KR20200043393A - 고체 촬상 장치 및 그 제어 방법과 구동 방법, 및 전자기기 - Google Patents

고체 촬상 장치 및 그 제어 방법과 구동 방법, 및 전자기기 Download PDF

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Abstract

본 개시는, 소비 전력을 저감할 수 있도록 하는 고체 촬상 장치 및 그 제어 방법과 구동 방법, 및 전자기기에 관한 것이다. 컬럼 AD부는, 화소 어레이부의 컬럼마다 배열되고, 컬럼 인에이블 제어부는, 촬영 모드에 따라, 컬럼 AD부의 동작을 프로그래밍 가능하도록 제어한다. 본 개시는, 예를 들면 CMOS 이미지 센서에 적용할 수 있다.

Description

고체 촬상 장치 및 그 제어 방법과 구동 방법, 및 전자기기
본 개시는, 고체 촬상 장치 및 그 제어 방법과 구동 방법, 및 전자기기에 관한 것이고, 특히, 소비 전력을 저감할 수 있도록 하는 고체 촬상 장치 및 그 제어 방법과 구동 방법, 및 전자기기에 관한 것이다.
종래, 화소열마다 설치된 AD 변환부를 병렬로 동작시킴으로써, 판독 속도를 고속화하는 컬럼 AD 방식의 CMOS 이미지 센서가 알려져 있다.
컬럼 AD 방식의 CMOS 이미지 센서에서는, 솎음 판독이나 ROI 판독을 행하는 각 촬영 모드에 있어서, 일부의 컬럼만이 판독 대상이 되는데도 불구하고, 모든 컬럼을 동작시키기 때문에, 쓸데없는 전력이 소비되고 있었다.
이에, 특허문헌 1에는, 솎음 판독을 할 때, 판독 대상으로 하지 않는 컬럼의 수직 신호선의 전류 온/오프를 전환함으로써, 소비 전력의 저감을 도모하는 구성이 개시되어 있다.
또한 특허문헌 2에는, ROI 판독을 행할 때, 일부의 화소 컬럼 범위의 판독을 제어 가능하게 함으로써, 소비 전력의 저감을 도모하는 구성이 개시되어 있다.
특허문헌 1: 일본특허공개공보 2007-142738호 공보 특허문헌 2: 일본특허공개공보 2012-165168호 공보
그렇지만, 특허문헌 1의 구성에서는, 영역 클립핑(clipping)을 할 수 없고, 특허문헌 2의 구성에서는, 솎음 판독을 할 수 없었다. 즉, 판독 모드에 의하지 않고 소비 전력의 저감을 도모할 수는 없었다.
본 개시는, 이러한 상황을 감안하여 이루어진 것이며, 소비 전력을 저감하도록 하는 것이다.
본 개시의 제1 측면의 고체 촬상 장치는, 화소 어레이부와, 상기 화소 어레이부의 컬럼마다 배열되는 컬럼 AD부와, 촬영 모드에 따라, 상기 컬럼 AD부의 동작을 프로그래밍 가능하도록 제어하는 컬럼 인에이블(enable) 제어부를 구비하는 고체 촬상 장치이다.
본 개시의 제1 측면의 고체 촬상 장치의 제어 방법은, 촬영 모드에 따라, 화소 어레이부의 컬럼마다 배열되는 컬럼 AD부의 동작을 프로그래밍 가능하도록 제어하는 고체 촬상 장치의 제어 방법이다.
본 개시의 제1 측면의 전자기기는, 화소 어레이부와, 상기 화소 어레이부의 컬럼마다 배열되는 컬럼 AD부와, 촬영 모드에 따라, 상기 컬럼 AD부의 동작을 프로그래밍 가능하도록 제어하는 컬럼 인에이블 제어부를 가지는 고체 촬상 장치를 구비하는 전자기기이다.
본 개시의 제1 측면에 있어서는, 촬영 모드에 따라, 화소 어레이부의 컬럼마다 배열되는 컬럼 AD부의 동작이 프로그래밍 가능하도록 제어된다.
본 개시의 제2 측면의 고체 촬상 장치는, 1프레임 내에서, 화소 영역을 복수로 분할한 단위 영역마다 다른 노광 시간으로 화소를 구동하는 화소 구동부와, 상기 단위 영역마다의 화소값에 기초하여, 최적 노광 시간을 산출하는 산출부를 구비하고, 상기 화소 구동부는, 산출된 상기 최적 노광 시간으로, 다음 프레임 이후의 상기 화소를 구동하는 고체 촬상 장치이다.
본 개시의 제2 측면의 고체 촬상 장치의 구동 방법은, 1프레임 내에서, 화소 영역을 복수로 분할한 단위 영역마다 다른 노광 시간으로 화소를 구동하고, 상기 단위 영역마다의 화소값에 기초하여, 최적 노광 시간을 산출하고, 산출된 상기 최적 노광 시간으로, 다음 프레임 이후의 상기 화소를 구동하는 고체 촬상 장치의 구동 방법이다.
본 개시의 제2 측면의 전자기기는, 1프레임 내에서, 화소 영역을 복수로 분할한 단위 영역마다 다른 노광 시간으로 화소를 구동하는 화소 구동부와, 상기 단위 영역마다의 화소값에 기초하여, 최적 노광 시간을 산출하는 산출부를 갖고, 상기 화소 구동부는, 산출된 상기 최적 노광 시간으로, 다음 프레임 이후의 상기 화소를 구동하는 고체 촬상 장치를 구비하는 전자기기이다.
본 개시의 제2 측면에 있어서는, 1프레임 내에서, 화소 영역을 복수로 분할한 단위 영역마다 다른 노광 시간으로 화소가 구동되고, 상기 단위 영역마다의 화소값에 기초하여, 최적 노광 시간이 산출되어, 산출된 상기 최적 노광 시간으로, 다음 프레임 이후의 상기 화소가 구동된다.
본 발명에 의하면, 고체 촬상 장치에서, 고속이면서 저소비 전력으로, 최적인 노광에서의 촬영을 실현할 수 있으므로, 결과적으로, 저소비 전력의 전자기기를 제공하는 것이 가능해진다.
도 1은 본 개시에 따른 고체 촬상 장치의 구성예를 나타내는 블록도이다.
도 2는 컬럼 AD부의 구성예를 나타내는 블록도이다.
도 3은 ROI 판독 시의 컬럼 동작에 대해서 설명하는 도면이다.
도 4는 H 방향 가산 판독 시의 컬럼 동작에 대해서 설명하는 도면이다.
도 5는 H 방향 ROI 판독 + H 방향 가산 판독 시의 컬럼 동작에 대해서 설명하는 도면이다.
도 6은 복수 H 방향 ROI 판독 시의 컬럼 동작에 대해서 설명하는 도면이다.
도 7은 판독 행에 따른 컬럼 동작에 대해서 설명하는 도면이다.
도 8은 컬럼 인에이블 제어부의 구성예를 나타내는 블록도이다.
도 9는 컬럼 인에이블 제어부의 제1 실장예를 나타내는 블록도이다.
도 10은 컬럼 인에이블 제어부의 동작을 나타내는 타이밍 차트이다.
도 11은 컬럼 인에이블 제어부의 동작을 나타내는 타이밍 차트이다.
도 12는 컬럼 인에이블 제어부의 동작을 나타내는 타이밍 차트이다.
도 13은 컬럼 인에이블 제어부의 제2 실장예를 나타내는 블록도이다.
도 14는 컬럼 인에이블 제어부의 동작에 대해서 설명하는 도면이다.
도 15는 컬럼 인에이블 제어부의 동작에 대해서 설명하는 도면이다.
도 16은 컬럼 인에이블 제어부의 동작에 대해서 설명하는 도면이다.
도 17은 컬럼 인에이블 제어부의 제3 실장예를 나타내는 블록도이다.
도 18은 컬럼 인에이블 제어부의 동작에 대해서 설명하는 도면이다.
도 19는 컬럼 인에이블 제어부의 동작에 대해서 설명하는 도면이다.
도 20은 컬럼 AD부의 전력제어 방법에 대해서 설명하는 도면이다.
도 21은 감시 카메라에의 적용예에 대해서 설명하는 도면이다.
도 22는 감시 카메라에의 적용예에 대해서 설명하는 도면이다.
도 23은 판독 대상으로 하는 컬럼의 전환에 대해서 설명하는 도면이다.
도 24는 본 개시에 따른 전자기기의 구성예를 나타내는 블록도이다.
도 25는 본 개시에 영향에 따른 기술의 개요를 설명하는 도면이다.
도 26은 고체 촬상 장치의 구성예를 나타내는 블록도이다.
도 27은 화소 구동부의 구성예를 나타내는 블록도이다.
도 28은 카운터 홀드 신호에 대해서 설명하는 도면이다.
도 29는 평가값 산출부의 구성예를 나타내는 블록도이다.
도 30은 노광 파라미터 산출부의 제1 구성예를 나타내는 블록도이다.
도 31은 OPD 값의 합성에 대해서 설명하는 도면이다.
도 32는 노광 파라미터의 결정에 대해서 설명하는 도면이다.
도 33은 노광 파라미터 산출부의 제2 구성예를 나타내는 블록도이다.
도 34는 최적 IT 산출 처리에 대해서 설명하는 순서도이다.
도 35는 최적IT의 산출에 대해서 설명하는 도면이다.
도 36은 촬영 모드에 따른 동작에 대해서 설명하는 순서도이다.
도 37은 촬영 모드에 따른 동작에 대해서 설명하는 순서도이다.
도 38은 촬영 모드에 따른 동작에 대해서 설명하는 순서도이다.
도 39는 스폿 영역의 AE에 대해서 설명하는 도면이다.
도 40은 1프레임 AE의 다른 예에 대해서 설명하는 도면이다.
도 41은 화소 구동부의 다른 구성예를 나타내는 블록도이다.
도 42는 1프레임 AE의 더 다른 예에 대해서 설명하는 도면이다.
도 43은 화소 구동부의 더 다른 구성예를 나타내는 블록도이다.
도 44는 1프레임 AE의 더 다른 예에 대해서 설명하는 도면이다.
도 45는 화소 구동부의 더 다른 구성예를 나타내는 블록도이다.
도 46은 1프레임 AE의 더 다른 예에 대해서 설명하는 도면이다.
도 47은 화소 구동부의 더 다른 구성예를 나타내는 블록도이다.
도 48은 1프레임 AE의 더 다른 예에 대해서 설명하는 도면이다.
도 49는 1프레임 AE의 더 다른 예에 대해서 설명하는 도면이다.
도 50은 전자기기의 구성예를 나타내는 블록도이다.
이하, 본 개시를 실시하기 위한 형태 (이하, 실시형태라고 한다)에 대해서 설명한다. 한편, 설명은 이하의 순서로 한다.
1. 제1의 실시형태
1-1. 본 개시에 따른 고체 촬상 장치의 구성
1-2. 판독 모드와 컬럼 동작
1-3. 컬럼 인에이블 제어부의 구성과 동작
1-4. 컬럼 AD부의 전력제어 방법
1-5. 적용예와 변형예
1-6. 본 개시에 따른 전자기기의 구성
2. 제2의 실시형태
2-1. 본 개시에 영향에 따른 기술의 개요
2-2. 고체 촬상 장치의 구성
2-3. 화소 구동부의 구성
2-4. 평가값 산출부의 구성
2-5. 노광 파라미터 산출부의 구성
2-6. 적용예
2-7. 변형예
2-8. 본 개시에 따른 전자기기의 구성
<1. 제1의 실시형태>
<1-1. 본 개시에 따른 고체 촬상 장치의 구성>
(고체 촬상 장치의 구성예)
도 1은, 본 개시의 고체 촬상 장치의 구성예를 나타내는 블록도이다.
고체 촬상 장치(1)는, CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)이미지 센서로서 구성된다. 고체 촬상 장치(1)는, 복수의 화소(2)가 반도체 기판(예를 들면 Si기판)에 규칙적으로 2차원 어레이 형상으로 배열된 화소 영역(화소 어레이부)(3)과, 주변 회로부를 갖는다.
화소(2)는, 광전 변환부(예를 들면 포토 다이오드)와, 복수의 화소 트랜지스터(MOS트랜지스터)를 갖는다. 복수의 화소 트랜지스터는, 예를 들면, 전송 트랜지스터, 리셋 트랜지스터, 및 증폭 트랜지스터의 3개의 트랜지스터로 구성된다. 또한, 복수의 화소 트랜지스터는, 상술한 3개의 트랜지스터에, 선택 트랜지스터를 추가한 4개의 트랜지스터로 구성되어도 된다.
화소(2)는, 1개의 단위 화소로서 구성할 수도 있고, 공유 화소 구조로 할 수도 있다. 화소 공유 구조는, 복수의 포토 다이오드가, 플로팅 디퓨전과, 전송 트랜지스터 이외의 다른 트랜지스터를 공유하는 구조이다.
주변회로부는, 화소 구동부(4), 컬럼 AD부(5), 컬럼 인에이블 제어부(6), 출력 회로(7), 및 제어 회로(8)로 구성된다.
제어 회로(8)는, 예를 들면 CPU(Central Processing unit)에 의해 구성되고, 소정의 프로그램이나 파라미터를 이용하여, 화소 구동부(4), 컬럼 AD부(5), 및, 컬럼 인에이블 제어부(6)의 각 부를 제어한다.
화소 구동부(4)는, 화소 구동 배선을 선택하여, 선택된 화소 구동 배선에 화소를 구동하기 위한 펄스를 공급하고, 행 단위로 화소를 구동한다. 즉, 화소 구동부(4)는, 화소 어레이부(3)의 각 화소(2)를 행 단위로 순차 수직방향으로 선택 주사한다. 그리고, 화소 구동부(4)는, 수직 신호선(9)을 통해서, 각 화소(2)의 광전 변환부에서 수광량에 따라 생성된 신호 전하에 기초하는 화소 신호를, 컬럼 AD부(5)에 공급한다.
컬럼 AD부(5)는, 예를 들면 싱글 슬로프형의 AD 변환 회로에 의해 구성되며, 화소 어레이부(3)의 화소(2)의 컬럼마다 배열된다. 컬럼 AD부(5)는, 1행분의 화소(2)로부터 출력되는 신호에 대하여 컬럼마다, 노이즈 제거 등의 신호 처리를 행한다. 구체적으로는, 컬럼 AD부(5)는, 화소(2) 고유의 고정 패턴 노이즈를 제거하기 위한 CDS(Correlated Double Sampling)이나 신호 증폭, AD 변환 등의 신호 처리를 행한다. 컬럼 AD부(5)의 출력단에는, 수평선택 스위치(미도시)가 수평 신호선(10)과의 사이에 접속되어 설치된다.
컬럼 인에이블 제어부(6)는, 컬럼 AD부(5)의 동작을 제어한다. 구체적으로는, 컬럼 인에이블 제어부(6)는, 제어 회로(8)에 의한 제어 하에, 촬영 모드에 따라, 컬럼 AD부(5)의 동작을 프로그래밍 가능하도록 제어한다. 컬럼 AD부(5) 각각으로부터의 화소 신호는, 수평 신호선(10)에 출력된다.
출력 회로(7)는, 컬럼 AD부(5) 각각으로부터 수평 신호선(10)을 통해 순차적으로 공급되는 신호에 대하여, 신호 처리를 행하여 출력한다. 출력 회로(7)는, 예를 들면, 버퍼링만 행할 경우도 있고, 흑(black) 레벨 조정, 열 편차 보정, 각종 디지털 신호 처리 등을 행할 경우도 있다.
(컬럼 AD부의 구성예)
도 2는, 컬럼 AD부(5)의 구성예를 나타내는 블록도이다.
컬럼 AD부(5)는, 부하 MOS 트랜지스터(11), 비교기(12), 카운터(13), 및, 래치 회로(14)로 구성된다.
부하 MOS 트랜지스터(LM)(11)에는, 수직 신호선(9)이 접속된다. 이에 의해, 화소(2)의 증폭 트랜지스터와 부하 MOS 트랜지스터(11)가 소스 폴로어 회로를 구성한다.
비교기(CM)(12)는, 일방의 단자에 입력되는 램프 신호와, 타방의 단자에 입력되는 화소 신호를 비교한다. 비교기(12)는, 램프 신호와 화소 신호와의 대소관계에 따라서 레벨이 반전하는 신호를, 카운터(13)에 출력한다.
카운터(CN)(13)는, 업 카운트 동작과 다운 카운트 동작을 전환하여 실행한다. 카운터(13)는, 비교기(12)의 출력이 반전한 타이밍에 따라, 업 카운트 동작과 다운 카운트 동작을 종료한다. 업 카운트 동작 및 다운 카운트 동작에 의해 얻어진 카운트 값은, 래치 회로(14)에 보유되어, 디지털 데이터로서 출력된다.
<1-2. 판독 모드와 컬럼 동작>
본 실시형태의 고체 촬상 장치(1)에서는, 컬럼 인에이블 제어부(6)가, 촬영 모드에 따른 판독 모드마다, 필요한 컬럼의 컬럼 AD부(5)만을 동작시키고, 필요가 없는 컬럼 AD부(5)의 동작을 정지시킨다.
도 3 내지 도 7을 참조하여, 판독 모드마다의 컬럼 동작의 예에 대해서 설명한다.
(ROI 판독 모드)
도 3은, ROI(관심 영역)판독 모드시의 컬럼 동작에 대해서 설명하는 도면이다.
도 3에는, 화소 어레이부(3), 컬럼 AD부(5), 및, 컬럼 인에이블 제어부(6)가 나타내져 있다.
도 3에 있어서는, 컬럼 AD부(5)로서, 부하 MOS 트랜지스터, 비교기, 및, 카운터가, 컬럼마다 배열된 3개의 직사각형으로 나타내져 있다. 각 컬럼 AD부(5)가 그레이의 직사각형으로 나타내져 있을 경우, 그 컬럼 AD부(5)가 동작하는 것을 나타내고, 각 컬럼 AD부(5)이 화이트의 직사각형으로 나타내져 있을 경우, 그 컬럼 AD부(5)의 동작이 정지하는 것을 나타낸다. 이것은, 도 4 내지 도 7에 있어서도 마찬가지로 한다.
도 3의 예에서는, 화소 어레이부(3)의 수평 방향(H 방향)의 일부 영역과, 수직 방향(V 방향)의 일부 영역에 대해 설정된 ROI의 화소(2)가 판독된다.
이 경우, 컬럼 인에이블 제어부(6)는, ROI의 H 방향에 대응하는 컬럼의 컬럼 AD부(5)를 동작시키고, 그 이외의 컬럼의 컬럼 AD부(5)의 동작을 정지시킨다. 한편, ROI의 V 방향에 대응하는 화소행은, 화소 구동부(4)에 의해 선택됨으로써 구동된다.
이와 같이 하여, 설정된 ROI의 위치에 따라, 필요한 컬럼만을 동작시키고, 필요가 없는 컬럼의 동작을 정지시킴으로써, 소비 전력을 저감할 수 있다.
(H 방향 가산 판독 모드)
도 4는, H 방향 가산 판독 모드시의 컬럼 동작에 대해 설명하는 도면이다.
도 4의 예에서는, 화소 어레이부(3)의 화소(2)가, H 방향의 소정 수의 컬럼 단위로 화소 가산되어 판독된다.
이 경우, 컬럼 인에이블 제어부(6)는, 화소 어레이부(3)의 H 방향으로 화소 가산되는 컬럼 단위로 컬럼 AD부(5)를 동작시키고, 그 이외의 컬럼의 컬럼 AD부(5)의 동작을 정지시킨다. 도 4의 예에서는, 화소 어레이부(3)의 좌단 컬럼으로부터 3컬럼씩의 간격을 두고 컬럼 AD부(5)가 동작하고 있다.
이와 같이 하여, 설정된 가산 간격에 따라, 필요한 컬럼만을 동작시켜, 필요가 없는 컬럼의 동작을 정지시킴으로써, 소비 전력을 저감할 수 있다.
한편, 여기에서는, H 방향 가산 판독 모드시의 컬럼 동작에 대해서 설명했으나, H 방향으로 솎음을 행하여 화소가 판독되는 H 방향 솎음 판독 모드시의 컬럼 동작도, 설정된 솎음 간격에 따라서 마찬가지로 행해진다.
(H 방향 ROI 판독 + H 방향 가산 판독 모드)
도 5는, H 방향 ROI 판독과 H 방향 가산 판독을 하는 판독 모드시의 컬럼 동작에 대해서 설명하는 도면이다.
도 5의 예에서는, 화소 어레이부(3)의 H 방향의 일부 영역에 대해 설정된 ROI의 화소(2)가, H 방향의 소정 수의 컬럼 단위로 화소 가산되어 판독된다.
이 경우, 컬럼 인에이블 제어부(6)는, ROI의 H 방향으로 화소 가산되는 컬럼 단위로 컬럼 AD부(5)를 동작시키고, 그 이외의 컬럼 컬럼 AD부(5)의 동작을 정지시킨다. 도 5의 예에서는, ROI의 좌단의 컬럼으로부터 3컬럼씩의 간격을 두고 컬럼 AD부(5)가 동작하고 있다.
이와 같이 하여, 설정된 ROI의 위치와 가산 간격에 따라, 필요한 컬럼만을 동작시키고, 필요가 없는 컬럼의 동작을 정지시킴으로써, 소비 전력을 저감할 수 있다.
(복수 H 방향 ROI 판독 모드)
도 6은, 복수의 H 방향 ROI 판독 모드시의 컬럼 동작에 대해서 설명하는 도면이다.
도 6의 예에서는, 화소 어레이부(3)의 H 방향의 일부 영역에 대해서 설정된 2개의 ROI의 화소(2)가 판독된다.
이 경우, 컬럼 인에이블 제어부(6)는, 2개의 ROI 각각의 H 방향에 대응하는 컬럼의 컬럼 AD부(5)를 동작시키고, 그 이외의 컬럼의 컬럼 AD부(5)의 동작을 정지시킨다.
이와 같이 하여, 설정된 복수의 ROI의 위치에 따라, 필요한 컬럼만을 동작시키고, 필요가 없는 컬럼의 동작을 정지시킴으로써, 소비 전력을 저감할 수 있다.
(판독 행에 따른 컬럼 동작)
도 7은, 판독 행에 따른 컬럼 동작에 대해서 설명하는 도면이다.
도 7의 좌측은, 흑 레벨 보정용의 OPB 영역 판독 시의 컬럼 동작을 나타내고 있고, 도 7의 우측은, 유효 화소 영역으로서의 ROI 판독 시의 컬럼 동작을 나타내고 있다.
도 7의 예에서는, 화소 어레이부(3)의 H 방향 양단의 수개의 컬럼을 제외한 상부의 수개의 행의 영역에 대해서 OPB 영역이 설정되어 있다. 또한, 화소 어레이부(3)의 H 방향의 일부 영역과 V 방향의 일부 영역에 대해서 ROI가 설정되어 있다.
OPB 영역 판독 시, 컬럼 인에이블 제어부(6)(미도시)는, OPB 영역의 H 방향에 대응하는 컬럼의 컬럼 AD부(5)를 동작시키고, 그 이외의 컬럼의 컬럼 AD부(5)의 동작을 정지시킨다.
한편, 유효 화소 영역(ROI)판독 시, 인에이블 제어부(6)(미도시)는, ROI의 H 방향에 대응하는 컬럼의 컬럼 AD부(5)를 동작시키고, 그 이외의 컬럼의 컬럼 AD부(5)의 동작을 정지시킨다.
일반적으로, 흑 레벨 보정에는, OPB 영역 내의 화소값의 평균값이 이용된다. 그렇지만, OPB 영역 내에서 판독되는 화소의 샘플수가 적을 경우, 흑 레벨 보정의 정밀도가 저하되어버린다. 즉, 흑 레벨 보정시에 ROI에 대응하는 컬럼의 컬럼 AD부(5)만을 동작시켰을 경우, 흑 레벨 보정의 정밀도가 저하될 우려가 있다.
이에, 도 7의 예와 같이, 흑 레벨 보정시에는, ROI보다 H 방향으로 넓은 OPB 영역에 대응하는 컬럼의 컬럼 AD부(5)를 동작시킴으로써, 흑 레벨 보정의 정밀도 저하를 억제할 수 있다.
이와 같이 하여, 판독 행에 따라, 동작시키는 컬럼의 범위를 다이나믹하게 제어함으로써, 효율적으로 소비 전력을 저감할 수 있다.
이상과 같이, 본 실시형태의 고체 촬상 장치(1)에서는, 판독 모드에 상관없이 소비 전력을 저감하는 것이 가능해진다.
<1-3. 컬럼 인에이블 제어부의 구성과 동작>
이하에서는, 상술한 컬럼 동작의 제어를 실현하는 컬럼 인에이블 제어부의 구성과 동작에 대해서 설명한다.
(컬럼 인에이블 제어부의 구성)
도 8은, 컬럼 인에이블 제어부(6)의 구성예를 나타내는 도이다.
컬럼 인에이블 제어부(6)는, 특정 펌웨어에 기초하여 동작하는 CPU(30)의 제어에 의해, 컬럼 AD부(5)를 동작시키기 위한 동작 신호(컬럼 인에이블 신호)의 출력을 제어한다.
컬럼 인에이블 제어부(6)는, 컨트롤러(31)와 레지스터(32)를 구비한다.
컨트롤러(31)는, CPU(30)의 제어 하에, 레지스터(32)의 동작을 제어한다. 레지스터(32)는, 각 컬럼의 컬럼 AD부(5)에 컬럼 인에이블 신호를 출력하는 레지스터를 갖고 있다.
도 8의 예에서는, 총 컬럼수는 N으로 되어 있으며, 각 컬럼의 컬럼 AD부(5)에는, 컬럼 인에이블 신호 column0 enable, column1 enable, column2 enable, ···, columnN-1 enable(=COLEN [0], COLEN [1], COLEN [2], ···, COLEN [N-1])이 출력된다.
구체적으로는, 컨트롤러(31)는, CPU(30)로부터 공급되는 파라미터에 기초하여, 동작시키는 컬럼을 설정하기 위한 설정 신호를, 레지스터(32)에 출력한다. 레지스터(32)는, 컨트롤러(31)로부터의 설정 신호를 따라, 컬럼 인에이블 신호를 출력하는 레지스터를 결정한다.
CPU(30)로부터 공급되는 파라미터는, 촬영 모드(판독 모드)에 따라서 설정된다. 이에 의해, 촬영 모드에 따라, 컬럼 AD부(5)의 동작을 프로그래밍 가능하도록 제어하는 것이 가능해진다.
이하에서는, 컬럼 인에이블 제어부(6)의 구체적인 실장예에 대해서 설명한다.
(컬럼 인에이블 제어부의 실장예 1)
도 9는, 컬럼 인에이블 제어부(6)의 제1 실장예를 나타내는 블록도이다. 도 9의 컬럼 인에이블 제어부(6)도 또한 특정의 펌웨어가 기록된 CPU(40)의 제어에 의해, 컬럼 AD부(5)를 동작시키기 위한 컬럼 인에이블 신호의 출력을 제어한다.
컬럼 인에이블 제어부(6)는, 시프트 컨트롤러(41), 시프트 레지스터(42), 및, 클럭 컨트롤러(43)를 구비한다.
시프트 컨트롤러(41)는, CPU(40)로부터 공급되는 파라미터에 기초하여, 동작시키는 컬럼을 설정하기 위한 설정 신호 CLM_SET를, 시프트 레지스터(42)에 출력한다.
CPU(40)로부터 공급되는 파라미터에는, 예를 들면, COL_START, COL_END, COL_SKIP, COL_OFF#, COL_OFFWID#가 있다.
COL_START, COL_END는 각각, 판독 대상으로 하는 연속하는 컬럼 중, 일단(처음) 컬럼의 컬럼 번호, 타단(끝) 컬럼의 컬럼 번호를 나타낸다.
COL_SKIP은, 주기적으로 판독 대상으로 하는 1컬럼끼리의 사이에서, 판독 대상으로 하지 않는 연속하는 컬럼(스킵하는 컬럼)의 컬럼수를 나타낸다. 바꿔 말하면, COL_SKIP은, H 방향 솎음 판독 모드에 있어서 솎음 대상이 되는 컬럼의 컬럼수를 나타낸다.
COL_OFF#, COL_OFFWID#은 각각, 부분적으로 판독 대상으로 하지 않는 연속하는 컬럼의 일단의 컬럼 번호와, 그 컬럼으로부터의 컬럼수를 나타낸다.
또한 시프트 컨트롤러(41)는, CPU(40)로부터 공급되는 리셋 신호 COLEN_RESET에 기초하여, 설정 신호 CLM_SET의 내용(컬럼을 동작시킬 것인지 아닌지)을 시프트 레지스터(42)에 설정시키는 기간을 나타내는 설정 신호 CONFIG_DONE을, 시프트 레지스터(42)에 출력한다.
나아가, 시프트 컨트롤러(41)는, CPU(40)로부터 공급되는 리셋 신호 COLEN_RESET에 기초하여, 클럭 컨트롤러(43)에 클럭 신호를 출력시키기 위한 동작 신호 SHIFT_CLK_EN을, 클럭 컨트롤러(43)에 출력한다.
클럭 컨트롤러(43)는, 시프트 컨트롤러(41)로부터의 동작 신호 SHIFT_CLK_EN에 따라, 클럭 신호 SHIFT_CLK를 시프트 레지스터(42)에 출력한다.
시프트 레지스터(42)는, 설정 신호 CONFIG_DONE로 나타내지는 기간 동안, 클럭 신호 SHIFT_CLK에 맞추어, 설정 신호 CLM_SET의 내용을 각 컬럼에 설정한다. 시프트 레지스터(42)는, 설정 신호 CONFIG_DONE으로 표현되는 기간이 종료하면, 각 컬럼에 설정된 설정 신호 CLM_SET의 내용에 따른 컬럼 인에이블 신호 COLEN을 출력한다.
구체적으로는, 시프트 레지스터(42)에서는, 0컬럼째로부터 N-1컬럼째까지의 각 컬럼에 대응한 플립플롭이 설치되어 있다. 플립플롭의 출력은, 컬럼마다 설치된 AND 게이트의 입력 단자의 일방에 입력된다. AND 게이트의 입력 단자의 타방에는, 설정 신호 CONFIG_DONE이 입력된다. AND 게이트의 출력단자로부터는, 컬럼 인에이블 신호 COLEN이 출력된다. 즉, 각 컬럼에 있어서는, 플립플롭의 출력과 설정 신호 CONFIG_DONE이 모두 H(High)가 되었을 때에, 컬럼 인에이블 신호 COLEN이 출력된다.
(컬럼 인에이블 제어부의 동작)
여기에서, 도 10 내지 도 12의 타이밍 차트를 참조하여, 도 9의 컬럼 인에이블 제어부(6)의 동작에 대해서 설명한다. 또한, 이하에서도, 총 컬럼수는 N으로 되어 있다.
도 10은, H 방향 ROI 판독 모드시의 컬럼 인에이블 제어부(6)의 동작을 나타내는 타이밍 차트이다.
[0088]
먼저, 시프트 컨트롤러(41)는, CPU(40)로부터의 리셋 신호 COLEN_RESET가 H가 되면, 동작 신호 SHIFT_CLK_EN을 H로 한다. 클럭 컨트롤러(43)는, 동작 신호 SHIFT_CLK_EN이 H가 되면, 시프트 레지스터(42)에의 클럭 신호 SHIFT_CLK의 출력을 시작한다. 동작 신호 SHIFT_CLK_EN이 H로 되어 있는 기간은, 클럭 신호 SHIFT_CLK의 N클럭 분이 된다.
또한, 시프트 컨트롤러(41)는, CPU(40)로부터의 리셋 신호 COLEN_RESET가 H에서 L(Low)이 된 타이밍에서, 설정 신호 CONFIG_DONE을 H에서 L로 한다. 설정 신호 CONFIG_DONE이 L로 되어 있는 기간은, 클럭 신호 SHIFT_CLK의 N클럭 분이 된다.
시프트 레지스터(42)는, 설정 신호 CONFIG_DONE이 L로 되어 있는 기간(N클럭 분의 기간) 동안에, 클럭 신호 SHIFT_CLK에 맞추어, 설정 신호 CLM_SET의 내용을 각 컬럼에 설정한다. 구체적으로는, 시프트 레지스터(42)에서, 판독 대상으로 하는 컬럼에 대응하는 플립플롭의 출력이 H로 유지된다.
도 10의 예에서는, 설정 신호 CLM_SET는, 설정 신호 CONFIG_DONE이 L이 되고 나서 N-COL_END-1 클럭 분의 기간동안, L이 된다. 그 후, 설정 신호 CLM_SET는, COL_END-COL_START+1 클럭 분의 기간동안, H가 된다. 그리고, 설정 신호 CLM_SET는, 설정 신호 CONFIG_DONE이 H가 될 때까지의 나머지의 COL_START 클럭 분의 기간동안, L이 된다.
이에 의해, 시프트 레지스터(42)에서는, COL_START 컬럼째로부터 COL_END컬럼째까지의 컬럼에 대응하는 플립플롭의 출력이 H로 유지된다.
그리고, 설정 신호 CONFIG_DONE이 L에서 H가 되었을 때, 시프트 레지스터(42)에서는, COL_START 컬럼째로부터 COL_END 컬럼째까지의 컬럼에 대응하는 AND 게이트로부터, 컬럼 인에이블 신호 COLEN이 출력된다.
이상과 같은 동작에 의해, COL_START 컬럼째로부터 COL_END 컬럼째까지의 H 방향 ROI 판독을 행할 수 있다.
이상의 동작에 있어서는, 설정 신호 CONFIG_DONE이 L로 되어 있는 기간만 클럭 컨트롤러(43)가 동작하므로, 컬럼 인에이블 제어부(6)에서의 소비 전력을 억제할 수 있다.
또한 파라미터 COL_START, COL_END의 설정만으로, ROI의 범위(위치)를 높은 자유도로 설정할 수 있다.
도 11은, H 방향 ROI 판독 + H 방향 가산(솎음)판독 모드시의 컬럼 인에이블 제어부(6)의 동작을 나타내는 타이밍 차트이다.
도 11에 있어서, 설정 신호 CLM_SET 이외의 신호는, 도 10의 예와 같다.
도 11의 예에서는, 설정 신호 CLM_SET는, 설정 신호 CONFIG_DONE이 L이 되고 나서 N-COL_END-1 클럭 분의 기간동안, L이 된다. 그 후, 설정 신호 CLM_SET는, COL_SKIP 클럭 분의 기간 간격으로 1클럭 분만 H가 된다. 그리고, 설정 신호 CLM_SET는, 설정 신호 CONFIG_DONE이 H가 될 때까지의 나머지의 COL_START 클럭 분의 기간동안, L이 된다.
이에 의해, 시프트 레지스터(42)에 있어서는, COL_START 컬럼째로부터 COL_END 컬럼째까지의 컬럼 중, COL_SKIP 컬럼씩의 간격을 둔 컬럼에 대응하는 플립플롭의 출력이 H로 유지된다.
그리고, 설정 신호 CONFIG_DONE이 L에서 H가 되었을 때, 시프트 레지스터(42)에서는, COL_START 컬럼째로부터 COL_END 컬럼째까지의 COL_SKIP 컬럼씩의 간격을 둔 컬럼에 대응하는 AND 게이트로부터, 컬럼 인에이블 신호 COLEN이 출력된다.
이상과 같은 동작에 의해, COL_START 컬럼째로부터 COL_END 컬럼째까지의 H 방향의 ROI에 있어서, COL_SKIP+1 컬럼마다의 H 방향 가산(솎음) 판독을 행할 수 있다.
이상의 동작에 있어서도, 설정 신호 CONFIG_DONE이 L이 되어 있는 기간만 클럭 컨트롤러(43)가 동작하므로, 컬럼 인에이블 제어부(6)에 있어서의 소비 전력을 억제할 수 있다.
또한, 파라미터 COL_START, COL_END, COL_SKIP의 설정만으로, ROI의 위치와 가산(솎음) 간격을 높은 자유도로 유연하게 설정할 수 있다.
도 12는, 복수 H 방향 ROI 판독 모드시의 컬럼 인에이블 제어부(6)의 동작을 나타내는 타이밍 차트이다.
도 12에 있어서도, 설정 신호 CLM_SET 이외의 신호는, 도 10의 예와 같다.
도 12의 예에서는, 설정 신호 CLM_SET는, 설정 신호 CONFIG_DONE이 L이 되고 나서 N-COL_END-1 클럭 분의 기간동안, L이 된다. 그 후, 설정 신호 CLM_SET는, COL_END-COL_START+1 클럭 분의 기간동안, H가 된다. 그리고, 설정 신호 CONFIG_DONE이 H가 될 때까지의 나머지의 COL_START 클럭 분의 기간동안, L이 된다.
단, 설정 신호 CLM_SET는, 설정 신호 ONFIG_DONE이 H가 되는 타이밍으로부터 COL_OFF1클럭 분을 거슬러 올라간 COL_OFFWID1 클럭 분의 기간과, COL_OFF2 클럭 분을 거슬러 올라간 COL_OFFWID2 클럭 분의 기간만 L이 된다.
이에 의해, 시프트 레지스터(42)에 있어서는, COL_START 컬럼째로부터 COL_END 컬럼째까지의 컬럼 중, 판독 대상으로 하지 않는, COL_OFF1 컬럼째로부터 COL_OFFWID1컬럼 분과, COL_OFF2 컬럼째로부터 COL_OFFWID2컬럼 분의 컬럼을 제외한 컬럼에 대응하는 플립플롭의 출력이 H로 유지된다.
그리고, 설정 신호 CONFIG_DONE이 L에서 H가 되었을 때, 시프트 레지스터(42)에서는, COL_START 컬럼째로부터 COL_END 컬럼째까지의 컬럼 중, 판독 대상으로 하지 않는 컬럼을 제외한 컬럼에 대응하는 AND 게이트로부터, 컬럼 인에이블 신호 COLEN이 출력된다.
이상과 같은 동작에 의해, 복수의 H 방향 ROI 판독을 행할 수 있다.
이상의 동작에 있어서는, 설정 신호 CONFIG_DONE이 L로 되어 있는 기간만 클럭 컨트롤러(43)가 동작하므로, 컬럼 인에이블 제어부(6)에서의 소비 전력을 억제할 수 있다.
또한 파라미터 COL_OFF#, COL_OFFWID#의 설정만으로, 판독 대상으로 하지 않는 컬럼 범위를 높은 자유도로 설정할 수 있다.
(컬럼 인에이블 제어부의 실장예 2)
도 13은, 컬럼 인에이블 제어부(6)의 제2 실장예를 나타내는 블록도이다. 도 13의 컬럼 인에이블 제어부(6)도 또한 특정한 펌웨어가 기록된 CPU(50)의 제어에 의해, 컬럼 AD부(5)를 동작시키기 위한 컬럼 인에이블 신호의 출력을 제어한다.
컬럼 인에이블 제어부(6)는, 스킵 디코더(51)와, 컬럼마다 설치되는 비교기(52)를 구비한다.
스킵 디코더(51)는, CPU(50)로부터 공급되는 파라미터 COL_START, COL_SKIP에 기초하여, COL_START로 나타내지는 컬럼을 기준으로, 컬럼수 M을 1주기(위상수 M)로 하여, 스킵하는 컬럼을 설정하기 위한 설정 신호 PHASE_EN [m]을 출력한다. m은, 0으로부터 M-1까지의 값을 취한다.
구체적으로는, (COL_START + m)%(COL_SKIP+1)=0의 경우, 설정 신호 PHASE_EN [m]은 H가 된다. 여기서, %은 잉여 연산을 나타낸다.
비교기(52)는, CPU(50)로부터 공급되는 파라미터 COL_START, COL_END에 기초하여, 각 컬럼이 판독 대상인지 아닌지를 나타내는 컬럼 유효 플래그 AREA_EN [n]을 출력한다. n은, 총 컬럼수를 N으로 했을 때에, 0으로부터 N-1까지의 값을 취한다.
구체적으로는, COL_START≤n 및 COL_END≥n을 만족할 때, 컬럼 유효 플래그 AREA_EN [n]은 H가 된다.
도 13의 컬럼 인에이블 제어부(6)에서는, 각 컬럼의 컬럼 인에이블 신호 COLEN을 출력하는 AND 게이트가, 컬럼마다 설치된다. n컬럼째의 AND 게이트의 입력 단자의 일방에는, 컬럼 유효 플래그 AREA_EN [n]이 입력되고, AND 게이트의 입력 단자의 타방에는, 설정 신호 PHASE_EN [n%m]이 입력된다. 즉, 각 컬럼에 있어서는, 컬럼 유효 플래그 AREA_EN [n]과 설정 신호 PHASE_EN [n%m]이 모두 H가 되었을 때에, 컬럼 인에이블 신호 COLEN이 출력된다.
(컬럼 인에이블 제어부의 동작)
여기에서, 도 14 내지 도 16을 참조하여, 도 13의 컬럼 인에이블 제어부(6)의 동작에 대해서 설명한다. 이하에서는, 컬럼수 N=22이다.
도 14는, H 방향 ROI 판독 모드시의 컬럼 인에이블 제어부(6)의 동작에 대해서 설명하는 도면이다.
도 14의 예에서는, 파라미터로서 COL_START=4, COL_END=18로 설정되어 있다. 이에 의해, 4컬럼째로부터 18컬럼째까지의 컬럼 유효 플래그 AREA_EN [4], ···, AREA_EN [18]이 H로 된다.
또한, 도 14의 예에서는, 파라미터로서 COL_SKIP=0이 설정되며, 동시에, 설정 신호 PHASE_EN [7:0]이 2진표현으로 1111_1111이다. 즉, 8컬럼을 1주기로 했을 때의 모든 컬럼에 대해서 설정 신호 PHASE_EN [m]이 H로 되고, 어느 컬럼도 스킵되지 않는다.
이상의 동작에 의하면, 파라미터 COL_START, COL_END, COL_SKIP의 설정에 의해, 4컬럼째로부터 18컬럼째까지의 H 방향 ROI를 설정할 수 있다.
도 15는, H 방향 ROI 판독 + H 방향 가산(솎음)판독 모드시의 컬럼 인에이블 제어부(6)의 동작에 대해서 설명하는 도면이다.
도 15의 예에서는, 파라미터로서 COL_START=4, COL_END=18이 설정되어 있다. 이에 의해, 4컬럼째로부터 18컬럼째까지의 컬럼 유효 플래그AREA_EN [4], ···, AREA_EN [18]이 H로 된다.
또한 도 15의 예에서는, 파라미터 COL_SKIP=3 으로 설정되며, 동시에, 설정 신호 PHASE_EN [7:0]이 2진표현으로 0001_0001로 된다. 구체적으로는, m=0내지 7 각각에 대해서, (COL_START + m)%(COL_SKIP+1)이, 1, 0, 0, 0, 1, 0, 0, 0로 나타내진다. 즉, 8컬럼을 1주기로 했을 때에 1, 5컬럼째에 대해서 설정 신호 PHASE_EN [m]이 H로 되고, 2 내지 4, 6 내지 8컬럼째가 스킵된다.
이상의 동작에 의하면, 파라미터 COL_START, COL_END, COL_SKIP의 설정에 의해, 4컬럼째로부터 18컬럼째까지의 H 방향 ROI에 있어서, 4컬럼째를 기점으로 3컬럼씩의 간격을 두고 가산(솎음)판독을 할 수 있다.
도 16은, H 방향 ROI 판독 + H 방향 가산(솎음)판독 모드시의 컬럼 인에이블 제어부(6)의 동작에 대해서 설명하는 도면이다.
도 16의 예에서는, 파라미터로서 COL_START=6, COL_END=16이 설정되어 있다. 이에 의해, 6컬럼째로부터 16컬럼째까지의 컬럼 유효 플래그AREA_EN [6], ···, AREA_EN [16]이 H로 된다.
또한 도 16의 예에서는, 파라미터로서 COL_SKIP=3이 설정되고, 동시에, 설정 신호 PHASE_EN [7:0]이 2진표현으로 0100_0100로 된다. 구체적으로는, m=0 내지 7 각각에 대해서, (COL_START + m)%(COL_SKIP + 1)이, 0, 0, 1, 0, 0, 0, 1, 0로 나타내진다. 즉, 8컬럼을 1주기로 했을 때에 3, 7컬럼째에 대해서 설정 신호 PHASE_EN [m]이 H가 되고, 1, 2, 4 내지 6, 8컬럼째가 스킵된다.
이상의 동작에 의하면, 파라미터 COL_START, COL_END, COL_SKIP의 설정에 의해, 6컬럼째로부터 16컬럼째까지의 H 방향 ROI에 있어서, 6컬럼째를 기점으로 3컬럼씩의 간격을 두고 가산(솎음)판독을 행할 수 있다.
(컬럼 인에이블 제어부의 실장예 3)
도 17은, 컬럼 인에이블 제어부(6)의 제3 실장예를 나타내는 블록도이다. 도 17의 컬럼 인에이블 제어부(6)도 또한, 특정한 펌웨어가 기록된 CPU(60)의 제어에 의해, 컬럼 AD부(5)를 동작시키기 위한 컬럼 인에이블 신호의 출력을 제어한다.
컬럼 인에이블 제어부(6)는, 스킵 디코더(61)와, 컬럼마다 설치되는 비교기(62)를 구비한다.
스킵 디코더(61)는, 도 13의 스킵 디코더(51)와 동일하게, CPU(60)로부터 공급되는 파라미터 COL_START, COL_SKIP에 기초하여, PHASE_EN [m]을 출력한다.
비교기(62)는, CPU(60)로부터 공급되는 파라미터 COL_START, COL_END, COL_START1, COL_END1, COL_START2, COL_END2에 기초하여, 각 컬럼이 판독 대상인지 아닌지를 나타내는 컬럼 유효 플래그 AREA_EN [n]을 출력한다.
구체적으로는, COL_START≤n 및 COL_END≥n, COL_START1≤n 및 COL_END1≥n, COL_START2≤n 및 COL_END2≥n 중 어느 하나를 만족할 때, 컬럼 유효 플래그 AREA_EN [n]은 H가 된다.
또한, 파라미터 COL_START1, COL_END1은, COL_START, COL_END로 특정되는 H 방향 ROI의 다음(우측)에 설정되는 H 방향 ROI의 처음 컬럼의 컬럼 번호와, 끝 컬럼의 컬럼 번호를 나타낸다. 파라미터 COL_START2, COL_END2는, COL_START1, COL_END1로 특정되는 H 방향 ROI의 다음(우측)에 설정되는 H 방향 ROI의 처음 컬럼의 컬럼 번호와, 끝 컬럼의 컬럼 번호를 나타낸다.
도 17의 컬럼 인에이블 제어부(6)에 있어서도, 각 컬럼의 컬럼 인에이블 신호 COLEN을 출력하는 AND 게이트가, 컬럼마다 설치된다. n컬럼째의 AND 게이트의 입력 단자의 일방에는, 컬럼 유효 플래그 AREA_EN [n]이 입력되고, AND 게이트의 입력 단자의 타방에는, 설정 신호 PHASE_EN [n%m]이 입력된다. 즉, 각 컬럼에 있어서는, 컬럼 유효 플래그 AREA_EN [n]과 설정 신호 PHASE_EN [n%m]이 모두 H로 되었을 때에, 컬럼 인에이블 신호 COLEN이 출력된다.
(컬럼 인에이블 제어부의 동작)
여기에서, 도 18 및 도 19를 참조하여, 도 17의 컬럼 인에이블 제어부(6)의 동작에 대해서 설명한다. 이하에서도, 컬럼수 N=22이다.
도 18은, 복수H 방향 ROI 판독 모드시의 컬럼 인에이블 제어부(6)의 동작에 대해서 설명하는 도면이다.
도 18의 예에서는, 파라미터로서 COL_START=2, COL_END=6, COL_START1=9, COL_END1=13, COL_START2=16, COL_END2=20이 설정되어 있다. 이에 의해, 2컬럼째로부터 6컬럼째까지, 9컬럼째로부터 13컬럼째까지, 그리고 16컬럼째로부터 20컬럼째까지의 컬럼 유효 플래그 AREA_EN [2], ···, AREA_EN [6], AREA_EN [9], ···, AREA_EN [13], AREA_EN [16], ···, AREA_EN [20]이 H가 된다.
또한, 도 18의 예에서는, 파라미터로서 COL_SKIP=0이 설정되며, 동시에, 설정 신호 PHASE_EN [7:0]이 2진표현으로 1111_1111로 된다. 즉, 8컬럼을 1주기로 했을 때의 모든 컬럼에 대해서 설정 신호 PHASE_EN [m]이 H가 되고, 어느 컬럼도 스킵되지 않는다.
이상의 동작에 의하면, 파라미터 COL_START, COL_END, COL_SKIP, COL_START1, COL_END1, COL_START2, COL_END2의 설정에 의해, 2컬럼째로부터 6컬럼째까지, 9컬럼째로부터 13컬럼째까지, 그리고, 16컬럼째로부터 20컬럼째까지의 3개의 H 방향 ROI를 설정할 수 있다.
도 19는, 복수 H 방향 ROI 판독 + H 방향 가산(솎음)판독 모드시의 컬럼 인에이블 제어부(6)의 동작에 대해서 설명하는 도면이다.
도 19의 예에서도, 도 18의 예와 같이 파라미터 COL_START=2, COL_END=6, COL_START1=9, COL_END1=13, COL_START2=16, COL_END2=20로 설정되어 있다. 이에 의해, 2컬럼째로부터 6컬럼째까지, 9컬럼째로부터 13컬럼째까지, 그리고 16컬럼째로부터 20컬럼째까지의 컬럼 유효 플래그 AREA_EN [2], ···, AREA_EN [6], AREA_EN [9], ···, AREA_EN [13], AREA_EN [16], ···, AREA_EN [20]이 H가 된다.
또한, 도 19의 예에서는, 파라미터 COL_SKIP=1로 설정되고, 동시에, 설정 신호 PHASE_EN [7:0]이 2진표현으로 0001_0001로 된다. 구체적으로는, m=0 내지 7 각각에 대해서, (COL_START + m)%(COL_SKIP + 1)이, 1, 0, 1, 0, 1, 0, 1, 0로 나타내진다. 즉, 8컬럼을 1주기로 했을 때의 1, 3, 5, 7컬럼째에 대해서 설정 신호 PHASE_EN [m]이 H가 되고, 2, 4, 6, 8컬럼째가 스킵된다.
이상의 동작에 의하면, 파라미터 COL_START, COL_END, COL_SKIP, COL_START1, COL_END1, COL_START2, COL_END2의 설정에 의해, 2컬럼째로부터 6컬럼째까지, 9컬럼째로부터 13컬럼째까지, 그리고 16컬럼째로부터 20컬럼째까지의 3개의 H 방향 ROI에 있어서, 2컬럼째를 기점으로 1컬럼씩의 간격을 두고 가산(솎음)판독을 할 수 있다.
<1-4.컬럼 AD부의 전력제어 방법>
다음으로, 도 20을 참조하여, 컬럼 인에이블 신호 COLEN에 의한 컬럼 AD부(5)의 전력제어 방법에 대해서 설명한다.
도 20에는, 각 컬럼의 부하 MOS 트랜지스터(LM)(11), 비교기(CM)(12), 및, 카운터(CN)(13)가 나타내져 있다.
LM(11)에는, NOR 게이트(71)의 출력단자가 접속되어 있다. NOR 게이트(71)의 입력 단자의 일방에는, 컬럼 인에이블 신호 COLEN이 입력되고, 입력 단자의 타방에는, 모든 LM(11)을 강제적으로 ON으로 하는 전체 LM 강제 ON신호가 입력된다. LM(11)은, NOR 게이트(71)의 출력이 H인 때에, 수직 신호선(9)(VSL)의 전류가 차단되며, OFF가 된다.
전체 LM 강제 ON신호가 H인 경우, 컬럼 인에이블 신호 COLEN에 상관없이 NOR 게이트(71)의 출력은 L이 되어, VSL의 전류는 차단되지 않는다. 즉, 전체 LM 강제 ON신호가 H인 경우, 컬럼 인에이블 신호 COLEN은 무효가 되고, LM(11)은 강제적으로 ON이 된다. 한편, 전체 LM 강제 ON신호가 L이고, 동시에, 컬럼 인에이블 신호 COLEN이 L의 경우, NOR 게이트(71)의 출력은 H가 된다. 즉, LM(11)에서는, 전체 LM 강제 ON신호가 L인 경우에서, 컬럼 인에이블 신호 COLEN이 L인 때에, VSL의 전류가 차단된다.
CM(12)에는, NOR 게이트(72)의 출력단자가 접속되어 있다. NOR 게이트(72)의 입력 단자의 일방에는, 컬럼 인에이블 신호 COLEN이 입력되고, 입력 단자의 타방에는, 모든 CM(12)을 강제적으로 ON으로 하는 전체 CM 강제 ON 신호가 입력된다. CM(12)은, NOR 게이트(72)의 출력이 H인 때에, CM(12)에 공급되는 전류의 일부 또는 모두가 차단되며, OFF가 된다.
전체 CM 강제 ON 신호가 H인 경우, 컬럼 인에이블 신호 COLEN에 상관없이 NOR 게이트(72)의 출력은 L이 되고, CM(12)에 공급되는 전류는 차단되지 않는다. 즉, 전체 CM 강제 ON 신호가 H의 경우, 컬럼 인에이블 신호 COLEN은 무효가 되고, CM(12)은 강제적으로 ON이 된다. 한편, 전체 CM 강제 ON 신호가 L이며, 동시에, 컬럼 인에이블 신호 COLEN이 L인 경우, NOR 게이트(72)의 출력은 H가 된다. 즉, CM(12)에서는, 전체 CM 강제 ON 신호가 L의 경우에 있어서, 컬럼 인에이블 신호 COLEN이 L인 때에, CM(12)에 공급되는 전류의 일부 또는 모두가 차단된다.
CN(13)에는, NOR 게이트(73)의 출력단자가 접속되어 있다. NOR 게이트(73)의 입력 단자의 일방에는, 컬럼 인에이블 신호 COLEN이 입력되고, 입력 단자의 타방에는, 모든 CN(13)을 강제적으로 ON으로 하는 전체 CN 강제 ON 신호가 입력된다. CN(13)은, NOR 게이트(73)의 출력이 H인 때에, 입력 클럭의 공급이 정지되어, OFF가 된다.
전체 CN 강제 ON 신호가 H인 경우, 컬럼 인에이블 신호 COLEN에 상관없이 NOR 게이트(73)의 출력은 L이 되어, 입력 클럭의 공급은 정지되지 않는다. 즉, 전체 CN 강제 ON 신호가 H의 경우, 컬럼 인에이블 신호 COLEN은 무효가 되고, CN(13)은 강제적으로 ON이 된다. 한편, 전체 CN 강제 ON 신호가 L이고, 동시에, 컬럼 인에이블 신호 COLEN이 L인 경우, NOR 게이트(73)의 출력은 H가 된다. 즉, CN(13)에서는, 전체 CN 강제 ON 신호가 L인 경우에 있어서, 컬럼 인에이블 신호 COLEN이 L인 때에, 입력 클럭의 공급이 정지된다.
이상과 같은 구성에 의해, 각 컬럼의 컬럼 AD부(5)에서는, 컬럼 인에이블 신호 COLEN에 의해, LM(11), CM(12), CN(13) 각각의 전력이 제어된다.
또한, 컬럼 인에이블 신호 COLEN에 의해, 각 컬럼의 LM(11), CM(12), CN(13)의 전체 구성이 아닌, 적어도 어느 하나의 구성의 전력이 제어되도록 해도 된다.
<1-5. 적용예와 변형예>
이하에서는, 상술한 고체 촬상 장치(1)의 적용예와 응용예에 대해서 설명한다.
(적용예)
본 실시형태의 고체 촬상 장치(1)에서는, 촬영 모드에 따른 판독 모드에 의해, 필요한 컬럼이 동작하고, 필요 없는 컬럼의 동작이 정지한다.
도 21은, 고체 촬상 장치(1)를 감시 카메라에 적용했을 때의 판독 모드의 예에 대해서 설명하는 도면이다.
도 21의 좌측은, 감시 카메라가 작동하여 검출 모드로 동작하고 있을 때의 컬럼 동작을 나타내고 있다.
움직임 검출 모드에서는, 화소 어레이부(3)의 화소(2)가, H 방향 및 V 방향의 화소 블록 단위로 화소 가산되어 판독된다. 즉, 감시 카메라는 저해상도의 촬영을 행하고 있다.
움직임 검출 모드에 있어서, 1 또는 복수의 화소 블록의 영역에서 움직임이 검출되었을 경우, 그 화소 블록을 ROI로 하여, 감시 카메라의 촬영 모드가 ROI 판독 모드로 천이한다.
도 21의 우측은, 감시 카메라가 ROI 판독 모드로 동작하고 있을 때의 컬럼 동작을 나타내고 있다.
ROI 판독 모드에서는, 화소 어레이부(3)에 있어서 움직임이 검출된 화소 블록에 대해서 설정된 화소(2)가 판독된다. 즉, 감시 카메라는, ROI의 통상촬영을 행한다.
이와 같이, 본 실시형태의 고체 촬상 장치(1)를, 움직임 검출 모드에 있어서의 움직임이 검출된 영역을 ROI로서 촬영하는 감시 카메라에 적용할 수 있다.
도 22는, 고체 촬상 장치(1)를 감시 카메라에 적용했을 때의 판독 모드의 다른 예에 대해서 설명하는 도면이다.
도 22의 좌측은, 감시 카메라가 인물 검출 모드로 동작하고 있을 때의 컬럼 동작을 나타내고 있다.
인물 검출 모드에서는, 화소 어레이부(3)의 화소(2)가, H 방향의 소정 수의 컬럼 단위로 화소 가산되어서 판독된다.
인물 검출 모드에 있어서, 복수의 인물 얼굴이 검출되었을 경우, 얼굴이 검출된 복수의 영역을 ROI로서, 감시 카메라의 촬영 모드가 복수 ROI 판독 모드로 천이한다.
도 22의 우측은, 감시 카메라가 복수 ROI 판독 모드로 동작하고 있을 때의 컬럼 동작을 나타내고 있다.
복수 ROI 판독 모드에서는, 화소 어레이부(3)에서 얼굴이 검출된 영역에 대해서 설정된 ROI의 화소(2)가 판독된다. 도 22의 우측의 예에서는, H 방향 ROI 판독에 더해, V 방향에 있어서 ROI가 포함되지 않는 화소 행이 선택되지 않도록 행해지고 있다. 한편, 인물 검출 모드에 있어서의 검출 대상은, 얼굴에 한하지 않고, 인물의 몸 전체 또는 일부이어도 되며, 예를 들면, 인물의 전신, 손이나 발 등의 부위, 눈, 코, 입 등의 얼굴 일부이어도 된다.
이와 같이, 본 실시형태의 고체 촬상 장치(1)를, 인물 검출 모드에 있어서 얼굴이 검출된 영역을 ROI로서 촬영하는 감시 카메라에 적용할 수 있다.
(변형예)
H 방향 가산 판독 모드나 H 방향 솎음 판독 모드에 있어서, 판독 대상이 되는 컬럼의 컬럼 AD부(5)의 부하를 억제하기 위해서, 프레임 단위로, 판독 대상으로 하는 컬럼을 전환하도록 해도 된다.
예를 들면, 도 23에 도시된 바와 같이, H 방향 가산 판독 모드에 있어서, N프레임마다, 동작시키는 컬럼 AD부(5)를 1컬럼씩 시프트시킨다.
이 동작은, 도 11을 참조해서 설명한, 파라미터 COL_SKIP을 이용한 H 방향 가산 판독에 있어서, 파라미터 COL_START, COL_END를 N프레임마다 설정 가능하게 함으로써 실현된다.
<1-6. 본 개시에 따른 전자기기의 구성>
본 개시는, 고체 촬상 장치에의 적용에 한정되는 것이 아니며, 전자기기에도 적용 가능하다. 여기에서, 전자기기란, 디지털 스틸 카메라나 디지털 비디오카메라 등의 카메라 시스템이나, 휴대전화기 등의 촬상 기능을 가지는 전자기기를 말한다. 또한 본 개시는, 전자기기에 탑재되는 모듈 형상의 형태, 즉 카메라 모듈에 적용되어도 된다.
여기서, 도 24를 참조하여, 본 개시를 적용한 전자기기의 구성예에 대해서 설명한다.
도 24에 나타내지는 전자기기(200)는, 광학 렌즈(201), 셔터 장치(202), 고체 촬상 장치(203), 구동 회로(204), 및, 신호 처리 회로(205)를 구비하고 있다. 도 24에 있어서는, 고체 촬상 장치(203)로서, 상술한 본 개시의 고체 촬상 장치(1)를 전자기기(디지털 스틸 카메라)에 설치했을 경우의 실시형태를 나타낸다.
광학 렌즈(201)는, 피사체로부터의 상광(입사광)을 고체 촬상 장치(203)의 촬상면 위로 결상 시킨다. 이에 의해, 신호 전하가 일정 기간, 고체 촬상 장치(203)안에 축적된다. 셔터 장치(202)는, 고체 촬상 장치(203)에 대한 광 조사 기간 및 차광 기간을 제어한다.
구동 회로(204)는, 셔터 장치(202) 및 고체 촬상 장치(203)에, 구동 신호를 공급한다. 셔터 장치(202)에 공급되는 구동 신호는, 셔터 장치(202)의 셔터 동작을 제어하기 위한 신호이다. 고체 촬상 장치(203)에 공급되는 구동 신호는, 고체 촬상 장치(203)의 신호 전송 동작을 제어하기 위한 신호이다. 고체 촬상 장치(203)는, 구동 회로(204)로부터 공급되는 구동 신호(타이밍 신호)에 의해 신호 전송을 행한다. 신호 처리 회로(205)는, 고체 촬상 장치(203)로부터 출력된 신호에 대하여 각종 신호 처리를 행한다. 신호 처리가 행해진 영상신호는, 메모리 등의 기억 매체에 기억되거나, 모니터에 출력된다.
본 실시형태의 전자기기(200)에서는, 고체 촬상 장치(203)에 있어서, 판독 모드에 의하지 않고 소비 전력을 저감할 수 있으므로, 결과적으로, 저소비 전력의 전자기기를 제공하는 것이 가능해진다.
<2. 제2의 실시형태>
그런데, 종래의 AE(Auto Exposure)에서는, 노광 시간을 변경해서 복수 프레임 이미지를 판독함으로써, 최적의 노광 시간을 검출하고 있었다.
예를 들면, 특개 평10-155112호 공보나 특개2002-223386호 공보에는, 노광량이 다른 복수의 이미지를 합성함으로써, 촬상 다이나믹 레인지를 확대하는 기술이 공개되어 있다.
종래의 AE에서는, 적정의 노광으로 수렴할 때까지 시간이 걸림과 동시에, 복수 프레임의 촬영이 필요하기 때문에, 소비 전력이 높아져버린다.
이하에서는, 고속이면서 저소비 전력으로, 최적인 노광에서의 촬영을 실현하는 구성에 대해서 설명한다.
<2-1. 본 개시에 영향에 따른 기술의 개요>
본 개시에 영향에 따른 기술은, 화상 1프레임 내에서, 화소 영역을 복수로 분할한 단위 영역마다 다른 노광 시간으로 촬영을 행함으로써, 최적인 노광 시간을 산출하는 기술이다.
도 25는, 본 개시에 관한 기술의 개요를 설명하는 도면이다.
도 25의 좌측에는, 화상 1프레임 내에서의 셔터와 리드의 타이밍이 나타나 있고, 도 25의 우측에는, 도 25의 좌측에 나타내지는 타이밍에서 촬영된 화상 1프레임이 모식적으로 나타내져 있다.
도 25의 예에서는, 1프레임의 화소 영역을 복수의 행마다 분할한 행 유닛 영역마다 노광 시간을 변화시키고 있다.
구체적으로는, 1프레임 화소 영역이 그 위에서부터 아래로, 행 유닛 영역으로서 N개의 IT(Integration Time)유닛 0 내지 N-1로 분할되어 있고, IT유닛마다 셔터 타이밍이 어긋나져 있다.
도 25에 있어서는, 기준이 되는 기준노광 시간은 ITbase, 각 IT유닛의 셔터 시간은 IT_UNIT_LEN, IT유닛간의 노광 시간의 차분(단계차분)은 DIT로 나타내진다. 여기에서는, 기준노광 시간 ITbase는, IT유닛 0(화소 영역의 최상부의 행 유닛 영역)의 노광 시간이다.
이 경우, IT유닛 n (n은 0 내지 N-1)의 노광 시간IT(n)은, ITbase-DIT×n으로 나타내진다.
즉, 각 IT유닛의 셔터 타이밍은, 도 25의 좌측에 도시된 바와 같이, 화소 영역에 있어서 IT유닛 0으로부터 IT유닛 N-1으로 향할수록, 리드 타이밍에 가깝게 되도록(노광 시간이 짧아지도록) 어긋나게 된다.
이에 의해, 도 25의 우측에 도시된 바와 같이, IT유닛 0이 가장 밝고, IT유닛 N-1이 가장 어두운, IT유닛마다 밝기가 다른 1프레임을 얻을 수 있다.
그리고, 본 개시에 관한 기술에 있어서는, IT유닛마다의 화소값에 기초하여, 그 환경에서의 최적인 노광 시간인 최적 노광 시간이 산출된다. 그 후, 산출된 최적 노광 시간으로, 다음 프레임 이후의 촬영이 행해진다
이하에서는, 화상 1프레임 내에서, 단위 영역마다 다른 노광 시간으로 촬영을 하고, 최적 노광 시간을 산출하는 것을, 1프레임 AE 라고 한다.
<2-2. 고체 촬상 장치의 구성>
도 26은, 본 개시의 고체 촬상 장치의 구성예를 나타내는 블록도이다.
고체 촬상 장치(1001)는, 롤링셔터 방식으로 촬상을 행하는 CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)이미지 센서로서 구성된다.
고체 촬상 장치(1001)는, 촬상 소자(1002), 화소 구동부(1003), ADC(AD 변환부)(1004), 입력 처리부(1005), 화상 처리부(1006), 및, 출력IF(Interface)(1007)를 갖는다.
촬상 소자(1002)는, 복수의 화소가 2차원 어레이 형상으로 배열되어서 구성된다.
화소 구동부(1003)는, 촬상 소자(1002)를 구성하는 각 화소를 구동함으로써 촬영을 행한다. 구체적으로는, 화소 구동부(1003)는, 화상 1프레임 내에서, 화소 영역(촬상 소자(1002)의 촬상에 관계되는 전체 화소에 대응하는 영역)을 복수로 분할한 단위 영역마다 화소를 구동하거나, 상술한 최적 노광 시간으로, 다음 프레임 이후의 화소를 구동한다.
ADC(1004)는, 촬상 소자(1002)의 화소열마다 배열된 AD 변환 회로로 구성된다. ADC(1004)는, 1행 분의 화소로부터 출력되는 화소 신호(아날로그 신호)에 대하여, 컬럼마다, 신호 증폭이나 AD 변환 등의 신호 처리를 한다.
입력 처리부(1005)는, ADC(1004)로부터 공급되는 화상신호(디지털 신호)를, 순차적으로, 화상 처리부(1006)에 입력한다. 화상 처리부(1006)는, 입력 처리부(1005)로부터 입력되는 화상 신호에 대하여, 화상 처리를 행하고, 출력IF(1007)를 통해서 출력한다. 화상 처리부(1006)는, 예를 들면, 버퍼링만 행할 경우도 있고, 흑 레벨 조정, 열 편차 보정, 신호 증폭, 각종 디지털 신호 처리 등을 할 경우도 있다.
고체 촬상 장치(1001)는, 평가값 산출부(1008)와 노광 파라미터 산출부(1009)를 더 갖는다.
평가값 산출부(1008)는, 입력 처리부(1005)로부터 입력되는 화상 신호에 기초하여, 1프레임 AE에 이용되는 단위 영역(IT유닛)마다의 화소값으로부터, 각 IT유닛의 노광 시간(IT)을 평가하기 위한 평가값을 산출한다.
노광 파라미터 산출부(1009)는, 평가값 산출부(1008)에 의해 산출된 IT유닛마다의 평가값에 기초하여, 최적 노광 시간을 산출한다. 또한, 노광 파라미터 산출부(1009)는, 산출한 최적 노광 시간에 대응하는, ADC(1004)에서의 아날로그 신호 증폭율과, 화상 처리부(1006)에서의 디지털 신호 증폭율을 산출한다. 산출된 최적 노광 시간, 아날로그 신호 증폭율, 및, 디지털 신호 증폭율을 포함하는 노광 파라미터는, 화소 구동부(1003), ADC(1004), 및, 화상 처리부(1006)에 공급된다.
또한, 고체 촬상 장치(1001)는, 제어부(1010)를 갖는다. 제어부(1010)는, 예를 들면 CPU(Central Processing unit)에 의해 구성되며, 화소 구동부(1003), ADC(1004), 입력 처리부(1005), 화상 처리부(1006), 출력IF(1007), 평가값 산출부(1008), 및, 노광 파라미터 산출부(1009)의 각 부를 제어한다.
예를 들면, 제어부(1010)는, 화소 구동부(1003), 평가값 산출부(1008), 및, 노광 파라미터 산출부(1009)를 제어함으로써, 1프레임 AE를 행할 것인지, 복수 프레임을 이용한 종래의 AE를 행할 것인지, 또는, 통상 촬영을 행할지 등을 결정한다.
이하, 화소 구동부(1003), 평가값 산출부(1008), 및, 노광 파라미터 산출부(1009)의 각 부의 상세한 구성에 대해서 설명한다.
<2-3. 화소 구동부의 구성>
도 27은, 화소 구동부(1003)의 구성예를 나타내는 블록도이다.
화소 구동부(1003)는, 스테이트 제어부(1021), 셔터행 어드레스 카운터(1022), 리드행 어드레스 카운터(1023), 행 어드레스 디코더(1024), 행 드라이버(1025), 및, 셔터 홀드(1026)를 구비하고 있다.
스테이트 제어부(1021)는, 셔터행 어드레스 카운터(1022)와 리드행 어드레스 카운터(1023)의 동작을 제어함으로써, 촬상 소자(1002)에 있어서의 화소의 구동 상태(셔터 구동·리드 구동)를 제어한다.
셔터행 어드레스 카운터(1022)는, 스테이트 제어부(1021)의 제어에 의해, 셔터 구동하는 화소행을, 예를 들면 위에서부터 아래로 순차 지정한다.
리드행 어드레스 카운터(1023)는, 스테이트 제어부(1021)의 제어에 의해, 리드 구동하는 화소행을, 예를 들면 위에서부터 아래로 순차 지정한다.
행 어드레스 디코더(1024)는, 셔터행 어드레스 카운터(1022)에 의한 지정에 기초하여, 셔터 구동하는 화소행을 선택한다. 또한 행 어드레스 디코더(1024)는, 리드행 어드레스 카운터(1023)에 의한 지정에 기초하여, 리드 구동하는 화소행을 선택한다.
행 드라이버(1025)는, 행 어드레스 디코더(1024)에 의해 선택된 화소행에 구동 신호를 공급함으로써, 그 화소행의 화소를 구동한다.
셔터 홀드(1026)는, 제어부(1010)에 의해 1프레임 AE를 행하는 것이 결정되었을 경우, 스테이트 제어부(1021)의 제어 하에, 카운터 홀드 신호를 셔터행 어드레스 카운터(1022)에 공급한다.
도 28에 도시된 바와 같이, 카운터 홀드 신호는, 셔터 구동시, IT유닛간의 노광 시간의 단계차분 DIT의 기간동안 H(High)가 되고, 각 IT유닛의 셔터 시간 IT_UNIT_LEN의 기간에 L(Low)이 된다.
셔터행 어드레스 카운터(1022)는, 카운터 홀드 신호가 H가 되는 기간, 그 동작을 정지한다. 이와 같이 하여, 화소 구동부(1003)는, 1프레임 AE를 행할 때에, IT유닛마다 셔터 타이밍을 어긋나게 함으로써, 단계적으로 노광 시간을 짧게 할 수 있다.
<2-4. 평가값 산출부의 구성>
도 29는, 평가값 산출부(1008)의 구성예를 나타내는 블록도이다.
평가값 산출부(1008)는, 행 휘도 평균값 산출부(1031)과 유닛 휘도 평균값 산출부(1032)을 구비하고 있다.
행 휘도 평균값 산출부(1031)는, 입력 처리부(1005)로부터 공급되는, 1프레임 내에서 IT유닛마다 다른 노광 시간으로 촬영을 행함으로써 얻어진 화상 신호에 기초하여, 화소행마다 화소의 휘도값의 평균값인 행 휘도 평균값를 산출한다. 산출된 화소행마다의 행 휘도 평균값는, 유닛 휘도 평균값 산출부(1032)에 공급된다.
유닛 휘도 평균값 산출부(1032)는, 화소행 마다의 행 휘도 평균값에 기초하여, IT유닛마다 행 휘도 평균값의 평균값인 유닛 휘도 평균값를 산출한다. 산출된 IT유닛마다의 행 휘도 평균값는, IT유닛마다의 노광 시간의 평가값으로서, 노광 파라미터 산출부(1009)에 공급된다.
한편, 이하에서는, IT유닛마다의 노광 시간의 평가값을, OPD(Optical Detect)값으로 칭하며, IT유닛 n의 OPD 값을, OPD(n)라고 나타낸다.
<2-5. 노광 파라미터 산출부의 구성>
(구성예 1)
도 30은, 노광 파라미터 산출부(1009)의 제1 구성예를 나타내는 블록도이다.
도 30의 노광 파라미터 산출부(1009)는, OPD 값 합성부(1041)와 결정부(1042)를 구비하고 있다.
OPD 값 합성부(1041)는, IT유닛마다의 OPD 값 중, 미리 설정된 유효범위 내의 OPD 값을 합성함으로써, 프레임 전체의 노광 시간의 평가값인 OPD 합성값을 산출한다.
여기서, 도 31을 참조하여, OPD 값 합성부(1041)에 의한 OPD 값의 합성에 대해서 설명한다.
도 31에는, 각 IT유닛의 노광 시간 IT(n)에 대한 OPD 값의 플롯도가 나타내져 있다. OPD 값은, 노광 시간이 짧아질수록 작아진다.
OPD 값 합성부(1041)은, 미리 설정된 상한값와 하한값의 사이를 유효범위로 하고, 유효범위내의 OPD 값을 합성한다. OPD 값의 최대치 근방에서는, OPD 값이 포화하고 있기 때문에, 이 OPD 값은 유효범위에 포함되지 않도록 한다.
OPD 값의 합성에는, HDR(High Dynamic Range)합성을 적용한 수법을 이용할 수 있다. 이에 의해, 포화의 영향을 포함하지 않는, 고다이나믹 레인지의 OPD 합성값을 산출할 수 있다.
도 30의 설명으로 돌아가서, 결정부(1042)는, OPD 값 합성부(1041)에 의해 산출된 OPD 합성값을 이용하여, 최적 노광 시간, 아날로그 신호 증폭율, 및, 디지털 신호 증폭율을 결정하고, 노광 파라미터로서 출력한다.
여기에서, 도 32을 참조하여, 노광 파라미터의 결정에 대해서 설명한다.
도 32에는, OPD 합성값에 대한 노광 게인(총 게인)과, 총 게인을 얻기 위한 (최적)노광 시간, 아날로그 신호 증폭율, 및, 디지털 신호 증폭율이 나타내져 있다. OPD 합성값과 총 게인과의 관계는, OPD 합성값에 대하여 적정한 노광을 실현하도록 미리 설정된 것이다.
따라서, 결정부(1042)는, 도 32에 나타내지는 관계로부터, OPD 값 합성부(1041)에 의해 산출된 OPD 합성값에 의해, 적정한 노광을 실현하는 최적 노광 시간, 아날로그 신호 증폭율, 및, 디지털 신호 증폭율을 결정할 수 있다.
이상의 구성에 의해, 1프레임 AE가 행해지므로, 고속이면서 저소비 전력으로, 다음 프레임 이후, 최적인 노광에서의 촬영을 실현하는 것이 가능해진다.
(구성예 2)
도 33은, 노광 파라미터 산출부(1009)의 제2 구성예를 나타내는 블록도이다
도 33의 노광 파라미터 산출부(1009)는, 최적IT 산출부(1051)와 환산부(1052)를 구비하고 있다.
최적IT 산출부(1051)는, IT유닛마다의 OPD 값 중, 미리 설정된 목표값에 보다 가까운 OPD 값에 대응하는 노광 시간 IT(n)에 기초하여, 최적IT를 산출한다.
여기서, 도 34의 순서도를 참조하여, 최적IT 산출부(1051)에 의한 최적IT산출 처리에 대해서 설명한다.
스텝(S1001)에서, IT번호n, IT상위값, IT하위값, 타겟 OPD 상위값, 및, 타겟 OPD 하위값이 모두 0으로 설정된다.
여기에서는, 도 35에 도시된 바와 같이, OPD 값의 목표값으로서, 타겟 OPD 값이 설정되어 있다. 타겟 OPD 상위값은, 타겟 OPD 값보다 큰 OPD 값 중에서 타겟 OPD 값에 가장 가까운 OPD 값이다. 타겟 OPD 하위값은, 타겟 OPD 값보다 작은 OPD 값 중에서 타겟 OPD 값에 가장 가까운 OPD 값이다. IT상위값은, 타겟 OPD 상위값에 대응하는 IT이며, IT 하위값은, 타겟 OPD 하위값에 대응하는 IT이다.
스텝(S1002)에서, OPD(n) (처음에는 OPD(0))이 타겟 OPD 값과 같은지 아닌지가 판정된다.
OPD(n)이 타겟 OPD 값과 같다고 판정되었을 경우, 스텝(S1003)으로 진행하며, 타겟 OPD 값과 동일한 OPD(n)에 대응하는 IT(n)가 최적IT가 되고, 처리는 종료한다.
한편, OPD(n)이 타겟 OPD 값과 같지 않다고 판정된 경우, 스텝(S1004)으로 진행하며, OPD(n)이 타겟 OPD 값보다 작은지 아닌지가 판정된다.
[0249]
OPD(n)이 타겟 OPD 값보다 작지 않다고 판정되었을 경우, 스텝(S1005)으로 진행하고, n=N-1 인지 아닌지가 판정된다.
n=N-1이 아니라고 판정되었을 경우, 스텝(S1006)으로 진행하고, IT(n)이 IT상위값으로 설정되는 동시에, OPD(n)이 타겟 OPD 상위값으로 설정된다.
　그 후, 스텝(S1007)에서, n이 1인크리먼트 되어, 처리는 스텝(S1002)으로 되돌아가서, 이후의 처리가 반복된다.
한편, 스텝(S1004)에서, OPD(n)이 타겟 OPD 값보다 작다고 판정되거나, 스텝(S1005)에서, n=N-1이라고 판정되었을 경우, 스텝(S1008)으로 진행한다.
스텝(S1008)에서, IT(n)이 IT하위값으로 설정되는 동시에, OPD(n)이 타겟 OPD 하위값으로 설정된다.
이상과 같이 하여, 타겟 OPD 값을 사이에 두는 타겟 OPD 상위값과 타겟 OPD하위값이 탐색된다.
그 후, 스텝(S1009)에서, (IT상위값-IT하위값)/(타겟 OPD 상위값 -타겟 OPD 하위값)× (타겟 OPD 값)이 최적IT가 되고, 처리는 종료한다.
도 33의 설명으로 돌아가서, 환산부(1052)는, 최적IT 산출부(1051)에 의해 산출된 최적IT를, 최적 노광 시간, 아날로그 신호 증폭율, 및, 디지털 신호 증폭율로 환산하여, 노광 파라미터로서 출력한다. 구체적으로는, 환산부(1052)는, 최적IT를 최적 노광 시간으로 하는 동시에, 예를 들면 도 32에 나타내지는 관계를 이용하여, 최적 노광 시간에 대응하는 아날로그 신호 증폭율과 디지털 신호 증폭율을 구할 수 있다.
이상의 구성에 의해, 1프레임 AE가 행해지므로, 고속이면서 저소비 전력으로, 다음 프레임 이후, 최적인 노광에서의 촬영을 실현하는 것이 가능해진다.
<2-6. 적용예>
상술한 1프레임 AE를 행하는 고체 촬상 장치(1001)는, 이벤트 드리븐형의 감시 카메라에 적용할 수 있다.
이하에서는, 고체 촬상 장치(1001)의 적용예에 대해서 설명한다.
(적용예 1)
도 36의 순서도를 참조하여, 고체 촬상 장치(1001)가, 촬영 모드로서, 촬상 범위내에서 움직임을 검출하는 움직임 검출 모드를 구비하는 감시 카메라에 적용되었을 경우의 동작에 대해서 설명한다. 도 36의 처리는, 고체 촬상 장치(1001)가 대기 모드에 있는 상태에서 개시된다.
스텝(S1011)에서, 제어부(1010)는, 촬상 범위내에서 움직임이 검출되었는지 아닌지를 판정한다.
움직임이 검출되었다고 판정될 때까지, 스텝(S1011)의 처리는 반복되어, 움직임이 검출되었다고 판정되면, 스텝(S1012)으로 진행한다.
스텝S1012에 있어서, 제어부(1010)는, 화소 구동부(1003), 평가값 산출부(1008), 및, 노광 파라미터 산출부(1009)의 각 부를 제어함으로써, 1프레임 AE를 행한다.
1프레임 AE 후, 스텝(S1013)에서, 제어부(1010)는, 다음 프레임 이후, 1프레임 AE에 의해 산출된 최적 노광 시간으로 통상 촬영을 행함으로써, 이미지를 판독한다.
스텝(S1014)에서, 제어부(1010)는, 촬상 범위내에서 움직임이 검출되고 나서 소정시간이 경과하였는지 아닌지를 판정한다. 스텝(S1014)에 있어서는, 촬상 범위내에서의 움직임이 검출되지 않게 되었는지 아닌지가 판정되어도 된다.
소정시간이 경과하지 않았거나, 또는, 움직임이 검출되고 있는 사이에는, 스텝(S1013)의 처리는 반복되어, 통상 촬영이 계속해서 행하여진다.
한편, 소정시간이 경과하였거나, 또는, 움직임이 검출되지 않게 되었을 경우, 스텝(S1015)으로 진행하고, 제어부(1010)는, 고체 촬상 장치(1001)를 대기 모드로 천이시켜, 처리는 스텝(S1011)으로 되돌아간다.
이상의 처리에 의하면, 대기 모드에 있어서 움직임이 검출된 타이밍에서 1프레임 AE가 행해지고, 계속해서 통상촬영이 행해지므로, 고속이면서 저소비 전력으로, 최적인 노광에서의 움직임 물체 감시를 행하는 것이 가능해진다.
(적용예 2)
도 37의 순서도를 참조하여, 고체 촬상 장치(1001)가, 촬영 모드로서, 일정한 시간 간격으로 연속 촬영한 복수 장의 정지화상을 서로 연결시켜서 1개의 동영상을 생성하는 타임 랩스 촬영 모드를 구비하는 감시 카메라에 적용된 경우의 동작에 대해서 설명한다. 도 37의 처리는, 고체 촬상 장치(1001)가 대기 모드에 있는 상태에서 개시된다.
스텝(S1021)에서, 제어부(1010)는, 일정시간이 경과할 때까지의 타임 카운트를 개시한다.
스텝(S1022)에서, 제어부(1010)는, 일정시간이 경과하여, 카운트가 종료하였는지 아닌지를 판정한다.
카운트가 종료했다고 판정될 때까지, 스텝(S1022)의 처리는 반복되며, 카운트가 종료했다고 판정되면, 스텝(S1023)으로 진행한다.
스텝(S1023)에서, 제어부(1010)는, 화소 구동부(1003), 평가값 산출부(1008), 및, 노광 파라미터 산출부(1009)의 각 부를 제어함으로써, 1프레임 AE를 행한다.
1프레임 AE 후, 스텝(S1024)에서, 제어부(1010)는, 다음 프레임 이후, 1프레임 AE에 의해 산출된 최적 노광 시간으로 통상 촬영을 행함으로써, 이미지를 판독한다. 여기서는, 1프레임 분 또는 수 프레임 분의 이미지가, 정지화상으로 판독된다.
1프레임 분 또는 수 프레임 분의 이미지가 판독되면, 스텝(S1025)에 있어서, 제어부(1010)는, 고체 촬상 장치(1001)를 대기 모드로 천이시켜, 처리는 스텝(S1021)으로 되돌아간다.
이상의 처리에 의하면, 일정한 시간 간격으로 1프레임 AE가 행해지고, 계속해서 1프레임 분 또는 수 프레임 분의 정지 화상 촬영이 행해지므로, 고속이면서 저소비 전력으로, 최적인 노광에서의 타임 랩스 촬영을 행하는 것이 가능해진다.
(적용예 3)
도 38의 순서도를 참조하여, 고체 촬상 장치(1001)가, 촬영 모드로서, 불을 켜는 등에 의한 큰 조도변화에 따라 AE를 행하는 동작 모드를 구비하는 감시 카메라에 적용되었을 경우의 동작에 대해서 설명한다. 도 38의 처리는, 고체 촬상 장치(1001)가 통상 촬영을 하고 있는 상태에서 개시된다.
스텝(S1031)에서, 제어부(1010)는, 조도변화가 검출되었는지 아닌지를 판정한다.
조도변화가 검출되었다고 판정되면, 스텝(S1032)으로 진행한다.
스텝(S1032)에서, 제어부(1010)는, 소정의 임계값을 넘는 조도변화이었는지 아닌지를 판정한다.
임계값을 넘는 조도변화이었다라고 판정되면, 스텝(S1033)으로 진행하고, 제어부(1010)는, 화소 구동부(1003), 평가값 산출부(1008), 및, 노광 파라미터 산출부(1009)의 각 부를 제어함으로써, 1프레임 AE를 행한다.
1프레임 AE 후, 스텝(S1034)에 있어서, 제어부(1010)는, 다음 프레임 이후, 1프레임 AE에 의해 산출된 최적 노광 시간으로 통상 촬영을 행함으로써, 이미지를 판독한다.
한편, 스텝(S1032)에 있어서, 임계값을 넘는 조도변화가 아니었다고 판정되면, 스텝(S1035)으로 진행하고, 제어부(1010)는, 화소 구동부(1003)를 제어함으로써, 복수 프레임을 이용한 종래의 AE를 행한다.
그 후, 스텝(S1034)에 있어서, 제어부(1010)는, 다음 프레임 이후, 종래의 AE에 의해 요구된 노광 시간으로 통상 촬영을 행함으로써, 이미지를 판독한다.
또한 스텝(S1031)에 있어서, 조도변화가 검출되지 않았다고 판정되었을 경우, 스텝(S1034)에 있어서, 제어부(1010)는, 그때까지와 같은 노광 시간으로 통상 촬영을 행함으로써, 이미지를 판독한다.
이상의 처리에 의하면, 큰 조도변화가 검출된 타이밍에서 1프레임 AE가 행하여지며, 계속해서 통상촬영이 행해지므로, 조도변화가 심한 환경에서도, 고속이면서 저소비 전력으로, 최적인 노광에서의 촬영을 하는 것이 가능해진다.
<2-7. 변형예>
이하에서는, 상술한 고체 촬상 장치(1001)의 변형예에 대해서 설명한다.
(스팟 AE)
이상에 있어서는, 1프레임 AE의 대상이 되는 화소 영역은, 촬상 소자(1002)의 전 화소에 대응하는 영역인 것으로서 설명했으나, 그 일부의 스폿 영역이여도 된다.
예를 들면, 도 39에 도시된 바와 같이, 인물의 얼굴이 검출되는 것으로 설정된 ROI(관심 영역)(1101)에 대해서 1프레임 AE가 행해지도록 한다. 이 경우, ROI(1101)의 수직방향(V 방향)의 화소행의 화소만이 구동되고, ROI(1101)의 수평방향(H 방향)의 화소열만의 판독이 행해진다. 한편, ROI(1101)가 설정되는 대상은, 얼굴에 한하지 않고, 인물의 전신, 손이나 발 등의 부위, 눈, 코, 입 등의 얼굴 일부이여도 된다.
(촬상 범위의 상하 조도차이가 클 경우의 대책)
상술한 실시형태에 있어서는, 촬상 범위가 되는 화소 영역의 위로부터 아래로 노광 시간을 짧게 함으로써 1프레임 AE가 행하여진다. 그렇지만, 촬상 범위의 위와 아래에서 조도차이가 클 경우, 적절하게 1프레임 AE가 행해지지 않을 우려가 있다.
이에, 도 40에 도시된 바와 같이, 각 IT유닛에 있어서 2단계 (장 노광과 단 노광)의 노광 시간이 설정되도록 한다.
도 40에 있어서는, IT유닛간의 1단계째의 노광 시간의 단계차분은 DIT, 각 IT유닛에 있어서의 1단계째와 2단계째의 노광 시간의 차분(부분 차분)은 DIT2로 나타내진다.
이 경우, IT유닛n의 1단계째의 노광 시간 IT(n)은, ITbase-DIT×n로 표현되며, 2단계째의 노광 시간 IT2(n)은, ITbase-(DIT×n+DIT2)로 나타내진다. 단, IT2(n) <0이 될 경우, IT2(n)은, IT2(n)+ITbase로 나타내지는 것으로 한다.
이에 의해, 촬상 범위의 위와 아래에서 조도차이가 클 경우에도, 적절하게 1프레임 AE를 행하는 것이 가능해진다.
(리드 타이밍의 제어)
상술한 실시형태에 있어서는, IT유닛마다 셔터 타이밍이 어긋나는 것으로 했지만, IT유닛마다 리드 타이밍이 어긋나도록 해도 된다.
이 경우, 도 41에 도시된 바와 같이, 셔터 홀드(1026)는, 스테이트 제어부(1021)의 제어 아래, 카운터 홀드 신호를 리드행 어드레스 카운터(1023)에 공급한다.
구체적으로는, 도 42에 도시된 바와 같이, 카운터 홀드 신호는, 리드 구동시, IT유닛간의 노광 시간의 단계차분 DIT의 기간동안 H가 되고, 각 IT유닛의 리드 시간 IT_UNIT_LEN의 기간에 L이 된다.
한편, 도 42의 예에서는, IT유닛 n의 노광 시간 IT(n)은, ITbase+DIT×n으로 나타내진다.
리드행 어드레스 카운터(1023)는, 카운터 홀드 신호가 H가 되는 기간동안, 그 동작을 정지한다. 이와 같이 하여, 화소 구동부(1003)는, 1프레임 AE를 행할 때에, IT유닛마다 리드 타이밍을 어긋나게 함으로써, 단계적으로 노광 시간을 길게 할 수 있다.
(셔터 타이밍과 리드 타이밍의 제어)
IT유닛마다, 셔터 타이밍과 리드 타이밍의 양쪽이 어긋나도록 해도 된다.
이 경우, 도 43에 도시된 바와 같이, 셔터 홀드(1026)는, 스테이트 제어부(1021)의 제어 하에, 셔터 카운터 홀드 신호를 셔터행 어드레스 카운터(1022)에 공급하는 동시에, 리드 카운터 홀드 신호를 리드행 어드레스 카운터(1023)에 공급한다.
구체적으로는, 도 44에 도시된 바와 같이, 셔터 카운터 홀드 신호는, 셔터 구동시, IT유닛 간의 노광 시간의 단계차분 DIT1 기간동안 H가 되고, 각 IT유닛의 셔터 시간 IT_UNIT_LEN1의 기간에 L이 된다. 또한 리드 카운터 홀드 신호는, 리드 구동시, IT유닛간의 노광 시간의 단계차분 DIT2의 기간동안 H가 되고, 각 IT유닛의 리드 시간 IT_UNIT_LEN2의 기간에 L이 된다.
셔터행 어드레스 카운터(1022)는, 셔터 카운터 홀드 신호가 H가 되는 기간동안, 그 동작을 정지한다. 리드행 어드레스 카운터(1023)는, 리드 카운터 홀드 신호가 H가 되는 기간동안, 그 동작을 정지한다. 특히, 도 44의 예에서는, IT유닛의 V 방향의 반분의 영역(화소행)마다 셔터 타이밍과 리드 타이밍이 어긋나 있다. 이와 같이 하여, 화소 구동부(1003)는, 1프레임 AE를 할 때에, IT유닛의 반분의 영역마다, 단계적으로 노광 시간을 짧게 할 수 있다.
(H 방향의 게인 제어)
상술한 1프레임 AE에 있어서는, IT유닛마다 노광 시간을 변화시킴으로써, V 방향으로 밝기가 다른 1프레임이 얻어지도록 했지만, H 방향에도 밝기가 다른 1프레임이 얻어지도록 할 수 있다.
이 경우, 도 45에 도시된 바와 같이, 컬럼마다 설치되는 증폭기(1111) 각각의 게인을 제어하는 게인 제어부(1112)를 설치한다.
예를 들면, 도 46에 도시된 바와 같이, 게인 제어부(1112)는, IT유닛을 H 방향으로 3블록으로 구분하고, 각 IT유닛에 있어서의 H 방향 블록마다 게인을 제어한다. 도 46의 예에서는, 각 IT유닛에 있어서, 좌측의 H 방향 블록의 게인을 기준으로, 중앙의 H 방향 블록의 게인이 크고, 우측의 H 방향 블록의 게인이 보다 커져 있다. 또한, 중앙의 H 방향 블록의 게인과, 우측의 H 방향 블록의 게인은, 1프레임의 위에서 아래로, IT유닛마다 커져 있다.
이와 같이, 1프레임 AE에 있어서, V 방향에 더해, H 방향으로도 밝기가 다른 1프레임을 얻을 수 있고, 게인의 폭을 넓힐 수 있다.
(에리어 ADC방식의 이미지 센서에의 적용)
본 실시형태의 고체 촬상 장치(1001)는, 프레임내의 에리어 단위로 AD 변환을 행하는 에리어 ADC방식의 이미지 센서로서 구성되어도 된다.
이 경우, 도 47에 나타내지는 화소 구동부(1003)에 있어서, 셔터 에리어 어드레스 카운터(1131)는, 스테이트 제어부(1021)의 제어에 의해, 셔터 구동하는 에리어를 순차 지정한다.
리드 에리어 어드레스 카운터(1132)는, 스테이트 제어부(1021)의 제어에 의해, 리드 구동하는 에리어를 순차 지정한다.
에리어 어드레스 디코더(1133)는, 셔터 에리어 어드레스 카운터(1131)에 의한 지정에 기초하여, 셔터 구동하는 에리어를 선택한다. 또한 에리어 어드레스 디코더(1133)는, 리드 에리어 어드레스 카운터(1132)에 의한 지정에 기초하여, 리드 구동하는 에리어를 선택한다.
에리어 드라이버(1134)는, 에리어 어드레스 디코더(1133)에 의해 선택된 에리어에 구동 신호를 공급함으로써, 그 에리어의 화소를 구동한다.
셔터 홀드(1135)는, 스테이트 제어부(1021)의 제어 하에, 카운터 홀드 신호를 셔터 에리어 어드레스 카운터(1131)에 공급한다.
이 경우, 에리어 마다 노광 시간을 변화시킴으로써, 1프레임 AE가 행하여진다.
예를 들면, 도 48의 예에서는, 1프레임을, H 방향 4×V 방향 5의 20 에리어로 분할한 에리어마다 노광 시간을 변화시키고 있다. 구체적으로는, 에리어 번호(1)의 에리어에서 에리어 번호(20)의 에리어까지, 단계적으로 노광 시간이 짧아지도록, 셔터 타이밍이 제어되고 있다.
그리고, 도 48의 예에서는, 에리어 마다의 화소값에 기초하여 평가값이 산출되며, 에리어 마다의 평가값에 기초하여 최적 노광 시간이 산출된다.
이와 같이, 1프레임 AE에 있어서, V 방향에 더해, H 방향으로도 노광 시간을 변화시킬 수 있다.
한편, 도 47의 구성에 의하면, 촬상 범위내에 설정된 ROI에 대해 1프레임 AE를 행하도록 할 수 있다.
예를 들면, 도 49의 예에서는, 1프레임을, H 방향 6 × V 방향 8의 48 에리어로 분할한 에리어 중, 에리어 번호 13 내지 15, 21 내지 23, 29 내지 31의 9에리어로 이루어지는 ROI(1151)가 설정되어 있다.
그리고, 도 49의 예에서는, ROI(1151)에 포함되는 에리어 마다의 화소값에 기초하여 평가값이 산출되며, 에리어 마다의 평가값에 기초하여 최적 노광 시간이 산출된다.
이와 같이, ADC방식의 이미지 센서에 있어서, ROI만을 대상으로 한 1프레임 AE를 행하도록 할 수 있다.
<2-8. 본 개시에 따른 전자기기의 구성>
본 개시는, 고체 촬상 장치에의 적용에 한정되는 것이 아니며, 전자기기에도 적용가능하다. 여기에서, 전자기기란, 디지털 스틸 카메라나 디지털 비디오 카메라 등의 카메라 시스템이나, 휴대 전화기 등의 촬상 기능을 가지는 전자기기를 말한다. 또한 본 개시는, 전자기기에 탑재되는 모듈 형상의 형태, 즉 카메라 모듈에 적용되어도 된다.
여기에서, 도 50을 참조하여, 본 개시를 적용한 전자기기의 구성예에 대해서 설명한다.
도 50에 도시된 전자기기(1200)는, 광학 렌즈(1201), 셔터 장치(1202), 고체 촬상 장치(1203), 구동 회로(1204), 및, 신호 처리 회로(1205)를 구비하고 있다. 도 50에서는, 고체 촬상 장치(1203)로서, 상술한 본 개시의 고체 촬상 장치(1001)를 전자기기(디지털 스틸 카메라)에 설치했을 경우의 실시형태를 나타낸다.
광학 렌즈(1201)는, 피사체로부터의 상광(입사광)을 고체 촬상 장치(1203)의 촬상면 상에 결상시킨다. 이에 의해, 신호 전하가 일정 기간, 고체 촬상 장치(1203)내에 축적된다. 셔터 장치(1202)는, 고체 촬상 장치(1203)에 대한 광조사 기간 및 차광 기간을 제어한다.
구동 회로(1204)는, 셔터 장치(1202) 및 고체 촬상 장치(1203)에, 구동 신호를 공급한다. 셔터 장치(1202)에 공급되는 구동 신호는, 셔터 장치(1202)의 셔터 동작을 제어하기 위한 신호이다. 고체 촬상 장치(1203)에 공급되는 구동 신호는, 고체 촬상 장치(1203)의 신호 전송 동작을 제어하기 위한 신호이다. 고체 촬상 장치(1203)는, 구동 회로(1204)로부터 공급되는 구동 신호(타이밍 신호)에 의해 신호 전송을 한다. 신호 처리 회로(1205)는, 고체 촬상 장치(1203)로부터 출력된 신호에 대하여 각종의 신호 처리를 행한다. 신호 처리가 행하여진 영상신호는, 메모리 등의 기억 매체로 기억되거나, 모니터에 출력된다.
본 실시형태의 전자기기(1200)에서는, 고체 촬상 장치(1203)에 있어서, 고속이면서 저소비 전력으로, 최적인 노광에서의 촬영을 실현할 수 있으므로, 결과적으로, 저소비 전력의 전자기기를 제공하는 것이 가능해진다.
한편, 본 개시의 실시형태는, 상술한 실시형태에 한정되는 것이 아니며, 본 개시의 요지를 벋어나지 않는 범위에서 다양하게 변경이 가능하다.
더욱이, 본 개시는 이하와 같은 구성을 취할 수 있다.
(1) 화소 어레이부와,
상기 화소 어레이부의 컬럼마다 배열되는 컬럼 AD부와,
촬영 모드에 따라, 상기 컬럼 AD부의 동작을 프로그래밍 가능하도록 제어하는 컬럼 인에이블 제어부를 구비하는 고체 촬상 장치.
(2) 상기 컬럼 인에이블 제어부는, 상기 촬영 모드에 의해 설정된 판독 대상으로 하는 상기 컬럼에 따라, 상기 컬럼 AD부의 동작을 제어하는 (1)에 기재된 고체 촬상 장치.
(3) 상기 컬럼 인에이블 제어부는, 상기 촬영 모드에 의해 설정된 관심 영역의 위치에 따라, 상기 컬럼 AD부의 동작을 제어하는 (1)에 기재된 고체 촬상 장치.
(4) 상기 관심 영역은, 움직임 검출 모드에 있어서 움직임이 검출된 영역인 (3)에 기재된 고체 촬상 장치.
(5) 상기 관심 영역은, 인물 검출 모드에 있어서 인물의 몸 전체 또는 일부가 검출된 영역인 (3)에 기재된 고체 촬상 장치.
(6) 상기 컬럼 인에이블 제어부는, 복수의 파라미터에 기초하여, 상기 컬럼 AD부를 동작시키기 위한 동작 신호의 출력을 제어하는 (1) 내지 (5)의 어느 하나에 기재된 고체 촬상 장치.
(7) 상기 파라미터는, 판독 대상으로 하는 연속하는 상기 컬럼 중, 일단의 상기 컬럼의 컬럼 번호와, 타단의 상기 컬럼의 컬럼 번호를 포함하는 (6)에 기재된 고체 촬상 장치.
(8) 상기 파라미터는, 주기적으로 판독 대상으로 하는 1컬럼끼리의 사이에, 판독 대상으로 하지 않는 연속하는 상기 컬럼의 컬럼수를 포함하는 (6) 또는 (7)에 기재된 고체 촬상 장치.
(9) 상기 파라미터는, 부분적으로 판독 대상으로 하지 않는 연속하는 상기 컬럼의 일단의 컬럼 번호와 컬럼수를 포함하는 (6) 내지 (8)의 어느 하나에 기재된 고체 촬상 장치.
(10) 상기 파라미터는, 프레임 단위로 설정 가능하게 되는 (6) 내지 (9)의 어느 하나에 기재된 고체 촬상 장치.
(11) 상기 컬럼 인에이블 제어부는, 상기 컬럼 AD부에 상기 동작 신호를 출력하는 레지스터를 갖는 (6) 내지 (10)의 어느 하나에 기재된 고체 촬상 장치.
(12) 상기 컬럼 인에이블 제어부는, 상기 컬럼 AD부에 상기 동작 신호를 출력하는 플립플롭을 포함하는 시프트 레지스터를 갖는 (6) 내지 (10)의 어느 것인가에 기재된 고체 촬상 장치.
(13) 상기 컬럼 AD부는, 부하 MOS 트랜지스터를 갖고, 상기 컬럼 인에이블 제어부는, 동작시키지 않는 상기 컬럼에 대응하는 상기 컬럼 AD부가 갖는 상기 부하 MOS 트랜지스터에 공급되는 전류를 차단하는 (1) 내지 (12)의 어느 하나에 기재된 고체 촬상 장치.
(14) 상기 컬럼 AD부는, 비교기를 갖고, 상기 컬럼 인에이블 제어부는, 동작시키지 않는 상기 컬럼에 대응하는 상기 컬럼 AD부가 갖는 상기 비교기에 공급되는 전류의 일부 또는 모두를 차단하는 (1) 내지 (12)의 어느 하나에 기재된 고체 촬상 장치.
(15) 상기 컬럼 AD부는, 카운터를 갖고, 상기 컬럼 인에이블 제어부는, 동작시키지 않는 상기 컬럼에 대응하는 상기 컬럼 AD부가 갖는 상기 카운터에의 입력 클럭의 공급을 정지하는 (1) 내지 (12)의 어느 하나에 기재된 고체 촬상 장치.
(16) 촬영 모드에 따라, 화소 어레이부의 컬럼마다 배열되는 컬럼 AD부의 동작을 프로그래밍 가능하도록 제어하는 고체 촬상 장치의 제어 방법.
(17) 화소 어레이부와,
상기 화소 어레이부의 컬럼마다 배열되는 컬럼 AD부와,
촬영 모드에 따라, 상기 컬럼 AD부의 동작을 프로그래밍 가능하도록 제어하는 컬럼 인에이블 제어부를 갖는 고체 촬상 장치를 구비하는 전자기기.
(18) 1프레임 내에서, 화소 영역을 복수로 분할한 단위 영역마다 다른 노광 시간으로 화소를 구동하는 화소 구동부와,
상기 단위 영역마다의 화소값에 기초하여, 최적 노광 시간을 산출하는 산출부를 구비하고
상기 화소 구동부는, 산출된 상기 최적 노광 시간으로, 다음 프레임 이후의 상기 화소를 구동하는 고체 촬상 장치.
(19) 상기 화소 구동부는, 촬영 모드에 따른 타이밍에서, 상기 1프레임 내에서 상기 단위 영역마다 다른 노광 시간으로 상기 화소를 구동하는 (18)에 기재된 고체 촬상 장치.
(20) 상기 화소 구동부는, 촬상 범위내에서 움직임이 검출되었을 때에, 상기 1프레임 내에서 상기 단위 영역마다 다른 노광 시간으로 상기 화소를 구동하는 (19)에 기재된 고체 촬상 장치.
(21) 상기 화소 구동부는, 일정시간이 경과할 때마다, 상기 1프레임 내에서 상기 단위 영역마다 다른 노광 시간으로 상기 화소를 구동하는 (19)에 기재된 고체 촬상 장치.
(22) 상기 화소 구동부는, 소정의 임계값을 넘는 조도변화가 검출되었을 때에, 상기 1프레임 내에서 상기 단위 영역마다 다른 노광 시간으로 상기 화소를 구동하는 (19)에 기재된 고체 촬상 장치.
(23) 상기 화소 구동부는, 1프레임 내에서 상기 단위 영역마다 셔터 타이밍을 어긋나게 함으로써, 상기 단위 영역마다 다른 노광 시간으로 상기 화소를 구동하는 (18) 내지 (22)의 어느 하나에 기재된 고체 촬상 장치.
(24) 상기 화소 구동부는, 1프레임 내에서 상기 단위 영역마다 리드 타이밍을 어긋나게 함으로써, 상기 단위 영역마다 다른 노광 시간으로 상기 화소를 구동하는 (18) 내지 (22)의 어느 하나에 기재된 고체 촬상 장치.
(25) 상기 산출부는, 상기 단위 영역마다의 휘도값의 평균인 휘도 평균값에 기초하여, 상기 최적 노광 시간을 산출하는 (18) 내지 (24)의 어느 하나에 기재된 고체 촬상 장치.
(26) 상기 산출부는, 상기 단위 영역마다의 상기 휘도 평균값 중, 미리 설정된 유효범위내의 상기 휘도 평균값으로부터 얻어지는 평가값에 기초하여, 상기 최적 노광 시간을 산출하는 (25)에 기재된 고체 촬상 장치.
(27) 상기 산출부는, 상기 단위 영역마다의 상기 휘도 평균값 중, 미리 설정된 목표값에 보다 가까운 상기 휘도 평균값에 대응하는 상기 단위 영역의 상기 노광 시간에 기초하여, 상기 최적 노광 시간을 산출하는 (25)에 기재된 고체 촬상 장치.
(28) 상기 단위 영역은, 상기 화소 영역을 복수의 행마다 분할한 행 유닛 영역인 (18) 내지 (27)의 어느 하나에 기재된 고체 촬상 장치.
(29) 상기 단위 영역은, 에리어 ADC방식에 있어서의 에리어인 (18) 내지 (27)의 어느 하나에 기재된 고체 촬상 장치.
(30) 상기 화소 영역은, 촬상 소자의 전체 화소에 대응하는 영역인 (18) 내지 (29)의 어느 하나에 기재된 고체 촬상 장치.
(31) 상기 화소 영역은, 관심 영역인 (18) 내지 (29)의 어느 하나에 기재된 고체 촬상 장치.
(32) 1프레임 내에서, 화소 영역을 복수로 분할한 단위 영역마다 다른 노광 시간으로 화소를 구동하고,
상기 단위 영역마다의 화소값에 기초하여, 최적 노광 시간을 산출하고,
산출된 상기 최적 노광 시간으로, 다음 프레임 이후의 상기 화소를 구동하는
고체 촬상 장치의 구동 방법.
(33) 1프레임 내에서, 화소 영역을 복수로 분할한 단위 영역마다 다른 노광 시간으로 화소를 구동하는 화소 구동부와,
상기 단위 영역마다의 화소값에 기초하여, 최적 노광 시간을 산출하는 산출부를 갖고,
상기 화소 구동부는, 산출된 상기 최적 노광 시간으로, 다음 프레임 이후의 상기 화소를 구동하는 고체 촬상 장치를 구비하는 전자기기.
1: 고체 촬상 장치
2: 화소
3: 화소 어레이부
5: 컬럼 AD부
6: 컬럼 인에이블 제어부
11: 부하 MOS 트랜지스터
12: 비교기
13: 카운터
30: CPU
31: 컨트롤러
32: 레지스터
40: CPU
41: 시프트 컨트롤러
42: 시프트 레지스터
50: CPU
51: 스킵 디코더
52: 비교기
60: CPU
61: 스킵 디코더
62: 비교기
200: 전자기기
203: 고체 촬상 장치
1001: 고체 촬상 장치
1002: 촬상 소자
1003: 3화소 구동부
1004: ADC
1006: 화상 처리부
1008: 평가값 산출부
1009: 노광 파라미터 산출부
1010: 제어부
1200: 전자기기
1203: 고체 촬상 장치

Claims (33)

  1. 화소 어레이부와,
    상기 화소 어레이부의 컬럼마다 배열되는 컬럼 AD부와,
    촬영 모드에 따라, 상기 컬럼 AD부의 동작을 프로그래밍 가능하도록 제어하는 컬럼 인에이블 제어부를 구비하는 고체 촬상 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 컬럼 인에이블 제어부는, 상기 촬영 모드에 의해 설정된 판독 대상으로 하는 상기 컬럼에 따라, 상기 컬럼 AD부의 동작을 제어하는 고체 촬상 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 컬럼 인에이블 제어부는, 상기 촬영 모드에 의해 설정된 관심 영역의 위치에 따라, 상기 컬럼 AD부의 동작을 제어하는 고체 촬상 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 관심 영역은, 움직임 검출 모드에 있어서 움직임이 검출된 영역인 고체 촬상 장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 관심 영역은, 인물 검출 모드에 있어서 인물의 몸 전체 또는 일부가 검출된 영역인 고체 촬상 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 컬럼 인에이블 제어부는, 복수의 파라미터에 기초하여, 상기 컬럼 AD부를 동작시키기 위한 동작 신호의 출력을 제어하는 고체 촬상 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 파라미터는, 판독 대상으로 하는 연속하는 상기 컬럼 중, 일단의 상기 컬럼의 컬럼 번호와, 타단의 상기 컬럼의 컬럼 번호를 포함하는 고체 촬상 장치.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 파라미터는, 주기적으로 판독 대상으로 하는 1컬럼끼리의 사이에, 판독 대상으로 하지 않는 연속하는 상기 컬럼의 컬럼수를 포함하는 고체 촬상 장치.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 파라미터는, 부분적으로 판독 대상으로 하지 않는 연속하는 상기 컬럼의 일단의 컬럼 번호와 컬럼수를 포함하는 고체 촬상 장치.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 파라미터는, 프레임 단위로 설정 가능하게 되는 고체 촬상 장치.
  11. 제6항에 있어서,
    상기 컬럼 인에이블 제어부는, 상기 컬럼 AD부에 상기 동작 신호를 출력하는 레지스터를 갖는 고체 촬상 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 컬럼 인에이블 제어부는, 상기 컬럼 AD부에 상기 동작 신호를 출력하는 플립플롭을 포함하는 시프트 레지스터를 갖는 고체 촬상 장치.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 컬럼 AD부는, 부하 MOS 트랜지스터를 갖고,
    상기 컬럼 인에이블 제어부는, 동작시키지 않는 상기 컬럼에 대응하는 상기 컬럼 AD부가 갖는 상기 부하 MOS 트랜지스터에 공급되는 전류를 차단하는 고체 촬상 장치.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 컬럼 AD부는, 비교기를 갖고,
    상기 컬럼 인에이블 제어부는, 동작시키지 않는 상기 컬럼에 대응하는 상기 컬럼 AD부가 갖는 상기 비교기에 공급되는 전류의 일부 또는 모두를 차단하는 고체 촬상 장치.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 컬럼 AD부는, 카운터를 갖고,
    상기 컬럼 인에이블 제어부는, 동작시키지 않는 상기 컬럼에 대응하는 상기 컬럼 AD부가 갖는 상기 카운터에의 입력 클럭의 공급을 정지하는 고체 촬상 장치.
  16. 촬영 모드에 따라, 화소 어레이부의 컬럼마다 배열되는 컬럼 AD부의 동작을 프로그래밍 가능하도록 제어하는 고체 촬상 장치의 제어 방법.
  17. 화소 어레이부와,
    상기 화소 어레이부의 컬럼마다 배열되는 컬럼 AD부와,
    촬영 모드에 따라, 상기 컬럼 AD부의 동작을 프로그래밍 가능하도록 제어하는 컬럼 인에이블 제어부를 가지는 고체 촬상 장치를 구비하는 전자기기.
  18. 1프레임 내에서, 화소 영역을 복수로 분할한 단위 영역마다 다른 노광 시간으로 화소를 구동하는 화소 구동부와,
    상기 단위 영역마다의 화소값에 기초하여, 최적 노광 시간을 산출하는 산출부를 구비하고,
    상기 화소 구동부는, 산출된 상기 최적 노광 시간으로, 다음 프레임 이후의 상기 화소를 구동하는 고체 촬상 장치.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 화소 구동부는, 촬영 모드에 따른 타이밍에서, 상기 1프레임 내에서 상기 단위 영역마다 다른 노광 시간으로 상기 화소를 구동하는 고체 촬상 장치.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 화소 구동부는, 촬상 범위내에서 움직임이 검출되었을 때에, 상기 1프레임 내에서 상기 단위 영역마다 다른 노광 시간으로 상기 화소를 구동하는 고체 촬상 장치.
  21. 제19항에 있어서,　
    상기 화소 구동부는, 일정시간이 경과할 때마다, 상기 1프레임 내에서 상기 단위 영역마다 다른 노광 시간으로 상기 화소를 구동하는 고체 촬상 장치.
  22. 제19항에 있어서,　
    상기 화소 구동부는, 소정의 임계값을 넘는 조도변화가 검출되었을 때에, 상기 1프레임 내에서 상기 단위 영역마다 다른 노광 시간으로 상기 화소를 구동하는 고체 촬상 장치.
  23. 제18항에 있어서,
    상기 화소 구동부는, 1프레임 내에서 상기 단위 영역마다 셔터 타이밍을 어긋나게 함으로써, 상기 단위 영역마다 다른 노광 시간으로 상기 화소를 구동하는 고체 촬상 장치.
  24. 제18항에 있어서,　
    상기 화소 구동부는, 1프레임 내에서 상기 단위 영역마다 리드 타이밍을 어긋나게 함으로써, 상기 단위 영역마다 다른 노광 시간으로 상기 화소를 구동하는 고체 촬상 장치.
  25. 제18항에 있어서,
    상기 산출부는, 상기 단위 영역마다의 휘도값의 평균인 휘도 평균값에 기초하여, 상기 최적 노광 시간을 산출하는 고체 촬상 장치.
  26. 제25항에 있어서,
    상기 산출부는, 상기 단위 영역마다의 상기 휘도 평균값 중, 미리 설정된 유효범위 내의 상기 휘도 평균값으로부터 얻어지는 평가값에 기초하여, 상기 최적 노광 시간을 산출하는 고체 촬상 장치.
  27. 제25항에 있어서,
    상기 산출부는, 상기 단위 영역마다의 상기 휘도 평균값 중, 미리 설정된 목표값에 보다 가까운 상기 휘도 평균값에 대응하는 상기 단위 영역의 상기 노광 시간에 기초하여, 상기 최적 노광 시간을 산출하는 고체 촬상 장치.
  28. 제18항에 있어서,
    상기 단위 영역은, 상기 화소 영역을 복수의 행마다 분할한 행 유닛 영역인 고체 촬상 장치.
  29. 제18항에 있어서,
    상기 단위 영역은, 에리어 ADC방식에 있어서의 에리어인 고체 촬상 장치.
  30. 제18항에 있어서,
    상기 화소 영역은, 촬상 소자의 전체 화소에 대응하는 영역인 고체 촬상 장치.
  31. 제18항에 있어서,
    상기 화소 영역은, 관심 영역인 고체 촬상 장치.
  32. 1프레임 내에서, 화소 영역을 복수로 분할한 단위 영역마다 다른 노광 시간으로 화소를 구동하고,
    상기 단위 영역마다의 화소값에 기초하여, 최적 노광 시간을 산출하고,
    산출된 상기 최적 노광 시간으로, 다음 프레임 이후의 상기 화소를 구동하는
    고체 촬상 장치의 구동 방법.
  33. 1프레임 내에서, 화소 영역을 복수로 분할한 단위 영역마다 다른 노광 시간으로 화소를 구동하는 화소 구동부와,
    상기 단위 영역마다의 화소값에 기초하여, 최적 노광 시간을 산출하는 산출부를 갖고,
    상기 화소 구동부는, 산출된 상기 최적 노광 시간으로, 다음 프레임 이후의 상기 화소를 구동하는 고체 촬상 장치를 구비하는 전자기기.
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