KR20120061751A

KR20120061751A - 촬상장치

Info

Publication number: KR20120061751A
Application number: KR1020110127653A
Authority: KR
Inventors: 히데노리 타니구치
Original assignee: 캐논 가부시끼가이샤
Priority date: 2010-12-03
Filing date: 2011-12-01
Publication date: 2012-06-13
Also published as: EP2461571A2; RU2490715C1; EP2461571A3; JP2012118472A; JP5746496B2; KR101428596B1; CN102487432A; RU2011149224A; US20120138773A1; CN102487432B

Abstract

촬상장치는, 일부가 차단되는 촬영 렌즈의 사출동공을 통과한 광빔을 수신하는 복수의 촬상용 화소와 복수의 초점검출용 화소를 갖는 촬상소자와, 상기 촬상소자의 수직방향으로 1개의 열에 정렬된 복수의 화소의 신호를 출력하는 수직출력선과, 1개의 열에 정렬된 복수의 화소의 신호를 상기 촬상소자의 수직방향으로 가산하는 수직가산부와, 수직방향으로 상기 복수의 화소의 신호를 가산하여 상기 수직가산부에서 판독할 때, 가산되는 신호들을 갖는 화소들에 상기 초점검출용 화소가 포함되는 경우에 상기 수직가산부를 항상 오프가 되도록 제어하는 제어부를 구비한다.

Description

촬상장치{IMAGE CAPTURE APPARATUS}

본 발명은, 2차원으로 배치된 다수의 광전변환소자를 사용하여 정지 화상 또는 동화상을 촬상가능한 촬상장치에 관한 것이다.

최근, CCD나 CMOS 등의 고체촬상소자를 사용한 디지털 카메라와 비디오카메라가 일반적으로 보급되고 있다. 이러한 디지털 카메라와 비디오카메라에는, 자동적으로 촬영 렌즈의 초점위치를 조절하기 위한 오토포커스(이하, AF로서 생략한다) 기능이 탑재되어 있다. 콤팩트카메라와 비디오카메라는, 촬상신호의 콘트라스트를 평가해서 초점상태를 조절하는, 콘트라스트 방식에 의한 AF를 행하는 것이 일반적이다.

또한, 디지털 일안 레플렉스 카메라는, 광학 파인더를 사용한 정지 화상 촬영에서는, 퀵 리턴 미러에 의해 촬영 광빔을 광학 파인더와 초점검출수단으로 분할하여서 전용의 위상차 초점검출장치에 의해 AF를 행한다. 한편, 전자 뷰 파인더나 동화상 촬영을 사용할 때, 디지털 일안 레플렉스 카메라는, 퀵 리턴 미러를 대피시켜서 고체촬상소자에만 촬영 광빔을 이끌고, 콤팩트카메라나 비디오카메라와 같이, 콘트라스트 방식에 의한 AF를 행한다.

그렇지만, 전용의 위상차 초점검출장치는 스페이스와 비용등의 점에서 불리하고, 상기 콘트라스트 방식은 촬영 렌즈의 초점위치를 바꾸면서 촬상신호의 콘트라스트가 가장 커지는 위치를 탐색하기 때문에, 고속의 초점포커싱을 행할 수 없다고 하는 단점이 있다.

상기의 단점을 극복하기 위해서, 촬상소자의 일부의 수광소자(화소)에 있어서, 온 칩(on-chip) 마이크로렌즈의 광축에 대하여 수광부의 감도영역을 이동시켜 동공분할 기능을 부여하여서, 이것들의 화소를 초점검출용 화소로서의 역할을 하는 기술이 제안되어 있다. 초점검출 화소들을 화상형성 화소들 사이에 소정 간격으로 배치함으로써, 전자 뷰파인더나 동화상 촬영을 사용할 때에도, 위상차방식에 의한 AF를 실현할 수 있다.

또한, 일본국 공개특허공보 특개2009-89143호에서는, 촬상소자내의 초점검출용 화소들로부터 고속으로 신호들을 판독하기 위해서, 신호를 판독하기 위한 신호 선들, 출력 회로들 및 주사 회로들을 촬상용 화소 및 초점검출용 화소에 대하여 따로 따로 설치하는 방법이 제안되어 있다.

일본국 공개특허공보 특개2009-128892호에서는, 전자 뷰 파인더나 동화상 촬영등을 사용할 때처럼, 주어진 프레임 레이트를 확보하기 위해서 고체촬상소자의 신호를 선별해서 판독하는 모드에 있어서, 촬상화상의 프레임 레이트등에 영향을 주지 않고 초점검출용 화소로부터 효율적으로 판독하는 방법이 제안되어 있다.

본 발명의 출원인은, 일본국 공개특허공보 특개2010-20055호에 있어서, 전자 뷰 파인더나 동화상 촬영을 사용할 때 모아레(moire)등에 의한 화질열화를 방지하기 위해서, 촬상소자의 화소의 신호를 가산하면서 판독하는 가산 판독 모드에 있어서, 가산되는 신호들을 갖는 화소에 초점검출용 화소가 포함될 경우에, 촬상용 화소의 신호와, 초점검출용 화소의 신호가 혼합하지 않도록 판독하는 방법을 제안하고 있다.

그렇지만, 종래, 촬상소자를 이용해서 위상차AF를 행하는 촬상장치에서 전자 뷰 파인더 모드나 동화상 촬영 모드가 설정되었을 경우에, 화질의 열화를 억제하면서 초점검출을 행할 수는 없었다.

예를 들면, 일본국 공개특허공보 특개2009-89143호에서는, 촬상용 화소와 초점검출용 화소의 신호를 판독하는데 사용된 신호 선들, 출력 회로들 및 주사 회로들을 상기 촬상용 화소 및 초점검출용 화소에 따로 따로 형성함으로써, 초점검출용 화소로부터 고속으로 신호들을 판독한다. 그렇지만, 본 특허 문헌에는, 전자 뷰 파인더 모드와, 동화상 촬영에 사용된 선별 판독 모드와 가산 판독 모드에 관해서 기재되지 않고 있다. 또한, 본 기술은, 2개의 판독회로가 필요하여, 회로가 복잡해진다.

일본국 공개특허공보 특개2009-128892호는, 전자 뷰 파인더 모드와 동화상 촬영에서의 판독에 대해서 제안하고 있다. 그러나, 본 기술은, 수직방향의 필드를 각각의 필드에서 촬상용 화소와 초점검출용 화소로부터의 판독신호를 선별하여서 제1 및 제2의 필드로 분할함으로써, 수직방향의 모아레를 억제할 수 없다.

일본국 공개특허공보 특개2010-20055호도, 수평방향으로 가산되는 신호들을 갖는 화소들내에 초점검출용 화소가 포함되는 경우에는, 초점검출용 화소의 신호를 단독으로 출력하지만, 본 특허문헌에는 수직방향의 가산에 관한 구체적인 기재는 없다.

본 발명은, 전술한 과제를 감안하여 이루어진 것으로서, 특정 국면의 실시예에서, 전자 뷰 파인더 모드나 동화상 촬영시에, 촬상용 화소군을 수평 및 수직방향으로 가산해서 판독하는 경우에도, 촬상용 화소와 초점검출용 화소의 신호가 혼합하지 않도록 한다.

본 발명에 따른 촬상장치는, 복수의 촬상용 화소와 복수의 초점검출용 화소를, 수평방향인 행방향과 수직방향인 열방향으로 배열하여 형성된 화소들로 이루어진 행렬을 갖는 촬상소자; 1개의 열에 정렬된 복수의 화소의 신호를 상기 촬상소자의 수직방향으로 출력하는 수직출력부; 1개의 열에 정렬된 복수의 화소의 신호를 상기 촬상소자의 수직방향으로 가산하는 수직가산부; 및 상기 촬상소자의 모든 화소로부터 가산하지 않고 신호들을 판독하는 전체 화소 판독 모드와, 상기 수직가산부에 의해 상기 복수의 화소의 신호를 수직방향으로 가산해서 판독하는 가산 판독 모드가 구비된 제어부를 구비하고, 상기 가산 판독 모드에 있어서, 가산되는 신호들을 갖는 화소들에 상기 초점검출용 화소가 포함되는 경우에는, 상기 수직가산부가 항상 오프로 되도록 구성된다.

본 발명은, 여기서 첨부도면을 참조하여 대략 설명된 것처럼 방법들, 장치들 및/또는 용도로 확장된다. 본 발명의 일 국면에서 어떠한 특징도, 어떠한 적절한 조합으로도 본 발명의 다른 국면들에 적용될 수도 있다. 특히, 방법 국면들의 특징은 장치 국면 또는 이와 반대로 적용되어도 된다. 본 발명의 또 다른 특징들은, 첨부도면을 참조하여 다음의 예시적 실시예들의 설명으로부터 명백해질 것이다.

도 1은, 제1의 실시예에 따른 카메라의 블록도다.
도 2a 및 2b는, 각각 제1의 실시예에 따른 촬상소자의 촬상용 화소의 평면도와 단면도다.
도 3a 및 3b는, 각각 제1의 실시예에 따른 촬상소자의 초점검출용 화소의 평면도와 단면도다.
도 4는, 제1의 실시예에 따른 촬상소자의 화소부의 회로도다.
도 5는, 제1의 실시예에 따른 촬상소자의 전체 블록도다.
도 6a-6i는, 제1의 실시예에 따른 촬상소자의 화소배치 및 수평수직가산의 설명도다.
도 7a 및 7b는, 제1의 실시예에 따른 촬상소자의 수직전송 타이밍 차트다.
도 8은, 제1의 실시예에 따른 촬상소자의 수평전송 타이밍 차트다.
도 9는, 제1의 실시예에 대한 촬상소자의 변형 예의 화소부의 회로도다.
도 10은, 제2의 실시예에 따른 촬상소자의 화소부의 회로도다.
도 11은, 제2의 실시예에 따른 촬상소자의 화소부의 구동 타이밍 차트다.
도 12는, 제2의 실시예에 따른 촬상소자의 전체 블록도다.
도 13a-13g는, 제2의 실시예에 따른 촬상소자의 화소배치 및 수직가산의 설명도다.
도 14a 및 14b는, 제2의 실시예에 따른 촬상소자의 수직전송 타이밍 차트다.

이하, 본 발명의 실시예들에 대해서, 첨부도면들을 참조해서 설명한다.

(제1의 실시예)

도 1은, 본 발명의 촬상장치의 제1의 실시예인 디지털 카메라(100)의 구성을 나타내는 블록도다. 도 1에 있어서, 참조번호 101은 촬영 광학계의 선단에 배치된 제1렌즈 군이다. 제1렌즈 군(101)은, 광축방향으로 진출/후퇴 가능하게 유지되어 있다. 참조번호 102는 조리개 겸용 셔터이며, 그 개구경을 조절함으로써 촬영시의 광량조절을 행할 뿐만 아니라, 정지 화상 촬영시에는 노광 시간 조절용 셔터로서도 기능한다. 참조번호 103은 제2렌즈 군이다. 조리개 겸용 셔터(102) 및 제2렌즈 군(103)은, 일체로 광축방향으로 이동하고, 제1렌즈 군(101)의 이동과 연동해서 변배기능(줌 기능)을 제공한다. 참조번호 105는 광축방향으로 이동해서 초점조절을 행하는 제3렌즈 군이다. 참조번호 106은 광학적 로패스(lowpass) 필터이며, 촬영 화상의 의색이나 모아레를 경감하기 위한 광학소자다. 참조번호 107은 CMOS센서와 그 주변회로로 구성된 촬상소자다. 촬상소자(107)는, 행방향(수평방향)과 열방향(수직방향)으로 화소를 배열하여 형성된 화소의 행렬을 갖고, m(수평방향)×n(수직방향)개의 수광 픽셀 위에, 베이어(Bayer) 패턴으로 배치된 원색 컬러 모자이크 필터가 온 칩(on-chip) 구성으로 구성된, 2차원 단판 컬러 센서를 사용한다. 촬상소자(107)는, 촬상용 화소와 초점검출용 화소를 각각 복수 구비한다.

참조번호 111은 줌 액추에이터이며, (도면에 나타내지 않은) 캠통을 회동하여 제1렌즈 군(101) 내지 제3렌즈 군(105)을 광축방향으로 구동해서 변배조작을 행한다. 참조번호 112는 조리개/셔터 액추에이터이며, 조리개 겸용 셔터(102)의 개구경을 제어해서 촬영 광량을 조절함과 아울러, 정지 화상 촬영시의 노광 시간을 제어한다. 참조번호 114는 포커스 액추에이터이며, 제3렌즈 군(105)을 광축방향으로 구동해서 초점 조절을 행한다. 참조번호 115는 촬영시의 피사체 조명용의 전자 플래쉬다. 참조번호 116은 AF보조광부이며, 소정의 개구(opening) 패턴을 갖는 마스크의 화상을, 투광 렌즈를 거쳐서 피사계에 투영하고, 어두운 피사체 혹은 저콘트라스트 피사체에 대한 초점검출 능력을 향상시킨다.

참조번호 121은 CPU이며, 카메라 본체의 각종 제어를 행한다. CPU(121)는, 연산부, ROM, RAM, A/D컨버터, D/A컨버터, 통신 인터페이스 회로 등을 갖고, ROM에 기억된 소정의 프로그램에 의거하여 카메라가 가지는 각종 회로를 구동하여서, AF, 촬영, 화상처리, 기록 등의 일련의 동작을 실행한다. 참조번호 122는 전자 플래쉬 제어회로이며, 촬영 동작에 동기해서 전자 플래쉬(115)를 온/오프 제어한다. 참조번호 123은 보조광 구동회로이며, 초점검출 동작에 동기해서 AF보조광부(116)를 온/오프 제어한다.

참조번호 124는 촬상소자 구동회로이며, 촬상소자(107)의 촬상동작을 제어하고, 취득한 화상신호를 A/D변환해서, CPU(121)에 송신한다. 참조번호 125는 화상처리회로이며, 촬상소자(107)가 취득한 화상의 감마변환, 컬러 보간 및 JPEG압축 등의 각종 처리를 행한다.

참조번호 126은 포커스 구동회로이며, CPU(121)의 제어하에서 초점검출 결과에 의거하여 포커스 액추에이터(114)를 구동제어하고, 제3렌즈 군(105)을 광축방향으로 구동해서 초점조절을 행한다. 참조번호 128은 조리개/셔터 구동회로이며, 조리개/셔터 액추에이터(112)를 구동제어해서 조리개 겸용 셔터(102)의 개구를 제어한다. 참조번호 129는 줌 구동회로이며, 촬영자의 줌 조작에 따라 줌 액추에이터(111)를 구동한다.

참조번호 131은 LCD등의 표시기다. 이 표시기(131)는, 디지털 카메라(100)의 촬영 모드에 관한 정보, 촬영전의 프리뷰 화상, 촬영후의 확인용 화상, 및 초점검출시의 합초 상태 표시 화상등을 표시한다. 참조번호 132는 조작 스위치 군이며, 예를 들면, 전원 스위치, 릴리즈(촬영 트리거) 스위치, 줌 조작 스위치, 모드 선택 스위치를 가진다. 모드 선택 스위치는, 정지 화상 촬영 모드, 동화상 촬영 모드 및 전자 뷰 파인더 모드를 설정가능한 모드 설정부로서 기능한다. 동화상 촬영 모드나 전자 뷰 파인더 모드에 있어서는, (후술하는) 선별 판독 모드와 가산 판독 모드(제1가산 판독 모드 혹은 제2가산 판독 모드)를 설정할 수 있다. 참조번호 133은 착탈가능한 플래시 메모리이며, 촬영된 화상을 기록한다.

도 2a, 도 2b, 도 3a 및 도 3b는, 각각 촬상용 화소와 초점검출용 화소의 구조를 설명하는 도면이다. 본 실시예에서는 촬영 광학계의 사출 동공의 일부영역(일부가 차광된 영역)을 통과하는 광을 수신하는 초점검출용 화소가 복수 설치되어 있다. 본 실시예에서는, 2행×2열(이후, 행을 Ⅹ, 열을 Y로 나타내고, 예를 들면 "2행×2열"은 이후 "2×2"라고 표기한다)의 4화소 중 대각선으로 대향된 2화소로서 G(녹색)의 분광감도를 갖는 화소를 배치하고, 나머지 2화소로서 R(적색)의 분광감도를 갖는 화소와 B(청색)의 분광감도를 갖는 화소를 배치한 베이어 배열을 채용하고 있다. 그리고, 베이어 배열의 화소들 중에서, 후술하는 구조의 초점검출용 화소를 분배한다.

도 2a 및 2b는 촬상용 화소의 배치와 구조를 각각 나타낸다. 도 2a는 2×2의 촬상용 화소의 평면도다. 알려진 것처럼, 베이어 배열에서는, 4화소 중 2화소로서 대각선으로 대향하는 G화소와, 나머지 2화소로서 대각선으로 대향하는 R 및 B의 화소가, 각각 2×2 화소의 구조가 반복해 배치된다. 도 2b는 도 2a의 선A-A를 따라 자른 단면도다. 참조부호 ML은 각 화소의 최전면에 배치된 온 칩 마이크로렌즈다. 참조부호 CF_R은 R(적색)의 컬러 필터다. 참조부호 CF_G은 G(녹색)의 컬러 필터다. 참조부호 PD(PhotoDiode)는 CMOS센서의 광전변환부의 모식적 구성을 나타낸다. 참조부호 CL(Contact Layer)은 CMOS센서내의 각종 신호를 전달하는 신호 선을 형성하기 위한 배선층이다. 참조부호 TL(Taking Lens)은 촬영 광학계의 모식적 구성을 나타낸다.

각 촬상용 화소의 온 칩 마이크로렌즈ML과 광전변환부PD는, 촬영 광학계TL을 통과한 광빔을 가능한 한 많이 포획하도록 구성되어 있다. 촬영 광학계TL의 광전변환부PD와 사출 동공EP(Exit Pupil)은, 온 칩 마이크로렌즈ML에 의해 공역관계에 있고, 또 광전변환부PD의 유효면적은 대면적으로 설계된다. 도 2b를 참조하여 R화소에의 입사 광빔에 관하여 설명했지만, G 화소 및 B(청색)화소도 동일한 구조로 되어 있다. 따라서, 촬상용의 R, G 및 B 각 화소에 대응한 사출 동공EP는 대구경이 되어, 피사체로부터의 광빔을 효율적으로 포획해서, 화상신호의 S/N비를 향상시킨다. 이렇게, 복수의 촬상용 화소는, 사출 동공EP의 전체 영역을 통과하는 광빔을 각각 수신하여 피사체의 화상을 생성한다.

도 3a 및 3b는, 촬영 광학계TL의 수평방향(가로방향)으로 동공분할을 행하는데 사용된 초점검출용 화소의 배치와 구조를 각각 도시한 도면이다. 여기에서 "수평방향"이란, 촬영 광학계TL의 광축과 촬상영역의 각 긴변이 지면에 평행이 되도록 촬상장치를 설치할 때, 수평방향으로 연장되고 이 광축에 직교하는 직선에 따른 방향을 말한다. 도 3a는, 초점검출용 화소를 포함하는 2×2의 화소의 평면도다. 기록 또는 시각적 즐거움을 위한 화상신호를 얻기 위해서, G화소에서 휘도정보의 주성분을 취득한다. 인간의 화상 인식 특성은 휘도정보에 민감하기 때문에, G화소가 결손하면 화질열화가 감지되기 쉽다. 한편, R화소 또는 B화소는, 색정보(색차이 정보)를 취득하는데 사용된다. 인간의 화상 인식 특성은 색정보에는 둔감하기 때문에, 색정보를 취득하는 일부의 화소가 결손이 생겨도 화질열화는 감지되기 어렵다. 따라서, 본 실시예는, 2×2의 화소 중, G화소는 촬상용 화소로서 잔재하고, R화소와 B화소를 초점검출용 화소로 대체한다. 도 3a를 참조하면, 참조부호 S_HA 및 S_HB는 이들 초점검출용 화소를 나타낸다.

도 3b는, 도 3a에 있어서의 선 A-A를 따라 자른 단면도다. 온 칩 마이크로렌즈ML과 광전변환부PD는 도 2b에 나타낸 촬상용 화소와 동일구조다.본 실시예에서는, 초점검출용 화소의 신호를 화상생성에 사용하지 않고, 색분리용 컬러 필터 대신에 투명막CF_W(백색) 또는 CF_G(녹색)을 배치한다. 또한, 촬상소자(107)에서 동공분할을 행하기 위해서, 배선층CL의 개구부는 온 칩 마이크로렌즈ML의 중심선에 대하여 일방향으로 이동한다. 구체적으로는, 화소S_HA의 개구부OP_HA는 우측으로 이동하여 촬영 광학계TL의 좌측의 사출 동공EP_HA를 통과한 광빔을 수신한다. 초점검출용 화소S_HB의 개구부OP_HB는 좌측으로 이동하여 촬영 광학계TL의 우측의 사출 동공EP_HB을 통과한 광빔을 수신한다. 화소S_HA를 수평방향으로 규칙적인 패턴으로 배열하고, 이것들의 화소군으로 취득한 피사체상을 A상(image)이라고 한다. 또한, 초점검출용 화소S_HB도 수평방향으로 규칙적인 패턴으로 배열하고, 이것들의 화소군으로 취득한 피사체상을 B상이라고 한다. 이 경우에, A상과 B상의 상대 위치를 검출함으로써 피사체상의 초점 편차량(디포커스량)을 검출할 수 있다. 또한, 수직방향으로 동공분할을 행하는 화소들도 구비된다.

도 4는, 본 실시예에 사용된 CMOS형 촬상소자의 1화소부의 회로를 나타낸 회로도다. 참조번호 401은, 촬영 렌즈에 입사하는 피사체로부터의 반사광을 수신하고, 광전변환을 행하는 포토다이오드이고, 참조번호 402는, 포토다이오드에 축적된 신호 전하를 플로팅 디퓨전부(이하, FD로 약칭한다)의 용량에 전송하기 위한 전하전송MOS이며, 신호φTX에 따라 제어된다. 참조번호 403은, 포토다이오드(401) 및 FD용량을 리셋트하기 위한 리셋트 MOS이며, 신호φRES에 따라 제어된다. 참조번호 404는, 게이트부에 (도면에 나타나 있지 않은) FD용량을 갖고, FD 용량에 전송된 신호 전하를 전압으로 변환하기 위한 소스 폴로워 증폭기다. 또한, 수직방향으로 화소출력을 가산 가능하게 하기 위해서, 소스 폴로워 증폭기(404)의 게이트, 즉 FD용량에 가산용 신호 선V_add가 접속되어 있다. 구체적인 가산의 방법에 관해서는, 후술한다. 참조번호 405는, 화소선택용의 MOS트랜지스터이며, 제어신호φSEL의 제어하에 상기 소스 폴로워 증폭기(404)의 출력을 수직출력선에 출력한다.

도 5는, 제1 실시예에 사용된 CMOS형 촬상소자의 전체 회로 블록을 나타낸 블록도다. 실제의 제품에서는, 수백만이상의 화소수를 갖는 촬상소자가 실용화되고 있지만, 여기에서는, 14×14화소의 구성으로 간략화하여 설명한다.

참조번호 501은, 도 4의 회로를 갖는 화소부이며, 14×14화소가 배치되어 있다. 화소좌표는, 좌측위의 화소를 기준으로서, (Ⅹ, Y)=(0, 0) 내지 (13, 13)이 14×14화소에 할당된다. 컬러 필터의 배치는, 베이어 패턴이며, 도 5에 나타낸 R(적색), G(녹색) 및 B(청색)는, 포토다이오드 위에 도포된 컬러 필터의 색을 보이고 있다. 도 5의 원들로 나타낸 2개의 화소는, 도 3을 참조하여 설명한 초점검출용 화소의 예를 나타내어서, S_HA화소가 좌표(2, 2)에 배치되고, S_HB화소가 좌표(5, 5)에 배치되며, 초점검출용 화소의 컬러 필터는, 초점검출을 가능하게 하도록, G 또는 투명으로 한다. 초점검출용 화소는, S_HA화소 및 S_HB화소의 페어(pair)가, 촬상소자 위에 여러개 분배되어, 초점검출을 행하는 것이지만, 설명 간략화를 위해, 1개의 페어만이 배치되는 구성으로 설명을 행한다.

참조번호 502는, 수직방향으로 화소출력을 가산하기 위한 MOS트랜지스터다. MOS트랜지스터(502)는, 신호 선V_addO 내지 V_add7의 8개의 신호 선에 의해 행마다 공통적으로 제어된다. 가산의 방법은, 열0을 대표로서 사용하여 설명한다. 이 경우에, 신호 선 V_addO 내지 V_add7을 H레벨로 변경되어 MOS 트랜지스터(502)를 ON시킴으로써, (0, 0), (0, 2) 및 (0, 4)의 3개의 R화소, (0, 3), (0, 5) 및 (0, 7)의 3개의 G화소, (0, 6), (0, 8) 및 (0, 10)의 3개의 R화소, (0, 9), (0, 11) 및 (0, 12)의 3개의 G화소의 FD용량이 병렬로 접속되고, 그 병렬로 접속된 FD용량에, 각각의 화소의 포토다이오드의 전하를 전송하여서, 가산을 행한다. 그 밖의 열에 관해서도, 같다. 이상과 같은 구성으로, 수직방향으로 3화소씩의 가산 처리가 행해진다. 행1 및 행12에 관해서는, 가산후의 중심이동을 피하기 위해서, 가산되지 않는다.

또한, 화소 S_HA 및 S_HB가 초점검출용 화소이기 때문에, 그들의 신호는 촬상용 화소로부터의 신호들에 가산될 때 초점검출을 행하는 것이 곤란해진다. 이 때문에, 가산되는 신호를 갖는 3화소에 초점검출용 화소가 포함될 경우에는, 수직가산을 실행하지 않고, 단독으로 그 신호를 출력해야 한다. 따라서, 가산되는 신호를 갖고 (2, 2)의 S_HA화소를 포함하는 3개의 화소로 이루어진 세트를 각각 형성하는 (2, 0) 및 (2, 4)의 촬상용 화소는, 행2의 가산용의 MOS트랜지스터(502)의 게이트 전위를, 제어신호V_add에 의하지 않고 항상 오프 상태로 하기 위해서, GND에 고정한다. 마찬가지로, 가산되는 신호를 갖고 (5, 5)의 S_HB화소를 포함하는 3개의 화소로 이루어진 세트를 각각 형성하는 (5, 3) 및 (5, 7)의 촬상용 화소는, 가산용의 MOS트랜지스터(502)의 게이트 전위를, 제어신호V_add에 의하지 않고 항상 오프 상태로 하기 위해서, GND에 고정한다. 이렇게 함으로써 초점검출용 화소를 수직가산되는 화소들로부터 제외할 수 있다.

참조번호 503은, 소스 폴로워 증폭기(404)의 부하용 정전류원이며, 각 열에 배치된다. 참조번호 504는, 신호φRES, φTX, φSEL 및 V_add를 각 행의 화소군에 출력하기 위한 수직선택회로다. 수직선택회로(504)는, 수직주사회로(505)에 의해 지정되는 행선택신호φⅤ에 따라 상기의 제어신호를 출력한다.

참조번호 506은, 라인 메모리이며, 제어신호MEM에 따라, 수직전송된 1행분의 화소신호를 일시적으로 기억하는 것이며, 아날로그 신호를 기억해 두기 위한 용량이, 각 열에 배치되어 있다. 참조번호 507 내지 514는, 수평화소가산을 행하기 위한 아날로그 스위치다. 아날로그 스위치 507 내지 514는, 제어신호ADDl, ADD2, ADD3에 따라, 아날로그 메모리에 전송된 화소신호의 수평화소 가산을 행한다. 수직가산과 같이, 아날로그 스위치 507 내지 514에 의해, 라인 메모리를 병렬 접속함으로써, 수평가산이 실행되어, 열0/2/4의 3화소, 열3/5/7의 3화소, 열6/8/10의 3화소, 및 열9/11/13의 3화소가 가산된다. 수직 3화소 가산후에, 수평방향의 3화소 가산을 실행함으로써, 9화소의 신호가 가산되어 출력될 수 있다. 또한, 수평방향으로 초점검출용 화소의 신호를 비가산으로 출력하고 싶은 경우에, 일본국 공개특허공보 특개2010-20055호에 기재된 방법을 사용할 수 있다.

참조번호 515는, 수평출력선을 리셋트하는 리셋트용 MOS트랜지스터다. 참조번호 516은, 라인 메모리의 출력을 수평출력선에 접속하기 위한 MOS트랜지스터다. (후술하는) 수평주사회로의 제어하에, MOS트랜지스터516은 화소신호를 순차로 수평출력선에 출력한다. 참조번호 517은, 공지의 수평주사회로다. 참조번호 518은, 수평출력선의 화소출력을 외부에 출력하기 위한 증폭기다.

이상과 같은 구성으로, 3개의 촬상용 화소의 신호가, 수직 및 수평으로 가산되고, 초점검출용 화소가 이들 3개의 화소에 포함되는 경우에, 초점검출용 화소의 신호를 비가산으로 단독 출력이 가능하게 된다.

또한, 촬상소자는, (도면에 나타나 있지 않은) 제어신호와 수평수직주사의 타이밍 변경에 의해, 전체 화소의 신호를 판독하여, 수직 3화소 및 수평 3화소 가산에 의한 가산 선별 판독을 선택적으로 행하는 것이 가능하게 구성된다.

도 6a-6i는, 화소 배치와 가산 판독의 관계를 나타낸 도면이다. 우선, 도 6a는, 14×14화소의 전체 배치를 나타낸다. 도 6a에서 예를 들어 해칭되고 교차해칭된 부분으로 나타낸 촬상용 화소는, 수직 및 수평가산된 화소의 중심위치를 보이고 있다. 또한, 화소 S_HA, S_HB의 신호는, 단독으로 출력된다(즉, 비가산). 도 6b는, R 및 G열, 도 6c는, B 및 G열, 도 6d는 S_HA화소를 포함하는 R 및 G열, 도 6e는, S_HB화소를 포함하는 B 및 G열의 가산 판독의 모양을 보이고 있다. 도 6a-6i로부터, 수평 가산 전후의 화소 상태간의 관계는 명확하므로, 그 설명은 하지 않는다.

마찬가지로, 도 6f는, R 및 G행, 도 6g는, G 및 B행, 도 6h는, S_HA화소를 포함하는 R 및 G행, 도 6i는, S_HB화소를 포함하는 G 및 B행의 가산 판독의 모양을 보이고 있다. 도 6a-6i로부터, 수평 가산 전후의 화소 상태간의 관계는 명확하므로, 그 설명은 하지 않는다.

도 7a 및 7b는, 도 5의 촬상소자의 판독을 설명하는 타이밍 차트이고, 3화소 수직가산 판독시의 수직주사의 타이밍을 보이고 있다. 여기서, 전체 화소판독에 관해서는, 설명하지 않는다.

우선, 수직주사 신호φVO가 출력되고, φRESO, φRES2 및 φRES4를 L레벨로 해서, 0, 2, 4행의 리셋트 MOS를 오프 상태로 한다. 이 때, φSEL2를 출력하고, 2행의 화소선택용 MOS를 온 한다. 이 상태에서, V_addO 및 V_add2를 H레벨로 해서, 0, 2, 4행의 FD용량을 병렬 접속하고, φTXO, φTX2 및 φTX4에 따라, 전하전송 MOS를 온 하고, 0, 2, 4행의 포토다이오드의 전하를 상기 병렬접속된 FD용량에 전송한다. 전송 완료후, 신호 φTX 및 V_add는, L레벨로 되돌린다. 이 후, MEM신호를 H레벨로 해서, 라인 메모리에 3화소 가산후의 화소신호가 수직전송된다. 이 때, S_HA화소는, 가산용MOS트랜지스터가 항상 오프 상태이어서, 가산 출력되지 않고, 단독 출력된다.

수직전송이 완료하면, φRES신호를 H레벨로 되돌아가고, 다시 φTXO, φTX2 및 φTX4를 H레벨로 해서, 포토다이오드 및 FD용량을 리셋트한다. 리셋트 후, φTX를 다시 L레벨로 되돌아가고, 다시, 0, 2, 4행의 포토다이오드에 전하축적이 개시된다. 수직전송 종료 후, 수평주사를 행하여, 0, 2, 4행의 판독이 완료한다.

그 후에, 먼저 3/5/7행의 수직전송 및 수평주사의 순으로 행하고, 다음에 6/8/10행의 수직전송 및 수평주사의 순으로 행하고, 최후에 9/11/13행의 수직전송 및 수평주사의 순으로 행함으로써, 수직 3화소 및 수평 3화소가산에 의한 가산 선별 판독이 종료한다. 이 동작의 타이밍은, 도 7a 및 도 7b로부터 명확해지고, 그 상세설명을 하지 않는다. 또한, 5행에 배치된 S_HB화소의 가산용 MOS트랜지스터도 항상 오프 상태이기 때문에, S_HB화소도 S_HA화소와 같이 단독으로 출력되는 것은, 말할 필요도 없다. 수평주사는 나중에 상세하게 설명한다.

도 8은, 도 5의 촬상소자의 판독을 설명하는 타이밍 차트이며, 3화소수평가산 판독시의 수평주사의 타이밍을 보이고 있다. 여기서는, 전체 화소판독에 관해서는, 설명을 하지 않는다. 우선, 0/2/4행의 수직전송된 화소신호를 수평주사에 의해 촬상소자의 외부단자에 출력한다. 이 동작에서, HRST 신호를 출력하여, 수평전송 라인을 소정전위VHRST에 리셋트한다. 그 후에 수평주사회로에 의해, 수평주사 신호를 H2, H5, H8 및 Hll의 순으로 순차로 출력하여서, 대응한 MOS트랜지스터(516)를 순차로 온 하여서, 라인 메모리(506)의 열 2, 5, 8, 11로부터의 신호를 증폭기(518)를 거쳐서 외부에 출력한다. 0/2/4행의 수직가산 신호에는, 단독 출력된 화소S_HA가 포함되므로, 수평가산 신호는, ADDl=L, ADD2=ADD3=H로서 제어되고, 열0, 2, 4의 수평가산되지 않고, 열2의 신호가 출력된다. 그 밖의 열3/5/7, 열6/8/10, 열9/11/13은 가산되어 출력된다.

다음에, 3/5/7행의 수직전송 및 수평주사, 6/8/10행의 수직전송 및 수평주사, 9/11/13행의 수직전송 및 수평주사가 순차로 반복된다. 이 동작의 상세 타이밍에 관해서는, 도 8로부터 명확하므로, 그 설명을 하지 않는다. 또한, 3/5/7행의 수직가산 신호에는 S_HB화소 신호가 포함되므로, 수평가산 신호는, ADDl=ADD3=H 및 ADD2=L로서 설정되고, S_HB화소의 신호는 단독으로 출력되는 반면에, 나머지 화소의 신호는 수평가산시에 출력된다.

또한, 6/8/10행과 9/11/13행 중 어느 한쪽의 수평주사시에는, 초점검출용 화소에 가산되는 신호들을 갖는 3화소가 포함되지 않기 때문에, ADDl=ADD2=ADD3=H로 설정되고, 모든 화소가 수평가산시에 출력된다.

이상에서 설명한 바와 같이, 초점검출용 화소를 가산하기 위한 가산용MOS트랜지스터를 제어신호에 의하지 않고, 항상 오프 상태로 설정함으로써, 초점검출용 화소를 비가산 상태로 설정하기 위한 새로운 제어신호를 가산할 필요가 없다. 이것은, 각 화소의 개구부를 넓게 유지할 때 유리하다. 또한, 촬상소자의 배치와 배선을 균일하게 유지하는 것이 바람직한데, 그 이유는 화소 변동을 억제하기 때문이다. 따라서, 비가산의 화소이여도, 가산용의 소자가 배치되는 것이 바람직하다. 본 실시예에서는, 배선의 일부를 국소적으로 변경하므로, 이 변경이 균일성에 가하는 악영향을 최소화할 수 있다.

또한, 초점검출용 화소S_HA가 (2, 0) 또는 (2, 4)에 설치되고, 화소 S_HB가 (5, 3) 또는 (5, 7)에 설치되는 경우에도, 그들의 신호는 단독으로 비가산으로 출력될 수 있다. 초점검출용 화소의 위치가 변경되는 경우, 초점검출용 화소의 배치에 따라, 수직전송시의 화소선택용 MOS의 φSEL신호를 변경하면 좋다.

도 9는, 초점검출용 화소를 비가산 상태로 설정하기 위한 변형 예를 나타낸다. 도 9에서와 같은 참조번호는, 도 4의 화소부 회로의 동일 부분을 나타낸다. 도 9의 참조번호 900으로 나타낸 것처럼, 비가산 상태로 설정되는 화소는, 가산 신호 선V_add를 절단하여서 상기와 같이 설정됨으로써, 도 5의 경우와 같은 효과를 얻는 것도 가능하다.

(제2의 실시예)

도 10은, 본 발명의 제2의 실시예에 따른 촬상소자의 화소부의 회로도다. 도 10에 있어서, 도 4에서와 같은 동일한 참조번호는, 도 4와 동일한 기능을 갖는 구성요소를 나타낸다. 통상, CMOS를 사용한 촬상소자는, 수직전송은, 행단위로 이루어지기 때문에, 각 개개의 행에서 전송 타이밍이 서로 다르다. 따라서, 각 화소에 넓은 개구부를 형성하기 위해서, 전송용의 MOS이외의 소자겸용(공유)이 가능하다. 도 10은, 전송용MOS이외의 소자를 2화소에서 겸용하고 있는 것을 보이고 있다. 참조번호 1001은 포토다이오드, 참조번호 1002는, 포토다이오드(1001)의 전송용MOS이다. 포토다이오드(1001)의 전하는, 전송용MOS(lOO2)에 의해, FD용량(404)에 전송되고, 화소선택용MOS 트랜지스터(405)로 선택되어서, 수직전송된다.

도 11은, 2화소가 소자를 공유하는 경우의 수직전송의 타이밍 차트를 나타낸다. 도 11에는 수직주사 신호가 도시되지 않는다. 우선, φRES를 L레벨로 해서, 리셋트MOS를 오프 상태로 한다. 이 때, φSEL을 출력하고, 화소선택용MOS를 온 한다. φTXl에 따라 전하전송MOS를 온 하고, 포토다이오드(401)의 전하를 FD용량에 전송한다. 전송 완료후, φTXl은, L레벨로 되돌린다. 이 다음, MEM신호를 H레벨로 해서, 라인 메모리에 화소신호가 수직전송된다. 수직전송이 완료하면, φRES신호를 H레벨로 되돌리고, 다시 φTXO를 H레벨로 해서, 포토다이오드(401) 및 FD용량을 리셋트한다. 이것으로, 포토다이오드(401)의 수직전송이 종료하고, 수평전송이 실행된다.

다시 φRES를 L레벨로 해서, 리셋트MOS를 오프 상태로 한다. 이 때, φSEL을 출력하고, 화소선택용MOS를 온 한다. φTXl에 따라, 전하전송MOS를 온 하고, 포토다이오드(1001)의 전하를 FD용량에 전송한다. 전송 완료후, φTX2는, L레벨로 되돌린다. 그 후, MEM신호를 H레벨로 해서, 라인 메모리에 화소신호가 수직전송된다. 수직전송이 완료하면, φRES신호를 H레벨로 되돌리고, 다시 φTX2를 H레벨로 해서, 포토다이오드(1001) 및 FD용량을 리셋트한다. 이렇게 하여, 포토다이오드(1001)의 수직전송이 종료하고, 수평전송이 실행된다.

상술한 바와 같이, 포토다이오드(401, 1001)는, 수직전송의 타이밍이 다르기 때문에, 전하전송MOS를 2종류 설치함으로써, 그 밖의 소자를 겸용할 수 있다.

도 12는, 제2의 실시예에 사용된 CMOS형의 촬상소자의 전체 회로 블록을 나타낸 블록도다. 실제의 제품에서는, 수백만이상의 화소를 갖는 촬상소자가 실용화되어 있지만, 여기에서는, 14×14화소의 구성은, 설명을 간략화한다. 도 12에서는, 도 5에서와 같은 참조번호는, 도 5에서와 같은 기능을 갖는 구성요소를 나타낸다.

참조번호 1201은, 도 11의 회로를 갖는 화소부이며, 14×14화소가 배치되어 있다. 좌측위의 화소를 기준으로서, 화소좌표(Ⅹ, Y)=(0, 0) 내지 (13, 13)가 상기 14×14화소에 할당되어 있다. 컬러 필터의 배치는, 베이어 패턴이며, 도 12에 나타낸 R(적색), G(녹색) 및 B(청색)는, 포토다이오드 위에 도포된 컬러 필터의 색을 보이고 있다. 화소배치는, 도 4 및 도 5와 대략 동일하지만, 도 12의 참조부호 R/G, G/B, S_HA/G, G/S_HB는, 각각 도 11에 나타낸 2화소 공통의 화소부 회로를 나타낸다. 화소배치의 상세한 것은, 후술한다.

도 12에서 원으로 나타낸 2군데는, 화소부 회로를 공유하는 2화소의 세트에, 도 3a 및 3b를 참조하여 설명한 것처럼, 초점검출용 화소S_HA및 S_HB의 페어가 통상 포함되어 있는 것을 보이고 있다. 또한, 초점검출용 화소는, S_HA화소 및 S_HB화소의 페어가, 촬상소자 위에 여러개 분배되어, 초점검출을 행하는 것이지만, 설명의 간략화를 위해, 1개의 초점검출용 화소S_HA및 S_HB페어만이 배치되는 구성으로 설명을 행한다.

참조번호 1202는, 수직방향으로 화소출력을 가산하기 위한 MOS트랜지스터다. MOS트랜지스터(1202)는, 6개의 신호 선V_addO 내지 V_add5에 의해 행단위로 공통적으로 제어된다. 가산의 방법은, 대표로서 열0을 사용하여 설명하겠다. 이 경우에, MOS트랜지스터(1202)를 필요에 따라 온(ON) 시킴으로써, (0, 0), (0, 2), (0, 4)의 3개의 R화소, (0, 3), (0, 5), (0, 7)의 3개의 G화소, (0, 6), (0, 8), (0, 10)의 3개의 R화소, (0, 9), (0, 11), (0, 12)의 3개의 G화소의 FD용량이 병렬로 접속되고, 그 병렬로 접속된 FD용량에, 각각의 화소의 포토다이오드의 전하를 전송함에 의해, 가산이 행해진다. 그 밖의 열에 관해서도, 같다. 이상과 같은 구성에서, 수직방향으로 3화소씩의 가산 처리가 행해진다. 또한, 행1 및 행12에 관해서는, 가산후의 중심 이동을 피하기 위해서, 가산되지 않는다.

화소S_HA 및 S_HB이 초점검출용 화소이므로, 그들의 신호가 촬상용 화소로부터의 신호들에 가산되면 초점검출용 화소들이 초점검출을 하기 곤란해진다. 이 때문에, 가산되는 신호들을 갖는 3화소에 초점검출용 화소가 포함되는 경우에는, 수직가산을 실행하지 않고, 단독으로 초점검출용 화소의 신호를 출력해야 한다. 도 12에서 원으로 둘러싸여진 가산용의 MOS트랜지스터의 게이트 전압은, 도 5와 같이, 제어신호V_add에 상관없이, 이들 트랜지스터가 항상 오프 상태로 하도록, GND레벨로 설정되어 있다.

도 13a-13g는, 제2의 실시예에 따른 화소배치와 가산 판독의 관계를 나타낸 도면이다. 우선, 도 13a는, 14×14화소의 전체 배치를 나타내고 있다. 도 13a에 해칭되고 교차해칭된 부분등으로 표시된 촬상용 화소는, 수직 및 수평가산된 화소들의 중심위치를 보이고 있다. 화소S_HA, S_HB는, 단독으로 신호를 출력한다(즉, 비가산). 도 13a-13g에 도시된 화소S_HA, S_HB의 배치가, 도 6a-6i에 도시된 배치와 수직방향의 좌표가 달라서, 화소S_HA가 (2, 6)에, 화소S_HB가 (5, 7)에 배치되어 있다. 도 13b는, R 및 G열의 R화소 가산, 도 13c는, R 및 G열의 G화소 가산, 도 13d는 S_HA화소를 포함하는 R 및 G열의 R화소가산, 도 13e는, G 및 B열의 G화소가산, 도 13f는, G 및 B열의 B화소 가산, 도 13g는, S_HB화소를 포함하는 B 및 G열의 B화소 가산의 관계를 보이고 있다.

우선, 도 13b에 관하여 설명한다. 도 13b의 스위치는, R화소가 가산되는 경우의, 도 12의 가산용MOS트랜지스터(1202)의 상태를 보이고 있다. 도 13b에 도시된 것과 같은 상태로 가산용MOS트랜지스터를 설정함으로써, 0, 2, 4행의 3개의 R화소 및 6, 8, 10행의 3개의 R화소가, 수직방향으로 가산된다.

마찬가지로, 도 13c에 도시된 것과 같은 상태로 가산용MOS트랜지스터를 설정함으로써, 3, 5, 7행의 3개의 G화소 및 9, 11, 13행의 3개의 G화소가, 수직방향으로 가산된다.

또한, 초점검출용 화소를 포함하는 열은, 도 13d와 같은 상태로 가산용MOS트랜지스터를 설정함으로써, 0, 2, 4행의 3개의 R화소의 신호가 가산되어, 6행의 S_HA화소의 신호가 단독으로 출력되고, 8, 10행의 R화소의 신호가 가산된다. 제2의 실시예에 있어서, 제1의 실시예와 같이, 초점검출용 화소의 신호를 단독으로 출력하기 위해서, 칩 상태에서 가산되지 않도록, 가산 스위치가 항상 오프 상태로 설정된다. 그렇지만, 제1의 실시예와 같이, 초점검출용 화소가 (2, 2)에 배치되면, 2행과 4행의 신호를 가산하는 가산 스위치는 노멀(normal) 오프 상태로 설정되어야 한다. 이렇게 하면, 3, 5, 7행의 G화소의 가산 화소 중, 3행의 G화소가 대상으로서 제외된다. 따라서, 2화소가 공통회로를 구성하는 제2의 실시예에서는, G화소의 가산에 영향을 주지 않는(가산을 저해하지 않는), 6행에 초점검출용 화소를 배치하고 있다.

도 13e-도 13g는, G 및 B열에 관한 가산 스위치의 상태를 보이고 있다. G 및 B열에 관한 이들 가산 스위치의 사고방식은, R 및 G열과 같으므로, 그 설명을 하지 않는다.

도 14a 및 14b는, 도 12의 촬상소자의 판독을 설명하는 타이밍 차트이며, 3화소의 수직가산 판독시의 수직주사의 타이밍을 보이고 있다. 여기서는, 전체 화소판독에 관해서 설명하지 않는다.

우선, 수직주사 신호φVO가 출력되고, φRESO, φRES1, φRES2를 L레벨로 해서, 0/1, 2/3, 4/5행의 리셋트MOS를 오프 상태로 한다. 이 때, φSELO을 출력하여, 0/1행의 화소선택용MOS를 온 한다. 이 상태에서, V_a ddO, V_addl을 H레벨로 해서, 0/1, 2/3, 4/5행의 FD용량을 병렬 접속하고, φTXl_0，φTXl_2，φTXl_4에 의해, 전하전송MOS를 온 하고, 0, 2, 4행의 포토다이오드의 전하를 상기 병렬접속된 FD용량에 전송한다. 전송 완료후, φTX, V_add 신호는, L레벨로 되돌린다. 이다음, MEM신호를 H레벨로 해서, 라인 메모리에 3화소 가산후의 화소신호가 수직전송된다. 수직전송이 완료하면, φRES신호가 H레벨로 되돌아가고, 다시 φTXl_O，φTXl_2，φTXl_4가 H레벨로 해서, 포토다이오드 및 FD용량을 리셋트한다. 리셋트 후, φTX를 다시 L레벨에 되돌리고, 0, 2, 4행의 포토다이오드에 전하축적이 개시된다. 수직전송 종료 후, 수평주사를 행하여, 0, 2, 4행의 판독이 완료한다.

다음에, 수직주사 신호φV3이 출력되고, φRESl, φRES2, φRES3을 L레벨로 해서, 2/3, 4/5, 6/7행의 리셋트MOS를 오프 상태로 한다. 이때, φSELl을 출력하고, 2/3행의 화소선택용MOS를 온 한다. 이 상태에서, Ⅴ-addl, V_add2를 H레벨로 해서, 2/3, 4/5, 6/7행의 FD용량을 병렬접속해 φTX2_3，φTX2_5，φTX2_7에 따라, 전하전송MOS를 온 하고, 3, 5, 7행의 포토다이오드의 전하를 상기 병렬접속된 FD용량에 전송한다. 전송 완료 후, φTX, V_add신호는, L레벨로 되돌린다. 이다음, MEM신호를 H레벨로 해서, 라인 메모리에 3화소 가산후의 화소신호가 수직전송된다. 또한, 7행에 배치된 S_HB화소의 가산용MOS트랜지스터가 항상 오프이므로, 그 S_HB화소는 단독으로 신호를 출력한다. 수직전송이 완료하면, φRES신호를 H레벨로 되돌아가고, 다시 φTX2_3，φTX2_5，φTX2_7을 H레벨로 해서, 포토다이오드 및 FD용량을 리셋트한다. 리셋트후, φTX를 다시 L레벨에 되돌리고, 다시, 3, 5, 7행의 포토다이오드에 전하축적이 개시된다. 수직전송 종료 후, 수평주사를 행하여, 3, 5, 7행의 판독이 완료한다.

수직주사 신호φV6이 출력되고, φRES3, φRES4, φRES5를 L레벨로 해서, 6/7, 8/9, 10/11행의 리셋트MOS를 오프 상태로 한다. 이 때, φSEL3을 출력하고, 6/7행의 화소선택용MOS를 온 한다. 이 상태에서, V_add3, V_add4를 H레벨로 해서, 6/7, 8/9, 10/11행의 FD용량을 병렬접속해 φTXl_6，φTXl_7，φTXl_8에 따라, 전하전송MOS를 온 하고, 6, 7, 8행의 포토다이오드의 전하를 상기 병렬접속된 FD용량에 전송한다. 전송 완료 후, φTX, V_add신호는, L레벨에 되돌린다. 이다음, MEM신호를 H레벨로 해서, 라인 메모리에 3화소 가산후의 화소신호가 수직전송된다. 또한, 6행에 배치된 S_HA화소의 가산용MOS트랜지스터가 항상 오프이므로, 그 S_HB화소는 단독으로 신호를 출력한다.

수직전송이 완료하면, φRES신호를 H레벨로 되돌아가고, 다시 φTXl_6，φTXl_7，φTXl_8을 H레벨로 해서, 포토다이오드 및 FD용량을 리셋트한다. 리셋트 후, φTX를 다시 L레벨에 되돌리고, 다시, 6, 8, 10행의 포토다이오드에 전하축적이 개시된다. 수직전송 종료 후, 수평주사를 행하여, 6, 8, 10행의 판독이 완료된다.

마지막으로, 수직주사 신호φV9가 출력되고, φRES4, φRES5, φRES6을 L레벨로 해서, 8/9, 10/11, 12/13행의 리셋트MOS를 오프 상태로 한다. 이 때, φSEL4를 출력하고, 8/9행의 화소선택용MOS를 온 한다. 이 상태에서, V_add4, V_add5를 H레벨로 해서, 8/9, 10/11, 12/13행의 FD용량을 병렬접속해 φTX2_9，φTX2-11，φTX2_13에 따라, 전하전송MOS를 온 하고, 9, 11, 13행의 포토다이오드의 전하를 상기 병렬접속된 FD용량에 전송한다. 전송 완료 후, φTX, V_add신호는, L레벨에 되돌린다. 이다음, MEM신호를 H레벨로 해서, 라인 메모리에 3화소 가산후의 화소신호가 수직전송된다.

수직전송이 완료하면, φRES신호를 H레벨로 되돌아가고, 다시 φTX2_9，φTX2_11，φTX2_13을 H레벨로 해서, 포토다이오드 및 FD용량을 리셋트한다. 리셋트 후, φTX를 다시 L레벨에 되돌리고, 다시, 9, 11, 13행의 포토다이오드에 전하축적이 개시된다. 수직전송 종료 후, 수평주사를 행하여, 9, 11, 13행의 판독이 완료한다. 이때, 수평주사는, 제1의 실시예와 같다.

이상 설명한 바와 같이, 포토다이오드의 컬러 필터의 컬러, 예를 들면 R/G와 G/B로 나타낸 것처럼, 2개의 화소가 화소부의 회로를 공유하고, G화소가 가산되는 신호를 갖는 경우에, 오프 상태로 설정되는 가산용MOS트랜지스터의 위치에 초점검출용 화소를 배치하고, 항상 오프 상태로 설정함으로써, 초점검출용 화소를 수직가산하지 않고 단독으로 신호를 출력할 수 있다. 이 경우에, 대상으로서 초점검출용 화소가 포함되지 않는 통상의 화소는 모두 가산될 수 있다.

본 발명을 예시적 실시예들을 참조하여 기재하였지만, 본 발명은 상기 개시된 예시적 실시예들에 한정되지 않는다는 것을 알 것이다. 아래의 청구항의 범위는, 모든 변형, 동등한 구조 및 기능을 포함하도록 아주 넓게 해석해야 한다.

Claims

복수의 촬상용 화소와 복수의 초점검출용 화소를, 수평방향인 행방향과 수직방향인 열방향으로 배열하여 형성된 화소들로 이루어진 행렬을 갖는 촬상소자;
1개의 열에 정렬된 복수의 화소의 신호를 상기 촬상소자의 수직방향으로 출력하는 수직출력부;
1개의 열에 정렬된 복수의 화소의 신호를 상기 촬상소자의 수직방향으로 가산하는 수직가산부; 및
상기 촬상소자의 모든 화소로부터 가산하지 않고 신호들을 판독하는 전체 화소 판독 모드와, 상기 수직가산부에 의해 상기 복수의 화소의 신호를 수직방향으로 가산해서 판독하는 가산 판독 모드가 구비된 제어부를 구비하고, 상기 가산 판독 모드에 있어서, 가산되는 신호들을 갖는 화소들에 상기 초점검출용 화소가 포함되는 경우에는, 상기 수직가산부가 항상 오프(off)로 되도록 구성된, 촬상장치.
제 1 항에 있어서,
상기 촬상소자는 내부에 신호를 전달하는 배선층을 구비하고, 상기 배선층은 국소적으로 촬상용 화소에 초점검출용 화소를 수직가산하지 않도록 구성된, 촬상장치.
제 2 항에 있어서,
상기 배선층은 가산되는 화소들을 선택하는 복수의 가산용 트랜지스터를 구비하고, 상기 트랜지스터 중 적어도 하나는 접지되는, 촬상장치.
제 2 항에 있어서,
상기 배선층은 각 화소에 수직 가산 신호 선을 구비하고, 상기 수직 가산 신호 선 중 적어도 하나는 디스에이블되는, 촬상장치.
제 1 항에 있어서,
상기 복수의 촬상용 화소는 휘도정보를 출력하는 복수의 화소와, 색정보를 출력하는 복수의 화소로 나뉘어지고, 상기 휘도정보를 출력하는 복수의 화소로 이루어진 세트와 상기 색정보를 출력하는 복수의 화소로 이루어진 세트는 각 화소에 구비된 회로의 일부를 공유하는, 촬상장치.
제 5 항에 있어서,
상기 초점검출용 화소는, 상기 색정보를 출력하는 복수의 화소의 일부로 대체됨과 아울러, 상기 초점검출용 화소가 상기 휘도정보를 출력하는 상기 복수의 화소의 가산을 저해하지 않는 위치에 배치되는, 촬상장치.
제 1 항에 있어서,
상기 촬상용 화소는 촬영 렌즈의 사출동공을 통과한 광빔을 수신하고, 상기 초점검출용 화소는, 상기 촬영 렌즈의 사출동공의 일부가 차단되는 동안 상기 촬영 렌즈의 사출공동을 통과한 광빔을 수신하는, 촬상장치.