JP2018195991A - Imaging element, method for controlling imaging element, imaging device, and electronic apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、撮像素子、および撮像素子の制御方法、撮像装置、並びに電子機器に関し、特に、縦筋ノイズによる影響を低減できるようにした撮像素子、および撮像素子の制御方法、撮像装置、並びに電子機器に関する。 The present disclosure relates to an imaging element, an imaging element control method, an imaging apparatus, and an electronic device, and more particularly, an imaging element that can reduce the influence of vertical stripe noise, an imaging element control method, an imaging apparatus, and an electronic device Regarding equipment.
従来のカラムAD(Analog to Digital Convert)方式のCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)イメージセンサでは、同一列に配置される画素は同列のカラムAD回路で読み出すため、所定列のカラムAD回路が発生する固定パターンノイズやランダムノイズが他の列のカラムAD回路よりも大きい場合には、所定列の画素信号には、列方向に相関のあるノイズが発生し、縦筋ノイズとして視覚認識されやすくなる。 In a conventional column AD (Analog to Digital Convert) type CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) image sensor, pixels arranged in the same column are read out by the column AD circuit in the same column, so a fixed column AD circuit in a predetermined column is generated. When the pattern noise or random noise is larger than that of the column AD circuit of another column, noise having a correlation in the column direction is generated in the pixel signal of the predetermined column, and is easily visually recognized as vertical stripe noise.
そこで、画素とサンプルホールド回路との間にスイッチを設けて、スイッチの接続を、ランダムに切り替えることで列方向のノイズの視覚認識を低減させる技術が提案されている。 In view of this, a technique has been proposed in which a switch is provided between the pixel and the sample hold circuit, and the visual connection of the noise in the column direction is reduced by switching the connection of the switches at random.
しかしながら、効果的に視覚認識を低減させるには数十列単位での接続切り替えが必要であり、スイッチの構成が複雑化する。 However, in order to effectively reduce visual recognition, connection switching in units of several tens of columns is necessary, and the configuration of the switch becomes complicated.
さらに、接続切り替えのパターンを一定なものとしないようにするために、パターンの選択をランダムにするための乱数を発生させる回路を追加する必要があり、システム全体が大規模となりチップサイズと共にコストが増大する。 Furthermore, in order not to make the connection switching pattern constant, it is necessary to add a circuit for generating a random number for making the selection of the pattern random, and the entire system becomes large-scale and the cost as well as the chip size is increased. Increase.
本開示は、このような状況に鑑みてなされたものであり、特に、固定列のカラムAD回路で発生するノイズに起因する縦筋ノイズによる影響を低減させるものである。 The present disclosure has been made in view of such a situation, and in particular, reduces the influence of vertical streak noise caused by noise generated in a fixed column AD circuit.
本開示の一側面の撮像素子は、アレイ状に配置された画素単位で入射光の光量に応じた画素信号を出力する画素アレイと、前記画素信号を列毎に行単位で転送する複数の垂直転送線と、前記画素信号を前記列毎にAD(Analog to Digital)変換する複数のAD変換器を有するカラムAD変換部と、前記垂直転送線と、前記AD変換器との接続を、前記垂直転送線により行単位で前記画素信号が転送される度に、所定の列数だけシフトして切り替える接続切替部とを含む撮像素子である。 An imaging device according to one aspect of the present disclosure includes a pixel array that outputs pixel signals corresponding to the amount of incident light in units of pixels arranged in an array, and a plurality of vertical units that transfer the pixel signals in units of rows for each column. A connection between the transfer line, a column AD conversion unit having a plurality of AD converters for AD (Analog to Digital) conversion of the pixel signals for each column, the vertical transfer line, and the AD converter is connected to the vertical converter. The image sensor includes a connection switching unit that shifts and switches a predetermined number of columns each time the pixel signal is transferred in units of rows by a transfer line.
前記接続切替部により、前記所定の列数だけシフトして前記接続が切り替えられた状態で、前記AD変換器によりAD変換された画素信号を、前記接続が切り替えられる前の、元の列の画素信号として読み出す読出部とをさらに含ませるようにすることができる。 The pixel in the original column before the connection is switched with the pixel signal AD-converted by the AD converter in a state where the connection is shifted by the connection switching unit and the connection is switched. A reading unit that reads out as a signal can be further included.
前記接続切替部により、前記所定の列数だけシフトして前記接続が切り替えられた状態で、前記AD変換器によりAD変換された画素信号を記憶する記憶部をさらに含ませるようにすることができ、前記読出部には、前記記憶部に記憶されている、前記接続切替部により、前記所定の列数だけシフトして前記接続が切り替えられた状態で、前記AD変換器によりAD変換された画素信号を、前記接続が切り替えられる前の、元の列の画素信号として読み出させるようにすることができる。 The connection switching unit may further include a storage unit that stores the pixel signal AD-converted by the AD converter in a state where the connection is switched by shifting the predetermined number of columns. In the readout unit, pixels that are AD-converted by the AD converter in a state in which the connection is switched by shifting the predetermined number of columns by the connection switching unit stored in the storage unit The signal can be read out as a pixel signal of the original column before the connection is switched.
前記所定の列数は、前記垂直転送線により行単位で前記画素信号が転送される度に変化するようにさせることができる。 The predetermined number of columns may be changed every time the pixel signal is transferred in units of rows by the vertical transfer line.
前記所定の列数は、前記垂直転送線により行単位で前記画素信号が転送される所定回数を周期として固定的に変化するようにさせることができる。 The predetermined number of columns may be fixedly changed with a predetermined number of times that the pixel signal is transferred in units of rows by the vertical transfer line.
前記接続切替部には、前記垂直転送線と、前記AD変換器との接続を、前記垂直転送線により行単位で前記画素信号が転送されるとき、前記所定の列数だけ第1の方向にシフトして前記接続を切り替えた後、次に前記画素信号が転送されるとき、前記所定の列数だけ第2の方向にシフトして前記接続を切り替え、さらに、次に前記画素信号が転送されるとき、シフトせず接続することを繰り返させることができる。 The connection switching unit connects the vertical transfer line and the AD converter in the first direction by the predetermined number of columns when the pixel signal is transferred in units of rows by the vertical transfer line. After shifting and switching the connection, when the pixel signal is transferred next time, the predetermined number of columns shifts in the second direction to switch the connection, and then the pixel signal is transferred. The connection can be repeated without shifting.
前記所定の列数は、2k(kは自然数)個とすることができる。 The predetermined number of columns may be 2 k (k is a natural number).
前記読出部により、前記接続が切り替えられる前の画素信号として復元して読み出された画素信号にフィルタ処理を施すフィルタ部をさらに含ませるようにすることができる。 The readout unit may further include a filter unit that performs a filtering process on the pixel signal that is restored and read out as the pixel signal before the connection is switched.
前記フィルタ部は、移動平均フィルタ、または、メディアンフィルタとすることができる。 The filter unit may be a moving average filter or a median filter.
前記接続切替部には、前記列単位の前記垂直転送線の出力端子と、前記列単位の前記AD変換器の入力端子と、前記出力端子と、前記入力端子との接続を切り替える接続切替スイッチとを含ませるようにすることができ、前記行単位で画素信号が出力される度に、前記接続切替スイッチを制御して、前記出力端子と、前記入力端子との接続を切り替えるようにさせることができる。 The connection switching unit includes an output terminal of the vertical transfer line in units of columns, an input terminal of the AD converter in units of columns, the output terminal, and a connection selector switch that switches connections between the input terminals, Each time a pixel signal is output in units of rows, the connection selector switch is controlled to switch the connection between the output terminal and the input terminal. it can.
前記出力端子と、前記所定の列数だけ第1の方向にシフトした前記列の前記入力端子との接続のオンまたはオフを切り替える第1の導通スイッチと、前記出力端子と、前記所定の列数だけ第2の方向にシフトした前記列の前記入力端子との接続のオンまたはオフを切り替える第2の導通スイッチと、前記出力端子と、同一の列の前記入力端子との接続のオンまたはオフを切り替える第3の導通スイッチとを含ませるようにすることができ、前記接続切替部には、前記第1乃至第3の導通スイッチのオンまたはオフを制御することにより、前記行単位で画素信号が出力される度に、前記接続切替スイッチを制御して、前記出力端子と、前記入力端子との接続を切り替えるようにさせることができる。 A first conduction switch for switching on or off the connection between the output terminal and the input terminal of the column shifted in the first direction by the predetermined number of columns; the output terminal; and the predetermined number of columns The second conduction switch for switching on or off the connection with the input terminal of the column shifted in the second direction, and the connection between the output terminal and the input terminal of the same column on or off. A third conduction switch to be switched can be included, and the connection switching unit controls whether the first to third conduction switches are turned on or off, so that the pixel signal is output in units of rows. Each time it is output, the connection switch can be controlled to switch the connection between the output terminal and the input terminal.
前記カラムAD回路には、列端部に前記シフトする列数と同数のダミーAD変換器を含ませるようにすることができ、前記接続切替部には、前記列端部に前記列単位の、前記シフトする列数と同数の前記ダミーAD変換器のダミー入力端子と、前記列端部の前記垂直転送線と、前記ダミー入力端子との接続を切り替える、前記シフトする列数と同数のダミー接続切替スイッチとを含ませるようにすることができ、前記垂直転送線と、前記AD変換器との接続を、前記所定の列数だけシフトして切り替えるとき、前記ダミー接続切替スイッチを制御して、前記列端部の前記垂直転送線と、前記列端部のダミー入力端子とを接続し、前記ダミーAD変換器により、前記列端部の垂直転送線により転送される画素信号をAD変換させるようにすることができる。 The column AD circuit can include the same number of dummy AD converters as the number of columns to be shifted at the column end, and the connection switching unit includes the column unit at the column end, The same number of dummy connections as the number of columns to be shifted are switched to connect the dummy input terminals of the dummy AD converters as many as the number of columns to be shifted, the vertical transfer lines at the column ends, and the dummy input terminals. When the connection between the vertical transfer line and the AD converter is shifted and switched by the predetermined number of columns, the dummy connection switch is controlled, The vertical transfer line at the column end and the dummy input terminal at the column end are connected, and the dummy AD converter performs AD conversion on a pixel signal transferred through the vertical transfer line at the column end. Can be.
前記列端部に、電源電位、または、接地電位のダミーの垂直転送線のダミー出力端子をさらに含ませるようにすることができ、前記垂直転送線と、前記AD変換器との接続が、同一の列で接続するように切り替えられるとき、前記接続切替部には、前記ダミー接続切替スイッチを制御して、前記ダミー出力端子と、前記ダミー入力端子とを接続させるようにすることができる。 The column end can further include a dummy output terminal of a dummy vertical transfer line having a power supply potential or a ground potential, and the connection between the vertical transfer line and the AD converter is the same. The connection switching unit can control the dummy connection changeover switch so that the dummy output terminal and the dummy input terminal are connected to each other.
本開示の一側面の撮像素子の制御方法は、アレイ状に配置された画素単位で入射光の光量に応じた画素信号を出力する画素アレイと、前記画素信号を列毎に行単位で転送する複数の垂直転送線と、前記画素信号を前記列毎にAD(Analog to Digital)変換する複数のAD変換器を有するカラムAD変換部とを含む撮像素子の制御方法であって、前記垂直転送線と、前記AD変換器との接続を、前記垂直転送線により行単位で前記画素信号が転送される度に、所定の列数だけシフトして切り替えるステップを含む撮像素子の制御方法である。 An image sensor control method according to an aspect of the present disclosure includes a pixel array that outputs a pixel signal corresponding to the amount of incident light in units of pixels arranged in an array, and transfers the pixel signal in rows for each column. An image sensor control method, comprising: a plurality of vertical transfer lines; and a column AD conversion unit having a plurality of AD converters that perform AD (Analog to Digital) conversion of the pixel signals for each column. And a step of shifting the connection with the AD converter by a predetermined number of columns each time the pixel signal is transferred in units of rows by the vertical transfer line.
本開示の一側面の撮像装置は、アレイ状に配置された画素単位で入射光の光量に応じた画素信号を出力する画素アレイと、前記画素信号を列毎に行単位で転送する複数の垂直転送線と、前記画素信号を前記列毎にAD(Analog to Digital)変換する複数のAD変換器を有するカラムAD変換部と、前記垂直転送線と、前記AD変換器との接続を、前記垂直転送線により行単位で前記画素信号が転送される度に、所定の列数だけシフトして切り替える接続切替部とを含む撮像装置である。 An imaging device according to one aspect of the present disclosure includes a pixel array that outputs a pixel signal corresponding to the amount of incident light in units of pixels arranged in an array, and a plurality of vertical units that transfer the pixel signals in units of rows for each column. A connection between the transfer line, a column AD conversion unit having a plurality of AD converters for AD (Analog to Digital) conversion of the pixel signals for each column, the vertical transfer line, and the AD converter is connected to the vertical converter. The image pickup apparatus includes a connection switching unit that shifts and switches a predetermined number of columns each time the pixel signal is transferred in units of rows by a transfer line.
本開示の一側面の電子機器は、アレイ状に配置された画素単位で入射光の光量に応じた画素信号を出力する画素アレイと、前記画素信号を列毎に行単位で転送する複数の垂直転送線と、前記画素信号を前記列毎にAD(Analog to Digital)変換する複数のAD変換器を有するカラムAD変換部と、前記垂直転送線と、前記AD変換器との接続を、前記垂直転送線により行単位で前記画素信号が転送される度に、所定の列数だけシフトして切り替える接続切替部とを含む電子機器である。 An electronic apparatus according to one aspect of the present disclosure includes a pixel array that outputs a pixel signal corresponding to the amount of incident light in units of pixels arranged in an array, and a plurality of vertical units that transfer the pixel signals in units of rows for each column. A connection between the transfer line, a column AD conversion unit having a plurality of AD converters for AD (Analog to Digital) conversion of the pixel signals for each column, the vertical transfer line, and the AD converter is connected to the vertical converter. An electronic apparatus including a connection switching unit that shifts and switches a predetermined number of columns each time the pixel signal is transferred in units of rows by a transfer line.
本開示の一側面においては、画素信号を列毎に行単位で転送する複数の垂直転送線と、前記画素信号を前記列毎にAD(Analog to Digital)変換する複数のAD変換器との接続が、前記垂直転送線により行単位で前記画素信号が転送される度に、所定の列数だけシフトして切り替えられる。 In one aspect of the present disclosure, a plurality of vertical transfer lines that transfer pixel signals in units of rows for each column and a plurality of AD converters that perform AD (Analog to Digital) conversion of the pixel signals for each column However, each time the pixel signal is transferred in units of rows by the vertical transfer line, the pixel signal is switched by a predetermined number of columns.
本開示の一側面によれば、固定列のカラムAD回路で発生するノイズに起因する縦筋ノイズによる影響を低減することが可能となる。 According to one aspect of the present disclosure, it is possible to reduce the influence of vertical stripe noise caused by noise generated in a fixed column AD circuit.
以下に添付図面を参照しながら、本開示の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present disclosure will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In addition, in this specification and drawing, about the component which has the substantially same function structure, duplication description is abbreviate | omitted by attaching | subjecting the same code | symbol.
以下、本開示を実施するための形態(以下、実施の形態という)について説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
1.本開示の撮像素子
2.接続切替部の構成例
3.接続切替部の詳細な構成例
4.接続切替部の端部の構成例
5.フィルタの処理
6.撮像処理
7.電子機器への適用例
8.撮像素子の使用例
9.応用例
Hereinafter, modes for carrying out the present disclosure (hereinafter referred to as embodiments) will be described. The description will be given in the following order.
1. 1. Image sensor of the
<1.本開示の撮像素子>
図1は、本開示の撮像素子の構成例を説明するブロック図である。図1の撮像素子は、特定列のカラムAD回路に生じるノイズに起因する縦筋ノイズによる影響を低減させるものである。
<1. Image Sensor of Present Disclosure>
FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration example of an imaging element according to the present disclosure. The image sensor of FIG. 1 reduces the influence of vertical stripe noise caused by noise generated in a column AD circuit in a specific column.
図1の撮像素子11は、画素アレイ31、接続切替部32、カラムAD回路33、垂直転送線34−1乃至34−n、メモリ35、読出部36、およびフィルタ37より構成されている。
1 includes a
画素アレイ31は、アレイ状に配置された画素51(図2)単位で、入射光の光量に応じた画素信号を生成し、画素信号を行単位で、それぞれの列毎に垂直転送線34−1乃至34−nを介して接続切替部32に出力する。したがって、図1の例においては、画素アレイ31は、水平方向にn列のアレイ状に画素51が配列されている。
The
尚、垂直転送線34−1乃至34−nについて、特に区別する必要がない場合、単に、垂直転送線34と称するものとし、その他の構成についても同様に称するものとする。
Note that the vertical transfer lines 34-1 to 34-n are simply referred to as a
接続切替部32は、垂直転送線34−1乃至34−nと、カラムAD回路33の列毎に設けられたAD変換器33a(図2)との接続を、1行毎に、全列について所定列数ずつ左右にシフトするように切り替える。接続切替部32による、垂直転送線34と、カラムAD変換器33a(図2)との接続切替パターンは、1行毎に異なるが、所定行数周期で固定されており、順次繰り返される。尚、接続切替部32の構成については、図2を参照して詳細を後述する。
The
カラムAD(Analog to Digital Convert)回路33は、垂直転送線34毎に、すなわち、列毎にAD変換器33a(図2)を備えている。各列のAD変換器33aは、接続切替部32より接続された垂直転送線34を介して、行単位で供給されるアナログ信号の画素信号をデジタル信号に変換して、各列の情報と対応付けて、SRAM(Static Random Access Memory)からなるメモリ35に記憶させる。
The column AD (Analog to Digital Convert)
読出部36は、接続切替部32により、1行毎に、所定列数ずつシフトしてAD変換器33a(図2)との接続が切り替えられた、垂直転送線34に対応する列に対応付けて、メモリ35に記憶されている画素信号を、元の列の画素信号に復元しながら読み出し、フィルタ37に出力する。
The
すなわち、メモリ35に格納されている画素信号は、接続切替部32により行単位で、かつ、所定列数ずつシフトするように切り替えられてカラムAD回路33でデジタル信号に変換された状態で格納されている。読出部36は、メモリ35から画素信号を読み出す際、シフトされていない状態の元の列の画素信号に復元してフィルタ37に出力する。
That is, the pixel signal stored in the
フィルタ37は、元の画素列に復元された画素信号からなる画像データに対して、例えば、画素単位で移動平均フィルタや、メディアンフィルタといったフィルタ処理を施して、出力する。
The
<2.接続切替部の構成例>
ここで、図2を参照して、接続切替部32の構成例について説明する。尚、図2においては、垂直転送線34−1乃至34−16までの16列の垂直転送線を用いる例について説明するが、それ以外の列数であってもよいのはいうまでもない。
<2. Configuration example of connection switching unit>
Here, a configuration example of the
接続切替部32は、図2で示されるように、垂直転送線34−1乃至34−16のそれぞれについて、画素アレイ31側に端子32a−1乃至32a−16を備えており、カラムAD回路33側に端子32b−1乃至32b−16を備えている。さらに、接続切替部32は、端子32a−1乃至32a−16と32b−1乃至32b−16との接続を切り替えるスイッチ32c−1乃至32c−16を備えている。
As shown in FIG. 2, the
図2においては、スイッチ32c−1が、端子32a−1と端子32b−1とを接続し、スイッチ32c−2が、端子32a−2と端子32b−2とを接続し、・・・スイッチ32c−16が、端子32a−16と端子32b−16とを接続している。
In FIG. 2, the
尚、符号の表記が複雑になり過ぎないようにするため、端子32a−3乃至32a−15、端子32b−3乃至32b−15、スイッチ32c−3乃至32c−15の符号は表記が省略されている。また、以降においても、全ての符号を表記することで表記が複雑になる恐れがある場合については、適宜、符号の表記を省略する。 In addition, in order not to make the description of a code | symbol too complicated, the code | symbol of the terminal 32a-3 thru | or 32a-15, the terminal 32b-3 thru | or 32b-15, and switch 32c-3 thru | or 32c-15 is abbreviate | omitted. Yes. In the following, in the case where notation of all symbols may be complicated, the description of the symbols is omitted as appropriate.
また、図2においては、カラムAD回路33は、垂直転送線34−1乃至34−16のそれぞれに対応するAD変換器33a−1乃至33a−16を備えている。
In FIG. 2, the
例えば、接続切替部32が、スイッチ32c−1乃至32c−16を、図2の接続状態で維持し続ける場合、実質的に、図3で示されるような接続切替部32が存在しない構成と同様になる。
For example, when the
ここで、図2,図3で示されるように、AD変換器33a−8において、何らかの要因により他のAD変換器33aよりも大きなレベルのノイズが発生していることを仮定する。尚、図2,図3中において、AD変換器33a−8は、斜線部で表記されており、ノイズが発生していることが表現されている。
Here, as shown in FIG. 2 and FIG. 3, it is assumed that the
このとき、垂直転送線34−1乃至34−16からそれぞれ各列について、行単位で、画素信号a,b,c,d,e,f,g,h,i,j,k,l,m,n,o,pが供給されて、カラムAD回路33のAD変換器33−1乃至33−16において、画素信号a,b,c,d,e,f,g,h,i,j,k,l,m,n,o,pがAD変換されるものとすれば、n行目、n+1行目、n+2行目・・・の画素信号は、例えば、図4で示されるように変換される。
At this time, the pixel signals a, b, c, d, e, f, g, h, i, j, k, l, m are obtained in units of rows for each column from the vertical transfer lines 34-1 to 34-16. , n, o, p are supplied to the pixel converters a, b, c, d, e, f, g, h, i, j, in the AD converters 33-1 to 33-16 of the
すなわち、図4においては、最上行が、n行目におけるAD変換器33a−1乃至33a−16のそれぞれより出力される画素信号a,b,c,d,e,f,g,h,i,j,k,l,m,n,o,pである。また、上から2行目が、n+1行目におけるAD変換器33a−c1乃至33a−16のそれぞれにより出力される画素信号a,b,c,d,e,f,g,h,i,j,k,l,m,n,o,pである。さらに、上から3行目が、n+2行目におけるAD変換器33a−1乃至33a−16のそれぞれにより出力される画素信号a,b,c,d,e,f,g,h,i,j,k,l,m,n,o,pである。それ以下の行については、順次、n+3行目の画素信号、n+4行目の画素信号、・・・n+7行目の画素信号である。
That is, in FIG. 4, the uppermost row is the pixel signal a, b, c, d, e, f, g, h, i output from each of the
ここで、8列目の画素信号hは、常に、AD変換器33a−8より出力されるので、繰り返し、他のAD変換器33aよりも大きなレベルのノイズが付加されることになる。尚、図4においては、ノイズが含まれる画素信号にはハッチが付されている。
Here, since the pixel signal h in the eighth column is always output from the
結果として、全行について、8列目の画素信号のみにノイズによる影響が大きく現れるので、例えば、図5の点線で囲まれる範囲で示されるように、8列目の全画素について、ノイズにより、他の列の画素と同一の発色がなされず、いわゆる、縦筋ノイズとして認識し易い状態となる。 As a result, for all the rows, only the pixel signal in the eighth column is greatly affected by noise. For example, as shown in the range surrounded by the dotted line in FIG. The same color development as the pixels in the other columns is not performed, and it becomes easy to recognize as so-called vertical stripe noise.
そこで、接続切替部32は、スイッチ32c−1乃至32c−16を制御して、端子32a−1乃至32a−16と、端子32b−1乃至32b−16との接続を、1行毎に、所定の列数分ずつ左右にシフトするように切り替える。
Therefore, the
例えば、n行目の画素信号が出力される際には、図6で示されるように、接続切替部32は、スイッチ32c−1乃至32c−16を制御して、0列分シフトさせて、端子32a−mと、端子32b−mを接続し、垂直転送線34より出力される画素信号を元の列のAD変換器33aに出力させる。
For example, when the pixel signal of the n-th row is output, as shown in FIG. 6, the
また、n+1行目の画素信号が出力される際には、図7で示されるように、接続切替部32は、スイッチ32c−1乃至32c−16を制御して、端子32a−mと端子32b−(m−4)とを接続することで、垂直転送線34より出力される画素信号を4列ずつ左側のAD変換器33aにシフトして出力させる。
Further, when the pixel signal of the (n + 1) th row is output, as shown in FIG. 7, the
さらに、n+2行目の画素信号が出力される際には、図8で示されるように、接続切替部32は、スイッチ32c−1乃至32c−16を制御して、端子32a−mと端子32b−(m+4)とを接続することで、垂直転送線34より出力される画素信号を4列ずつ右側のAD変換器33aにシフトして出力させる。
Further, when the pixel signal of the (n + 2) th row is output, as shown in FIG. 8, the
それ以降においては、n行目の場合の接続切替パターン、n+1行目の場合の接続切替パターン、およびn+2行目の場合の接続切替パターンを、3行周期で固定的に繰り返す。ここで、mは、1乃至16であり、列を識別する識別子である。 After that, the connection switching pattern for the n-th row, the connection switching pattern for the n + 1-th row, and the connection switching pattern for the n + 2-th row are fixedly repeated at a cycle of 3 rows. Here, m is 1 to 16, and is an identifier for identifying a column.
より詳細には、例えば、n行目においては、接続切替部32は、スイッチ32c−1乃至32c−16を制御して、図6で示されるように、スイッチ32c−1が、端子32a−1と端子32b−1とを接続し、スイッチ32c−2が、端子32a−2と端子32b−2とを接続し、・・・スイッチ32c−16が、端子32a−16と端子32b−16とを接続するよう切り替える。尚、図6は、図2における接続と同様であり、接続切替部32がない場合と同様の接続である。
More specifically, for example, in the n-th row, the
また、n+1行目においては、接続切替部32は、スイッチ32c−1乃至32c−16を制御して、図7で示されるように、スイッチ32c−5が、端子32a−5と端子32b−1とを接続し、スイッチ32c−6が、端子32a−6と端子32b−2とを接続し、・・・スイッチ32c−16が、端子32a−16と端子32b−12とを接続するようにする。すなわち、元の垂直転送線34の画素信号が、全列に対して左側に4列だけシフトしたAD変換器33aでAD変換されるように接続が切り替えられる。尚、図7においては、端子32a−1乃至32a−4、および、端子32b−13乃至32b−16の接続については、省略して表示している。
In the (n + 1) th row, the
さらに、n+2行目においては、接続切替部32は、スイッチ32c−1乃至32c−16を制御して、図8で示されるように、スイッチ32c−1が、端子32a−1と端子32b−5とを接続し、スイッチ32c−2が、端子32a−2と端子32b−6とを接続し、・・・スイッチ32c−12が、端子32a−12と端子32b−16とを接続するようにする。すなわち、元の垂直転送線34の画素信号が、全列に対して右側に4列だけシフトしたAD変換器33aでAD変換されるように接続が切り替えられる。尚、図2の右部においては、端子32a−13乃至32a−16、および、端子32b−1乃至32b−4の接続については、省略して表示している。
Further, in the (n + 2) th row, the
すなわち、n行目については、接続切替部32は、スイッチ32c−1乃至32c−16を制御して、全ての画素信号を垂直転送線34単位で、そのままの列のAD変換器33aでAD変換するように接続する。また、n+1行目については、接続切替部32は、スイッチ32c−1乃至32c−16を制御して、垂直転送線34に対して、全ての画素信号を、図中の4列左側にシフトしたAD変換器33aでAD変換するように接続する。さらに、n+2行目については、接続切替部32は、スイッチ32c−1乃至32c−16を制御して、垂直転送線34に対して、全ての画素信号を、図中の4列右側にシフトしたAD変換器33aでAD変換するように接続する。
That is, for the n-th row, the
この結果、垂直転送線34−1乃至34−16からそれぞれ各列について、画素信号a,b,c,d,e,f,g,h,i,j,k,l,m,n,o,pが供給される場合、n行目については、図9の最上行で示されるように、カラムAD回路33のAD変換器33a−1乃至33a−16によりAD変換されて、1列目乃至16列目より出力される画素信号は、画素信号a,b,c,d,e,f,g,h,i,j,k,l,m,n,o,pとなる。
As a result, the pixel signals a, b, c, d, e, f, g, h, i, j, k, l, m, n, o for each column from the vertical transfer lines 34-1 to 34-16, respectively. , p are supplied, the n-th row is AD-converted by the
また、n+1行目については、図9の上から2行目で示されるように、カラムAD回路33のAD変換器33a−1乃至33a−12によりAD変換されて、1列目乃至12列目より出力される画素信号は、画素信号e,f,g,h,i,j,k,l,m,n,o,pとなる。尚、AD変換器33a−13乃至33a−16については、接続が省略されているので、出力される画素信号についても省略して表記されている。
The n + 1th row is AD-converted by the
さらに、n+2行目については、図9の上から3行目で示されるように、カラムAD回路33のAD変換器33a−5乃至33−16によりAD変換されて、4列目乃至16列目より出力される画素信号は、画素信号a,b,c,d,e,f,g,h,i,j,k,lとなる。尚、AD変換器33a−1乃至33a−4については、接続が省略されているので、出力される画素信号についても省略して表記されている。
Further, the n + 2 row is AD-converted by the
図9のn+3行目以降については、3行周期で、n行目乃至n+2行目と同様の接続切替パターンの画素信号が固定的に繰り返し出力される。すなわち、n行目乃至n+2行目が3行周期の接続切替パターンの1回目であり、n+3行目乃至n+5行目が同様の3行周期の接続切替パターンの2回目となり、それ以降が繰り返される。 For the n + 3th and subsequent rows in FIG. 9, pixel signals having the same connection switching pattern as those in the nth to n + 2th rows are fixedly and repeatedly output in a cycle of 3 rows. That is, the nth to n + 2 rows are the first connection switching pattern of the three-row cycle, and the n + 3 to n + 5 rows are the second connection switching pattern of the same three-row cycle. And so on.
すなわち、上述したようにカラムAD回路33のAD変換器33a−8は、ノイズを含む信号を出力するため、8列目の画素信号は、行単位で、画素信号h,l,d,h,l,d,・・・が繰り返し出力される。
That is, as described above, since the
さらに、シフトして出力された画素信号を、行単位で元の列にシフトして復元すると、図10で示されるように、ハッチが付されたノイズを含む画素信号の列が、行単位で、左右に4列ずつシフトして出力されることにより、ノイズを含む画素信号が水平方向に分散される。 Further, when the pixel signal output by shifting is restored to the original column by row unit, as shown in FIG. 10, the column of the pixel signal including the hatched noise is converted by row unit. The pixel signals including noise are distributed in the horizontal direction by shifting and outputting four columns to the left and right.
結果として、ノイズを含む画素信号が、同一の列に集中して出力されることが回避されるので、縦筋ノイズとして認識され難くすることが可能となる。 As a result, pixel signals including noise are avoided from being concentrated and output in the same column, so that it is difficult to be recognized as vertical stripe noise.
尚、以上においては、スイッチ32cの接続切替パターンが、図6乃至図8で示される3種類のパターンの例について説明してきたが、スイッチ32cを切り替えるパターン数を増やすようにしてもよく、例えば、左に4列、左に2列、0列、右に2列、右に4列ずつシフトする5種類の接続切替パターンにしてもよい。
In the above description, the connection switching pattern of the
また、ここでは、接続切替パターンにおいて、左右にシフトする列数については、左右対称となる例について説明してきたが、非対称であってもよく、例えば、左に4列、0列、右に2列といった左右に非対称な3種類の接続切替パターンであってもよい。 Further, here, the example in which the number of columns shifted to the left and right in the connection switching pattern is symmetrical has been described, but it may be asymmetrical, for example, 4 columns on the left, 0 column, and 2 on the right. There may be three types of connection switching patterns that are asymmetrical to the left and right, such as columns.
さらに、接続切替パターン数やシフトする列数は、選択的に切り替えられるようにしてもよい。すなわち、左右に4列シフトする3種類の接続切替パターンからなる第1のモードと、左右に10列シフトする3種類の接続切替パターンからなる第2のモードとを切替られるようにしてもよい。 Furthermore, the number of connection switching patterns and the number of columns to be shifted may be selectively switched. That is, the first mode composed of three types of connection switching patterns that shift four columns to the left and right and the second mode composed of three types of connection switching patterns that shift ten columns to the left and right may be switched.
<3.接続切替部の詳細な構成例>
次に、図11を参照して、接続切替部32の詳細な構成例について説明する。
<3. Detailed configuration example of connection switching unit>
Next, a detailed configuration example of the
例えば、上述したように左右に4列ずつシフトして、垂直転送線34を切り替える場合、図11で示されるように、垂直転送線34を4列ずつのグループに分割する。図11においては、接続切替部32内を拡大し、一部の垂直転送線グループ34Gが描かれており、左から垂直転送線グループ34G−11乃至34G−13が表示されている。
For example, when the
また、各垂直転送線グループ34Gは、ぞれぞれ4本の垂直転送線34から構成される。図中においては、垂直転送線グループ34Gの下に1,2,3,4が付記されており、それぞれが垂直転送線グループ34Gに属する垂直転送線34の接続位置を示している。
Each vertical
垂直転送グループ34G−12においては、左から3番目の「3」と付された垂直転送線34に対する端子32a,32bのみが、代表的に表示されており、端子32a−x,32b−xとして表記されている。
In the
また、各垂直転送グループ34G−11においては、左から3番目の「3」と付された垂直転送線34に対する端子32a,32bのみが、代表的に表示されており、端子32a−(x−1),32b−(x−1)として表記されている。
In each
また、各垂直転送グループ34G−13においては、左から3番目の「3」と付された垂直転送線34に対する端子32a,32bのみが、代表的に表示されており、端子32a−(x+1),32b−(x+1)として表記されている。
Further, in each
すなわち、図11においては、各垂直転送線グループ34Gのそれぞれについて、左から3列目の端子32a,32bの配線だけが代表的に示されており、その他の端子32a,32bについては表記が省略されている。
That is, in FIG. 11, for each vertical
各垂直転送線34においては、図2における端子32a,32bに対応する端子が3本に分岐されている。
In each
図11中の中央付近の垂直転送線グループ34G−12の、端子32a−xは、図中左隣の垂直転送線グループ34G−11に向けた端子32a−x−1、垂直転送線グループ34G−12に向けた端子32a−x−2、図中右隣の垂直転送線グループ34G−12に向けた端子32a−x−3に分岐されている。
The
同様に、図11中の中央付近の垂直転送線グループ34G−12の、端子32b−xは、図中左隣の垂直転送線グループ34G−11に向けた端子32b−x−1、垂直転送線グループ34G−12に向けた端子32b−x−2、図中右隣の垂直転送線グループ34G−12に向けた端子32b−x−3に分岐されている。
Similarly, the terminal 32b-x of the vertical
垂直転送線グループ34G−11についても同様に、端子32a−(x−1)は、端子32a−(x−1)−1乃至32a−(x−1)−3に分岐され、端子32b−(x−1)は、端子32a−(x−1)−1乃至32a−(x−1)−3に分岐されている。
Similarly, for the vertical
また、垂直転送線グループ34G−13についても同様に、端子32b−(x+1)は、端子32b−(x+1)−1乃至32b−(x+1)−3に分岐され、端子32b−(x+1)は、端子32b−(x+1)−1乃至32b−(x+1)−3に分岐されている。
Similarly, for the vertical
さらに、垂直転送線グループ34G−12の端子32a−x−1は、垂直転送線グループ34G−11の端子32b−(x−1)−3とスイッチSW11−3を介して接続されている。
Further, the terminal 32a-x-1 of the vertical
また、垂直転送線グループ34G−12の端子32a−x−2は、垂直転送線グループ34G−12の端子32b−x−2とスイッチSW12−2を介して接続されている。
The terminal 32a-x-2 of the vertical
さらに、垂直転送線グループ34G−12の端子32a−x−3は、垂直転送線グループ34G−13の端子32b−(x+1)−1とスイッチSW13−1を介して接続されている。
Further, the terminal 32a-x-3 of the vertical
また、スイッチSW11−1乃至SW11−3,SW12−1乃至SW12−3,SW13−1乃至SW13−3のそれぞれは、例えば、図11の左下部で示されるように、トランジスタTr1,Tr2からなるトランスファスイッチより構成される。 Each of the switches SW11-1 to SW11-3, SW12-1 to SW12-3, SW13-1 to SW13-3 is, for example, a transfer composed of transistors Tr1 and Tr2, as shown in the lower left part of FIG. Consists of switches.
このような構成により、端子32a−xについては、スイッチSW11−3,SW12−2,SW13−1のいずれかのみが巡回的にオンされることで、図6乃至図8を参照して説明したように、垂直転送線34と、AD変換器33aとが、左右に4列単位でシフトされるように切り替えられる。
With this configuration, the terminal 32a-x has been described with reference to FIGS. 6 to 8 because only one of the switches SW11-3, SW12-2, and SW13-1 is cyclically turned on. As described above, the
すなわち、スイッチSW11−3がオンにされ、スイッチSW12−2,SW13−1がオフにされると、垂直転送線グループ34G−12の端子32a−x−1は、垂直転送線グループ34G−11の端子32b−(x−1)−3と電気的に接続した状態となる。これにより、垂直転送グループ34G−12の左から3列目の端子32a−xは、垂直転送グループ34G−11の左から3列目の端子32b−(x−1)と接続される。結果として、垂直転送線グループ34G−12の端子32a−xは、垂直転送線34の4列分だけ左隣の端子である、垂直転送線グループ34G−11の端子32b−(x−1)に接続される。
That is, when the switch SW11-3 is turned on and the switches SW12-2 and SW13-1 are turned off, the
また、スイッチSW12−2がオンにされ、スイッチSW11−3,SW13−1がオフにされると、垂直転送線グループ34G−12の端子32a−x−1は、垂直転送線グループ34G−12の端子32b−x−2と電気的に接続した状態となる。これにより、垂直転送グループ34G−12の左から3列目の端子32a−xは、垂直転送グループ34G−12の左から3列目の端子32b−xと接続される。結果として、垂直転送線グループ34G−12の端子32a−xは、垂直転送線34が同一の列の端子である、垂直転送線グループ34G−12の端子32b−xに接続される。
When the switch SW12-2 is turned on and the switches SW11-3 and SW13-1 are turned off, the
さらに、スイッチSW13−1がオンにされ、スイッチSW11−3,SW12−2がオフにされると、垂直転送線グループ34G−12の端子32a−x−1は、垂直転送線グループ34G−13の端子32b−(x+1)−1と電気的に接続した状態となる。これにより、垂直転送グループ34G−12の左から3列目の端子32a−xは、垂直転送グループ34G−13の左から3列目の端子32b−(x+1)と接続される。結果として、垂直転送線グループ34G−12の端子32a−xは、垂直転送線34が4列分だけ右隣の端子である、垂直転送線グループ34G−13の端子32b−(x+1)に接続される。
Further, when the switch SW13-1 is turned on and the switches SW11-3 and SW12-2 are turned off, the
接続切替部32は、スイッチSW11−3,SW12−2,SW13−1を上述のように制御することで、垂直転送線グループ34G−12の左から3列目の出力を、垂直転送線34について4列分左右のいずれかにシフトして出力するか、または、同一列の垂直転送線34に出力するかを切り替える。
The
尚、接続切替部32は、垂直戦線グループ34G−12の図示せぬその他の垂直転送線34についても同様に制御すると共に、その他の垂直転送線グループ34Gについても、同様に制御することで、全ての垂直転送線34の端子32a,32bとをそれぞれ4列単位で左右のいずれかにシフトして出力するか、または、同一列の垂直転送線34に出力するかを切り替える。
The
すなわち、このような制御により、図2におけるスイッチ32c−t(tは、垂直転送線34の列番号)の接続が、垂直転送線34における端子32a−tを基準として、4列左隣の端子32b−(t−4)、同一の垂直転送線である端子32b−t、または、4列右隣の端子32b−(t+4)に切り替えて接続する制御が実現される。
That is, with such control, the connection of the
また、図2,図11においては、接続切替部32が、端子32aを基準としたスイッチ32cを制御して、接続先となる端子32bを切り替える例について説明してきたが、端子32bを基準としたスイッチ32cを制御して、接続先となる端子32aを切り替える構成としてもよい。
2 and 11, the
<4.接続切替部の列端部の構成例>
次に、図12乃至図14を参照して、接続切替部32の列端部の構成例について説明する。尚、図12乃至図14は、例えば、図2の接続切替部32の左列端部の構成例である。
<4. Configuration example of row end of connection switching unit>
Next, a configuration example of the column end portion of the
垂直転送線34と同数のAD変換器33aからなるカラムAD回路33が構成される場合、接続切替部32が、端子32aを基準としたスイッチ32cを制御して、左右いずれかの4列隣にシフトした垂直転送線34の端子32bに切り替えるように制御すると、左右いずれかの列端部の4列のいずれかは、接続すべきAD変換器33aが存在しない状態となる。
When the
そこで、本開示の接続切替部32、およびカラムAD回路33においては、図12で示されるように、通常の垂直転送線34の外側に、シフトする列数に応じたダミーのAD変換器33aが設けられており、接続切替部32には、ダミーのAD変換器33aに対応した端子32a,32bが設けられている。
Therefore, in the
すなわち、図12で示されるように、カラムAD回路33には、シフトされる垂直転送線34の列数と同一の4列分のダミーのAD変換器33a−d1乃至33a−d4が設けられている。また、接続切替部32は、ダミーのAD変換器33a−d1乃至33a−d4に対応する端子32a−d1乃至32a−d4,32b−d1乃至32b−d4を備えている。尚、端子32a−d1乃至32a−d4は、電源電位VDDに接続されている。
That is, as shown in FIG. 12, the
そして、スイッチ32c−1乃至32c−4が、左右にシフトして接続されていない場合、図12で示されるように、端子32a−d1乃至32a−d4が、それぞれ端子32b−d1乃至32b−d4に接続される。図12の場合、AD変換器33a−d1乃至33a−d4は、電源電圧VDDをデジタル信号に変換して出力する。
When the
また、スイッチ32c−1乃至32c−4が、左側の4列にシフトして接続されている場合、図13で示されるように、端子32a−1乃至32a−4が、それぞれ端子32b−d1乃至32b−d4に接続される。このとき、ダミーのAD変換器33a−d1乃至33a−d4は、それぞれ垂直転送線34−1乃至34−4の画素信号をデジタル信号に変換して出力する。また、AD変換器33a−1乃至33a−4は、それぞれ垂直転送線34−5乃至34−8の画素信号をデジタル信号に変換して出力する。
Further, when the
さらに、スイッチ32c−1乃至32c−4が、右側の4列にシフトして接続されている場合、図14で示されるように、スイッチ32c−d1乃至32c−d4により、端子32a−d1乃至32a−d4が、それぞれ端子32b−1乃至32b−4に接続される。また、端子32a−1乃至32a−4が、それぞれ端子32b−5乃至32b−8に接続される。このとき、AD変換器33a−1乃至33a−4は、電源電位VDDをデジタル信号に変換して出力する。また、AD変換器33a−5乃至33a−8は、垂直転送線34−1乃至34−4の画素信号をデジタル信号に変換して出力する。
Further, when the
したがって、カラムAD回路33のAD変換器33a−1乃至33a−4は、接続切替部32による3行周期の固定的な切り替え処理のうち、1回は、電源電位VDDをデジタル信号に変換してメモリ35に格納させる。メモリ35に格納された画素信号は、読出部36により読み出される際、元の列に復元されて読み出されるので、電源電位VDDがデジタル信号に変換された画素信号は実質的に破棄される。
Accordingly, the
尚、ダミーとなるAD変換器33a−d1乃至33a−d4、端子32a−d1乃至32a−d4,端子32b−d1乃至32b−d4は、シフト数が4列であるので、4個の場合について説明してきたが、シフト数に応じて、それ以外の個数であってもよい。
Since the
例えば、シフト数が左右4列の3種類の接続切替パターンであるモードと、左右に8列の3種類の接続切替パターンであるモードとが切り替えられる場合については、最大数となる8列分のダミー用のAD変換器33aおよび端子32a,32bが設けられるようにしてもよい。また、上述したようにノイズを含む画素信号を左右に分散させるため、シフト数は、ある程度の列数であることが望ましく、例えば、4列以上とすることが望ましい。さらに、ビット単位でシフト列数(ダミー列数)を切り替えるような制御をする場合には、シフト数(ダミー列数)を2k(kは自然数)個とするようにして、kによりシフト列数(ダミー列数)を切り替えるようにしてもよい。
For example, in the case where the mode that is the three types of connection switching patterns with four columns on the left and right and the mode that is the three types of connection switching patterns with eight columns on the left and right are switched, the maximum number of eight columns. A
尚、以上においては、カラムAD回路33の左列端部の構成について説明してきたが、右列端部においても、左右対称で、かつ、同様の機能を備えた構成が設けられている。また、以上においては、ダミー用の端子32a−d1乃至32a−d4が、電源電圧VDDに接続される例について説明してきたが、特定の電位であればよいので、他の電位でもよく、例えば、接地電位であってもよい。
Although the configuration of the left column end portion of the
<5.フィルタの処理>
次に、図15乃至図20を参照して、フィルタ37の処理について説明する。
<5. Filter processing>
Next, processing of the
例えば、図15で示されるような5画素(行)×5画素(列)からなる画像を考える。尚、図15においては、各マス内に、対応する画素位置の画素信号が0乃至255の範囲の10進数の画素値として示されている。 For example, consider an image composed of 5 pixels (rows) × 5 pixels (columns) as shown in FIG. In FIG. 15, the pixel signal at the corresponding pixel position is shown as a decimal pixel value in the range of 0 to 255 in each square.
例えば、図3で示されるように接続切替部32が設けられていない構成の場合、AD変換器33a−8に対応するノイズを含んだAD変換結果となる画素信号の画素値が、例えば、図15の2列目の全行で255として出力されて、それ以外の画素位置の画素値が10とされ、図15の画像の中央列である2列目に縦筋ノイズが視認される状態であるものとする。
For example, in the case where the
図15のような画像に対して、例えば、各画素について、3行×3列の範囲における中央の画素について、中央画素と、上下左右に隣接する画素との合計5画素の画素値を用いて、図15の画像の中央の3行×3列の範囲の各画素に移動平均フィルタを掛けた場合、図16で示されるような画素値の配置とされる。 For an image as shown in FIG. 15, for example, for each pixel, for the central pixel in the range of 3 rows × 3 columns, using the pixel value of a total of 5 pixels including the central pixel and pixels adjacent vertically and horizontally. When the moving average filter is applied to each pixel in the range of 3 rows × 3 columns in the center of the image in FIG. 15, the pixel values are arranged as shown in FIG.
また、図15のような画像に対して、例えば、各画素について、3行×3列の範囲における中央の画素について、中央画素と、上下左右に隣接する画素との合計5画素を用いて、図15の中央の3行×3列の範囲の各画素にメディアンフィルタを用いた場合、図17で示されるような画素値の配置とされる。 Further, for the image as shown in FIG. 15, for example, for each pixel, for the central pixel in the range of 3 rows × 3 columns, a total of 5 pixels including the central pixel and the pixels adjacent vertically and horizontally are used. When the median filter is used for each pixel in the range of 3 rows × 3 columns in the center of FIG. 15, the pixel values are arranged as shown in FIG.
図16,図17の中央の太線で囲まれた3行×3列の範囲においては、いずれのフィルタでフィルタ処理された場合においても、中央列の2列目の値は、157または255となり、他の画素値である59または10と比較して大きな値となり、結果として、縦筋ノイズが依然として認識し易い状態であることが示されている。 In the range of 3 rows × 3 columns surrounded by the thick line in the center of FIGS. 16 and 17, the value of the second column of the center column is 157 or 255 regardless of which filter processing is performed. It is a large value compared with other pixel values 59 or 10, and as a result, it is shown that the vertical stripe noise is still easily recognized.
一方、図15の画素信号に対して、1行ごとに左右に2列単位でシフトされて画素信号がAD変換される場合、すなわち、接続切替部32により、1行ずつ、垂直転送線34のシフトなし、左に2列シフトあり、右に2列シフトありの切り替え処理が3行周期で繰り返される場合、図18で示されるような画素値からなる画素信号が配列された画像となる。
On the other hand, when the pixel signal in FIG. 15 is AD-converted by shifting the pixel signal by two columns left and right for each row, that is, by the
すなわち、図18においては、画素値255の画素信号が、最上行において中央列の2列目、1行目において0列目、2行目において4列目、3行目において0列目、4行目において0列目とされ、それ以外の画素信号が10とされている。
That is, in FIG. 18, the pixel signal of
図18の画素信号からなる5行×5列の画像信号に対して、例えば、各画素について、3行×3列の範囲における中央の画素について、中央画素と、上下左右に隣接する画素との合計5画素を用いて移動平均フィルタを用いた場合、図19で示されるような画素値からなる画素信号の配置とされる。 For the image signal of 5 rows × 5 columns composed of the pixel signals of FIG. 18, for example, for each pixel, the center pixel in the range of 3 rows × 3 columns and the pixels adjacent in the vertical and horizontal directions When a moving average filter is used using a total of five pixels, the pixel signal is arranged with pixel values as shown in FIG.
すなわち、図19で示されるように、中央の太線で囲まれた3行×3列の範囲においては、移動平均フィルタ処理された場合、9画素のうち2画素のみが10となり、それ以外の画素が59となり縦筋ノイズによる影響を低減させることができる。 That is, as shown in FIG. 19, in the range of 3 rows × 3 columns surrounded by the central thick line, when moving average filter processing is performed, only 2 out of 9 pixels are 10 and other pixels Becomes 59, and the influence of vertical streak noise can be reduced.
また、図18の画素信号からなる5行×5列の画像信号に対して、例えば、各画素について、3行×3列の範囲における中央の画素について、中央画素と、上下左右に隣接する画素との合計5画素を用いてメディアンフィルタを用いた場合、図20で示されるような画素信号の配置とされる。 Further, for the image signal of 5 rows × 5 columns composed of the pixel signals of FIG. 18, for example, for each pixel, the central pixel in the range of 3 rows × 3 columns is adjacent to the central pixel in the vertical and horizontal directions When the median filter is used using a total of 5 pixels, the pixel signal arrangement as shown in FIG. 20 is obtained.
すなわち、図20で示されるように、中央の太線で囲まれた3行×3列の範囲においては、メディアンフィルタ処理された場合、9画素の全画素が10となり縦筋ノイズによる影響をほぼ完全に排除することができる。 That is, as shown in FIG. 20, in the range of 3 rows × 3 columns surrounded by the central thick line, when median filtering is performed, all 9 pixels become 10 and the effect of vertical stripe noise is almost complete. Can be eliminated.
すなわち、上述したように接続切替部32は、所定の列数ずつ、所定の行数周期でシフトさせるようにして垂直転送線34とカラムAD回路33の個々のAD変換器33aとを切り替えるため、出力される画素信号が、復元されたとき、垂直転送線34に対して、どのAD変換器33aにより、どの列の画素信号がデジタル信号に変換されているのかを行単位で認識することができる。そこで、接続切替部32による行単位のシフト列数の情報に基づいた、適切なフィルタ処理により、縦筋ノイズによる影響をより低減させることができる。
That is, as described above, the
尚、以上においては、移動平均フィルタおよびメディアンフィルタを用いた例について説明してきたが、フィルタは、その他のフィルタであってもよいものである。 In addition, although the example using the moving average filter and the median filter has been described above, the filter may be other filters.
<6.撮像処理>
次に、図21のフローチャートを参照して、図1の撮像素子11による撮像処理について説明する。
<6. Imaging processing>
Next, imaging processing by the
ステップS31において、接続切替部32は、接続切替パターンを識別するカウンタTを0に初期化する。ここでいう接続切替パターンとは、図6乃至図8におけるスイッチ32cの接続切替パターンである。
In step S31, the
図21のフローチャートの説明においては、カウンタT=0が、図6の垂直転送線34をシフトすることなく、そのまま接続する接続切替パターンであり、カウンタT=1が、図7で示される左方向に4列分だけシフトする接続切替パターンであり、カウンタT=2が、図8で示される右方向に4列分だけシフトする接続切替パターンであるものとする。
In the description of the flowchart of FIG. 21, the counter T = 0 is a connection switching pattern in which the
ステップS32において、接続切替部32は、カウンタTに対応する接続切替パターンで、端子32a,32bを接続するように、スイッチ32cを切り替える。
In step S32, the
ステップS33において、画素アレイ31の所定の行の各画素51より、画素信号がカラムAD回路33に転送される。すなわち、カウンタTで識別される接続切替パターンに、スイッチ32cの接続が切り替えられた状態で、垂直転送線34のそれぞれの画素信号がカラムAD回路33の各AD変換器33aに出力される。
In step S <b> 33, a pixel signal is transferred from each
ステップS34において、カラムAD回路33の各AD変換器33aは、接続切替部32を介して供給される画素信号をデジタル信号に変換し、行単位で、各列を識別する情報に対応付けて、メモリ35に記憶させる。
In step S34, each
ステップS35において、接続切替部32は、全ての行の画素信号が転送されたか否かを判定し、全ての行の画素信号が転送されていない場合、処理は、ステップS36に進む。
In step S35, the
ステップS36において、接続切替部32は、カウンタTが最大値である2であるか否かを判定する。ステップS36において、カウンタTが最大値である2ではない場合、処理は、ステップS37に進む。
In step S36, the
ステップS37において、接続切替部32は、カウンタTを1インクリメントして、処理は、ステップS32に戻る。
In step S37, the
また、ステップS36において、カウンタTが2であるとみなされた場合、処理は、ステップS31に戻る。 If it is determined in step S36 that the counter T is 2, the process returns to step S31.
すなわち、カウンタTが0乃至2において、ステップS32乃至37の処理が繰り返されることで、3行周期で、図6乃至図8の接続切替パターンが順次切り替えられて、画素信号が行単位で順次読み出され、全行の画素信号が転送されるまで、繰り返される。 That is, when the counter T is 0 to 2, the processing of steps S32 to S37 is repeated, so that the connection switching patterns of FIGS. And repeated until the pixel signals of all rows are transferred.
そして、ステップS35において、全ての行の画素信号が転送されたとみなされた場合、処理は、ステップS38に進む。 If it is determined in step S35 that the pixel signals of all rows have been transferred, the process proceeds to step S38.
ステップS38において、読出部36は、メモリ35に格納されている画素信号を、接続切替パターンに応じて復元するように読み出して、フィルタ37に出力する。
In step S <b> 38, the
すなわち、画素信号は、カウンタTにより接続切替パターンが切り替えられることで、例えば、図9で示されるように、メモリ35に格納されることになるので、読出部36は、図10で示されるような画素信号の元の列に復元されるように画素信号を読み出す。
That is, the pixel signal is stored in the
ステップS39において、フィルタ37は、図15乃至図20を参照して説明したように、例えば、移動平均フィルタやメディアンフィルタなどのフィルタ処理を施して、出力する。
In step S39, as described with reference to FIGS. 15 to 20, the
以上の処理により、行単位で、接続切替パターンが切り替えられるので、いずれかの垂直転送線34に対応する位置に、ノイズを含むデジタル変換がなされるカラムAD回路33のAD変換器33aが設けられているような場合でも、図10を参照して説明したように、ノイズを含む画素信号を、行単位で、特定の列にシフトしてデジタル信号に変換させることができるので、ノイズを含む画素信号が特定の列に揃わないように、分散させることができ、列方向の相関性を低減させることで、縦筋ノイズの視認性を低減させることが可能となる。
Since the connection switching pattern is switched in units of rows by the above processing, the
また、所定行周期で、固定されたパターンで、1行毎に、異なる列に、ノイズを含むデジタル信号に変換された画素信号が分散されて読み出されるので、固定されたパターンに対応する、適切なフィルタ処理により、縦方向のノイズを含む画素の相関を低減させることが可能となり、縦筋ノイズの視認性を低減させることが可能となる。 In addition, pixel signals converted into noise-containing digital signals are distributed and read out in different columns for each row in a fixed pattern at a predetermined row cycle, so that an appropriate corresponding to the fixed pattern With this filtering process, it is possible to reduce the correlation of pixels including noise in the vertical direction, and it is possible to reduce the visibility of vertical stripe noise.
さらに、上述した処理を実現するにあたって、所定行周期で、固定されたパターンで、1行毎に、異なるシフト数分だけ接続切替パターンを変化させることで、接続切替パターンをランダムに切り替える必要がないので、乱数発生回路などを付加する必要がなく、チップサイズとコストを増大させることなく、縦筋ノイズの視認性を低減させることが可能となる。 Furthermore, when realizing the above-described processing, it is not necessary to switch the connection switching pattern at random by changing the connection switching pattern by a different number of shifts for each row with a fixed pattern in a predetermined row cycle. Therefore, it is not necessary to add a random number generation circuit or the like, and the visibility of vertical stripe noise can be reduced without increasing the chip size and cost.
また、以上においては、1行毎に、異なる接続切替パターンに切り替える例について説明してきたが、所定行数毎に、異なる接続切替パターンに切り替えるようにしてもよい。 In the above description, an example of switching to a different connection switching pattern for each row has been described, but switching to a different connection switching pattern may be performed for each predetermined number of rows.
<7.電子機器への適用例>
上述した撮像素子は、例えば、デジタルスチルカメラやデジタルビデオカメラなどの撮像装置、撮像機能を備えた携帯電話機、または、撮像機能を備えた他の機器といった各種の電子機器に適用することができる。
<7. Application example to electronic equipment>
The above-described imaging device can be applied to various electronic devices such as an imaging device such as a digital still camera or a digital video camera, a mobile phone having an imaging function, or other devices having an imaging function.
図22は、本技術を適用した電子機器としての撮像装置の構成例を示すブロック図である。 FIG. 22 is a block diagram illustrating a configuration example of an imaging device as an electronic apparatus to which the present technology is applied.
図22に示される撮像装置201は、光学系202、シャッタ装置203、固体撮像素子204、駆動回路205、信号処理回路206、モニタ207、およびメモリ208を備えて構成され、静止画像および動画像を撮像可能である。
An
光学系202は、1枚または複数枚のレンズを有して構成され、被写体からの光(入射光)を固体撮像素子204に導き、固体撮像素子204の受光面に結像させる。
The
シャッタ装置203は、光学系202および固体撮像素子204の間に配置され、駆動回路1005の制御に従って、固体撮像素子204への光照射期間および遮光期間を制御する。
The
固体撮像素子204は、上述した固体撮像素子を含むパッケージにより構成される。固体撮像素子204は、光学系202およびシャッタ装置203を介して受光面に結像される光に応じて、一定期間、信号電荷を蓄積する。固体撮像素子204に蓄積された信号電荷は、駆動回路205から供給される駆動信号(タイミング信号)に従って転送される。
The solid-
駆動回路205は、固体撮像素子204の転送動作、および、シャッタ装置203のシャッタ動作を制御する駆動信号を出力して、固体撮像素子204およびシャッタ装置203を駆動する。
The drive circuit 205 outputs a drive signal for controlling the transfer operation of the solid-
信号処理回路206は、固体撮像素子204から出力された信号電荷に対して各種の信号処理を施す。信号処理回路206が信号処理を施すことにより得られた画像(画像データ)は、モニタ207に供給されて表示されたり、メモリ208に供給されて記憶(記録)されたりする。
The
このように構成されている撮像装置201においても、上述した固体撮像素子204に代えて、本開示の図1で示される撮像素子11を適用することにより、装置全体の構成を小型化させることが可能となる。
<8.撮像素子の使用例>
Also in the
<8. Example of using image sensor>
図23は、上述の図22の撮像装置201を使用する使用例を示す図である。
FIG. 23 is a diagram illustrating a usage example in which the
上述した撮像素子は、例えば、以下のように、可視光や、赤外光、紫外光、X線等の光をセンシングする様々なケースに使用することができる。 The imaging device described above can be used in various cases for sensing light such as visible light, infrared light, ultraviolet light, and X-ray as follows.
・ディジタルカメラや、カメラ機能付きの携帯機器等の、鑑賞の用に供される画像を撮影する装置
・自動停止等の安全運転や、運転者の状態の認識等のために、自動車の前方や後方、周囲、車内等を撮影する車載用センサ、走行車両や道路を監視する監視カメラ、車両間等の測距を行う測距センサ等の、交通の用に供される装置
・ユーザのジェスチャを撮影して、そのジェスチャに従った機器操作を行うために、TVや、冷蔵庫、エアーコンディショナ等の家電に供される装置
・内視鏡や、赤外光の受光による血管撮影を行う装置等の、医療やヘルスケアの用に供される装置
・防犯用途の監視カメラや、人物認証用途のカメラ等の、セキュリティの用に供される装置
・肌を撮影する肌測定器や、頭皮を撮影するマイクロスコープ等の、美容の用に供される装置
・スポーツ用途等向けのアクションカメラやウェアラブルカメラ等の、スポーツの用に供される装置
・畑や作物の状態を監視するためのカメラ等の、農業の用に供される装置
・ Devices for taking images for viewing, such as digital cameras and mobile devices with camera functions ・ For safe driving such as automatic stop and recognition of the driver's condition, Devices used for traffic, such as in-vehicle sensors that capture the back, surroundings, and interiors of vehicles, surveillance cameras that monitor traveling vehicles and roads, and ranging sensors that measure distances between vehicles, etc. Equipment used for home appliances such as TVs, refrigerators, air conditioners, etc. to take pictures and operate the equipment according to the gestures ・ Endoscopes, equipment that performs blood vessel photography by receiving infrared light, etc. Equipment used for medical and health care ・ Security equipment such as security surveillance cameras and personal authentication cameras ・ Skin measuring instrument for photographing skin and scalp photography Such as a microscope to do beauty Equipment used for sports-Equipment used for sports such as action cameras and wearable cameras for sports applications-Used for agriculture such as cameras for monitoring the condition of fields and crops apparatus
<9.応用例>
本開示に係る技術(本技術)は、様々な製品へ応用することができる。例えば、本開示に係る技術は、自動車、電気自動車、ハイブリッド電気自動車、自動二輪車、自転車、パーソナルモビリティ、飛行機、ドローン、船舶、ロボット等のいずれかの種類の移動体に搭載される装置として実現されてもよい。
<9. Application example>
The technology according to the present disclosure (present technology) can be applied to various products. For example, the technology according to the present disclosure is realized as a device that is mounted on any type of mobile body such as an automobile, an electric vehicle, a hybrid electric vehicle, a motorcycle, a bicycle, personal mobility, an airplane, a drone, a ship, and a robot. May be.
図24は、本開示に係る技術が適用され得る移動体制御システムの一例である車両制御システムの概略的な構成例を示すブロック図である。 FIG. 24 is a block diagram illustrating a schematic configuration example of a vehicle control system that is an example of a mobile control system to which the technology according to the present disclosure can be applied.
車両制御システム12000は、通信ネットワーク12001を介して接続された複数の電子制御ユニットを備える。図24に示した例では、車両制御システム12000は、駆動系制御ユニット12010、ボディ系制御ユニット12020、車外情報検出ユニット12030、車内情報検出ユニット12040、及び統合制御ユニット12050を備える。また、統合制御ユニット12050の機能構成として、マイクロコンピュータ12051、音声画像出力部12052、及び車載ネットワークI/F(interface)12053が図示されている。
The
駆動系制御ユニット12010は、各種プログラムにしたがって車両の駆動系に関連する装置の動作を制御する。例えば、駆動系制御ユニット12010は、内燃機関又は駆動用モータ等の車両の駆動力を発生させるための駆動力発生装置、駆動力を車輪に伝達するための駆動力伝達機構、車両の舵角を調節するステアリング機構、及び、車両の制動力を発生させる制動装置等の制御装置として機能する。
The drive
ボディ系制御ユニット12020は、各種プログラムにしたがって車体に装備された各種装置の動作を制御する。例えば、ボディ系制御ユニット12020は、キーレスエントリシステム、スマートキーシステム、パワーウィンドウ装置、あるいは、ヘッドランプ、バックランプ、ブレーキランプ、ウィンカー又はフォグランプ等の各種ランプの制御装置として機能する。この場合、ボディ系制御ユニット12020には、鍵を代替する携帯機から発信される電波又は各種スイッチの信号が入力され得る。ボディ系制御ユニット12020は、これらの電波又は信号の入力を受け付け、車両のドアロック装置、パワーウィンドウ装置、ランプ等を制御する。
The body
車外情報検出ユニット12030は、車両制御システム12000を搭載した車両の外部の情報を検出する。例えば、車外情報検出ユニット12030には、撮像部12031が接続される。車外情報検出ユニット12030は、撮像部12031に車外の画像を撮像させるとともに、撮像された画像を受信する。車外情報検出ユニット12030は、受信した画像に基づいて、人、車、障害物、標識又は路面上の文字等の物体検出処理又は距離検出処理を行ってもよい。
The vehicle outside
撮像部12031は、光を受光し、その光の受光量に応じた電気信号を出力する光センサである。撮像部12031は、電気信号を画像として出力することもできるし、測距の情報として出力することもできる。また、撮像部12031が受光する光は、可視光であっても良いし、赤外線等の非可視光であっても良い。
The
車内情報検出ユニット12040は、車内の情報を検出する。車内情報検出ユニット12040には、例えば、運転者の状態を検出する運転者状態検出部12041が接続される。運転者状態検出部12041は、例えば運転者を撮像するカメラを含み、車内情報検出ユニット12040は、運転者状態検出部12041から入力される検出情報に基づいて、運転者の疲労度合い又は集中度合いを算出してもよいし、運転者が居眠りをしていないかを判別してもよい。
The vehicle interior
マイクロコンピュータ12051は、車外情報検出ユニット12030又は車内情報検出ユニット12040で取得される車内外の情報に基づいて、駆動力発生装置、ステアリング機構又は制動装置の制御目標値を演算し、駆動系制御ユニット12010に対して制御指令を出力することができる。例えば、マイクロコンピュータ12051は、車両の衝突回避あるいは衝撃緩和、車間距離に基づく追従走行、車速維持走行、車両の衝突警告、又は車両のレーン逸脱警告等を含むADAS(Advanced Driver Assistance System)の機能実現を目的とした協調制御を行うことができる。
The
また、マイクロコンピュータ12051は、車外情報検出ユニット12030又は車内情報検出ユニット12040で取得される車両の周囲の情報に基づいて駆動力発生装置、ステアリング機構又は制動装置等を制御することにより、運転者の操作に拠らずに自律的に走行する自動運転等を目的とした協調制御を行うことができる。
Further, the
また、マイクロコンピュータ12051は、車外情報検出ユニット12030で取得される車外の情報に基づいて、ボディ系制御ユニット12020に対して制御指令を出力することができる。例えば、マイクロコンピュータ12051は、車外情報検出ユニット12030で検知した先行車又は対向車の位置に応じてヘッドランプを制御し、ハイビームをロービームに切り替える等の防眩を図ることを目的とした協調制御を行うことができる。
Further, the
音声画像出力部12052は、車両の搭乗者又は車外に対して、視覚的又は聴覚的に情報を通知することが可能な出力装置へ音声及び画像のうちの少なくとも一方の出力信号を送信する。図24の例では、出力装置として、オーディオスピーカ12061、表示部12062及びインストルメントパネル12063が例示されている。表示部12062は、例えば、オンボードディスプレイ及びヘッドアップディスプレイの少なくとも一つを含んでいてもよい。
The sound
図25は、撮像部12031の設置位置の例を示す図である。
FIG. 25 is a diagram illustrating an example of the installation position of the
図25では、車両12100は、撮像部12031として、撮像部12101,12102,12103,12104,12105を有する。
In FIG. 25, the
撮像部12101,12102,12103,12104,12105は、例えば、車両12100のフロントノーズ、サイドミラー、リアバンパ、バックドア及び車室内のフロントガラスの上部等の位置に設けられる。フロントノーズに備えられる撮像部12101及び車室内のフロントガラスの上部に備えられる撮像部12105は、主として車両12100の前方の画像を取得する。サイドミラーに備えられる撮像部12102,12103は、主として車両12100の側方の画像を取得する。リアバンパ又はバックドアに備えられる撮像部12104は、主として車両12100の後方の画像を取得する。撮像部12101及び12105で取得される前方の画像は、主として先行車両又は、歩行者、障害物、信号機、交通標識又は車線等の検出に用いられる。
The
なお、図25には、撮像部12101ないし12104の撮影範囲の一例が示されている。撮像範囲12111は、フロントノーズに設けられた撮像部12101の撮像範囲を示し、撮像範囲12112,12113は、それぞれサイドミラーに設けられた撮像部12102,12103の撮像範囲を示し、撮像範囲12114は、リアバンパ又はバックドアに設けられた撮像部12104の撮像範囲を示す。例えば、撮像部12101ないし12104で撮像された画像データが重ね合わせられることにより、車両12100を上方から見た俯瞰画像が得られる。
FIG. 25 shows an example of the shooting range of the
撮像部12101ないし12104の少なくとも1つは、距離情報を取得する機能を有していてもよい。例えば、撮像部12101ないし12104の少なくとも1つは、複数の撮像素子からなるステレオカメラであってもよいし、位相差検出用の画素を有する撮像素子であってもよい。
At least one of the
例えば、マイクロコンピュータ12051は、撮像部12101ないし12104から得られた距離情報を基に、撮像範囲12111ないし12114内における各立体物までの距離と、この距離の時間的変化(車両12100に対する相対速度)を求めることにより、特に車両12100の進行路上にある最も近い立体物で、車両12100と略同じ方向に所定の速度(例えば、0km/h以上)で走行する立体物を先行車として抽出することができる。さらに、マイクロコンピュータ12051は、先行車の手前に予め確保すべき車間距離を設定し、自動ブレーキ制御(追従停止制御も含む)や自動加速制御(追従発進制御も含む)等を行うことができる。このように運転者の操作に拠らずに自律的に走行する自動運転等を目的とした協調制御を行うことができる。
For example, the
例えば、マイクロコンピュータ12051は、撮像部12101ないし12104から得られた距離情報を元に、立体物に関する立体物データを、2輪車、普通車両、大型車両、歩行者、電柱等その他の立体物に分類して抽出し、障害物の自動回避に用いることができる。例えば、マイクロコンピュータ12051は、車両12100の周辺の障害物を、車両12100のドライバが視認可能な障害物と視認困難な障害物とに識別する。そして、マイクロコンピュータ12051は、各障害物との衝突の危険度を示す衝突リスクを判断し、衝突リスクが設定値以上で衝突可能性がある状況であるときには、オーディオスピーカ12061や表示部12062を介してドライバに警報を出力することや、駆動系制御ユニット12010を介して強制減速や回避操舵を行うことで、衝突回避のための運転支援を行うことができる。
For example, the
撮像部12101ないし12104の少なくとも1つは、赤外線を検出する赤外線カメラであってもよい。例えば、マイクロコンピュータ12051は、撮像部12101ないし12104の撮像画像中に歩行者が存在するか否かを判定することで歩行者を認識することができる。かかる歩行者の認識は、例えば赤外線カメラとしての撮像部12101ないし12104の撮像画像における特徴点を抽出する手順と、物体の輪郭を示す一連の特徴点にパターンマッチング処理を行って歩行者か否かを判別する手順によって行われる。マイクロコンピュータ12051が、撮像部12101ないし12104の撮像画像中に歩行者が存在すると判定し、歩行者を認識すると、音声画像出力部12052は、当該認識された歩行者に強調のための方形輪郭線を重畳表示するように、表示部12062を制御する。また、音声画像出力部12052は、歩行者を示すアイコン等を所望の位置に表示するように表示部12062を制御してもよい。
At least one of the
以上、本開示に係る技術が適用され得る車両制御システムの一例について説明した。本開示に係る技術は、以上説明した構成のうち、本願が適用されるブロック、例えば、撮像部12031等に適用され得る。具体的には、例えば、図1の撮像素子1は、撮像部12031に適用することができる。撮像部12031に本開示に係る技術を適用することにより、カラムAD回路が発生するノイズの列方向の相関を低減させることが可能となり、縦筋ノイズを視認し難くすることが可能となる。
Heretofore, an example of a vehicle control system to which the technology according to the present disclosure can be applied has been described. The technology according to the present disclosure can be applied to a block to which the present application is applied, for example, the
尚、本開示は、以下のような構成も取ることができる。
<1>アレイ状に配置された画素単位で入射光の光量に応じた画素信号を出力する画素アレイと、
前記画素信号を列毎に行単位で転送する複数の垂直転送線と、
前記画素信号を前記列毎にAD(Analog to Digital)変換する複数のAD変換器を有するカラムAD変換部と、
前記垂直転送線と、前記AD変換器との接続を、前記垂直転送線により行単位で前記画素信号が転送される度に、所定の列数だけシフトして切り替える接続切替部と
を含む撮像素子。
<2>前記接続切替部により、前記所定の列数だけシフトして前記接続が切り替えられた状態で、前記AD変換器によりAD変換された画素信号を、前記接続が切り替えられる前の、元の列の画素信号として読み出す読出部とをさらに含む
<1>に記載の撮像素子。
<3>前記接続切替部により、前記所定の列数だけシフトして前記接続が切り替えられた状態で、前記AD変換器によりAD変換された画素信号を記憶する記憶部をさらに含み、
前記読出部は、前記記憶部に記憶されている、前記接続切替部により、前記所定の列数だけシフトして前記接続が切り替えられた状態で、前記AD変換器によりAD変換された画素信号を、前記接続が切り替えられる前の、元の列の画素信号として読み出す
<2>に記載の撮像素子。
<4>前記所定の列数は、前記垂直転送線により行単位で前記画素信号が転送される度に変化する
<1>乃至<3>のいずれかに記載の撮像素子。
<5>前記所定の列数は、前記垂直転送線により行単位で前記画素信号が転送される所定回数を周期として固定的に変化する
<4>に記載の撮像素子。
<6>前記接続切替部は、前記垂直転送線と、前記AD変換器との接続を、前記垂直転送線により行単位で前記画素信号が転送されるとき、前記所定の列数だけ第1の方向にシフトして前記接続を切り替えた後、次に前記画素信号が転送されるとき、前記所定の列数だけ第2の方向にシフトして前記接続を切り替え、さらに、次に前記画素信号が転送されるとき、シフトせず接続することを繰り返す
<5>に記載の撮像素子。
<7>前記所定の列数は、2k(kは自然数)個である
<4>に記載の撮像素子。
<8>前記読出部により、前記接続が切り替えられる前の画素信号として復元して読み出された画素信号にフィルタ処理を施すフィルタ部をさらに含む
<2>に記載の撮像素子。
<9>前記フィルタ部は、移動平均フィルタ、または、メディアンフィルタである
<8>に記載の撮像素子。
<10>前記接続切替部は、
前記列単位の前記垂直転送線の出力端子と、
前記列単位の前記AD変換器の入力端子と、
前記出力端子と、前記入力端子との接続を切り替える接続切替スイッチとを含み、
前記行単位で画素信号が出力される度に、前記接続切替スイッチを制御して、前記出力端子と、前記入力端子との接続を切り替える
<1>乃至<9>のいずれかに記載の撮像素子。
<11>前記出力端子と、前記所定の列数だけ第1の方向にシフトした前記列の前記入力端子との接続のオンまたはオフを切り替える第1の導通スイッチと、
前記出力端子と、前記所定の列数だけ第2の方向にシフトした前記列の前記入力端子との接続のオンまたはオフを切り替える第2の導通スイッチと、
前記出力端子と、同一の列の前記入力端子との接続のオンまたはオフを切り替える第3の導通スイッチとを含み、
前記接続切替部は、前記第1乃至第3の導通スイッチのオンまたはオフを制御することにより、前記行単位で画素信号が出力される度に、前記接続切替スイッチを制御して、前記出力端子と、前記入力端子との接続を切り替える
<10>に記載の撮像素子。
<12>前記カラムAD回路は、
列端部に前記シフトする列数と同数のダミーAD変換器を含み、
前記接続切替部は、
前記列端部に前記列単位の、前記シフトする列数と同数の前記ダミーAD変換器のダミー入力端子と、
前記列端部の前記垂直転送線と、前記ダミー入力端子との接続を切り替える、前記シフトする列数と同数のダミー接続切替スイッチとを含み、
前記垂直転送線と、前記AD変換器との接続を、前記所定の列数だけシフトして切り替えるとき、前記ダミー接続切替スイッチを制御して、前記列端部の前記垂直転送線と、前記列端部のダミー入力端子とを接続し、前記ダミーAD変換器により、前記列端部の垂直転送線により転送される画素信号をAD変換させる
<1>乃至<11>のいずれかに記載の撮像素子。
<13>前記列端部に、電源電位、または、接地電位のダミーの垂直転送線のダミー出力端子をさらに含み、
前記垂直転送線と、前記AD変換器との接続が、同一の列で接続するように切り替えられるとき、前記接続切替部は、前記ダミー接続切替スイッチを制御して、前記ダミー出力端子と、前記ダミー入力端子とを接続させる
<12>に記載の撮像素子。
<14>アレイ状に配置された画素単位で入射光の光量に応じた画素信号を出力する画素アレイと、
前記画素信号を列毎に行単位で転送する複数の垂直転送線と、
前記画素信号を前記列毎にAD(Analog to Digital)変換する複数のAD変換器を有するカラムAD変換部とを含む撮像素子の制御方法であって、
前記垂直転送線と、前記AD変換器との接続を、前記垂直転送線により行単位で前記画素信号が転送される度に、所定の列数だけシフトして切り替える
ステップを含む撮像素子の制御方法。
<15>アレイ状に配置された画素単位で入射光の光量に応じた画素信号を出力する画素アレイと、
前記画素信号を列毎に行単位で転送する複数の垂直転送線と、
前記画素信号を前記列毎にAD(Analog to Digital)変換する複数のAD変換器を有するカラムAD変換部と、
前記垂直転送線と、前記AD変換器との接続を、前記垂直転送線により行単位で前記画素信号が転送される度に、所定の列数だけシフトして切り替える接続切替部と
を含む撮像装置。
<16>アレイ状に配置された画素単位で入射光の光量に応じた画素信号を出力する画素アレイと、
前記画素信号を列毎に行単位で転送する複数の垂直転送線と、
前記画素信号を前記列毎にAD(Analog to Digital)変換する複数のAD変換器を有するカラムAD変換部と、
前記垂直転送線と、前記AD変換器との接続を、前記垂直転送線により行単位で前記画素信号が転送される度に、所定の列数だけシフトして切り替える接続切替部と
を含む電子機器。
In addition, this indication can also take the following structures.
<1> a pixel array that outputs a pixel signal corresponding to the amount of incident light in units of pixels arranged in an array;
A plurality of vertical transfer lines for transferring the pixel signal in units of rows for each column;
A column AD converter having a plurality of AD converters for AD (Analog to Digital) conversion of the pixel signal for each column;
An image pickup device comprising: a connection switching unit that shifts a connection between the vertical transfer line and the AD converter by a predetermined number of columns each time the pixel signal is transferred in units of rows by the vertical transfer line. .
<2> The pixel signal AD-converted by the AD converter in a state where the connection switching unit is shifted by the predetermined number of columns by the connection switching unit, before the connection is switched. The imaging device according to <1>, further including a readout unit that reads out the pixel signal of the column.
<3> The storage switching unit further includes a storage unit that stores the pixel signal that is AD-converted by the AD converter in a state where the connection is switched by shifting the predetermined number of columns,
The readout unit stores the pixel signal AD-converted by the AD converter in a state where the connection switching unit shifts the predetermined number of columns and is switched by the connection switching unit. The image sensor according to <2>, wherein the pixel signal is read out as a pixel signal of the original column before the connection is switched.
<4> The imaging element according to any one of <1> to <3>, wherein the predetermined number of columns changes each time the pixel signal is transferred in units of rows by the vertical transfer line.
<5> The imaging device according to <4>, wherein the predetermined number of columns is fixedly changed with a predetermined number of times that the pixel signal is transferred in units of rows by the vertical transfer line as a cycle.
<6> When the pixel signal is transferred in units of rows by the vertical transfer line, the connection switching unit connects the vertical transfer line and the AD converter by the predetermined number of columns. When the pixel signal is transferred next after shifting in the direction and switching the connection, the connection is switched by shifting in the second direction by the predetermined number of columns. The imaging device according to <5>, in which the connection is repeated without being shifted when transferred.
<7> The imaging device according to <4>, wherein the predetermined number of columns is 2 k (k is a natural number).
<8> The imaging device according to <2>, further including a filter unit that performs a filtering process on the pixel signal restored and read out as the pixel signal before the connection is switched by the reading unit.
<9> The imaging device according to <8>, wherein the filter unit is a moving average filter or a median filter.
<10> The connection switching unit
An output terminal of the vertical transfer line in the column unit;
An input terminal of the AD converter in units of columns;
A connection changeover switch for switching the connection between the output terminal and the input terminal;
The image sensor according to any one of <1> to <9>, wherein the connection switch is controlled to switch the connection between the output terminal and the input terminal each time a pixel signal is output in units of rows. .
<11> a first conduction switch for switching on or off the connection between the output terminal and the input terminal of the column shifted in the first direction by the predetermined number of columns;
A second conduction switch for switching on or off the connection between the output terminal and the input terminal of the column shifted in the second direction by the predetermined number of columns;
A third conduction switch for switching on or off the connection between the output terminal and the input terminal in the same column;
The connection switching unit controls on / off of the first to third conduction switches to control the connection switching switch each time a pixel signal is output in units of rows, so that the output terminal And switching the connection with the input terminal. <10>.
<12> The column AD circuit includes:
Including the same number of dummy AD converters as the number of columns to be shifted at the column end,
The connection switching unit
Dummy input terminals of the dummy AD converters in the number of columns to be shifted, the same number as the number of columns to be shifted;
Including the same number of dummy connection changeover switches as the number of columns to be shifted, which switches the connection between the vertical transfer line at the column end and the dummy input terminal,
When the connection between the vertical transfer line and the AD converter is switched by shifting the predetermined number of columns, the dummy connection changeover switch is controlled to control the vertical transfer line at the column end and the column. The imaging according to any one of <1> to <11>, wherein a dummy input terminal at an end is connected, and a pixel signal transferred through the vertical transfer line at the column end is AD-converted by the dummy AD converter. element.
<13> A dummy output terminal of a dummy vertical transfer line having a power supply potential or a ground potential is further included at the end of the column,
When the connection between the vertical transfer line and the AD converter is switched to connect in the same column, the connection switching unit controls the dummy connection switch, the dummy output terminal, The imaging device according to <12>, which is connected to a dummy input terminal.
<14> a pixel array that outputs a pixel signal corresponding to the amount of incident light in units of pixels arranged in an array;
A plurality of vertical transfer lines for transferring the pixel signal in units of rows for each column;
A control method of an image sensor including a column AD converter having a plurality of AD converters that perform AD (Analog to Digital) conversion of the pixel signal for each column,
A method for controlling an image sensor, comprising: switching a connection between the vertical transfer line and the AD converter by shifting a predetermined number of columns each time the pixel signal is transferred in units of rows by the vertical transfer line .
<15> a pixel array that outputs a pixel signal corresponding to the amount of incident light in units of pixels arranged in an array;
A plurality of vertical transfer lines for transferring the pixel signal in units of rows for each column;
A column AD converter having a plurality of AD converters for AD (Analog to Digital) conversion of the pixel signal for each column;
An imaging apparatus comprising: a connection switching unit that switches the connection between the vertical transfer line and the AD converter by a predetermined number of columns each time the pixel signal is transferred in units of rows by the vertical transfer line. .
<16> a pixel array that outputs a pixel signal corresponding to the amount of incident light in units of pixels arranged in an array;
A plurality of vertical transfer lines for transferring the pixel signal in units of rows for each column;
A column AD converter having a plurality of AD converters for AD (Analog to Digital) conversion of the pixel signal for each column;
An electronic device comprising: a connection switching unit that switches a connection between the vertical transfer line and the AD converter by shifting a predetermined number of columns each time the pixel signal is transferred in units of rows by the vertical transfer line .
11 撮像装置, 31 画素アレイ, 32 撮像素子,32a,32a−1乃至32a−16,32a−d1乃至32a−d4,32b,32b−1乃至32b−16,32b−d1乃至32b−d4 端子, 32c,32c−1乃至32c−16 スイッチ, 33 カラムAD, 33a,33a−1乃至33a−16 AD変換器, 34,34−1乃至34−16 垂直転送線, 35 メモリ, 36 読出部, 37 フィルタ 11 imaging device, 31 pixel array, 32 imaging device, 32a, 32a-1 to 32a-16, 32a-d1 to 32a-d4, 32b, 32b-1 to 32b-16, 32b-d1 to 32b-d4 terminal, 32c , 32c-1 to 32c-16 switch, 33 column AD, 33a, 33a-1 to 33a-16 AD converter, 34, 34-1 to 34-16 vertical transfer line, 35 memory, 36 reading unit, 37 filter
Claims (16)
前記画素信号を列毎に行単位で転送する複数の垂直転送線と、
前記画素信号を前記列毎にAD(Analog to Digital)変換する複数のAD変換器を有するカラムAD変換部と、
前記垂直転送線と、前記AD変換器との接続を、前記垂直転送線により行単位で前記画素信号が転送される度に、所定の列数だけシフトして切り替える接続切替部と
を含む撮像素子。 A pixel array that outputs a pixel signal corresponding to the amount of incident light in units of pixels arranged in an array; and
A plurality of vertical transfer lines for transferring the pixel signal in units of rows for each column;
A column AD converter having a plurality of AD converters for AD (Analog to Digital) conversion of the pixel signal for each column;
An image pickup device comprising: a connection switching unit that shifts a connection between the vertical transfer line and the AD converter by a predetermined number of columns each time the pixel signal is transferred in units of rows by the vertical transfer line. .
請求項1に記載の撮像素子。 The pixel in the original column before the connection is switched with the pixel signal AD-converted by the AD converter in a state where the connection is shifted by the connection switching unit and the connection is switched. The imaging device according to claim 1, further comprising a reading unit that reads out as a signal.
前記読出部は、前記記憶部に記憶されている、前記接続切替部により、前記所定の列数だけシフトして前記接続が切り替えられた状態で、前記AD変換器によりAD変換された画素信号を、前記接続が切り替えられる前の、元の列の画素信号として読み出す
請求項2に記載の撮像素子。 In the state where the connection switching unit is shifted by the predetermined number of columns and the connection is switched, the storage unit further includes a storage unit that stores the pixel signal subjected to AD conversion by the AD converter,
The readout unit stores the pixel signal AD-converted by the AD converter in a state where the connection switching unit shifts the predetermined number of columns and is switched by the connection switching unit. The image sensor according to claim 2, wherein the pixel signal is read out as a pixel signal of the original column before the connection is switched.
請求項1に記載の撮像素子。 The imaging device according to claim 1, wherein the predetermined number of columns changes each time the pixel signal is transferred in units of rows by the vertical transfer line.
請求項4に記載の撮像素子。 The imaging device according to claim 4, wherein the predetermined number of columns is fixedly changed with a predetermined number of times that the pixel signal is transferred in units of rows by the vertical transfer line as a cycle.
請求項5に記載の撮像素子。 The connection switching unit shifts the connection between the vertical transfer line and the AD converter in the first direction by the predetermined number of columns when the pixel signal is transferred in units of rows by the vertical transfer line. Then, when the pixel signal is transferred next after switching the connection, the connection is switched by shifting in the second direction by the predetermined number of columns, and then the pixel signal is transferred next. The imaging device according to claim 5, wherein the connection is repeated without shifting.
請求項4に記載の撮像素子。 The imaging device according to claim 4, wherein the predetermined number of columns is 2 k (k is a natural number).
請求項2に記載の撮像素子。 The imaging device according to claim 2, further comprising a filter unit that performs a filtering process on the pixel signal restored and read out as a pixel signal before the connection is switched by the reading unit.
請求項8に記載の撮像素子。 The image sensor according to claim 8, wherein the filter unit is a moving average filter or a median filter.
前記列単位の前記垂直転送線の出力端子と、
前記列単位の前記AD変換器の入力端子と、
前記出力端子と、前記入力端子との接続を切り替える接続切替スイッチとを含み、
前記行単位で画素信号が出力される度に、前記接続切替スイッチを制御して、前記出力端子と、前記入力端子との接続を切り替える
請求項1に記載の撮像素子。 The connection switching unit
An output terminal of the vertical transfer line in the column unit;
An input terminal of the AD converter in units of columns;
A connection changeover switch for switching the connection between the output terminal and the input terminal;
The imaging device according to claim 1, wherein each time a pixel signal is output in units of rows, the connection selector switch is controlled to switch a connection between the output terminal and the input terminal.
前記出力端子と、前記所定の列数だけ第2の方向にシフトした前記列の前記入力端子との接続のオンまたはオフを切り替える第2の導通スイッチと、
前記出力端子と、同一の列の前記入力端子との接続のオンまたはオフを切り替える第3の導通スイッチとを含み、
前記接続切替部は、前記第1乃至第3の導通スイッチのオンまたはオフを制御することにより、前記行単位で画素信号が出力される度に、前記接続切替スイッチを制御して、前記出力端子と、前記入力端子との接続を切り替える
請求項10に記載の撮像素子。 A first conduction switch for switching on or off connection between the output terminal and the input terminal of the column shifted in the first direction by the predetermined number of columns;
A second conduction switch for switching on or off the connection between the output terminal and the input terminal of the column shifted in the second direction by the predetermined number of columns;
A third conduction switch for switching on or off the connection between the output terminal and the input terminal in the same column;
The connection switching unit controls on / off of the first to third conduction switches to control the connection switching switch each time a pixel signal is output in units of rows, so that the output terminal The imaging device according to claim 10, wherein the connection with the input terminal is switched.
列端部に前記シフトする列数と同数のダミーAD変換器を含み、
前記接続切替部は、
前記列端部に前記列単位の、前記シフトする列数と同数の前記ダミーAD変換器のダミー入力端子と、
前記列端部の前記垂直転送線と、前記ダミー入力端子との接続を切り替える、前記シフトする列数と同数のダミー接続切替スイッチとを含み、
前記垂直転送線と、前記AD変換器との接続を、前記所定の列数だけシフトして切り替えるとき、前記ダミー接続切替スイッチを制御して、前記列端部の前記垂直転送線と、前記列端部のダミー入力端子とを接続し、前記ダミーAD変換器により、前記列端部の垂直転送線により転送される画素信号をAD変換させる
請求項1に記載の撮像素子。 The column AD circuit is:
Including the same number of dummy AD converters as the number of columns to be shifted at the column end,
The connection switching unit
Dummy input terminals of the dummy AD converters in the number of columns to be shifted, the same number as the number of columns to be shifted;
Including the same number of dummy connection changeover switches as the number of columns to be shifted, which switches the connection between the vertical transfer line at the column end and the dummy input terminal,
When the connection between the vertical transfer line and the AD converter is switched by shifting the predetermined number of columns, the dummy connection changeover switch is controlled to control the vertical transfer line at the column end and the column. The image sensor according to claim 1, wherein a dummy input terminal at an end is connected, and the pixel signal transferred through the vertical transfer line at the column end is AD converted by the dummy AD converter.
前記垂直転送線と、前記AD変換器との接続が、同一の列で接続するように切り替えられるとき、前記接続切替部は、前記ダミー接続切替スイッチを制御して、前記ダミー出力端子と、前記ダミー入力端子とを接続させる
請求項12に記載の撮像素子。 The column end further includes a dummy output terminal of a dummy vertical transfer line of a power supply potential or a ground potential,
When the connection between the vertical transfer line and the AD converter is switched to connect in the same column, the connection switching unit controls the dummy connection switch, the dummy output terminal, The imaging device according to claim 12, wherein the imaging device is connected to a dummy input terminal.
前記画素信号を列毎に行単位で転送する複数の垂直転送線と、
前記画素信号を前記列毎にAD(Analog to Digital)変換する複数のAD変換器を有するカラムAD変換部とを含む撮像素子の制御方法であって、
前記垂直転送線と、前記AD変換器との接続を、前記垂直転送線により行単位で前記画素信号が転送される度に、所定の列数だけシフトして切り替える
ステップを含む撮像素子の制御方法。 A pixel array that outputs a pixel signal corresponding to the amount of incident light in units of pixels arranged in an array; and
A plurality of vertical transfer lines for transferring the pixel signal in units of rows for each column;
A control method of an image sensor including a column AD converter having a plurality of AD converters that perform AD (Analog to Digital) conversion of the pixel signal for each column,
A method for controlling an image sensor, comprising: switching a connection between the vertical transfer line and the AD converter by shifting a predetermined number of columns each time the pixel signal is transferred in units of rows by the vertical transfer line .
前記画素信号を列毎に行単位で転送する複数の垂直転送線と、
前記画素信号を前記列毎にAD(Analog to Digital)変換する複数のAD変換器を有するカラムAD変換部と、
前記垂直転送線と、前記AD変換器との接続を、前記垂直転送線により行単位で前記画素信号が転送される度に、所定の列数だけシフトして切り替える接続切替部と
を含む撮像装置。 A pixel array that outputs a pixel signal corresponding to the amount of incident light in units of pixels arranged in an array; and
A plurality of vertical transfer lines for transferring the pixel signal in units of rows for each column;
A column AD converter having a plurality of AD converters for AD (Analog to Digital) conversion of the pixel signal for each column;
An imaging apparatus comprising: a connection switching unit that switches the connection between the vertical transfer line and the AD converter by a predetermined number of columns each time the pixel signal is transferred in units of rows by the vertical transfer line. .
前記画素信号を列毎に行単位で転送する複数の垂直転送線と、
前記画素信号を前記列毎にAD(Analog to Digital)変換する複数のAD変換器を有するカラムAD変換部と、
前記垂直転送線と、前記AD変換器との接続を、前記垂直転送線により行単位で前記画素信号が転送される度に、所定の列数だけシフトして切り替える接続切替部と
を含む電子機器。 A pixel array that outputs a pixel signal corresponding to the amount of incident light in units of pixels arranged in an array; and
A plurality of vertical transfer lines for transferring the pixel signal in units of rows for each column;
A column AD converter having a plurality of AD converters for AD (Analog to Digital) conversion of the pixel signal for each column;
An electronic device comprising: a connection switching unit that switches a connection between the vertical transfer line and the AD converter by shifting a predetermined number of columns each time the pixel signal is transferred in units of rows by the vertical transfer line .
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