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KR101721274B1 - 촬상 소자, 촬상 장치, 전자 기기 및 촬상 방법 - Google Patents

촬상 소자, 촬상 장치, 전자 기기 및 촬상 방법 Download PDF

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KR101721274B1
KR101721274B1 KR1020120143180A KR20120143180A KR101721274B1 KR 101721274 B1 KR101721274 B1 KR 101721274B1 KR 1020120143180 A KR1020120143180 A KR 1020120143180A KR 20120143180 A KR20120143180 A KR 20120143180A KR 101721274 B1 KR101721274 B1 KR 101721274B1
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KR
South Korea
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pixel
pixels
control signal
line
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Inventor
야스타카 키무라
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소니 주식회사
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Publication date
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Abstract

특정 방향에서의 1라인을 구성하는 복수의 화소의 노광 타이밍이 적어도 3패턴이 되도록 각 화소의 노광 시작 및 종료 타이밍을 제어하기 위한 화소 전송 제어 신호선을 상기 1라인마다 적어도 3개 구비하는 것을 특징으로 하는 촬상 소자가 제공된다.

Description

촬상 소자, 촬상 장치, 전자 기기 및 촬상 방법{IMAGE SENSOR, IMAGING APPARATUS, ELECTRONIC DEVICE, AND IMAGING METHOD}
삭제
본 기술은, 촬상 소자에 관한 것이다. 상세하게는, 복수의 화소에 관해 복수의 노광 타이밍에서 판독을 행하는 촬상 소자, 이것을 구비하는 촬상 장치, 전자 기기, 및, 이들에서의 촬상 방법에 관한 것이다.
근래, 인물 등의 피사체를 촬상하여 화상(화상 데이터)을 생성하고, 이 생성된 화상(화상 데이터)을 화상 콘텐츠(화상 파일)로서 기록하는 전자 기기(예를 들면, 디지털 스틸 카메라 등의 촬상 장치)가 보급되어 있다. 이러한 전자 기기에 사용되는 촬상 소자로서, CCD(Charge Coupled Device) 센서나 CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor) 센서 등이 보급되어 있다.
예를 들면, 장시간 노광 화상을 생성하기 위한 화소와 단시간 노광 화상을 생성하기 위한 화소가 촬상면에 나열하여 배치되어 있는 촬상 소자가 제안되어 있다(예를 들면, 특허 문헌 1 참조).
특허 문헌 1 : 일본 특개2010-62785호 공보
상술한 종래 기술에서는, 카메라 떨림을 적절히 보정한 고(高)다이내믹 레인지화상을 생성할 수 있다.
이와 같이, 상술한 종래 기술에서는, 적절히 보정된 화상을 생성할 수 있다. 그러나, 근래에는, 화소의 미세화가 진행하고 있다. 이 때문에, 화소의 미세화에 대응하기 위한 적절한 촬상 제어를 행하여, 화소의 미세화에 응한 적절한 화상을 생성하는 것이 중요하다.
본 기술은 이와 같은 상황을 감안하여 산출된 것으로, 적절한 촬상 제어를 행하는 것을 목적으로 한다.
본 기술은, 상술한 문제점을 해소하기 위해 이루어진 것으로, 그 제 1의 측면은, 특정 방향에서의 1라인을 구성하는 복수의 화소의 노광 타이밍이 적어도 3패턴이 되도록 각 화소의 노광 시작 및 종료 타이밍을 제어하기 위한 화소 전송 제어 신호선을 상기 1라인마다 적어도 3개 구비하는 촬상 소자 및 그 촬상 방법이다. 이에 의해, 각 화소의 노광 시작 및 종료 타이밍을 제어하여, 특정 방향에서의 1라인을 구성하는 복수의 화소의 노광 타이밍을 적어도 3패턴으로 한다는 작용을 가져온다.
또한, 이 제 1의 측면에서, 상기 특정 방향에서 상기 복수의 화소를 구성하는 제 1의 분광 감도의 화소 및 제 2의 분광 감도의 화소가 교대로 배치되는 제 1 라인과, 상기 특정 방향에서 상기 복수의 화소를 구성하는 제 1의 분광 감도의 화소 및 제 3의 분광 감도의 화소가 교대로 배치되는 제 2 라인이, 상기 특정 방향에 직교하는 직교 방향에서 교대로 배치되도록 하여도 좋다. 이에 의해, 제 1 라인 및 제 2 라인이 직교 방향에서 교대로 배치되는 촬상 소자에 관해, 특정 방향에서의 1라인을 구성하는 복수의 화소의 노광 타이밍을 적어도 3패턴으로 한다는 작용을 가져온다.
또한, 이 제 1의 측면에서, 상기 제 1 라인에서의 상기 화소 전송 제어 신호선중의 적어도 2개의 화소 전송 제어 신호선을 이용하여, 상기 제 1 라인을 구성하는 일부의 화소를 소정 기간 내에 연속한 노광에 의해 장시간 노광 화상을 생성하기 위한 제 1 화소로 하고, 상기 제 1 라인을 구성하는 다른 화소를 상기 소정 기간 내에 단속한 노광에 의해 복수의 단시간 노광 화상을 생성하기 위한 제 2화소로 하고, 상기 제 2 라인에서의 상기 화소 전송 제어 신호선중의 적어도 2개의 화소 전송 제어 신호선을 이용하여, 상기 제 2 라인을 구성하는 일부의 화소를 상기 제 1 화소로 하고, 상기 제 2 라인을 구성하는 다른 화소를 상기 제 2화소로 하도록 하여도 좋다. 이에 의해, 제 1 라인에서의 적어도 2개의 화소 전송 제어 신호선을 이용하여, 제 1 라인을 구성하는 일부의 화소를 제 1 화소로 하고, 제 1 라인을 구성하는 다른 화소를 제 2화소로 하고, 제 2 라인에서의 적어도 2개의 화소 전송 제어 신호선을 이용하여, 제 2 라인을 구성하는 일부의 화소를 제 1 화소로 하고, 제 2 라인을 구성하는 다른 화소를 제 2화소로 한다는 작용을 가져온다.
또한, 이 제 1의 측면에서, 상기 화소 전송 제어 신호선을 이용하여, 상기 특정 방향에서의 소정수의 화소와 상기 직교 방향에서의 상기 소정수의 화소가 계단형상(階段狀)으로 연결되는 제 1 화소군을 상기 제 1 화소로 하고, 상기 특정 방향에서의 상기 소정수의 화소와 상기 직교 방향에서의 상기 소정수의 화소가 계단형상으로 연결되는 제 2화소군을 상기 제 2화소로 하고, 상기 제 1 화소군 및 상기 제 2화소군이 상기 특정 방향에서 교대로 배치되도록 하여도 좋다. 이에 의해, 제 1 화소군 및 제 2화소군이 특정 방향에서 교대로 배치되도록 한다는 작용을 가져온다.
또한, 이 제 1의 측면에서, 상기 1라인에서, 상기 화소 전송 제어 신호선중의 적어도 2개의 화소 전송 제어 신호선을 이용하여, 상기 제 1 화소를 구성하는 상기 제 1의 분광 감도의 화소의 노광 기간을, 상기 제 1 화소를 구성하는 상기 제 2의 분광 감도의 화소 또는 상기 제 3의 분광 감도의 화소의 노광 기간보다도 짧게하도록 하여도 좋다. 이에 의해, 1라인에서, 적어도 2개의 화소 전송 제어 신호선을 이용하여, 제 1 화소를 구성하는 제 1의 분광 감도의 화소의 노광 기간을, 제 1 화소를 구성하는 제 2의 분광 감도의 화소 또는 제 3의 분광 감도의 화소의 노광 기간보다도 짧게 한다는 작용을 가져온다.
또한, 이 제 1의 측면에서, 상기 1라인에서, 상기 화소 전송 제어 신호선중의 적어도 2개의 화소 전송 제어 신호선을 이용하여, 상기 제 2화소를 구성하는 상기 제 1의 분광 감도의 화소의 노광 기간을, 상기 제 2화소를 구성하는 상기 제 2의 분광 감도의 화소 또는 상기 제 3의 분광 감도의 화소의 노광 기간보다도 짧게하도록 하여도 좋다. 이에 의해, 1라인에서, 적어도 2개의 화소 전송 제어 신호선을 이용하여, 제 2화소를 구성하는 제 1의 분광 감도의 화소의 노광 기간을, 제 2화소를 구성하는 제 2의 분광 감도의 화소 또는 제 3의 분광 감도의 화소의 노광 기간보다도 짧게 한다는 작용을 가져온다.
또한, 이 제 1의 측면에서, 상기 제 1의 분광 감도의 화소와, 상기 제 2의 분광 감도의 화소와, 상기 제 3의 분광 감도의 화소의 배열을 베이어 배열로 하도록 하여도 좋다. 이에 의해, 그 베이어 배열에서, 각 화소의 노광 시작 및 종료 타이밍을 제어하여, 특정 방향에서의 1라인을 구성하는 복수의 화소의 노광 타이밍을 적어도 3패턴으로 한다는 작용을 가져온다.
또한, 이 제 1의 측면에서, 상기 직교 방향에서 인접하는 2개의 상기 제 1 라인을 구성하는 각 화소에 관해 상기 직교 방향의 라인 단위로 동일 종류의 화소를 가산하고, 상기 직교 방향에서 인접하는 2개의 상기 제 2 라인을 구성하는 각 화소에 관해 상기 직교 방향의 라인 단위로 동일 종류의 화소를 가산함에 의해, 당해 가산 후의 화소 신호의 배열을 베이어 배열로 하도록 하여도 좋다. 이에 의해, 직교 방향에서 인접하는 2개의 제 1 라인을 구성하는 각 화소에 관해, 직교 방향의 라인 단위로 동일 종류의 화소를 가산하고, 직교 방향에서 인접하는 2개의 제 2 라인을 구성하는 각 화소에 관해, 직교 방향의 라인 단위로 동일 종류의 화소를 가산함에 의해, 그 가산 후의 화소 신호의 배열을 베이어 배열로 한다는 작용을 가져온다.
또한, 이 제 1의 측면에서, 상기 1라인에서, 상기 복수의 화소를 구성하는 상기 제 1의 분광 감도의 화소에 접속되는 화소 전송 제어 신호선을 적어도 1개로 하고, 상기 복수의 화소를 구성하는 상기 제 2의 분광 감도의 화소 또는 상기 제 3의 분광 감도의 화소에 접속되는 화소 전송 제어 신호선을 적어도 2개로 하도록 하여도 좋다. 이에 의해, 1라인에서, 복수의 화소를 구성하는 제 1의 분광 감도의 화소에 접속되는 화소 전송 제어 신호선을 적어도 1개로 하고, 복수의 화소를 구성하는 제 2의 분광 감도의 화소 또는 제 3의 분광 감도의 화소에 접속되는 화소 전송 제어 신호선을 적어도 2개로 하는 촬상 소자를 이용한다는 작용을 가져온다.
또한, 이 제 1의 측면에서, 상기 제 2의 분광 감도의 화소 또는 상기 제 3의 분광 감도에 접속되는 적어도 2개의 화소 전송 제어 신호선의 사이에, 상기 제 1의 분광 감도의 화소에 접속되는 적어도 1개의 화소 전송 제어 신호선을 배치하도록 하여도 좋다. 이에 의해, 제 2의 분광 감도의 화소 또는 제 3의 분광 감도에 접속되는 적어도 2개의 화소 전송 제어 신호선의 사이에, 제 1의 분광 감도의 화소에 접속되는 적어도 1개의 화소 전송 제어 신호선을 배치하는 촬상 소자를 이용한다는 작용을 가져온다.
또한, 이 제 1의 측면에서, 상기 제 1의 분광 감도의 화소를, G화소로 하고, 상기 제 2의 분광 감도의 화소를, R화소로 하고, 상기 제 3의 분광 감도의 화소를, B화소로 하도록 하여도 좋다. 이에 의해, G화소, R화소, B화소에 의해 구성되는 촬상 소자를 이용한다는 작용을 가져온다.
또한, 이 제 1의 측면에서, 상기 복수의 화소는, 상기 특정 방향에서 인접하는 2개의 화소 사이에서 하나의 A/D 변환기를 공유하고, 상기 화소 전송 제어 신호선중의 적어도 2개의 화소 전송 제어 신호선을 이용하여 상기 인접하는 2개의 화소의 노광 타이밍을 비켜놓도록 하여도 좋다. 이에 의해, 적어도 2개의 화소 전송 제어 신호선을 이용하여, 인접하는 2개의 화소의 노광 타이밍을 비켜놓는다는 작용을 가져온다.
또한, 이 제 1의 측면에서, 상기 특정 방향에서의 복수의 화소와 상기 직교 방향에서의 복수의 화소에 의해 구성되는 화소군에서 하나의 플로팅 디퓨전을 공유하도록 하여도 좋다. 이에 의해, 특정 방향에서의 복수의 화소와, 직교 방향에서의 복수의 화소에 의해 구성되는 화소군에서 하나의 플로팅 디퓨전을 공유한다는 작용을 가져온다.
또한, 본 기술의 제 2의 측면은, 특정 방향에서의 1라인을 구성하는 복수의 화소의 노광 타이밍이 적어도 3패턴이 되도록 각 화소의 노광 시작 및 종료 타이밍을 제어하기 위한 화소 전송 제어 신호선을 상기 1라인마다 적어도 3개 구비하는 촬상 소자와, 상기 촬상 소자로부터 출력된 화상 신호에 관해 화상 처리를 시행하는 화상 처리부를 구비하는 촬상 장치 및 그 촬상 방법이다. 이에 의해, 각 화소의 노광 시작 및 종료 타이밍을 제어하여, 특정 방향에서의 1라인을 구성하는 복수의 화소의 노광 타이밍을 적어도 3패턴으로 하는 촬상 소자로부터 출력된 화상 신호에 관해 화상 처리를 시행한다는 작용을 가져온다.
또한, 본 기술의 제 3의 측면은, 특정 방향에서의 1라인을 구성하는 복수의 화소의 노광 타이밍이 적어도 3패턴이 되도록 각 화소의 노광 시작 및 종료 타이밍을 제어하기 위한 화소 전송 제어 신호선을 상기 1라인마다 적어도 3개 구비하는 촬상 소자와, 상기 촬상 소자로부터 출력된 화상 신호에 관해 화상 처리를 시행하는 화상 처리부와, 상기 화상 처리가 시행된 화상 신호의 출력 제어 또는 기록 제어를 행하는 제어부를 구비하는 전자 기기 및 그 촬상 방법이다. 이에 의해, 각 화소의 노광 시작 및 종료 타이밍을 제어하여, 특정 방향에서의 1라인을 구성하는 복수의 화소의 노광 타이밍을 적어도 3패턴으로 하는 촬상 소자로부터 출력된 화상 신호에 관해 화상 처리를 시행하고, 이 화상 신호의 출력 제어 또는 기록 제어를 행하는다는 작용을 가져온다.
본 기술에 의하면, 적절한 촬상 제어를 행할 수가 있다는 우수한 효과를 이룰 수 있다.
도 1은 본 기술의 제 1의 실시의 형태에서의 촬상 소자(100)의 수광부에 장착되는 컬러 필터의 화소 배열의 한 예를 도시하는 도면.
도 2는 본 기술의 제 1의 실시의 형태에서의 촬상 소자(100)에 구비되어 있는 화소(10)의 기본 회로의 구성례를 도시하는 도면.
도 3은 본 기술의 제 1의 실시의 형태에서의 촬상 소자(100)의 화소 제어 회로 및 화소 배선의 구성례를 도시하는 도면.
도 4는 본 기술의 제 1의 실시의 형태에서의 촬상 소자(100)를 구성하는 각 화소에의 제어 신호를 모식적으로 도시하는 타이밍 차트.
도 5는 본 기술의 제 1의 실시의 형태에서의 촬상 소자(100)의 수광부에 장착되는 컬러 필터의 화소 배열의 한 예를 도시하는 도면.
도 6은 본 기술의 제 1의 실시의 형태에서의 촬상 소자(100)를 구성하는 각 화소에의 제어 신호를 모식적으로 도시하는 타이밍 차트.
도 7은 본 기술의 제 1의 실시의 형태에서의 촬상 소자(100)의 수광부에 장착되는 컬러 필터의 화소 배열의 한 예를 도시하는 도면.
도 8은 본 기술의 제 1의 실시의 형태에서의 촬상 소자(100)를 구성하는 각 화소에의 제어 신호를 모식적으로 도시하는 타이밍 차트.
도 9는 본 기술의 제 1의 실시의 형태에서의 촬상 소자(100)를 구성하는 각 화소에의 제어 신호를 모식적으로 도시하는 타이밍 차트.
도 10은 본 기술의 제 1의 실시의 형태에서의 촬상 소자(100)를 구성하는 각 화소에의 제어 신호를 모식적으로 도시하는 타이밍 차트.
도 11은 본 기술의 제 2의 실시의 형태에서의 촬상 소자(300)의 화소 제어 회로 및 화소 배선의 구성례를 도시하는 도면.
도 12는 본 기술의 제 2의 실시의 형태에서의 촬상 소자(300)를 구성하는 각 화소에의 제어 신호를 모식적으로 도시하는 타이밍 차트.
도 13은 본 기술의 제 3의 실시의 형태에서의 촬상 소자(500)의 수광부에 장착되는 컬러 필터의 화소 배열의 한 예를 도시하는 도면.
도 14는 본 기술의 제 3의 실시의 형태에서의 촬상 소자(500)를 구성하는 화소에 관해 행하여진 화소 가산 후의 출력례를 도시하는 도면.
도 15는 본 기술의 제 3의 실시의 형태에서의 촬상 소자(500)에 구비되어 있는 화소의 기본 회로의 구성례를 도시하는 도면.
도 16은 본 기술의 제 3의 실시의 형태에서의 촬상 소자(500)의 화소 제어 회로 및 화소 배선의 구성례를 도시하는 도면.
도 17은 본 기술의 제 3의 실시의 형태에서의 촬상 소자(500)를 구성하는 각 화소에의 제어 신호를 모식적으로 도시하는 타이밍 차트.
도 18은 본 기술의 제 3의 실시의 형태에서의 촬상 소자(500)를 구성하는 각 화소에의 제어 신호를 모식적으로 도시하는 타이밍 차트.
도 19는 본 기술의 제 4의 실시의 형태에서의 촬상 소자(700)에 구비되어 있는 화소의 기본 회로의 구성례를 도시하는 도면.
도 20은 본 기술의 제 4의 실시의 형태에서의 촬상 소자(700)의 화소 제어 회로 및 화소 배선의 구성례를 도시하는 도면.
도 21은 기술의 제 4의 실시의 형태에서의 촬상 소자(700)를 구성하는 각 화소에의 제어 신호를 모식적으로 도시하는 타이밍 차트.
도 22는 본 기술의 제 5의 실시의 형태에서의 촬상 소자를 구성하는 화소 및 화소 전송 제어 신호선의 레이아웃의 한 예를 모식적으로 도시하는 도면.
도 23은 본 기술의 실시의 형태에서의 촬상 장치(800)의 기능 구성례를 도시하는 블록도.
이하, 본 기술을 실시하기 위한 형태(이하, 실시의 형태라고 칭한다)에 관해 설명한다. 설명은 이하의 순서에 의해 행한다.
1. 제 1의 실시의 형태(수평 방향의 1라인상에 화소 전송 제어 신호선을 3개 마련하는 예)
2. 제 2의 실시의 형태(수직 방향의 2화소가 하나의 A/D 변환기를 공유하는 촬상 소자의 예)
3. 제 3의 실시의 형태(각 화소로부터 판독된 신호를 가산하여 이용하는 촬상 소자의 예)
4. 제 4의 실시의 형태(8화소 공유 화소를 이용하는 촬상 소자의 예)
5. 제 5의 실시의 형태(화소 전송 제어 신호선의 레이아웃례)
6. 적용례
<1. 제 1의 실시의 형태>
[컬러 필터의 화소 배열례]
도 1은, 본 기술의 제 1의 실시의 형태에서의 촬상 소자(100)의 수광부에 장착되는 컬러 필터의 화소 배열의 한 예를 도시하는 도면이다. 도 1에서, 각 사각형은 화소를 모식적으로 도시하는 것이다.
또한, 본 기술의 제 1의 실시의 형태에서는, G(Green : 녹), R(Red : 적), B(Blue : 청)로 이루어지는 RGB 3색의 컬러 필터(CF : Color Filter)를 예로서 나타낸다. 여기서, 내부에 사선이 붙여지지 않은 사각형은 장시간 노광 화소를 나타내고, 내부에 사선이 붙여진 사각형은 단시간 노광 화소를 나타낸다.
여기서, 장시간 노광 화소는, 일정한 노광 기간 내에 연속하여 노광(장시간 노광)하여 판독하는 화소이다. 또한, 단시간 노광 화소는, 일정한 노광 기간 내에 단속적으로 노광(단시간 노광)하고 그 때마다 판독을 행하는 화소이다.
또한, 각 사각형의 내부에는, 컬러 필터의 종류를 나타내는 기호를 나타낸다. 예를 들면, G화소중의 장시간 노광 화소에는 「GL」를 붙이고, 단시간 노광 화소에는 「GS」를 붙인다. 또한, R화소중의 장시간 노광 화소에는 「RL」를 붙이고, 단시간 노광 화소에는 「RS」를 붙인다. 또한, B화소중의 장시간 노광 화소에는 「BL」를 붙이고, 단시간 노광 화소에는 「BS」를 붙인다.
이와 같이, 촬상 소자(100)에서는, 제 1 화소군(단시간 노광 화소군)과, 제 2화소군(장시간 노광 화소군)이 수평 방향에서 교대로 배치되어 있다. 여기서, 제 1 화소군(단시간 노광 화소군)은, 수평 방향으로 3개 나열하여 배치되어 있는 제 1 화소(단시간 노광 화소)와, 수직 방향으로 3개 나열하여 배치되어 있는 제 1 화소(단시간 노광 화소)가 계단형상으로 연결되는 화소군이다. 즉, 제 1 화소군(단시간 노광 화소군)은, 내부에 사선이 붙여진 사각형으로 이루어지는 화소군이다. 또한, 제 2화소군(장시간 노광 화소군)은, 수평 방향으로 3개 나열하여 배치되어 있는 제 2화소(장시간 노광 화소)와, 수직 방향으로 3개 나열하여 배치되어 있는 제 2화소(장시간 노광 화소)가 계단형상으로 연결되는 화소군이다. 즉, 제 2화소군(장시간 노광 화소군)은, 내부에 사선이 붙여지지 않은 사각형으로 이루어지는 화소군이다. 또한, 본 기술의 제 1의 실시의 형태에서는, 도 1에 도시하는 구성을, SVE(Spatially Varying Exposure) 지그재그 감도(感度) 패턴이라고 칭하여 설명한다. 또한, 1프레임 내의 촬상에서, 통상으로는, 전(全) 화소에 관해 동일한 노광 기간에서 촬상된다. 이에 대해, SVE는, 1프레임 내의 촬상에서, 1프레임 내에서 주기적으로 노광 기간을 바꾸어서 촬상하고, 신호 처리 기술을 이용하여 광(廣)다이내믹 레인지화(化) 등의 효과를 실현하는 촬상 방법이다.
또한, 촬상 소자(100)에서는, 제 1의 분광 감도의 화소(예를 들면, G화소)와, 제 2의 분광 감도의 화소(예를 들면, R화소)와, 제 3의 분광 감도의 화소(예를 들면, B화소)의 배열이 베이어 배열로 된다.
이와 같이, 본 기술의 제 1의 실시의 형태는, 1프레임 내의 감도를 2종류로 하는 화소 감도 패턴을 CIS(CMOS Image Sensor)상에서 실현하기 위한 것이다. 예를 들면, 화소의 노광 기간을 다른 노광 기간으로 함에 의해, 감도를 변경할 수 있다.
[화소의 기본 회로의 구성례]
도 2는, 본 기술의 제 1의 실시의 형태에서의 촬상 소자(100)에 구비되어 있는 화소(10)의 기본 회로의 구성례를 도시하는 도면이다. 도 2에서는, 일반적인 화소 공유를 행하지 않는 4Tr 구성의 CIS의 화소 회로의 구성례를 나타낸다.
화소(10)는, 수광부인 포토 다이오드(PD)(11)와, 플로팅 디퓨전(FD)(12)과, 4개의 MOS-FET(M1 내지 M4)(21 내지 24)에 의해 구성되어 있다. 또한, 화소(10)는, 화소 전송 제어 신호선(화소 전송 게이트 제어 신호선)(TRG)(31)과, 화소 판독선택 제어 신호선(SEL)(32)과, 수직 신호선(판독선)(VSL)(33)과, 화소 리셋 제어 신호선(RST)(34)에 접속되어 있다.
화소에 조사된 광은, PD(11)에서 전자로 변환되고, 광량에 응한 전하가 PD(11)에 축적된다. MOS-FET(M1)(21)는, PD(11)와 FD(12)와의 사이의 전하 전송을 제어한다. MOS-FET(M1)(21)의 게이트 전극에 화소 전송 제어 신호선(TRG)(31)의 신호가 인가됨에 의해, PD(11)에 축적된 전하가, FD(12)에 전송된다. FD(12)는, MOS-FET(M3)(23)의 게이트 전극과 연결되어 있다. MOS-FET(M4)(24)의 게이트 전극에 화소 판독선택 제어 신호선(SEL)(32)의 제어 신호가 인가되어 있면, 수직 신호선(VSL)(33)으로부터 FD(12)에 축적된 전하에 응한 전압을 신호로서 판독할 수 있다. MOS-FET(M2)(22)의 게이트 전극에 화소 리셋 제어 신호선(RST)(34)의 리셋 신호가 인가되면, FD(12)에 축적된 전하는, MOS-FET(M2)(22)를 통하여 흐르기 때문에, 전하 축적 상태가 리셋된다.
[화소 제어 회로 및 화소 배선의 구성례]
도 3은, 본 기술의 제 1의 실시의 형태에서의 촬상 소자(100)의 화소 제어 회로 및 화소 배선의 구성례를 도시하는 도면이다.
촬상 소자(100)는, 수직 주사 제어 회로(110)와, 수평 전송 회로(120)와, A/D(Analog/Digital) 변환기(131 내지 138)와, 메모리(141 내지 148)와, 복수의 화소(화소(R1) 내지 화소(B48))를 구비한다. 또한, 복수의 화상(화소(R1) 내지 화소(B48))는, 도 2에 도시하는 구조를 구비하는 화소이고, 촬상 소자(100)에서 2차원 정방격자형상으로 배치되어 있다. 또한, 화소를 나타내는 각 사각형의 내부에는, 컬러 필터의 종류(R, G, B) 및 식별 번호(1 내지 48)를 붙여서 나타낸다.
또한, 일반적으로, 촬상 소자의 종방향의 나열을 칼럼이라고 칭하고, 횡방향의 나열을 로우라고 칭한다. 이 때문에, 이하에서는, 칼럼 및 로우의 명칭을 적절히 이용하여 설명한다. 또한, 이 예에서는, 촬상 소자(100)에서, 일부의 화소(화소(R1) 내지 화소(B48))와, 이에 관련되는 각 부분을 대표하여 나타내고, 다른 구성에 관한 도시 및 설명을 생략한다.
수직 주사 제어 회로(110)는, 로우 방향으로 배선되어 있는 각 신호선(RST, TRG, SEL)을 제어함에 의해, 각 화소와, 수직 신호선(VSL)과의 사이의 스위치를 온/오프 하는 것이다. 또한, 각 신호선의 제어에 관해서는, 도 4, 도 6, 도 8 내지 도 10 등을 참조하여 상세히 설명한다.
수평 전송 회로(120)는, 메모리(141 내지 148)에 보존되어 있는 디지털 데이터를 수평 전송하기 위한 회로이다.
A/D 변환기(131 내지 138)는, 아날로그값인 각 화소로부터의 화상 데이터를 디지털 데이터(디지털값)로 변환하는 A/D 변환기이다.
메모리(141 내지 148)는, A/D 변환기(131 내지 138)에 의해 변환된 디지털 데이터를 순차적으로 보존하는 메모리이다.
또한, 수직 칼럼 방향으로 수직 신호선(판독선)(VSL)(151 내지 158)이 배선되어 있고, 동일어 수직 칼럼상에 있는 화소가 하나의 판독선을 공유한다. 또한, 수직 신호선(VSL)(151 내지 158)은, 수평 전송 회로(120)에 의해 배타적으로 출력 단자(121)와 접속된다. 여기서, 화소(R1, G2) 등(도 1에 도시하는 화소에 첨자「L」가 붙여져 있는 화소)는, 일정한 노광 기간 내에 연속하여 노광(장시간 노광)하여 최후에 판독하는 화소(장시간 노광 화소)이다. 또한, 화소(R3, R7) 등(도 1에 도시하는 화소에 첨자「S」가 붙여져 있는 화소)는, 일정한 노광 기간 내에 단속적으로 노광(단시간 노광)하고 그 때마다 판독을 행하는 화소(단시간 노광 화소)이다.
이와 같이, 수직 주사 제어 회로(110)의 선택 제어에 의해, 어느 하나의 화소를 출력 단자(121)와 접속시킬 수 있다. 이 때문에, 각 화소를 순차적으로 선택하면서 시분할로 전 화소의 신호를 판독할 수 있다.
또한, 촬상 소자(100)에는, 수평 방향의 각 라인에서, 화소 전송 제어 신호선(TRG)(162, 163) 등과, 화소 판독선택 제어 신호선(SEL)(165) 등과, 화소 리셋 제어 신호선(RST)(161) 등이 배선되어 있다. 또한, SVE 지그재그 감도 패턴에 맞추어서, R화소 또는 B화소는, 1색화소 건너뛰어 화소 전송 제어 신호선(TRG)이 접속되어 있다.
여기서, 도 1에 도시하는 감도 패턴을 실현하기 위한 수평 방향의 1라인에서의 화소 전송 제어 신호선(TRG)에 관해 설명한다. 예를 들면, 도 1에 도시하는 SVE 지그재그 감도 패턴에서의 수평 라인 방향에 주목하면, 1라인에 존재하는 감도는 2종류이다. 이 때문에, 수평 방향의 1라인상에, 2종류의 노광 기간을 갖기 위해서는, 화소 전송 제어 신호선(TRG)이 최저 2개 필요해진다.
여기서, 근래, 화소의 미세화가 진행되는 중에서, 컬러 필터의 감도차가 화질에 영향을 미친다는 현상이 일어나 오고 있다. 이 감도차의 영향을 적게 하는 방법으로서, 색별(色別) 셔터 기구라는 방식을 이용하는 것이 생각된다. 이 색별 셔터 기구는, 각 화소의 필터색마다 노광 기간을 변경하여, 감도차에 의한 영향을 적게 하는 방법이다. 또한, 각 화소의 필터색마다 노광 기간을 변경하는 경우에는, 예를 들면, 감도가 나쁜 색화소(예를 들면, B화소 및 R화소)는 노광 기간을 늘리고, 감도가 좋은 색화소(예를 들면, G화소)는 노광 기간을 줄인다. 또한, 노광 기간의 차이에 관해서는, 연산 처리로 적절히, 차분이 없어지는 방향의 처리를 행한다.
이 색별 셔터 기구를 행하기 위해서는, 색마다 다른 타이밍에서 화소를 리셋하는 기구가 필요해진다. 여기서, 베이어 배열을 생각하면, 수평 방향에서의 1라인상에 색정보는 2종류 존재한다. 이 때문에, 색화소마다 접속되는 화소 전송 제어 신호선이 최저 2개 필요하다는 것이 된다.
또한, 색별 셔터 기구를 구비하고, 도 1에 도시하는 SVE 지그재그 감도 패턴을 실현하는 방법을 생각하여 보면, SVE 지그재그 감도 패턴에서는 수평 방향의 1라인상의 G화소는 같은 감도가 된다. 한편, R화소 또는 B화소는, 장시간 노광 및 단시간 노광의 2종류의 감도가 된다. 즉, B화소 및 R화소에 접속되어 있는 화소 전송 제어 신호선(TRG)에 관해서는, 노광 기간을 2종류로 할 필요가 있다. 이 때문에, G화소에 접속되어 있는 화소 전송 제어 신호선(TRG)은, 적어도 1개로 할 수 있지만, R화소 또는 B화소에 접속되어 있는 화소 전송 제어 신호선(TRG)은, 적어도 2개가 필요해진다. 이 때문에, 화소 전송 제어 신호선(TRG)은, 수평 방향에서의 1라인에서 적어도 3개가 필요해진다.
즉, 촬상 소자(100)는, 특정 방향에서의 1라인을 구성하는 복수의 화소의 노광 타이밍이 적어도 3패턴이 되도록 각 화소의 노광 시작 및 종료 타이밍을 제어하기 위한 화소 전송 제어 신호선을 1라인마다 적어도 3개 구비한다.
또한, 1라인에서, 복수의 화소를 구성하는 제 1의 분광 감도의 화소에 접속되는 화소 전송 제어 신호선을 적어도 1개로 하고, 복수의 화소를 구성하는 제 2의 분광 감도의 화소 또는 제 3의 분광 감도의 화소에 접속되는 화소 전송 제어 신호선을 적어도 2개로 한다.
여기서, 특정 방향(예를 들면, 수평 방향)에서 복수의 화소를 구성하는 제 1의 분광 감도의 화소 및 제 2의 분광 감도의 화소가 교대로 배치되는 라인을 제 1 라인이라고 한다. 또한, 특정 방향에서 복수의 화소를 구성하는 제 1의 분광 감도의 화소 및 제 3의 분광 감도의 화소가 교대로 배치된 라인을 제 2 라인이라고 한다. 이 경우에, 촬상 소자(100)에서, 제 1 라인 및 제 2 라인이 직교 방향(예를 들면, 수직 방향)에서 교대로 배치되어 있다.
[제어 신호의 타이밍 차트예]
도 4는, 본 기술의 제 1의 실시의 형태에서의 촬상 소자(100)를 구성하는 각 화소에의 제어 신호를 모식적으로 도시하는 타이밍 차트이다. 도 4에서는, 도 3에 도시하는 각 화소중, 화소(201 내지 206)에 대응하는 타이밍 차트를 도시한다. 또한, 도 1에서는, 화소(201 내지 206)를 태선의 사각형으로 둘러싸서 나타낸다. 또한, 도 4에서는, SVE 지그재그 감도 패턴을 실현하기 위한 타이밍 차트를 도시한다.
또한, 도 4에 도시하는 횡축은, 시간축이다. 또한, 도 4에 도시하는 각 파형에는, 대응한 도 3에 도시하는 신호선과 동일한 부호를 붙여서 설명한다. 또한, 노광 기간(E1 및 E2)이, 장시간 노광에 대응하는 기간이고, 노광 기간(E3 및 E4)이, 단시간 노광에 대응하는 기간이다. 또한, 도 4에서는, 설명의 용이를 위해, 색별 셔터에 의한 색마다의 노광 기간을 변경하지 않는 예를 나타낸다.
도 3에 도시하는 바와 같이, 화소(201 내지 203)(R19, G20, R21)의 화소 리셋 제어 신호선(RST)(161)은, 공통이다.
여기서, 화소 전자 셔터는, 화소 리셋 제어 신호선(RST)을 ON(리셋 트랜지스터(M2)는 NMOS이기 때문에, H레벨)함과 함께, 화소 전송 제어 신호선(TRG)을 활성화하는 것을 동시에 행하는 것을 의미한다. 이 화소 전자 셔터에 의해, 대상이 되는 PD(포토 다이오드)의 축적 전하가 리셋된다. 이 때문에, 화소 리셋 제어 신호선(RST)이 ON이라도, 화소 전송 제어 신호선(TRG)이 OFF라면, 대상의 PD는 리셋되지 않는다.
예를 들면, 시간(t1)에서, 화소 리셋 제어 신호선(RST)(171)과, 화소 전송 제어 신호선(TRG)(172, 173)이 ON으로 되기 때문에, 화소(202, 203)의 화소 전자 셔터가 열린다. 이 때문에, 시간(t1)부터 시간(t5)까지의 사이(노광 기간(E1)), 화소(202, 203)는 노광된다.
또한, 시간(t3)에서, 화소 리셋 제어 신호선(RST)(171)과, 화소 전송 제어 신호선(TRG)(173)이 ON으로 되기 때문에, 화소(201)의 화소 전자 셔터가 열린다. 이 때문에, 시간(t3)부터 시간(t5)까지의 사이(노광 기간(E1)), 화소(201)는 노광된다.
이와 같이, 수평 방향의 1라인에서의 복수의 화소에 관해, 다른 노광 기간에 노광되도록 각 화소를 제어할 수 있다.
또한, 다음의 라인(화소(204 내지 206)(B26, G27, B28))에 관해서도 마찬가지로 제어를 행할 수가 있다.
예를 들면, 시간(t2)에서, 화소 리셋 제어 신호선(RST)(176)과, 화소 전송 제어 신호선(TRG)(179)이 ON으로 되기 때문에, 화소(206)의 화소 전자 셔터가 열린다. 이 때문에, 시간(t2)부터 시간(t6)까지의 사이(노광 기간(E2)), 화소(206)는 노광된다.
또한, 시간(t4)에서, 화소 리셋 제어 신호선(RST)(176)과, 화소 전송 제어 신호선(TRG)(177, 178)이 ON으로 되기 때문에, 화소(204, 205)의 화소 전자 셔터가 열린다. 이 때문에, 시간(t4)부터 시간(t6)까지의 사이(노광 기간(E4)), 화소(204, 205)는 노광된다. 여기서, 노광 기간(E1)=E2이고, 노광 기간(E3)=E4이다.
이와 같이, 화소 리셋의 타이밍에서, 수평 방향의 1라인에서의 화소 전송 제어 신호선(TRG)의 3개를 적절히 ON/OFF 하는 제어를 행함에 의해 소망하는 감도 패턴을 생성할 수 있다.
또한, 예를 들면, 시간(t1 내지 t6)에서의 화소 전송 제어 신호선(TRG)의 ON/OFF를 교체함에 의해, 장시간 노광 화소 및 단시간 노광 화소의 배열을 교체할 수 있다. 이 배열례를 도 5, 도 7에 도시하고, 이들에 대응하는 타이밍 차트예를 도 6, 도 8에 도시한다.
[각 화소의 배열례 및 타이밍 차트예]
여기서는, 장시간 노광 화소 및 단시간 노광 화소의 배열을 교체하는 예에 관해 설명한다.
도 5는, 본 기술의 제 1의 실시의 형태에서의 촬상 소자(100)의 수광부에 장착되는 컬러 필터의 화소 배열의 한 예를 도시하는 도면이다. 또한, 도 5는, 도 1의 변형례이고, 장시간 노광 화소 및 단시간 노광 화소의 배열이 교체되어 있는 점이 다르지만, 이 이외에 관해서는, 도 1과 마찬가지이다. 이 때문에, 도 1과 공통되는 것에 관해서는, 도 1과 동일한 부호를 붙이고, 이들의 상세한 설명을 생략한다.
도 6은, 본 기술의 제 1의 실시의 형태에서의 촬상 소자(100)를 구성하는 각 화소에의 제어 신호를 모식적으로 도시하는 타이밍 차트이다. 도 6에는, 도 5에 도시하는 장시간 노광 화소 및 단시간 노광 화소의 배열을 실현하기 위한 타이밍 차트를 도시한다.
또한, 도 6은, 도 4의 변형례이고, 시간(t1 내지 t6)에서의 화소 전송 제어 신호선(TRG)의 ON/OFF를 교체한 점이 다르지만, 이 이외에 관해서는, 도 4와 마찬가지이다. 이 때문에, 도 4와 공통되는 것에 관해서는, 도 4와 동일한 부호를 붙이고, 이들의 상세한 설명을 생략한다.
도 5 및 도 6에 도시하는 바와 같이, 시간(t1 내지 t6)에서의 화소 전송 제어 신호선(TRG)의 ON/OFF를 교체함에 의해, 장시간 노광 화소 및 단시간 노광 화소의 배열을 교체할 수 있다.
[각 화소의 배열례 및 타이밍 차트예]
여기서는, SVE 지그재그 감도 패턴의 방향을 바꾸는 예에 관해 설명한다.
도 7은, 본 기술의 제 1의 실시의 형태에서의 촬상 소자(100)의 수광부에 장착되는 컬러 필터의 화소 배열의 한 예를 도시하는 도면이다. 또한, 도 7은, 도 1의 변형례이고, SVE 지그재그 감도 패턴의 방향이 교체되어 있는 점이 다르지만, 이 이외에 관해서는, 도 1과 마찬가지이다. 이 때문에, 도 1과 공통되는 것에 관해서는, 도 1과 동일한 부호를 붙이고, 이들의 상세한 설명을 생략한다.
도 8은, 본 기술의 제 1의 실시의 형태에서의 촬상 소자(100)를 구성하는 각 화소에의 제어 신호를 모식적으로 도시하는 타이밍 차트이다. 도 8에는, 도 7에 도시하는 SVE 지그재그 감도 패턴의 방향을 바꾼 배열을 실현하기 위한 타이밍 차트를 도시한다.
또한, 도 8은, 도 4의 변형례이고, 시간(t1 내지 t6)에서의 화소 전송 제어 신호선(TRG)의 ON/OFF를 교체한 점이 다르지만, 이 이외에 관해서는, 도 4와 마찬가지이다. 이 때문에, 도 4와 공통되는 것에 관해서는, 도 4와 동일한 부호를 붙이고, 이들의 상세한 설명을 생략한다.
도 7 및 도 8에 도시하는 바와 같이, 시간(t1 내지 t6)에서의 화소 전송 제어 신호선(TRG)의 ON/OFF를 교체함에 의해, SVE 지그재그 감도 패턴의 방향을 바꿀 수 있다.
이와 같이, 수평 방향의 1라인에서 화소 전송 제어 신호선(TRG)을 3개 마련하고, 화소 전자 셔터 타이밍을 교체함에 의해, 소망하는 SVE 지그재그 감도 패턴을 생성할 수 있다.
[색별 셔터의 제어예]
다음에, 촬상 소자(100)를 구성하는 각 화소에 관해 색별 셔터의 제어를 행하는 예를 나타낸다. 최초에, SVE 지그재그 감도 패턴이 아니라, 일반적인 단일 노광 촬상 방법에 의해 색별 셔터의 제어를 행하는 경우에 있어서의 제어 타이밍례를 나타낸다(도 9). 다음에, 색별 셔터의 제어를 행하고, 또한, SVE 지그재그 감도 패턴을 실현하기 위한 제어 타이밍례를 나타낸다(도 10)
[제어 신호의 타이밍 차트예]
도 9는, 본 기술의 제 1의 실시의 형태에서의 촬상 소자(100)를 구성하는 각 화소에의 제어 신호를 모식적으로 도시하는 타이밍 차트이다. 도 9에는, 도 3에 도시하는 촬상 소자(100)에서, 일반적인 단일 노광 촬상 방법에 의해 색별 셔터를 실현하기 위한 타이밍 차트를 도시한다. 또한, 도 9는, 도 4의 변형례이기 때문에, 도 4라고 공통되는 각 신호선에 관해서는, 도 4와 동일한 부호를 붙이고, 이들의 상세한 설명을 생략한다.
상술한 바와 같이, 화소의 미세화에 수반하여, 컬러 필터의 색마다 감도가 다름에 의해, 저감도의 화소에서 충분한 신호량을 얻을 수가 없을 우려가 있다. 그래서, 이와 같은 감도차가 최종적인 신호 처리에 주는 악영향을 경감할 것이 중요해진다. 예를 들면, G화소는, R화소 및 B화소보다도 일반적으로 감도가 높기 때문에, G화소에 관해서는, 노광 기간을 짧게 설정할 수 있다. 이와 같이, 화소의 종류마다 노광 기간에 차를 갖게 함에 의해, 컬러 필터의 감도차를 상쇄하는 방법(색별 셔터)을 취하는 것이 생각된다.
예를 들면, 시간(t11)에서, 화소 리셋 제어 신호선(RST)(171)과, 화소 전송 제어 신호선(TRG)(172, 174)이 ON으로 되기 때문에, 화소(201, 203)의 화소 전자 셔터가 열린다. 또한, 시간(t12)에서, 화소 리셋 제어 신호선(RST)(171)과, 화소 전송 제어 신호선(TRG)(173)이 ON으로 되기 때문에, 화소(202)의 화소 전자 셔터가 열린다. 즉, 시간(t11)의 타이밍에서 R화소의 화소 전자 셔터가 열리고, 시간(t12)의 타이밍에서 G화소의 화소 전자 셔터가 열린다. 그리고, 시간(t5)의 타이밍에서, 화소 전송 제어 신호선(TRG)(172 내지 174)에 접속되어 있는 화소(201 내지 203)가 동시에 판독된다. 즉, 시간(t11)부터 시간(t15)까지의 사이(노광 기간(E11)), 화소(201, 203)는 노광되고, 시간(t12)부터 시간(t15)까지의 사이(노광 기간(E12)), 화소(202)는 노광된다.
이와 같이, 노광 기간(E11 및 E12)의 노광 기간차를 생기게 하여, 컬러 필터의 감도차를 노광 기간으로 상쇄할 수 있다. 즉, 색별 셔터를 행하는 경우에는, 수평 방향의 1라인에 관해, 2개의 노광 제어가 필요하기 때문에, 화소 전송 제어 신호선(TRG)은, 최저라도 2개가 필요해진다.
또한, 화소(204 내지 206)에 관해서도, 노광 기간(E13 및 E14)의 노광 기간차를 생기게 하여, 컬러 필터의 감도차를 노광 기간으로 상쇄할 수 있다.
[제어 신호의 타이밍 차트예]
도 10은, 본 기술의 제 1의 실시의 형태에서의 촬상 소자(100)를 구성하는 각 화소에의 제어 신호를 모식적으로 도시하는 타이밍 차트이다. 도 10에는, 도 3에 도시하는 촬상 소자(100)에서, 색별 셔터를 행하고, 또한, SVE 지그재그 감도 패턴을 실현하기 위한 타이밍 차트를 도시한다.
또한, 도 10은, 도 9의 변형례이기 때문에, 도 9와 공통되는 각 신호선에 관해서는, 도 9와 동일한 부호를 붙이고, 이들의 상세한 설명을 생략한다. 또한, 도 10은, 도 9에 도시하는 타이밍 차트중, 화소 전송 제어 신호선(TRG)(174)의 화소 전자 셔터의 타이밍이 다르다.
즉, 화소 전송 제어 신호선(TRG)(174)은, 화소(R화소)(201)에 접속되고, 또한, 단시간 노광 화소이기 때문에, 장시간 노광 화소의 노광 기간(LE1)보다도 짧은 노광 기간(SE1)으로 하기 위한 제어를 행한다.
예를 들면, 시간(t21)에서, 화소 리셋 제어 신호선(RST)(171)과, 화소 전송 제어 신호선(TRG)(172)이 ON으로 되기 때문에, 화소(R화소)(203)의 화소 전자 셔터가 열린다. 또한, 시간(t22)에서, 화소 리셋 제어 신호선(RST)(171)과, 화소 전송 제어 신호선(TRG)(173)이 ON으로 되기 때문에, 화소(G화소)(202)의 화소 전자 셔터가 열린다.
또한, 시간(t24)에서, 화소 리셋 제어 신호선(RST)(171)과, 화소 전송 제어 신호선(TRG)(174)이 ON으로 되기 때문에, 화소(R화소)(201)의 화소 전자 셔터가 열린다. 즉, 시간(t21, t24)의 타이밍에서 R화소의 화소 전자 셔터가 열리고, 시간(t22)의 타이밍에서 G화소의 화소 전자 셔터가 열린다.
그리고, 시간(t27)의 타이밍에서, 화소 전송 제어 신호선(TRG)(172 내지 174)에 접속되어 있는 화소(201 내지 203)가 동시에 판독된다. 즉, 시간(t21)부터 시간(t27)까지의 사이(노광 기간(LE1)), 화소(203)는 노광되고, 시간(t22)부터 시간(t27)까지의 사이(노광 기간 LE2), 화소(202)는 노광된다. 이와 같이, 장시간 노광 화소(R화소, G화소)에 관해서는, 노광 기간(LE1 및 LE2)의 노광 기간차를 생기게 한다. 또한, 시간(t24)부터 시간(t27)까지의 사이(노광 기간(SE1)), 화소(201)는 노광된다.
이와 같이, 장시간 노광 화소(R화소, G화소)의 노광 기간(LE1 및 LE2)의 노광 기간차를 생기게 하여, 컬러 필터의 감도차를 노광 기간으로 상쇄할 수 있다. 즉, 색별 셔터를 행하고, 또한, SVE 지그재그 감도 패턴을 실현하는 경우에는, R화소 및 B화소의 장시간 노광 및 단시간 노광의 제어를 행할 필요가 있고, 화소 전송 제어 신호선(TRG)은, 적어도 2개 필요하다. 이 경우에, G화소와, R화소 또는 B화소이란, 색별 셔터를 행하기 때문에 화소 전송 제어 신호선(TRG)을 각각 나눌 필요가 있다. 이 때문에, 수평 방향의 1라인에서, 화소 전송 제어 신호선이 최저라도 3개 필요해진다.
또한, 화소(204 내지 206)에 관해서도, 단시간 노광 화소(B화소, G화소)의 노광 기간(SE2 및 SE3)의 노광 기간차를 생기게 하여, 컬러 필터의 감도차를 노광 기간으로 상쇄할 수 있다.
이와 같이, 본 기술의 제 1의 실시의 형태에서는, 제 1 라인에서의 적어도 2개의 화소 전송 제어 신호선을 이용하여, 제 1 라인을 구성하는 일부의 화소를 장시간 노광 화소(제 1 화소)로 하고, 제 1 라인을 구성하는 다른 화소를 단시간 노광 화소(제 2화소)로 한다. 마찬가지로, 제 2 라인에서의 적어도 2개의 화소 전송 제어 신호선을 이용하여, 제 2 라인을 구성하는 일부의 화소를 장시간 노광 화소(제 1 화소)로 하고, 제 2 라인을 구성하는 다른 화소를 단시간 노광 화소(제 2화소)로 한다.
또한, 1라인에서, 적어도 2개의 화소 전송 제어 신호선을 이용하여, 장시간 노광 화소(제 1 화소)를 구성하는 G화소의 노광 기간을, 제 1 화소를 구성하는 R화소 또는 B화소의 노광 기간보다도 짧게 한다.
또한, 1라인에서, 적어도 2개의 화소 전송 제어 신호선을 이용하여, 단시간 노광 화소(제 2화소)를 구성하는 G화소의 노광 기간을, 단시간 노광 화소(제 2화소)를 구성하는 R화소 또는 B화소의 노광 기간보다도 짧게 한다.
또한, 본 기술의 제 1의 실시의 형태는, 3개 구비되는 화소 전송 제어 신호선을 이용하여, 1라인을 구성하는 복수의 화소의 노광 타이밍이 적어도 3패턴이 되도록 각 화소의 노광 시작 및 종료 타이밍을 제어하는 촬상 방법으로서 파악할 수 있다.
이와 같이, 본 기술의 제 1의 실시의 형태에서는, 수평 방향의 1라인상에 화소 전송 제어 신호선(TRG)을 3개 마련하고, 이들의 각 화소 전송 제어 신호선(TRG)을 제어함에 의해, CIS에서의 SVE 지그재그 감도 패턴을 실현할 수 있다. 또한, CF 감도차를 보증하기 위한 색별 셔터를 행하는 CIS에 관해서도, SVE 지그재그 감도 패턴을 실현할 수 있다. 또한, 시분할 판독을 행하는 회로 구조라도 SVE 지그재그 감도 패턴을 실현할 수 있다. 또한, 이들의 각 화소 전송 제어 신호선(TRG)을 제어함에 의해, 어느 정도 제한은 있는 것이지만, 소망하는 화소 감도 패턴을 생성할 수 있다. 즉, 본 기술의 제 1의 실시의 형태에 의하면, 적절한 촬상 제어를 행할 수가 있다.
<2. 제 2의 실시의 형태>
본 기술의 제 1의 실시의 형태에서는, 색별 셔터 기구를 구비하고, 또한, SVE 지그재그 감도 패턴을 실현하기 위해, 수평 방향의 1라인상에 화소 전송 제어 신호선을 3개 마련하는 예를 나타내였다. 여기서, 색별 셔터 기구를 구비하지 않은 촬상 소자라도, 화소 전송 제어 신호선이 3개 필요해지는 촬상 소자도 생각된다. 예를 들면, 수직 방향의 2화소에 관해 하나의 A/D 변환기를 실장하는 회로 구성의 경우에는, 화소 전송 제어 신호선이 3개 필요해진다.
그래서, 본 기술의 제 2의 실시의 형태에서는, 화소 전송 제어 신호선이 3개 필요해지는 촬상 소자의 다른 예를 나타낸다.
[화소 제어 회로 및 화소 배선의 구성례]
도 11은, 본 기술의 제 2의 실시의 형태에서의 촬상 소자(300)의 화소 제어 회로 및 화소 배선의 구성례를 도시하는 도면이다. 또한, 촬상 소자(300)는, 도 3에 도시하는 촬상 소자(100)의 변형례이기 때문에, 촬상 소자(100)와 공통되는 부분에 관해서는, 그 설명의 일부를 생략한다.
촬상 소자(300)는, 수직 주사 제어 회로(310)와, 수평 전송 회로(320)와, 칼럼 스위치(331 내지 334)와, A/D 변환기(335 내지 338)와, 메모리(341 내지 344)와, 복수의 화소(화소(R1) 내지 화소(B48))를 구비한다. 또한, 수직 주사 제어 회로(310)는, 도 3에 도시하는 수직 주사 제어 회로(110)에 대응하고, 수평 전송 회로(320)는, 도 3에 도시하는 수평 전송 회로(120)에 대응한다. 또한, 복수의 화상(화소(R1) 내지 화소(B48))는, 도 3에 도시하는 복수의 화상(화소(R1) 내지 화소(B48))에 대응한다.
칼럼 스위치(331 내지 334)는, 제어부(도시 생략)로부터의 신호에 의거하여, 2개의 화소로부터의 신호를 선택하여, A/D 변환기(335 내지 338)에 출력하는 것이다.
A/D 변환기(335 내지 338)는, 칼럼 스위치(331 내지 334)로부터의 화상 데이터(아날로그값)를 디지털 데이터(디지털값)로 변환하는 A/D 변환기이다.
메모리(341 내지 344)는, A/D 변환기(335 내지 338)에 의해 변환된 디지털 데이터를 순차적으로 보존하는 메모리이다.
여기서, 통상은, 화소의 피치에 맞추어서 A/D 변환기(A/D 변환 회로)를 실장하는 것이 일반적으로 행하여지고 있지만, 화소의 미세화에 의한 영향에 의해, A/D 변환기의 축소가 설계 제약상, 화소의 피치로 수습되지 않게 되어 있다. 이 때문에, 도 11에 도시하는 바와 같이, 2화소의 피치로 하나의 A/D 변환기를 실장하는 촬상 소자가 제안되어 있다.
단, 하나의 A/D 변환기는, 한번에 1화소밖에 판독할 수가 없기 때문에, 수평 방향의 1라인에서 2화소에서 하나의 A/D 변환기를 실장하는 경우에는, 2화소의 판독을 2회로 나누어서 행할 필요가 있다.
예를 들면, 화소(401 및 402)는, 수평 방향에서의 동일 라인상에 존재하고, 각각이 수직 신호선(VSL)(353 및 354)에 접속되어 있다. 또한, 수직 신호선(VSL)(353 및 354)은, 동일한 A/D 변환기 336에 접속되어 있다. 이 때문에, 화소(401 및 402)를 동시각에 판독하는 것은 불가능하여, 예를 들면, 각 화소의 판독 시간을 비켜놓을 필요가 있다. 예를 들면, 화소(401)의 판독을 종료한 후에, 화소(402)의 판독을 행하는 판독 방법을 채용할 수 있다. 이 경우에는, 수평 방향에서의 1라인에 관해, A/D 변환에 걸리는 시간이 2배가 된다.
여기서, 화소 전자 셔터의 타이밍에 관해 설명한다. 여기서는, 설명의 용이를 위해, 화소 전자 셔터로서, SVE 판독이 아니라, 단일 노광 기간에서의 판독에 관해 설명한다.
통상은, 시분할 판독을 행하지 않는 경우에는, 어느 대상의 판독행과, 그 밖의 판독행과의 화소의 노광 기간을 동등하게 할 필요가 있다. 이 때문에, 모든 행의 판독 타이밍과, 화소 전자 셔터의 타이밍과의 시간차가 동등하게 되도록, 수직 주사 제어 회로(310)는, 각 신호선을 제어한다.
또한, 시분할 판독을 행하는 경우에 관해서도 마찬가지로, 각 화소의 판독 타이밍과, 화소 전자 셔터의 타이밍의 노광 기간이 동등하게 되도록, 화소 전자 셔터를 열 필요가 있다. 즉, 수평 방향에서의 동일 라인상에서 동일한 A/D 변환기에 접속되어 있는 화소는, 다른 판독 타이밍에서 판독된다. 이 때문에, 각 화소의 판독 타이밍과, 화소 전자 셔터의 타이밍의 노광 기간이 동등하게 되도록, 화소 전자 셔터를 열 필요가 있다.
[제어 신호의 타이밍 차트예]
도 12는, 본 기술의 제 2의 실시의 형태에서의 촬상 소자(300)를 구성하는 각 화소에의 제어 신호를 모식적으로 도시하는 타이밍 차트이다. 도 12에는, 도 11에 도시하는 촬상 소자(300)에서, SVE 지그재그 감도 패턴을 실현하기 위한 타이밍 차트를 도시한다. 또한, 도 12에서는, 도 11에 도시하는 각 화소중, 화소(401 내지 406)에 대응하는 타이밍 차트를 도시한다.
예를 들면, 시간(t31)에서, 화소 리셋 제어 신호선(RST)(371)과, 화소 전송 제어 신호선(TRG)(372)이 ON으로 되기 때문에, 화소(R화소)(403)의 화소 전자 셔터가 열린다. 또한, 시간(t32)에서, 화소 리셋 제어 신호선(RST)(371)과, 화소 전송 제어 신호선(TRG)(373)이 ON으로 되기 때문에, 화소(G화소)(402)의 화소 전자 셔터가 열린다. 즉, 화소(403, 402)의 판독 타이밍(시간(t37, t38))이 어긋나 있기 때문에, 이 판독 타이밍의 차분만큼 화소(403, 402)의 화소 전자 셔터의 타이밍(시간(t31, t32))을 비켜놓고 있다. 또한, 시간(t31)부터 시간(t37)까지의 사이(노광 기간(E21)), 화소(403)는 노광되고, 시간(t32)부터 시간(t38)까지의 사이(노광 기간(E22)), 화소(402)는 노광된다. 또한, 노광 기간(E21)=E22이다.
또한, 시간(t34)에서, 화소 리셋 제어 신호선(RST)(371)과, 화소 전송 제어 신호선(TRG)(374)이 ON으로 되기 때문에, 화소(R화소)(401)의 화소 전자 셔터가 열린다. 화소(R화소)(401)는, 시간(t37)에서 판독된다. 즉, 시간(t34)부터 시간(t37)까지의 사이(노광 기간(E24)), 화소(401)는 노광된다.
이와 같이, 수평 방향에서의 동일 라인상의 화소(401 내지 403)의 화소 전자 셔터가 전부 열리고, 또한, SVE 지그재그 감도 패턴을 실현하기 위한 장시간 노광 기간(E21, E22)과, 단시간 노광 기간(E24)과의 2개의 감도로 노광이 제어된다. 이에 의해, 시분할 판독을 위한 판독 방법 및 화소 전자 셔터 제어를 행할 수가 있다.
또한, 화소(406)는, 시간(t33)에서 화소 전자 셔터 동작이 행하여지고, 시간(t33)부터 시간(t40)까지의 사이(노광 기간(E23)), 노광된다. 또한, 화소(405)는, 시간(t35)에서 화소 전자 셔터 동작이 행하여지고, 시간(t35)부터 시간(t39)까지의 사이(노광 기간(E25)), 노광된다. 또한, 화소(404)는, 시간(t36)에서 화소 전자 셔터 동작이 행하여지고, 시간(t36)부터 시간(t40)까지의 사이(노광 기간(E26)), 노광된다. 여기서, 노광 기간(E21)=E22=E23이고, 노광 기간(E24)=E25=E26이다.
이와 같이, 본 기술의 제 2의 실시의 형태에서는, 2개의 화소 피치로 하나의 A/D 변환기를 실장하는 회로 구성에 관해, 수평 방향에서의 1라인에 화소 전송 제어 신호선을 적어도 3개 마련한다. 즉, 하나의 A/D 변환기에서 판독하는 수평 방향에서의 1라인의 2화소의 화소 전송 게이트 신호선은, 판독시에 게이트를 ON 하는 타이밍을 비켜놓는 필요가 있기 때문에, 적어도 2개가 필요해진다. 또한, SVE 지그재그 감도 패턴을 실현하는 경우에는, 수평 방향에서의 1라인상의 G화소를 끼우고 이웃하는 R화소 또는 B화소에 관해 노광 기간을 바꿀 필요가 있기 때문에, 화소 전송 제어 신호선을 나눌 필요가 있다. 이와 같이, 수평 방향에서의 1라인에 화소 전송 제어 신호선을 적어도 3개 마련함에 의해, 2개의 화소 피치로 하나의 A/D 변환기를 실장하는 회로 구성에 관해, SVE 지그재그 감도 패턴을 실현할 수 있다. 즉, 본 기술의 제 2의 실시의 형태에 의하면, 적절한 촬상 제어를 행할 수가 있다.
<3. 제 3의 실시의 형태>
본 기술의 제 1 및 제 2의 실시의 형태에서는, 각 화소로부터 판독된 신호를 가산하지 않고 이용하는 예를 나타내였다. 여기서, 각 화소로부터 판독된 신호를 가산하여 이용하는 촬상 소자도 존재한다.
그래서, 본 기술의 제 3의 실시의 형태에서는, 각 화소로부터 판독된 신호를 가산하여 이용하는 촬상 소자의 예를 나타낸다.
[각 화소의 배열례]
도 13은, 본 기술의 제 3의 실시의 형태에서의 촬상 소자(500)의 수광부에 장착되는 컬러 필터의 화소 배열의 한 예를 도시하는 도면이다. 또한, 도 13은, 도 1의 변형례이고, 장시간 노광 화소 및 단시간 노광 화소의 배열이 교체되어 있는 점이 다르지만, 이 이외에 관해서는, 도 1과 마찬가지이다. 이 때문에, 도 1과 공통되는 것에 관해서는, 도 1과 동일한 부호를 붙이고, 이들의 상세한 설명을 생략한다.
또한, 도 13에서는, 2화소 가산을 행한 후에, 도 14에 도시하는 SVE 지그재그 감도 패턴이 되는 화소 배열의 한 예를 나타낸다.
여기서, 화소 가산으로서, 화소 구동에 의해 종방향으로 가산(가산 및 가산 평균)한 출력을 구하고, 수평 전송 회로를 통과한 후에, 화각(畵角)의 애스펙트비를 맞추기 위해 횡방향으로 논리 연산으로 가산하는 가산 방법이 사용되는 일이 많다.
도 13에서는, 수평 방향의 1라인상의 화소가, 그 화소로부터 2화소 아래(또는, 2화소 위)의 같은 색의 화소를, 동시각에 판독 가산하는 예를 나타낸다. 예를 들면, R/G화소 가산 라인(451)을 구성하는 각 화소(점선의 사각형 내의 화소)와, R/G화소 가산 라인(453)을 구성하는 각 화소(점선의 사각형 내의 화소)에 간해, 수직 방향(종방향)의 화소끼리에서 가산된다. 마찬가지로, B/G화소 가산 라인(452)을 구성하는 각 화소와, B/G화소 가산 라인(454)을 구성하는 각 화소에 관해, 수직 방향의 화소끼리에서 가산된다. 또한, 마찬가지로, R/G화소 가산 라인(455, 457), B/G화소 가산 라인(456, 458)에 간해서도 수직 방향의 화소끼리에서 가산된다. 또한, 가산 대상으로 된 2화소는, 같은 색이고, 또한, 노광 기간을 맞출 필요가 있다.
이와 같이, 화소 가산이 행하여짐것에 의해, 수평 전송 회로에의 출력은, 종방향으로 화소수가 반분이 된다. 이 화소 가산 후의 배열례를 도 14에 도시한다.
[화소 가산 후의 출력례]
도 14는, 본 기술의 제 3의 실시의 형태에서의 촬상 소자(500)를 구성하는 화소에 관해 행하여진 화소 가산 후의 출력례를 도시하는 도면이다. 즉, 도 14에는, 도 13에 도시하는 노광 제어된 감도 패턴에 관해 화소 가산하여 판독된 후의 출력례를 도시한다.
또한, 도 14에 도시하는 태선의 사각형(471) 내의 각 화소는, 도 13에 도시하는 태선의 사각형(461) 내의 각 화소에 관해 행하여진 화소 가산의 출력에 대응한다. 또한, 도 14에 도시하는 점선의 사각형(472) 내의 각 화소는, 도 13에 도시하는 점선의 사각형(462) 내의 각 화소에 관해 행하여진 화소 가산의 출력에 대응한다.
예를 들면, 태선의 사각형(471) 내의 상측의 라인의 각 화소는, 도 13에 도시하는 R/G화소 가산 라인(451)을 구성하는 각 화소와, R/G화소 가산 라인(453)을 구성하는 각 화소에 간해 행하여진 화소 가산의 출력에 대응한다. 또한, 태선의 사각형(471) 내의 하측의 라인의 각 화소는, 도 13에 도시하는 B/G화소 가산 라인(452)을 구성하는 각 화소와, B/G화소 가산 라인(454)을 구성하는 각 화소에 관해 행하여진 화소 가산의 출력에 대응한다.
도 14에 도시하는 바와 같이, 도 13에 도시하는 배열에서 화소 가산을 행한 후의 화소 데이터의 패턴은, SVE 지그재그 감도 패턴과 같은 배열이 된다. 이 때문에, 화소 가산의 동작에서도, SVE 지그재그 감도 패턴과 같은 신호 처리를 이용할 수 있기 때문에, 회로 규모의 증가를 억제할 수 있다.
[종방향 4화소 공유 화소 회로의 구성례]
도 15는, 본 기술의 제 3의 실시의 형태에서의 촬상 소자(500)에 구비되어 있는 화소의 기본 회로의 구성례를 도시하는 도면이다. 도 15에서는, 종방향에서 4화소 공유를 행하는 CIS의 화소 회로의 구성례를 나타낸다.
도 15에서는, 종방향으로 연속하여 배치되어 있는 화소(pd0 내지 pd3)가, 하나의 fd에, 화소 전송 트랜지스터(trs0 내지 trs3)를 통하여 접속되어 있는 종방향 4화소 공유 화소 회로를 나타낸다. 또한, 이들의 각 화소는, 화소 전송 제어 신호선(trg0 내지 trg3)과, 화소 판독선택 제어 신호선(sel)과, 수직 신호선(판독선)(vsl)과, 화소 리셋 제어 신호선(rst)에 접속되어 있다.
또한, 종방향에 있어서 4화소 공유를 행하는 점 이외의 구성 및 동작에 관해서는, 도 2에 도시하는 화소 회로와 개략 같기 때문에, 여기서의 상세한 설명을 생략한다.
[화소 제어 회로 및 화소 배선의 구성례]
도 16은, 본 기술의 제 3의 실시의 형태에서의 촬상 소자(500)의 화소 제어 회로 및 화소 배선의 구성례를 도시하는 도면이다. 즉, 도 16에는, 종방향 4화소 공유 화소를 이용한 경우에 있어서의 SVE 제어 회로의 한 예를 나타낸다. 또한, 촬상 소자(500)는, 도 3에 도시하는 촬상 소자(100)의 변형례이기 때문에, 촬상 소자(100)와 공통되는 부분에 관해서는, 그 설명의 일부를 생략한다.
여기서, 도 16에서는, 편의상, 화소 리셋 제어 신호선(RST) 및 화소 판독선택 제어 신호선(SEL)이 각 화소에 접속되어 있지만, 화소 전송 제어 신호선(TRG)이 활성화하고 있는 화소에 리셋 활성화 신호가 입력된 때에만 리셋 동작이 행하여진다. 또한, 화소 판독선택 제어 신호선(SEL) 및 화소 전송 제어 신호선(TRG)이 동시에 활성화된 화소에만 판독 동작이 행하여진다.
또한, 도 15에 도시하는 화소 선택 게이트 단자(sel)에 화소 판독선택 제어 신호선(SEL)이 접속되고, 화소 리셋 게이트 단자(rst)에 화소 리셋 제어 신호선(RST)이 접속된다.
[제어 신호의 타이밍 차트예(디지털 가산)]
도 17은, 본 기술의 제 3의 실시의 형태에서의 촬상 소자(500)를 구성하는 각 화소에의 제어 신호를 모식적으로 도시하는 타이밍 차트이다. 도 17에는, 도 16에 도시하는 촬상 소자(500)에서, 도 14에 도시하는 SVE 지그재그 감도 패턴을 실현하기 위한 타이밍 차트를 도시한다. 또한, 도 17에서는, 디지털 가산을 이용할 때에 있어서의 타이밍 차트를 도시한다. 또한, 설명의 용이를 위해, 도 17에서는, 색별 셔터 기구를 사용하지 않는 예를 나타낸다.
여기서, 디지털 가산은, 가산 대상인 2화소중, 1화소를 A/D 변환하여 A/D 변환치로 한 후에, 또한쪽의 1화소를 그 A/D 변환치에 추가하여 판독하여 2화소분의 가산 동작을 행하는 방식이다.
예를 들면, 도 16에 도시하는 화소 전송 제어 신호선(TRG)(562 내지 564)에 접속되어 있는 수평 방향에서의 1라인의 각 화소는, 시간(t49)의 타이밍에서 동시에 판독이 행하여진다. 이와 같이 판독된 데이터에 관해 A/D 변환(531 내지 536)에 의한 A/D 변환이 종료된 후에, 가산 대상인 화소 전송 제어 신호선(TRG)(568 내지 570)에 접속되어 있는 수평 방향에서의 1라인의 각 화소가, 시간(t50)의 타이밍에서 판독된다. 이 때에, 시간(t49)의 타이밍에서 판독된 A/D 변환 데이터에, 시간(t10)의 타이밍에서 판독된 A/D 변환 데이터가 추가된다.
그 후, 각 열에 있는 메모리(541 내지 546)에 가산된 데이터가 기억되고, 수평 전송 회로(520)에 의해, 후단의 연산 회로(도시 생략)에 보내진다.
여기서, SVE 지그재그 감도 패턴을 실현하는 경우에는, 도 13에 도시하는 바와 같은 배열이 되도록, 노광 기간에 관해 노광 제어를 행할 필요가 있다. 그래서, 이하에서는, 그 노광 제어예에 관해 설명한다.
도 17에서는, 장시간 노광이 행하여지는 화소는, 화소 전송 제어 신호선(TRG)(562, 563, 567, 569, 570, 571)에 접속되어 있는 화소이다. 이 중, 화소 전송 제어 신호선(TRG)(562, 563)은, 시간(t49)의 타이밍에서 판독되고, 그 노광 기간은 노광 기간(E31)이다.
또한, 가산 대상이 되는 화소(화소 전송 제어 신호선(TRG)(569, 570)에 접속되어 있는 화소(시간(t50)에서 판독되는 화소))의 노광 기간(E32)을, 노광 기간(E31)과 동일하게 할 필요가 있다. 이 때문에, 시간(t49) 및 시간(t50)의 차분에 상당하는 시간(t42)의 타이밍에서 화소 전자 셔터를 연다. 즉, 노광 기간(E32)=E31이다.
또한, 화소 전송 제어 신호선(TRG)(562, 563)과 수평 방향의 동일 라인에 있는 화소 전송 제어 신호선(TRG)(564)에 접속되어 있는 화소는, 단시간 노광 기간(E33)이 되도록 시간(t45)의 타이밍에서 화소 전자 셔터가 열린다.
또한, 장시간 노광의 제어와 마찬가지로, 가산 대상의 화소(화소 전송 제어 신호선(TRG)(568)에 접속되어 있는 화소(시간(t50)에서 판독되는 화소))의 노광 기간(E34)을, 노광 기간(E33)과 동일하게 할 필요가 있다. 이 때문에, 시간(t49) 및 시간(t50)의 차분에 상당하는 시간(t46)의 타이밍에서 화소 전자 셔터가 열린다. 즉, 노광 기간(E33)=E34이다.
마찬가지로, 화소 전송 제어 신호선(TRG)(565 내지 567), 화소 전송 제어 신호선(TRG)(571 내지 573)에 접속되어 있는 B화소, G화소에 관해서도, 장시간 노광 기간(E35)=E36, 단시간 노광 기간(E37)=E38의 관계가 성립되도록 제어된다. 즉, 도 13에 도시하는 감도 패턴이 되도록 제어된다.
[제어 신호의 타이밍 차트예(아날로그 가산)]
도 18은, 본 기술의 제 3의 실시의 형태에서의 촬상 소자(500)를 구성하는 각 화소에의 제어 신호를 모식적으로 도시하는 타이밍 차트이다. 도 18에는, 도 16에 도시하는 촬상 소자(500)에서, 도 14에 도시하는 SVE 지그재그 감도 패턴을 실현하기 위한 타이밍 차트를 도시한다. 또한, 도 18에서는, 아날로그 가산을 이용할 때에 있어서의 타이밍 차트를 도시한다. 또한, 설명의 용이를 위해, 도 18에서는, 색별 셔터 기구를 사용하지 않는 예를 나타낸다.
여기서, 아날로그 가산은, 판독 동작시에 PD(Photon Diode)로부터 FD(Floationg Diffusion)에 전하를 전송하는 동작을, 2화소 또는 복수 화소분 동시에 완전 전송함에 의해 행하는 가산 방법이다. 예를 들면, 도 15에 도시하는 종방향 4화소 공유 화소에서의 같은 색의 2화소를, 판독 동작할 때에 동시에 전송 동작을 행한다.
예를 들면, 도 16에 도시하는 화소 전송 제어 신호선(TRG)(562)에 접속되어 있는 화소(R3)에 간한 아날로그 가산할 때에 동시에 판독되는 화소(R15)는, 화소 전송 제어 신호선(TRG)(570)에 접속되어 있다. 이 때문에, 시간(t61)의 타이밍에서 동시에 화소 전자 셔터가 열리고, 시간(t65)의 타이밍에서 동시에 판독 동작이 행하여진다.
마찬가지로, 도 16에 도시하는 화소(G2) 및 화소(G14)에 접속되어 있는 화소 전송 제어 신호선(TRG)(563 및 TRG569)에 관해서도 동일한 제어가 된다.
또한, 도 16에 도시하는 화소(R1) 및 화소(R13)에 접속되어 있는 화소 전송 제어 신호선(TRG)(564 및 TRG568)에 관해서도, 시간(t65)에서 동시에 가산 판독 동작이 행하여진다. 단, 이 경우에는, SVE 제어를 행하기 위해 노광 기간을 짧게 한 시간(t63)에서 동시에 화소 전자 셔터가 열린다.
또한, 시간(t66)에서 판독된 수평 라인의 1화소 아래의 화소에 관해서는, 시간(t62)의 타이밍에서, 화소 전송 제어 신호선(TRG)(567 및 TRG571)에 접속되어 있는 화소가, 화소 전자 셔터가 열린다. 이 경우에는, SVE에서의 장시간 노광 제어가 이루어지고, 수평 방향의 1라인의 그 밖의 화소는, 시간(t64)의 타이밍에서 화소 전자 셔터가 열리고, SVE에서의 단시간 노광 제어가 이루어진다. 이와 같은 제어에 의해, 도 13에 도시하는 감도 패턴이 실현되고, 가산 후의 데이터는, 도 14에 도시하는 바와 같은 SVE 지그재그 감도 화소 배열의 출력이 얻어진다. 이에 의해, SVE 지그재그 감도 패턴과 같은 신호 처리를 이용할 수 있기 때문에, 회로 규모의 증가를 억제할 수 있다. 이와 같이, 본 기술의 제 3의 실시의 형태에 의하면, 적절한 촬상 제어를 행할 수가 있다.
이와 같이, 본 기술의 제 3의 실시의 형태에서는, 수직 방향에서 인접하는 2개의 제 1 라인을 구성하는 각 화소에 관해, 수직 방향의 라인 단위로 동일 종류의 화소를 가산한다. 그리고, 수직 방향에서 인접하는 2개의 제 2 라인을 구성하는 각 화소에 관해, 수직 방향의 라인 단위로 동일 종류의 화소를 가산한다. 이에 의해, 가산 후의 화소 신호의 배열을 베이어 배열(도 14에 도시하는 SVE 지그재그 감도 화소 배열)로 할 수 있다.
<4. 제 4의 실시의 형태>
본 기술의 제 3의 실시의 형태에서는, 종방향 4화소 공유 화소를 이용한 예를 나타내였다. 여기서, 4 이상의 화소를 공유하는 촬상 소자도 존재한다.
그래서, 본 기술의 제 4의 실시의 형태에서는, 8화소 공유 화소를 이용하는 촬상 소자의 예를 나타낸다.
[8화소 공유 화소 회로의 구성례]
도 19는, 본 기술의 제 4의 실시의 형태에서의 촬상 소자(700)에 구비되어 있는 화소의 기본 회로의 구성례를 도시하는 도면이다. 도 19에서는, 세로 4화소 및 가로 2화소에서 하나의 FD를 공유하는 경우에 있어서의 8화소 공유 화소 회로의 구성례를 나타낸다.
도 19에 도시하는 바와 같이, 도 15에 도시하는 4화소 공유 화소에서, 또 1렬 화소가 증가하기 때문에, 수평 방향의 1라인의 화소 전송 제어 신호선(trg4 내지 trg7)을 제각기 마련할 필요가 있다. 화소 전송 제어 신호선(trg4 내지 trg7)을 마련하여, 8화소 공유를 행하는 점 이외의 구성 및 동작에 관해서는, 도 15에 도시하는 화소 회로와 개략 같기 때문에, 여기서의 상세한 설명을 생략한다.
[화소 제어 회로 및 화소 배선의 구성례]
도 20은, 본 기술의 제 4의 실시의 형태에서의 촬상 소자(700)의 화소 제어 회로 및 화소 배선의 구성례를 도시하는 도면이다. 즉, 도 20에는, 8화소 공유 화소를 이용한 경우에 있어서의 SVE 제어 회로의 한 예를 나타낸다. 또한, 촬상 소자(700)는, 도 16에 도시하는 촬상 소자(500)의 변형례이기 때문에, 촬상 소자(500)와 공통되는 부분에 관해서는, 그 설명의 일부를 생략한다.
여기서, 촬상 소자(700)에서는, 횡방향의 2화소로 화소 공유를 하고 있기 때문에, 수직 신호선(VSL)은, 수평 방향의 화소수의 반분의 수만 존재한다. 또한, 수직 신호선(VSL) 1개에 관해, A/D 변환기(731 내지 733) 및 메모리(741 내지 743)가 하나씩 접속되어 있기 때문에, 수평 방향의 1라인에서는, 홀수렬과 짝수열로 나누어서 A/D 변환하는 시분할 판독이 행하여진다.
[제어 신호의 타이밍 차트예(아날로그 가산)]
도 21은, 본 기술의 제 4의 실시의 형태에서의 촬상 소자(700)를 구성하는 각 화소에의 제어 신호를 모식적으로 도시하는 타이밍 차트이다. 도 21에는, 도 20에 도시하는 촬상 소자(700)에서, 아날로그 가산 판독에 의한 SVE 지그재그 감도 패턴을 실현하기 위한 타이밍 차트를 도시한다. 또한, 설명의 용이를 위해, 도 21에서는, 색별 셔터 기구를 사용하지 않는 예를 나타낸다.
화소 전송 제어 신호선(TRG)(762 내지 764)에 접속되어 있는 화소에 주목하면, 이 아날로그 가산 대상이 되는 화소는, 화소 전송 제어 신호선(TRG)(768 내지 770)에 접속되어 있다.
여기서, 아날로그 가산을 행하는 경우에는, 화소 공유 내의 같은 색의 2화소의 화소 전자 셔터 및 판독의 타이밍을 같은 시각으로 설정할 필요가 있다. 예를 들면, 화소 전송 제어 신호선(TRG)(762)에 접속되어 있는 R화소에 주목하면, 이것의 아날로그 가산 대상이 되는 화소는, 화소 전송 제어 신호선(TRG)(770)에 접속되어 있다. 이 때문에, 시간(t71)의 타이밍에서 화소 전자 셔터가 동시에 열리고, 시간(t77)의 타이밍에서 판독 동작이 동시에 행하여진다. 이 경우에는, SVE 노광 제어로서 장시간 노광이 행하여지고, 노광 기간(E51)이 된다.
또한, 화소 전송 제어 신호선(TRG)(763)에 접속되어 있는 G화소에 주목하면, 이것의 아날로그 가산 대상이 되는 화소는, 화소 전송 제어 신호선(TRG)(769)에 접속되어 있다.
여기서, SVE 노광 제어로서는, 화소 전송 제어 신호선(TRG)(762)에 접속되어 있는 R화소와 같이 장시간 노광 제어를 행하지만, 수평 방향에서의 1라인상에서는 이웃하는 화소이기 때문에 시분할 판독을 행할 필요가 있다. 이 때문에, 판독은, 시간(t78)의 타이밍에서 행하여진다.
예를 들면, 화소 전송 제어 신호선(TRG)(763, 769)에 접속되어 있는 화소는, 시간(t72)의 타이밍에서 화소 전자 셔터가 동시에 열리지만, 노광 기간(E52)=E51이 되도록 시간(t72)이 결정된다.
또한, 수평 방향에서의 동일 라인상의 나머지 화소(화소 전송 제어 신호선(TRG)(764)에 접속되어 있는 화소)는, 단시간 노광으로 제어된다. 이것의 아날로그 가산 대상이 되는 화소는, 화소 전송 제어 신호선(TRG)(768)에 접속되어 있다. 또한, R화소이기 때문에, 시간(t77)의 타이밍에서 판독된다. 또한, 단시간 노광이기 때문에, 노광 기간(E51 및 E52)보다도 짧은 노광 기간(E54)의 노광 제어를 행한다. 이 때문에, 시간(t74)의 타이밍에서 화소 전자 셔터가 열린다.
계속되고, 1화소 아래의 화소행에 관해 설명한다. 예를 들면, 화소 전송 제어 신호선(TRG)(765 내지 767)중, 화소 전송 제어 신호선(TRG)(766)에 접속되어 있는 G화소는, 시간(t79)의 타이밍에서 판독된다. 이것의 아날로그 가산 대상이 되는 화소(화소 전송 제어 신호선(TRG)(772)에 접속되어 있는 화소)도 시간(t79)의 타이밍에서 동시에 판독된다. 이들의 화소는, SVE 제어에서 단시간 노광으로 제어되기 때문에, 노광 기간(E54)과 같은 노광 기간이 되도록 시간(t75)의 타이밍에서 화소 전자 셔터가 열린다.
또한, 수평 동일 라인에서, 또한, 단시간 노광되는 화소(화소 전송 제어 신호선(TRG)(765)에 접속되어 있는 B화소)와, 이것의 아날로그 가산 대상이 되는 화소 전송 제어 신호선(TRG)(773)에 접속되는 B화소는, 시분할 판독을 할 필요가 있다. 즉, 이 B화소의 판독 타이밍은, G화소와 어긋내여서 시분할 판독을 할 필요가 있어서, 시간(t80)의 타이밍에서 판독된다. 이 경우에, 노광 기간(E56)=E55로 하기 위해, 시간(t76)의 타이밍에서 화소 전자 셔터가 열린다.
또한, 수평 동일 라인의 나머지 화소(화소 전송 제어 신호선(TRG)(767)에 접속되어 있는 화소)와, 이것의 아날로그 가산 대상이 되는 화소(화소 전송 제어 신호선(TRG)(771)에 접속되어 있는 화소)는, 시간(t80)의 타이밍에서 판독된다. 이 경우에, 이들의 각 화소는, SVE 제어에 의해 장시간 노광을 행할 필요가 있기 때문에, 노광 기간(E51)=E53이 되도록 시간(t73)의 타이밍에서 화소 전자 셔터가 열린다.
이상의 동작에 의해, 8화소 공유 화소에서도 도 13에 도시하는 바와 같은 가산 전의 SVE 노광 패턴을 생성하는 것이 가능해진다. 즉, 본 기술의 제 4의 실시의 형태에 의하면, 적절한 촬상 제어를 행할 수가 있다.
<5. 제 5의 실시의 형태>
본 기술의 제 1 내지 제 4의 실시의 형태에서는, 수평 방향의 1라인을 구성하는 각 화소의 화소 전송 제어 신호선을 3개 마련하는 예를 나타내였다. 이와 같이, 화소 전송 제어 신호선을 3개 마련하는 경우에는, 화소 전송 제어 신호선의 부하 용량의 악영향을 경감하도록, 레이아웃을 궁리하는 것이 중요하다.
그래서, 본 기술의 제 5의 실시의 형태에서는, 화소 전송 제어 신호선의 부하 용량의 악영향을 경감하기 위한 레이아웃의 예를 나타낸다.
[화소 전송 제어 신호선의 레이아웃례]
도 22는, 본 기술의 제 5의 실시의 형태에서의 촬상 소자를 구성하는 화소 및 화소 전송 제어 신호선의 레이아웃의 한 예를 모식적으로 도시하는 도면이다.
도 22에서는, 각 화소를 사각형으로 나타내고, 그 사각형 내에 각 화소의 종류를 붙인다. 또한, 화소 전송 제어 신호선(TRG)을 수평 방향으로 길다란 사각형으로 나타내고, 접속되어 있는 화소의 위치에, 내부에 ×를 붙인 사각형을 배치하여 나타낸다.
도 22에 도시하는 바와 같이, 본 기술의 제 5의 실시의 형태에서는, G화소에 접속한 화소 전송 제어 신호선(TRG)을, R화소 또는 B화소의 2개의 화소 전송 제어 신호선(TRG)으로 끼우도록 배치한다.
예를 들면, G화소의 경우에는, 각각의 화소 전송 제어 신호선(TRG)에 접속되는 화소수가 R화소 및 B화소에 대해 2배이다. 여기서, 화소 전송 제어 신호선(TRG)에 접속되는 화소수가 다르면, 그 배선의 부하가 다른 것이 되어, 이 차분이 현상(現像)한 때에 화상에 나타날 가능성이 있다.
예를 들면, SVE가 아닌 단일 노광으로의 촬상을 행한 경우, R화소에 접속되는 2개의 화소 전송 제어 신호선(TRG)은, 화소 전자 셔터의 타이밍 및 판독의 타이밍에서 2개 동시에 ON/OFF 제어된다.
그래서, R화소 또는 B화소에 접속되는 2개의 화소 전송 제어 신호선(TRG)의 사이에, G화소에 접속되는 1개의 화소 전송 제어 신호선(TRG)을 배치함에 의해, G화소와의 선간(線間) 용량 등의 부하를 동등하게 할 수 있다. 이 때문에, 같은 색 사이의 부하 용량에 의한 타이밍 어긋남이 생기기 어려운 구조로 할 수 있다. 또한, 화소 내에는 그 밖의 제어 신호선 및 전원 그라운드선도 존재하기 때문에, R화소 및 B화소의 제어 신호선에 관해, 적절한 대응이 필요해진다.
예를 들면, 화소가 형성되는 면의 반대측의 면에, 화소 전송 제어 신호선 등의 배선을 하는 배선층을 형성하는 촬상 소자(예를 들면, 특개2003-31785호 참조)에 적용할 수 있다. 즉, 화소가 형성되는 면의 반대측의 면에, 3개의 화소 전송 제어 신호선 등의 배선을 하는 배선층을 형성하는 촬상 소자로 할 수 있다. 이 경우에는, 3개의 화소 전송 제어 신호선을, 배선층의 같은 높이로 하도록 배치할 수 있다. 이에 의해, 화소의 미세화에 대응하는 촬상 소자를 제공할 수 있다.
이와 같이, 배선의 배치나 물리 위치의 순번 등을 궁리함에 의해, 셰이딩 등을 경감하고, 제어 신호선의 부하 용량의 악영향을 경감할 수 있다. 즉, 본 기술의 제 5의 실시의 형태에 의하면, 적절한 촬상 제어를 행할 수가 있다.
<6. 적용례>
본 기술의 제 1 내지 제 5의 실시의 형태에서는, 1라인을 구성하는 복수의 화소로서 노광 타이밍이 다른 복수의 화소에 접속되는 화소 전송 제어 신호선을 적어도 3개로 하는 촬상 소자의 예를 나타내였다. 이하에서는, 이들의 촬상 소자를 구비하는 촬상 장치의 예를 나타낸다.
[촬상 장치의 기능 구성례]
도 23은, 본 기술의 실시의 형태에서의 촬상 장치(800)의 기능 구성례를 도시하는 블록도이다.
촬상 장치(800)는, 촬상 소자(810)와, 화상 처리부(820)와, 기록 제어부(830)와, 콘텐츠 기억부(840)와, 표시 제어부(850)와, 표시부(860)와, 제어부(870)와, 조작 접수부(880)를 구비한다.
촬상 소자(810)는, 제어부(870)의 지시에 의거하여, 화상 신호를 생성하는 것이고, 생성된 화상 신호를 화상 처리부(820)에 출력한다. 구체적으로는, 촬상 소자(810)는, 광학계(도시 생략)를 통하여 입사된 피사체의 광을 전기 신호로 변환한다. 또한, 촬상 소자(810)는, 본 기술의 제 1 내지 제 5의 실시의 형태에 나타내는 각 촬상 소자에 대응한다. 또한, 광학계는, 피사체로부터의 입사광을 집광하는 렌즈군이나 조리개에 의해 구성되고, 이 렌즈군에 의해 집광된 광이 조리개를 통하여 촬상 소자(810)에 입사된다.
화상 처리부(820)는, 제어부(870)의 지시에 의거하여, 촬상 소자(810)로부터 출력된 화상 신호(디지털 신호)에 관해 각종 화상 처리를 시행하는 것이다. 그리고, 화상 처리부(820)는, 각종 화상 처리가 시행된 화상 신호(화상 데이터)를 기록 제어부(830) 및 표시 제어부(850)에 출력한다.
기록 제어부(830)는, 제어부(870)의 지시에 의거하여, 콘텐츠 기억부(840)에 대한 기록 제어를 행하는 것이다. 예를 들면, 기록 제어부(830)는, 화상 처리부(820)로부터 출력된 화상(화상 데이터)을 화상 콘텐츠(정지화 파일 또는 동화 파일)로서 콘텐츠 기억부(840)에 기록시킨다.
콘텐츠 기억부(840)는, 기록 제어부(830)의 제어에 의거하여, 각종 정보(화상 콘텐츠 등)를 기억하는 기록 매체이다. 또한, 콘텐츠 기억부(840)는, 촬상 장치(800)에 내장하도록 하여도 좋고, 촬상 장치(800)로부터 착탈 가능하도록 하여도 좋다.
표시 제어부(850)는, 제어부(870)의 지시에 의거하여, 화상 처리부(820)로부터 출력된 화상을 표시부(860)에 표시시키는 것이다. 예를 들면, 표시 제어부(850)는, 촬상 동작에 관한 각종 조작을 행하기 위한 표시 화면이나, 촬상 소자(810)에 의해 생성된 화상(이른바, 스루 화상)을 표시부(860)에 표시시킨다.
표시부(860)는, 표시 제어부(850)의 제어에 의거하여 각 화상을 표시하는 표시 패널이다.
제어부(870)는, 메모리(도시 생략)에 격납되어 있는 제어 프로그램에 의거하여 촬상 장치(800)에서의 각 부분을 제어하는 것이다. 예를 들면, 제어부(870)는, 화상 처리부(820)에 의해 화상 처리가 시행된 화상 신호(화상 데이터)의 출력 제어(표시 제어) 또는 기록 제어를 행한다.
조작 접수부(880)는, 유저에 의해 행하여진 조작을 접수하는 조작 접수부이고, 접수된 조작 내용에 응한 제어 신호(조작 신호)를 제어부(870)에 출력한다.
또한, 이 예에서는, 촬상 장치(800)를 예로 하여 설명하였지만, 촬상 소자를 구비하는 촬상부를 갖는 전자 기기(예를 들면, 촬상부를 내장하는 휴대 전화 장치)에 본 기술의 실시의 형태를 적용할 수 있다.
또한, 본 기술의 실시의 형태에서는, 1라인마다 3개의 화소 전송 제어 신호선을 구비하는 예를 나타내였다. 단, 1라인마다 4개 이상의 화소 전송 제어 신호선을 구비하고, 노광 타이밍이 4패턴 이상이 되도록 각 화소의 노광 시작 및 종료 타이밍을 제어하도록 하여도 좋다.
또한, 본 기술의 실시의 형태에서는, 촬상 소자의 화소의 분광 감도를 RGB 3원색으로 하는 경우에 있어서의 예에 관해 설명하였지만, RGB 3원색 이외의 분광 감도를 갖는 화소를 이용하도록 하여도 좋다. 예를 들면, Y(옐로), C(시안), M(마젠타) 등의 보색계의 분광 감도를 갖는 화소를 이용할 수 있다.
또한, 상술한 실시의 형태는 본 기술을 구현화하기 위한 한 예를 나타낸 것이고, 실시의 형태에서의 사항과, 특허청구의 범위에서의 발명 특정 사항은 각각 대응 관계를 갖는다. 마찬가지로, 특허청구의 범위에서의 발명 특정 사항과, 이것과 동일 명칭을 붙인 본 기술의 실시의 형태에서의 사항은 각각 대응 관계를 갖는다. 단, 본 기술은 실시의 형태로 한정되는 것이 아니고, 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 실시의 형태에 여러가지의 변형을 시행함에 의해 구현화할 수 있다.
또한, 본 기술은 이하와 같은 구성도 취할 수 있다.
(1) 특정 방향에서의 1라인을 구성하는 복수의 화소의 노광 타이밍이 적어도 3패턴이 되도록 각 화소의 노광 시작 및 종료 타이밍을 제어하기 위한 화소 전송 제어 신호선을 상기 1라인마다 적어도 3개 구비하는 촬상 소자.
(2) 상기 특정 방향에서 상기 복수의 화소를 구성하는 제 1의 분광 감도의 화소 및 제 2의 분광 감도의 화소가 교대로 배치되는 제 1 라인과, 상기 특정 방향에서 상기 복수의 화소를 구성하는 제 1의 분광 감도의 화소 및 제 3의 분광 감도의 화소가 교대로 배치되는 제 2 라인이, 상기 특정 방향에 직교하는 직교 방향에서 교대로 배치되어 있는 상기 (1)에 기재된 촬상 소자.
(3) 상기 제 1 라인에서의 상기 화소 전송 제어 신호선중의 적어도 2개의 화소 전송 제어 신호선을 이용하여, 상기 제 1 라인을 구성하는 일부의 화소를 소정 기간 내에 연속한 노광에 의해 장시간 노광 화상을 생성하기 위한 제 1 화소로 하고, 상기 제 1 라인을 구성하는 다른 화소를 상기 소정 기간 내에 단속한 노광에 의해 복수의 단시간 노광 화상을 생성하기 위한 제 2화소로 하고,
상기 제 2 라인에서의 상기 화소 전송 제어 신호선중의 적어도 2개의 화소 전송 제어 신호선을 이용하여, 상기 제 2 라인을 구성하는 일부의 화소를 상기 제 1 화소로 하고, 상기 제 2 라인을 구성하는 다른 화소를 상기 제 2화소로 하는 상기 (2)에 기재된 촬상 소자.
(4) 상기 화소 전송 제어 신호선을 이용하여, 상기 특정 방향에서의 소정수의 화소와 상기 직교 방향에서의 상기 소정수의 화소가 계단형상으로 연결되는 제 1 화소군을 상기 제 1 화소로 하고, 상기 특정 방향에서의 상기 소정수의 화소와 상기 직교 방향에서의 상기 소정수의 화소가 계단형상으로 연결되는 제 2화소군을 상기 제 2화소로 하고, 상기 제 1 화소군 및 상기 제 2화소군이 상기 특정 방향에서 교대로 배치되도록 하는 상기 (3)에 기재된 촬상 소자.
(5) 상기 1라인에서, 상기 화소 전송 제어 신호선중의 적어도 2개의 화소 전송 제어 신호선을 이용하여, 상기 제 1 화소를 구성하는 상기 제 1의 분광 감도의 화소의 노광 기간을, 상기 제 1 화소를 구성하는 상기 제 2의 분광 감도의 화소 또는 상기 제 3의 분광 감도의 화소의 노광 기간보다도 짧게 하는 상기 (3) 또는 (4)에 기재된 촬상 소자.
(6) 상기 1라인에서, 상기 화소 전송 제어 신호선중의 적어도 2개의 화소 전송 제어 신호선을 이용하여, 상기 제 2화소를 구성하는 상기 제 1의 분광 감도의 화소의 노광 기간을, 상기 제 2화소를 구성하는 상기 제 2의 분광 감도의 화소 또는 상기 제 3의 분광 감도의 화소의 노광 기간보다도 짧게 하는 상기 (3)부터 (5)의 어느 하나에 기재된 촬상 소자.
(7) 상기 제 1의 분광 감도의 화소와, 상기 제 2의 분광 감도의 화소와, 상기 제 3의 분광 감도의 화소의 배열이 베이어 배열인 상기 (2)부터 (6)의 어느 하나에 기재된 촬상 소자.
(8) 상기 직교 방향에서 인접하는 2개의 상기 제 1 라인을 구성하는 각 화소에 관해 상기 직교 방향의 라인 단위로 동일 종류의 화소를 가산하고, 상기 직교 방향에서 인접하는 2개의 상기 제 2 라인을 구성하는 각 화소에 관해 상기 직교 방향의 라인 단위로 동일 종류의 화소를 가산함에 의해, 당해 가산 후의 화소 신호의 배열을 베이어 배열로 하는 상기 (2)에 기재된 촬상 소자.
(9) 상기 1라인에서, 상기 복수의 화소를 구성하는 상기 제 1의 분광 감도의 화소에 접속되는 화소 전송 제어 신호선을 적어도 1개로 하고, 상기 복수의 화소를 구성하는 상기 제 2의 분광 감도의 화소 또는 상기 제 3의 분광 감도의 화소에 접속되는 화소 전송 제어 신호선을 적어도 2개로 하는 상기 (2)부터 (8)의 어느 하나에 기재된 촬상 소자.
(10) 상기 제 2의 분광 감도의 화소 또는 상기 제 3의 분광 감도에 접속되는 적어도 2개의 화소 전송 제어 신호선의 사이에, 상기 제 1의 분광 감도의 화소에 접속되는 적어도 1개의 화소 전송 제어 신호선을 배치하는 상기 (9)에 기재된 촬상 소자.
(11) 상기 제 1의 분광 감도의 화소는, G화소이고, 상기 제 2의 분광 감도의 화소는, R화소이고, 상기 제 3의 분광 감도의 화소는, B화소인 상기 (1)부터 (10)의 어느 하나에 기재된 촬상 소자.
(12) 상기 복수의 화소는, 상기 특정 방향에서 인접하는 2개의 화소 사이에서 하나의 A/D 변환기를 공유하고,
상기 화소 전송 제어 신호선중의 적어도 2개의 화소 전송 제어 신호선을 이용하여 상기 인접하는 2개의 화소의 노광 타이밍을 비켜놓는 상기 (1)에 기재된 촬상 소자.
(13) 상기 특정 방향에서의 복수의 화소와 상기 직교 방향에서의 복수의 화소에 의해 구성되는 화소군에서 하나의 플로팅 디퓨전을 공유하는 상기 (1)에 기재된 촬상 소자.
(14) 특정 방향에서의 1라인을 구성하는 복수의 화소의 노광 타이밍이 적어도 3패턴이 되도록 각 화소의 노광 시작 및 종료 타이밍을 제어하기 위한 화소 전송 제어 신호선을 상기 1라인마다 적어도 3개 구비하는 촬상 소자와,
상기 촬상 소자로부터 출력된 화상 신호에 관해 화상 처리를 시행하는 화상 처리부를 구비하는 촬상 장치.
(15) 특정 방향에서의 1라인을 구성하는 복수의 화소의 노광 타이밍이 적어도 3패턴이 되도록 각 화소의 노광 시작 및 종료 타이밍을 제어하기 위한 화소 전송 제어 신호선을 상기 1라인마다 적어도 3개 구비하는 촬상 소자와,
상기 촬상 소자로부터 출력된 화상 신호에 관해 화상 처리를 시행하는 화상 처리부와,
상기 화상 처리가 시행된 화상 신호의 출력 제어 또는 기록 제어를 행하는 제어부를 구비하는 전자 기기.
(16) 특정 방향에서의 1라인마다 적어도 3개 구비되는 화소 전송 제어 신호선을 이용하여, 상기 1라인을 구성하는 복수의 화소의 노광 타이밍이 적어도 3패턴이 되도록 각 화소의 노광 시작 및 종료 타이밍을 제어하는 촬상 방법.
당업자라면 하기의 특허청구범위 또는 그 등가의 범위 내에서 설계상의 필요 또는 다른 요인에 따라 여러가지 수정예, 조합예, 부분 조합예 및 변경예를 실시할 수 있을 것이다.
본 발명은 2012년 1월 12일자로 일본특허청에 특허출원된 일본특허원 제2012-003997호를 우선권으로 주장한다.
100 : 촬상 소자
110 : 수직 주사 제어 회로
120 : 수평 전송 회로
121 : 출력 단자
131 내지 138 : A/D 변환기
141 내지 148 : 메모리
300 : 촬상 소자
310 : 수직 주사 제어 회로
320 : 수평 전송 회로
331 내지 334 : 칼럼 스위치
335 내지 338 : A/D 변환기
341 내지 344 : 메모리
500 : 촬상 소자
510 : 수직 주사 제어 회로
520 : 수평 전송 회로
531 내지 536 : A/D 변환기
541 내지 546 : 메모리
700 : 촬상 소자
710 : 수직 주사 제어 회로
720 : 수평 전송 회로
731 내지 733 : A/D 변환기
741 내지 743 : 메모리
800 : 촬상 장치
810 : 촬상 소자
820 : 화상 처리부
830 : 기록 제어부
840 : 콘텐츠 기억부
850 : 표시 제어부
860 : 표시부
870 : 제어부
880 : 조작 접수부

Claims (24)

  1. 특정 방향에서의 1라인을 구성하는 복수의 화소의 노광 타이밍이 적어도 3패턴이 되도록 각 화소의 노광 시작 및 종료 타이밍을 제어하기 위한 화소 전송 제어 신호선을 상기 1라인마다 적어도 3개 구비하고,
    상기 복수의 화소를 구성하는 제1의 분광 감도의 화소 및 제2의 분광 감도의 화소가 상기 특정 방향으로 교대로 배치되는 적어도 3개의 상기 화소 전송 제어 신호선 중의 하나가 상기 제1의 분광 감도의 화소에 접속되는 것을 특징으로 하는 촬상 소자.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 화소를 구성하는 제1의 분광 감도의 다른 화소 및 제3의 분광 감도의 화소가 상기 특정 방향으로 교대로 배치되는 적어도 3개의 상기 화소 전송 제어 신호선 중의 다른 하나가 상기 특정 방향에 직교하는 직교 방향에서 교대로 배치되는 것을 특징으로 하는 촬상 소자.
  3. 제2항에 있어서,
    제1 라인에서의 상기 화소 전송 제어 신호선 중의 적어도 2개의 화소 전송 제어 신호선을 이용하여, 상기 제1 라인을 구성하는 제1의 화소군을 소정 기간 내에 연속한 노광에 의해 장시간 노광 화상을 생성하기 위한 제1 화소로 하고, 상기 제1의 화소군을 제외한 상기 제1 라인을 구성하는 제2의 화소군을 상기 소정 기간 내에 단속한 노광에 의해 복수의 단시간 노광 화상을 생성하기 위한 제2화소로 하고,
    제2 라인에서의 상기 화소 전송 제어 신호선 중의 적어도 2개의 화소 전송 제어 신호선을 이용하여, 상기 제2 라인을 구성하는 제3의 화소군을 상기 제1의 화소로 하고, 제3의 화소군을 제외한 상기 제2 라인을 구성하는 제4의 화소군을 제2 화소로 하는 것을 특징으로 하는 촬상 소자.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 화소 전송 제어 신호선을 이용하여, 상기 특정 방향에서의 소정수의 화소와 상기 직교 방향에서의 상기 소정수의 화소가 계단형상으로 연결되는 제1 화소군을 상기 제1 화소로 하고, 상기 특정 방향에서의 상기 소정수의 화소와 상기 직교 방향에서의 상기 소정수의 화소가 계단형상으로 연결되는 제2 화소군을 상기 제2화소로 하고, 상기 제1 화소군 및 상기 제2 화소군이 상기 특정 방향에서 교대로 배치되도록 하는 것을 특징으로 하는 촬상 소자.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 1라인에서, 상기 화소 전송 제어 신호선중의 적어도 2개의 화소 전송 제어 신호선을 이용하여, 상기 제1 화소를 구성하는 상기 제1의 분광 감도의 화소의 노광 기간을, 상기 제1 화소를 구성하는 상기 제2의 분광 감도의 화소 또는 상기 제3의 분광 감도의 화소의 노광 기간보다도 짧게 하는 것을 특징으로 하는 촬상 소자.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 1라인에서, 상기 화소 전송 제어 신호선중의 적어도 2개의 화소 전송 제어 신호선을 이용하여, 상기 제2 화소를 구성하는 상기 제1의 분광 감도의 화소의 노광 기간을, 상기 제2 화소를 구성하는 상기 제2의 분광 감도의 화소 또는 상기 제3의 분광 감도의 화소의 노광 기간보다도 짧게 하는 것을 특징으로 하는 촬상 소자.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 제1의 분광 감도의 화소와, 상기 제2의 분광 감도의 화소와, 상기 제3의 분광 감도의 화소의 배열이 베이어 배열인 것을 특징으로 하는 촬상 소자.
  8. 제2항에 있어서,
    상기 직교 방향에서 인접하는 2개의 상기 제1 라인을 구성하는 각 화소에 관해 상기 직교 방향의 라인 단위로 동일 종류의 화소를 가산하고, 상기 직교 방향에서 인접하는 2개의 제2 라인을 구성하는 각 화소에 관해 상기 직교 방향의 라인 단위로 동일 종류의 화소를 가산함에 의해, 당해 가산 후의 화소 신호의 배열을 베이어 배열로 하는 것을 특징으로 하는 촬상 소자.
  9. 제2항에 있어서,
    상기 복수의 화소를 구성하는 상기 제2의 분광 감도의 화소 또는 상기 3의 분광 감도의 화소에 접속되는 화소 전송 제어 신호선을 적어도 2개로 하는 것을 특징으로 하는 촬상 소자.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 2의 분광 감도의 화소 또는 상기 제3의 분광 감도에 접속되는 적어도 2개의 화소 전송 제어 신호선의 사이에, 상기 제1의 분광 감도의 화소에 접속되는 적어도 1개의 화소 전송 제어 신호선을 배치하는 것을 특징으로 하는 촬상 소자.
  11. 제2항에 있어서,
    상기 제1의 분광 감도의 화소는, G화소이고, 상기 제2의 분광 감도의 화소는, R화소이고, 상기 제3의 분광 감도의 화소는, B화소인 것을 특징으로 하는 촬상 소자.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 화소는, 상기 특정 방향에서 인접하는 2개의 화소 사이에서 하나의 A/D 변환기를 공유하고,
    상기 화소 전송 제어 신호선중의 적어도 2개의 화소 전송 제어 신호선을 이용하여 상기 인접하는 2개의 화소의 노광 타이밍을 비켜놓는 것을 특징으로 하는 촬상 소자.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 특정 방향에서의 복수의 화소와 상기 특정 방향에 직교하는 직교 방향에서의 복수의 화소에 의해 구성되는 화소군에서 하나의 플로팅 디퓨전을 공유하는 것을 특징으로 하는 촬상 소자.
  14. 특정 방향에서의 1라인을 구성하는 복수의 화소의 노광 타이밍이 적어도 3패턴이 되도록 각 화소의 노광 시작 및 종료 타이밍을 제어하기 위한 화소 전송 제어 신호선을 상기 1라인마다 적어도 3개 구비하는 촬상 소자와,
    상기 촬상 소자로부터 출력된 화상 신호에 관해 화상 처리를 시행하는 화상 처리부를 구비하고,
    상기 복수의 화소를 구성하는 제1의 분광 감도의 화소 및 제2의 분광 감도의 화소가 상기 특정 방향으로 교대로 배치되는 적어도 3개의 상기 화소 전송 제어 신호선 중의 하나가 상기 제1의 분광 감도의 화소에 접속되는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
  15. 특정 방향에서의 1라인을 구성하는 복수의 화소의 노광 타이밍이 적어도 3패턴이 되도록 각 화소의 노광 시작 및 종료 타이밍을 제어하기 위한 화소 전송 제어 신호선을 상기 1라인마다 적어도 3개 구비하는 촬상 소자와,
    상기 촬상 소자로부터 출력된 화상 신호에 관해 화상 처리를 시행하는 화상 처리부와,
    상기 화상 처리가 시행된 화상 신호의 출력 제어 또는 기록 제어를 행하는 제어부를 구비하고,
    상기 복수의 화소를 구성하는 제1의 분광 감도의 화소 및 제2의 분광 감도의 화소가 상기 특정 방향으로 교대로 배치되는 적어도 3개의 상기 화소 전송 제어 신호선 중의 하나가 상기 제1의 분광 감도의 화소에 접속되는 것을 특징으로 하는 전자 기기.
  16. 특정 방향에서의 1라인마다 적어도 3개 구비되는 화소 전송 제어 신호선을 이용하여, 상기 1라인을 구성하는 복수의 화소의 노광 타이밍이 적어도 3패턴이 되도록 각 화소의 노광 시작 및 종료 타이밍을 제어하고,
    상기 복수의 화소를 구성하는 제1의 분광 감도의 화소 및 제2의 분광 감도의 화소가 상기 특정 방향으로 교대로 배치되는 적어도 3개의 상기 화소 전송 제어 신호선 중의 하나가 상기 제1의 분광 감도의 화소에 접속되는 것을 특징으로 하는 촬상 방법.
  17. 제14항에 있어서,
    상기 복수의 화소를 구성하는 제1의 분광 감도의 다른 화소 및 제3의 분광 감도의 화소가 상기 특정 방향으로 교대로 배치되는 적어도 3개의 상기 화소 전송 제어 신호선 중의 다른 하나가 상기 특정 방향에 직교하는 직교 방향에서 교대로 배치되는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
  18. 제17항에 있어서,
    제1 라인에서의 상기 화소 전송 제어 신호선 중의 적어도 2개의 화소 전송 제어 신호선을 이용하여, 상기 제1 라인을 구성하는 제1의 화소군을 소정 기간 내에 연속한 노광에 의해 장시간 노광 화상을 생성하기 위한 제1 화소로 하고, 상기 제1의 화소군을 제외한 상기 제1 라인을 구성하는 제2의 화소군을 상기 소정 기간 내에 단속한 노광에 의해 복수의 단시간 노광 화상을 생성하기 위한 제2화소로 하고,
    제2 라인에서의 상기 화소 전송 제어 신호선 중의 적어도 2개의 화소 전송 제어 신호선을 이용하여, 상기 제2 라인을 구성하는 제3의 화소군을 상기 제1의 화소로 하고, 제3의 화소군을 제외한 상기 제2 라인을 구성하는 제4의 화소군을 제2화소로 하는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
  19. 제17항에 있어서,
    상기 복수의 화소를 구성하는 상기 제2의 분광 감도의 화소 또는 상기 제3의 분광 감도의 화소에 접속되는 화소 전송 제어 신호선을 적어도 2개로 하는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 제2의 분광 감도의 화소 또는 상기 제3의 분광 감도에 접속되는 적어도 2개의 화소 전송 제어 신호선의 사이에, 상기 제1의 분광 감도의 화소에 접속되는 적어도 1개의 화소 전송 제어 신호선을 배치하는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
  21. 제15항에 있어서,
    상기 복수의 화소를 구성하는 제1의 분광 감도의 다른 화소 및 제3의 분광 감도의 화소가 상기 특정 방향으로 교대로 배치되는 적어도 3개의 상기 화소 전송 제어 신호선 중의 다른 하나가 상기 특정 방향에 직교하는 직교 방향에서 교대로 배치되는 것을 특징으로 하는 전자 기기.
  22. 제21항에 있어서,
    제1 라인에서의 상기 화소 전송 제어 신호선 중의 적어도 2개의 화소 전송 제어 신호선을 이용하여, 상기 제1 라인을 구성하는 제1의 화소군을 소정 기간 내에 연속한 노광에 의해 장시간 노광 화상을 생성하기 위한 제1 화소로 하고, 상기 제1의 화소군을 제외한 상기 제1 라인을 구성하는 제2의 화소군을 상기 소정 기간 내에 단속한 노광에 의해 복수의 단시간 노광 화상을 생성하기 위한 제2화소로 하고,
    제2 라인에서의 상기 화소 전송 제어 신호선 중의 적어도 2개의 화소 전송 제어 신호선을 이용하여, 상기 제2 라인을 구성하는 제3의 화소군을 상기 제1의 화소로 하고, 제3의 화소군을 제외한 상기 제2 라인을 구성하는 제4의 화소군을 제2화소로 하는 것을 특징으로 하는 전자 기기.
  23. 제21항에 있어서,
    상기 복수의 화소를 구성하는 상기 제2의 분광 감도의 화소 또는 상기 제3의 분광 감도의 화소에 접속되는 화소 전송 제어 신호선을 적어도 2개로 하는 것을 특징으로 하는 전자 기기.
  24. 제23항에 있어서,
    상기 제2의 분광 감도의 화소 또는 상기 제3의 분광 감도에 접속되는 적어도 2개의 화소 전송 제어 신호선의 사이에, 상기 제1의 분광 감도의 화소에 접속되는 적어도 1개의 화소 전송 제어 신호선을 배치하는 것을 특징으로 하는 전자 기기.
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