 있도록 하는 것이다.

본 개시의 제1의 측면의 고체 촬상 소자는, 복수의 화소의 노광 시간이 다른 화소치에 의거하여, 상기 화소마다 상기 화소치의 다이내믹 레인지를 확대하는 광다이내믹 레인지화부와, 상기 광다이내믹 레인지화부에 의해 다이내믹 레인지가 확대된 상기 화소치를 적산(積算)하여, 조도치를 생성하는 적산부를 구비하는 고체 촬상 소자이다.

본 개시의 제1의 측면의 전자 기기는, 본 개시의 제1의 측면의 고체 촬상 소자에 대응한다.

본 개시의 제1의 측면에서는, 복수의 화소의 노광 시간이 다른 화소치에 의거하여, 상기 화소마다 상기 화소치의 다이내믹 레인지가 확대되고, 다이내믹 레인지가 확대된 상기 화소치가 적산되어, 조도치가 생성된다.

본 개시의 제2의 측면의 고체 촬상 소자는, 복수의 화소의 제1의 노광 시간의 화소치와 제2의 노광 시간의 화소치에 의거하여, 상기 복수의 화소의 화소치의 적산치의 다이내믹 레인지를 확대하는 광다이내믹 레인지화부와, 상기 광다이내믹 레인지화부에 의해 다이내믹 레인지가 확대된 상기 적산치에 대해, 상기 제1의 노광 시간과 상기 제2의 노광 시간의 페어(pair)에 대응하는 게인을 승산한 값을 조도치로서 생성하는 승산부와, 상기 승산부에 의해 생성된 상기 조도치에 의거하여, 그 조도치에 대응하는 프레임의 다음 프레임의 상기 페어를, 소정의 페어의 배수(倍數)로부터 선택하는 선택부를 구비하는 고체 촬상 소자이다.

본 개시의 제2의 측면의 전자 기기는, 본 개시의 제2의 측면의 고체 촬상 소자에 대응한다.

본 개시의 제2의 측면에서는, 복수의 화소의 제1의 노광 시간의 화소치와 제2의 노광 시간의 화소치에 의거하여, 상기 복수의 화소의 화소치의 적산치의 다이내믹 레인지가 확대되고, 다이내믹 레인지가 확대된 상기 적산치에 대해, 상기 제1의 노광 시간과 상기 제2의 노광 시간의 페어에 대응하는 게인을 승산한 값이 조도치로서 생성되고, 상기 조도치에 의거하여, 그 조도치에 대응하는 프레임의 다음 프레임의 상기 페어가, 소정의 페어의 배수로부터 선택된다.

본 개시에 의하면, 조도치를 생성할 수 있다. 또한, 본 개시에 의하면, 조도치의 리니어리티를 개선할 수 있다.

또한, 여기에 기재된 효과는 반드시 한정되는 것이 아니고, 본 개시 중에 기재된 어느 하나의 효과라도 좋다.

도 1은 복수회 노광 이미지 센서의 장축 화상과 단축 화상의 노광을 설명하는 도면.
도 2는 복수회 노광 이미지 센서에서의 조도치 산출부의 구성례를 도시하는 도면.
도 3은 도 2의 셀렉터에 의해 출력되는 조도치를 설명하는 도면.
도 4는 조도치의 리니어리티의 열화에 관해 설명하는 도면.
도 5는 조도치의 리니어리티의 열화에 관해 설명하는 도면.
도 6은 조도치의 리니어리티의 다른 열화에 관해 설명하는 도면.
도 7은 본 개시를 적용한 고체 촬상 소자로서의 CMOS 이미지 센서의 제1 실시의 형태의 제1의 구성례를 도시하는 도면.
도 8은 도 7의 단축 화소와 장축 화소의 구성례를 도시하는 도면.
도 9는 광다이내믹 레인지화부와 적산부의 구성례를 도시하는 도면.
도 10은 도 7의 CMOS 이미지 센서로부터 출력되는 조도치를 설명하는 도면.
도 11은 도 7의 CMOS 이미지 센서의 조도치 산출 처리를 설명하는 플로 차트.
도 12는 본 개시를 적용한 고체 촬상 소자로서의 CMOS 이미지 센서의 제1 실시의 형태의 제2의 구성례를 도시하는 도면.
도 13은 도 12의 CMOS 이미지 센서의 조도치 산출 처리를 설명하는 플로 차트.
도 14는 본 개시를 적용한 고체 촬상 소자로서의 CMOS 이미지 센서의 제2 실시의 형태의 구성례를 도시하는 블록도.
도 15는 도 14의 판정부에서의 임계치를 설명하는 도면.
도 16은 도 14의 CMOS 이미지 센서의 조도치 산출 처리를 설명하는 플로 차트.
도 17은 본 개시를 적용한 고체 촬상 소자로서의 CMOS 이미지 센서의 제3 실시의 형태의 구성례를 도시하는 블록도.
도 18은 화소 어레이부의 단축 화소와 장축 화소의 다른 구성례를 도시하는 도면.
도 19는 본 개시를 적용한 전자 기기로서의 조도계의 구성례를 도시하는 블록도.

<본 개시의 전제>

(1프레임당 복수회 노광을 행하는 조도용 이미지 센서의 노광의 설명)

도 1은, 1프레임당 복수회 노광을 행하는 조도용 이미지 센서(이하, 복수회 노광 이미지 센서라고 한다)의 장축 화상과 단축 화상의 노광을 설명하는 도면이다.

도 1의 그래프에서, 횡축은, 시각을 나타내고, 종축은, 복수회 노광 이미지 센서의 화소 어레이부의 각 행의 선두로부터의 행수를 나타내고 있다.

도 1에 도시하는 바와 같이, 복수회 노광 이미지 센서는, 프레임 단위로, 장축 화상과 단축 화상의 촬상을 차례로 행한다. 도 1의 예에서는, 복수회 노광 이미지 센서는, 장축 화상, 단축 화상의 순서로 촬상을 행한다.

또한, 도 1의 예에서는, 장축 화상의 노광 시간은, 단축 화상의 노광 시간의 64배이다. 즉, 장축 화상의 각 화소의 축적 전하를 행 단위로 리셋(장축 셔터)하고 나서 행 단위로 판독할(장축 리드할) 때까지의 시간은, 단축 화상의 각 화소의 축적 전하를 행 단위로 리셋(단축 셔터)하고 나서 행 단위로 판독할(단축 리드할) 때까지의 시간의 64배이다.

(복수회 노광 이미지 센서의 조도치 산출부의 구성례)

도 2는, 복수회 노광 이미지 센서에서의, 장축 화상 및 단축 화상으로부터 조도치를 산출하는 조도치 산출부의 구성례를 도시하는 도면이다.

도 2의 조도치 산출부(10)는, 가산부(11), 레지스터(12), 승산부(13), 포화 검출부(14), 가산부(15), 레지스터(16), 승산부(17), 및 셀렉터(18)에 의해 구성된다.

가산부(11)에는, 도 1에 도시한 노광 시간으로 촬상된 장축 화상의 각 화소치가 차례로 입력된다. 가산부(11)는, 입력된 화소치와, 레지스터(12)에 유지되어 있는 화소치를 가산한다. 가산부(11)는, 가산치를 레지스터(12)에 공급한다. 레지스터(12)는, 가산부(11)로부터 공급된 가산치를 유지한다. 레지스터(12)는, 유지되어 있는 가산치를 가산부(11)에 공급한다. 이상에 의해, 가산부(11)에 입력된 장축 화상의 화소치가 차례로 적산된다. 장축 화상의 모든 화소치가 적산되면, 레지스터(12)에 유지되어 있는 가산치는 승산부(13)에 공급된다.

승산부(13)는, 레지스터(12)로부터 공급되는 가산치에 게인으로서 1을 승산한다. 승산부(13)는, 승산치를 포화 검출부(14)와 셀렉터(18)에 공급한다.

포화 검출부(14)는, 예를 들면, 장축 화상의 화소치의 최대치를 전 화소분 적산한 값 부근의 값을 임계치로 하고, 그 임계치와, 승산부(13)로부터 공급되는 승산치를 비교한다. 포화 검출부(14)는, 승산치가 임계치보다 작은 경우, 포화의 유무를 나타내는 포화 신호로서 포화의 없음을 나타내는 0을 생성한다. 한편, 승산치가 임계치 이상인 경우, 포화 검출부(14)는, 포화 신호로서 포화가 있음을 나타내는 1을 생성한다. 포화 검출부(14)는, 포화 신호를 셀렉터(18)에 공급한다.

가산부(15)에는, 도 1에 도시한 노광 시간으로 촬상된 단축 화상의 각 화소치가 차례로 입력된다. 가산부(15)는, 입력된 화소치와, 레지스터(16)에 유지되어 있는 화소치를 가산한다. 가산부(15)는, 가산치를 레지스터(16)에 공급한다. 레지스터(16)는, 가산부(15)로부터 공급된 가산치를 유지한다. 레지스터(16)는, 유지되어 있는 가산치를 가산부(15)에 공급한다. 이상에 의해, 가산부(15)에 입력된 단축 화상의 화소치가 차례로 적산된다. 단축 화상의 모든 화소치가 적산되면, 레지스터(16)에 유지되어 있는 가산치는 승산부(17)에 공급된다.

승산부(17)는, 레지스터(16)로부터 공급되는 가산치에 게인으로서 64를 승산한다. 승산부(17)는, 승산치를 셀렉터(18)에 공급한다.

셀렉터(18)는, 포화 검출부(14)로부터 공급되는 포화 신호가 0인 경우, 승산부(13)로부터 공급되는 승산치를 선택하고, 복수회 노광 이미지 센서의 화소수로 제산(除算)한다. 셀렉터(18)는, 이에 의해 생성되는 화소치의 평균치를 조도치로서 출력한다. 한편, 포화 신호가 1인 경우, 셀렉터(18)는, 승산부(17)로부터 공급되는 승산치를 선택하고, 복수회 노광 이미지 센서의 화소수로 제산한다. 셀렉터(18)는, 이에 의해 생성되는 화소치의 평균치를 조도치로서 출력한다. 이상에 의해, 화상 단위로 조도치의 광다이내믹 레인지화가 행하여진다.

도 2에 도시한 바와 같이, 조도치 산출부(10)는, 화소치를 적산하기 위해, 1회째의 노광시의 화상(도 1의 예에서는 장축 화상)을 기억하는 프레임 메모리를 구비할 필요가 없다.

(조도치의 설명)

도 3은, 도 2의 셀렉터(18)에 의해 출력되는 조도치를 설명하는 도면이다.

도 3에서, 횡축은, 복수회 노광 이미지 센서의 각 화소에 입사되는 광(이하, 입사광이라고 한다)의 조도를 나타내고, 종축은, 셀렉터(18)로부터 출력되는 조도치 또는 각 화소의 화소치를 나타내고 있다. 도 3의 예에서는, 각 화소의 입사광의 조도는 동일하고, 각 화소의 화소치도 동일한 것으로 한다.

도 3에 도시하는 바와 같이, 장축 화상의 촬상시에 전 화소의 축적 전하가 포화하지 않은 경우, 셀렉터(18)는, SNR(signal-noise ratio)이 높은 장축 화상의 화소치의 평균치를 조도치로서 출력한다. 또한, 장축 화상의 촬상시에 전 화소의 축적 전하가 포화한 경우, 셀렉터(18)는, 다이내믹 레인지를 확대하기 위해, 단축 화상의 화소치의 평균치를 조도치로서 출력한다. 이에 의해, 조도치의 다이내믹 레인지는 64배가 되다. 따라서, 예를 들면, 화소치의 비트 수가 10비트인 경우, 조도치의 비트 수는 16비트가 된다.

(조도치의 리니어리티의 열화의 설명)

다음에, 도 4 및 도 5를 참조하여, 도 2의 셀렉터(18)로부터 출력되는 조도치의 리니어리티의 열화에 관해 설명한다.

도 4는, 촬상시에 일부의 화소군에서만 축적 전하가 포화한 장축 화상의 예를 도시하는 도면이다.

도 4에서, 농도가 진할수록 화소치가 작은 것을 나타내고 있다. 도 4의 예에서는, 장축 화상(30)의 좌하의 영역(31)에 대응하는 화소군에서만 축적 전하가 포화하여, 영역(31)의 화소치가 입사광의 조도에 의하지 않고서 최대치로 되어 있다.

이 경우, 장축 화상(30)의 촬상시에 전 화소의 축적 전하가 포화하지 않기 때문에, 셀렉터(18)는, 장축 화상의 승산치를 선택한다. 그렇지만, 축적 전하의 포화에 의해, 영역(31)의 화소치는 입사광의 조도에 비례하지 않는다. 따라서, 도 5에 도시하는 바와 같이, 조도치(51)의 리니어리티는, 입사광의 조도에 비례하는 이상적인 조도치(52)의 리니어리티에 비하여 열화된다. 또한, 도 5에서, 횡축은, 입사광의 조도를 나타내고, 종축은, 조도치를 나타내고 있다.

(조도치의 리니어리티의 다른 열화의 설명)

다음에, 도 6을 참조하여, 조도치의 리니어리티의 다른 열화에 관해 설명한다.

도 6에서, 횡축은, 각 화소의 입사광의 조도를 나타내고, 종축은, 조도치 또는 각 화소의 화소치를 나타내고 있다. 도 6의 예에서는, 각 화소의 입사광의 조도는 동일하고, 각 화소의 화소치도 동일한 것으로 한다. 또한, 장축 화상의 승산치가 960LSB 이상인 경우, 포화 신호가 1로 되고, 960LSB보다 작은 경우, 포화 신호가 0으로 된다.

각 화소의 축적 전하에 대응하는 디지털값인 화소치에는, 각 화소의 축적 전하의 아날로그 신호인 촬상 신호를 A/D 변환하는 칼럼 ADC 내의 노이즈 등의 리니어리티 열화 요인이 포함된다. 복수회 노광 이미지 센서에서는, 모든 화소의 화소치가 적산되기 때문에, 칼럼 ADC 내의 노이즈 이외의 화소마다 다른 노이즈는 지워지고, 그 노이즈에 의한 오차는 작다. 그렇지만, 칼럼 ADC 내의 노이즈 등의 각 화소에서 일양하게 발생하는 노이즈는, 화소치의 적산에 의해 증가하기 위해(때문에), 그 노이즈에 의한 오차는 크다.

예를 들면, 칼럼 ADC 내의 노이즈 등에 의한 화소치의 오차가 ±1LSB인 경우, 도 6에 도시하는 바와 같이, 게인이 1인 장축 화상의 승산치의 평균치의 오차는 ±1LSB이다. 그렇지만, 게인이 64인 단축 화상의 승산치의 평균치의 오차는 ±64LSB이다. 따라서, 셀렉터(18)의 선택의 전환시, 즉 포화 신호의 전환시, 조도치의 오차가 크게 변화하고, 리니어리티가 열화된다.

즉, 셀렉터(18)의 선택의 전환시, 장축 화상의 승산치의 평균치의 오차는, 960LSB±1LSB의 범위에서 흐트러진다. 한편, 단축 화상의 화소치는 15LSB±1LSB의 범위에서 흐트러지지만, 게인으로서 64가 승산되기 때문에, 단축 화상의 승산치의 평균치는, 960LSB±64LSB의 범위에서 흐트러진다. 따라서, 셀렉터(18)의 선택의 전환시, 조도치가 960LSB±1LSB의 범위로부터 960LSB±64LSB의 범위로 변화하여, 조도치의 리니어리티가 열화된다.

이 리니어리티의 열화는, 단축 화상과 장축 화상의 노광비를 내림에 의해 개선하지만, 단축 화상과 장축 화상의 노광비를 내리면, 조도치의 다이내믹 레인지는 작아진다. 즉, 복수회 노광 이미지 센서에서는, 조도치의 리니어리티의 개선과 조도치의 다이내믹 레인지의 확대에 트레이드 오프의 관계가 있다.

<제1 실시의 형태>

(CMOS 이미지 센서의 제1 실시의 형태의 제1의 구성례)

도 7은, 본 개시를 적용한 고체 촬상 소자로서의 CMOS 이미지 센서의 제1 실시의 형태의 제1의 구성례를 도시하는 도면이다.

CMOS 이미지 센서(100)는, DAC(Digital Analog Converter)(110), 화소 어레이부(111), 수직 구동부(112), 칼럼 ADC(113-1 및 113-2), 수평 구동부(114-1 및 114-2), 시스템 제어부(115), 화소 구동선(116), 수직 신호선(117-1 및 117-2), 광다이내믹 레인지화부(118), 및 적산부(119)에 의해 구성된다.

DAC(110), 화소 어레이부(111), 수직 구동부(112), 칼럼 ADC(113-1 및 113-2), 수평 구동부(114-1 및 114-2), 시스템 제어부(115), 화소 구동선(116), 수직 신호선(117-1 및 117-2), 광다이내믹 레인지화부(118), 및 적산부(119)는, 도시하지 않은 반도체 기판에 형성되어 있다.

또한, CMOS 이미지 센서(100)는, 광다이내믹 레인지화부(118) 및 적산부(119)를 포함하지 않고, 광다이내믹 레인지화부(118) 및 적산부(119)는, 예를 들면, CMOS 이미지 센서(100)와는 다른 기판에 DSP(Digital Signal Processor) 등 외부 신호 처리부로서 마련되도록 하여도 좋다.

CMOS 이미지 센서(100)는, 피사체의 화상을 촬상하고, 그 화상의 조도치를 출력한다.

구체적으로는, DAC(110)는, 소정의 디지털값에 대해 A/D 변환을 행하여, 칼럼 ADC(113-1 및 113-2)에 의한 A/D 변환 후의 10비트의 디지털값에 대응하는 기준 전압을, 디지털값의 1부터 차례로 생성한다. DAC(110)는, 생성된 기준 전압을 칼럼 ADC(113-1 및 113-2)에 공급한다.

화소 어레이부(111)에는, 노광 시간이 짧은 단축 화소(131A)와 노광 시간이 긴 장축 화소(131B)에 의해 구성된 화소(131)가 행렬형상으로 2차원 배치된다. 단축 화소(131A)와 장축 화소(131B)는, 노광 시간에 입사광의 광량(조도)에 응한 전하량의 전하를 발생하여 내부에 축적하는 광전 변환 소자로서의 포토 다이오드를 갖는다. 장축 화소(131B)의 노광 시간은, 단축 화소(131A)의 노광 시간의 64배이다.

화소 어레이부(111)의 단축 화소(131A)와 장축 화소(131B)는, 행 단위로 규칙적으로 배열된다. 구체적으로는, 각 행에 대해 교대로 동일한 수만큼 단축 화소(131A)와 장축 화소(131B)가 배치된다. 도 7의 예에서는, 화소 어레이부(111)에 4행9열의 단축 화소(131A)와 장축 화소(131B)가 배치되어 있지만, 단축 화소(131A)와 장축 화소(131B)의 수는, 이것으로 한정되지 않는다.

화소 어레이부(111)에는, 단축 화소(131A)와 장축 화소(131B)에 대해 행마다 화소 구동선(116)이 도면의 좌우 방향(행방향)으로 형성되고, 열마다 수직 신호선(117)이 도면의 상하 방향(열방향)으로 형성된다. 화소 구동선(116)의 일단은, 수직 구동부(112)의 각 행의 단축 화소(131A) 또는 장축 화소(131B)에 대응한 도시하지 않은 출력단에 접속되어 있다.

수직 구동부(112)는, 시프트 레지스터와 어드레스 디코더 등에 의해 구성된다. 수직 구동부(112)는, 화소 어레이부(111)의 단축 화소(131A)와 장축 화소(131B)를 행 단위로 구동하는 화소 구동부이다. 이 수직 구동부(112)의 구체적인 구성에 관해 도시는 생략하지만, 수직 구동부(112)는, 판독 주사계 및 소출(掃出) 주사계의 2개의 주사계를 갖는 구성으로 되어 있다.

판독 주사계는, 단축 화소(131A)와 장축 화소(131B)의 각각에 축적된 전하의 아날로그 신호를 동시에 촬상 신호로서 행 단위로 위(上)로부터 차례로 판독하도록, 단축 화소(131A)의 각 행과 장축 화소(131B)의 각 행을 각각 위로부터 차례로 선택한다. 판독 주사계는, 선택행의 화소 구동선(116)과 접속하는 출력단으로부터 전송 펄스를 출력한다.

소출 주사계는, 단축 화소(131A)와 장축 화소(131B)의 포토 다이오드로부터 불필요한 전하를 소출하기(리셋하기) 위해, 판독계의 주사보다도 노광 시간분만큼 선행하여, 각 행의 화소 구동선(116)과 접속하는 출력단으로부터 제어 펄스를 출력한다. 이 소출 주사계에 의한 주사에 의해, 이른바 전자 셔터 동작이, 단축 화소(131A)와 장축 화소(131B)의 각각에 대해 행마다 차례로 행하여진다. 여기서, 전자 셔터 동작이란, 포토 다이오드의 전하를 버리고, 새롭게 노광을 시작하는(전하의 축적을 시작하는) 동작인 것을 말한다.

수직 구동부(112)의 판독 주사계에 의해 선택된 행의 단축 화소(131A)로부터 출력되는 촬상 신호는, 수직 신호선(117-1)의 각각을 통하여 칼럼 ADC(113-1)에 공급된다. 또한, 수직 구동부(112)의 판독 주사계에 의해 선택된 행의 장축 화소(131B)로부터 출력되는 촬상 신호는, 수직 신호선(117-2)의 각각을 통하여 칼럼 ADC(113-2)에 공급된다.

칼럼 ADC(113-1)는, 화소 어레이부(111)의 열마다, 콤퍼레이터(141)와 카운터(142)를 갖는다. 칼럼 ADC(113-1)는, 단축 변환부로서 기능하여, 선택행의 단축 화소(131A)로부터 수직 신호선(117-1)을 통하여 출력되는 촬상 신호에 대해, A/D 변환 처리를 행한다.

구체적으로는, 콤퍼레이터(141)에는, 수직 신호선(117-1)을 통하여 선택행의 각 화소의 촬상 신호가 입력됨과 함께, DAC(110)로부터 기준 전압이 입력된다. 콤퍼레이터(141)는, 촬상 신호와 기준 전압을 비교하여, 촬상 신호가 기준 전압보다 큰 경우, 카운터(142)에 신호를 입력한다. 카운터(142)는, 콤퍼레이터(141)로부터 신호가 입력된 때, 카운트값을 잉크리먼트(increment)한다. 또한, 카운터(142)의 초기치는 0이다.

칼럼 ADC(113-1)는, 이상과 같은 처리를 기준 전압이 입력될 때마다 행한다. 이에 의해, 카운트값은, 각 화소의 촬상 신호에 대응하는 10비트의 디지털값으로 된다. 카운터(142)는, 10비트의 디지털값의 전부에 대응하는 기준 전압이 입력된 후, 유지하고 있는 10비트의 카운트값을 화소치로서 수평 구동부(114-1)에 공급하고, 카운트값을 초기치로 리셋한다.

수평 구동부(114-1)는, 시프트 레지스터와 어드레스 디코더 등에 의해 구성되고, 칼럼 ADC(113-1)의 카운터(142)를 왼쪽의 열로부터 순번대로 선택한다. 이 수평 구동부(114-1)에 의한 선택 주사에 의해, 칼럼 ADC(113-1)의 카운터(142)로부터 출력된 단축 화소(131A)의 화소치가 왼쪽의 열로부터 순번대로 광다이내믹 레인지화부(118)에 출력된다.

칼럼 ADC(113-2)는, 화소 어레이부(111)의 열마다, 콤퍼레이터(151)와 카운터(152)를 갖는다. 칼럼 ADC(113-2)는, 장축 변환부로서 기능하여, 선택행의 장축 화소(131B)로부터 수직 신호선(117-2)을 통하여 출력되는 촬상 신호에 대해, 칼럼 ADC(113-1)와 마찬가지로 A/D 변환 처리를 행한다. 칼럼 ADC(113-2)의 카운터(152)는, A/D 변환 처리의 결과 얻어지는 10비트의 화소치를 수평 구동부(114-2)에 공급하고, 카운트값을 초기치로 리셋한다.

수평 구동부(114-2)는, 시프트 레지스터와 어드레스 디코더 등에 의해 구성되고, 수평 구동부(114-1)와 함께, 칼럼 ADC(113-2)의 카운터(152)를 왼쪽의 열로부터 순번대로 선택한다. 이 수평 구동부(114-2)에 의한 선택 주사에 의해, 단축 화소(131A)의 화소치와 동시에, 칼럼 ADC(113-2)의 카운터(152)로부터 출력된 장축 화소(131B)의 화소치가 왼쪽의 열로부터 순번대로 광다이내믹 레인지화부(118)에 출력된다.

시스템 제어부(115)는, 각종의 타이밍 신호를 생성하는 타이밍 제너레이터 등에 의해 구성된다. 시스템 제어부(115)는, 타이밍 제너레이터로서 생성된 각종의 타이밍 신호를 기초로 수직 구동부(112), 칼럼 ADC(113-1 및 113-2), 및 수평 구동부(114-1 및 114-2)를 제어한다.

광다이내믹 레인지화부(118)는, 수평 구동부(114-1)로부터 공급되는 단축 화소(131A)의 10비트의 화소치에 대해, 게인으로서 단축 화소(131A)의 노광 시간에 대한 장축 화소(131B)의 노광 시간의 비율인 64를 승산하여, 16비트의 승산치를 얻는다. 광다이내믹 레인지화부(118)는, 수평 구동부(114-2)로부터 공급되는 장축 화소(131B)의 화소치에 의거하여, 그 장축 화소(131B)의 포토 다이오드의 축적 전하가 포화하여 있는지의 여부를 판정한다.

광다이내믹 레인지화부(118)는, 판정 결과에 의거하여, 16비트의 단축 화소(131A)의 승산치 또는 10비트의 장축 화소(131B)의 화소치를 선택한다. 이에 의해, 화소 단위로 화소치의 광다이내믹 레인지화가 행하여진다. 광다이내믹 레인지화부(118)는, 선택된 16비트의 단축 화소(131A)의 승산치 또는 10비트의 장축 화소(131B)의 화소치를, 적산부(119)에 공급한다.

적산부(119)는, 광다이내믹 레인지화부(118)로부터 공급된 16비트의 단축 화소(131A)의 승산치 또는 10비트의 장축 화소(131B)의 화소치를, 단축 화소(131A)(장축 화소(131B))의 수만큼 적산한다. 적산부(119)는, 그 결과 얻어지는 적산치를 단축 화소(131A)(장축 화소(131B))의 수로 제산하고, 그 결과 얻어지는 16비트의 평균치를 조도치로서 출력한다.

(단축 화소(131A)와 장축 화소(131B)의 구성례)

도 8은, 도 7의 단축 화소(131A)와 장축 화소(131B)의 구성례를 도시하는 도면이다.

도 8에서, 백색의 정방형이 장축 화소(131B)를 나타내고, 회색의 정방형이 단축 화소(131A)를 나타낸다.

도 8에 도시하는 바와 같이, 단축 화소(131A)와 장축 화소(131B)는, 예를 들면, 베이어 배열의 화소이다. 즉, 단축 화소(131A)와 장축 화소(131B)는, 4개의 서브 화소(161 내지 164)에 의해 구성된다. 좌상(左上)의 서브 화소(161)에는, 표면에 적색(R)의 컬러 필터가 형성되고, 서브 화소(161)의 포토 다이오드는, 입사광 중의 적색의 광을 축적한다. 우상(右上)의 서브 화소(162)와 좌하의 서브 화소(163)에는, 표면에 녹색(G)의 컬러 필터가 형성되고, 서브 화소(162) 및 서브 화소(163)의 포토 다이오드는, 입사광 중의 녹색의 광을 축적한다. 우하의 서브 화소(164)에는, 표면에 청색(B)의 컬러 필터가 형성되고, 서브 화소(164)의 포토 다이오드는, 입사광 중의 청색의 광을 축적한다.

또한, 본 명세서에서는, 단축 화소(131A)(장축 화소(131B))의 서브 화소(161 내지 164)를 총칭하여 단축 화소(131A)(장축 화소(131B))라고 말한다. 또한, 서브 화소(161 내지 164)의 화소치, 촬상 신호를 총칭하여, 단축 화소(131A)(장축 화소(131B))의 화소치, 촬상 신호라고 말한다.

(광다이내믹 레인지화부(118)와 적산부(119)의 구성례)

도 9는, 광다이내믹 레인지화부(118)와 적산부(119)의 구성례를 도시하는 도면이다.

도 9의 광다이내믹 레인지화부(118)는, 승산부(171), 포화 검출부(172), 및 셀렉터(173)에 의해 구성된다.

광다이내믹 레인지화부(118)의 승산부(171)는, 수평 구동부(114-1)로부터 공급되는 단축 화소(131A)의 화소치에 대해 게인으로서 64를 승산하여, 승산치를 셀렉터(173)에 공급한다.

포화 검출부(172)는, 수평 구동부(114-2)로부터 공급되는 장축 화소(131B)의 화소치와, 장축 화소(131B)의 화소치의 최대치를 비교하여, 그 장축 화소(131B)의 포토 다이오드의 축적 전하가 포화하여 있는지의 여부를 판정한다. 포화 검출부(172)는, 판정 결과를 나타내는 포화 신호를 셀렉터(173)에 공급한다.

셀렉터(173)는, 포화 검출부(172)로부터 공급되는 포화 신호에 의거하여, 승산부(171)로부터 공급되는 승산치, 또는, 수평 구동부(114-2)로부터 공급되는 장축 화소(131B)의 화소치를 선택한다. 여기서, 화소 어레이부(111)의 배열은 도 8에 도시하는 바와 같이 되어 있고, 단축 화소(131A)와 장축 화소(131B)는, 각각, 위(上)의 행의 왼쪽의 열부터 차례로 판독된다. 따라서, 셀렉터(173)에 입력되는 단축 화소(131A)의 승산치와 장축 화소(131B)의 화소치에 대응하는 색은 동일하다. 셀렉터(173)는, 선택된 단축 화소(131A)의 승산치 또는 장축 화소(131B)의 화소치를 적산부(119)에 공급한다.

적산부(119)는, 가산부(181)와 레지스터(182)에 의해 구성된다. 적산부(119)의 가산부(181)는, 셀렉터(173)로부터 공급되는 단축 화소(131A)의 승산치 또는 장축 화소(131B)의 화소치와, 레지스터(182)로부터 공급되는 가산치를 가산한다. 가산부(181)는, 가산치를 레지스터(182)에 공급한다.

레지스터(182)는, 가산부(181)로부터 공급되는 가산치를 유지한다. 레지스터(182)는, 가산부(181)에 의한 가산시에, 유지하고 있는 가산치를 가산부(181)에 공급한다. 단축 화소(131A)의 승산치 또는 장축 화소(131B)의 화소치가, 화소 어레이부(111)에 배치되는 단축 화소(131A)(장축 화소(131B))의 수만큼 가산된 경우, 레지스터(182)는, 유지하고 있는 가산치를 단축 화소(131A)(장축 화소(131B))의 수로 제산한 평균치를 조도치로서 출력한다.

(조도치의 설명)

도 10은, CMOS 이미지 센서(100)로부터 출력되는 조도치를 설명하는 도면이다.

또한, 도 10의 예에서는, 화소 어레이부(111)의 장축 화소(131B)에 의해 촬상된 장축 화상이, 도 4에 도시한 바와 같이 일부의 장축 화소(131B)에서만 축적 전하가 포화한 장축 화상(30)이다.

이 경우, 도 5에서 설명한 바와 같이, 도 2의 조도치 산출부(10)를 구비하는 복수회 노광 이미지 센서로부터 출력되는 조도치(51)의 리니어리티는, 이상적인 조도치(52)의 리니어리티에 비하여 열화된다.

이에 대해, CMOS 이미지 센서(100)에서는, 장축 화소(131B)마다 축적 전하의 포화의 유무가 판정된다. 따라서, 축적 전하가 포화하여 있는 장축 화소(131B)에 대응하는 영역(31)의 광다이내믹 레인지화 후의 화소치로서, 축적 전하가 포화하지 않는 단축 화소(131A)의 적산치가 선택된다. 이에 의해, 조도치의 산출에 사용되는 영역(31)의 광다이내믹 레인지화 후의 화소치가 입사광의 조도에 비례한다.

그 결과, 도 10에 도시하는 바와 같이, CMOS 이미지 센서(100)로부터 출력되는 조도치(191)의 리니어리티는, 조도치(51)의 리니어리티에 비하여 개선하고, 이상적인 조도치(52)의 리니어리티에 가까워진다.

또한, 복수회 노광 이미지 센서에서, 화소마다 축적 전하의 포화의 유무를 판정하는 경우, 최초의 노광시의 화상을 유지하는 프레임 메모리가 필요하다. 그렇지만, CMOS 이미지 센서(100)는, 단축 화소(131A)와 장축 화소(131B)의 화소치를 동시에 취득하기 때문에, 프레임 메모리를 구비할 필요는 없다. 따라서, CMOS 이미지 센서(100)에 의하면, 면적이나 소비 전력을 증가시키지 않고서, 조도치의 리니어리티를 개선할 수 있다.

(CMOS 이미지 센서(100)의 처리의 설명)

도 11은, 도 7의 CMOS 이미지 센서(100)의 조도치 산출 처리를 설명하는 플로 차트이다. 이 조도치 산출 처리는, 프레임 단위로 행하여진다.

도 11의 스텝 S11에서, 장축 화소(131B)는, 수직 구동부(112)의 소출 주사계로부터 화소 구동선(116)을 통하여 공급되는 제어 펄스에 응하여, 판독계의 주사보다도 노광 시간분만큼 선행하여, 전자 셔터 동작을 행 단위로 행한다.

스텝 S12에서, 단축 화소(131A)는, 수직 구동부(112)의 소출 주사계로부터 화소 구동선(116)을 통하여 공급되는 제어 펄스에 응하여, 판독계의 주사보다도 노광 시간분만큼 선행하여, 전자 셔터 동작을 행 단위로 행한다.

스텝 S13에서, 수직 구동부(112)의 판독 주사계는, 단축 화소(131A)와 장축 화소(131B)의 행을 선택한다. 또한, 최초의 스텝 S13의 처리에서는, 판독 주사계는, 단축 화소(131A)와 장축 화소(131B) 각각의 가장 위의 행을 선택한다. 판독 주사계는, 선택행의 화소 구동선(116)과 접속하는 출력단으로부터 전송 펄스를 출력한다.

스텝 S14에서, 선택행의 단축 화소(131A)는, 화소 구동선(116)에 의해 공급되는 전송 펄스에 응하여 촬상 신호를 판독하고, 수직 신호선(117-1)을 통하여 칼럼 ADC(113-1)에 공급한다. 그와 동시에, 선택행의 장축 화소(131B)는, 화소 구동선(116)에 의해 공급되는 전송 펄스에 응하여 촬상 신호를 판독하고, 수직 신호선(117-2)을 통하여 칼럼 ADC(113-2)에 공급한다.

스텝 S15에서, 칼럼 ADC(113-1)와 칼럼 ADC(113-2)는, 입력되는 촬상 신호에 대해 A/D 변환 처리를 행한다. 칼럼 ADC(113-1)는, A/D 변환 처리의 결과 얻어지는 화소치를 수평 구동부(114-1)에 공급한다. 칼럼 ADC(113-2)는, A/D 변환 처리의 결과 얻어지는 화소치를 수평 구동부(114-2)에 공급한다.

스텝 S16에서, 수평 구동부(114-1)는, 칼럼 ADC(113-1)의 카운터(142)의 열을 선택한다. 또한, 수평 구동부(114-2)는, 칼럼 ADC(113-2)의 카운터(152)의 열을 선택한다. 또한, 스텝 S15의 처리의 직후의 스텝 S16의 처리에서는, 수평 구동부(114-1)와 수평 구동부(114-2)는, 가장 왼쪽의 열을 선택한다.

스텝 S17에서, 수평 구동부(114-1)는, 선택열의 카운터(142)로부터 출력되는 단축 화소(131A)의 화소치를 광다이내믹 레인지화부(118)에 출력한다. 또한, 수평 구동부(114-2)는, 선택열의 카운터(152)로부터 출력되는 장축 화소(131B)의 화소치를 광다이내믹 레인지화부(118)에 출력한다.

스텝 S18에서, 광다이내믹 레인지화부(118)의 승산부(171)(도 9)는, 수평 구동부(114-1)로부터 공급되는 단축 화소(131A)의 화소치에 대해 게인으로서 64를 승산하여, 승산치를 셀렉터(173)에 공급한다.

스텝 S19에서, 포화 검출부(172)는, 수평 구동부(114-2)로부터 공급되는 장축 화소(131B)의 화소치와, 장축 화소(131B)의 화소치의 최대치에 의거하여, 그 장축 화소(131B)의 포토 다이오드의 축적 전하가 포화하여 있는지의 여부를 판정한다.

구체적으로는, 장축 화소(131B)의 화소치가 장축 화소(131B)의 화소치의 최대치보다 작은 경우, 포화 검출부(172)는, 그 장축 화소(131B)의 포토 다이오드의 축적 전하가 포화하지 않았다고 판정한다. 한편, 장축 화소(131B)의 화소치가 장축 화소(131B)의 화소치의 최대치인 경우, 포화 검출부(172)는, 그 장축 화소(131B)의 포토 다이오드의 축적 전하가 포화하여 있다고 판정한다.

스텝 S19에서 장축 화소(131B)의 포토 다이오드의 축적 전하가 포화하여 있다고 판정된 경우, 포화 검출부(172)는, 포화가 있음을 나타내는 1을 포화 신호로서 생성하고, 셀렉터(173)에 공급한다. 그리고, 스텝 S20에서, 셀렉터(173)는, 포화 검출부(172)로부터 공급된 포화 신호로서의 1에 의거하여, 승산부(171)로부터 공급되는 단축 화소(131A)의 승산치를 선택하고, 적산부(119)에 공급한다. 그리고 처리는 스텝 S22로 진행한다.

한편, 스텝 S19에서 장축 화소(131B)의 포토 다이오드의 축적 전하가 포화하지 않았다고 판정된 경우, 포화 검출부(172)는, 포화의 없음을 나타내는 0을 포화 신호로서 생성하고, 셀렉터(173)에 공급한다. 그리고, 스텝 S21에서, 셀렉터(173)는, 포화 검출부(172)로부터 공급되는 포화 신호로서의 0에 의거하여, 수평 구동부(114-2)로부터 공급되는 장축 화소(131B)의 화소치를 선택하고, 적산부(119)에 공급한다. 그리고 처리는 스텝 S22로 진행한다.

스텝 S22에서, 적산부(119)의 가산부(181)(도 9)는, 셀렉터(173)에 의해 선택된 단축 화소(131A)의 승산치 또는 장축 화소(131B)의 화소치와, 레지스터(182)로부터 공급되는 가산치를 가산한다. 가산부(181)는, 가산치를 레지스터(182)에 공급한다.

스텝 S23에서, 레지스터(182)는, 가산부(181)로부터 공급되는 가산치를 유지한다. 이 가산치는, 다음의 스텝 S22의 처리에서 셀렉터(173)에 의해 선택된 단축 화소(131A)의 승산치 또는 장축 화소(131B)의 화소치와 가산된다.

스텝 S24에서, 수평 구동부(114-1)와 수평 구동부(114-2)는, 스텝 S16의 처리에서 화소 어레이부(111)의 단축 화소(131A)와 장축 화소(131B)의 모든 열을 선택하였는지의 여부를 판정한다.

스텝 S24에서 아직 모든 열을 선택하지 않았다고 판정된 경우, 처리는 스텝 S16으로 되돌아와, 직전의 스텝 S16의 처리에서 선택된 열의 오른쪽 열이 선택된다. 그리고, 모든 열이 선택될 때까지, 스텝 S17 내지 S24의 처리가 반복된다.

한편, 스텝 S24에서 모든 열을 선택하였다고 판정된 경우, 스텝 S25에서, 수직 구동부(112)의 판독 주사계는, 화소 어레이부(111)의 단축 화소(131A)와 장축 화소(131B)의 모든 행을 선택하였는지의 여부를 판정한다.

스텝 S25에서 아직 모든 행을 선택하지 않았다고 판정된 경우, 처리는 스텝 S13으로 되돌아와, 직전의 스텝 S13의 처리에서 선택된 행의 아래의 열이 선택된다. 그리고, 모든 행이 선택될 때까지, 스텝 S14 내지 S25의 처리가 반복된다.

한편, 스텝 S25에서 모든 행을 선택하였다고 판정된 경우, 스텝 S26에서, 레지스터(182)는, 유지하고 있는 가산치를 단축 화소(131A)(장축 화소(131B))의 수로 제산한 평균치를 조도치로서 출력한다. 그리고 처리는 종료한다.

이상과 같이, 도 7의 이미지 센서(100)는, 노광 시간이 다른 화소치에 의거하여, 화소마다 화소치의 다이내믹 레인지를 확대하고, 다이내믹 레인지가 확대된 화소치를 적산하여 조도치를 생성하다. 따라서, 조도치의 리니어리티를 개선할 수 있다.

또한, 이미지 센서(100)는, 단축 화소(131A)와 장축 화소(131B)를 제각기 마련하기 때문에, 노광 시간이 다른 화소치를 동시에 취득할 수 있다. 따라서, 어느 일방의 노광 시간의 화상을 유지한 프레임 메모리를 마련하지 않고, 화소마다 화소치의 다이내믹 레인지를 확대할 수 있다. 따라서, 면적이나 소비 전력을 증가시키지 않고, 조도치의 리니어리티를 개선할 수 있다.

(CMOS 이미지 센서의 제1 실시의 형태의 제2의 구성례)

도 12는, 본 개시를 적용한 고체 촬상 소자로서의 CMOS 이미지 센서의 제1 실시의 형태의 제2의 구성례를 도시하는 도면이다.

도 12에 도시하는 구성 중, 도 7의 구성과 같은 구성에는 같은 부호를 붙이고 있다. 중복되는 설명에 관해서는 적절히 생략한다.

도 12의 CMOS 이미지 센서(200)의 구성은, 수직 구동부(112), 칼럼 ADC(113-1 및 113-2), 수평 구동부(114-1 및 114-2), 시스템 제어부(115), 수직 신호선(117-1 및 117-2) 대신에, 수직 구동부(201), 칼럼 ADC(202), 수평 구동부(203), 시스템 제어부(205), 수직 신호선(206)이 마련되는 점, 및, 라인 메모리(204)가 새롭게 마련되는 점이, 도 7의 CMOS 이미지 센서(100)의 구성과 다르다.

CMOS 이미지 센서(200에서는, 칼럼 ADC(113-1 및 113-2)와, 수평 구동부(114-1 및 114-2)가, 각각, 공통화된다.

구체적으로는, CMOS 이미지 센서(200)의 수직 구동부(201)는, 도 7의 수직 구동부(112)와 마찬가지로, 시프트 레지스터와 어드레스 디코더 등에 의해 구성된다. 수직 구동부(201)는, 화소 어레이부(111)의 단축 화소(131A)와 장축 화소(131B)를 행 단위로 구동하는 화소 구동부이다. 이 수직 구동부(201)의 구체적인 구성에 관해 도시는 생략하지만, 수직 구동부(201)는, 판독 주사계 및 소출 주사계의 2개의 주사계를 갖는 구성으로 되어 있다.

판독 주사계는, 단축 화소(131A)와 장축 화소(131B)의 각각에 축적된 전하의 아날로그 신호의 촬상 신호로서의 행 단위의 판독이 교대로 행하여지도록, 단축 화소(131A)의 각 행과 장축 화소(131B)의 각 행을 위로부터 차례로 교대로 선택한다. 판독 주사계는, 선택행의 화소 구동선(116)과 접속하는 출력단으로부터 전송 펄스를 출력한다. 수직 구동부(201)가 소출 주사계는, 수직 구동부(112)의 소출 주사계와 마찬가지이다.

수직 구동부(201)의 판독 주사계에 의해 선택된 행의 단축 화소(131A) 또는 장축 화소(131B)로부터 출력되는 촬상 신호는, 수직 신호선(206)의 각각을 통하여 칼럼 ADC(202)에 공급된다.

칼럼 ADC(202)는, 도 7의 칼럼 ADC(113-1이나 113-2)와 마찬가지로, 화소 어레이부(111)의 열마다, 콤퍼레이터(221)와 카운터(222)를 갖는다. 칼럼 ADC(202)는, 변환부로서 기능하여, 선택행의 단축 화소(131A) 또는 장축 화소(131B)로부터 수직 신호선(206)을 통하여 출력되는 촬상 신호에 대한 A/D 변환 처리를 행한다. 칼럼 ADC(202)는, A/D 변환 처리의 결과 얻어지는 10비트의 화소치를 수평 구동부(203)에 공급한다.

수평 구동부(203)는, 도 7의 수평 구동부(114-1이나 114-2)와 마찬가지로, 시프트 레지스터와 어드레스 디코더 등에 의해 구성된다. 수평 구동부(203)는, 칼럼 ADC(202)의 카운터(222)를 왼쪽의 열로부터 순번대로 선택한다. 이 수평 구동부(203)에 의한 선택 주사에 의해, 칼럼 ADC(202)의 카운터(222)로부터 출력된 단축 화소(131A)의 화소치가 왼쪽의 열로부터 순번대로 라인 메모리(204)에 출력된다. 또한, 칼럼 ADC(202)의 카운터(222)로부터 출력된 장축 화소(131B)의 화소치가 왼쪽의 열로부터 순번대로 광다이내믹 레인지화부(118)에 출력된다.

라인 메모리(204)는, 기억부로서 기능하여, 수평 구동부(203)로부터 순번대로 공급된 단축 화소(131A)의 화소치를 1행분 유지한다. 라인 메모리(204)는, 유지되어 있는 단축 화소(131A)의 화소치를 오래된 것부터 차례로 판독하고, 수평 구동부(203)로부터의 장축 화소(131B)의 화소치의 출력과 함께 광다이내믹 레인지화부(118)에 출력한다.

시스템 제어부(205)는, 각종의 타이밍 신호를 생성하는 타이밍 제너레이터 등에 의해 구성된다. 시스템 제어부(205)는, 타이밍 제너레이터로 생성된 각종의 타이밍 신호를 기초로 수직 구동부(201), 칼럼 ADC(202), 및 수평 구동부(203)를 제어한다.

(CMOS 이미지 센서(200)의 처리의 설명)

도 13은, 도 12의 CMOS 이미지 센서(200)의 조도치 산출 처리를 설명하는 플로 차트이다. 이 조도치 산출 처리의 설명은, 프레임 단위로 행하여진다.

도 13의 스텝 S40 및 S41의 처리는, 도 11의 스텝 S11 및 S12의 처리와 마찬가지이기 때문에, 설명은 생략한다.

스텝 S42에서, 수직 구동부(201)의 판독 주사계는, 단축 화소(131A)의 행을 선택한다. 또한, 최초의 스텝 S42의 처리에서는, 판독 주사계는, 단축 화소(131A)의 가장 위의 행을 선택한다. 판독 주사계는, 선택행의 화소 구동선(116)과 접속하는 출력단으로부터 전송 펄스를 출력한다.

스텝 S43에서, 선택행의 단축 화소(131A)는, 화소 구동선(116)에 의해 공급되는 전송 펄스에 응하여 촬상 신호를 판독하고, 수직 신호선(206)을 통하여 칼럼 ADC(202)에 공급한다.

스텝 S44에서, 칼럼 ADC(202)는, 선택행의 단축 화소(131A)로부터 공급되는 촬상 신호에 대해 A/D 변환 처리를 행하고, A/D 변환 처리의 결과 얻어지는 화소치를 수평 구동부(203)에 공급한다.

스텝 S45에서, 수평 구동부(203)는, 칼럼 ADC(202)의 카운터(222)의 열을 선택한다. 또한, 스텝 S44의 처리의 직후의 스텝 S45의 처리에서는, 수평 구동부(203)는, 가장 왼쪽의 열을 선택한다.

스텝 S46에서, 수평 구동부(203)는, 선택열의 카운터(222)로부터 출력되는 단축 화소(131A)의 화소치를 라인 메모리(204)에 출력하고, 유지시킨다.

스텝 S47에서, 수평 구동부(203)는, 단축 화소(131A)의 모든 열을 선택하였는지의 여부를 판정한다. 스텝 S47에서 아직 단축 화소(131A)의 모든 열을 선택하지 않았다고 판정된 경우, 처리는 스텝 S45로 되돌아와, 직전의 스텝 S45에서 선택된 열의 오른쪽 열이 선택된다. 그리고, 모든 열이 선택될 때까지, 스텝 S46 및 S47의 처리가 반복된다.

한편, 스텝 S47에서 단축 화소(131A)의 모든 열을 선택하였다고 판정된 경우, 스텝 S48에서, 수직 구동부(201)의 판독 주사계는, 장축 화소(131B)의 행을 선택한다. 또한, 최초의 스텝 S48의 처리에서는, 판독 주사계는, 장축 화소(131B)의 가장 위의 행을 선택한다. 판독 주사계는, 선택행의 화소 구동선(116)과 접속하는 출력단으로부터 전송 펄스를 출력한다.

스텝 S49에서, 선택행의 장축 화소(131B)는, 화소 구동선(116)에 의해 공급되는 전송 펄스에 응하여 촬상 신호를 판독하고, 수직 신호선(206)을 통하여 칼럼 ADC(202)에 공급한다.

스텝 S50에서, 칼럼 ADC(202)는, 선택행의 장축 화소(131B)로부터 공급되는 촬상 신호에 대해 A/D 변환 처리를 행하고, A/D 변환 처리의 결과 얻어지는 화소치를 수평 구동부(203)에 공급한다.

스텝 S51에서, 수평 구동부(203)는, 칼럼 ADC(202)의 카운터(222)의 열을 선택한다. 또한, 스텝 S50의 처리의 직후의 스텝 S51의 처리에서는, 수평 구동부(203)는, 가장 왼쪽의 열을 선택한다.

스텝 S52에서, 수평 구동부(203)는, 선택열의 카운터(222)로부터 출력되는 선택열의 장축 화소(131B)의 화소치를 광다이내믹 레인지화부(118)에 출력한다. 그와 동시에, 라인 메모리(204)는, 그 장축 화소(131B)의 열과 동일한 열, 즉 선택열의 단축 화소(131A)의 화소치를 판독하고, 광다이내믹 레인지화부(118)에 출력한다.

스텝 S53 내지 S59의 처리는, 도 11의 스텝 S18 내지 S24의 처리와 마찬가지이기 때문에, 설명은 생략한다.

스텝 S59에서 아직 모든 열을 선택하지 않았다고 판정된 경우, 처리는 스텝 S51에서 되돌아와, 직전의 스텝 S51의 처리에서 선택된 열의 오른쪽 열이 선택된다. 그리고, 모든 열이 선택될 때까지, 스텝 S52 내지 S59의 처리가 반복된다.

한편, 스텝 S59에서 모든 열을 선택하였다고 판정된 경우, 처리는 스텝 S60로 진행한다. 스텝 S60 및 S61의 처리는, 도 11의 스텝 S25 및 S26의 처리와 마찬가지이기 때문에, 설명은 생략한다. 스텝 S61의 처리 후, 처리는 종료한다.

이상과 같이, 도 12의 CMOS 이미지 센서(200)는, 라인 메모리(204)를 마련함에 의해, 단축 화소(131A)와 장축 화소(131B)의 사이에서 칼럼 ADC와 수평 구동부를 공유한다. 따라서, 회로 규모를 삭감할 수 있다.

또한, CMOS 이미지 센서(100)와 CMOS 이미지 센서(200)는, 화소(131)마다 화소치의 다이내믹 레인지를 확대하는 것은 아니고, 복수의 화소(131)마다 화소치의 다이내믹 레인지를 확대하도록 하여도 좋다. 이 경우, 복수의 장축 화소(131B)의 화소치의 적산치에 의거하여, 복수의 장축 화소(131B)에서 축적 전하의 포화가 판정되고, 그 판정 결과에 의거하여, 복수의 화소(131)마다 단축 화소(131A)의 승산치와 장축 화소(131B)의 화소치가 선택된다.

<제2 실시의 형태>

(CMOS 이미지 센서의 제2 실시의 형태의 구성례)

도 14는, 본 개시를 적용한 고체 촬상 소자로서의 CMOS 이미지 센서의 제2 실시의 형태의 구성례를 도시하는 블록도이다.

도 14에 도시하는 구성 중, 도 7의 구성과 같은 구성에는 같은 부호를 붙이고 있다. 중복되는 설명에 관해서는 적절히 생략한다.

도 14의 CMOS 이미지 센서(300)의 구성은, 수직 구동부(112) 대신에 수직 구동부(301)가 마련되는 점, 광다이내믹 레인지화부(118)와 적산부(119)가 마련되지 않은 점, 및, 새롭게 조도치 산출부(302), 승산부(303-1 및 303-2), 셀렉터(304), 판정부(305), 레지스터(306), 메모리(307), 승산부(308-1 및 308-2), 및 셀렉터(309)가 마련되는 점이, 도 7의 CMOS 이미지 센서(100)의 구성과 다르다.

또한, 조도치 산출부(302), 승산부(303-1 및 303-2), 셀렉터(304), 판정부(305), 레지스터(306), 메모리(307), 승산부(308-1 및 308-2), 및 셀렉터(309)는, CMOS 이미지 센서(300)에 포함되지 않고, 예를 들면, CMOS 이미지 센서(300)와는 다른 기판에 DSP 등 외부 신호 처리부로서 마련되도록 하여도 좋다.

CMOS 이미지 센서(300)는, 단축 화소(131A)와 장축 화소(131B)의 노광 시간의 비가 1:16이고, 전(前)의 프레임의 조도치에 의거하여, 단축 화소(131A)와 장축 화소(131B)의 노광 시간의 페어를 선택한다.

구체적으로는, CMOS 이미지 센서(300)의 수직 구동부(301)는, 도 7의 수직 구동부(112)와 마찬가지로, 시프트 레지스터와 어드레스 디코더 등에 의해 구성된다. 수직 구동부(301)는, 화소 어레이부(111)의 단축 화소(131A)와 장축 화소(131B)를 행 단위로 구동하는 화소 구동부이다. 이 수직 구동부(301)의 구체적인 구성에 관해 도시는 생략하지만, 수직 구동부(301)는, 판독 주사계 및 소출 주사계의 2개의 주사계를 갖는 구성으로 되어 있다.

판독 주사계는, 도 7의 수직 구동부(112)의 판독 주사계와 마찬가지로 구성된다. 소출 주사계는, 셀렉터(309)로부터 단축 화소(131A)와 장축 화소(131B)의 노광 시간의 페어를 취득한다. 소출 주사계는, 단축 화소(131A)의 포토 다이오드로부터 불필요한 전하를 소출하기 위해, 판독계의 주사보다도 취득된 단축 화소(131A)의 노광 시간분만큼 선행하여, 단축 화소(131A)의 각 행의 화소 구동선(116)과 접속하는 출력단으로부터 제어 펄스를 출력한다. 이 소출 주사계에 의한 주사에 의해, 이른바 전자 셔터 동작이 단축 화소(131A)의 행마다 차례로 행하여진다.

또한, 소출 주사계는, 장축 화소(131B)의 포토 다이오드로부터 불필요한 전하를 소출하기 위해, 판독계의 주사보다도 취득된 장축 화소(131B)의 노광 시간분만큼 선행하여, 장축 화소(131B)의 각 행의 화소 구동선(116)과 접속하는 출력단으로부터 제어 펄스를 출력한다. 이 소출 주사계에 의한 주사에 의해, 이른바 전자 셔터 동작이 장축 화소(131B)의 행마다 차례로 행하여진다.

수직 구동부(301)의 판독 주사계에 의해 선택된 행의 단축 화소(131A)로부터 출력되는 촬상 신호는, 수직 신호선(117-1)의 각각을 통하여 칼럼 ADC(113-1)에 공급된다. 또한, 수직 구동부(301)의 판독 주사계에 의해 선택된 행의 장축 화소(131B)로부터 출력되는 촬상 신호는, 수직 신호선(117-2)의 각각을 통하여 칼럼 ADC(113-2)에 공급된다.

조도치 산출부(302)는, 광다이내믹 레인지화부로서 기능하고, 도 2의 조도치 산출부(10)와 마찬가지로 구성된다. 단, CMOS 이미지 센서(300)의 단축 화소(131A)와 장축 화소(131B)의 노광 시간의 비는 1:16이기 때문에, 조도치 산출부(302)의 승산부의 게인은 1과 16이다. 이에 의해, 조도치의 비트 수는, 화소치의 비트 수인 10비트로부터 14비트로 확대된다. 조도치 산출부(302)는, 조도치로서 산출된, 단축 화소(131A)의 가산치에 대해 16을 승산한 승산치 또는 장축 화소(131B)의 가산치에 대해 1을 승산한 승산치를, 승산부(303-1 및 303-2)에 공급한다.

승산부(303-1)는, 조도치 산출부(302)로부터 공급되는 14비트의 조도치에 대해, 게인으로서 4를 승산하여, 16비트의 승산치를 셀렉터(304)에 공급한다. 승산부(303-2)는, 조도치 산출부(302)로부터 공급되는 14비트의 조도치에 대해, 게인으로서 1을 승산하여, 14비트의 승산치를 셀렉터(304)에 공급한다.

셀렉터(304)는, 레지스터(306)로부터 출력되는 조도의 고저를 나타내는 조도 모드 신호에 의거하여, 승산부(303-1)로부터 공급되는 16비트의 조도치 또는 승산부(303-2)로부터 공급되는 14비트의 조도치를 선택한다. 셀렉터(304)는, 선택된 조도치를 판정부(305)에 출력함과 함께, 출력한다. 이에 의해, 판정부(305)로부터 출력된 조도치의 비트 수(다이내믹 레인지)는 16비트가 된다.

판정부(305)는, 셀렉터(304)로부터 공급되는 조도치와 임계치를 비교하여, 조도치의 고저를 판정한다. 판정부(305)는, 그 판정 결과를 나타내는 조도 모드 신호를 레지스터(306)에 공급하다. 또한, 조도 모드 신호는, 조도치가 높은 것을 나타내는 경우 1이고, 조도치가 낮은 것을 나타내는 경우 0이다.

레지스터(306)는, 판정부(305)로부터 공급되는 조도 모드 신호를 유지한다. 또한, 레지스터(306)는, 유지하고 있는 조도 모드 신호를 셀렉터(304)와 셀렉터(309)에 공급한다.

메모리(307)는, 단축 화소(131A)와 장축 화소(131B)의 노광 시간의 페어를 유지한다. 여기서는, 메모리(307)는, 시간(T)의 1배를 단축 화소(131A)의 노광 시간으로 하고, 시간(T)의 16배를 장축 화소(131B)의 노광 시간으로 하는 페어를 유지한다. 메모리(307)는, 유지하고 있는 페어를 승산부(308-1 및 308-2)에 공급한다.

승산부(308-1)는, 메모리(307)로부터 공급되는 페어에 대해, 게인으로서 1을 승산한다. 승산부(308-1)는, 승산의 결과 얻어지는, 시간(T)을 단축 화소(131A)의 노광 시간으로 하고, 시간(T)의 16배를 장축 화소(131B)의 노광 시간으로 하는 페어를, 셀렉터(309)에 공급한다.

승산부(308-2)는, 메모리(307)로부터 공급되는 페어에 대해, 게인으로서 4를 승산한다. 승산부(308-1)는, 승산의 결과 얻어지는, 시간(T)의 4배를 단축 화소(131A)의 노광 시간으로 하고, 시간(T)의 64배를 장축 화소(131B)의 노광 시간으로 하는 페어를, 셀렉터(309)에 공급한다.

셀렉터(309)는, 선택부로서 기능하여, 레지스터(306)로부터 공급되는 조도 모드 신호에 의거하여, 승산부(308-1) 또는 승산부(308-2)로부터 공급되는 페어를 선택한다. 구체적으로는, 조도 모드 신호가 1인 경우, 즉 조도가 높은 경우, 승산부(308-1)로부터 공급되는 배율이 작은 페어를 선택한다. 한편, 조도 모드 신호가 0인 경우, 즉 조도가 낮은 경우, 승산부(308-2)로부터 공급되는 배율이 큰 페어를 선택한다.

여기서, 셀렉터(304)는, 조도 모드 신호가 1인 경우, 게인이 노광 시간의 페어의 배수와 동일한 4인 승산부(303-1)로부터의 조도치를 선택한다. 또한, 조도 모드 신호가 0인 경우, 셀렉터(304)는, 게인이 노광 시간의 페어의 배수와 동일한 1인 승산부(303-2)로부터의 조도치를 선택한다. 따라서, 조도 모드 신호에 의하지 않고, 조도치에 대응하는 노광 시간은 동일하게 된다. 셀렉터(309)는, 선택된 단축 화소(131A)와 장축 화소(131B)의 노광 시간의 페어를 수직 구동부(301)에 공급한다.

이상과 같이, CMOS 이미지 센서(300)에서는, 단축 화소(131A)와 장축 화소(131B)의 노광 시간의 비가 1:16이기 때문에, 단축 화소(131A)의 화소치의 게인은 16이 된다. 따라서 칼럼 ADC(113-1) 내의 노이즈 등에 의한 조도치의 오차는 16배밖에 되지 않아, 단축 화소(131A)와 장축 화소(131B)의 노광 시간의 비가 1:64인 경우에 비하여, 조도치의 오차는 적다. 그 결과, 조도치의 산출에 이용하는 장축 화소(131B)의 승산치와 단축 화소(131A)의 승산치의 전환시의 조도치의 리니어리티가 개선된다.

예를 들면, 도 6애서 설명한 바와 같이, 칼럼 ADC(113-1 및 113-2) 내의 노이즈 등에 의한 화소치의 오차가 ±1LSB인 경우, 단축 화소(131A)와 장축 화소(131B)의 노광 시간의 비가 1:64이면, 조도치의 산출에 이용하는 값의 전환시, 조도치의 오차는 ±1LSB로부터 ±64LSB로 변화한다. 그렇지만, CMOS 이미지 센서(300)에서는, 단축 화소(131A)와 장축 화소(131B)의 노광 시간의 비가 1:16이기 때문에, 조도치의 오차의 변화는 ±1LSB로부터 ±16LSB까지로 끝난다.

(판정부(305)에서의 임계치의 설명)

도 15는, 도 14의 판정부(305)에서 임계치를 설명하는 도면이다.

또한, 도 15에서 횡축은 시각(time)을 나타내고 있다.

도 15에 도시하는 바와 같이, 판정부(305)에서의 임계치는 히스테리시스를 갖고 있다. 즉, 조도 모드 신호가 1부터 0으로 변화하는 경우의 임계치인 HL 임계치가, 조도 모드 신호가 0부터 1에서 변화한 경우의 임계치인 LH 임계치보다 작게 되어 있다.

따라서 도 15에 도시하는 바와 같이, 예를 들면, 시각 t1의 프레임의 조도치가 LH 임계치보다 큰 경우, 그 프레임의 조도 모드 신호는 1이 된다. 다음에, 시각 t2(t2>t1)의 프레임의 조도치가 LH 임계치보다 작고, HL 임계치보다 큰 경우, 그 프레임의 조도 모드 신호는 1인 채로 된다. 다음에, 시각 t3(t3>t2)의 프레임의 조도치가 HL 임계치보다 작은 경우, 그 프레임의 조도 모드 신호는 0으로 변경된다. 다음에, 시각 t4(t4>t3)의 프레임의 조도치가 LH 임계치보다 작고, HL 임계치보다 큰 경우, 그 프레임의 조도 모드 신호는 0인 채로 된다. 다음에, 시각 t5(t5>t4)의 프레임의 조도치가 LH 임계치보다 큰 경우, 그 프레임의 조도 모드 신호는 1로 변경된다. 다음에, 시각 t6(t6>t5)의 프레임의 조도치가 LH 임계치보다 큰 경우, 그 프레임의 조도 모드 신호는 1인 채로 된다.

이와 같이, 판정부(305)에서 임계치는 히스테리시스를 갖고 있기 때문에, 조도 신호가 HL 임계치 이상 LH 임계치 이하인 경우, 조도 모드 신호는 유지된다. 따라서, 조도 모드 신호의 전환이 빈번하게 발생하는 것을 방지할 수 있다.

(CMOS 이미지 센서(300)의 처리의 설명)

도 16은, 도 14의 CMOS 이미지 센서(300)의 조도치 산출 처리를 설명하는 플로 차트이다. 이 조도치 산출 처리는, 프레임 단위로 행하여진다.

도 16의 스텝 S80에서, 장축 화소(131B)는, 화소 구동선(116)을 통하여 공급되는 제어 펄스에 응하여, 판독계의 주사보다도 셀렉터(309)로부터 출력된 장축 화소(131B)의 노광 시간분만큼 선행하여, 전자 셔터 동작을 행 단위로 행한다.

스텝 S81에서, 단축 화소(131A)는, 화소 구동선(116)을 통하여 공급되는 제어 펄스에 응하여, 판독계의 주사보다도 셀렉터(309)로부터 출력된 단축 화소(131A)의 노광 시간분만큼 선행하여, 전자 셔터 동작을 행 단위로 행한다.

스텝 S82에서, 단축 화소(131A)와 장축 화소(131B)는, 화소 구동선(116)을 통하여 공급되는 전송 펄스에 응하여 촬상 신호의 판독을 행 단위로 동시에 행한다. 단축 화소(131A)는, 판독된 촬상 신호를 칼럼 ADC(113-1)에 공급하고, 장축 화소(131B)는, 판독된 촬상 신호를 칼럼 ADC(113-2)에 공급한다.

스텝 S83에서, 칼럼 ADC(113-1)와 칼럼 ADC(113-2)는, 입력되는 촬상 신호에 대해 A/D 변환 처리를 행한다. 칼럼 ADC(113-1)는, A/D 변환 처리의 결과 얻어지는 화소치를 수평 구동부(114-1)에 공급한다. 칼럼 ADC(113-2)는, A/D 변환 처리의 결과 얻어지는 화소치를 수평 구동부(114-2)에 공급한다.

스텝 S84에서, 수평 구동부(114-1)는, 카운터(142)로부터 출력되는 단축 화소(131A)의 화소치를 열 단위로 조도치 산출부(302)에 출력한다. 또한, 수평 구동부(114-2)는, 카운터(152)로부터 출력되는 장축 화소(131B)의 화소치를 열 단위로 조도치 산출부(302)에 출력한다.

스텝 S85에서, 조도치 산출부(302)는, 수평 구동부(114-1) 및 수평 구동부(114-2)로부터 공급되는 10비트의 화소치에 의거하여, 14비트의 조도치를 산출한다. 조도치 산출부(302)는, 산출된 14비트의 조도치를 승산부(303-1)와 승산부(303-2)에 공급한다.

스텝 S86에서, 승산부(303-1)는, 조도치 산출부(302)로부터 공급되는 14비트의 조도치에 대해, 게인으로서 4를 승산하여, 16비트의 승산치를 셀렉터(304)에 공급한다. 승산부(303-2)는, 조도치 산출부(302)로부터 공급되는 14비트의 조도치에 대해, 게인으로서 1을 승산하여, 14비트의 승산치를 셀렉터(304)에 공급한다.

스텝 S87에서, 셀렉터(304)는, 레지스터(306)로부터 출력되는 조도 모드 신호가 1인지의 여부를 판정한다. 스텝 S87에서 조도 모드 신호가 1이라고 판정된 경우, 처리는 스텝 S88로 진행한다.

스텝 S88에서, 셀렉터(304)는, 승산부(303-1)로부터 공급되는 4배가 된 16비트의 조도치를 선택하고, 처리를 스텝 S90으로 진행한다.

한편, 스텝 S87에서 조도 모드 신호가 0이라고 판정된 경우, 스텝 S89에서, 셀렉터(304)는, 승산부(303-2)로부터 공급되는 1배가 된 14비트의 조도치를 선택한다. 그리고, 처리는 스텝 S90으로 진행한다.

스텝 S90에서, 셀렉터(304)는, 선택된 조도치를 출력함과 함께, 판정부(305)에 공급한다.

스텝 S91에서, 판정부(305)는, 처리 대상의 프레임의 하나 전의 프레임의 조도 모드 신호가 1인지의 여부를 판정하다. 또한, 예를 들면, 조도 모드 신호의 초기치는 1이고, 처리 대상의 프레임이 선두의 프레임인 경우, 스텝 S91의 처리에서는, 조도 모드 신호가 1이라고 판정된다.

스텝 S91에서 처리 대상의 프레임의 하나 전의 프레임의 조도 모드 신호가 1이라고 판정된 경우, 스텝 S92에서, 판정부(305)는, 셀렉터(304)로부터 공급되는 조도치가 HL 임계치보다 작은지의 여부를 판정한다.

스텝 S92에서 조도치가 HL 임계치보다 작다고 판정된 경우, 스텝 S93에서, 판정부(305)는, 조도치가 낮다고 판정하고, 조도 모드 신호를 0으로 변경한다. 그리고, 판정부(305)는, 변경 후의 조도 모드 신호를 레지스터(306)에 공급하고, 유지시킨다. 스텝 S93의 처리 후, 처리는 스텝 S96으로 진행한다.

한편, 스텝 S92에서 조도치가 HL 임계치 이상이라고 판정된 경우, 판정부(305)는, 조도치가 높다고 판정하고, 조도 모드 신호를 1인 채로 한다. 그리고, 판정부(305)는, 조도 모드 신호를 레지스터(306)에 공급하고, 유지시킨다. 처리는 스텝 S96으로 진행한다.

또한, 스텝 S91에서 처리 대상의 프레임의 하나 전의 프레임의 조도 모드 신호가 1이 아니라고 판정된 경우, 스텝 S94에서, 판정부(305)는, 셀렉터(304)로부터 공급되는 조도치가 LH 임계치보다 큰지의 여부를 판정한다.

스텝 S94에서 조도치가 LH 임계치보다 크다고 판정된 경우, 스텝 S95에서, 판정부(305)는, 조도치가 높다고 판정하고, 조도 모드 신호를 1로 변경한다. 그리고, 판정부(305)는, 변경 후의 조도 모드 신호를 레지스터(306)에 공급하고, 유지시킨다. 스텝 S95의 처리 후, 처리는 스텝 S96으로 진행한다.

한편, 스텝 S94에서 조도치가 LH 임계치 이하라고 판정된 경우, 판정부(305)는, 조도치가 낮다고 판정하고, 조도 모드 신호를 0인 채로 한다. 그리고, 판정부(305)는, 조도 모드 신호를 레지스터(306)에 공급하고, 유지시킨다. 처리는 스텝 S96으로 진행한다.

레지스터(306)에 유지된 조도 모드 신호는 셀렉터(304)에 공급되고, 현재의 처리 대상의 프레임의 다음 프레임이 새롭게 처리 대상의 프레임으로 된 때의 스텝 S87의 처리에 이용된다. 또한, 레지스터(306)에 유지된 조도 모드 신호는, 셀렉터(309)에 공급되고, 직후의 스텝 S96의 처리에 이용된다.

스텝 S96에서, 셀렉터(309)는, 레지스터(306)로부터 공급되는 조도 모드 신호가 1인지의 여부를 판정한다. 스텝 S96애서 조도 모드 신호가 1이라고 판정된 경우, 처리는 스텝 S97로 진행한다.

스텝 S97에서, 셀렉터(309)는, 승산부(308-1)로부터 공급되는, 시간(T)을 단축 화소(131A)의 노광 시간으로 하고, 시간(T)의 4배를 장축 화소(131B)의 노광 시간으로 하는 페어를 선택하고, 수직 구동부(301)에 공급한다.

한편, 스텝 S96애서 조도 모드 신호가 1이 아니라고 판정된 경우, 처리는 스텝 S98로 진행한다. 스텝 S98에서, 셀렉터(309)는, 승산부(308-2)로부터 공급되는, 시간(T)의 4배를 단축 화소(131A)의 노광 시간으로 하고, 시간(T)의 16배를 장축 화소(131B)의 노광 시간으로 하는 페어를 선택하고, 수직 구동부(301)에 공급한다.

스텝 S97 또는 스텝 S98의 처리로 수직 구동부(301)에 공급되는 페어는, 현재의 처리 대상의 프레임의 다음 프레임이 새롭게 처리 대상의 프레임으로 된 때의 스텝 S80 및 스텝 S81의 처리의 노광 시간이 된다. 스텝 S97 또는 스텝 S98의 처리 후, 처리는 종료한다.

이상과 같이, 도 14의 CMOS 이미지 센서(300)는, 전의 프레임의 조도치에 의거하여, 단축 화소(131A)와 장축 화소(131B)의 노광 시간의 페어를 선택한다. 따라서, CMOS 이미지 센서(300)는, 조도치의 광다이내믹 레인지화에 수반하는 단축 화소(131A)와 장축 화소(131B)의 노광비를 작게 할 수 있다.

즉, 조도치의 비트 수를 10비트로부터 16비트로 광다이내믹 레인지화할 때, 통상, 단축 화소(131A)와 장축 화소(131B)의 노광비는 1:64로 할 필요가 있다. 그렇지만, CMOS 이미지 센서(300)는, 조도치에 의거하여, 단축 화소(131A)와 장축 화소(131B)의 노광 시간으로서, T와 16T, 또는, 4T와 64T의 어느 하나를 선택한다. 이에 의해, 단축 화소(131A)와 장축 화소(131B)의 노광비를 1:16으로 하면서, 조도치의 다이내믹 레인지를 10비트로부터 16비트로 확대할 수 있다.

그 결과, 칼럼 ADC(113-1)의 노이즈 등에 의한 단축 화소(131A)의 승산치의 오차가, 단축 화소(131A)와 장축 화소(131B)의 노광비가 1:64인 경우에 비하여 작아지고, 조도치의 리니어리티가 개선된다.

또한, CMOS 이미지 센서(300)에서는, 조도치가 고저의 2단계로 분류되었지만, 3 이상의 단계로 분류되도록 하여도 좋다.

이 경우, 예를 들면, 단축 화소(131A)와 장축 화소(131B)의 노광 시간의 비를 변경하지 않고서, 노광 시간의 페어에 대해 4보다 큰 게인을 승산하는 승산부를 더욱 마련함에 의해, 조도치의 다이내믹 레인지를 보다 확대할 수 있다.

또한, 장축 화소(131B)의 최대의 노광 시간을 변경하지 않고서, 단축 화소(131A)와 장축 화소(131B)의 노광 시간의 비를 1:16보다 작게 하는(예를 들면, 1:8로 하는) 것에 의해, 광다이내믹 레인지를 유지한 채로, 칼럼 ADC(113-1)의 노이즈 등에 의한 오차를 작게 할 수도 있다. 그 결과, 조도치의 리니어리티가 보다 개선된다.

또한, 단축 화소(131A)와 장축 화소(131B)의 노광 시간의 비, 및, 장축 화소(131B)의 최대의 노광 시간을 변경하지 않고서, 노광 시간의 페어에 대해 4보다 작은 게인을 승산하는 승산부를 더욱 마련함에 의해, 보다 조도치에 적합한 페어를 선택할 수 있다. 그 결과, 조도치의 리니어리티가 보다 개선된다.

<제3 실시의 형태>

(CMOS 이미지 센서의 제3 실시의 형태의 구성례)

도 17은, 본 개시를 적용한 고체 촬상 소자로서의 CMOS 이미지 센서의 제3 실시의 형태의 구성례를 도시하는 블록도이다.

도 17에 도시하는 구성 중, 도 7 및 도 14의 구성과 같은 구성에는 같은 부호를 붙이고 있다. 중복되는 설명에 관해서는 적절히 생략한다.

도 17의 CMOS 이미지 센서(400)의 구성은, 조도치 산출부(302) 대신에 광다이내믹 레인지화부(401)와 적산부(119)가 마련되는 점이, 도 14의 CMOS 이미지 센서(300)의 구성과 다르다.

또한, 광다이내믹 레인지화부(401), 적산부(119), 승산부(303-1 및 303-2), 셀렉터(304), 판정부(305), 레지스터(306), 메모리(307), 승산부(308-1 및 308-2), 및 셀렉터(309)는 CMOS 이미지 센서(400)에 포함되지 않고, 예를 들면, CMOS 이미지 센서(400)와는 다른 기판에 DSP 등 외부 신호 처리부로서 마련되도록 하여도 좋다.

CMOS 이미지 센서(400)는, 제1 실시의 형태와 제2 실시의 형태를 조합시킨 것이다. 즉, CMOS 이미지 센서(400)는, 전의 프레임의 조도치에 의거하여 단축 화소(131A)와 장축 화소(131B)의 노광 시간의 페어를 선택하고, 화소마다 화소치를 광다이내믹화한다.

구체적으로는, CMOS 이미지 센서(400)의 광다이내믹 레인지화부(401)는, 승산부(171)의 게인이 16인 것을 제외하고, 도 9의 광다이내믹 레인지화부(118)와 마찬가지로 구성된다. 광다이내믹 레인지화부(401)는, 장축 화소(131B)의 화소치에 의거하여 장축 화소(131B)의 축적 전하의 포화의 유무를 판정한다. 그리고, 광다이내믹 레인지화부(401)는, 판정 결과에 의거하여, 16배가 된 단축 화소(131A)의 화소치 또는 장축 화소(131B)의 화소치를 선택하고, 적산부(119)에 공급한다.

또한, 도시는 생략하지만, CMOS 이미지 센서(400)의 조도치 산출 처리에서는, 도 16의 스텝 S82 내지 S85의 처리에 대신하여 도 13의 스텝 S42 내지 S61의 처리가 행하여진다.

이상과 같이, 도 17의 CMOS 이미지 센서(400)는, 노광 시간이 다른 화소치에 의거하여, 화소마다 화소치의 다이내믹 레인지를 확대하여, 다이내믹 레인지가 확대된 화소치를 적산하여 조도치를 생성한다. 따라서, 일부의 장축 화소(131B)에서 축적 전하가 포화하는 경우의 조도치의 리니어리티를 개선할 수 있다.

또한, CMOS 이미지 센서(400)는, 전의 프레임의 조도치에 의거하여, 단축 화소(131A)와 장축 화소(131B)의 노광 시간의 페어를 선택함에 의해, 조도치의 광다이내믹 레인지화에 수반하는 단축 화소(131A)와 장축 화소(131B)의 노광비를 작게 할 수 있다. 그 결과, 장축 화소(131B)의 화소치의 오차와 단축 화소(131A)의 승산치의 오차의 차이에 의한 조도치의 리니어리티의 열화를 개선할 수 있다.

<화소 어레이부(111)의 다른 구성례>

도 18은, 화소 어레이부(111)의 단축 화소와 장축 화소의 다른 구성례를 도시하는 도면이다.

도 18에서, 백색의 정방형이 장축 화소를 나타내고, 회색의 정방형이 단축 화소를 나타낸다.

상술한 설명의 화소 어레이부(111)에서는, 단축 화소(131A)와 장축 화소(131B)가 행 단위로 규칙적으로 배치되었지만, 도 18에서는, 각 색의 단축 화소(451A)의 서브 화소와 장축 화소(451B)의 서브 화소가 공간적으로 균일하게 되도록 배치된다.

구체적으로는, 도 18의 예에서는, 단축 화소(451A)와 장축 화소(451B)는, 수평 방향(행방향)으로 녹색(G)의 서브 화소(461), 적색(R)의 서브 화소(462), 및 녹색(G)의 서브 화소(463)가 나열하고, 서브 화소(461)와 수직 방향(열방향)으로 청색(B)의 서브 화소(464)가 인접됨에 의해 형성된다. 즉, 단축 화소(451A)와 장축 화소(451B)는, 각각, 4개의 서브 화소(461 내지 464)로 이루어지는 L자형의 서브 화소군이다.

단축 화소(451A)와 장축 화소(451B)는, 마주 대하도록 배치됨에 의해, 하나의 장방형상의 화소(450)를 구성한다. 도 18의 화소 어레이부(111)에서는, 이와 같은 화소(450)가 규칙적으로 배열된다. 즉, 단축 화소(451A)와 장축 화소(451B)는, 각각, 규칙적으로 배열된다. 도 18의 배열은, 균일 노광 배열이라고 말하여진다.

<제4 실시의 형태의 구성례>

(전자 기기의 한 실시의 형태의 구성례)

도 19는, 본 개시를 적용한 전자 기기로서의 조도계의 구성례를 도시하는 블록도이다.

도 19의 조도계(500)는, 광학부(501), 고체 촬상 소자(502), DSP 회로(503), 메모리(504), 표시부(505), 조작부(506), 및 전원부(507)로 이루어진다. DSP 회로(503), 메모리(504), 표시부(505), 조작부(506), 및 전원부(507)는, 버스 라인(508)을 통하여 상호 접속되어 있다.

광학부(501)는, 렌즈군 등으로 이루어지고, 피사체로부터의 입사광(상광)을 받아들여 고체 촬상 소자(502)의 촬상면상에 결상시킨다. 고체 촬상 소자(502)는, 상술한 제1 내지 제3 실시의 형태의 CMOS 이미지 센서의 일부로 이루어진다, 고체 촬상 소자(502)는, 광학부(501)에 의해 촬상면상에 결상된 입사광의 광량에 대응한 화소치를 DSP 회로(503)에 공급한다.

DSP 회로(503)는, 상술한 제1 내지 제3 실시의 형태의 CMOS 이미지 센서의 고체 촬상 소자(502)를 형성하는 부분 이외로 이루어진다. DSP 회로(503)는, 고체 촬상 소자(502)로부터 공급되는 화소치에 의거하여 조도치를 산출한다. DSP 회로(503)는, 산출된 조도치를 메모리(504)에 공급함과 함께, 표시부(505)에 공급한다.

메모리(504)는, 플래시 메모리 등으로 이루어지고, DSP 회로(503)로부터 공급되는 조도치를 기억한다.

표시부(505)는, 예를 들면, 액정 패널 등의 패널형 표시 장치로 이루어지고, DSP 회로(503)로부터 공급되는 조도치를 표시한다.

조작부(506)는, 유저에 의한 조작하에, 조도계(500)가 갖는 다양한 기능에 관해 조작 지령을 발한다. 전원부(507)는, 전원을, DSP 회로(503), 메모리(504), 표시부(505), 및 조작부(506)에 대해 적절히 공급한다.

또한, 상술한 제1 내지 제3 실시의 형태의 CMOS 이미지 센서는 원칩으로서 형성된 형태라도 좋고, 광학부 등을 포함하여 팩키징된 촬상 기능을 갖는 모듈형상의 형태라도 좋다.

또한, 본 명세서에 기재된 효과는 어디까지나 예시이고 한정되는 것이 아니고, 다른 효과가 있어도 좋다.

본 개시의 실시의 형태는, 상술한 실시의 형태로 한정되는 것이 아니고, 본 개시의 요지를 일탈하지 않는 범위에서 여러 가지의 변경이 가능하다.

예를 들면, 단축 화소(131A)와 장축 화소(131B)의 노광비는, 상술한 예로 한정되지 않고, 화소치와 조도치의 비트 수(다이내믹 레인지)에 응하여 결정할 수 있다. 또한, 화소치의 적산은, 디지털 가산이 아니라, 아날로그 가산에 의해 행하여도 좋다.

또한, CMOS 이미지 센서(300이나 400)에서, CMOS 이미지 센서(200)와 마찬가지로 칼럼 ADC(113-1 및 113-2)와, 수평 구동부(114-1 및 114-2)를 공통화하여도 좋다.

본 개시는, 이하와 같은 구성도 취할 수 있다.

(1)

복수의 화소의 노광 시간이 다른 화소치에 의거하여, 상기 화소마다 상기 화소치의 다이내믹 레인지를 확대하는 광다이내믹 레인지화부와,

상기 광다이내믹 레인지화부에 의해 다이내믹 레인지가 확대된 상기 화소치를 적산하여, 조도치를 생성하는 적산부를 구비하는 고체 촬상 소자.

(2)

상기 화소는, 제1의 노광 시간에 입사된 광의 양에 응한 전하를 축적하는 단축 화소와, 상기 제1의 노광 시간보다 긴 제2의 노광 시간에 입사된 광의 양에 응한 전하를 축적하는 장축 화소로 이루어지고,

상기 광다이내믹 레인지화부는, 상기 화소마다, 그 화소를 구성하는 상기 단축 화소에 축적된 상기 전하에 대응하는 화소치와, 상기 장축 화소에 축적된 상기 전하에 대응하는 화소치에 의거하여, 상기 화소치의 다이내믹 레인지를 확대하도록 구성된 상기 (1)에 기재된 고체 촬상 소자.

(3)

상기 광다이내믹 레인지화부는, 상기 화소마다, 상기 장축 화소에 축적된 전하가 포화하지 않은 경우, 상기 장축 화소의 화소치를 상기 다이내믹 레인지가 확대된 화소치로 하고, 상기 장축 화소에 축적된 전하가 포화하여 있는 경우, 상기 제1의 노광 시간에 대한 상기 제2의 노광 시간의 비율을 승산한 상기 단축 화소의 화소치를 상기 다이내믹 레인지가 확대된 화소치로 하도록 구성된 상기 (2)에 기재된 고체 촬상 소자.

(4)

상기 단축 화소에 축적된 상기 전하의 아날로그 신호에 대해 A/D 변환 처리를 행하고, 그 전하에 대응하는 디지털값인 화소치를 생성하는 단축 변환부와,

상기 장축 화소에 축적된 상기 전하의 아날로그 신호에 대해 A/D 변환 처리를 행하고, 그 전하에 대응하는 디지털값인 화소치를 생성하는 장축 변환부를 또한 구비하고,

상기 광다이내믹 레인지화부는, 상기 화소마다, 상기 단축 변환부에 의해 생성된 상기 화소치와 상기 장축 변환부에 의해 생성된 상기 화소치에 의거하여, 상기 화소치의 다이내믹 레인지를 확대하도록 구성된 상기 (2) 또는 (3)에 기재된 고체 촬상 소자.

(5)

상기 단축 화소에 축적된 상기 전하의 아날로그 신호와 상기 장축 화소에 축적된 상기 전하의 아날로그 신호에 대해 A/D 변환 처리를 행하고, 그 전하에 대응하는 화소치를 생성하는 변환부와,

상기 변환부에 의해 생성된 상기 단축 화소의 화소치와 상기 장축 화소의 화소치의 일방을 기억하는 기억부를 또한 구비하고,

상기 화소 선택부는, 상기 화소마다, 상기 변환부에 의해 변환되고, 상기 기억부에 기억되지 않은 상기 화소치와, 상기 기억부에 의해 기억된 상기 화소치에 의거하여, 상기 화소치의 다이내믹 레인지를 확대하도록 구성된 상기 (2) 또는 (3)에 기재된 고체 촬상 소자.

(6)

상기 적산부에 의해 생성된 상기 조도치에 의거하여, 그 조도치에 대응하는 프레임의 다음 프레임의 상기 제1의 노광 시간 및 상기 제2의 노광 시간의 페어를, 소정의 페어의 배수로부터 선택하는 선택을 또한 구비하고,

상기 단축 화소는, 상기 선택부에 의해 선택된 상기 페어의 상기 제1의 노광 시간에 입사된 광의 양에 응한 전하를 축적하고,

상기 장축 화소는, 상기 선택부에 의해 선택된 상기 페어의 상기 제2의 노광 시간에 입사된 광의 양에 응한 전하를 축적하도록 구성된 상기 (2) 내지 (5)의 어느 하나에 기재된 고체 촬상 소자.

(7)

상기 단축 화소와 상기 장축 화소는, 행 단위로 규칙적으로 배열되도록 구성된 상기 (1) 내지 (6)의 어느 하나에 기재된 고체 촬상 소자.

(8)

상기 단축 화소와 상기 장축 화소는, 각각, L자형의 화소군으로서 규칙적으로 배열되도록 구성된 상기 (1) 내지 (7)의 어느 하나에 기재된 고체 촬상 소자.

(9)

상기 광다이내믹 레인지화부에 의해 다이내믹 레인지가 확대된 상기 화소치를 적산하여, 조도치를 생성하는 적산부를 구비하는 전자 기기.

(10)

복수의 화소의 제1의 노광 시간의 화소치와 제2의 노광 시간의 화소치에 의거하여, 상기 복수의 화소의 화소치의 적산치의 다이내믹 레인지를 확대하는 광다이내믹 레인지화부와,

상기 광다이내믹 레인지화부에 의해 다이내믹 레인지가 확대된 상기 적산치에 대해, 상기 제1의 노광 시간과 상기 제2의 노광 시간의 페어에 대응하는 게인을 승산한 값을 조도치로서 생성하는 승산부와,

상기 승산부에 의해 생성된 상기 조도치에 의거하여, 그 조도치에 대응하는 프레임의 다음 프레임의 상기 페어를, 소정의 페어의 배수로부터 선택하는 선택부를 구비하는 고체 촬상 소자.

(11)

상기 선택부는, 상기 조도치가 임계치 이상인 경우, 배율이 작은 상기 소정의 페어의 배수를 선택하고, 상기 조도치가 상기 임계치보다 작은 경우, 배율이 큰 상기 소정의 페어의 배수를 선택하도록 구성된 상기 (10)에 기재된 고체 촬상 소자.

(12)

상기 선택부는, 상기 배율이 작은 소정의 페어의 배수가 선택되어 있는 경우의 상기 임계치를, 상기 배율이 큰 소정의 페어의 배수가 선택되어 있는 경우의 상기 임계치에 비하여 작게 하도록 구성된 상기 (11)에 기재된 고체 촬상 소자.

(13)

상기 화소는, 상기 제1의 노광 시간에 입사된 광의 양에 응한 전하를 축적하는 단축 화소와, 상기 제1의 노광 시간보다 긴 상기 제2의 노광 시간에 입사된 광의 양에 응한 전하를 축적하는 장축 화소로 이루어지고,

상기 광다이내믹 레인지화부는, 상기 복수의 화소의 상기 단축 화소에 축적된 상기 전하에 대응하는 화소치와, 상기 장축 화소에 축적된 상기 전하에 대응하는 화소치에 의거하여, 상기 적산치의 다이내믹 레인지를 확대하도록 구성된 상기 (10) 내지 (12)의 어느 하나에 기재된 고체 촬상 소자.

(14)

상기 단축 화소와 상기 장축 화소는, 행 단위로 규칙적으로 배열되도록 구성된 상기 (13)에 기재된 고체 촬상 소자.

(15)

상기 단축 화소와 상기 장축 화소는, 각각, L자형의 화소군으로서 규칙적으로 배열되도록 구성된 상기 (13)에 기재된 고체 촬상 소자.

(16)

상기 승산부에 의해 생성된 상기 조도치에 의거하여, 그 조도치에 대응하는 프레임의 다음 프레임의 상기 페어를, 소정의 페어의 배수로부터 선택하는 선택부를 구비하는 전자 기기.

100 : CMOS 이미지 센서
113-1, 113-2 : 칼럼 ADC
118 : 광다이내믹 레인지화부
119 : 적산부
131 : 화소
131A : 단축 화소
131B : 장축 화소
200 : CMOS 이미지 센서
202 : 칼럼 ADC
300 : CMOS 이미지 센서
302 : 조도치 산출부
303-1, 303-2 : 승산부
309 : 셀렉터
451A : 단축 화소
451B : 장축 화소
500 : 조도계
502 : 고체 촬상 소자
503 : DSP 회로

Claims

복수의 화소의 노광 시간이 다른 화소치에 의거하여, 상기 화소마다 상기 화소치의 다이내믹 레인지를 확대하는 광다이내믹 레인지화부와,
상기 광다이내믹 레인지화부에 의해 다이내믹 레인지가 확대된 상기 화소치를 적산하여, 조도치를 생성하는 적산부를 구비하는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 소자.
제1항에 있어서,
상기 화소는, 제1의 노광 시간에 입사된 광의 양에 응한 전하를 축적하는 단축 화소와, 상기 제1의 노광 시간보다 긴 제2의 노광 시간에 입사된 광의 양에 응한 전하를 축적하는 장축 화소로 이루어지고,
상기 광다이내믹 레인지화부는, 상기 화소마다, 그 화소를 구성하는 상기 단축 화소에 축적된 상기 전하에 대응하는 화소치와, 상기 장축 화소에 축적된 상기 전하에 대응하는 화소치에 의거하여, 상기 화소치의 다이내믹 레인지를 확대하도록 구성된 것을 특징으로 하는 고체 촬상 소자.
제2항에 있어서,
상기 광다이내믹 레인지화부는, 상기 화소마다, 상기 장축 화소에 축적된 전하가 포화하지 않은 경우, 상기 장축 화소의 화소치를 상기 다이내믹 레인지가 확대된 화소치로 하고, 상기 장축 화소에 축적된 전하가 포화하여 있는 경우, 상기 제1의 노광 시간에 대한 상기 제2의 노광 시간의 비율을 승산한 상기 단축 화소의 화소치를 상기 다이내믹 레인지가 확대된 화소치로 하도록 구성된 것을 특징으로 하는 고체 촬상 소자.
제2항에 있어서,
상기 단축 화소에 축적된 상기 전하의 아날로그 신호에 대해 A/D 변환 처리를 행하고, 그 전하에 대응하는 디지털값인 화소치를 생성하는 단축 변환부와,
상기 장축 화소에 축적된 상기 전하의 아날로그 신호에 대해 A/D 변환 처리를 행하고, 그 전하에 대응하는 디지털값인 화소치를 생성하는 장축 변환부를 또한 구비하고,
상기 광다이내믹 레인지화부는, 상기 화소마다, 상기 단축 변환부에 의해 생성된 상기 화소치와 상기 장축 변환부에 의해 생성된 상기 화소치에 의거하여, 상기 화소치의 다이내믹 레인지를 확대하도록 구성된 것을 특징으로 하는 고체 촬상 소자.
제2항에 있어서,
상기 단축 화소에 축적된 상기 전하의 아날로그 신호와 상기 장축 화소에 축적된 상기 전하의 아날로그 신호에 대해 A/D 변환 처리를 행하고, 그 전하에 대응하는 화소치를 생성하는 변환부와,
상기 변환부에 의해 생성된 상기 단축 화소의 화소치와 상기 장축 화소의 화소치의 일방을 기억하는 기억부를 또한 구비하고,
상기 화소 선택부는, 상기 화소마다, 상기 변환부에 의해 변환되고, 상기 기억부에 기억되지 않은 상기 화소치와, 상기 기억부에 의해 기억된 상기 화소치에 의거하여, 상기 화소치의 다이내믹 레인지를 확대하도록 구성된 것을 특징으로 하는 고체 촬상 소자.
제2항에 있어서,
상기 적산부에 의해 생성된 상기 조도치에 의거하여, 그 조도치에 대응하는 프레임의 다음 프레임의 상기 제1의 노광 시간 및 상기 제2의 노광 시간의 페어를, 소정의 페어의 배수로부터 선택하는 선택부를 또한 구비하고,
상기 단축 화소는, 상기 선택부에 의해 선택된 상기 페어의 상기 제1의 노광 시간에 입사된 광의 양에 응한 전하를 축적하고,
상기 장축 화소는, 상기 선택부에 의해 선택된 상기 페어의 상기 제2의 노광 시간에 입사된 광의 양에 응한 전하를 축적하도록 구성된 것을 특징으로 하는 고체 촬상 소자.
제1항에 있어서,
상기 단축 화소와 상기 장축 화소는, 행 단위로 규칙적으로 배열되도록 구성된 것을 특징으로 하는 고체 촬상 소자.
제1항에 있어서,
상기 단축 화소와 상기 장축 화소는, 각각, L자형의 화소군으로서 규칙적으로 배열되도록 구성된 것을 특징으로 하는 고체 촬상 소자.
복수의 화소의 노광 시간이 다른 화소치에 의거하여, 상기 화소마다 상기 화소치의 다이내믹 레인지를 확대하는 광다이내믹 레인지화부와,
상기 광다이내믹 레인지화부에 의해 다이내믹 레인지가 확대된 상기 화소치를 적산하여, 조도치를 생성하는 적산부를 구비하는 것을 특징으로 하는 전자 기기.
복수의 화소의 제1의 노광 시간의 화소치와 제2의 노광 시간의 화소치에 의거하여, 상기 복수의 화소의 화소치의 적산치의 다이내믹 레인지를 확대하는 광다이내믹 레인지화부와,
상기 광다이내믹 레인지화부에 의해 다이내믹 레인지가 확대된 상기 적산치에 대해, 상기 제1의 노광 시간과 상기 제2의 노광 시간의 페어에 대응하는 게인을 승산한 값을 조도치로서 생성하는 승산부와,
상기 승산부에 의해 생성된 상기 조도치에 의거하여, 그 조도치에 대응하는 프레임의 다음 프레임의 상기 페어를, 소정의 페어의 배수로부터 선택하는 선택부를 구비하는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 소자.
제10항에 있어서,
상기 선택부는, 상기 조도치가 임계치 이상인 경우, 배율이 작은 상기 소정의 페어의 배수를 선택하고, 상기 조도치가 상기 임계치보다 작은 경우, 배율이 큰 상기 소정의 페어의 배수를 선택하도록 구성된 것을 특징으로 하는 고체 촬상 소자.
제11항에 있어서,
상기 선택부는, 상기 배율이 작은 소정의 페어의 배수가 선택되어 있는 경우의 상기 임계치를, 상기 배율이 큰 소정의 페어의 배수가 선택되어 있는 경우의 상기 임계치에 비하여 작게 하도록 구성된 것을 특징으로 하는 고체 촬상 소자.
제10항에 있어서,
상기 화소는, 상기 제1의 노광 시간에 입사된 광의 양에 응한 전하를 축적하는 단축 화소와, 상기 제1의 노광 시간보다 긴 상기 제2의 노광 시간에 입사된 광의 양에 응한 전하를 축적하는 장축 화소로 이루어지고,
상기 광다이내믹 레인지화부는, 상기 복수의 화소의 상기 단축 화소에 축적된 상기 전하에 대응하는 화소치와, 상기 장축 화소에 축적된 상기 전하에 대응하는 화소치에 의거하여, 상기 적산치의 다이내믹 레인지를 확대하도록 구성된 것을 특징으로 하는 고체 촬상 소자.
제13항에 있어서,
상기 단축 화소와 상기 장축 화소는, 행 단위로 규칙적으로 배열되도록 구성된 것을 특징으로 하는 고체 촬상 소자.
제13항에 있어서,
상기 단축 화소와 상기 장축 화소는, 각각, L자형의 화소군으로서 규칙적으로 배열되도록 구성된 것을 특징으로 하는 고체 촬상 소자.
복수의 화소의 제1의 노광 시간의 화소치와 제2의 노광 시간의 화소치에 의거하여, 상기 복수의 화소의 화소치의 적산치의 다이내믹 레인지를 확대하는 광다이내믹 레인지화부와,
상기 광다이내믹 레인지화부에 의해 다이내믹 레인지가 확대된 상기 적산치에 대해, 상기 제1의 노광 시간과 상기 제2의 노광 시간의 페어에 대응하는 게인을 승산한 값을 조도치로서 생성하는 승산부와,
상기 승산부에 의해 생성된 상기 조도치에 의거하여, 그 조도치에 대응하는 프레임의 다음 프레임의 상기 페어를, 소정의 페어의 배수로부터 선택하는 선택부를 구비하는 것을 특징으로 하는 전자 기기.