CN102761712A - 摄像装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种摄像装置,其具有像素阵列和垂直扫描电路,该像素阵列将具有生成与入射光相应的信号电荷并进行蓄积的光电变换部的像素配置成二维矩阵状而成,该垂直扫描电路按每个选择行实施光电变换部的复位,并按每个选择行实施像素的信号的读出。垂直扫描电路在实施读出的读出期间,与针对曝光前的光电变换部实施复位的行数的变化相应地,针对读出已结束的任意行的光电变换部实施复位,以使被实施光电变换部的复位的行数在各行的读出期间变得固定。

Description

摄像装置
技术领域
本发明涉及一种摄像装置。
背景技术
近年来,使用了CMOS型的摄像装置的视频摄像机、数字摄像机正在广泛地普及。CMOS型的摄像装置具有将多个像素配置成二维矩阵状的像素阵列。作为针对CMOS型的摄像装置的电子快门方式,有对一个画面同时进行快门动作的全局快门方式和按所选择的每个行进行快门动作的卷帘式快门方式。一般来说,在CMOS型的摄像装置中,使用卷帘式快门方式的情况较多(例如参照日本特开2008-288904号公报)。
在卷帘式快门方式中,例如按所选择的每行依次实施包括将曝光前的像素进行复位的复位处理和从曝光后的像素中读出信号的读出动作的快门动作。因此,例如在从第一行的读出动作的开始起到最后一行的读出动作的结束为止的读出期间的中间,针对最后一行的复位处理结束。即,在读出期间的中间,所有行的复位处理结束。
随着所有行的复位处理的结束,用于复位处理的脉冲的供给结束,因此电源电压产生变动。即,在卷帘式快门方式中,在读出期间的中间,电源电压产生变动。此外,在相同的定时实施的复位处理的行数发生了变化时,也同样地在相同的定时进行变化的脉冲数产生变动,因此电源电压有可能产生变动。由于电源电压变动而产生噪声,像质变差。例如,由于电源电压变动产生的噪声使摄影画面产生横线状的图案(电子快门缺陷)。
发明内容
本发明的目的在于在使用卷帘式快门方式的摄像装置中抑制摄影图像的像质变差。
摄像装置具有像素阵列和垂直扫描电路,该像素阵列将像素配置成二维矩阵状,上述像素具有生成与入射光相应的信号电荷并进行蓄积的光电变换部,该垂直扫描电路按每个选择行实施光电变换部的复位,并按每个选择行实施像素的信号的读出。垂直扫描电路在实施读出的读出期间,与针对曝光前的光电变换部实施复位的行数的变化相应地针对读出已结束的任意行的光电变换部实施复位,以使被实施光电变换部的复位的行数在各行的读出期间变得固定。
附图说明
图1是表示一个实施方式中的摄像装置的概要的图。
图2是表示图1所示的像素的一例的图。
图3是表示图1所示的像素的驱动定时的一例的图。
图4是表示图1所示的摄像装置的动作的一例的图。
图5是表示图1所示的摄像装置的动作的另一例的图。
图6是表示使用图1所示的摄像装置构成的摄像机的一例的图。
图7是表示其它实施方式中的摄像装置的像素的一例的图。
图8是表示使用了图7所示的像素的摄像装置的动作的一例的图。
图9是表示使用了图7所示的像素的摄像装置的动作的另一例的图。
图10是表示图1所示的垂直扫描电路的另一例的图。
图11示出了具有图10所示的垂直扫描电路的摄像装置的驱动定时的一例。
具体实施方式
以下、使用附图说明本发明的实施方式。
图1示出了本发明的一个实施方式。该实施方式的摄像装置10例如是通过卷帘式快门方式拍摄被摄体图像的CMOS型的摄像装置,被搭载在数字摄像机中。摄像装置10例如具有像素阵列20、垂直信号线22、垂直扫描电路30、定时发生器40以及读出电路50。
像素阵列20具有被配置成n行m列的二维矩阵状的多个像素PX。例如,在像素阵列20的摄像面上以拜尔阵列的方式配置有红色、绿色、蓝色的滤色器(未图示)。各像素PX生成与通过滤色器入射的光的量相应的电信号。
此外,像素阵列20的边缘部(例如上侧、下侧、右侧以及左侧的边缘部)例如是为了计算黑电平而被遮挡住的光学黑色区域。因而,像素阵列20的边缘部的像素PX被配置在光学黑色区域中。沿列方向(图的纵方向)配置的多个像素PX连接在每列设置的垂直信号线22上。另外,各垂直信号线22上连接有恒流源(未图示)以读出来自各像素PX的信号。
垂直扫描电路30从定时发生器40接受驱动时钟VCK和地址信号ADR,生成用于控制像素阵列20的像素PX的控制信号SEL、RST、TX。地址信号ADR例如是表示驱动对象的行的信号。例如,垂直扫描电路30具有解码器DEC以及缓存器BUF。解码器DEC例如根据从定时发生器40接收到的地址信号ADR来选择要驱动的行。
表示由解码器DEC选择的驱动对象的行的信息被暂时存储到缓存器BUF中。然后,垂直扫描电路30将存储在缓存器BUF中的信息所表示的驱动对象的行的控制信号SEL、RST、TX与从定时发生器40接收到的驱动时钟VCK同步地输出到像素阵列20。
另外,在同时驱动多个行时,解码器DEC例如在驱动时钟VCK的周期内依次接收地址信号ADR,并依次选择驱动对象的行。然后,缓存器BUF依次存储表示由解码器DEC选择的驱动对象的行的信息。由此,在缓存器BUF中存储表示多个行(驱动对象的行)的信息。然后,垂直扫描电路30在驱动时钟VCK的周期内将存储在缓存器BUF中的信息所表示的多个行(驱动对象的行)的控制信号SEL、RST、TX与驱动时钟VCK同步地输出到像素阵列20。
在此,控制信号SEL是用于将像素PX的信号输出到垂直信号线22的选择信号。控制信号RST是用于将像素PX内的光电变换部(例如图2的光电二极管PD)、浮动漫射区域(例如图2所示的浮动漫射FD)进行复位的复位信号。控制信号TX是用于将光电变换部的电荷传输到浮动漫射区域的传输信号。
即,垂直扫描电路30使用控制信号SEL、RST、TX来按每个行控制像素阵列20的像素PX。例如,垂直扫描电路30使用控制信号SEL(1)、RST(1)、TX(1)来控制第一行的像素PX。此外,下面也将控制信号SEL称为选择信号SEL,也将控制信号RST称为复位信号RST,也将控制信号TX称为传输信号TX。
定时发生器40控制垂直扫描电路30以及读出电路50的动作。例如,定时发生器40生成表示驱动对象的行的地址信号ADR,将所生成的地址信号ADR输出到垂直扫描电路30。此外,定时发生器40可以一体地形成在形成有像素阵列20以及垂直扫描电路30等周边电路的基板上,也可以设置在与形成像素阵列20等的基板不同的基板等上。
读出电路50例如根据从定时发生器40接收到的控制信号HCNT,输出摄影图像的信号SOUT。例如,读出电路50按每个列依次输出由垂直扫描电路30选择的行的像素PX的信号。
图2示出了图1所示的像素PX的一例。像素PX具有作为光电变换部的光电二极管PD、传输晶体管MTR、放大晶体管MAM、像素选择晶体管MSE、复位晶体管MRS以及浮动漫射FD(浮动漫射区域)。此外,在本实施方式中,形成在像素PX内的晶体管MTR、MAM、MSE、MR例如全部是nMOS晶体管。另外,浮动漫射FD是形成蓄积从光电二极管PD传输的电荷的蓄积电容的区域(晶体管MTR的漏极区域、晶体管MTR、MAM间的布线区域、晶体管MAM的栅极区域、复位晶体管MRS的源极区域等)。
光电二极管PD是生成与入射光相应的信号电荷并进行蓄积的光电变换部,阳极接地,阴极连接在传输晶体管MTR的源极上。
传输晶体管MTR在对栅极施加的传输信号TX为高电平的期间导通,将蓄积在光电二极管PD中的信号电荷传输到浮动漫射FD。
放大晶体管MAM将源极连接在像素旋转晶体管MSE的漏极上,将漏极连接在电源VDD上,将栅极连接在传输晶体管MTR的漏极上。即,与传输到浮动漫射FD的信号电荷相应的电压被输入到放大晶体管MAM的栅极。然后,放大晶体管MAM例如将从栅极的电压下降了放大晶体管MAM的阈值电压程度得到的电压从源极输出。这样,放大晶体管MAM生成与传输到浮动漫射FD的信号电荷相应的信号。
像素选择晶体管MSE在对栅极施加的选择信号SEL为高电平的期间导通,使连接在源极上的垂直信号线22与放大晶体管MAM的源极之间导通。因而,在像素选择晶体管MSE导通的期间,通过放大晶体管MAM、像素选择晶体管MSE以及连接在垂直信号线22上的恒流源构成源极跟随电路。由此,由像素选择晶体管MSE选择的像素PX的信号被输出到垂直信号线22。
复位晶体管MRS将源极连接在放大晶体管MAM的栅极上,将漏极连接在电源VDD上。并且,复位晶体管MRS在对栅极施加的复位信号RST为高电平的期间导通,将浮动漫射FD的电荷复位。
图3示出了图1所示的像素PX的驱动定时的一例。此外,图3示出了将像素PX的光电二极管PD在曝光前复位三次时的像素PX的驱动定时的一例。图中的星号表示生成用于将光电二极管PD复位的控制信号SEL、RST、TX的情形,三角形表示生成用于从像素PX读出信号的控制信号SEL、RST、TX的情形。即,图中的星号表示光电二极管PD被复位的情形,三角形表示从像素PX读出信号的情形。另外,期间TH(TH1-TH10)是彼此相同的长度,例如是与用于从像素PX依次读出一行的信号SOUT的水平期间相同的长度。下面,也将期间TH称为水平期间TH。
在水平期间TH1中,首先,复位信号RST(1)从低电平变为高电平。由此,在第一行的像素PX中,复位晶体管MRS导通,浮动漫射FD的电压被复位。然后,在固定期间经过后,复位信号RST(1)从高电平变为低电平。在复位信号RST(1)从高电平变为低电平之后,传输信号TX(1)从低电平变为高电平。然后,在固定期间经过后,传输信号TX(1)从高电平变为低电平。由此,在第一行的像素PX中,传输晶体管MTR在固定期间导通,蓄积在光电二极管PD中的信号电荷被传输到浮动漫射FD。
由此,在水平期间TH1中,第一行像素PX的光电二极管PD被复位。此外,在水平期间TH1中,由于选择信号SEL(1)被维持在低电平,因此被传输到浮动漫射FD的电荷不被读出到垂直信号线22。下面,也将光电二极管PD的复位称为像素复位。
在水平期间TH2中,对第一行和第二行的像素PX实施像素复位。例如,将控制信号SEL(1)、RST(1)、TX(1)、SEL(2)、RST(2)、TX(2)控制成与水平期间TH1的控制信号SEL(1)、RST(1)、TX(1)相同。由此,对第一行的像素PX的光电二极管PD实施第二次复位,对第二行的像素PX的光电二极管PD实施第一次复位。
在水平期间TH3中,对第一行、第二行以及第三行的像素PX实施像素复位。例如,将控制信号SEL(1)、RST(1)、TX(1)、SEL(2)、RST(2)、TX(2)、SEL(3)、RST(3)、TX(3)控制成与水平期间TH1的控制信号SEL(1)、RST(1)、TX(1)相同。由此,对第一行、第二行以及第三行的像素PX的光电二极管PD分别实施第三次、第二次以及第一次复位。此外,在第一行的像素PX中,光电二极管PD的复位被实施三次之后,开始对光电二极管PD进行曝光。
在水平期间TH4中,对第二行、第三行以及第四行的像素PX实施像素复位。此外,在水平期间TH4中,由于控制信号SEL(1)、RST(1)、TX(1)被维持在低电平,因此第一行的像素PX的光电二极管PD进行了曝光。另外,在第二行的像素PX中,在光电二极管PD的复位被实施三次之后,开始对光电二极管PD进行曝光。这样,将曝光前的像素PX进行复位的像素复位逐行依次实施。例如,被实施像素复位的行在每个水平期间TH依次移动直到对最后一行(例如图1所示的第n行)的像素PX实施第三次像素复位为止。
在水平期间TH5中,对第三行、第四行以及第五行的像素PX实施像素复位。然后,开始对第三行的像素PX的光电二极管PD进行曝光。
在水平期间TH6中,对第四行、第五行以及第六行的像素PX实施像素复位。然后,开始对第四行的像素PX的光电二极管PD进行曝光。另外,在水平期间TH6中,从被曝光了规定时间(曝光时间TS)的第一行的像素PX读出信号。例如,在水平期间TH6中,选择信号SEL(1)被维持在高电平。由此,与浮动漫射FD的电压对应的信号被读出到垂直信号线22。此外,在信号被读出的第一行的像素PX中,在将蓄积在光电二极管PD中的信号电荷传输到浮动漫射FD之前,将浮动漫射FD复位。
因而,在水平期间TH6中,首先,复位信号RST(1)从低电平变为高电平。由此,在第一行的像素PX中,复位晶体管MRS导通,浮动漫射FD的电压被复位。然后,在固定时间经过后,复位信号RST(1)从高电平变为低电平。
在复位信号RST(1)从高电平变为低电平之后,传输信号TX(1)从低电平变为高电平。然后,在固定期间经过后,传输信号TX(1)从高电平变为低电平。由此,在第一行的像素PX中,传输晶体管MTR导通固定期间,通过曝光而蓄积在光电二极管PD中的信号电荷被传输到浮动漫射FD。即,与入射光相应的信号电荷从光电二极管PD被传输到浮动漫射FD。
此外,在水平期间TH6中,由于选择信号SEL(1)被维持在高电平,因此与被传输到浮动漫射FD的电荷对应的信号通过放大晶体管MAM和像素选择晶体管MSE被读出到垂直信号线22。下面,也将用于从像素PX读出信号的控制称为读出动作。例如,在本实施方式中,读出动作的控制信号除了选择信号SEL是高电平以外,与像素复位的控制信号相同。
在水平期间TH7中,对第五行、第六行以及第七行的像素PX实施像素复位。然后,对第二行的像素PX实施读出动作。例如,将控制信号SEL(2)、RST(2)、TX(2)控制成与水平期间TH6的控制信号SEL(1)、RST(1)、TX(1)相同。由此,从第二行的像素PX读出信号。
这样,在本实施方式中,将从曝光后的像素PX读出信号的读出动作(图3的三角形)和针对三行的像素PX的像素复位(图3的星号)在相同的水平期间TH中实施。此外,从曝光后的像素PX读出信号的读出动作逐行依次实施。例如,读出动作被实施的行在每个水平期间TH中依次移动直到从最后一行(例如图1所示的第n行)的像素PX读出信号为止。
图4示出了图1所示的摄像装置10的动作的一例。此外,图4示出了像素阵列20的各行的像素复位以及读出动作被实施的定时的概要。图的垂直方向DV例如对应像素阵列20的第一行至第n行。图的阴影示出了对像素PX实施像素复位的情形。此外,相对较淡的阴影表示针对曝光前的像素PX的像素复位,相对较浓的阴影示出了虚拟复位。
首先,在时刻t10至时刻t30的期间,例如从第一行开始依次实施像素复位直到第n行为止。例如,在图4所示的动作中,为了将像素PX可靠地进行复位,而对曝光前的像素PX实施三次像素复位。此外,图的复位期间TRS表示三次像素复位被实施的期间。例如,第一行的复位期间TRS对应图3所示的水平期间TH1、TH2、TH3。另外,例如第二行的复位期间TRS对应水平期间TH2、TH3、TH4。
在第一行的像素PX被复位起经过曝光时间后的时刻t20读出第一行的像素PX的信号。例如,在时刻t20至时刻t50的读出期间TRD从第一行开始实施读出动作直到第n行为止。由此,读出第一次摄影的图像。然后,在时刻t40至时刻t60的期间例如从第一行开始依次实施用于第二次摄影的像素复位直到第n行为止。
另外,在读出期间TRD的中间的时刻t22至时刻t41的期间,对读出动作已结束的任意行的像素PX实施虚拟复位。虚拟复位例如是像素复位。例如,为了使像素复位被实施的行数在各行的读出动作的期间固定,而对读出动作已结束的光学黑色区域OB的行实施虚拟复位。
关于虚拟复位,使用时刻t21至时刻t31的放大图进行说明。此外,在放大图中,为了容易观看图,省略了读出动作的记载。例如,通过逐行依次实施的读出动作,从像素阵列20的所有像素PX读出信号。另外,放大图的复位期间TRS(n-2)表示第“n-2”行的复位期间TRS。
由于对曝光前的像素PX实施三次像素复位,因此例如以三行为单位对曝光前的像素PX实施像素复位直到对第“n-2”行的像素PX实施第三次像素复位为止(直到时刻t22之前为止)。此外,也可以如下构成的三行为单位对曝光前的像素PX实施像素复位,该三行是每隔一行形成的三行。在这种情况下,例如,在拜尔阵列中,在包含红色的行和包含蓝色的行中交替地实施像素复位。
在对第n行的像素PX实施第二次像素复位时(在时刻t22至时刻t23的期间),由于针对第“n-2”行的像素PX的像素复位已结束,因此在第n行和第“n-1”行这两行对曝光前的像素PX实施像素复位。因此,针对读出动作已结束的第一行的像素PX实施虚拟复位(像素复位)。由此,在时刻t22至时刻t23的期间,对三行(第一行、第“n-1”行、第n行)的像素PX实施像素复位。
在对第n行的像素PX实施第三次像素复位时(时刻t23至时刻t30的期间),针对第“n-1”行的像素PX的像素复位结束,因此仅在第n行针对曝光前的像素PX实施像素复位。因此,对读出动作已结束的第一行以及第二行的像素PX实施虚拟复位。由此,在时刻t23至时刻t30的期间,对三行(第一行、第二行、第n行)的像素PX实施像素复位。然后,例如在时刻t30至时刻t31的期间,针对曝光前的像素PX的像素复位在所有的行中都已结束,因此对读出动作已结束的第一行、第二行以及第三行的像素PX实施虚拟复位。由此,在时刻t30至时刻t31的期间,对三行(第一行、第二行、第n行)的像素PX实施像素复位。这样,随着对曝光前的像素PX实施像素复位的行数的减少,被实施虚拟复位的行数增加。
在时刻t31以后、被实施用于第二次摄影的像素复位的时刻t40之前,对第一行、第二行以及第三行的像素PX实施虚拟复位。在时刻t40至时刻t41的期间,随着对曝光前的像素PX实施像素复位的行数的增加,被实施虚拟复位的行数减少。
例如,在对第一行的像素PX实施第二次摄影的像素复位时,对两行(第二行、第三行)的像素PX实施虚拟复位。然后,在对第一行以及第二行的像素PX实施像素复位时,对一行(第三行)的像素PX实施虚拟复位。由此,在本实施方式中,能够使在各行的读出动作的期间(例如图3所示的水平期间TH6以后的各水平期间TH)实施的像素复位(包含虚拟复位的像素复位)的行数固定(例如三行)。
在此,在第二次摄影中,对第一行、第二行以及第三行的像素PX实施四次以上包含虚拟复位的像素复位。在图4所示的动作中,通过三次的像素复位将像素PX可靠地进行复位,因此只要实施了三次以上的像素复位,就不会产生由于像素复位的次数的不同而产生的像质的差异。并且,在本实施方式中,由于对光学黑色区域OB的像素PX实施虚拟复位,因此能够可靠地防止产生由于像素复位的次数的不同而产生的像质的差异。
在没有连续地实施第二次摄影时,也可以在时刻t30至读出动作结束的时刻t50,对三行(第一行、第二行、第n行)的像素PX实施虚拟复位。由此,在本实施方式中,能够使在各行的读出动作的期间实施的像素复位的行数固定(例如三行)。
即,在本实施方式中,为了使被实施像素复位的行数在实施读出动作的所有期间(图3所示的水平期间TH)中固定,而与对曝光前的像素PX实施像素复位的行数的变化相应地对读出动作已结束的任意行的像素PX实施虚拟复位。由此,在实施读出动作的各期间(各水平期间TH),被实施虚拟复位以及针对曝光前的像素PX的像素复位中的任一个复位的行数例如始终变为三行。
因而,在本实施方式中,能够防止例如被实施像素复位的行数在第一行的读出动作的开始至最后一行的读出动作的结束为止的读出期间TRD的中间发生变动。由此,在本实施方式中,能够防止电源电压在读出期间TRD的中间发生变动,并能够防止由于电源电压变动而产生噪声。在此,例如由于电源电压变动产生的噪声使摄影画面产生横线状的图案(电子快门缺陷)。此外,在本实施方式中,由于能够防止由于电源电压变动而产生噪声,因此能够抑制电子快门缺陷。即,在本实施方式中,能够抑制摄影图像的像质的劣化。
图5示出了图1所示的摄像装置10的动作的另一例。此外,图5表示实施1/3间插读出时的像素复位的概要。另外,图5对应图4所示的时刻t21至时刻t31的放大图,为了容易观察图,而省略了读出动作的记载。例如,在1/3间插读出中,从第“3×i-1”行(i=1、2、3、...)的像素PX读出信号。图中相对较淡的阴影表示针对曝光前的像素PX的像素复位,相对较浓的阴影示出了虚拟复位。另外,由粗线包围的较淡的阴影区域内的中央的行对应读出对象的行。在本实施方式中,对与读出对象的行相邻的行业实施像素复位。由此,在本实施方式中,能够防止被跳过的行的像素PX的电荷泄入到被读出的行的像素PX(模糊现象)。
在图5所示的动作中,为了将像素PX可靠地进行复位,例如对曝光前的像素PX实施三次的像素复位。因而,在读出对象的三行以及跳过的六行中对曝光前的像素PX实施像素复位。例如,在读出期间(图4所示的读出期间TRD)中的对第“n-8”行的像素PX实施第三次的像素复位为止(时刻t22之前),以九行为单位对曝光前的像素PX实施像素复位。并且,针对曝光前的像素PX的像素复位的对象行以三行为单位依次移动。此外,也可以采用如下构成的九行为单位依次实施针对曝光前的像素PX的像素复位,该九行是每隔一行形成的九行。
在对第“n-1”行的像素PX实施第二次像素复位时(时刻t22至时刻t23的期间),针对第“n-8”行至第“n-6”行的像素PX的像素复位已结束,因此在第“n-5”行至第n行这六行对曝光前的像素PX实施像素复位。因此,对读出动作已结束的第一行至第三行的像素PX实施虚拟复位(像素复位)。由此,在时刻t22至时刻t23的期间,对九行(第一行至第三行、第“n-5”行至第n行)的像素PX实施像素复位。在对第“n-1”行的像素PX实施第三次像素复位时(时刻t23至时刻t30的期间),针对第“n-5”行至第“n-3”行的像素PX的像素复位已结束,因此在第“n-2”行至第n行这三行对曝光前的像素PX实施像素复位。因此,对读出动作已结束的第一行至第六行的像素PX实施虚拟复位。由此,在时刻t23至时刻t30的期间,对九行(第一行至第六行、第“n-2”行至第n行)的像素PX实施像素复位。
然后,例如在时刻t30至时刻t31的期间,针对曝光前的像素PX的像素复位在所有的行中都已结束,因此对读出动作已结束的第一行至第九行的像素PX实施虚拟复位。由此,在时刻t30至时刻t31的期间,对九行(第一行至第九行)的像素PX实施像素复位。这样,随着对曝光前的像素PX实施像素复位的行数的减少,被实施虚拟复位的行数增加。
在时刻t31以后、实施用于第二次摄影的像素复位的时刻(例如图4的时刻t40)之前,对第一行至第九行的像素PX实施虚拟复位。在实施用于第二次摄影的像素复位的时刻以后,随着对曝光前的像素PX实施像素复位的行数的增加,被实施虚拟复位的行数减少。
例如,在对第一行至第三行的像素PX实施第二次摄影的像素复位时,对六行(第四行至第九行)的像素PX实施虚拟复位。然后,在对第一行至第六行的像素PX实施像素复位时,对三行(第六行至第九行)的像素PX实施虚拟复位。由此,在本实施方式中,能够使在各行的读出动作的期间实施的像素复位的行数固定(例如九行)。
此外,也可以在没有连续地实施第二次摄影时,在时刻t30至读出动作结束的时刻(例如图4所示的时刻t50),对九行(第一行至第九行)的像素PX实施虚拟复位。由此,在本实施方式中,能够使在各行的读出动作的期间实施的像素复位的行数固定(例如九行)。
即,在本实施方式中,在实施间插读出时也能够使在各行的读出动作的期间实施的像素复位的行数固定(例如九行)。此外,虚拟复位的控制以及针对曝光前的像素PX的像素复位的控制在将垂直方向的三个像素PX混合生成图像信号时(垂直三像素混合)也与图5相同。另外,虚拟复位的控制以及针对曝光前的像素PX的像素复位的控制在实施1/3间插读出以外的间插读出等时,除了同时实施的像素复位的行数以外,也基本与图5相同。此外,在间插读出中,可以仅在读出对象的行以及与读出对象的行相邻的行实施像素复位,也可以在所有的行实施像素复位。
图6示出了使用图1所示的摄像装置10构成的摄像机的一例。摄像机100例如是数字摄像机,具有摄像装置10、摄影透镜110、存储器120、控制部130、存储介质140、监视器150以及操作部160。摄影透镜110将被摄体的像成像在摄像装置10的受光面上。
存储器120例如是由DRAM(Dynamic RAM)、SRAM(Static RAM)等形成的内置存储器,暂时存储由摄像装置10所拍摄图像的图像数据等。控制部130例如是微处理器,根据未图示的程序控制摄像装置10的动作、摄影透镜110等的动作。
存储介质140存储所拍摄图像的图像数据等。监视器150例如是液晶显示器,显示所拍摄的图像、存储在存储器120中的图像、存储在存储介质140中的图像以及菜单画面等。操作部160具有释放按钮以及其它各种开关,为了使摄像机100进行动作而由用户进行操作。
以上,在本实施方式中,与针对曝光前的像素PX的像素复位的行数的增减相应地对读出动作已结束的任意行实施虚拟复位,使在各行的读出动作的期间实施的像素复位的行数固定。由此,在本实施方式中,能够防止被实施像素复位的行数在读出期间TRD的中间发生变动。即,在本实施方式中,能够防止电源电压在读出期间TRD的中间发生变动,能够防止由于电源电压变动产生噪声。其结果,在本实施方式中,能够抑制摄影图像的像质的劣化。
图7示出了另一实施方式的摄像装置10的像素PX的一例。对与在图1-图6中说明的要素相同的要素附加相同的附图标记,并针对这些要素等省略详细的说明。本实施方式的像素PX除了放大晶体管MAM、像素选择晶体管MSE、复位晶体管MRS以及浮动漫射FD在两个像素PXa、PXb中共用的点以外,与上述的图2相同。另外,本实施方式的摄像装置10除了浮动漫射FD等在两个像素PXa、PXb中共用的点以外,与上述实施方式相同。
像素群PXG例如具有在列方向(图7的纵方向)上相邻的两个像素PXa、PXb。像素PXa具有光电二极管PDa、传输晶体管MTRa、放大晶体管MAM、像素选择晶体管MSE、复位晶体管MRS以及浮动漫射FD。另外,像素PXb具有光电二极管PDb、传输晶体管MTRb、放大晶体管MAM、像素选择晶体管MSE、复位晶体管MRS以及浮动漫射FD。
此外,光电二极管PD(PDa、PDb)以及传输晶体管MTR(MTRa、MTRb)按构成像素群PXG的每个像素PX(PXa、PXb)设置。并且,放大晶体管MAM、像素选择晶体管MSE、复位晶体管MRS以及浮动漫射FD在构成像素群PXG的两个像素PX(PXa、PXb)中是共用的。例如,传输晶体管MTRa、MTRb的漏极共同连接在放大晶体管MAM的栅极上。
针对各像素PX的像素复位、读出动作与图3所示的动作基本相同。例如,在将像素PXa、PXb的任一个复位时,复位信号RST在固定期间被维持为高电平。另外,例如在从像素PXa、PXb的任一个中读出信号时,选择信号SEL被维持为高电平。此外,像素群PXG的结构不限定于本例。例如,像素群PXG也可以构成为在三个以上的像素PX中共用放大晶体管MAM、像素选择晶体管MSE、复位晶体管MRS以及浮动漫射FD。
图8示出了使用图7所示的像素PX的摄像装置10的动作的一例。此外,图8示出了从所有行的像素PX读出信号时的像素复位的概要。另外,图8对应图4所示的时刻t21至时刻t31的放大图,为了易于观察图,省略了读出动作的记载。例如在图4所示的读出期间TRD,从第一行开始按顺序实施读出动作直到第n行为止。图中相对较淡的阴影表示针对曝光前的像素PX的像素复位,相对较浓的阴影表示虚拟复位。
在图8所示的动作中,为了可靠地将像素PX复位,例如对曝光前的像素PX实施三次的像素复位。因而,在读出期间(图4所示的读出期间TRD)中的、时刻t22之前(例如对第n行的像素PX实施第一次的像素复位之前),以三行为单位对曝光前的像素PX实施像素复位。此外,在本实施方式中,由于浮动漫射FD等在两个像素PXa、PXb中是共用的,因此在每隔一行形成的三行中实施像素复位。
在时刻t22至时刻t23的期间,针对第“n-4”行的像素PX的像素复位已结束,因此在第“n-3”行和第“n-1”行这两行中对曝光前的像素PX实施像素复位。因此,例如对读出动作已结束的第一行的像素PX实施虚拟复位(像素复位)。由此,在时刻t22至时刻t23的期间,对三行(第一行、第“n-3”行、第“n-1”行)的像素PX实施像素复位。
在时刻t23至时刻t24的期间,针对第“n-3”行的像素PX的像素复位已结束,因此在第“n-2”行和第n行这两行对曝光前的像素PX实施像素复位。因此,例如对读出动作已结束的第一行的像素PX实施虚拟复位。由此,在时刻t23至时刻t24的期间,对三行(第一行、第“n-2”行、第n行)的像素PX实施像素复位。
在时刻t24至时刻t25的期间,针对第“n-2”行的像素PX的像素复位已结束,因此仅在第“n-1”行对曝光前的像素PX实施像素复位。因此,例如对读出动作已结束的第一行和第三行的像素PX实施虚拟复位。由此,在时刻t24至时刻t25的期间,对三行(第一行、第三行、第“n-1”行)的像素PX实施像素复位。
在时刻t25至时刻t30的期间,针对第“n-1”行的像素PX的像素复位已结束,因此仅在第n行对曝光前的像素PX实施像素复位。因此,例如对读出动作已结束的第一行和第三行的像素PX实施虚拟复位。由此,在时刻t25至时刻t30的期间,对三行(第一行、第三行、第n行)的像素PX实施像素复位。
在时刻t30至时刻t31的期间,针对曝光前的像素PX的像素复位在所有的行中都已结束,因此例如对读出动作已结束的第一行、第三行以及第五行的像素PX实施虚拟复位。由此,在时刻t30至时刻t31的期间,对三行(第一行、第三行、第五行)的像素PX实施像素复位。这样,随着对曝光前的像素PX实施像素复位的行数的减少,被实施虚拟复位的行数增加。
在时刻t31以后,在实施用于第二次摄影的像素复位的时刻(例如图4的时刻t40)之前,对第一行、第三行、第五行的像素PX实施虚拟复位。在实施用于第二次摄影的像素复位的时刻以后,随着对曝光前的像素PX实施像素复位的行数的增加,被实施虚拟复位的行数减少。
例如,在对第一行的像素PX实施第二次摄影的像素复位时,对两行(第三行、第五行)的像素PX实施虚拟复位。另外,在对第二行的像素PX实施像素复位时,对两行(第四行、第六行)的像素PX实施虚拟复位。然后,在对第一行和第三行的像素PX实施像素复位时,对一行(第五行)的像素PX实施虚拟复位。另外,在对第二行和第四行的像素PX实施像素复位时,对一行(第六行)的像素PX实施虚拟复位。
此外,在没有连续地实施第二次摄影时,也可以在时刻t30至读出动作结束的时刻(例如图4所示的时刻t50)的期间对三行(第一行、第三行、第五行)的像素PX实施像素复位。
这样,在本实施方式中,能够使在各行的读出动作的期间实施的像素复位的行数固定(例如三行)。因而,在本实施方式中,例如能够防止电源电压在图4所示的读出期间TRD的中间产生变动,并能够防止由于电源电压变动产生噪声。即,在本实施方式中,凝固抑制电子快门缺陷,并能够抑制摄影图像的像质变差。此外,摄像装置10的动作不限定于本例。例如,也可以与针对曝光前的像素PX的像素复位相应地在第偶数行和第奇数行中交替地实施虚拟复位。
图9示出了使用图7所示的像素PX的摄像装置10的动作的另一例。此外,图9示出了在实施1/3间插读出时的像素复位的概要。另外,图9对应图4所示的时刻t21至时刻t31的放大图,为了便于观察图,省略了读出动作的记载。例如,在1/3间插读出中,从第“3×i-1”行(i=1、2、3、...)的像素PX中读出信号。图中相对较淡的阴影表示针对曝光前的像素PX的像素复位,相对较浓的阴影表示虚拟复位。在本实施方式中,对与读出对象的行相邻的行也实施像素复位。由此,在本实施方式中,能够防止被跳过的行的像素PX的电荷泄入到被读出的行的像素PX(模糊现象)。
在图9所示的动作中,为了可靠地将像素PX复位,例如对曝光前的像素PX实施三次的像素复位。因而,在读出对象的三行以及被跳过的六行中对曝光前的像素PX实施像素复位。例如,在读出期间(图4所示的读出期间TRD)中的、时刻t22之前(例如对第n行的像素PX实施第一次的像素复位之前),以九行为单位对曝光前的像素PX实施像素复位。此外,在本实施方式中,浮动漫射FD在两个像素PXa、PXb中是共用的,因此对每隔一行形成的九行实施像素复位。并且,针对曝光前的像素PX的像素复位的对象行以三行为单位依次移动。
在时刻t22至时刻t23的期间,针对第“n-15”行的像素PX的像素复位已结束,因此在第“n-13”行至第“n-1”行的每隔一行形成的七行中对曝光前的像素PX实施像素复位。因此,例如对读出动作已结束的第一行和第三行的像素PX实施虚拟复位(像素复位)。由此,在时刻t22至时刻t23的期间,对九行(第一行、第三行、第“n-j”行(j=1、3、5、7、9、11、13))的像素PX实施像素复位。
在时刻t23至时刻t24的期间,针对第“n-12”行的像素PX的像素复位已结束,因此在第“n-10”行至第n行的每隔一行形成的六行中对曝光前的像素PX实施像素复位。因此,例如对读出动作已结束的第一行、第三行以及第五行的像素PX实施虚拟复位。由此,在时刻t23至时刻t24的期间,对九行(第一行、第三行、第五行、第“n-j”行(j=0、2、4、6、8、10))的像素PX实施像素复位。
在时刻t24至时刻t25的期间,针对第“n-9”行的像素PX的像素复位已结束,因此在第“n-7”行、第“n-5”行、第“n-3”行、第“n-1”行这四行中对曝光前的像素PX实施像素复位。因此,例如对读出动作已结束的第一行、第三行、第五行、第七行以及第九行的像素PX实施虚拟复位。由此,在时刻t24至时刻t25的期间,对九行(第一行、第三行、第五行、第七行、第九行、第“n-j”行(j=1、3、5、7))的像素PX实施像素复位。
在时刻t25至时刻t26的期间,针对第“n-6”行的像素PX的像素复位已结束,因此在第“n-4”行、第“n-2”行、第n行这三行中对曝光前的像素PX实施像素复位。因此,例如对读出动作已结束的第一行、第三行、第五行、第七行、第九行以及第十一行的像素PX实施虚拟复位。由此,在时刻t25至时刻t26的期间,对九行(第一行、第三行、第五行、第七行、第九行、第十一行、第“n-4”行、第“n-2”行、第n行)的像素PX实施像素复位。
在时刻t26至时刻t30的期间,针对第“n-3”行的像素PX的像素复位已结束,因此仅在第“n-1”行对曝光前的像素PX实施像素复位。因此,例如对读出动作已结束的第一行、第三行、第五行、第七行、第九行、第十一行、第十三行以及第十五行的像素PX实施虚拟复位。由此,在时刻t26至时刻t30的期间,对九行(第一行、第三行、第五行、第七行、第九行、第十一行、第十三行、第十五行、第“n-1”行)的像素PX实施像素复位。
在时刻t30至时刻t31的期间,针对曝光前的像素PX的像素复位在所有的行中都已结束,因此对读出动作已结束的第一行至第十七行的每隔一行形成的九行的像素PX实施虚拟复位。由此,在时刻t30至时刻t31的期间,对九行(第一行、第三行、第五行、第七行、第九行、第十一行、第十三行、第十五行、第十七行)的像素PX实施像素复位。这样,随着对曝光前的像素PX实施像素复位的行数的减少,被实施虚拟复位的行数增加。
在时刻t31以后,在实施用于第二次摄影的像素复位的时刻(例如图4的时刻t40)之前,对与时刻t30至时刻t31的期间相同的九行的像素PX实施虚拟复位。在实施用于第二次摄影的像素复位的时刻以后,随着对曝光前的像素PX实施像素复位的行数的增加,被实施虚拟复位的行数减少。由此,在本实施方式中,能够使在各行的读出动作的期间实施的像素复位的行数固定(例如九行)。
例如,在对第一行、第三行以及第五行的像素PX实施第二次摄影的像素复位时,对六行(第七行至第十七行的奇数行)的像素PX实施虚拟复位。然后,在对第二行、第四行以及第六行的像素PX实施第二次摄影的像素复位时,对六行(第八行至第十八行的偶数行)的像素PX实施虚拟复位。
此外,在没有连续地实施第二次摄影时,也可以在时刻t30至读出动作结束的时刻(例如图4所示的时刻t50)的期间,对九行(与时刻t30至时刻t31的期间相同的九行)的像素PX实施像素复位。由此,在本实施方式中,能够使在各行的读出动作的期间实施的像素复位的行数固定(例如九行)。
即,在本实施方式中,在实施间插读出时,也能够使在各行的读出动作的期间实施的像素复位的行数固定(例如九行)。此外,摄像装置10的动作不限定于本例。例如也可以与针对曝光前的像素PX的像素复位相应地在第偶数行和第奇数行中交替地实施虚拟复位。
在此,垂直三像素混合时的虚拟复位的控制以及针对曝光前的像素PX的像素复位的控制也与图9相同。另外,在实施1/3间插读出以外的间插读出等时,虚拟复位的控制以及针对曝光前的像素PX的像素复位的控制除了同时实施的像素复位的行数以外也与图9基本相同。此外,在间插读出中,也可以进在读出对象的行以及与读出对象的行相邻的行实施像素复位。以上,在本实施方式中也能够得到与上述的实施方式相同的效果。
此外,在上述实施方式中,记述了对曝光前的像素PX实施三次像素复位的例子。本发明并不限定于上述实施方式。例如也可以对曝光前的像素PX实施四次像素复位。或者,对曝光前的像素PX实施的像素复位的次数可以是一次,也可以是两次。即,只要与像素PX的光电二极管PD的容量等相应地设定对曝光前的像素PX实施的像素复位的次数即可。在这种情况下,也能够获得与上述实施方式相同的效果。
在上述实施方式中,记述了对光学黑色区域OB的像素PX实施虚拟复位的例子。本发明并不限定于上述实施方式。例如,只要对读出动作已结束的行实施虚拟复位即可,也可以对光学黑色区域OB以外的行实施虚拟复位。另外,例如被实施虚拟复位的行可以从信号最初被读出的行开始依次选择,也可以从信号的读出为中间而非最初的行开始进行选择。在这种情况下,也能够获得与上述实施方式相同的效果。
在上述实施方式中,记述了由解码器DEC选择像素复位等的驱动对象的行的垂直扫描电路30的例子。本发明并不限定于上述实施方式。例如,垂直扫描电路30也可以使用移位寄存器选择像素复位等的驱动对象的行。在这种情况下,也能够获得与上述实施方式相同的效果。
图10示出了图1所示的垂直扫描电路30的另一例。此外,图10示出了包括移位寄存器的垂直扫描电路30a的一例。垂直扫描电路30a例如具有垂直移位寄存器32、垂直驱动电路34以及设定部38,使用垂直移位寄存器32选择像素复位以及读出动作的对象行。此外,垂直扫描电路30a所接收的驱动时钟VCK、垂直起动信号STV、控制信号DCNT、控制信号SELod、SELev、RSTS、TXS例如由图1所示的定时发生器40生成。
垂直移位寄存器32具有级联连接的n级触发器电路FF。触发器电路FF例如是静态型的D型触发器电路,通过输入到时钟输入部CK的驱动时钟VCK进行驱动。另外,触发器电路FF也可以是动态型的D型触发器电路,还可以是D型触发器电路以外的电路。
第一级的触发器电路FF的数据输入部IN输入垂直起动信号STV。第二级以后的触发器电路FF的数据输入部IN连接在前级的触发器电路FF的数据输出部OUT上。并且,从各级的触发器电路FF的数据输出部OUT输出的信号作为与像素阵列20的各行对应的垂直移位脉冲SV而被输入到垂直驱动电路34。因而,垂直移位脉冲SV的电平例如每次驱动时钟VCK上升时移动到后级。
垂直驱动电路34具有按像素阵列20的每行设置的n个单位电路35(35a、35b)以及按与虚拟复位对应的各行设置的k个单位电路36。此外,单位电路35a是与未被实施虚拟复位的行对应的单位电路35,单位电路35b是与对应虚拟复位的行对应的单位电路35。
各单位电路35接受选择信号SELod、SELev中的一个、复位信号RETS、传输信号TXS以及垂直移位脉冲SV,对与垂直移位脉冲SV对应的行的像素PX输出选择信号SEL、复位信号RST以及传输信号TX。此外,选择信号SELod被输入到与第奇数行对应的单位电路35,选择信号SELev被输入到与第偶数行对应的单位电路35。例如,各单位电路35a具有AND电路A1、NAND电路NA1以及AND电路A2。
AND电路A1接受垂直移位脉冲SV以及传输信号TXS。然后,AND电路A1将垂直移位脉冲SV与传输信号TXS的逻辑和结果作为传输信号TX输出到像素PX。NAND电路A1接受垂直移位脉冲SV以及复位信号RETS。然后,NAND电路A1将垂直移位脉冲SV与复位信号RETS的逻辑和结果作为复位信号RST输出到像素PX。
AND电路A2接受选择信号SELod、SELev中的一个以及垂直移位脉冲SV。然后,例如与第奇数行对应的单位电路35的AND电路A2将垂直移位脉冲SV与选择信号SELod的逻辑和结果作为选择信号SEL输出到像素PX。此外,与第偶数行对应的单位电路35的AND电路A2将垂直移位脉冲SV与选择信号SELev的逻辑和结果作为选择信号SEL输出到像素PX。
各单位电路35b接受选择信号SELod、SELev中的一个、复位信号RETS、传输信号TXS、垂直移位脉冲SV以及单位电路36的输出。并且,各单位电路36对与垂直移位脉冲SV对应的行以及由单位电路36选择的行的像素PX输出选择信号SEL、复位信号RET以及传输信号TX。此外,单位电路35b的结构除了对AND电路A1、A2以及N AND电路A1输入的信号以外,与单位电路35a相同。例如,AND电路A1、A2以及NAND电路A1接受单位电路36的输出来代替垂直移位脉冲SV。
各单位电路36接受选择信号SELod、SELev中的一个、垂直移位脉冲SV以及控制信号DS,并将代替垂直移位脉冲SV的脉冲输出到各单位电路35b。此外,选择信号SELod被输入到与第偶数行对应的单位电路36,选择信号SELev被输入到与第奇数行对应的单位电路36。另外,各控制信号DS例如在实施虚拟复位时被设定为高电平。例如,单位电路36在实施虚拟复位时、或者在垂直移位脉冲SV为高电平时输出高电平。
各单位电路36例如具有AND电路A3以及OR电路OR1。AND电路A3接受选择信号SELod、SELev中的一个以及控制信号DS。然后,例如与第奇数行对应的单位电路36的AND电路A3将控制信号DS与选择信号SELev的逻辑和结果输出到OR电路OR1。此外,与第偶数行对应的单位电路36的AND电路A3将控制信号DS与选择信号SELod的逻辑和结果输出到OR电路OR1。由此,例如防止在实施虚拟复位时选择信号SEL变为高电平。
OR电路OR1接受AND电路A3的输出以及垂直移位脉冲SV。然后,OR电路OR1将AND电路A3的输出与垂直移位脉冲SV的逻辑和结果输出到单位电路35b(更详细地说,是AND电路A1、A2以及NAND电路A1)。由此,例如在没有实施虚拟复位时,单位电路36将垂直移位脉冲SV输出到单位电路35。另外,例如在对第奇数行的像素PX实施虚拟复位时,实施虚拟复位的第奇数行的单位电路36将高电平信号输出到单位电路35。同样地,例如在对第偶数行的像素PX实施虚拟复位时,实施虚拟复位的第偶数行的单位电路36将高电平信号输出到单位电路35。
设定部38接受控制信号DCNT,与被实施虚拟复位的行数相应地将控制信号DS输出到各单位电路36。控制信号DCNT例如是表示被实施虚拟复位的行数的信号。例如,在被实施虚拟复位的行数是一行的情况下,设定部38使控制信号DS(1)、DS(2)为高电平。在该结构中,在第奇数行与第偶数行中交替地实施虚拟复位,因此针对一行的虚拟复位选择两个控制信号DS。
这样,垂直驱动电路34根据垂直移位脉冲SV、控制信号DS、控制信号SELod、SELev、RSTS、TXS,生成用于控制像素复位等的驱动对象的行的控制信号SEL、RST、TX。此外,包括移位寄存器的垂直扫描电路30a的结构不限定于本例。例如,垂直扫描电路30a也可以具有将控制信号TX等变换为适当的电压电平的电平位移电路。或者,例如垂直扫描电路30a也可以构成为在单位电路35b的输出侧具有相当于单位电路36的电路,来对应虚拟复位。
图11示出了具有图10所示的垂直扫描电路30a的摄像装置10的驱动定时的一例。此外,图11示出了将像素PX的光电二极管PD在曝光前进行三次复位时的像素PX的驱动定时的一例。图中的星号以及三角形的意思与图3相同。即,图中的星号表示光电二极管PD被复位的情形,三角形表示从像素PX读出信号的情形。
垂直起动信号STV例如是用于控制光电二极管PD的复位的定时的复位定时脉冲STV10以及用于控制从像素PX读出信号的定时的读出定时脉冲STV20。驱动时钟VCK的周期例如与水平期间TH相同。选择信号SELev是选择信号SELod的反转信号。例如,选择信号SELev、SELod的电平与驱动时钟VCK的上升同步地进行变化。另外,例如垂直驱动电路34按每个水平期间TH接受高电平的传输信号TXS。此外,虽然在图11中没有图示,但是复位信号RSTS以及控制信号DS分别被维持在高电平以及低电平。
首先,垂直移位寄存器32接受最初的复位定时脉冲STV10。此外,输出复位定时脉冲STV10使得基于复位定时脉冲STV10生成的垂直移位脉冲SV(1)与选择信号SELod变为彼此相反的电平。
在水平期间TH1中,垂直移位寄存器32在驱动时钟VCK的上升期间使垂直移位脉冲SV(1)从低电平变为高电平。即,在水平期间TH1中,将复位定时脉冲STV10移动了一级的垂直移位脉冲SV(1)在驱动时钟VCK的上升期间从垂直移位寄存器32被输出到垂直驱动电路34。此外,垂直移位脉冲SV(1)被维持高电平直到驱动时钟VCK再次上升为止。
由于选择信号SELod是低电平,因此选择信号SEL(1)被维持低电平。另外,由于复位信号RSTS以及垂直移位脉冲SV(1)这两个是高电平,因此复位信号RST(1)变为低电平。并且,复位信号RST(1)被维持低电平直到垂直移位脉冲SV(1)变为低电平为止。另外,由于垂直移位脉冲SV(1)是高电平,因此在高电平的传输信号TXS被输入到垂直驱动电路34时,传输信号TX(1)变为高电平。并且,传输信号TX(1)在传输信号TXS以及垂直移位脉冲SV(1)这两个是高电平的期间被维持为高电平。
因而,在第一行的像素PX中,图2所示的传输晶体管MTR在传输信号TX(1)为高电平的期间导通,将蓄积在光电二极管PD中的信号电荷传输到浮动漫射FD。由此,光电二极管PD被复位。此外,由于选择信号SEL(1)是低电平,因此被传输到浮动漫射FD的电荷不被读出到垂直信号线22。浮动漫射FD的电荷在复位信号RST(1)为高电平的期间被复位。
这样,在水平期间TH1中,第一行的像素PX的光电二极管PD被复位。此外,在水平期间TH1中,垂直移位脉冲SV(1)以外的垂直移位脉冲SV是低电平,因此第一行以外的控制信号SEL、RST、TX分别被维持为低电平、高电平以及低电平。因此,在第一行以外的像素PX中,浮动漫射FD被复位,但是光电二极管PD不被复位。
这样,垂直驱动电路34为了将光电二极管PD复位,而将选择信号SEL以及复位信号RST设定为低电平,将高电平的传输信号TXS输出到像素PX。
在水平期间TH2中,垂直起动信号STV例如至少在驱动时钟VCK上升之前被维持为低电平。因此,垂直移位寄存器32在驱动时钟VCK的上升期间使垂直移位脉冲SV(1)从高电平变为低电平,使垂直移位脉冲SV(2)从低电平变为高电平。即,在水平期间TH2中,将复位定时脉冲STV10移动了两级的垂直移位脉冲SV(2)在驱动时钟VCK的上升期间从垂直移位寄存器32被输出到垂直驱动电路34。
在选择信号SELev为低电平时,选择信号SEL(2)被维持为低电平。此外,选择信号SELev在驱动时钟VCK的上升期间从高电平变为低电平。另外,由于复位信号RSTS以及垂直移位脉冲SV(2)这两个是高电平,因此复位信号RST(2)变为低电平。并且,复位信号RST(2)被维持为低电平直到垂直移位脉冲SV(2)变为低电平为止。
另外,由于垂直移位脉冲SV(2)是高电平,因此在高电平的传输信号TXS被输入到垂直驱动电路34时,传输信号TX(2)变为高电平。并且,传输信号TX(2)在传输信号TXS以及垂直移位脉冲SV(2)这两个是高电平的期间被维持为高电平。因而,在水平期间TH2中,第二行的像素PX的光电二极管PD被复位。此外,在水平期间TH2中,由于垂直移位脉冲SV(2)以外的垂直移位脉冲SV是低电平,因此在第二行以外的像素PX中,光电二极管PD不被复位。
在水平期间TH2的后半期间中,垂直移位寄存器32接受第二个复位定时脉冲STV10。由此,垂直移位脉冲SV(1)在水平期间TH3变为高电平。
在水平期间TH3中,在驱动时钟VCK的上升期间,垂直移位脉冲SV(1)、SV(3)从低电平变为高电平,垂直移位脉冲SV(2)从高电平变为低电平。即,在水平期间TH3中,垂直移位寄存器32向垂直驱动电路34输出将最初的复位定时脉冲STV10移动了三级的垂直移位脉冲SV(3)、以及将第二个复位定时脉冲STV10移动了一级的垂直移位脉冲SV(1)。由于选择信号SELod是低电平,因此选择信号SEL(1)、SEL(3)被维持为低电平。由此,在水平期间TH3中,对第一行的像素PX的光电二极管PD实施第二次的复位,对第三行的像素PX的光电二极管PD实施第一次的复位。
在水平期间TH4中,垂直起动信号STV例如至少在驱动时钟VCK上升之前被维持为低电平。因此,在水平期间TH4中,垂直移位寄存器32向垂直驱动电路34输出将最初的复位定时脉冲STV10移动了四级的垂直移位脉冲SV(4)、以及将第二个复位定时脉冲STV10移动了两级的垂直移位脉冲SV(2)。
由此,在水平期间TH4中,对第二行的像素PX的光电二极管PD实施第二次的复位,对第四行的像素PX的光电二极管PD实施第一次的复位。此外,在水平期间TH4的后半期间中,垂直移位寄存器32接受第三个复位定时脉冲STV10。由此,垂直移位脉冲SV(1)在水平期间TH5变为高电平。
在水平期间TH5中,垂直移位寄存器32将高电平的垂直移位脉冲SV(1)、SV(3)以及图11中未示出的高电平的垂直移位脉冲SV(5)输出到垂直驱动电路34。由此,在水平期间TH5中,对第一行的像素PX的光电二极管PD实施第三次的复位,对第三行的像素PX的光电二极管PD实施第二次的复位,对第五行的像素PX的光电二极管PD实施第一次的复位。
此外,水平期间TH5的垂直移位脉冲SV(1)是将第三个复位定时脉冲STV10移动了一级的信号。另外,水平期间TH5的垂直移位脉冲SV(3)、SV(5)是将水平期间TH4的垂直移位脉冲SV(2)、SV(4)分别移动了一级的信号。即,水平期间TH5的垂直移位脉冲SV(5)是将最初的复位定时脉冲STV10移动了五级的信号,水平期间TH5的垂直移位脉冲SV(3)是将第二个复位定时脉冲STV10移动了三级的信号。
这样,三个复位定时脉冲STV10按每个水平期间TH依次移动直到被传递到垂直移位寄存器32的最终级的触发器电路FF为止。由此,所有行的像素PX的光电二极管被复位三次。从输出第三个复位定时脉冲STV10起曝光时间TS之后(在图中是水平期间TH7的后半期间),垂直移位寄存器32接受读出定时STV20。此外,读出定时STV20例如曝光时间TS变为奇数次的水平期间TH那样进行输出。如果满足该条件,则曝光时间TS也可以不是三个水平期间TH。
在水平期间TH8中,垂直移位寄存器32在驱动时钟VCK的上升期间使垂直移位寄存器SV(1)从低电平变为高电平。即,在水平期间TH8中,将读出定时脉冲STV20移动了一级的垂直移位寄存器SV(1)在驱动时钟VCK的上升期间从垂直移位寄存器32被输出到垂直驱动电路34。
另外,在水平期间TH8中,垂直移位寄存器32将高电平的垂直移位脉冲SV(4)以及在图11未图示的高电平的垂直移位脉冲SV(4)、SV(6)、SV(8)输出到垂直驱动电路34。此外,垂直移位脉冲SV(4)、SV(6)、SV(8)是将三个复位定时脉冲STV10分别进行了移动的信号。
由于选择信号SELod是高电平,因此选择信号SEL(1)从低电平变为高电平。另外,由于复位信号RSTS以及垂直移位脉冲SV(1)这两个都是高电平,因此复位信号RST(1)变为低电平。由此,在第一行的像素PX中,图2所示的像素选择晶体管MSE导通。此外,选择信号SEL(1)被维持高电平直到垂直移位脉冲SV(1)以及选择信号SELod中的一个变为低电平为止。
由于垂直移位脉冲SV(1)为高电平,因此传输信号TX(1)变为高电平。由此,在第一行的像素PX中,传输晶体管MTR在传输信号TX(1)未高电平的期间导通,将蓄积在光电二极管PD中的信号电荷传输到浮动漫射FD。
由于选择信号SEL(1)是高电平,因此与被传输到浮动漫射FD的电荷对应的信号从像素PX被读出到垂直信号线22。这样,垂直驱动电路34为了从像素PX读出信号,而将选择信号SEL以及复位信号RST分别设定为高电平以及低电平,将高电平的传输信号TX输出到像素PX。即,读出动作的控制信号除了选择信号SEL是高电平以外,与像素复位的控制信号相同。
另外,由于选择信号SELev是低电平,因此选择信号SEL(4)以及在图11中未图示的选择信号SEL(6)、SEL(8)被维持为低电平。即,作为用于将光电二极管PD复位的控制信号,垂直驱动电路34将低电平的选择信号SEL、低电平的复位信号RST以及高电平的传输信号TX输出到第四行、第六行以及第八行的像素PX。
这样,在水平期间TH8中,第一行的像素PX的信号被读出到垂直信号线22,第四行、第六行以及第八行的光电二极管PD被复位。即,在第一行的读出动作的开始到最后一行的读出动作的结束为止的读出期间中的、例如对第n行的像素PX实施第一次的像素复位之前,以每隔一行形成的三行为单位对曝光前的像素PX实施像素复位。
因而,例如在对曝光前的像素PX实施像素复位的行数减少一行时,图10所示的控制信号DS(1)、DS(2)被维持为高电平,在第一行以及第二行中的任一行中实施虚拟复位。例如,在第奇数行实施像素复位时,在第一行实施虚拟复位,在第偶数行实施像素复位时,在第二行实施虚拟复位。然后,随着对曝光前的像素PX实施像素复位的行数的减少,被实施虚拟复位的行数增加。
此外,在读出期间的中途实施用于下一摄影的像素复位的情况下,例如只要在实施第六行的像素复位之前将与第一行至第六行分别对应的控制信号DS维持为高电平即可。由此,在读出期间的中途实施用于下一摄影的像素复位时也同样能够使在各行的读出动作的期间实施的像素复位的行数固定(例如三行)。因而,在图10所示的结构中,也能够获得与上述的实施方式相同的效果。

Claims (3)

1.一种摄像装置,其特征在于,
其具备:
像素阵列,其将像素配置成二维矩阵状,上述像素具有生成与入射光相应的信号电荷并进行蓄积的光电变换部;以及
垂直扫描电路,按每个选择行实施上述光电变换部的复位,并按每个选择行实施上述像素的信号的读出,在实施上述读出的读出期间,与针对曝光前的上述光电变换部实施复位的行数的变化相应地,针对上述读出已结束的任意行的上述光电变换部实施复位,以使被实施上述光电变换部的复位的行数在各行的上述读出期间变得固定。
2.根据权利要求1所述的摄像装置,其特征在于,
上述任意行是光学黑色区域的行。
3.根据权利要求2所述的摄像装置,其特征在于,
上述任意行从上述信号最初被读出的行开始被依次选择。
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Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107005628A (zh) * 2014-12-23 2017-08-01 英特尔公司 卷帘快门相机和动态闪光灯的同步
CN107018338A (zh) * 2016-01-22 2017-08-04 松下知识产权经营株式会社 摄像装置
CN107079119A (zh) * 2014-12-19 2017-08-18 奥林巴斯株式会社 内窥镜以及内窥镜系统
CN108111775A (zh) * 2013-02-01 2018-06-01 浜松光子学株式会社 图像取得装置以及摄像装置
CN110463185A (zh) * 2017-03-22 2019-11-15 富士胶片株式会社 摄像装置、摄像方法及摄像程序
CN110809883A (zh) * 2019-09-25 2020-02-18 深圳市汇顶科技股份有限公司 电子装置、图像传感器及其像素阵列和操作方法
CN112738430A (zh) * 2020-12-30 2021-04-30 长春长光辰芯光电技术有限公司 可切换像素结构
CN113574408A (zh) * 2019-03-27 2021-10-29 松下知识产权经营株式会社 固体摄像装置

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6192469B2 (ja) * 2013-10-01 2017-09-06 オリンパス株式会社 撮像装置
US9712774B1 (en) * 2016-01-14 2017-07-18 Omnivision Technologies, Inc. Method and system for implementing dynamic ground sharing in an image sensor with pipeline architecture
JP6992877B2 (ja) * 2018-03-30 2022-01-13 株式会社ニコン 撮像素子および撮像装置
US20190310373A1 (en) * 2018-04-10 2019-10-10 Rosemount Aerospace Inc. Object ranging by coordination of light projection with active pixel rows of multiple cameras

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000125203A (ja) * 1998-10-14 2000-04-28 Matsushita Electronics Industry Corp 増幅型固体撮像装置およびその駆動方法
CN1981517A (zh) * 2004-07-06 2007-06-13 松下电器产业株式会社 固体摄像装置
US20090180014A1 (en) * 2008-01-10 2009-07-16 Canon Kabushiki Kaisha Solid-state imaging apparatus, imaging system, and drive method of solid-state imaging apparatus

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100352757B1 (ko) * 1998-06-02 2002-09-16 가부시끼가이샤 도시바 고속도 동작 고체 촬상 장치
EP1143706A3 (en) * 2000-03-28 2007-08-01 Fujitsu Limited Image sensor with black level control and low power consumption
US7079178B2 (en) * 2001-02-20 2006-07-18 Jaroslav Hynecek High dynamic range active pixel CMOS image sensor and data processing system incorporating adaptive pixel reset
JP4354854B2 (ja) * 2004-03-17 2009-10-28 富士通マイクロエレクトロニクス株式会社 固体撮像装置の駆動方法及び固体撮像装置
JP4687155B2 (ja) * 2005-03-09 2011-05-25 ソニー株式会社 固体撮像装置およびその駆動方法
JP2007235545A (ja) * 2006-03-01 2007-09-13 Konica Minolta Holdings Inc 撮像ユニット
JP5163935B2 (ja) 2007-05-17 2013-03-13 ソニー株式会社 イメージセンサ
JP4991494B2 (ja) * 2007-11-19 2012-08-01 キヤノン株式会社 撮像装置
JP5224925B2 (ja) * 2008-06-18 2013-07-03 キヤノン株式会社 撮像装置
JP5302644B2 (ja) * 2008-12-03 2013-10-02 キヤノン株式会社 撮像装置、及び撮像システム

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000125203A (ja) * 1998-10-14 2000-04-28 Matsushita Electronics Industry Corp 増幅型固体撮像装置およびその駆動方法
CN1981517A (zh) * 2004-07-06 2007-06-13 松下电器产业株式会社 固体摄像装置
US20090180014A1 (en) * 2008-01-10 2009-07-16 Canon Kabushiki Kaisha Solid-state imaging apparatus, imaging system, and drive method of solid-state imaging apparatus

Cited By (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108111775A (zh) * 2013-02-01 2018-06-01 浜松光子学株式会社 图像取得装置以及摄像装置
US10602087B2 (en) 2013-02-01 2020-03-24 Hamamatsu Photonics K.K Image acquisition device, and imaging device
CN108111775B (zh) * 2013-02-01 2020-04-07 浜松光子学株式会社 图像取得装置以及摄像装置
CN107079119A (zh) * 2014-12-19 2017-08-18 奥林巴斯株式会社 内窥镜以及内窥镜系统
US10638068B2 (en) 2014-12-19 2020-04-28 Olympus Corporation Endoscope and endoscope system
CN107005628A (zh) * 2014-12-23 2017-08-01 英特尔公司 卷帘快门相机和动态闪光灯的同步
CN107005628B (zh) * 2014-12-23 2021-03-12 英特尔公司 卷帘快门相机和动态闪光灯同步的装置、方法、设备
CN107018338B (zh) * 2016-01-22 2021-01-29 松下知识产权经营株式会社 摄像装置
CN107018338A (zh) * 2016-01-22 2017-08-04 松下知识产权经营株式会社 摄像装置
CN110463185A (zh) * 2017-03-22 2019-11-15 富士胶片株式会社 摄像装置、摄像方法及摄像程序
CN110463185B (zh) * 2017-03-22 2021-09-03 富士胶片株式会社 摄像装置、摄像方法及存储介质
CN113574408A (zh) * 2019-03-27 2021-10-29 松下知识产权经营株式会社 固体摄像装置
CN110809883A (zh) * 2019-09-25 2020-02-18 深圳市汇顶科技股份有限公司 电子装置、图像传感器及其像素阵列和操作方法
CN110809883B (zh) * 2019-09-25 2021-12-21 深圳市汇顶科技股份有限公司 电子装置、图像传感器及其像素阵列和操作方法
CN112738430A (zh) * 2020-12-30 2021-04-30 长春长光辰芯光电技术有限公司 可切换像素结构
CN112738430B (zh) * 2020-12-30 2023-05-26 长春长光辰芯微电子股份有限公司 可切换像素结构

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Publication number Publication date
JP2012231397A (ja) 2012-11-22
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US8780249B2 (en) 2014-07-15

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