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JP3948456B2 - Solid-state image sensor and control method of solid-state image sensor - Google Patents

Solid-state image sensor and control method of solid-state image sensor Download PDF

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JP3948456B2 JP2003421478A JP2003421478A JP3948456B2 JP 3948456 B2 JP3948456 B2 JP 3948456B2 JP 2003421478 A JP2003421478 A JP 2003421478A JP 2003421478 A JP2003421478 A JP 2003421478A JP 3948456 B2 JP3948456 B2 JP 3948456B2
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Description

この発明は、例えばディジタル記録の電子スチルカメラに使用して好適な固体撮像素子および固体撮像素子の制御方法に関する。   The present invention relates to a solid-state imaging device suitable for use in an electronic still camera for digital recording, for example, and a control method for the solid-state imaging device.

最近、ディジタル電子スチルカメラが普及しつつある。電子スチルカメラに使用して好適な固体撮像素子例えばCCD撮像素子として、正方格子、全画素読出しのものが提案されている。正方格子は、隣接する画素の縦方向の間隔と横方向の間隔とを等しくするもので、撮像信号をパソコン用モニタに合わせるために採用される。従来のビデオカメラ等に使用されるCCD撮像素子は、インターレース方式の出力信号を発生するために、図21に示すように、1/60秒(1フィールド)蓄積して、2画素を読出し、垂直転送用のCCDにおいて読出した2画素を混合し、また、混合する画素の上下方向の位置を奇数フィールドおよび偶数フィールドでずらすことによって、インターレース走査を実現していた。   Recently, digital electronic still cameras are becoming popular. As a solid-state image sensor suitable for use in an electronic still camera, for example, a CCD image sensor, a sensor having a square lattice and all-pixel readout has been proposed. The square lattice equalizes the vertical interval and the horizontal interval between adjacent pixels, and is used to match the image pickup signal with a personal computer monitor. In order to generate an interlaced output signal, a CCD image sensor used in a conventional video camera or the like accumulates 1/60 seconds (one field) and reads out two pixels as shown in FIG. Interlaced scanning has been realized by mixing two pixels read out by a transfer CCD and shifting the positions of the pixels to be mixed in the odd and even fields.

かかるCCD撮像素子は、1/60秒の蓄積時間のために、1/30秒の蓄積時間のフレーム蓄積方式と比較して、動画像の撮像を良好に行うことができるが、垂直解像度が低い不利がある。従って、電子スチルカメラの撮像素子として適していない。そこで、図22に示すように、1/30秒間蓄積し、全画素を読出す全画素読出し方式が提案されている。この方式によれば、垂直解像度の低下を防止することができるが、撮像素子から撮像信号を出力するためには、画素数が同じ場合に、上述したビデオカメラ用の撮像素子の2倍の時間を必要とする。より具体的には、1/30秒周期の撮像信号が発生する。   Such a CCD image sensor has a 1/60 second accumulation time, and therefore can capture a moving image better than a frame accumulation method with a 1/30 second accumulation time, but has a low vertical resolution. There are disadvantages. Therefore, it is not suitable as an image sensor for an electronic still camera. Therefore, as shown in FIG. 22, an all-pixel readout method has been proposed in which all the pixels are read out by accumulating for 1/30 second. According to this method, it is possible to prevent a decrease in vertical resolution. However, in order to output an image pickup signal from the image pickup device, when the number of pixels is the same, the time is twice as long as that of the image pickup device for a video camera described above. Need. More specifically, an imaging signal having a period of 1/30 second is generated.

ディジタル電子スチルカメラの場合、撮影時にピントを合わせたり、撮影時のカメラアングルを調整するために、撮像画像を表示するモニタ例えば液晶モニタを設けることが多い。液晶モニタは、1/60秒のノンインターレース走査で、テレビジョン画像を表示するのが普通である。従って、図23に示すように、1/30秒周期の撮像信号をそのまま液晶モニタに供給すると、表示画像の歪が発生する問題がある。これを避けるためには、図24に示すように、液晶モニタ62に対してVRAM(ビデオRAM)61(あるいはフレームメモリ)によりフレームレートを変換する必要がある。VRAM61に対しては、1/30秒周期の撮像信号が供給され、その出力に1/60秒周期のノンインターレース信号が発生する。   In the case of a digital electronic still camera, a monitor for displaying a captured image, for example, a liquid crystal monitor is often provided in order to focus at the time of shooting or to adjust the camera angle at the time of shooting. A liquid crystal monitor normally displays a television image in a 1/60 second non-interlaced scan. Therefore, as shown in FIG. 23, when an imaging signal having a 1/30 second period is supplied to a liquid crystal monitor as it is, there is a problem that distortion of a display image occurs. In order to avoid this, as shown in FIG. 24, it is necessary to convert the frame rate with respect to the liquid crystal monitor 62 by a VRAM (video RAM) 61 (or a frame memory). An imaging signal having a 1/30 second period is supplied to the VRAM 61, and a non-interlace signal having a 1/60 second period is generated at the output thereof.

このように、全画素読出しの撮像素子は、垂直解像度が高いという点で、電子スチルカメラの撮像素子として好適な反面、通常のテレビジョンモニタに撮像画像を表示するのにVRAMあるいはフレームメモリが必要となり、コストが上昇する問題があった。さらに、電子スチルカメラが自動焦点制御装置、自動アイリス制御装置、自動ホワイトバランス制御装置等の自動制御装置を備えているので、撮像素子の出力信号の周期が長いことは、これらの自動制御の応答を遅くする問題が生じた。さらに、モニタに表示される画像の動きが滑らかでない問題もあった。   As described above, the image pickup device for reading all pixels is suitable as an image pickup device for an electronic still camera because it has a high vertical resolution. On the other hand, a VRAM or a frame memory is required to display a picked-up image on a normal television monitor. As a result, there was a problem that the cost increased. Furthermore, since the electronic still camera has automatic control devices such as an automatic focus control device, an automatic iris control device, and an automatic white balance control device, the long period of the output signal of the image sensor is a response to these automatic controls. The problem of slowing down occurred. Furthermore, there has been a problem that the motion of the image displayed on the monitor is not smooth.

上述した問題の解決する一つの方法は、撮像素子の出力信号のデータレートを高くすることである。しかしながら、そのためのサンプリングレート変換器を設ける必要があり、また、クロック周波数が高くなるのに伴って、消費電力の増大、使用部品のコストの上昇、S/Nの劣化等の問題が生じる。従って、撮像信号のデータレートを上げる方法は、好ましくない。   One method for solving the above problem is to increase the data rate of the output signal of the image sensor. However, it is necessary to provide a sampling rate converter for this purpose, and as the clock frequency increases, problems such as an increase in power consumption, an increase in cost of components used, and a deterioration in S / N occur. Therefore, a method for increasing the data rate of the imaging signal is not preferable.

従って、この発明の目的は、高速に撮像信号を出力することができる固体撮像素子および固体撮像素子の制御方法を提供することにある。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a solid-state imaging device capable of outputting an imaging signal at a high speed and a control method for the solid-state imaging device.

上述した課題を解決するために、1の発明は、垂直方向にN(Nは自然数)画素周期で繰り返される複数の色フィルタを介した光が入射されるマトリクス状に配置された複数のフォトセンサと、複数のフォトセンサから読み出された電荷を垂直方向に連なるフォトセンサからの電荷を混合することなく転送する垂直転送部と、複数のフォトセンサに蓄積された電荷を垂直転送部に転送させるための信号供給部とからなり、複数のフォトセンサは、m(mは自然数)個の垂直方向に連なる第1のフォトセンサ群と、画素周期Nのa倍(aは自然数)の数からなる垂直方向に連なる第2のフォトセンサ群とが垂直方向に交互に配置されることによって構成され、信号供給部は、第1のフォトセンサ群に蓄積された電荷を垂直転送部に転送させるための第1の信号供給部と、第2のフォトセンサ群に蓄積された電荷を垂直転送部に転送させるための第2の信号供給部とが互いに独立して設けられて構成されることを特徴とする固体撮像素子である。 In order to solve the above-described problem, the first invention is a plurality of photos arranged in a matrix shape in which light is incident through a plurality of color filters that are repeated in a vertical direction at a cycle of N (N is a natural number) pixels. A sensor, a vertical transfer unit that transfers charges read from a plurality of photosensors without mixing the charges from the photosensors arranged in the vertical direction, and a charge that is accumulated in the plurality of photosensors is transferred to the vertical transfer unit. The plurality of photosensors are composed of m (m is a natural number) first photosensor groups that are continuous in the vertical direction, and a number a times the pixel period N (a is a natural number). The second photosensor groups that are arranged in the vertical direction are alternately arranged in the vertical direction, and the signal supply unit transfers the charges accumulated in the first photosensor group to the vertical transfer unit. A first signal supplying unit of the order, that the second photosensors for transferring the charges accumulated in the vertical transfer portion group the second signal supply section is configured provided independently of each other This is a featured solid-state imaging device.

また、第2の発明は、垂直方向にN(Nは自然数)画素周期で繰り返される複数の色フィルタを介した光が入射される、マトリクス状に配置され、m(mは自然数)個の垂直方向に連なる第1のフォトセンサ群と、画素周期Nのa倍(aは自然数)の数からなる垂直方向に連なる第2のフォトセンサ群とが垂直方向に交互に配置されることによって構成された複数のフォトセンサの、第1のフォトセンサ群から読み出された電荷を第1の信号供給部から、垂直方向に連なるフォトセンサからの電荷を混合することなく転送する垂直転送部に転送し、第2のフォトセンサ群から読み出された電荷を、第1の信号供給部とは互いに独立して設けられた第2の信号供給部から垂直転送部に転送するようにしたことを特徴とする固体撮像素子の制御方法である。 The second aspect of the invention is arranged in a matrix in which light is incident through a plurality of color filters repeated in a vertical direction with N (N is a natural number) pixel cycles, and m (m is a natural number) verticals. The first photo sensor group that is continuous in the direction and the second photo sensor group that is continuous in the vertical direction, which is a number (a is a natural number) times the pixel period N, are alternately arranged in the vertical direction. The charges read from the first photosensor group of the plurality of photosensors are transferred from the first signal supply unit to the vertical transfer unit that transfers the charges from the photosensors connected in the vertical direction without mixing. The charge read from the second photosensor group is transferred from the second signal supply unit provided independently of the first signal supply unit to the vertical transfer unit. To control a solid-state image sensor It is.

上述したように、請求項1の発明は、垂直方向にN(Nは自然数)画素周期で繰り返される複数の色フィルタを介した光が入射されるマトリクス状に配置された複数のフォトセンサと、複数のフォトセンサから読み出された電荷を垂直方向に連なるフォトセンサからの電荷を混合することなく転送する垂直転送部と、複数のフォトセンサに蓄積された電荷を垂直転送部に転送させるための信号供給部とからなり、複数のフォトセンサは、m(mは自然数)個の垂直方向に連なる第1のフォトセンサ群と、画素周期Nのa倍(aは自然数)の数からなる垂直方向に連なる第2のフォトセンサ群とが垂直方向に交互に配置されることによって構成され、信号供給部は、第1のフォトセンサ群に蓄積された電荷を垂直転送部に転送させるための第1の信号供給部と、第2のフォトセンサ群に蓄積された電荷を垂直転送部に転送させるための第2の信号供給部とによって構成されるため、フォトセンサに蓄積された電荷の垂直転送部への転送を、第1および第2の信号供給部を共に用いて行うことで全画素読み出しが行え、第1の信号供給部のみを用いて行うことで間引き読み出しが行えると共に、間引き読み出しの際には、色フィルタの垂直方向における画素周期Nのa倍の画素数を垂直方向に間引くため、色順序が全画素読み出しの場合と同一に保たれる。   As described above, the invention of claim 1 includes a plurality of photosensors arranged in a matrix in which light is incident through a plurality of color filters that are repeated in the vertical direction at a cycle of N (N is a natural number) pixels, A vertical transfer unit that transfers charges read from a plurality of photosensors without mixing the charges from the photosensors arranged in the vertical direction, and a transfer unit that transfers charges accumulated in the plurality of photosensors to the vertical transfer unit. The plurality of photosensors includes a signal supply unit, and a plurality of photosensors includes a first photosensor group that is continuous in the vertical direction of m (m is a natural number) and a vertical direction that is a times the pixel period N (a is a natural number). The second photosensor group that is connected to the first photosensor group is alternately arranged in the vertical direction, and the signal supply unit is configured to transfer the charge accumulated in the first photosensor group to the vertical transfer unit. Since the signal supply unit and the second signal supply unit for transferring the charge accumulated in the second photosensor group to the vertical transfer unit are included, the charge accumulated in the photosensor is transferred to the vertical transfer unit. Transfer is performed by using both the first and second signal supply units, and all pixels can be read out, and by using only the first signal supply unit, decimation readout can be performed. Since the number of pixels a times the pixel period N in the vertical direction of the color filter is thinned out in the vertical direction, the color order is kept the same as in the case of all pixel readout.

また、請求項4の発明は、垂直方向にN(Nは自然数)画素周期で繰り返される複数の色フィルタを介した光が入射される、マトリクス状に配置され、m(mは自然数)個の垂直方向に連なる第1のフォトセンサ群と、画素周期Nのa倍(aは自然数)の数からなる垂直方向に連なる第2のフォトセンサ群とが垂直方向に交互に配置されることによって構成された複数のフォトセンサの、第1のフォトセンサ群から読み出された電荷を第1の信号供給部から、垂直方向に連なるフォトセンサからの電荷を混合することなく転送する垂直転送部に転送し、第2のフォトセンサ群から読み出された電荷を第2の信号供給部から垂直転送部に転送するようにしているため、フォトセンサに蓄積された電荷の垂直転送部への転送を、第1および第2の信号供給部を共に用いて行うことで全画素読み出しが行え、第1の信号供給部のみを用いて行うことで間引き読み出しが行えると共に、間引き読み出しの際には、色フィルタの垂直方向における画素周期Nのa倍の画素数を垂直方向に間引くため、色順序が全画素読み出しの場合と同一に保たれる。   According to a fourth aspect of the present invention, m (m is a natural number) elements are arranged in a matrix in which light is incident through a plurality of color filters that are repeated in a vertical direction with N (N is a natural number) pixel period. The first photosensor group that is continuous in the vertical direction and the second photosensor group that is continuous in the vertical direction, which is a number (a is a natural number) times the pixel period N, are alternately arranged in the vertical direction. The charges read from the first photosensor group of the plurality of photosensors transferred from the first signal supply unit to the vertical transfer unit that transfers the charges from the photosensors connected in the vertical direction without mixing. Since the charges read from the second photosensor group are transferred from the second signal supply unit to the vertical transfer unit, the transfer of the charges accumulated in the photosensor to the vertical transfer unit is performed. First and second All pixel readout can be performed by using the signal supply unit together, and thinning readout can be performed by using only the first signal supply unit, and at the time of thinning readout, the pixel period in the vertical direction of the color filter Since the number of pixels a times N is thinned out in the vertical direction, the color order is kept the same as in the case of all pixel readout.

この発明によれば、垂直解像度の良好なスチル画像を全画素を読出すフルフレームの撮像モードによって得ることができ、また、液晶ディスプレイ等の表示に使用する場合では、ライン間引きの撮像モードによって、撮像信号を高速に出力することができる。従って、VRAMを設けなくても撮像信号をモニタに表示することができる。また、高速で撮像信号を出力できることにより、オートフォーカス等の自動制御装置の応答を速くすることができる。さらに、コマ数が多くなるので、モニタ画像の動きが滑らかになる利点がある。   According to the present invention, a still image with good vertical resolution can be obtained by a full-frame imaging mode for reading out all pixels, and when used for display of a liquid crystal display or the like, by a line-thinning imaging mode, An imaging signal can be output at high speed. Therefore, the image pickup signal can be displayed on the monitor without providing the VRAM. Further, since the imaging signal can be output at a high speed, the response of an automatic control device such as autofocus can be accelerated. Furthermore, since the number of frames increases, there is an advantage that the monitor image moves smoothly.

また、この発明では、記録時に、画像信号をメモリ(DRAM)に書込む期間以外では、撮像信号を表示するので、表示が消える期間を最小限とすることができる。さらに、再生時に、記録媒体からデータを読出している期間、撮像信号を表示装置に供給するので、表示が消える期間を記録時と同様に最小限とすることができる。   Further, in the present invention, since the image pickup signal is displayed during recording other than the period in which the image signal is written in the memory (DRAM), the period during which the display disappears can be minimized. Furthermore, since the image pickup signal is supplied to the display device during the reproduction of data from the recording medium, the display disappearance period can be minimized as in the recording.

以下、この発明の一実施例について図面を参照して説明する。図1は、この発明の一実施例の全体的構成を示す。101は、固体撮像素子例えばCCD撮像素子である。CCD撮像素子101は、三原色フィルタ、補色フィルタ等を有する単板式のイメージャである。CCD撮像素子101は、後で詳細に説明するように、全画素を読出すフルフレーム読出しの動作モード(第1の撮像モード)と、ライン数を減少させた信号を出力するライン間引きの動作モード(第2の撮像モード)とが切替え可能とされている。撮像素子101には、レンズ系100を介して被写体光が入射される。   Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows the overall configuration of an embodiment of the present invention. Reference numeral 101 denotes a solid-state image sensor, for example, a CCD image sensor. The CCD image sensor 101 is a single-plate imager having three primary color filters, a complementary color filter, and the like. As will be described in detail later, the CCD image pickup device 101 has a full frame read operation mode (first image pickup mode) for reading all pixels and a line thinning operation mode for outputting a signal with a reduced number of lines. (Second imaging mode) can be switched. Subject light is incident on the image sensor 101 via the lens system 100.

撮像素子101の出力信号がサンプルホールド,AGC回路102に供給される。フルフレーム読出しモードでは、1枚の画像読出しの時間が1/30秒であり、ライン間引きモードでは、これが1/60秒である。サンプルホールドは、相関二重サンプリング回路の構成とされ、ノイズの除去、波形整形、欠陥画素の補償がなされる。AGCは、被写体の明るさに応じてゲインを制御するもので、また、自動絞り調整のためにもゲインが制御される。サンプルホールド,AGC回路102の出力信号がA/D変換器103に供給される。A/D変換器103からは、1サンプルが10ビットのディジタル撮像信号が発生する。   An output signal of the image sensor 101 is supplied to the sample hold / AGC circuit 102. In the full frame reading mode, the time for reading one image is 1/30 seconds, and in the line thinning mode, this is 1/60 seconds. The sample-and-hold is configured as a correlated double sampling circuit, and noise removal, waveform shaping, and defective pixel compensation are performed. The AGC controls the gain according to the brightness of the subject, and the gain is also controlled for automatic aperture adjustment. The output signal of the sample hold / AGC circuit 102 is supplied to the A / D converter 103. The A / D converter 103 generates a digital imaging signal in which one sample is 10 bits.

ディジタル化された撮像信号がIC回路の構成のカメラ信号処理回路104に供給される。この信号処理回路104は、ディジタルクランプ回路、輝度信号処理回路、色信号処理回路、輪郭補正回路、欠陥補償回路、自動絞り制御回路、自動焦点制御回路、自動ホワイトバランス補正回路、コンポーネント信号(Y:輝度信号、Cr、Cb:色差信号が4:1:1の比のサンプリング周波数でサンプリングされたディジタルビデオ信号)のマルチプレクサ、同期信号発生回路、タイミング生成器、マイクロコンピュータとのインターフェース等が含まれる。信号処理回路104のより具体的な構成については後述する。マルチプレクサによって、コンポーネント信号が多重化データへ変換される。   The digitized imaging signal is supplied to the camera signal processing circuit 104 having an IC circuit configuration. The signal processing circuit 104 includes a digital clamp circuit, a luminance signal processing circuit, a color signal processing circuit, a contour correction circuit, a defect compensation circuit, an automatic iris control circuit, an automatic focus control circuit, an automatic white balance correction circuit, and a component signal (Y: A luminance signal, Cr, Cb: a digital video signal in which color difference signals are sampled at a sampling frequency of a ratio of 4: 1: 1), a synchronization signal generation circuit, a timing generator, an interface with a microcomputer, and the like. A more specific configuration of the signal processing circuit 104 will be described later. The component signal is converted into multiplexed data by the multiplexer.

105は、信号処理を制御するマイクロコンピュータであって、マイクロコンピュータ105からのコントロール信号がレンズ系100、電子ボリューム106、カメラ信号処理回路104、タイミングコントローラ107に供給される。タイミングコントローラ107は、タイミング生成器108およびCCD駆動回路109から構成される。電子ボリューム106は、サンプルホールド,AGC回路102のゲインコントロール信号を発生する。   A microcomputer 105 controls signal processing. A control signal from the microcomputer 105 is supplied to the lens system 100, the electronic volume 106, the camera signal processing circuit 104, and the timing controller 107. The timing controller 107 includes a timing generator 108 and a CCD driving circuit 109. The electronic volume 106 generates a gain control signal for the sample hold and AGC circuit 102.

タイミングコントローラ107に対しては、クロックMCKの3倍の周波数のクロック3MCKが供給される。また、107からカメラ信号処理回路104に対してMCK、3/2MCKが送り出される。一例として、撮像素子101の水平画素数が780とされ、MCK=780fh (fh:撮像素子101の水平走査周波数)=12.3MHzとされている。また、カメラ信号処理回路104において発生した水平同期信号Hおよび垂直同期信号Vがタイミングコントローラ107に供給される。タイミングコントローラ107のCCD駆動回路109で発生した駆動パルスが撮像素子101に供給される。駆動パルスは、垂直駆動パルス、水平駆動パルス、読出しパルス等を含む。   A clock 3MCK having a frequency three times that of the clock MCK is supplied to the timing controller 107. Further, MCK and 3 / 2MCK are sent from the camera 107 to the camera signal processing circuit 104. As an example, the number of horizontal pixels of the image sensor 101 is 780, and MCK = 780 fh (fh: horizontal scanning frequency of the image sensor 101) = 12.3 MHz. Further, the horizontal synchronization signal H and the vertical synchronization signal V generated in the camera signal processing circuit 104 are supplied to the timing controller 107. A drive pulse generated by the CCD drive circuit 109 of the timing controller 107 is supplied to the image sensor 101. The drive pulse includes a vertical drive pulse, a horizontal drive pulse, a read pulse, and the like.

図2は、カメラ信号処理回路104の一例を示す。ここでは、自動絞り制御回路を含む場合の構成を示す。簡単のため、欠陥補償回路、自動焦点制御回路、自動ホワイトバランス補正回路についての図示を省略する。A/D変換器103からの10ビット幅のディジタル撮像信号がディジタルクランプ回路111を介して演算回路112に供給される。撮像素子が三原色フィルタを有する場合、演算回路112によって、三原色信号の加算または減算がなされ、輝度信号成分および色差信号成分が生成される。   FIG. 2 shows an example of the camera signal processing circuit 104. Here, a configuration in the case of including an automatic aperture control circuit is shown. For simplicity, the defect compensation circuit, automatic focus control circuit, and automatic white balance correction circuit are not shown. A 10-bit width digital imaging signal from the A / D converter 103 is supplied to the arithmetic circuit 112 via the digital clamp circuit 111. When the image sensor has a three primary color filter, the arithmetic circuit 112 adds or subtracts the three primary color signals to generate a luminance signal component and a color difference signal component.

輝度信号成分が輝度信号処理回路113および輪郭補正回路114に供給され、色差信号成分が色信号処理回路116に供給される。輝度信号処理回路113には、γ補正回路等が含まれる。輪郭補正回路114により生成された輪郭補正信号が輝度信号処理回路113の出力信号に対して加算回路115により加算される。加算回路115から輝度信号Yが得られる。色信号処理回路116には、γ補正回路、HUE、ゲイン調整回路等が含まれる。色信号処理回路116から色差信号Cr、Cbが発生する。Y、Cr、Cbからなるコンポーネント信号がマルチプレクサ117に供給される。マルチプレクサ117によって、後述のようにこれらの信号が合成され、その出力には、多重化コンポーネント信号が発生する。   The luminance signal component is supplied to the luminance signal processing circuit 113 and the contour correction circuit 114, and the color difference signal component is supplied to the color signal processing circuit 116. The luminance signal processing circuit 113 includes a γ correction circuit and the like. The contour correction signal generated by the contour correction circuit 114 is added to the output signal of the luminance signal processing circuit 113 by the addition circuit 115. A luminance signal Y is obtained from the adder circuit 115. The color signal processing circuit 116 includes a γ correction circuit, a HUE, a gain adjustment circuit, and the like. Color difference signals Cr and Cb are generated from the color signal processing circuit 116. A component signal composed of Y, Cr, and Cb is supplied to the multiplexer 117. The multiplexer 117 combines these signals as described later, and a multiplexed component signal is generated at the output.

タイミング、同期信号発生回路118が設けられており、3MCKのクロックから水平同期信号H、垂直同期信号V、クロック、タイミング信号がこの回路118から発生する。119がマイクロコンピュータ105とカメラ信号処理回路104との間のインターフェースのためのシリアルI/Oであり、120が検出、累算回路である。演算回路112で形成された輝度信号成分が検出、累算回路120に供給される。絞り制御の場合、撮像画面が複数の領域に分割され、領域毎に撮像信号が累算される。そして、各領域の累算データが検出、累算回路120からシリアルI/O119に対して出力される。   A timing / synchronization signal generation circuit 118 is provided, and a horizontal synchronization signal H, a vertical synchronization signal V, a clock, and a timing signal are generated from this circuit 118 from a 3MCK clock. Reference numeral 119 denotes a serial I / O for an interface between the microcomputer 105 and the camera signal processing circuit 104, and reference numeral 120 denotes a detection / accumulation circuit. The luminance signal component formed by the arithmetic circuit 112 is detected and supplied to the accumulation circuit 120. In the case of aperture control, the imaging screen is divided into a plurality of areas, and imaging signals are accumulated for each area. The accumulated data of each area is detected and output from the accumulation circuit 120 to the serial I / O 119.

シリアルI/O119を通じて累算データをマイクロコンピュータ105が受け取り、累算データに対する重み付け演算、重み付けされた各領域のデータの総和を求める演算、絞り制御信号の生成等をマイクロコンピュータ105が行う。生成された絞り制御信号によって、レンズ系100の絞り制御リングの駆動モータが駆動され、タイミングコントローラ107および電子ボリューム106が制御される。タイミングコントローラ107によって電子シャッタ(露光時間)が制御され、電子ボリューム106によってゲインが制御される。また、シリアルI/O119を通じてマイクロコンピュータ105から検出、累算回路120にコントロール信号が供給され、領域の分割のパターン等が制御される。   The microcomputer 105 receives the accumulated data through the serial I / O 119, and the microcomputer 105 performs a weighting operation on the accumulated data, an operation for obtaining a sum of weighted data in each area, an aperture control signal generation, and the like. The generated aperture control signal drives the aperture control ring drive motor of the lens system 100 to control the timing controller 107 and the electronic volume 106. An electronic shutter (exposure time) is controlled by the timing controller 107, and a gain is controlled by the electronic volume 106. In addition, a control signal is supplied from the microcomputer 105 to the detection and accumulation circuit 120 through the serial I / O 119, and the pattern of area division is controlled.

(411)方式のコンポーネント信号を多重化するためのマルチプレクサ117についてより詳細に説明する。図3に示すように、マルチプレクサ117は、クロックMCKに同期した8ビット幅の輝度信号Y、色差信号Cが入力され、3/2MCK(クロックMCKの3/2倍の周波数のクロック)に同期した8ビット幅の多重化コンポーネント信号を発生する。図4は、マルチプレクサ117の一例の構成を示す。マルチプレクサ117は、輝度信号Yおよび色信号Cの一方を選択する入力セレクタ121と、入力セレクタ121が直列入力として供給されるシフトレジスタ122と、シフトレジスタ122の並列出力がロードされるレジスタ123と、レジスタ123にロードされたデータを順次選択する出力セレクタ124と、出力セレクタ124に接続されたレジスタ125とからなる。各レジスタは、8ビット幅のものである。   The multiplexer 117 for multiplexing component signals of the (411) method will be described in more detail. As shown in FIG. 3, the multiplexer 117 receives an 8-bit width luminance signal Y and a color difference signal C synchronized with the clock MCK and is synchronized with 3 / 2MCK (a clock having a frequency 3/2 times that of the clock MCK). An 8-bit wide multiplexed component signal is generated. FIG. 4 shows an exemplary configuration of the multiplexer 117. The multiplexer 117 includes an input selector 121 that selects one of the luminance signal Y and the color signal C, a shift register 122 to which the input selector 121 is supplied as a serial input, a register 123 to which a parallel output of the shift register 122 is loaded, The output selector 124 sequentially selects data loaded in the register 123 and the register 125 connected to the output selector 124. Each register is 8 bits wide.

図5は、上述のマルチプレクサ117の動作を示すタイミングチャートである。3MCKは、クロックMCKの周波数の3倍のクロックである。輝度データYおよび色信号Cは、クロックMCKと同期している。(411)方式のコンポーネント信号であるので、4サンプルの輝度データ(例えばY0 、Y1 、Y2 、Y3 )に対して、1サンプルの赤の色差データ(例えばCr0 )と1サンプルの青の色差データ(例えばCb0 )とが対応している。 FIG. 5 is a timing chart showing the operation of the multiplexer 117 described above. 3MCK is a clock three times the frequency of the clock MCK. The luminance data Y and the color signal C are synchronized with the clock MCK. Since it is a component signal of (411) system, one sample of red color difference data (for example, Cr 0 ) and one sample of luminance data (for example, Y 0 , Y 1 , Y 2 , Y 3 ) Corresponding to blue color difference data (for example, Cb 0 ).

セレクトパルスのハイレベルで輝度データを選択し、そのローレベルで色データを選択するように、入力セレクタ121が制御される。シフトレジスタ122は、3/2MCKがクロックとして供給され、入力セレクタ121により選択されたデータを取り込むと共に、直列にシフトする。シフトレジスタ122の初段のレジスタの出力Q0 は、図に示すように、Y-1、Y0 、Cr0 、Y1 、Y2 、Cb0 、Y3 、・・・と変化する。 The input selector 121 is controlled so that luminance data is selected at the high level of the select pulse and color data is selected at the low level. The shift register 122 is supplied with 3/2 MCK as a clock, takes in the data selected by the input selector 121, and shifts in series. As shown in the figure, the output Q 0 of the first-stage register of the shift register 122 changes as Y −1 , Y 0 , Cr 0 , Y 1 , Y 2 , Cb 0 , Y 3 ,.

レジスタ123に対して、1/4MCKのクロックのタイミングでもって、シフトレジスタ122の出力が並列にロードされる。1/4MCKのクロックの周期は、3/2MCKの周期の6倍である。また、1/4MCKのクロックの位相は、互いに関連する輝度データおよび色差データの合計6サンプルがシフトレジスタ122からレジスタ123に転送されるように選定される。   The output of the shift register 122 is loaded in parallel to the register 123 with a 1/4 MCK clock timing. The quarter MCK clock period is six times the 3/2 MCK period. The phase of the 1/4 MCK clock is selected so that a total of 6 samples of luminance data and color difference data related to each other are transferred from the shift register 122 to the register 123.

出力セレクタ124は、クロック(3/2MCK)と同期してレジスタ123からY0、Y1、Y2、Y3、Cr、Cbの順になるように順次選択し、選択されたサンプルをレジスタ125が取り込む。従って、レジスタ125からは、Y0、Y1、Y2、Y3、Cr、Cbの順になるように、多重化されたコンポーネント信号が発生する。 The output selector 124 sequentially selects Y 0 , Y 1 , Y 2 , Y 3 , Cr, and Cb in order from the register 123 in synchronization with the clock (3 / 2MCK), and the register 125 selects the selected sample. take in. Therefore, multiplexed component signals are generated from the register 125 such that Y 0 , Y 1 , Y 2 , Y 3 , Cr, and Cb are arranged in this order.

上述したマルチプレクサ117は、データのサンプリングクロック周波数をMCKから1.5倍の周波数の3/2MCKに変更することによって、8ビット幅の多重化コンポーネント信号へ変換する。マルチプレクサ117を設けない場合では、カメラ信号処理回路104から(8×2=16ビット)幅のデータ(輝度信号Yおよび色信号C)が出力される。その場合では、二つのデータバス間のクロストークが発生したり、基板配線面積が増加することによってクロストークが増加したり、メモリのデータの幅が増加することによってメモリのサイズが大きくなったり、メモリの消費電力が増大する等の種々の問題が生じる。上述したマルチプレクサ117を信号処理回路104の出力側に設けることによって、これらの問題の発生を防止することができる。   The multiplexer 117 described above converts the data sampling clock frequency from MCK to 3/2 MCK of 1.5 times the frequency, thereby converting the data into an 8-bit multiplexed component signal. In the case where the multiplexer 117 is not provided, the camera signal processing circuit 104 outputs (8 × 2 = 16 bits) width data (luminance signal Y and color signal C). In that case, crosstalk between two data buses occurs, crosstalk increases due to an increase in the substrate wiring area, memory size increases due to an increase in the memory data width, Various problems such as an increase in power consumption of the memory occur. By providing the multiplexer 117 described above on the output side of the signal processing circuit 104, the occurrence of these problems can be prevented.

図1に戻って、この発明の一実施例についてさらに説明する。カメラ信号処理回路104からの上述したように多重化されたコンポーネント信号がデータスイッチャ130に供給される。データスイッチャ130は、カメラ信号処理回路104の出力と接続された出力点aと、コンポーネント信号を三原色信号へ変換する変換回路134と接続された入力点bと、記録再生データバス140と接続された入出力点cとを有する。データスイッチャ130の状態は、ユーザのキー操作等に基づいて発生したモード切り換え信号131、132、133によって制御される。図1中のマイクロコンピュータ105は、主としてカメラ部の制御のために設けられており、図示しないが、記録/再生動作の制御、装置全体の制御のために、それぞれマイクロコンピュータが設けられ、これらのマイクロコンピュータ間での通信がなされる。   Returning to FIG. 1, an embodiment of the present invention will be further described. The component signals multiplexed as described above from the camera signal processing circuit 104 are supplied to the data switcher 130. The data switcher 130 is connected to the output point a connected to the output of the camera signal processing circuit 104, the input point b connected to the conversion circuit 134 for converting the component signal into the three primary color signals, and the recording / reproducing data bus 140. And an input / output point c. The state of the data switcher 130 is controlled by mode switching signals 131, 132, 133 generated based on user key operations and the like. The microcomputer 105 in FIG. 1 is provided mainly for controlling the camera unit. Although not shown, the microcomputer 105 is provided for controlling the recording / reproducing operation and for controlling the entire apparatus. Communication between microcomputers is performed.

変換回路134により発生した三原色信号R、G、Bがテレビジョン表示装置例えば液晶ディスプレイ135に供給され、液晶ディスプレイ135により撮像画像が表示される。液晶ディスプレイ135は、1/60秒周期のノンインターレース方式でもってカラー画像を表示する。記録再生データバス140に対して、ランダムアクセス可能なメモリ例えばDRAM(dynamic random access memory)141およびデータ圧縮用のエンコーダ/デコーダ例えばJPEG(Joint Photographic Experts Group)のエンコーダ/デコーダ142が接続される。JPEG以外の方式の高能率符号化を使用しても良い。エンコーダ/デコーダ142に対して記録媒体例えばフラシュメモリ143およびインターフェース144が接続される。DRAM141は、メモリコントローラ145から供給されるアドレス信号、制御信号によってその動作が制御される。   The three primary color signals R, G, and B generated by the conversion circuit 134 are supplied to a television display device such as a liquid crystal display 135, and a captured image is displayed on the liquid crystal display 135. The liquid crystal display 135 displays a color image using a non-interlace method with a 1/60 second period. A random accessible memory such as a DRAM (dynamic random access memory) 141 and a data compression encoder / decoder such as a JPEG (Joint Photographic Experts Group) encoder / decoder 142 are connected to the recording / reproducing data bus 140. High efficiency encoding other than JPEG may be used. A recording medium such as a flash memory 143 and an interface 144 are connected to the encoder / decoder 142. The operation of the DRAM 141 is controlled by an address signal and a control signal supplied from the memory controller 145.

エンコーダ/デコーダ142は、JPEG、すなわち、適応DCT(Discrete Cosine Transform)の符号化によって約1/10にデータ量を圧縮する。JPEGにおけるブロック化等の処理のために、DRAM141が設けられている。フラシュメモリ143は、電源を切っても記憶内容が保持され、メモリ全体あるいは分割した領域毎に電気的に一括して消去、再書込みが可能な半導体メモリである。記録媒体としては、フラシュメモリ以外の半導体メモリ等の媒体を使用しても良い。さらに、圧縮されたスチル画像データを必要に応じてパ−ソナルコンピュータに供給するためにインターフェースを設けても良い。この発明の一実施例において、記録とは、撮像信号を符号化してフラシュメモリ143に書込むことであり、再生とは、フラシュメモリ143内のデータを読出し、読出しデータを復号することである。   The encoder / decoder 142 compresses the data amount to about 1/10 by encoding of JPEG, that is, adaptive DCT (Discrete Cosine Transform). A DRAM 141 is provided for processing such as blocking in JPEG. The flash memory 143 is a semiconductor memory that retains stored contents even when the power is turned off, and can be erased and rewritten electrically collectively for the entire memory or for each divided area. As the recording medium, a medium such as a semiconductor memory other than the flash memory may be used. Further, an interface may be provided to supply the compressed still image data to a personal computer as necessary. In one embodiment of the present invention, recording means encoding an imaging signal and writing it in the flash memory 143, and reproduction means reading data in the flash memory 143 and decoding read data.

上述したこの発明の一実施例について、より詳細に説明する。この一実施例では、データスイッチャ130の接続状態によって5種類の動作が可能とされている。これは、モニタリングモード、第1の記録モード、第2の記録モード、第1の再生モード、第2の再生モードとからなる。これらのモードは、モード切り換え信号131、132、133によって設定される。モード切り換え信号131、132、133は、図示しない記録再生系制御用のマイクロコンピュータから発生する。マイクロコンピュータ105によって、モード切り換え信号を発生しても良い。モニタリングモードでは、撮像画面を液晶ディスプレイ135に表示する。第1の記録モードでは、所望の撮像画像をDRAM141に書込む。第2の記録モードでは、DRAM141に記憶された画像データを圧縮してフラッシュメモリ143に書込む。第1の再生モードでは、フラッシュメモリ143に記憶されたデータを読出し、読出しデータを復号してDRAM141に書込む。第2の再生モードでは、DRAM141のデータを読出して液晶ディスプレイ135に表示する。   One embodiment of the present invention described above will be described in more detail. In this embodiment, five types of operations are possible depending on the connection state of the data switcher 130. This includes a monitoring mode, a first recording mode, a second recording mode, a first reproduction mode, and a second reproduction mode. These modes are set by mode switching signals 131, 132, 133. The mode switching signals 131, 132, 133 are generated from a recording / reproducing system control microcomputer (not shown). A mode switching signal may be generated by the microcomputer 105. In the monitoring mode, the imaging screen is displayed on the liquid crystal display 135. In the first recording mode, a desired captured image is written into the DRAM 141. In the second recording mode, the image data stored in the DRAM 141 is compressed and written to the flash memory 143. In the first reproduction mode, the data stored in the flash memory 143 is read, and the read data is decoded and written into the DRAM 141. In the second reproduction mode, data in the DRAM 141 is read and displayed on the liquid crystal display 135.

図6は、データスイッチャ130の出力点aと入力点bとが接続されるモニタリングモードの接続を示す。モニタリングモードは、モード切り換え信号131がアクティブとなることによって設定される。モニタリングモードでは、マイクロコンピュータ105は、タイミングコントローラ107のCCD駆動回路109を制御し、撮像素子101をライン間引きモードで動作させる。撮像素子101からは、読出しがされないラインが生じ、1/60秒周期で撮像信号が読出される。   FIG. 6 shows the connection in the monitoring mode in which the output point a and the input point b of the data switcher 130 are connected. The monitoring mode is set when the mode switching signal 131 becomes active. In the monitoring mode, the microcomputer 105 controls the CCD drive circuit 109 of the timing controller 107 to operate the image sensor 101 in the line thinning mode. A line which is not read out is generated from the image pickup element 101, and an image pickup signal is read out at a period of 1/60 second.

モニタリングモードでは、信号処理回路104の出力信号がデータスイッチャ130を介して変換回路134に供給され、変換回路134から出力される三原色信号が液晶ディスプレイ135に供給され、表示される。撮像素子101がライン間引きモードで動作するので、液晶ディスプレイ135が1/60秒周期のノンインターレスの表示を行うことができる。液晶ディスプレイ135の表示を見て、画角の調整等を行い、記録したいスチル画像を決定することができる。ライン間引きモードのために、垂直解像度が記録時と比べると劣化するが、撮影画像をモニタする目的にとっては問題とはならず、これはまたフィールド蓄積を行うCCD撮像カメラと同等である。ライン間引きモードでは、高速読出しのために動きに対する追従性が良くなる。従って、自動焦点調整、自動絞り調整等の自動制御の応答が良くなり、動画をモニタするのが容易となる。   In the monitoring mode, the output signal of the signal processing circuit 104 is supplied to the conversion circuit 134 via the data switcher 130, and the three primary color signals output from the conversion circuit 134 are supplied to the liquid crystal display 135 and displayed. Since the image sensor 101 operates in the line thinning mode, the liquid crystal display 135 can perform non-interlaced display with a 1/60 second period. By looking at the display on the liquid crystal display 135, the angle of view can be adjusted and the still image to be recorded can be determined. Due to the line decimation mode, the vertical resolution is degraded compared to when recording, but this is not a problem for the purpose of monitoring captured images, which is also equivalent to a CCD imaging camera that performs field accumulation. In the line thinning mode, the followability to movement is improved for high-speed reading. Accordingly, the response of automatic control such as automatic focus adjustment and automatic aperture adjustment is improved, and it becomes easy to monitor a moving image.

なお、モニタリングモードにおいて、破線で示すデータバスに接続されるDRAM141、エンコーダ/デコーダ142、フラッシュメモリ143が不動作とされる。消費電力の節約のために、これらの動作しない回路に対する電源供給がオフとされるか、あるいは動作に必要なクロックの供給を停止することが好ましい。以下に説明する他のモードにおいても、動作しない回路に対するバスが破線で示され、また、動作しない回路に対する電源供給がオフされることは、同様である。   In the monitoring mode, the DRAM 141, the encoder / decoder 142, and the flash memory 143 connected to the data bus indicated by the broken line are not operated. In order to save power consumption, it is preferable that the power supply to these non-operating circuits is turned off or the supply of clocks necessary for the operation is stopped. In other modes described below, the buses for circuits that do not operate are indicated by broken lines, and the power supply to circuits that do not operate is turned off.

図7は、スチル画像を記録する場合のモード、すなわち、データスイッチャ130の出力点aと入出力点cとが接続される第1の記録モードの接続を示す。第1の記録モードは、モード切り換え信号132がアクティブとなることによって設定される。第1の記録モードでは、マイクロコンピュータ105は、タイミングコントローラ107のCCD駆動回路109を制御し、撮像素子101をフルフレーム読出しモードで動作させる。撮像素子101からは、全画素例えば32万画素が読出され、1/30秒周期で撮像信号が読出される。   FIG. 7 shows a mode for recording a still image, that is, a connection in the first recording mode in which the output point a and the input / output point c of the data switcher 130 are connected. The first recording mode is set when the mode switching signal 132 becomes active. In the first recording mode, the microcomputer 105 controls the CCD drive circuit 109 of the timing controller 107 to operate the image sensor 101 in the full frame readout mode. From the image sensor 101, all pixels, for example, 320,000 pixels are read out, and an image pickup signal is read out at a 1/30 second period.

撮像信号がカメラ信号処理回路104において処理され、データスイッチャ130の出力点aおよび入出力点c、並びに記録再生データバス140を通じてDRAM141に書込まれる。メモリコントローラ145は、DRAM141を書込み状態にし、書込みアドレスをDRAM141に対して供給する。メモリコントローラ145は、図示しない記録/再生系制御用のマイクロコンピュータによって制御される。1枚分のスチル画像データがDRAM141に書込まれる。1/30秒の画像データの書込みがなされる、第1の記録モードでは、液晶ディスプレイ135に画像を表示することができない。画像が表示されない時間を最小限とするために、書込みが終了すると、次の第2の記録モードに移行する。   The imaging signal is processed by the camera signal processing circuit 104 and written to the DRAM 141 through the output point a and the input / output point c of the data switcher 130 and the recording / reproducing data bus 140. The memory controller 145 sets the DRAM 141 to a write state and supplies a write address to the DRAM 141. The memory controller 145 is controlled by a recording / reproducing system control microcomputer (not shown). One still image data is written in the DRAM 141. In the first recording mode in which 1/30 second image data is written, an image cannot be displayed on the liquid crystal display 135. In order to minimize the time during which no image is displayed, when writing is completed, the process proceeds to the next second recording mode.

DRAM141に対する1枚分の画像データの書込みが終了すると、データスイッチャ130が図8に示すように、出力点aおよび入力点bが接続される第2の記録モードとなる。第2の記録モードは、モード切り換え信号131がアクティブとなることによって設定される。このモードでは、DRAM141から画像データが読出される。読出されたデータがバス140を介してエンコーダ/デコーダ142に供給される。エンコーダ/デコーダ142は、DRAM141から読出したデータを例えばJPEGにより圧縮する。また、圧縮されたデータがフラッシュメモリ143に書込まれる。このようにして、撮像画像が圧縮されて記録される。   When the writing of one image data to the DRAM 141 is completed, the data switcher 130 enters the second recording mode in which the output point a and the input point b are connected as shown in FIG. The second recording mode is set when the mode switching signal 131 becomes active. In this mode, image data is read from the DRAM 141. The read data is supplied to the encoder / decoder 142 via the bus 140. The encoder / decoder 142 compresses data read from the DRAM 141 by, for example, JPEG. In addition, the compressed data is written into the flash memory 143. In this way, the captured image is compressed and recorded.

また、第2の記録モードでは、撮像素子101がライン間引きモードで動作するようになされ、モニタリングモードと同様に、高速で撮像素子101から読出された信号がカメラ信号処理回路104で処理され、画像信号がデータスイッチャ130および変換回路134を介して液晶ディスプレイ135に供給され、画像が表示される。それによって、記録時に画像の表示が消える時間を最小限とすることができる。   In the second recording mode, the image sensor 101 is operated in the line thinning mode, and the signal read from the image sensor 101 at a high speed is processed by the camera signal processing circuit 104 in the same manner as in the monitoring mode. The signal is supplied to the liquid crystal display 135 through the data switcher 130 and the conversion circuit 134, and an image is displayed. As a result, the time during which the image display disappears during recording can be minimized.

フラッシュメモリ143に書込まれた画像データを再生して液晶ディスプレイ135により表示するのが再生モードである。図9は、データスイッチャ130の出力点aおよび入力点bが接続され、撮像信号が液晶ディスプレイ135に表示される第1の再生モードの状態を示す。第1の再生モードは、モード切り換え信号131がアクティブとなることによって設定される。このモードでは、フラッシュメモリ143からデータが読出され、読出しデータがエンコーダ/デコーダ142に供給される。   In the reproduction mode, the image data written in the flash memory 143 is reproduced and displayed on the liquid crystal display 135. FIG. 9 shows a state of the first reproduction mode in which the output point a and the input point b of the data switcher 130 are connected and the image pickup signal is displayed on the liquid crystal display 135. The first reproduction mode is set when the mode switching signal 131 becomes active. In this mode, data is read from the flash memory 143 and the read data is supplied to the encoder / decoder 142.

エンコーダ/デコーダ142によりデータが復号され、画像データが発生する。この画像データを書込むように、DRAM141が制御される。この場合、第1の記録モードと同一のデータ配列でもって、復号データがDRAM141に書込まれるように、メモリコントローラ145がDRAM141の書込みアドレスを制御する。読出し時のアドレス制御によって、同様のデータ配列を実現しても良い。この関係は、DRAM141から読出されたデジタル画像信号を変換回路134を介して液晶ディスプレイ135に供給し、液晶ディスプレイ135により表示する場合に、モニタリングモードで使用されるものと同一の構成を使用するためために必要である。第1の再生モードは、ライン間引きモードで撮像素子101が駆動され、撮像素子101の撮像画像が液晶ディスプレイ135に表示されている。   Data is decoded by the encoder / decoder 142 to generate image data. The DRAM 141 is controlled to write this image data. In this case, the memory controller 145 controls the write address of the DRAM 141 so that the decoded data is written to the DRAM 141 with the same data arrangement as that in the first recording mode. A similar data array may be realized by address control at the time of reading. This relationship is because when the digital image signal read from the DRAM 141 is supplied to the liquid crystal display 135 via the conversion circuit 134 and displayed on the liquid crystal display 135, the same configuration as that used in the monitoring mode is used. Is necessary for. In the first reproduction mode, the image sensor 101 is driven in the line thinning mode, and a captured image of the image sensor 101 is displayed on the liquid crystal display 135.

DRAM141に対して復号データが書込まれると、図10に示す第2の再生モードとなる。第2の再生モードでは、データスイッチャ130の入出力点cと入力点bとが接続される。第2の再生モードは、モード切り換え信号133がアクティブとなることによって設定される。DRAM141が読出し状態とされる。そして、記録再生データバス140、データスイッチャ130、変換回路134を介してDRAM141の読出しデータが液晶ディスプレイ135に供給される。従って、フラッシュメモリ143に記録されているデータと対応する画像を液晶ディスプレイ135により見ることが可能となる。この場合、フラッシュメモリ143に記録されているデータは、ライン間引きデータではなく、フルフレームのデータである。従って、メモリコントローラ145によるアドレス制御によって、撮像素子101がライン間引きモードで駆動される場合と同様のライン間引きを実現する。それによって、DRAM141の読出しデータを液晶ディスプレイ135により再生することができる。   When the decoded data is written to the DRAM 141, the second reproduction mode shown in FIG. 10 is entered. In the second playback mode, the input / output point c and the input point b of the data switcher 130 are connected. The second reproduction mode is set when the mode switching signal 133 becomes active. The DRAM 141 is set in a read state. Then, read data of the DRAM 141 is supplied to the liquid crystal display 135 via the recording / reproducing data bus 140, the data switcher 130, and the conversion circuit 134. Therefore, an image corresponding to the data recorded in the flash memory 143 can be viewed on the liquid crystal display 135. In this case, the data recorded in the flash memory 143 is not full-line data but full-frame data. Therefore, line thinning similar to the case where the image sensor 101 is driven in the line thinning mode is realized by address control by the memory controller 145. Thereby, the read data of the DRAM 141 can be reproduced by the liquid crystal display 135.

このようにしてフラッシュメモリ143に記憶されているスチル画像データを液晶ディスプレイ135により再生して見ることができる。フラッシュメモリ143の記憶容量、データ圧縮の方法等によって、記録できるスチル画像の枚数が決定される。フラッシュメモリ143は、ICカードの構成とされるのが好ましい。勿論、フラッシュメモリ以外の記録媒体を使用しても良い。さらに、必要に応じて設けられたインターフェースを介して外部のパソコンに記録データを送信したり、外部記憶装置に記録データを記憶するようにしても良い。   In this way, the still image data stored in the flash memory 143 can be reproduced and viewed on the liquid crystal display 135. The number of still images that can be recorded is determined by the storage capacity of the flash memory 143, the data compression method, and the like. The flash memory 143 is preferably configured as an IC card. Of course, a recording medium other than the flash memory may be used. Furthermore, recording data may be transmitted to an external personal computer via an interface provided as necessary, or recording data may be stored in an external storage device.

上述した固体撮像素子101の一例について以下に説明する。図11は、固体撮像素子例えばCCD撮像素子1の一例の概略を示す。この例では、インターライン方式を採用し、イメージエリアに2次元配列されたフォトセンサ(例えばフォトダイオード)2と、フォトセンサ2の間に設けられ、フォトセンサ2からの信号電荷を水平CCD(水平転送部)4へ転送するための垂直CCD(垂直転送部)3と、水平CCD4に接続されたバッファアンプ5とを有する。フォトセンサ2には、後述するような配列の色フィルタを通った撮像光が入射する。一つのフォトセンサ2と垂直CCD3中の1ビットとが対応するように構成され、フォトセンサ2からの信号電荷を混合することなく垂直CCD3に読出し、全画素の信号を順次、水平CCD4に転送することが可能とされている。そして、水平CCD4を駆動することによって、信号をフローティングディフュージョンエリアに転送し、順次電圧に変換してバッファアンプ5を通して出力する。   An example of the solid-state image sensor 101 described above will be described below. FIG. 11 schematically shows an example of a solid-state image sensor, for example, a CCD image sensor 1. In this example, an interline method is adopted, and a signal charge from the photosensor 2 provided between the photosensors (for example, photodiodes) 2 two-dimensionally arranged in the image area and the photosensor 2 is horizontal CCD (horizontal). A vertical CCD (vertical transfer unit) 3 for transferring to a transfer unit 4, and a buffer amplifier 5 connected to the horizontal CCD 4. Imaging light that has passed through an array of color filters, which will be described later, is incident on the photosensor 2. One photo sensor 2 and one bit in the vertical CCD 3 correspond to each other, and signal charges from the photo sensor 2 are read to the vertical CCD 3 without mixing, and signals of all pixels are sequentially transferred to the horizontal CCD 4. It is possible. Then, by driving the horizontal CCD 4, the signal is transferred to the floating diffusion area, sequentially converted into a voltage, and output through the buffer amplifier 5.

撮像素子1の単位画素の平面図を図12に示し、垂直CCD3の構造を図13に示す。垂直CCD3は、例えば3層電極3相駆動の構成とされている。図12において、6は、垂直CCD3の転送チャンネル、7は、画素間、並びに画素および転送チャンネル間を分離するためのチャンネルストッパ、8、9および10は、それぞれ垂直CCD3の転送ゲートである。転送ゲート9は、読出しゲートを兼用している。なお、図12では、遮光膜等についての図示が省略されている。転送ゲート8、9、10は、図13に示すように、第1、第2および第3の多結晶シリコン電極を加工して形成される。これらの転送ゲート8、9、10に対して、垂直駆動パルスφV1 、φV2 、φV3 がそれぞれ印加される。 A plan view of a unit pixel of the image sensor 1 is shown in FIG. 12, and a structure of the vertical CCD 3 is shown in FIG. The vertical CCD 3 has, for example, a three-layer electrode three-phase drive configuration. In FIG. 12, 6 is a transfer channel of the vertical CCD 3, 7 is a channel stopper for separating pixels and between the pixel and the transfer channel, and 8, 9 and 10 are transfer gates of the vertical CCD 3, respectively. The transfer gate 9 also serves as a read gate. In FIG. 12, illustration of the light shielding film and the like is omitted. As shown in FIG. 13, the transfer gates 8, 9, and 10 are formed by processing the first, second, and third polycrystalline silicon electrodes. Vertical drive pulses φV 1 , φV 2 , and φV 3 are applied to these transfer gates 8, 9, and 10, respectively.

フォトセンサ2から垂直CCD3へ信号を読出す場合、フォトセンサ2に隣接した転送ゲート、すなわち、読出しゲートを兼ねる転送ゲート9に対して、垂直転送クロックφV2 のハイレベルより高いバイアス電圧(読出しパルスと称する)を印加する。ゲート9に読出しパルスを供給すると、1つの画素が垂直CCD3の1ビットに対応しているので、全てのフォトセンサ2から信号電荷が垂直CCD3に読出される。水平CCD5は、転送クロックφH1 、φH2 によって、1ライン分のデータを出力する。なお、水平CCD5としては、例えば複合チャンネル水平CCD構造を採用することができる。その場合、出力部が2チャンネルの構成とされる。 When a signal is read from the photo sensor 2 to the vertical CCD 3, a bias voltage (read pulse) higher than the high level of the vertical transfer clock φV 2 is applied to the transfer gate adjacent to the photo sensor 2, that is, the transfer gate 9 also serving as a read gate. Applied). When a read pulse is supplied to the gate 9, one pixel corresponds to one bit of the vertical CCD 3, so that signal charges are read from all the photosensors 2 to the vertical CCD 3. The horizontal CCD 5 outputs data for one line by the transfer clocks φH 1 and φH 2 . As the horizontal CCD 5, for example, a composite channel horizontal CCD structure can be adopted. In that case, the output unit has a two-channel configuration.

上述したCCD撮像素子は、全画素の信号を順次出力することができるので、電子スチルカメラ、画像取込みに適している。しかしながら、インターレース出力を行う同じ画素数のビデオカメラ用撮像素子と比較して、1画面(画面の上端から下端まで)の出力時間が倍となる。この例では、上述したように、モニタ用の信号、自動焦点制御等の自動制御のための撮像信号として、水平ライン数を減少させることによって、1画面の撮像信号を高速に出力するものであり、且つ、このライン間引きの場合に、カラーフィルタの配列で規定される垂直方向の色シーケンスが崩れることがないようにするものである。一方、撮影した画像をフラッシュメモリに取り込む場合では、フルフレームの撮像信号(ライン数の間引きがされてない撮像信号)を出力する。ライン間引きの場合でも、色シーケンスがフルフレームの場合と同一のため、信号処理回路が複雑となる問題を回避できる。   The CCD image pickup device described above is suitable for electronic still cameras and image capture because it can sequentially output signals of all pixels. However, the output time of one screen (from the upper end to the lower end of the screen) is doubled compared to an image sensor for video cameras having the same number of pixels that performs interlaced output. In this example, as described above, as a monitor signal and an imaging signal for automatic control such as automatic focus control, the number of horizontal lines is reduced to output an imaging signal for one screen at high speed. In addition, in the case of this line thinning, the color sequence in the vertical direction defined by the color filter arrangement is not disturbed. On the other hand, when a captured image is taken into the flash memory, a full frame imaging signal (an imaging signal in which the number of lines is not thinned) is output. Even in the case of line thinning, since the color sequence is the same as that in the case of a full frame, the problem that the signal processing circuit becomes complicated can be avoided.

上述した全画素読出し可能な撮像素子において、ライン数を間引くためには、フォトセンサ2からの信号電荷の読出しに寄与している転送ゲート(第2の多結晶シリコン)9に対する配線を二つに分けることによって可能である。色シーケンスの繰り返し周期をNで表す。図14は、(N=2)の場合の一例である。   In the above-described image pickup device capable of reading all pixels, in order to thin out the number of lines, two wirings for the transfer gate (second polycrystalline silicon) 9 contributing to reading of the signal charges from the photosensor 2 are used. It is possible by dividing. The repetition period of the color sequence is represented by N. FIG. 14 shows an example in the case of (N = 2).

単板式のCCD撮像素子の色フィルタの配列としては、R(赤色を通すフィルタ)、G(緑色を通すフィルタ)、B(青色を通すフィルタ)を図15Aに示すように配列したもの(ベイヤ方式)が知られている。全体の半分の画素に感度の高いGのフィルタを配置する。また、図15Bに示す補色市松配置の色フィルタも知られている。図15Bにおいて、Ye、Cy、Mgは、それぞれ黄色、シアン、マゼンタのフィルタである。図15Bに示す補色フィルタは、原色フィルタに比して解像度を高めることができるので、ビデオカメラに採用されることが多い。一方、図15Aに示す原色フィルタは、色の再現性の点で優れ、電子スチルカメラに採用されることが多い。   As the arrangement of the color filters of the single-plate CCD image sensor, R (filter that passes red), G (filter that passes green), and B (filter that passes blue) are arranged as shown in FIG. 15A (Bayer method) )It has been known. A high-sensitivity G filter is arranged in half of the pixels. Also, a complementary color checkered color filter shown in FIG. 15B is known. In FIG. 15B, Ye, Cy, and Mg are yellow, cyan, and magenta filters, respectively. The complementary color filter shown in FIG. 15B can be increased in resolution as compared with the primary color filter, and is therefore often used in video cameras. On the other hand, the primary color filter shown in FIG. 15A is excellent in terms of color reproducibility and is often employed in an electronic still camera.

この発明における撮像素子として、原色フィルタを有する単板式撮像素子、および補色フィルタを有する単板式撮像素子の何れを使用しても良い。さらに、図示しないが、Gのフィルタを備えた撮像素子と、RおよびBのフィルタの配列を備えた撮像素子とからなり、二つの撮像素子の位置関係が水平方向、または水平および垂直方向に画素ピッチの1/2だけずらされた方式の撮像素子(いわゆる空間絵素ずらし方式)を使用しても良い。   As the image sensor in the present invention, any of a single-plate image sensor having a primary color filter and a single-plate image sensor having a complementary color filter may be used. Further, although not shown in the drawing, the image pickup device includes an image pickup device having a G filter and an image pickup device having an array of R and B filters, and the positional relationship between the two image pickup devices is a pixel in the horizontal direction or in the horizontal and vertical directions. You may use the image pick-up element (what is called a space picture element shift system) of the system shifted only 1/2 of the pitch.

図15Aの配列は、垂直方向の色シーケンスの繰り返し周期Nが(N=2)であり、図15Bの配列は、(N=4)である。図14は、(N=2)であって、垂直方向の1列のフォトセンサ2、垂直CCD3および垂直CCD3のゲートのバス配線を1列の一部に関して示した模式図である。フォトセンサ2のうちで左上コーナーに斜線部を設けたものが一つの色フィルタ例えばGのフィルタに対応し、斜線部を設けないものが他の色フィルタ、例えばBのフィルタと対応している。垂直CCD3は、上述したように3層電極3相駆動形式のもので、撮像素子の開口画素に隣接して3ビットのゲートを有する。また、垂直CCD3は、繰り返し単位Aと、繰り返し単位Bを含む。繰り返し単位Aは、ゲート21、22、23からなり、繰り返し単位Bは、ゲート31、32、33からなる。ゲート22および32が転送兼読出しゲートである。41、42、42´、43は、垂直転送用の駆動パルスφV1 、φV2 、φV2 ´、φV3 がそれぞれ供給されるバス配線である。 In the arrangement of FIG. 15A, the repetition period N of the color sequence in the vertical direction is (N = 2), and the arrangement of FIG. 15B is (N = 4). FIG. 14 is a schematic diagram showing (N = 2) one row of the photosensors 2 in the vertical direction, the vertical CCDs 3 and the gate wirings of the gates of the vertical CCDs 3 with respect to a part of one column. Among the photosensors 2, the one provided with a hatched portion in the upper left corner corresponds to one color filter, for example, a G filter, and the one not provided with the hatched portion corresponds to another color filter, for example, a B filter. As described above, the vertical CCD 3 is of the three-layer electrode, three-phase drive type, and has a 3-bit gate adjacent to the aperture pixel of the image sensor. The vertical CCD 3 includes a repeating unit A and a repeating unit B. The repeating unit A includes gates 21, 22, and 23, and the repeating unit B includes gates 31, 32, and 33. Gates 22 and 32 are transfer and read gates. Reference numerals 41, 42, 42 ′, and 43 denote bus wirings to which drive pulses φV 1 , φV 2 , φV 2 ′, and φV 3 for vertical transfer are respectively supplied.

ゲート21および31がバス配線41に接続され、ゲート23および33がバス配線43に接続される。これらのバス配線41、43には、それぞれ駆動パルスφV1 、φV3 が供給される。駆動パルスφV2 に関して、2本のバス42および42´が設けられる。繰り返し単位Aとは、転送兼読出しゲート22がバス42と接続されるものを指し、繰り返し単位Bは、転送兼読出しゲート32がバス42´と接続されるものを指す。なお、図14では、簡略化のために、バスラインが片側しか描かれていないが、両側にバスラインを配して、両側駆動するのが普通である。 Gates 21 and 31 are connected to bus line 41, and gates 23 and 33 are connected to bus line 43. Drive pulses φV 1 and φV 3 are supplied to the bus lines 41 and 43, respectively. For the drive pulse φV 2 , two buses 42 and 42 ′ are provided. The repeat unit A indicates that the transfer / read gate 22 is connected to the bus 42, and the repeat unit B indicates that the transfer / read gate 32 is connected to the bus 42 '. In FIG. 14, for simplification, the bus line is drawn only on one side, but it is normal to drive the both sides by arranging the bus line on both sides.

上述の撮像素子では、ライン間引きのために、繰り返し単位Aがm(m=1,2,3,・・・)並んだA×m(ビット)の範囲と、繰り返し単位BがN×a並んだB×N×a(ビット)の範囲とが垂直方向に交互に形成される。図14に示す例は、(N=2、m=3、a=2)の場合である。なお、mおよびaの値を任意に選ぶことができるが、mおよびaを大きな値としても、(m+N×a)が有効画素数の垂直画素数より小さいことが必要である。   In the above-described imaging device, for line thinning, a range of A × m (bits) in which repeating units A are arranged m (m = 1, 2, 3,...) And repeating units B are arranged N × a. A range of B × N × a (bits) is alternately formed in the vertical direction. The example shown in FIG. 14 is a case of (N = 2, m = 3, a = 2). Although the values of m and a can be arbitrarily selected, even if m and a are large values, it is necessary that (m + N × a) is smaller than the number of effective pixels.

上述した撮像素子において、第1の動作モード、すなわち、全画素の信号を読出すフルフレームの動作時では、垂直CCD3の繰り返し単位AおよびBの両者にフォトセンサ2から信号が読出される。そのためには、バス配線42および42´を通じてゲート22および32の両者に読出しパルスが印加される。この場合、色フィルタの配列の順序と対応する色シーケンス、例えばG、B、G、B、・・・のシーケンスでもって色信号が出力される。   In the imaging device described above, in the first operation mode, that is, in the full frame operation in which the signals of all the pixels are read out, signals are read from the photosensor 2 to both the repeating units A and B of the vertical CCD 3. For this purpose, a read pulse is applied to both gates 22 and 32 through bus lines 42 and 42 '. In this case, color signals are output in a color sequence corresponding to the order of arrangement of the color filters, for example, a sequence of G, B, G, B,.

一方、第2の動作モード、すなわち、ライン間引き動作時では、繰り返し単位Aのゲート22にのみバス配線42を介して読出しパルスが印加される。従って、A×m(ビット)の範囲から信号が読出され、B×N×a(ビット)の範囲からは、信号が読出されない。図14の例では、(m=3)ラインから信号が発生し、(N×a=4)ラインから信号が発生しない。間引かれるライン数がNの整数倍であるので、ライン間引きの場合の撮像出力の色信号の順序と対応する色シーケンスは、フルフレーム読出しと同一の関係に保たれる。   On the other hand, in the second operation mode, that is, in the line thinning operation, the read pulse is applied only to the gate 22 of the repeating unit A through the bus wiring 42. Therefore, a signal is read from the range of A × m (bit), and no signal is read from the range of B × N × a (bit). In the example of FIG. 14, a signal is generated from the (m = 3) line, and no signal is generated from the (N × a = 4) line. Since the number of lines to be thinned is an integer multiple of N, the color sequence corresponding to the order of the color signals of the imaging output in the case of line thinning is kept in the same relation as full frame reading.

図16は、撮像素子を駆動する場合のタイミングを示し、図16Aがフルフレームの読出しを行う場合のタイミングを示す。各水平ブランキング期間において、3相の駆動パルスφV1 、φV2 、φV2 ´、φV3 が垂直CCD3の繰り返し単位Aのゲート21、22および23と、繰り返し単位Bのゲート31、32および33にそれぞれ供給される。また、読出しパルスもゲート22および32との両者に対して印加される。それによって、全てのフォトセンサから信号電荷が垂直CCD3に対して読出される。図16Bの詳細なタイミングチャートに示すように、水平ブランキング期間内で発生する駆動パルスφV1 、φV2 、φV2 ´、φV3 が3相のものであり、ラインシフト期間によって1ラインシフトがなされる。フルフレームの読出し時には、各水平ブランキング期間内で、1ラインシフトがなされる。 FIG. 16 shows the timing when the image sensor is driven, and FIG. 16A shows the timing when full frame reading is performed. In each horizontal blanking period, the three-phase drive pulses φV 1 , φV 2 , φV 2 ′, and φV 3 are the gates 21, 22, and 23 of the repeating unit A and the gates 31, 32, and 33 of the repeating unit B of the vertical CCD 3. Are supplied respectively. A read pulse is also applied to both gates 22 and 32. Thereby, signal charges are read out from all the photosensors to the vertical CCD 3. As shown in the detailed timing chart of FIG. 16B, the driving pulses φV 1 , φV 2 , φV 2 ′, and φV 3 generated in the horizontal blanking period are three-phase, and one line shift is performed depending on the line shift period. Made. When reading out a full frame, one line shift is performed within each horizontal blanking period.

一方、ライン間引きの読出しの場合では、図16Cに示すように、繰り返し単位Aのゲート22にのみ読出しパルスが印加される。それによって、繰り返し単位Aに隣接したフォトセンサのみから信号電荷が読出される。ライン間引きの場合では、間引かれたラインでは、信号電荷が読出されず、無信号となる。この無信号期間は、後述するように、ラインシフト動作を複数回繰り返すことによって除去できる。   On the other hand, in the case of line thinning readout, a readout pulse is applied only to the gate 22 of the repeating unit A as shown in FIG. 16C. Thereby, signal charges are read out only from the photosensor adjacent to the repeating unit A. In the case of line thinning, no signal charge is read out in the thinned line, and no signal is generated. This non-signal period can be removed by repeating the line shift operation a plurality of times, as will be described later.

図17Aは、(m=1,a=1)の場合の垂直CCD3のチャンネル6のポテンシャルの模式図である。図面に向かって右側から左側の水平CCD4に向かう方向が垂直転送方向である。チャンネル6には、ライン間引き動作時に、信号電荷Qsを含むパケット51と空パケット52とが存在する。各ラインから信号電荷Qsを出力するためには、空パケット52の分、ラインシフトの回数を増やし、それによって信号電荷と無信号とを水平CCD4において混合し、無信号の期間を除去する。各水平ブランキング期間内でなされるラインシフトの回数は、下記の関係を満足するように選定すれば良い。   FIG. 17A is a schematic diagram of the potential of the channel 6 of the vertical CCD 3 in the case of (m = 1, a = 1). The direction from the right side to the left horizontal CCD 4 in the drawing is the vertical transfer direction. The channel 6 includes a packet 51 including a signal charge Qs and an empty packet 52 during the line thinning operation. In order to output the signal charge Qs from each line, the number of line shifts is increased by the empty packet 52, whereby the signal charge and the non-signal are mixed in the horizontal CCD 4 and the non-signal period is removed. The number of line shifts performed within each horizontal blanking period may be selected so as to satisfy the following relationship.

1(:出力する信号電荷Qsを含むパケットの数)+X(前にある信号電荷Qsを含まないパケットの数)以上で、1+X+(N×a)(:後ろにある信号電荷Qsを含まないパケットの数)以下
それによって、(X=0)の場合では、信号電荷のみを水平CCD4に対して転送し、(X≠0)の場合では、信号電荷を含むパケットと1以上の信号電荷を含まないパケットとを水平CCD4に対して転送する。
1 (: number of packets including signal charge Qs to be output) + X (number of packets not including signal charge Qs in front) and 1 + X + (N × a) (: packets not including signal charge Qs in back) Accordingly, in the case of (X = 0), only the signal charge is transferred to the horizontal CCD 4, and in the case of (X ≠ 0), the packet including the signal charge and one or more signal charges are included. No packet is transferred to the horizontal CCD 4.

上述の条件によって、信号電荷を水平CCD4に対して転送し、また、無信号のラインを圧縮することができる。実際には、空パケットの電荷が0ではなく、スミア信号や暗信号等の不要信号電荷Qnが含まれている。各水平ブランキング期間でなされるラインシフトの数が異なると、不要信号電荷Qnの加算される回数が異なるために、不要信号が含まれる量がラインによって異なる。それによって、ラインクロールや、色ずれなどの画質劣化が発生するおそれがある。   Under the above-described conditions, signal charges can be transferred to the horizontal CCD 4 and a non-signal line can be compressed. Actually, the charge of the empty packet is not 0, and unnecessary signal charges Qn such as a smear signal and a dark signal are included. If the number of line shifts performed in each horizontal blanking period is different, the number of times unnecessary signal charge Qn is added differs, so that the amount of unnecessary signal included varies from line to line. As a result, image quality degradation such as line crawl and color shift may occur.

この問題を解決するには、各水平ブランキング期間でなされるラインシフトの回数を一定とすれば良い。限定された条件、すなわち、(m=1、またはm=2)の場合では、垂直CCD3のラインシフトの数を((N×a/m)+1)とすることによって、各ラインの信号電荷Qsに対して加算される信号電荷Qsを含まないパケットの数を一定とすることができる。これによって、上述した画質劣化の発生を防止することができる。   In order to solve this problem, the number of line shifts performed in each horizontal blanking period may be constant. In the case of a limited condition, that is, (m = 1 or m = 2), the number of line shifts of the vertical CCD 3 is set to ((N × a / m) +1), whereby the signal charge Qs of each line is set. The number of packets not including the signal charge Qs added to can be made constant. As a result, the above-described image quality deterioration can be prevented.

図17Bは、(N=2、m=1、a=1)の場合の垂直CCD3のチャンネル6のポテンシャルの模式図である。この例では、(N×a/m=2)となり、ラインシフトの回数を3回とすることによって、各ラインにおいて加算される信号電荷Qsを含まないパケットの数を一定とすることができる。また、図17Cは、(N=2、m=2、a=1)の場合を示す。この場合では、(N×a/m=1)となり、ラインシフトの回数を2回とすれば良い。さらに、m>2の場合でも、スミア信号や暗信号のレベルを充分に小さくすることができれば、問題は生じない。   FIG. 17B is a schematic diagram of the potential of the channel 6 of the vertical CCD 3 in the case of (N = 2, m = 1, a = 1). In this example, (N × a / m = 2), and by setting the number of line shifts to three, the number of packets not including the signal charge Qs added in each line can be made constant. FIG. 17C shows the case of (N = 2, m = 2, a = 1). In this case, (N × a / m = 1), and the number of line shifts may be two. Further, even when m> 2, there is no problem if the level of the smear signal or the dark signal can be sufficiently reduced.

上述したCCD撮像素子は、ライン数を減少することができるので、垂直CCD3の繰り返し単位Aの並ぶ数m、繰り返し単位Bの並ぶ数N×aの値を選ぶことによって、1フィールドのテレビジョンの水平走査線数以下に出力撮像信号のライン数を抑えることができる。ベイヤ方式の色フィルタ配列のような(N=2)の場合を例に出力ライン数のいくつかの例を説明する。   The above-described CCD image pickup device can reduce the number of lines. Therefore, by selecting the value of the number m of repeating units A arranged in the vertical CCD 3 and the value N × a of repeating units B, the value of a one-field television can be obtained. The number of lines of the output imaging signal can be suppressed to the number of horizontal scanning lines or less. Several examples of the number of output lines will be described by taking the case of a Bayer color filter array (N = 2) as an example.

図18に示すように、有効画素数(:垂直×水平)が(480×640)のVGA(Video Graphics Array)対応の撮像素子に対してこの発明を適用した場合では、(a=1、m=2)とされる。従って、ライン間引きモードでは、出力ライン数を半分の240ラインとできる。図19に示すように、有効画素数が(768×1024)の撮像素子では、(m=1、a=1)とすることによって、出力ライン数を256ラインとできる。図20に示すように、有効画素数が(1024×1280)の撮像素子では、(m=1、a1 =1、a2 =2)とすることによって、出力ライン数を256ラインとできる。a1 およびa2 は、交互に使用される。 As shown in FIG. 18, when the present invention is applied to a VGA (Video Graphics Array) compatible image sensor having an effective pixel count (vertical × horizontal) of (480 × 640), (a = 1, m = 2). Therefore, in the line thinning mode, the number of output lines can be reduced to a half of 240 lines. As shown in FIG. 19, in an image sensor with the number of effective pixels (768 × 1024), by setting (m = 1, a = 1), the number of output lines can be 256 lines. As shown in FIG. 20, in an imaging device with the number of effective pixels (1024 × 1280), by setting (m = 1, a 1 = 1, a 2 = 2), the number of output lines can be 256 lines. a 1 and a 2 are used alternately.

図18、図19および図20にそれぞれ示す何れの場合でも、出力ライン数を例えばNTSC方式の1フィールドのライン数(262.5)より少なくすることができる。従って、色シーケンスおよび画角をフルフレーム読出しモードと同一の関係を保持して、ライン間引きモードの撮像信号をより高速に出力することができる。それによって、VRAM、あるいはフレームメモリを使用することなしに、液晶モニタに撮像画面を表示することができる。なお、画角とは、撮影した時に撮像素子に映る範囲がレンズの光軸を中心に張る角度のことである。   In any of the cases shown in FIGS. 18, 19 and 20, the number of output lines can be made smaller than the number of lines per field (262.5) of the NTSC system, for example. Therefore, it is possible to output the image signal in the line thinning mode at a higher speed while maintaining the same relationship between the color sequence and the angle of view as in the full frame readout mode. Thereby, an imaging screen can be displayed on the liquid crystal monitor without using a VRAM or a frame memory. Note that the angle of view is an angle at which the range reflected on the image sensor when taking a picture is centered on the optical axis of the lens.

なお、上述した一実施例における撮像素子の具体的構成は、一例であって、この発明は、これ以外の固体撮像素子を使用することができる。例えば垂直CCDが2層電極4相駆動の構造でも良く、また、インターライン方式以外の方式の撮像素子、さらに、CCD以外を使用した固体撮像素子であっても良い。さらに、固体撮像素子を駆動するモードとして、読出しパルスφV2 ´を印加し、読出しパルスφV2 を印加しない第3の動作モードを設定するようにしても良い。 The specific configuration of the image sensor in the above-described embodiment is merely an example, and other solid-state image sensors can be used in the present invention. For example, the vertical CCD may have a structure of a two-layer electrode four-phase drive, an image sensor other than the interline system, and a solid-state image sensor using other than the CCD. Furthermore, as a mode for driving the solid-state imaging device, a third operation mode in which the read pulse φV 2 ′ is applied and the read pulse φV 2 is not applied may be set.

また、この発明は、上述した構造の撮像素子に限定されず、全画素読出しモードと読出し画素数を減少させたモードとを選択することが可能な撮像素子を使用することができる。   In addition, the present invention is not limited to the image sensor having the above-described structure, and an image sensor that can select an all-pixel readout mode and a mode in which the number of readout pixels is reduced can be used.

この発明の一実施例の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of one Example of this invention. この発明の一実施例中のカメラ信号処理回路の一例のブロック図である。It is a block diagram of an example of the camera signal processing circuit in one Example of this invention. カメラ信号処理回路中のマルチプレクサの部分のブロック図である。It is a block diagram of the part of the multiplexer in a camera signal processing circuit. マルチプレクサの一例のブロック図である。It is a block diagram of an example of a multiplexer. マルチプレクサの動作を示すタイミングチャートである。It is a timing chart which shows operation | movement of a multiplexer. この発明の一実施例のモニタリングモードの接続関係を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the connection relation of the monitoring mode of one Example of this invention. この発明の一実施例の第1の記録モードの接続関係を示すブロック図である。FIG. 3 is a block diagram showing a connection relationship in a first recording mode according to an embodiment of the present invention. この発明の一実施例の第2の記録モードの接続関係を示すブロック図である。FIG. 6 is a block diagram showing a connection relationship in a second recording mode according to an embodiment of the present invention. この発明の一実施例の第1の再生モードの接続関係を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the connection relation of the 1st reproduction | regeneration mode of one Example of this invention. この発明の一実施例の第2の再生モードの接続関係を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the connection relation of the 2nd reproduction | regeneration mode of one Example of this invention. この発明に使用できる撮像素子の一例の概略的構成を示す略線図である。It is a basic diagram which shows schematic structure of an example of the image pick-up element which can be used for this invention. 撮像素子の一例の1画素の部分の拡大平面図である。It is an enlarged plan view of a 1-pixel portion of an example of an image sensor. 撮像素子の一例の垂直CCDの構造を示す略線図である。It is a basic diagram which shows the structure of vertical CCD of an example of an image pick-up element. 撮像素子の一例の垂直1列のバス配線を示す略線図である。It is a basic diagram which shows the bus wiring of 1 vertical line of an example of an image pick-up element. 撮像素子の一例に使用される色フィルタの配列の一例および他の例を示す略線図である。It is a basic diagram which shows an example of the arrangement | sequence of the color filter used for an example of an image pick-up element, and another example. 撮像素子の一例を駆動するための駆動パルスのタイミングチャートである。It is a timing chart of the drive pulse for driving an example of an image sensor. 撮像素子の一例における垂直CCDのポテンシャルを模式的に示す略線図である。It is a basic diagram which shows typically the potential of vertical CCD in an example of an image sensor. 撮像素子の具体的な一例を示す略線図である。It is a basic diagram which shows a specific example of an image pick-up element. 撮像素子の具体的な他の例を示す略線図である。It is a basic diagram which shows the other specific example of an image pick-up element. 撮像素子の具体的なさらに他の例を示す略線図である。It is a basic diagram which shows other specific example of an image pick-up element. 従来の撮像素子の説明に用いる略線図である。It is a basic diagram used for description of the conventional image sensor. 先に提案されている撮像素子の説明に用いる略線図である。It is a basic diagram used for description of the image pick-up element proposed previously. 撮像素子の出力と液晶モニタの表示との関係を示す略線図である。It is a basic diagram which shows the relationship between the output of an image pick-up element, and the display of a liquid crystal monitor. 撮像素子から発生した撮像信号を液晶モニタに供給する場合の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure in the case of supplying the imaging signal generated from the image pick-up element to a liquid crystal monitor.

符号の説明Explanation of symbols

2 フォトセンサ
3 垂直CCD
4 水平CCD
6 垂直CCDのチャンネル
101 撮像素子
104 カメラ信号処理回路
105 マイクロコンピュータ
107 タイミングコントローラ
130 データスイッチャ
135 液晶ディスプレイ
141 DRAM
142 エンコーダ/デコーダ
143 フラッシュメモリ
2 Photosensor 3 Vertical CCD
4 Horizontal CCD
6 Vertical CCD channel 101 Image sensor 104 Camera signal processing circuit 105 Microcomputer 107 Timing controller 130 Data switcher 135 Liquid crystal display 141 DRAM
142 Encoder / Decoder 143 Flash Memory

Claims (3)

垂直方向にN(Nは自然数)画素周期で繰り返される複数の色フィルタを介した光が入射されるマトリクス状に配置された複数のフォトセンサと、
上記複数のフォトセンサから読み出された電荷を垂直方向に連なるフォトセンサからの電荷を混合することなく転送する垂直転送部と、
上記複数のフォトセンサに蓄積された電荷を上記垂直転送部に転送させるための信号供給部と
からなり、
上記複数のフォトセンサは、m(mは自然数)個の垂直方向に連なる第1のフォトセンサ群と、上記画素周期Nのa倍(aは自然数)の数からなる垂直方向に連なる第2のフォトセンサ群とが垂直方向に交互に配置されることによって構成され、
上記信号供給部は、上記第1のフォトセンサ群に蓄積された電荷を上記垂直転送部に転送させるための第1の信号供給部と、上記第2のフォトセンサ群に蓄積された電荷を上記垂直転送部に転送させるための第2の信号供給部とが互いに独立して設けられて構成されることを特徴とする固体撮像素子。
A plurality of photosensors arranged in a matrix in which light is incident through a plurality of color filters that are repeated in a vertical direction with N (N is a natural number) pixel cycles;
A vertical transfer unit that transfers the charges read from the plurality of photosensors without mixing the charges from the photosensors connected in the vertical direction;
A signal supply unit for transferring charges accumulated in the plurality of photosensors to the vertical transfer unit;
The plurality of photosensors include a first photosensor group continuous in the vertical direction with m (m is a natural number) and a second continuous in the vertical direction having a number (a is a natural number) times the pixel period N. The photo sensor group is configured by being alternately arranged in the vertical direction,
The signal supply unit includes a first signal supply unit for transferring charges accumulated in the first photosensor group to the vertical transfer unit, and a charge accumulated in the second photosensor group. A solid-state imaging device, wherein a second signal supply unit for transferring to a vertical transfer unit is provided independently of each other .
請求項1に記載の固体撮像素子において、
上記第1のフォトセンサ群の各フォトセンサに対応して配置された色フィルタの垂直方向の色順序は、上記第1および第2のフォトセンサによって構成される上記複数のフォトセンサの各フォトセンサに対応した配置された色フィルタの垂直方向の色順序と同一であることを特徴とする固体撮像素子。
The solid-state imaging device according to claim 1,
The color filters in the vertical direction of the color filters arranged corresponding to the respective photosensors of the first photosensor group have the photosensors of the plurality of photosensors configured by the first and second photosensors. A solid-state imaging device having the same color order in the vertical direction of the color filters arranged corresponding to the above.
垂直方向にN(Nは自然数)画素周期で繰り返される複数の色フィルタを介した光が入射される、マトリクス状に配置され、m(mは自然数)個の垂直方向に連なる第1のフォトセンサ群と、上記画素周期Nのa倍(aは自然数)の数からなる垂直方向に連なる第2のフォトセンサ群とが垂直方向に交互に配置されることによって構成された複数のフォトセンサの、上記第1のフォトセンサ群から読み出された電荷を第1の信号供給部から、垂直方向に連なるフォトセンサからの電荷を混合することなく転送する垂直転送部に転送し、上記第2のフォトセンサ群から読み出された電荷を、上記第1の信号供給部とは互いに独立して設けられた第2の信号供給部から上記垂直転送部に転送するようにしたことを特徴とする固体撮像素子の制御方法。 First photosensors arranged in a matrix and receiving m (m is a natural number) continuous vertical light beams that are incident through a plurality of color filters repeated in a vertical direction with N (N is a natural number) pixel period. A plurality of photosensors configured by alternately arranging a group and a second photosensor group that is continuous in the vertical direction, which is a number (a is a natural number) times the pixel period N, The charges read from the first photosensor group are transferred from the first signal supply unit to the vertical transfer unit that transfers the charges from the photosensors connected in the vertical direction without mixing, and the second photosensor Solid-state imaging characterized in that charges read from a sensor group are transferred to a vertical transfer unit from a second signal supply unit provided independently of the first signal supply unit. How to control elements .
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