JP2005184358A - Solid state imaging apparatus and method for reading pixel signal - Google Patents

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JP2005184358A JP2003421140A JP2003421140A JP2005184358A JP 2005184358 A JP2005184358 A JP 2005184358A JP 2003421140 A JP2003421140 A JP 2003421140A JP 2003421140 A JP2003421140 A JP 2003421140A JP 2005184358 A JP2005184358 A JP 2005184358A
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Koichi Hirata
孝市 平田
Nobuo Nakamura
信男 中村
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent the bad effect of the pixel which is not read when segmenting a pixel region. <P>SOLUTION: When reading of pixel signal and resetting of a pixel with a part of an effective pixel region, only resetting of pixel is performed with a column containing no pixel for which pixel signal is read within the effective pixel region. Thus, all pixels in the effective pixel region are reset at prescribed respective timing, causing no pixel where electric charge is continuously accumulated with no resetting. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、例えばCMOSイメージセンサ等の固体撮像画素を用いた画素センサを有する固体撮像装置、及びその画素信号読み出し方法に関するものである。   The present invention relates to a solid-state imaging device having a pixel sensor using a solid-state imaging pixel such as a CMOS image sensor, and a pixel signal reading method thereof.

特開2001−86391号公報JP 2001-86391 A 特開2003−189184号公報JP 2003-189184 A

例えばCMOSイメージセンサ等の固体撮像素子を用いた固体撮像装置(カメラ装置)においては、固体撮像素子が行方向及び列方向にアレイ状に配されることで、1画面を形成する各画素を有する画素センサ部が形成される。
また固体撮像装置の分野においては、例えば日本や北米で普及しているNTSC方式(Standers Definition:SD規格)と高詳細なHDTV方式(High Definition TV:HD規格)の両方など、複数の映像信号規格に対応することが近年重要となっている。
この場合において、例えば固体撮像装置にSD規格用とHD規格用の別々の撮像素子を搭載することは、コスト的、構成的に不利であることから、1つの撮像素子アレイを用いて、SD規格撮像とHD規格撮像を使い分けることが適切である。
そして例えばCMOSイメージセンサとして1つの撮像素子アレイにおいてSD規格とHD規格とを両立させたい場合、予め片方の規格の画素配列で撮像素子アレイを作り、他方の規格で使用する時は、撮像素子アレイ内で領域を切り出して読み出しを行う手法が考えられる。
For example, in a solid-state image pickup device (camera device) using a solid-state image pickup device such as a CMOS image sensor, the solid-state image pickup devices are arranged in an array in the row direction and the column direction, and each pixel forms one screen. A pixel sensor unit is formed.
In the field of solid-state imaging devices, for example, a plurality of video signal standards such as both the NTSC system (Standers Definition: SD standard) and the high-definition HDTV system (High Definition TV: HD standard) that are widely used in Japan and North America. In recent years, it has become important to deal with.
In this case, for example, mounting separate image sensors for the SD standard and the HD standard in a solid-state imaging device is disadvantageous in terms of cost and configuration, and therefore, using one image sensor array, the SD standard is used. It is appropriate to use imaging and HD standard imaging properly.
For example, when it is desired to make both the SD standard and the HD standard compatible in one image sensor array as a CMOS image sensor, an image sensor array is created in advance with a pixel array of one standard, and when using the other standard, the image sensor array A method may be considered in which a region is cut out and read out.

図22に撮像素子アレイ(画素アレイ)の領域構造を示した。
図22(a)は、撮像素子アレイの有効領域(画素信号読出に使用される有効画素領域)として、SD規格に合わせて行方向:列方向に4:3の画素配列が形成されている状態を示している。つまりSD規格のアスペクト比4:3に準拠した撮像素子アレイの場合である。
なお、有効領域の周囲にはOPB(オプティカルブラック)領域としての画素が形成される。
OPB領域とは、遮光マスクにより受光不能としたり、製造プロセスにより受光しても電荷が蓄積されないようにするなどし、出力される画素信号のレベルが常に規定の黒レベルとなるようにした領域である。
一方、有効領域の画素は、当然ながら、入射光に応じて電荷が蓄積され、その電荷に応じた画素信号を出力するものとなる。
この図22(a)のSD規格準拠の撮像素子アレイを用いて、アスペクト比16:9のHD規格の撮像画像信号を得ようとする場合、例えば図22(b)の領域Aとして示すように、有効領域内で所定数の行を切り出すことになる。即ち16:9となる領域Aの各画素から画素信号を読み出して、1画面を形成する撮像画像信号を得る。領域Bの画素については画素信号の読出は行わない。
FIG. 22 shows a region structure of the image sensor array (pixel array).
FIG. 22A shows a state where a 4: 3 pixel array is formed in the row direction: column direction in accordance with the SD standard as an effective area of the image sensor array (an effective pixel area used for pixel signal readout). Is shown. In other words, this is the case of an image sensor array compliant with the SD standard aspect ratio 4: 3.
A pixel as an OPB (optical black) region is formed around the effective region.
The OPB area is an area in which the level of the output pixel signal is always a prescribed black level by making it impossible to receive light with a light-shielding mask or by preventing charges from being accumulated even if light is received by a manufacturing process. is there.
On the other hand, as a matter of course, the pixels in the effective region accumulate charges according to incident light and output pixel signals according to the charges.
When trying to obtain an HD-standard captured image signal with an aspect ratio of 16: 9 using the SD-standard-compliant image sensor array in FIG. 22A, for example, as shown as region A in FIG. A predetermined number of lines are cut out in the effective area. That is, a pixel signal is read from each pixel in the region A that is 16: 9, and a captured image signal that forms one screen is obtained. Pixel signals are not read out for the pixels in region B.

また図22(c)は、撮像素子アレイの有効領域が、HD規格に合わせて行方向:列方向に16:9の画素配列として形成されている状態を示している。つまりHD規格のアスペクト比16:9に準拠した撮像素子アレイの場合である。
この図22(c)のHD規格準拠の撮像素子アレイを用いて、アスペクト比4:3のSD規格の撮像画像信号を得ようとする場合、例えば図22(d)の領域Aとして示すように、有効領域内で所定数の列を切り出すことになる。即ち4:3となる領域Aの各画素から画素信号を読み出して、1画面を形成する撮像画像信号を得る。この場合も領域Bの画素については画素信号の読出は行わない。
FIG. 22C shows a state in which the effective area of the image sensor array is formed as a 16: 9 pixel array in the row direction and the column direction in accordance with the HD standard. In other words, this is the case of an image sensor array that complies with the 16: 9 aspect ratio of the HD standard.
When trying to obtain an SD standard captured image signal with an aspect ratio of 4: 3 using the HD standard compliant image sensor array in FIG. 22C, for example, as shown as region A in FIG. A predetermined number of rows are cut out in the effective area. That is, a pixel signal is read from each pixel in the area A that is 4: 3, and a captured image signal that forms one screen is obtained. Also in this case, pixel signals are not read out for the pixels in the region B.

なお、このようなSD/HD規格の共用のためではないが、有効領域の一部の画素について読出を行う技術については、例えば上記特許文献1,2に縮小読出や間引き読出として記載されている。   Although not for sharing the SD / HD standard, a technique for reading out a part of pixels in the effective area is described in, for example, the above-mentioned Patent Documents 1 and 2 as reduced reading or thinning reading. .

ここでCMOSイメージセンサの構成の一例を図23(a)に示す。図のように、1つの画素は、例えば入射光に応じた電荷を蓄積するフォトダイオードPDと、選択トランジスタTR1、リセットトランジスタTR2、増幅トランジスタTR3を有して構成される。
通常、画素のシャッター動作はHブランキング期間に行う。Hブランキング期間で、読み出す画素の行を選択し、選択行の各画素から画素信号を読み、カラム処理部、例えばCDS(相関2重サンプリング)回路部へ転送する。その次に、各画素のリセット動作を行う。つまりフォトダイオードPDとフローティングディフュージョンFDをリセットし初期化する。
初期化されたフォトダイオードPDは入射光を受け、電荷の蓄積を開始し、次の読み出し時に行が選択されるまで蓄積を続ける。
An example of the configuration of the CMOS image sensor is shown in FIG. As shown in the figure, one pixel includes, for example, a photodiode PD that accumulates charges according to incident light, a selection transistor TR1, a reset transistor TR2, and an amplification transistor TR3.
Normally, the pixel shutter operation is performed during the H blanking period. In the H blanking period, a row of pixels to be read is selected, a pixel signal is read from each pixel in the selected row, and transferred to a column processing unit, for example, a CDS (correlated double sampling) circuit unit. Next, a reset operation for each pixel is performed. That is, the photodiode PD and the floating diffusion FD are reset and initialized.
The initialized photodiode PD receives incident light, starts accumulating charges, and continues accumulating until a row is selected at the next reading.

この場合、行方向に並ぶ画素においては、図に示す信号TG、信号RST、信号SELは共通に与えられる。詳しくは後に図2でも説明するが、或る選択された行の各画素に対して、まず信号RSTが与えられて、それらの画素からリセットレベルの読出(P相読出)が行われ、次に信号TGが与えられて信号レベルの読出(D相読出)が行われる。この信号レベルとリセットレベルの差分がCDS回路部で検出される画素信号となる。その後、信号TG、信号RSTが同時に与えられることで、その行の各画素は、上記初期化として全てリセット(画素リセット)される。   In this case, in the pixels arranged in the row direction, the signal TG, the signal RST, and the signal SEL shown in FIG. As will be described in detail later with reference to FIG. 2, a signal RST is first applied to each pixel in a selected row, and reset level reading (P-phase reading) is performed from these pixels. Signal level is read (D-phase read) by applying signal TG. The difference between the signal level and the reset level is a pixel signal detected by the CDS circuit unit. Thereafter, the signal TG and the signal RST are simultaneously applied, so that all pixels in the row are reset (pixel reset) as the initialization.

このような読出動作が行われるため、読出のために選択された行の各画素は、読出と共に画素リセットが行われるものとなる。
この点を踏まえて、図22(b)のようなHD規格読出を行う場合を考える。図22(b)の場合、領域Aの各行に対して上記の読出動作を実行させ、一方、領域Bの各行に対しては読出を実行させない。つまり、有効領域内であるにもかかわらず、画素信号読出時に全く選択されない行が存在する。そして上記のように画素は、行が選択されて画素信号読出が行われる際に画素リセットも行われるが、領域Bの各行の画素は、行が選択されないことから、HD規格読出時には画素リセットが行われる機会がないことになる。
Since such a reading operation is performed, each pixel in the row selected for reading is subjected to pixel reset as well as reading.
Considering this point, consider the case of performing HD standard reading as shown in FIG. In the case of FIG. 22B, the above read operation is executed for each row in the region A, while the read operation is not executed for each row in the region B. In other words, there is a row that is not selected at all when the pixel signal is read out even though it is within the effective region. As described above, the pixel is reset when the pixel signal is read out when the row is selected. However, since the row is not selected for each pixel in the region B, the pixel reset is performed during the HD standard reading. There will be no opportunity to be done.

このように領域Bの各画素で画素リセットが行われないことから次のような問題が生ずる。
図23(b)に画素の断面構成示す。図のように例えばP型シリコン基板におけるN型拡散層が配されて、フォトダイオードPD、選択トランジスタTR1、リセットトランジスタTR2が形成される。ここで領域Bの画素で画素リセットが行われないと図中(1)〜(5)として示す動作で、その悪影響が発生する。
(1)上記の領域Bの行の画素は有効領域であるため、その画素のフォトダイオードPDには光が常にあたり続ける。
(2)すると、その画素は画素リセットが行われないため、画素内のフォトダイオードPDは常に光電変換を続け、電荷がオーバーフローする。
(3)電荷のオーバーフローの影響で、フローティングディフュージョン(FD)の電位が変化する。
(4)FD電位の変動によって増幅トランジスタTR3が動作する。
(5)増幅トランジスタTR3の動作により、画素信号の信号ラインである垂直信号線VLの電位変化が生ずる。
As described above, since the pixel reset is not performed in each pixel in the region B, the following problem occurs.
FIG. 23B shows a cross-sectional configuration of the pixel. As shown in the figure, for example, an N-type diffusion layer in a P-type silicon substrate is arranged to form a photodiode PD, a selection transistor TR1, and a reset transistor TR2. If pixel reset is not performed on the pixels in the region B, the adverse effects occur in the operations shown as (1) to (5) in the figure.
(1) Since the pixels in the row of the region B are effective regions, light always strikes the photodiode PD of the pixel.
(2) Then, since the pixel is not reset, the photodiode PD in the pixel always performs photoelectric conversion, and the charge overflows.
(3) The potential of the floating diffusion (FD) changes due to the influence of charge overflow.
(4) The amplification transistor TR3 operates due to the fluctuation of the FD potential.
(5) The potential of the vertical signal line VL that is a signal line of the pixel signal is generated by the operation of the amplification transistor TR3.

垂直信号線VLには全ての行の同列の画素が接続されているため、このような領域Bの画素による垂直信号線の電位変動は、そのときに読出を行っている行の画素からの画素信号に影響を与えてしまうことになる。
このように、領域Bの画素がリセットされないことで、領域Aからの画素信号に悪影響を与えてしまい、信号品質を損ね、ひいては画質劣化につながる。
Since the pixels in the same column in all rows are connected to the vertical signal line VL, the potential fluctuation of the vertical signal line due to the pixels in the region B is a pixel from the pixel in the row that is being read at that time. This will affect the signal.
As described above, since the pixels in the region B are not reset, the pixel signal from the region A is adversely affected, the signal quality is deteriorated, and the image quality is deteriorated.

また、画素リセットが行われず、常に光が当たり続けて電荷が生成されるということは、画素内のフォトダイオードPD、転送ゲート(TR1〜TR3)の劣化要因ともなる。   Further, the fact that the pixel reset is not performed and the light is always applied and the electric charge is generated also causes deterioration of the photodiode PD and the transfer gates (TR1 to TR3) in the pixel.

このような問題に対しては、例えば図22(b)のようにHD規格の読出を行う場合でも有効領域の全画素について読出(及び画素リセット)を行わせ、データとして出力する時に、HD規格とは無関係な部分(つまり領域Bの画素からの画素信号)を出力しないという方法が考えられる。この方法であれば、領域Bの画素も画素リセットされるため、上記問題を解消できる。しかしながらこの場合、全行の読出を行うことから、フレームレートを上げられないという欠点があり、HD規格で必要な高精細な映像のための高フレームレート動作が難しくなってしまう。   To deal with such a problem, for example, even when HD standard readout is performed as shown in FIG. 22B, all pixels in the effective region are read (and pixel reset) and output as data. A method of not outputting a portion unrelated to (that is, a pixel signal from a pixel in the region B) is conceivable. With this method, the pixels in the region B are also reset, so that the above problem can be solved. However, in this case, since all the lines are read out, there is a disadvantage that the frame rate cannot be increased, which makes it difficult to perform a high frame rate operation for high-definition video required by the HD standard.

なお、図22(d)のようにHD規格の有効領域からSD規格読出のために領域Aの画素を読み出す場合には、上記問題は発生しない。即ち、図22(d)の場合、領域Aは有効画素の全行にわたっており、この領域Aの画素の読出時に、領域Bの画素も画素リセットされるためである。   Note that the above problem does not occur when the pixels in the region A are read out from the HD standard effective region for SD standard readout as shown in FIG. That is, in the case of FIG. 22D, the region A covers all rows of effective pixels, and the pixels in the region B are also reset when the pixels in the region A are read.

本発明では、上記のようにSD規格の画素配列で構成されている撮像素子をHD規格として使用するときなど、読出のために選択されない行が発生する場合に、その行の画素について適切にリセットが行われるようにし、リセットが行われないことによる悪影響を防止することを目的とする。   In the present invention, when a row that is not selected for reading occurs, such as when an image sensor configured with an SD standard pixel array as described above is used as an HD standard, the pixels in that row are appropriately reset. The purpose is to prevent the adverse effects caused by the fact that the reset is not performed.

このため本発明の固体撮像装置は、固体撮像素子が行方向及び列方向にアレイ状に配されて成り、上記各固体撮像素子が入射光に応じて蓄積された電荷に基づく画素信号を得る画素センサ手段と、上記画素センサ手段の行を選択し、選択行の各列の固体撮像素子から上記画素信号の読み出しを実行させる垂直走査手段と、上記垂直走査手段によって読み出された上記画素信号に対する処理を行って撮像画像信号を出力する出力手段とを備える。そして上記垂直走査手段は、上記画素センサ手段の有効画素領域の内の一部について上記画素信号の読出及び画素リセットを実行させる際に、上記有効画素領域内で、画素信号の読出が行われる画素を含まない行に対して、画素リセットのみを実行させる。   For this reason, the solid-state imaging device of the present invention is a pixel in which the solid-state imaging devices are arranged in an array in the row direction and the column direction, and each of the solid-state imaging devices obtains a pixel signal based on the charge accumulated according to incident light. A sensor means, a vertical scanning means for selecting a row of the pixel sensor means, and reading out the pixel signal from the solid-state imaging device in each column of the selected row; and the pixel signal read by the vertical scanning means Output means for performing processing and outputting a captured image signal. The vertical scanning unit is a pixel from which the pixel signal is read out in the effective pixel region when the pixel signal is read out and the pixel reset is executed on a part of the effective pixel region of the pixel sensor unit. Only a pixel reset is executed for a row that does not contain.

この場合上記垂直走査手段は、上記画素信号の読出及び画素リセットを実行させる行を選択する読み出しアドレスデコーダと、 画素リセットのみを実行させる行を順次選択するリセットアドレスデコーダとを備える。
又は、上記垂直走査手段は、上記画素信号の読出及び画素リセットを実行させる行を選択する読み出しアドレスデコーダと、画素信号の読出が行われる画素を含まない行を一括選択する一括リセット回路とを備える。
In this case, the vertical scanning means includes a read address decoder for selecting a row for executing reading of the pixel signal and pixel reset, and a reset address decoder for sequentially selecting a row for executing only pixel reset.
Alternatively, the vertical scanning unit includes a read address decoder that selects a row on which the pixel signal is read and a pixel reset is performed, and a batch reset circuit that collectively selects a row that does not include a pixel on which the pixel signal is read. .

画素信号の読出が行われる画素を含まない行に対する画素リセットのタイミングは次のようにする。
即ち、制御用通信期間とフレーム読出期間から成るフレーム周期単位において、上記制御用通信期間に行われる。
或いは、通常の読出を行うフレーム読出期間に行われるようにする。
また、上記画素センサ手段の1行の読出動作を行うライン読出期間が、選択された行の画素から画素信号を垂直転送して読み出すカラム読出期間と、該カラム読出期間に読み出された画素信号を順次水平転送して1行分の撮像画像信号として出力する水平転送期間とから成る場合、画素信号の読出が行われる画素を含まない行に対する画素リセットは、上記水平転送期間に行われるようにする。
The pixel reset timing for the row not including the pixel from which the pixel signal is read is as follows.
That is, the control communication period is performed in a frame period unit composed of a control communication period and a frame readout period.
Alternatively, it is performed during a frame reading period in which normal reading is performed.
The line reading period for performing the reading operation of one row of the pixel sensor means includes a column reading period for reading out a pixel signal from a pixel in a selected row by vertical transfer, and a pixel signal read in the column reading period. Are sequentially transferred horizontally and output as a picked-up image signal for one row, pixel reset for a row not including a pixel from which a pixel signal is read is performed during the horizontal transfer period. To do.

また上記画素センサ手段は、上記有効画素領域が行方向と列方向に4:3の画素配列とされているとともに、上記垂直走査手段は、上記有効画素領域内から切り出される16:9の領域について上記画素信号の読出及び画素リセットを実行させる際に、上記有効画素領域内で、上記16:9の領域に含まれない行に対して、画素リセットのみを実行させる。   In the pixel sensor means, the effective pixel area is arranged in a 4: 3 pixel array in the row direction and the column direction, and the vertical scanning means is used for a 16: 9 area cut out from the effective pixel area. When the readout of the pixel signal and the pixel reset are executed, only the pixel reset is executed for the rows not included in the 16: 9 region in the effective pixel region.

本発明の画素信号読み出し方法は、固体撮像素子が行方向及び列方向にアレイ状に配されて成り、上記各固体撮像素子が入射光に応じて蓄積された電荷に基づく画素信号を得る画素センサ手段に対して、上記画素センサ手段の有効画素領域の内の一部について上記画素信号の読出及び画素リセットを実行させる際に、上記有効画素領域内で、画素信号の読出が行われる画素を含まない行に対して、画素リセットのみを実行させる。   A pixel signal reading method according to the present invention is a pixel sensor in which solid-state image sensors are arranged in an array in the row direction and the column direction, and each solid-state image sensor obtains a pixel signal based on charges accumulated according to incident light. Means for reading out the pixel signal and resetting the pixel signal for a part of the effective pixel area of the pixel sensor means in the effective pixel area. Only a pixel reset is executed for a row that does not exist.

以上の本発明によれば、画素センサ手段の所要行について、画素信号の読出を伴わない画素リセットを実行させることができる。そして例えば有効画素領域がSD規格の画素配列とされた画素センサ手段からHD規格の撮像画像信号を得るために、有効画素領域の内の一部について画素信号の読出及び画素リセットを実行させる際に、上記有効画素領域内で、画素信号の読出が行われる画素を含まない行に対して、画素リセットのみを行うことで、有効画素領域内でリセットされない画素を発生させないようにできる。   According to the present invention described above, it is possible to execute pixel reset without reading pixel signals for a required row of the pixel sensor means. For example, in order to obtain an HD-standard captured image signal from pixel sensor means whose effective pixel area is an SD-standard pixel array, when reading out a pixel signal and resetting a pixel in a part of the effective pixel area In the effective pixel region, only pixel reset is performed on a row that does not include a pixel from which a pixel signal is read, so that a pixel that is not reset in the effective pixel region can be prevented from being generated.

本発明によれば、有効画素領域の内の一部について画素信号の読出及び画素リセットを実行させる際に、上記有効画素領域内で、画素信号の読出が行われる画素を含まない行に対しては画素リセットのみを行うため、有効画素領域内の全ての画素は、それぞれ所定のタイミングで画素リセットが行われる。つまり、リセットされずに継続して電荷が蓄積される画素は発生しないため、それによる画素信号への悪影響は解消され、品質の良い撮像画像信号を得ることができる。またリセットされないことによる画素の劣化進行も防止されるため、信頼性も向上される。
さらに、例えばSD規格の画素配列とされた画素センサ手段からHD規格の撮像画像信号を得る場合など、画素センサ手段の一部の領域を切り出す場合に、全画素のリセットを目的として有効画素領域の全ての行について読出動作を実行させる必要もなくなるため、フレームレートを上げることも容易となる。特にHD規格の高精細な映像のための高フレームレートの動作を行うことにも好適である。
According to the present invention, when pixel signal readout and pixel reset are executed for a part of the effective pixel region, the row in the effective pixel region that does not include the pixel from which the pixel signal is read out. Since only pixel reset is performed, pixel reset is performed at a predetermined timing for all the pixels in the effective pixel region. That is, since no pixel is generated in which charges are continuously accumulated without being reset, an adverse effect on the pixel signal is eliminated, and a high-quality captured image signal can be obtained. Further, since the deterioration of the pixel due to not being reset is prevented, the reliability is also improved.
Further, when a part of the pixel sensor unit is cut out, for example, when an HD standard captured image signal is obtained from a pixel sensor unit having an SD standard pixel array, the effective pixel region is reset for the purpose of resetting all pixels. Since it is not necessary to execute the read operation for all the rows, it is easy to increase the frame rate. In particular, it is also suitable for performing a high frame rate operation for HD standard high-definition video.

以下、本発明の実施の形態として、CMOSセンサアレイを用いた固体撮像装置について、次の順序で説明する。

1.固体撮像装置の要部の構成
2.垂直走査回路の構成
3.通信期間での画素リセット
4.フレーム読出期間での画素リセット
5.水平転送期間での画素リセット
6.実施の形態の効果及び変形例
Hereinafter, as an embodiment of the present invention, a solid-state imaging device using a CMOS sensor array will be described in the following order.

1. 1. Configuration of main part of solid-state imaging device 2. Configuration of vertical scanning circuit 3. Pixel reset during communication period 4. Pixel reset during frame readout period 5. Pixel reset in horizontal transfer period Effects and modifications of the embodiment

1.固体撮像装置の要部の構成

図1は本実施の形態の固体撮像装置の要部のブロック図である。
図1における画素アレイ1には、図示しないレンズ系によって被写体からの光が入射される。この画素アレイ1は例えばCMOSセンサアレイとされ、固体撮像素子(CMOSセンサ)としての撮像画素GSが、行方向及び列方向に多数配されて形成されている。ここでは行数はn行、列数はm列としている。
なお、この画素アレイ1は、図4(a)に示すように、OPB領域と有効領域とを有する。上述したようにOPB領域とは、黒レベルの信号を得るための画素が配された領域であり、例えば光は入射されない構成とされている。一方有効領域は、入射光に応じた画素信号を出力する画素が配された領域である。そして本例の場合、有効領域は行方向:列方向に画素が4:3の割合で配設されており、即ちSD規格の画面に即した構成とされている。
1. Configuration of main parts of solid-state imaging device

FIG. 1 is a block diagram of a main part of the solid-state imaging device of the present embodiment.
Light from a subject is incident on the pixel array 1 in FIG. 1 by a lens system (not shown). The pixel array 1 is, for example, a CMOS sensor array, and is formed by arranging a large number of imaging pixels GS as solid-state imaging elements (CMOS sensors) in the row direction and the column direction. Here, the number of rows is n and the number of columns is m.
The pixel array 1 has an OPB area and an effective area as shown in FIG. As described above, the OPB region is a region where pixels for obtaining a black level signal are arranged, and is configured such that, for example, no light is incident thereon. On the other hand, the effective area is an area where pixels that output pixel signals corresponding to incident light are arranged. In the case of this example, the effective area has pixels arranged in a ratio of 4: 3 in the row direction: column direction, that is, the configuration conforms to the screen of the SD standard.

図1の垂直走査回路3は、タイミングジェネレータ2から供給されるアドレス及び制御信号に基づいて、画素アレイ1における行を選択し、走査を行う。詳しくは後述するが、本例では有効領域の画素に対して列並列方式で読出を行うように、各行を順次選択する走査を行うとともに、例えば上記4:3の有効領域の画素アレイ1から16:9の領域を切り出してHD規格の撮像画像信号を得る場合には、読出を行わない行に対して所定のタイミングで画素リセットを実行させる。
そしてこれらの動作のため垂直走査回路3は、垂直走査線L1〜Lnを駆動する。垂直走査線L1〜Lnに与える信号(パルス)は、垂直走査回路3では論理回路レベルの電圧として発生され、これが電圧レベルシフタ4で走査線駆動レベルの電圧にシフトされて各垂直走査線L1〜Lnに与えられることになる。
SD規格の撮像画像信号を出力する場合は、画素アレイ1の有効画素の第1行から第n行が、垂直走査線L1〜Lnにより順次選択される(以下、「SD規格読出」ともいう)。
HD規格の撮像画像信号を出力する場合は、画素アレイ1の有効画素の第1行から第n行のうちで、切り出しを行う範囲の行が、対応する垂直走査線により順次選択される(以下、「HD規格読出」ともいう)。
The vertical scanning circuit 3 of FIG. 1 selects a row in the pixel array 1 based on the address and control signal supplied from the timing generator 2 and performs scanning. As will be described in detail later, in this example, scanning for sequentially selecting each row is performed so that pixels in the effective area are read out in a column-parallel manner, and for example, the pixel arrays 1 to 16 in the 4: 3 effective area are selected. : When the HD imaged image signal is obtained by cutting out the area 9, pixel reset is executed at a predetermined timing for a row that is not read out.
For these operations, the vertical scanning circuit 3 drives the vertical scanning lines L1 to Ln. Signals (pulses) to be applied to the vertical scanning lines L1 to Ln are generated as a logic circuit level voltage in the vertical scanning circuit 3, and this is shifted to a scanning line driving level voltage by the voltage level shifter 4 to be applied to each vertical scanning line L1 to Ln. Will be given to.
When outputting a captured image signal of the SD standard, the first to nth rows of the effective pixels of the pixel array 1 are sequentially selected by the vertical scanning lines L1 to Ln (hereinafter also referred to as “SD standard readout”). .
In the case of outputting a captured image signal of the HD standard, a row in a range to be cut out from the first row to the n-th row of the effective pixels of the pixel array 1 is sequentially selected by the corresponding vertical scanning line (hereinafter referred to as the vertical scanning line). , Also referred to as “HD standard readout”).

図1に示す垂直走査線L1〜Lnは、ぞれぞれ3本の信号線を有し、信号SEL、信号RST、信号TGを画素GSに供給することになる。図2に画素GSの構造と各信号の関係を示している。
画素GSは、例えば図2のようにフォトダイオードPD、選択トランジスタTR1、リセットトランジスタTR2、増幅トランジスタTR3を有して構成されている。
選択トランジスタTR1のゲートには信号TGの信号線が接続される。またリセットトランジスタTR2のゲートには信号RSTの信号線が接続される。また、リセットトランジスタTR2のソース(又はドレイン)と、増幅トランジスタTR3のソース(又はドレイン)は、信号SELが接続される。
このような画素GSに対して信号SEL、信号RST、信号TGがそれぞれ所定のタイミングで与えられることによって、画素信号の読出や画素リセットが行われることになる。
The vertical scanning lines L1 to Ln shown in FIG. 1 each have three signal lines, and supply a signal SEL, a signal RST, and a signal TG to the pixel GS. FIG. 2 shows a relationship between the structure of the pixel GS and each signal.
For example, as shown in FIG. 2, the pixel GS includes a photodiode PD, a selection transistor TR1, a reset transistor TR2, and an amplification transistor TR3.
A signal line of the signal TG is connected to the gate of the selection transistor TR1. The signal line of the signal RST is connected to the gate of the reset transistor TR2. The signal SEL is connected to the source (or drain) of the reset transistor TR2 and the source (or drain) of the amplification transistor TR3.
By applying the signal SEL, the signal RST, and the signal TG to the pixel GS at predetermined timings, pixel signal reading and pixel reset are performed.

入射光はフォトダイオードによって光電変換され、フォトダイオードに電荷が蓄積される。信号TGによって選択トランジスタがオンされることで、フォトダイオードの電荷が読み出される。増幅トランジスタTR3は、読み出したレベル(FD)を増幅して垂直信号線VLに信号を転送する。また信号RSTによりリセットトランジスタTR2がオンとされることで、FDレベルが初期化(リセット)される。信号SELは通常0Vとされており、この信号SELの電圧が初期電圧となる。
垂直信号線VLは定電流源に接続されており、つまり増幅トランジスタTR3は、FDレベルが初期電圧レベルから読出電荷による電圧レベルに変化することに応じて、垂直信号線VLの電流変化を与えることになる。この電流変化が読み出された画素信号となる。
Incident light is photoelectrically converted by the photodiode, and charges are accumulated in the photodiode. When the selection transistor is turned on by the signal TG, the charge of the photodiode is read out. The amplification transistor TR3 amplifies the read level (FD) and transfers the signal to the vertical signal line VL. Further, the reset transistor TR2 is turned on by the signal RST, whereby the FD level is initialized (reset). The signal SEL is normally set to 0V, and the voltage of the signal SEL becomes the initial voltage.
The vertical signal line VL is connected to a constant current source, that is, the amplification transistor TR3 gives a current change of the vertical signal line VL in response to the FD level changing from the initial voltage level to the voltage level due to the read charge. become. This current change becomes the read pixel signal.

本例では、列並列方式の画素読出を行う。このため画素アレイ1において行方向に並ぶ画素Gからの信号電荷が同時に読み出されて、各垂直信号線VL(VL1,VL2・・・)に与えられることになる。
より具体的には、垂直走査回路3は、まず選択した行の各画素GSからリセットレベルの信号(上記FDレベルが初期化された際の信号)を各垂直信号線VLに与えさせ(いわゆるP相読出)、その後、フォトダイオードPDに蓄積された電荷に応じた画素信号を垂直信号線VLに与える動作(いわゆるD相読出)を実行させる。垂直走査回路3はこのような読み出し動作を順次実行させることになる。
In this example, column-parallel pixel readout is performed. Therefore, the signal charges from the pixels G arranged in the row direction in the pixel array 1 are simultaneously read out and given to the vertical signal lines VL (VL1, VL2,...).
More specifically, the vertical scanning circuit 3 first applies a reset level signal (a signal when the FD level is initialized) from each pixel GS in the selected row to each vertical signal line VL (so-called P). Then, an operation (so-called D-phase reading) of applying a pixel signal corresponding to the electric charge accumulated in the photodiode PD to the vertical signal line VL is executed. The vertical scanning circuit 3 sequentially executes such reading operations.

選択された或る行の画素GSからの画素信号の読出は、1水平期間内の水平ブランキング期間に行われる。つまり水平ブランキング期間においては、垂直信号駆動回路2によって選択された行の各画素GSからの画素信号が、各垂直信号線VL1,VL2・・・に対して並列的に出力されることになる。
また、水平ブランキング期間には、以上のようにP相読出、D相読出が行われた後、画素リセットが行われる。画素リセットは、信号RST、信号TGが同時に立ち上げられることで実行される。
Reading of pixel signals from the selected pixels GS in a certain row is performed in a horizontal blanking period within one horizontal period. That is, in the horizontal blanking period, pixel signals from the pixels GS in the row selected by the vertical signal driving circuit 2 are output in parallel to the vertical signal lines VL1, VL2,. .
In the horizontal blanking period, pixel reset is performed after P-phase reading and D-phase reading are performed as described above. Pixel reset is executed by simultaneously raising the signal RST and the signal TG.

図1の画素アレイ1から各垂直信号線VLに転送される各画素信号は、カラムCDS部5で処理される。
カラムCDS部5では、各垂直信号線VL(各列)に対して、例えば容量素子やスイッチ素子から成るCDS(Correlated Double Sampling:相関二重サンプリング)回路が形成されており、画素信号のサンプリングを行う。具体的にはP相読出レベルとD相読出レベルの差を、画素信号としてサンプリングする。
上述のように水平周期内での水平ブランキング期間に選択された行から並列読み出しされ、カラムCDS部5でサンプリングされた各列の画素信号は、水平周期内の水平転送期間において、水平走査回路6によって順次選択され、水平信号線HLに転送され、出力回路7に供給される。
出力回路7では、AGC処理、クランプ処理等を行って、シリアル信号としての1水平期間の撮像画像信号を出力する。各水平周期で以上の動作が行われることで、1フレーム期間に1フレームの撮像画像信号が出力されることになる。
なお、ここでいう「フレーム」とは、例えばNTSC方式の1/60秒単位のフィールドに相当するものとなる。
Each pixel signal transferred from the pixel array 1 in FIG. 1 to each vertical signal line VL is processed by the column CDS unit 5.
In the column CDS section 5, for each vertical signal line VL (each column), a CDS (Correlated Double Sampling) circuit composed of, for example, a capacitive element and a switch element is formed, and sampling of the pixel signal is performed. Do. Specifically, the difference between the P-phase readout level and the D-phase readout level is sampled as a pixel signal.
As described above, the pixel signals of each column read out in parallel from the row selected in the horizontal blanking period within the horizontal cycle and sampled by the column CDS unit 5 are converted into the horizontal scanning circuit during the horizontal transfer period within the horizontal cycle. 6 are sequentially selected, transferred to the horizontal signal line HL, and supplied to the output circuit 7.
The output circuit 7 performs AGC processing, clamping processing, and the like, and outputs a captured image signal of one horizontal period as a serial signal. By performing the above operation in each horizontal cycle, one frame of the captured image signal is output in one frame period.
The “frame” here corresponds to a field in units of 1/60 second of the NTSC system, for example.

垂直走査回路3、水平走査回路6、カラムCDS部5、出力回路7での動作タイミングは、タイミングジェネレータ2によって制御される。タイミングジェネレータ2は、垂直同期信号、水平同期信号に基づいて、各部の動作タイミングを制御する。   The operation timing in the vertical scanning circuit 3, horizontal scanning circuit 6, column CDS unit 5, and output circuit 7 is controlled by the timing generator 2. The timing generator 2 controls the operation timing of each unit based on the vertical synchronization signal and the horizontal synchronization signal.

出力回路7から出力される撮像画像信号は、図示しないA/D変換器でデジタル信号に変換され、さらにデジタルゲイン処理、ホワイトバランス処理等が施される。さらに、表示用の信号処理が行われて表示部で画像表示が行われたり、フォーマット処理、圧縮処理等のエンコード処理が行われて記録メディアに記録されたり、或いは送信部から送信出力される。   The captured image signal output from the output circuit 7 is converted into a digital signal by an A / D converter (not shown), and further subjected to digital gain processing, white balance processing, and the like. Further, display signal processing is performed and image display is performed on the display unit, encoding processing such as formatting processing and compression processing is performed, and recording is performed on a recording medium, or transmission is output from the transmission unit.

以上の読出動作のための動作周期を図3に示す。
フレーム周期はVスタートパルスXVSで規定され、1つのフレーム周期が例えば1/60秒に相当する。
このフレーム周期では通信期間とフレーム読出期間としての動作が行われる。
通信期間とは、制御用の通信期間であり、例えばタイミングジェネレータ2と図示しない制御部(制御用DSPやマイクロコンピュータ)の通信が行われる。
フレーム読出期間は、1フレームの撮像画像信号の読出を行う期間である。このフレーム読出期間においては、各水平期間毎に1行(1水平ライン)づつ撮像画像信号の読出が行われ、n行の撮像画像信号が読み出されることで、1フレームの撮像画像信号が出力されるものとなる。
1水平期間となるライン読出期間は、カラム読出期間と水平転送期間としての動作が行われる。カラム読出期間とは、或る選択された行の各画素GSからの画素信号が読み出されて列並列方式でカラムCDS部5に垂直転送される期間である。この期間は水平ブランキング期間に相当する。
水平転送期間は、カラムCDS部5に保持された各列の画素信号が水平走査回路6によって順次選択され、水平信号線HLにより出力回路7に転送され、出力処理される期間である。
The operation cycle for the above read operation is shown in FIG.
The frame period is defined by the V start pulse XVS, and one frame period corresponds to 1/60 seconds, for example.
In this frame cycle, operations as a communication period and a frame reading period are performed.
The communication period is a control communication period. For example, communication between the timing generator 2 and a control unit (control DSP or microcomputer) (not shown) is performed.
The frame reading period is a period during which one frame of the captured image signal is read. In this frame readout period, the captured image signal is read out one row (one horizontal line) for each horizontal period, and the captured image signal of one frame is output by reading out the captured image signals of n rows. Will be.
In the line readout period which is one horizontal period, operations as a column readout period and a horizontal transfer period are performed. The column readout period is a period in which pixel signals from each pixel GS in a selected row are read out and vertically transferred to the column CDS unit 5 in a column parallel manner. This period corresponds to a horizontal blanking period.
The horizontal transfer period is a period in which the pixel signals of each column held in the column CDS section 5 are sequentially selected by the horizontal scanning circuit 6, transferred to the output circuit 7 by the horizontal signal line HL, and output processed.

ところで上記のように画素アレイ1の有効画素は図4(a)に示す4:3の画素配列とされるが、この画素アレイ1からHD規格読出を行う場合の例を図4(b)(c)(d)に示す。
図4(b)は第1行〜第n行とされる有効画素の中央の16:9の範囲を切り出してHD規格の撮像画像信号を出力する場合を示している。
図4(c)は有効画素の下部において16:9の範囲を切り出してHD規格の撮像画像信号を出力する場合を示している。
図4(d)は有効画素の上部において16:9の範囲を切り出してHD規格の撮像画像信号を出力する場合を示している。
いずれの場合も考えられるが、いずれの場合も、垂直走査回路3は、切り出しを行う領域Aにおける各行を順次選択し、各画素について画素信号の読出及び画素リセットが行われるように走査する。
また、いずれの場合も、領域Bに含まれる行は読出が行われない画素のみによる行となる。本例では、この領域Bの各行に対して、所定タイミングで画素リセットを行わせるようにする。
As described above, the effective pixels of the pixel array 1 have the 4: 3 pixel array shown in FIG. 4A. An example in which HD standard readout is performed from the pixel array 1 is shown in FIG. c) As shown in (d).
FIG. 4B shows a case where the 16: 9 range in the center of the effective pixels in the first row to the n-th row is cut out and an HD standard captured image signal is output.
FIG. 4C shows a case where a 16: 9 range is cut out below the effective pixels and an HD-standard captured image signal is output.
FIG. 4D shows a case where a 16: 9 range is cut out above the effective pixels and an HD standard captured image signal is output.
In any case, the vertical scanning circuit 3 sequentially selects each row in the region A to be cut out, and scans each pixel so that pixel signal reading and pixel reset are performed.
In any case, the row included in the region B is a row including only pixels that are not read out. In this example, pixel reset is performed at a predetermined timing for each row in the region B.

なお、以下の説明ではHD規格読出の場合には図4(b)のような中央の領域Aが切り出される場合を例とする。この場合有効領域の第1行〜第n行において、図示するように第q行〜第r行が、読出対象となる領域Aとし、第1行〜第p行、及び第s行〜第n行を、読出対象とならない領域Bとする。
In the following description, in the case of HD standard reading, an example in which the central area A as shown in FIG. In this case, in the first row to the n-th row of the effective region, the q-th row to the r-th row are the regions A to be read as shown, and the first row to the p-th row and the s-th row to the n-th row are shown. Let the row be region B that is not to be read.

2.垂直走査回路の構成

SD規格読出、HD規格読出、及びHD規格読出の場合の上記領域Bの各行に対する画素リセットを実行させるようにする垂直走査回路3の構成例を説明する。
なお垂直走査回路3としては、HD規格読出の場合の領域Bの画素リセットについて、1行づつ順次画素リセットを行う構成と、領域Bの全行を一括して画素リセットさせる構成が考えられるため、それぞれを図5、図8で説明する。また、それらを含めて垂直走査回路3としての構成のバリエーションを図10で説明する。
2. Configuration of vertical scanning circuit

A configuration example of the vertical scanning circuit 3 that performs pixel reset for each row in the region B in the case of SD standard readout, HD standard readout, and HD standard readout will be described.
As the vertical scanning circuit 3, a configuration in which pixel reset in the region B in the case of HD standard readout is performed in order of pixel reset sequentially for each row and a configuration in which all rows in the region B are collectively reset are considered. Each will be described with reference to FIGS. In addition, a variation of the configuration as the vertical scanning circuit 3 including them will be described with reference to FIG.

垂直走査回路3は、選択した行の信号RSTを立ち上げることでP相読出を実行させ、信号TGを立ち上げることでD相読出を実行させる。また、信号RST、信号TGを同時に立ち上げることで画素リセットを実行させる。
そこで以下では、垂直走査回路3の構成として、特に信号TG、信号RSTを出力するための構成を説明していく。
The vertical scanning circuit 3 causes the P-phase reading to be executed by raising the signal RST of the selected row, and causes the D-phase reading to be executed by raising the signal TG. Further, the pixel reset is executed by simultaneously raising the signal RST and the signal TG.
Therefore, hereinafter, a configuration for outputting the signal TG and the signal RST will be described as the configuration of the vertical scanning circuit 3 in particular.

まず図5に、1行毎に画素リセットさせる行を選択できるようにした垂直走査回路3の構成例を示す。
この場合、垂直走査回路3は、リセットアドレスデコーダ3a、読出アドレスデコーダ3bとしての構成部分を備える。
First, FIG. 5 shows a configuration example of the vertical scanning circuit 3 that can select a row for pixel reset for each row.
In this case, the vertical scanning circuit 3 includes components as a reset address decoder 3a and a read address decoder 3b.

読出アドレスデコーダ3bは、画素信号の読み出しを行う行を選択するデコーダである。読出アドレスデコーダ3bによって、或る行が読出のために選択され、その行の各画素GSのリセット読出(P相読出)、画素読出(D相読出)、及び画素リセットが行われるように信号TG、信号RSTが発生される。
読出アドレスデコーダ3bには、タイミングジェネレータ2から、走査する行のアドレス(読出アドレスRD-Ad)が供給される。この読出アドレスRD-Adは、読出行選択デコーダ31に入力される。読出行選択デコーダ31は、画素アレイ1の各行(各垂直走査線L1〜Ln)に対応して出力端子RD1〜RDnを有し、読出アドレスRD-Adによって指定された行、つまり出力端子RD1〜RDnのうちで選択された端子から読出行選択信号としてのHレベルのパルスを発生させる。
The read address decoder 3b is a decoder that selects a row from which pixel signals are read. A signal TG is selected so that a certain row is selected for reading by the read address decoder 3b, and reset reading (P-phase reading), pixel reading (D-phase reading), and pixel reset are performed for each pixel GS in the row. , A signal RST is generated.
The address of the row to be scanned (read address RD-Ad) is supplied from the timing generator 2 to the read address decoder 3b. The read address RD-Ad is input to the read row selection decoder 31. The read row selection decoder 31 has output terminals RD1 to RDn corresponding to the respective rows (respective vertical scanning lines L1 to Ln) of the pixel array 1, and the row designated by the read address RD-Ad, that is, the output terminals RD1 to RD1. An H level pulse as a read row selection signal is generated from a terminal selected from RDn.

また、図では出力端子RDnに対応してのみ示しているが、読出行選択デコーダ31の各出力端子RD1〜RDnに対応して、それぞれANDゲート32,34、ORゲート33,35が設けられる。
図示する、出力端子RDnに対応して説明すると、ANDゲート32には出力端子RDnからの読出行選択信号が入力される。また、このANDゲート32には、タイミングジェネレータ2からのTG制御信号TRTG、SHTGがORゲート38を介して入力される。
図6に示しているが、TG制御信号TRTGは、毎水平周期において、水平ブランキング期間内で画素信号読出(D相読出)のために信号TGを立ち上げるタイミングを規定するパルスである。またTG制御信号SHTGは、毎水平周期において、水平ブランキング期間内で画素リセットのために信号TGを立ち上げるタイミングを規定するパルスである。
このANDゲート32の出力は、ORゲート33を介して電圧レベルシフタ4に供給されて電圧シフトされ、第n行(垂直走査線Ln)の信号TGとなる。
従って、読出アドレスRD-Adとして第n行が選択され、読出行選択デコーダ31の出力端子RDnがHレベルとされている水平期間においては、ANDゲート32のH出力に基づいて、図6に示す画素読出(D相読出)のための信号TGのパルス、及び画素リセットの際の信号TGのパルスが、第n行の各画素GSに与えられることになる。
Further, in the figure, only the output terminal RDn is shown, but AND gates 32 and 34 and OR gates 33 and 35 are provided corresponding to the output terminals RD1 to RDn of the read row selection decoder 31, respectively.
Explaining in correspondence with the output terminal RDn shown in the figure, a read row selection signal from the output terminal RDn is input to the AND gate 32. Further, the TG control signals TRTG and SHTG from the timing generator 2 are input to the AND gate 32 via the OR gate 38.
As shown in FIG. 6, the TG control signal TRTG is a pulse that defines the timing at which the signal TG rises for pixel signal reading (D-phase reading) within the horizontal blanking period in each horizontal period. The TG control signal SHTG is a pulse that defines the timing at which the signal TG is raised for pixel reset within the horizontal blanking period in each horizontal period.
The output of the AND gate 32 is supplied to the voltage level shifter 4 via the OR gate 33 and is voltage-shifted to become a signal TG of the nth row (vertical scanning line Ln).
Therefore, in the horizontal period in which the n-th row is selected as the read address RD-Ad and the output terminal RDn of the read row selection decoder 31 is at the H level, as shown in FIG. The pulse of the signal TG for pixel readout (D-phase readout) and the pulse of the signal TG at the time of pixel reset are given to each pixel GS in the nth row.

またANDゲート34には出力端子RDnからの読出行選択信号が入力される。また、このANDゲート34には、タイミングジェネレータ2からのRST制御信号TRRST、
SHRSTがORゲート39を介して入力される。
RST制御信号TRRSTは、毎水平周期の水平ブランキング期間内で、リセット読出(P相読出)のために信号RSTを立ち上げるタイミングを規定するパルスである。またRST制御信号SHRSTは、毎水平周期において、水平ブランキング期間内で画素リセットのために信号RSTを立ち上げるタイミングを規定するパルスである。
このANDゲート34の出力は、ORゲート35を介して電圧レベルシフタ4に供給されて電圧シフトされ、第n行(垂直走査線Ln)の信号RSTとなる。
従って、読出アドレスRD-Adとして第n行が選択され、読出行選択デコーダ31の出力端子RDnがHレベルとされている水平期間においては、ANDゲート34のH出力に基づいて、図6に示すリセット読出(P相読出)のための信号RSTのパルス、及び画素リセットの際の信号RSTのパルスが、第n行の各画素GSに与えられることになる。
A read row selection signal from the output terminal RDn is input to the AND gate 34. The AND gate 34 has an RST control signal TRRST from the timing generator 2,
SHRST is input via the OR gate 39.
The RST control signal TRRST is a pulse that defines the timing at which the signal RST rises for reset reading (P-phase reading) within the horizontal blanking period of each horizontal cycle. The RST control signal SHRST is a pulse that defines the timing at which the signal RST rises for pixel reset within the horizontal blanking period in each horizontal period.
The output of the AND gate 34 is supplied to the voltage level shifter 4 via the OR gate 35 and is voltage-shifted to become a signal RST of the nth row (vertical scanning line Ln).
Therefore, in the horizontal period in which the nth row is selected as the read address RD-Ad and the output terminal RDn of the read row selection decoder 31 is at the H level, based on the H output of the AND gate 34, as shown in FIG. The pulse of the signal RST for reset reading (P-phase reading) and the pulse of the signal RST at the time of pixel reset are given to each pixel GS in the nth row.

つまり、読出アドレスRD-Adにより第n行が選択された場合は、第n行に対する垂直走査線Lnにより、図6に「RD-Adで選択された行」として示すように、信号RST、信号TGが与えられ、第n行の各画素GSにおいて画素信号の読出及び画素リセットが実行される。   That is, when the n-th row is selected by the read address RD-Ad, the signal RST and the signal RST, as shown in FIG. 6 as “row selected by RD-Ad” by the vertical scanning line Ln for the n-th row. TG is given, and pixel signal readout and pixel reset are executed in each pixel GS in the n-th row.

一方、リセットアドレスデコーダ3aは、画素リセットのみを行う行を選択するデコーダである。なお、画素リセットは通常、読出を行った行において、読出直後に実行されるが、本例ではリセットアドレスデコーダ3aによって、読出を伴わないでリセットのみが行われる行が発生することになる。
リセットアドレスデコーダ3aには、タイミングジェネレータ2から、リセットする行のアドレス(リセットアドレスRST-Ad)が供給される。このリセットアドレスRST-Adは、リセット行選択デコーダ21に入力される。リセット行選択デコーダ21は、画素アレイ1の各行(各垂直走査線L1〜Ln)に対応して出力端子RS1〜RSnを有し、リセットアドレスRST-Adによって指定された行、つまり出力端子RS1〜RSnのうちで選択された端子からリセット行選択信号としてのHレベルのパルスを発生させる。
On the other hand, the reset address decoder 3a is a decoder that selects a row in which only pixel reset is performed. Note that pixel reset is normally performed immediately after readout in a row where readout has been performed, but in this example, a row in which only reset is performed without readout is generated by the reset address decoder 3a.
The reset address decoder 3a is supplied with the address of the row to be reset (reset address RST-Ad) from the timing generator 2. The reset address RST-Ad is input to the reset row selection decoder 21. The reset row selection decoder 21 has output terminals RS1 to RSn corresponding to the respective rows (respective vertical scanning lines L1 to Ln) of the pixel array 1, and the row designated by the reset address RST-Ad, that is, the output terminals RS1 to RS1. An H level pulse is generated as a reset row selection signal from a terminal selected from RSn.

また、図では出力端子RSnに対応してのみ示しているが、リセット行選択デコーダ21の各出力端子RS1〜RSnに対応して、それぞれANDゲート22,23が設けられる。
図示する、出力端子RSnに対応して説明すると、ANDゲート22には出力端子RSnからのリセット行選択信号が入力される。また、このANDゲート22には、タイミングジェネレータ2から、画素リセットタイミングを規定するTG制御信号SHTGが入力される。
このANDゲート22の出力は、ORゲート33に供給される。
Also, in the figure, only the output terminals RSn are shown, but AND gates 22 and 23 are provided corresponding to the output terminals RS1 to RSn of the reset row selection decoder 21, respectively.
To explain in correspondence with the output terminal RSn shown in the figure, the AND row 22 receives a reset row selection signal from the output terminal RSn. The AND gate 22 receives a TG control signal SHTG that defines the pixel reset timing from the timing generator 2.
The output of the AND gate 22 is supplied to the OR gate 33.

またANDゲート23には出力端子RDnからのリセット行選択信号が入力される。また、このANDゲート23には、タイミングジェネレータ2から画素リセットタイミングを規定するRST制御信号SHRSTが入力される。
ANDゲート23の出力は、ORゲート35に供給される。
The AND gate 23 receives a reset row selection signal from the output terminal RDn. The AND gate 23 receives an RST control signal SHRST that defines the pixel reset timing from the timing generator 2.
The output of the AND gate 23 is supplied to the OR gate 35.

従って、今、第n行がリセットアドレスRST-Adによって選択されて出力端子RSnがHレベルとなっており、一方、読出アドレスRD-Adによっては第n行が選択されていない(出力端子RDnがL)とすると、第n行の各画素に対しては、図6のリセット読出のための信号RSTのパルスと、画素読出のための信号TGのパルスは与えられず、画素リセットのための信号RST及び信号TGのパルスが与えられることになる。
つまり、リセットアドレスRST-Adにより第n行が選択された場合は、第n行に対する垂直走査線Lnにより、図6に「RST-Adで選択された行」として示すように、信号RST、信号TGが与えられ、第n行の各画素GSにおいて読出を伴わない画素リセットが実行される。
Therefore, now, the nth row is selected by the reset address RST-Ad and the output terminal RSn is at the H level, while the nth row is not selected by the read address RD-Ad (the output terminal RDn is L), each pixel in the n-th row is not supplied with the pulse of the signal RST for reset reading and the pulse of the signal TG for pixel reading in FIG. A pulse of RST and signal TG will be given.
That is, when the nth row is selected by the reset address RST-Ad, the signal RST and the signal RST, as shown in FIG. 6 as “row selected by RST-Ad” by the vertical scanning line Ln with respect to the nth row. TG is given, and pixel reset without readout is executed in each pixel GS in the nth row.

このように垂直走査回路3によっては、画素信号の読出及び画素リセットを行う行が読出アドレスデコーダ3bによって選択され、また画素リセットのみを行う行がリセットアドレスデコーダ3aによって選択される。
従って、例えば図4(b)〜(d)のようにHD規格読出を行う場合、領域Aの各行に対応して順次、行アドレスが読出アドレスRD-Adとして与えられることで、領域Aの画素信号読出が実行され、また領域Bの各行に対応して順次、行アドレスがリセットアドレスRST-Adとして与えられることで、領域Bの各行の画素GSのリセットが行われることになる。
As described above, depending on the vertical scanning circuit 3, a row where pixel signals are read and reset is selected by the read address decoder 3b, and a row where only pixel reset is performed is selected by the reset address decoder 3a.
Therefore, for example, when performing HD standard reading as shown in FIGS. 4B to 4D, the row address is sequentially given as the read address RD-Ad corresponding to each row of the region A, so that the pixels in the region A The signal readout is executed, and the row address is sequentially given as the reset address RST-Ad corresponding to each row in the region B, whereby the pixels GS in each row in the region B are reset.

ところで、後述するが、領域Bの各行の画素GSを画素リセットするタイミングは1H期間中で言えば、カラム読出期間に限られず、例えば水平転送期間に行われても良い。
ところが図5の構成の場合、リセットアドレスデコーダ3aと読出アドレスデコーダ3bに共通にRST制御信号SHRSTとTG制御信号SHTGが供給されるため、その場合、図6のように領域Bの各行の画素GSは、領域Aの画素と同じタイミング(カラム読出期間内)で画素リセットされることになる。
ここで、タイミングジェネレータ2から、読出アドレスデコーダ3に対するRST制御信号SHRST1、TG制御信号SHTG1、リセットアドレスデコーダ3aに対するRST制御信号SHRST2、TG制御信号SHTG2を、それぞれ独立して供給するようにすれば、領域Bの画素GSのリセットタイミングを任意に設定できる。例えば図7にRST制御信号SHRST1、TG制御信号SHTG1、RST制御信号SHRST2、TG制御信号SHTG2を示すが、例えばこの図のようにRST制御信号SHRST2、TG制御信号SHTG2をリセットアドレスデコーダ3aに与えるようにすれば、水平転送期間に領域Bの画素GSをリセットさせることになる。つまりRST制御信号SHRST2、TG制御信号SHTG2のパルスタイミングで、任意に領域Bの画素GSのリセットタイミングを設定できる。
By the way, as will be described later, the pixel reset timing of the pixels GS in each row of the region B is not limited to the column readout period as long as it is in the 1H period, and may be performed, for example, in the horizontal transfer period.
However, in the configuration of FIG. 5, the RST control signal SHRST and the TG control signal SHTG are commonly supplied to the reset address decoder 3a and the read address decoder 3b. In this case, the pixels GS in each row of the region B as shown in FIG. Will be reset at the same timing (within the column readout period) as the pixels in region A.
Here, if the RST control signal SHRST1 and TG control signal SHTG1 for the read address decoder 3 and the RST control signal SHRST2 and TG control signal SHTG2 for the reset address decoder 3a are supplied from the timing generator 2 independently, The reset timing of the pixel GS in the region B can be arbitrarily set. For example, FIG. 7 shows the RST control signal SHRST1, the TG control signal SHTG1, the RST control signal SHRST2, and the TG control signal SHTG2. For example, as shown in FIG. 7, the RST control signal SHRST2 and the TG control signal SHTG2 are given to the reset address decoder 3a. In this case, the pixel GS in the region B is reset during the horizontal transfer period. That is, the reset timing of the pixel GS in the region B can be arbitrarily set by the pulse timing of the RST control signal SHRST2 and the TG control signal SHTG2.

次に図8に、領域Bの全行を一括して画素リセットさせるようにした垂直走査回路3の構成例を示す。
この場合、垂直走査回路3は、読出アドレスデコーダ3b、一括リセット回路3cとしての構成部分を備える。
Next, FIG. 8 shows a configuration example of the vertical scanning circuit 3 in which all the rows in the region B are collectively reset.
In this case, the vertical scanning circuit 3 includes components as a read address decoder 3b and a collective reset circuit 3c.

読出アドレスデコーダ3bは、上記図5の場合と同様に画素信号の読み出しを行う行を選択するデコーダであり、読出アドレスデコーダ3bによって、或る行が読出のために選択され、その行の各画素GSのリセット読出(P相読出)、画素読出(D相読出)、及び画素リセットが行われるように信号TG、信号RSTが発生される。
読出アドレスデコーダ3bには、タイミングジェネレータ2から、走査する行のアドレス(読出アドレスRD-Ad)が供給され、この読出アドレスRD-Adに応じて、読出行選択デコーダ31の出力端子RD1〜RDnのうちの或る端子から読出行選択信号としてのHレベルのパルスを発生される。
なお、図8では、出力端子RD1〜RDnのうちで、出力端子RD1,RD2,RDn-1、RDnは、画素アレイ1の領域Bの行に対応し、出力端子RDx,RDX+1は領域Aの行に対応するものとして示している。
The read address decoder 3b is a decoder for selecting a row from which a pixel signal is read in the same manner as in the case of FIG. 5 described above. A certain row is selected for reading by the read address decoder 3b, and each pixel in the row is selected. Signals TG and RST are generated so that GS reset readout (P-phase readout), pixel readout (D-phase readout), and pixel reset are performed.
The address (read address RD-Ad) of the row to be scanned is supplied from the timing generator 2 to the read address decoder 3b, and the output terminals RD1 to RDn of the read row selection decoder 31 correspond to the read address RD-Ad. An H level pulse as a read row selection signal is generated from a certain terminal.
In FIG. 8, among the output terminals RD1 to RDn, the output terminals RD1, RD2, RDn-1, and RDn correspond to the rows of the region B of the pixel array 1, and the output terminals RDx and RDX + 1 correspond to the region A. It is shown as corresponding to the line.

読出行選択デコーダ31の各出力端子RD1〜RDnに対応しては、それぞれANDゲート32,34が設けられる。
出力端子RDnに対応して説明すると、ANDゲート32には出力端子RDnからの読出行選択信号が入力される。また、このANDゲート32には、タイミングジェネレータ2からのTG制御信号TRTG、SHTGがORゲート38を介して入力される。
このANDゲート32の出力は、一括リセット回路3cのORゲート41を介して電圧レベルシフタ4に供給されて電圧シフトされ、第n行(垂直走査線Ln)の信号TGとなる。
またANDゲート34には出力端子RDnからの読出行選択信号が入力される。また、このANDゲート34には、タイミングジェネレータ2からのRST制御信号TRRST、
SHRSTがORゲート39を介して入力される。
このANDゲート34の出力は、一括リセット回路3cのORゲート42を介して電圧レベルシフタ4に供給されて電圧シフトされ、第n行(垂直走査線Ln)の信号RSTとなる。
従って、読出アドレスRD-Adとして第n行が選択され、読出行選択デコーダ31の出力端子RDnがHレベルとされている水平期間においては、ANDゲート32のH出力に基づいて、図9に示す画素読出(D相読出)のための信号TGのパルス、及び画素リセットの際の信号TGのパルスが、第n行の各画素GSに与えられ、またANDゲート34のH出力に基づいて、図9に示すリセット読出(P相読出)のための信号RSTのパルス、及び画素リセットの際の信号RSTのパルスが、第n行の各画素GSに与えられることになる。
つまり、上記図5の構成例の場合と同様に、読出アドレスRD-Adにより第n行が選択された場合は、第n行に対する垂直走査線Lnにより、図9に「RD-Adで選択された行」として示すように、信号RST、信号TGが与えられ、第n行の各画素GSにおいて画素信号の読出及び画素リセットが実行される。
Corresponding to the output terminals RD1 to RDn of the read row selection decoder 31, AND gates 32 and 34 are provided, respectively.
To explain in correspondence with the output terminal RDn, the read row selection signal from the output terminal RDn is input to the AND gate 32. Further, the TG control signals TRTG and SHTG from the timing generator 2 are input to the AND gate 32 via the OR gate 38.
The output of the AND gate 32 is supplied to the voltage level shifter 4 via the OR gate 41 of the collective reset circuit 3c and is voltage-shifted to become the signal TG of the nth row (vertical scanning line Ln).
A read row selection signal from the output terminal RDn is input to the AND gate 34. The AND gate 34 has an RST control signal TRRST from the timing generator 2,
SHRST is input via the OR gate 39.
The output of the AND gate 34 is supplied to the voltage level shifter 4 via the OR gate 42 of the collective reset circuit 3c and is voltage-shifted to become a signal RST of the nth row (vertical scanning line Ln).
Therefore, in the horizontal period in which the n-th row is selected as the read address RD-Ad and the output terminal RDn of the read row selection decoder 31 is at the H level, as shown in FIG. A pulse of the signal TG for pixel readout (D-phase readout) and a pulse of the signal TG at the time of pixel reset are given to each pixel GS in the n-th row, and based on the H output of the AND gate 34, FIG. The pulse of the signal RST for reset readout (P-phase readout) shown in FIG. 9 and the pulse of the signal RST at the time of pixel reset are given to each pixel GS in the nth row.
That is, as in the configuration example of FIG. 5, when the nth row is selected by the read address RD-Ad, “RD-Ad is selected by the vertical scanning line Ln for the nth row in FIG. As shown in FIG. 5, a signal RST and a signal TG are given, and pixel signal readout and pixel reset are executed in each pixel GS in the n-th row.

一方、一括リセット回路3cは、領域Bの行に対する垂直走査線経路にORゲート41、42が設けられ、領域Aの行に対する垂直走査線経路にORゲート43、44が設けられて構成されている。
全てのORゲート41、43は読出アドレスデコーダ3bの各ANDゲート32の出力が入力される。つまり信号TGの経路に配される。
また全てのORゲート42、44は読出アドレスデコーダ3bの各ANDゲート34の出力が入力される。つまり信号RSTの経路に配される。
On the other hand, the batch reset circuit 3c is configured such that OR gates 41 and 42 are provided in the vertical scanning line path for the row in the region B, and OR gates 43 and 44 are provided in the vertical scanning line route for the row in the region A. .
All the OR gates 41 and 43 receive the outputs of the AND gates 32 of the read address decoder 3b. That is, it is arranged on the path of the signal TG.
All the OR gates 42 and 44 receive the outputs of the AND gates 34 of the read address decoder 3b. That is, it is arranged on the path of the signal RST.

全てのORゲート41,42,43,44にはタイミングジェネレータ2からオールリセット制御信号ALRSTが入力される。
オールリセット制御信号ALRSTは、いわゆるグローバルシャッタとして画素アレイ1の有効領域の全画素をリセットさせる制御信号である。即ちオールリセット制御信号ALRSTがHレベルとされると、全ての行に対する垂直走査線L1〜Lnにおいて、信号TG、信号RSTが同時に立ち上がることになり、全画素のシャッタ動作が行われる。
The all reset control signal ALRST is input from the timing generator 2 to all the OR gates 41, 42, 43, 44.
The all reset control signal ALRST is a control signal for resetting all the pixels in the effective area of the pixel array 1 as a so-called global shutter. That is, when the all reset control signal ALRST is set to the H level, the signals TG and RST rise at the same time in the vertical scanning lines L1 to Ln for all rows, and the shutter operation of all the pixels is performed.

本例ではこのような構成に加えて、領域Bの行に対応するORゲート41、42に対して、タイミングジェネレータ2からHDリセット制御信号HDRSTが入力される。
HDリセット制御信号HDRSTは、いわゆるHD規格読出を行う場合に読出を行わない領域Bの全画素をリセットさせる制御信号である。即ちHDリセット制御信号HDRSTがHレベルとされると、領域Bの全ての行に対する垂直走査線L1〜Lnにおいて、信号TG、信号RSTが同時に立ち上がることになり、領域Bの全画素の画素リセットが行われる。
例えば図9のようにHDリセット制御信号HDRSTが与えられると、「領域Bに含まれる全ての行」として示すように、領域Bの各行に図示する信号RST、信号TGが与えられ、領域Bの画素GSが一括して画素リセットされる。
In this example, in addition to such a configuration, the HD reset control signal HDRST is input from the timing generator 2 to the OR gates 41 and 42 corresponding to the row in the region B.
The HD reset control signal HDRST is a control signal for resetting all the pixels in the region B where reading is not performed when so-called HD standard reading is performed. That is, when the HD reset control signal HDRST is set to the H level, the signals TG and RST rise simultaneously in the vertical scanning lines L1 to Ln for all the rows in the region B, and the pixel reset of all the pixels in the region B is performed. Done.
For example, when the HD reset control signal HDRST is given as shown in FIG. 9, the signal RST and the signal TG shown in each row of the region B are given, as shown as “all the rows included in the region B”. Pixels GS are collectively reset.

このように垂直走査回路3によっては、画素信号の読出及び画素リセットを行う行が読出アドレスデコーダ3bによって選択され、また領域Bの全画素を一括リセット回路3cにより同時に一括して画素リセットさせることができる。
従って、例えば図4(b)〜(d)のようにHD規格読出を行う場合、領域Aの各行に対応して順次、行アドレスが読出アドレスRD-Adとして与えられることで、領域Aの画素信号読出が実行され、また或るタイミングでHDリセット制御信号HDRSTが与えられることで、領域Bの全画素GSのリセットが行われることになる。
なお、この場合、領域Bの一括リセットのタイミングは、HDリセット制御信号HDRSTのタイミング設定により、任意に設定できる。図9ではカラム読出期間に一括リセットを行う例を示しているが、これに限られず、どのようなタイミングでも一括リセットは可能である。
また図8ではグローバルシャッター機能を有する場合で示したが、この機能を設けない場合は、オールリセット制御信号ALRSTの信号線と、ORゲート43、44は不要となる。
As described above, depending on the vertical scanning circuit 3, the row where the pixel signal is read and reset is selected by the read address decoder 3b, and all pixels in the region B can be simultaneously reset by the batch reset circuit 3c. it can.
Therefore, for example, when performing HD standard reading as shown in FIGS. 4B to 4D, the row address is sequentially given as the read address RD-Ad corresponding to each row of the region A, so that the pixels in the region A When the signal reading is executed and the HD reset control signal HDRST is given at a certain timing, all the pixels GS in the region B are reset.
In this case, the batch reset timing of the region B can be arbitrarily set by setting the timing of the HD reset control signal HDRST. Although FIG. 9 shows an example in which collective reset is performed during the column readout period, the present invention is not limited to this, and collective reset is possible at any timing.
Although FIG. 8 shows the case where the global shutter function is provided, the signal line of the all reset control signal ALRST and the OR gates 43 and 44 are not necessary when this function is not provided.

ここまで、図5,図8でそれぞれ垂直走査回路3の構成例を示したが、この図5、図8の例に基づく垂直走査回路3の構成としては、図10(a)(b)(c)を想定することができる。
図10(a)は、リセットアドレスデコーダ3aと読出アドレスデコーダ3bを備えた構成である。つまり図5の構成であり、この構成の場合、領域Bの各行に対して1行づつ画素リセット(順次リセット)を実行させる構成となる。
図10(b)は、読出アドレスデコーダ3bと一括リセット回路3cを備えた構成である。つまり図8の構成であり、この構成の場合、領域Bの各行に対しては全行一括して画素リセットを実行させる構成となる。
図10(c)は、リセットアドレスデコーダ3a、読出アドレスデコーダ3b、一括リセット回路3cを備えた構成、つまり図5、図8を合成した構成である。具体的には、図5の構成に、図8の一括リセット回路3cの構成部分をそのまま付加すればよい(図5のORゲート33、35の出力が、図8のORゲート41(43)、42(44)に入力されるようにする)。
この構成の場合、領域Bの各行に対して1行づつ画素リセットを実行させる動作と、一括リセットさせる動作を選択できるものとなる。
例えば領域Bに対する画素リセットをどのように行うかは、固体撮像装置としての機種ベルでの動作性能や処理レート、読出動作など、様々な要因に基づいて設定されることが必要である。例えば機種によっては順次リセットが良いが、機種によっては一括リセットが良いということも考えられる。また1つの機種によっても、その時々の動作モードなどの状態によって順次リセット/一括リセットを切り換えたい場合もあり得る。そこで、図10(c)のような構成としてリセットモードを順次リセット/一括リセットで選択できる垂直走査回路3を設計すれば、各種の事情に対応できるものとなる。
Up to this point, examples of the configuration of the vertical scanning circuit 3 have been shown in FIGS. 5 and 8, respectively. As the configuration of the vertical scanning circuit 3 based on the examples of FIGS. 5 and 8, FIGS. c) can be assumed.
FIG. 10A shows a configuration including a reset address decoder 3a and a read address decoder 3b. In other words, the configuration shown in FIG. 5 is adopted. In this configuration, pixel reset (sequential reset) is executed for each row in the region B one row at a time.
FIG. 10B shows a configuration including a read address decoder 3b and a batch reset circuit 3c. In other words, the configuration shown in FIG. 8 is adopted. In this configuration, pixel reset is executed for all rows in the region B all at once.
FIG. 10C shows a configuration including a reset address decoder 3a, a read address decoder 3b, and a collective reset circuit 3c, that is, a configuration combining FIGS. Specifically, the components of the collective reset circuit 3c in FIG. 8 may be added to the configuration in FIG. 5 as they are (the outputs of the OR gates 33 and 35 in FIG. 5 are connected to the OR gate 41 (43) in FIG. 8). 42 (44)).
In this configuration, it is possible to select an operation for executing pixel reset for each row in the region B and an operation for performing batch reset.
For example, how to perform pixel reset for the region B needs to be set based on various factors such as an operation performance, a processing rate, and a reading operation in a model bell as a solid-state imaging device. For example, sequential resetting is good depending on the model, but batch resetting is good depending on the model. Also, depending on one model, there may be a case where it is desired to sequentially switch between reset / batch reset depending on the state of the operation mode or the like. Therefore, if the vertical scanning circuit 3 is designed as shown in FIG. 10C so that the reset mode can be selected by sequential resetting / batch resetting, various situations can be dealt with.

ところで、読出アドレスデコーダ3b、リセットアドレスデコーダ3aの数は、選択する行数や動作設定に応じて変更されるべきものである。例えばリセットアドレスデコーダ3aを複数備えれば、複数行ずつリセット行を選択することもできる。
また、もちろんリセットアドレスデコーダ3a、読出アドレスデコーダ3b、一括リセット回路3cの構成は図5,図8の例に限られるものではない。例えば論理ゲート構成は多様に考えられる。
Incidentally, the number of read address decoders 3b and reset address decoders 3a should be changed according to the number of rows to be selected and operation settings. For example, if a plurality of reset address decoders 3a are provided, it is possible to select a reset row by a plurality of rows.
Of course, the configurations of the reset address decoder 3a, the read address decoder 3b, and the collective reset circuit 3c are not limited to the examples shown in FIGS. For example, there are various logic gate configurations.

3.通信期間での画素リセット

以下では、HD規格読出を行う場合の、領域Bの画素リセットタイミングとしての各種の例を説明していく。
図3で説明したように、フレーム周期内には制御用の通信期間が設けられている。ここでは、この通信期間内に領域Bの画素リセットを行う例を説明する。
図11は、縦軸に画素アレイ1の各行を、横軸に時間(フレーム周期)をとり、画素読出とリセット動作を各行について模式的に示している。
縦軸上では、図4(b)に対応させて、第1行〜第p行、第s行〜第n行が領域Bの行となり、第q行〜第r行が領域Aの行となるとしている。
3. Pixel reset during communication period

Hereinafter, various examples of the pixel B reset timing in the region B when performing HD standard reading will be described.
As described with reference to FIG. 3, a control communication period is provided within the frame period. Here, an example in which the pixel reset of the region B is performed within this communication period will be described.
FIG. 11 schematically shows pixel readout and reset operations for each row, with the vertical axis representing each row of the pixel array 1 and the horizontal axis representing time (frame period).
On the vertical axis, corresponding to FIG. 4B, the first to p-th rows, the s-th to n-th rows are the rows of the region B, and the q-th to r-th rows are the rows of the region A. It is going to be.

図11は、垂直走査回路3が図10(a)又は図10(c)の構成とされ、領域Bに対して順次リセットが行われる場合を示している。
フレーム読出期間は、HD規格読出として切り出される領域Aの読出が行われる。つまりフレーム読出期間においては、各水平期間(横軸の1目盛りが1水平期間)において、□で読出行として示すように、第q行から第r行までが1行づつ順次選択されて画素読出(P相読出/D相読出)及び画素リセットが行われる。
これに対して領域Bの各行は、図で斜線入りの□でリセット行として示すように、通信期間内で第1行〜第p行、第s行〜第n行が1行づつ順次選択されて画素リセットが行われる。
なお、この例では第1行〜第p行、第s行〜第n行の順で1行づつ選択されている(リセットアドレスデコーダ3aに対するリセットアドレスRST-Adで選択される)が、その順序は任意に設定されればよい。例えば第n行側から順に選択されてリセットされるものでも良い。
FIG. 11 shows a case where the vertical scanning circuit 3 is configured as shown in FIG. 10A or FIG.
During the frame reading period, reading of the area A cut out as HD standard reading is performed. In other words, in the frame readout period, in each horizontal period (one scale on the horizontal axis is one horizontal period), as indicated by the □ as a readout row, the rows from q-th row to r-th row are sequentially selected one by one. (P-phase readout / D-phase readout) and pixel reset are performed.
On the other hand, each row of the region B is sequentially selected from the first row to the p-th row and from the s-th row to the n-th row within the communication period, as indicated by the hatched squares in the figure as the reset row. The pixel is reset.
In this example, the first row to the p-th row and the s-th row to the n-th row are selected one by one (selected by the reset address RST-Ad for the reset address decoder 3a). May be set arbitrarily. For example, it may be selected and reset sequentially from the nth row side.

このように通信期間内で領域Bの全行を順次リセットさせる例が考えられるが、この場合注意したいのは、通信期間の長さである。通信期間に十分な余裕があれば、このように1行ずつ選択しても問題ないが、通信期間に余裕がないと、通信期間内に全ての行の選択が終了できないことも考えられる。これは通信期間と行数、1行辺りのサイクルタイムで決まってくる。
もし通信期間内での順次リセットに不都合がある場合は、一括リセットとしての動作が行われるようにすればよい。
In this way, an example of sequentially resetting all the rows in the region B within the communication period can be considered. In this case, it is important to note the length of the communication period. If there is a sufficient margin in the communication period, there is no problem even if each row is selected in this way. However, if there is no margin in the communication period, it is possible that selection of all rows cannot be completed within the communication period. This is determined by the communication period, the number of lines, and the cycle time per line.
If there is a problem with the sequential reset within the communication period, the operation as a batch reset may be performed.

図12は、垂直走査回路3が図10(b)又は図10(c)の構成とされ、領域Bに対して一括リセットが行われる場合を示している。
フレーム読出期間は、上記図11と同様に、各水平期間において、第q行から第r行までが1行づつ順次選択されて画素読出(P相読出/D相読出)及び画素リセットが行われる。
なお、後述する図13〜図20の各例においても、領域Aの第q行から第r行までの読出走査タイミングは同様である。
FIG. 12 shows a case where the vertical scanning circuit 3 is configured as shown in FIG. 10B or 10C, and the region B is collectively reset.
In the frame readout period, similarly to FIG. 11, in the horizontal periods, the q-th to r-th rows are sequentially selected one by one, and pixel readout (P-phase readout / D-phase readout) and pixel reset are performed. .
In each example of FIGS. 13 to 20 described later, the readout scanning timing from the q-th row to the r-th row of the region A is the same.

図12の場合、領域Bの各行は、通信期間内の開始時点で第1行〜第p行、第s行〜第n行の全てにおいて一括して画素リセットが行われる。つまり図9に示したようなHDリセット制御信号HDRSTが、通信期間の開始時点で発生され、これにより一括リセット回路3cにより領域Bの各行に信号TG、信号RSTとしてのパルスが出力されることで、領域Bの全ての行が画素リセットされる。
なお、この例では通信期間の開始時点で一括リセットしているが、もちろん開始時点に限らず、通信期間内のどの時点で一括リセットが行われても良い。つまりHDリセット制御信号HDRSTのパルスタイミングは任意である。
In the case of FIG. 12, in each row of the region B, pixel reset is collectively performed in all of the first to p-th rows and the s-th to n-th rows at the start of the communication period. That is, the HD reset control signal HDRST as shown in FIG. 9 is generated at the start of the communication period, and as a result, pulses as the signals TG and RST are output to each row in the region B by the collective reset circuit 3c. , All rows in region B are reset.
In this example, the batch reset is performed at the start of the communication period. However, the reset is not limited to the start time, but may be performed at any time within the communication period. That is, the pulse timing of the HD reset control signal HDRST is arbitrary.

4.フレーム読出期間での画素リセット

次に、フレーム読出期間に領域Bの画素リセットを行う例を説明する。つまり、HD規格読出の際に、読出を行う領域Aの各行の走査と同時に、領域Bの画素リセットを行う例である。
4). Pixel reset during frame readout period

Next, an example in which the pixel reset of the region B is performed during the frame readout period will be described. That is, in the HD standard reading, the pixel reset of the region B is performed simultaneously with the scanning of each row of the region A to be read.

図13〜図16は、それぞれ垂直走査回路3が図10(a)又は図10(c)の構成とされ、領域Bに対して順次リセットが行われる場合を示している。
図13の例では、フレーム読出期間において領域Aの読出が水平期間毎に第q行から第r行まで1行づつ順次行われる際に、領域Bの第1行〜第p行、第s行〜第n行が1行づつ順次選択されて画素リセットが行われる。
つまり、第q行の読出及び画素リセットが行われる水平期間に第1行が画素リセットされ、第q+1行の読出及び画素リセットが行われる水平期間に第2行が画素リセットされ・・・というように、フレーム期間の最初から順次領域Bの各行の画素リセットが行われる。
FIGS. 13 to 16 each show a case where the vertical scanning circuit 3 is configured as shown in FIG. 10A or 10C and the region B is sequentially reset.
In the example of FIG. 13, when the reading of the area A is sequentially performed from the q-th row to the r-th row for each horizontal period in the frame reading period, the first to p-th and s-th rows of the area B The pixel reset is performed by sequentially selecting the nth row one by one.
That is, the first row is reset in the horizontal period in which the reading of the qth row and the pixel reset is performed, the second row is reset in the horizontal period in which the reading and resetting of the (q + 1) th row is performed, and so on. In addition, pixel reset of each row in the region B is sequentially performed from the beginning of the frame period.

図14は、同じくフレーム読出期間に領域Bの行が順次、画素リセットされる例であるが、これはフレーム読出期間の終端側の各水平期間に、領域Bの第1行〜第p行、第s行〜第n行が1行づつ順次選択されて画素リセットが行われる例である。
図15も、同じくフレーム読出期間に領域Bの行が順次、画素リセットされる例であるが、これはフレーム読出期間の最初において、領域Bの第1行〜第p行の画素リセットが順次行われ、またフレーム読出期間の終端の所定期間に第s行〜第n行の画素リセットが順次行われる例である。
図16も、同じくフレーム読出期間に領域Bの行が順次、画素リセットされる例であるが、これはフレーム読出期間の中央の所定期間において、領域Bの第1行〜第p行、第s行〜第n行の画素リセットが順次行われる例である。
例えば以上の例のように、フレーム読出期間の各水平期間において領域Bの各行を順次リセットさせることができる。もちろん領域Bの各行をどのような順序でリセットさせるかは、リセットアドレスRST-Adの発生順序により任意に設定できる。
FIG. 14 is an example in which pixels in the region B are sequentially reset in the same manner in the frame readout period. This is because the first to p-th rows in the region B in each horizontal period on the end side of the frame readout period. This is an example in which pixel reset is performed by sequentially selecting s-th to n-th rows one by one.
FIG. 15 is also an example in which the pixels in the region B are sequentially reset in the frame readout period. In this example, the pixel resets in the first to p-th rows in the region B are sequentially performed at the beginning of the frame readout period. In addition, in this example, pixel resets of the s-th to n-th rows are sequentially performed in a predetermined period at the end of the frame reading period.
FIG. 16 also shows an example in which the pixels in the region B are sequentially reset in the frame readout period. This is because the first to p-th and s-th rows of the region B in the predetermined period at the center of the frame readout period. This is an example in which the pixel reset of the row to the n-th row is sequentially performed.
For example, as in the above example, each row of the region B can be sequentially reset in each horizontal period of the frame reading period. Of course, the order in which the rows in the region B are reset can be arbitrarily set according to the generation order of the reset address RST-Ad.

図17〜図19は、それぞれ垂直走査回路3が図10(b)又は図10(c)の構成とされ、領域Bに対して一括リセットが行われる場合を示している。
図17の例では、領域Aの読出が水平期間毎に第q行から第r行まで1行づつ順次行われるフレーム読出期間において、例えば第q行の読出が行われるのと同じ水平期間に、領域Bの第1行〜第p行、第s行〜第n行が一括して画素リセットされる例である。
また図18は、フレーム読出期間において、例えば第r行の読出が行われるのと同じ水平期間に、領域Bの第1行〜第p行、第s行〜第n行が一括して画素リセットされる例である。
さらに図19は、フレーム読出期間において、領域Aの或る中間の行の読出が行われるのと同じ水平期間に、領域Bの第1行〜第p行、第s行〜第n行が一括して画素リセットされる例である。
HDリセット制御信号HDRSTのパルスタイミングの設定により、これらの例の如く、フレーム読出期間内での任意のタイミングで領域Bの一括画素リセットを実行させることができる。
FIGS. 17 to 19 each show a case where the vertical scanning circuit 3 has the configuration shown in FIG. 10B or 10C and the region B is collectively reset.
In the example of FIG. 17, in the frame reading period in which the reading of the region A is sequentially performed row by row from the q-th row to the r-th row every horizontal period, for example, in the same horizontal period in which the q-th row reading is performed. In this example, the first row to p-th row and the s-th row to n-th row of the region B are collectively reset.
In FIG. 18, in the frame readout period, for example, the first row to the p-th row and the s-th row to the n-th row of the region B are collectively reset in the same horizontal period as the reading of the r-th row. This is an example.
Further, in FIG. 19, in the frame readout period, the first to p-th rows and the s-th to n-th rows of the region B are collectively in the same horizontal period in which a certain intermediate row of the region A is read. In this example, the pixel is reset.
By setting the pulse timing of the HD reset control signal HDRST, the collective pixel reset of the region B can be executed at an arbitrary timing within the frame readout period as in these examples.

5.水平転送期間での画素リセット

次に、水平期間内の水平転送期間のタイミングで領域Bの画素リセットを行う例を説明する。
例えば上記図13〜図19のようにフレーム読出期間に領域Bの画素リセットを行う場合において、例えば図6のRST制御信号SHRST、TG制御信号SHTGによれば、各水平期間のカラム読出期間に領域Bの順次リセットが行われ、また図9のHDリセット制御信号HDRSTによれば、カラム読出期間に領域Bの一括リセットが行われる。
これに対して、例えば図7のRST制御信号SHRST2、TG制御信号SHTG2によれば、各水平期間の水平転送期間に領域Bの順次リセットが行われ、また図示していないが、図9のHDリセット制御信号HDRSTが水平転送期間内にアクティブにされるようにすれば、水平転送期間に領域Bの一括リセットが行われることになる。
5). Pixel reset during horizontal transfer period

Next, an example in which the pixel reset of the region B is performed at the timing of the horizontal transfer period within the horizontal period will be described.
For example, when the pixel reset of the region B is performed in the frame readout period as shown in FIGS. 13 to 19, for example, according to the RST control signal SHRST and the TG control signal SHTG in FIG. B is sequentially reset, and according to the HD reset control signal HDRST of FIG. 9, the region B is collectively reset during the column reading period.
On the other hand, for example, according to the RST control signal SHRST2 and the TG control signal SHTG2 in FIG. 7, the region B is sequentially reset during the horizontal transfer period of each horizontal period. If the reset control signal HDRST is activated during the horizontal transfer period, the region B is collectively reset during the horizontal transfer period.

図20(a)は、1水平周期内で、水平転送期間に順次リセットが行われる例を示している。
例えばフレーム読出期間における最初の水平期間に第q行の画素について、カラム読出期間に画素信号読出及び画素リセットが行われ、続く水平転送期間に、その第q行の各画素信号が水平信号線HLで水平転送される。この水平転送期間に、領域Bの第1行が画素リセットされる。
次の水平期間には、カラム読出期間に第q+1行の画素について画素信号読出及び画素リセットが行われ、続く水平転送期間に、その第q+1行の各画素信号が水平信号線HLで水平転送される。この水平転送期間に、領域Bの第2行が画素リセットされる。
例えばこのように、領域Bの各行は、各水平期間における水平転送期間毎に、順次画素リセットされるようにする。
FIG. 20A shows an example in which reset is sequentially performed in the horizontal transfer period within one horizontal cycle.
For example, in the first horizontal period in the frame readout period, pixel signal readout and pixel reset are performed in the column readout period, and in the subsequent horizontal transfer period, each pixel signal in the qth row is transmitted to the horizontal signal line HL. Is transferred horizontally. During the horizontal transfer period, the pixel in the first row of region B is reset.
In the next horizontal period, pixel signal readout and pixel reset are performed for the pixels in the q + 1th row in the column readout period, and each pixel signal in the q + 1th row is horizontally transferred through the horizontal signal line HL in the subsequent horizontal transfer period. The During the horizontal transfer period, the pixel in the second row of region B is reset.
For example, in this way, each row of the region B is sequentially reset for each horizontal transfer period in each horizontal period.

図20(b)は、或る水平期間における水平転送期間に一括リセットが行われる例を示している。
例えばフレーム読出期間における最初の水平期間に第q行の画素について、カラム読出期間に画素信号読出及び画素リセットが行われ、続く水平転送期間に、その第q行の各画素信号が水平信号線HLで水平転送されるが、この水平転送期間に、領域Bの第1行〜第p行、第s行〜第n行が全て画素リセットされるようにする。
FIG. 20B shows an example in which batch reset is performed during a horizontal transfer period in a certain horizontal period.
For example, in the first horizontal period in the frame readout period, pixel signal readout and pixel reset are performed in the column readout period, and in the subsequent horizontal transfer period, each pixel signal in the qth row is transmitted to the horizontal signal line HL. In this horizontal transfer period, all pixels in the first row to the p-th row and the s-th row to the n-th row of the region B are reset.

例えば以上のように、カラム読出期間(水平ブランキング期間)終了後、カラムCDS部5に保持されているデータを出力回路7に転送して出力する、水平転送期間を利用して、領域Bの行の画素リセットを行うことも可能である。
For example, as described above, after the column reading period (horizontal blanking period) ends, the data held in the column CDS unit 5 is transferred to the output circuit 7 and output. It is also possible to perform a pixel reset of a row.

6.実施の形態の効果及び変形例

以上の実施の形態によれば、HD規格読出のため有効領域の内の一部である領域Aについて画素信号の読出及び画素リセットを実行させる際に、有効領域内で、画素信号の読出が行われる画素を含まない行(領域Bの行)に対しては画素リセットのみを行うため、有効画素領域内の全ての画素は、それぞれ所定のタイミングで画素リセットが行われることになる。
このためリセットされずに継続して電荷が蓄積される画素は発生しないため、それによる画素信号への悪影響は解消され、品質の良い撮像画像信号を得ることができる。またリセットされないことによる画素の劣化進行も防止されるため、信頼性も向上される。
6). Effects and modifications of the embodiment

According to the above embodiment, when the pixel signal reading and the pixel reset are executed for the area A which is a part of the effective area for the HD standard reading, the pixel signal is read in the effective area. Since only the pixel reset is performed on the row that does not include the pixel (the row in the region B), all the pixels in the effective pixel region are reset at a predetermined timing.
For this reason, no pixel in which charges are continuously accumulated without being reset does not occur, so that adverse effects on the pixel signal are eliminated, and a high-quality captured image signal can be obtained. Further, since the deterioration of the pixel due to not being reset is prevented, the reliability is also improved.

さらにHD規格読出の際に、全画素のリセットを目的として有効画素領域の全ての行について読出動作を実行させる必要もなくなるため、フレームレートを上げることも容易となる。特にHD規格の高精細な映像のための高フレームレートの動作を行うことにも好適である。   Furthermore, since it is not necessary to perform the read operation for all the rows in the effective pixel area for the purpose of resetting all the pixels at the time of HD standard reading, it becomes easy to increase the frame rate. In particular, it is also suitable for performing a high frame rate operation for HD standard high-definition video.

また、順次リセット、一括リセットのどちらも好適なリセット動作として適用できると共に、図10(c)のように構成すれば、機種或いは動作モード等に応じて一括リセット/順次リセットを選択でき、汎用性が高いものとなる。
また、例えば図8のように、いわゆるグローバルシャッタとしての全行リセットの構成を応用すれば、一括リセット回路3cを容易に実現できるという利点もある。
Further, both sequential reset and batch reset can be applied as suitable reset operations, and if configured as shown in FIG. 10 (c), batch reset / sequential reset can be selected according to the model or operation mode. Is expensive.
Further, for example, as shown in FIG. 8, if a configuration of all row reset as a so-called global shutter is applied, there is an advantage that the batch reset circuit 3c can be easily realized.

また、リセット動作タイミングも、通信期間、フレーム読出期間としたり、或いは水平期間内でいえばカラム読出期間、水平転送期間など、多様な例が可能であり、処理の都合に合わせて選択されればよいものとなり、設計の自由度も高くなる。
また、ノイズレベル等を考慮して、一括リセット/順次リセットの別や、リセットタイミングの設定を行うことで、最適なリセットモード、リセットタイミングを設定することもできる。
Also, the reset operation timing can be various examples such as a communication period, a frame reading period, or a column reading period and a horizontal transfer period within the horizontal period, and can be selected according to the convenience of processing. It will be good and the degree of freedom of design will be high.
In addition, the optimum reset mode and reset timing can be set by performing batch reset / sequential reset and setting the reset timing in consideration of the noise level and the like.

ところで本発明は、HD規格読出の場合だけでなく、有効領域内で、画素信号の読出が行われる画素を含まない行が存在するような読出を行う場合に、全て適用できる。
例えば窓読出として、図21の領域A1のように有効領域の一部を読み出すような動作モードも知られている。
この場合、領域A1の画素のみが出力される撮像画像信号とされる。そして領域A2の画素は、領域A1の画素読出の際に同時に走査されるため、周期的にリセットされる。一方、領域Bの画素は、走査しないとすると、リセットの機会がなくなる。
このため、従来、このような窓読出を行う場合は、読まない領域Bの行のリセットの問題から全ての行をアクセスし、必要な部分だけ読み出すという方法を用いていた。
しかしその方法では、1フレームに必要な時間は、画素を全て読む時間と変わらず、窓読み出しにおけるフレームレートをあげることができない。
ところが、このような窓読出の場合にも、領域Bの画素リセットを上記実施の形態と同様に実行させれば、そのような問題も解消される。つまり読まない行のリセット機能は、窓読出時のフレームレートをあげるという点で有効であり、高速撮像、高速AF機能を持たせる際に適切な手法といえる。
By the way, the present invention can be applied not only to HD standard readout but also to readout in which there is a row that does not include a pixel from which a pixel signal is read out in an effective region.
For example, an operation mode in which a part of the effective area is read as in the area A1 in FIG. 21 is known as window reading.
In this case, the captured image signal is output only from the pixels in the area A1. The pixels in the region A2 are scanned at the same time when the pixels in the region A1 are read out, so that they are reset periodically. On the other hand, if the pixels in the region B are not scanned, there is no opportunity for reset.
For this reason, conventionally, when such window reading is performed, a method has been used in which all rows are accessed and only necessary portions are read due to the problem of resetting rows in the region B that is not read.
However, in this method, the time required for one frame is not different from the time for reading all the pixels, and the frame rate in window reading cannot be increased.
However, even in the case of such window reading, such a problem can be solved if the pixel reset of the region B is executed in the same manner as in the above embodiment. In other words, the reset function for rows that are not read is effective in increasing the frame rate at the time of window reading, and can be said to be an appropriate method for providing high-speed imaging and high-speed AF functions.

本発明の実施の形態の固体撮像装置の要部のブロック図である。It is a block diagram of the principal part of the solid-state imaging device of an embodiment of the invention. 実施の形態の画素の説明図である。It is explanatory drawing of the pixel of embodiment. 実施の形態の読出動作周期の説明図である。It is explanatory drawing of the read-out operation | movement period of embodiment. 実施の形態の画素領域の切り出しの説明図である。It is explanatory drawing of extraction of the pixel area | region of embodiment. 実施の形態のリセットアドレスデコーダを備えた垂直走査回路のブロック図である。It is a block diagram of the vertical scanning circuit provided with the reset address decoder of an embodiment. 実施の形態の垂直走査回路による走査波形の説明図である。It is explanatory drawing of the scanning waveform by the vertical scanning circuit of embodiment. 実施の形態の垂直走査回路による他の走査波形の例の説明図である。It is explanatory drawing of the example of the other scanning waveform by the vertical scanning circuit of embodiment. 実施の形態の一括リセット回路を備えた垂直走査回路のブロック図である。It is a block diagram of the vertical scanning circuit provided with the collective reset circuit of embodiment. 実施の形態の垂直走査回路による走査波形の説明図である。It is explanatory drawing of the scanning waveform by the vertical scanning circuit of embodiment. 実施の形態の垂直走査回路の構成例の説明図である。It is explanatory drawing of the structural example of the vertical scanning circuit of embodiment. 実施の形態の通信期間での順次リセット動作の説明図である。It is explanatory drawing of the sequential reset operation | movement in the communication period of embodiment. 実施の形態の通信期間での一括リセット動作の説明図である。It is explanatory drawing of the batch reset operation | movement in the communication period of embodiment. 実施の形態のフレーム読出期間での順次リセット動作の説明図である。It is explanatory drawing of the sequential reset operation | movement in the frame read-out period of embodiment. 実施の形態のフレーム読出期間での順次リセット動作の説明図である。It is explanatory drawing of the sequential reset operation | movement in the frame read-out period of embodiment. 実施の形態のフレーム読出期間での順次リセット動作の説明図である。It is explanatory drawing of the sequential reset operation | movement in the frame read-out period of embodiment. 実施の形態のフレーム読出期間での順次リセット動作の説明図である。It is explanatory drawing of the sequential reset operation | movement in the frame read-out period of embodiment. 実施の形態のフレーム読出期間での一括リセット動作の説明図である。It is explanatory drawing of the batch reset operation | movement in the flame | frame read-out period of embodiment. 実施の形態のフレーム読出期間での一括リセット動作の説明図である。It is explanatory drawing of the batch reset operation | movement in the flame | frame read-out period of embodiment. 実施の形態のフレーム読出期間での一括リセット動作の説明図である。It is explanatory drawing of the batch reset operation | movement in the flame | frame read-out period of embodiment. 実施の形態の水平転送期間での順次/一括リセット動作の説明図である。It is explanatory drawing of the sequential / batch reset operation | movement in the horizontal transfer period of embodiment. 実施の形態の変形例の画素領域の切り出しの説明図である。It is explanatory drawing of extraction of the pixel area | region of the modification of embodiment. 画素領域の切り出しの説明図である。It is explanatory drawing of extraction of a pixel area. 画素構成及び電荷蓄積継続による影響の説明図である。It is explanatory drawing of the influence by pixel structure and electric charge accumulation continuation.

符号の説明Explanation of symbols

1 画素アレイ、2 タイミングジェネレータ、3 垂直走査回路、3a リセットアドレスデコーダ、3b 読出アドレスデコーダ、3c 一括リセット回路、4 電圧レベルシフタ、5 カラムCDS部、6 水平走査回路、7 出力回路
1 pixel array, 2 timing generator, 3 vertical scanning circuit, 3a reset address decoder, 3b readout address decoder, 3c collective reset circuit, 4 voltage level shifter, 5 column CDS section, 6 horizontal scanning circuit, 7 output circuit

Claims (8)

固体撮像素子が行方向及び列方向にアレイ状に配されて成り、上記各固体撮像素子が入射光に応じて蓄積された電荷に基づく画素信号を得る画素センサ手段と、
上記画素センサ手段の行を選択し、選択行の各列の固体撮像素子から上記画素信号の読み出しを実行させる垂直走査手段と、
上記垂直走査手段によって読み出された上記画素信号に対する処理を行って撮像画像信号を出力する出力手段とを備え、
上記垂直走査手段は、上記画素センサ手段の有効画素領域の内の一部について上記画素信号の読出及び画素リセットを実行させる際に、上記有効画素領域内で、画素信号の読出が行われる画素を含まない行に対して、画素リセットのみを実行させることを特徴とする固体撮像装置。
Pixel sensor means comprising a solid-state imaging device arranged in an array in the row direction and the column direction, and each of the solid-state imaging devices obtains a pixel signal based on charges accumulated according to incident light; and
Vertical scanning means for selecting a row of the pixel sensor means and executing reading of the pixel signal from the solid-state imaging device in each column of the selected row;
An output unit that performs processing on the pixel signal read by the vertical scanning unit and outputs a captured image signal;
When the vertical scanning unit performs reading of the pixel signal and resetting a pixel in a part of the effective pixel region of the pixel sensor unit, the vertical scanning unit selects a pixel from which the pixel signal is read in the effective pixel region. A solid-state imaging device, wherein only a pixel reset is executed for a row not included.
上記垂直走査手段は、
上記画素信号の読出及び画素リセットを実行させる行を選択する読み出しアドレスデコーダと、
画素リセットのみを実行させる行を順次選択するリセットアドレスデコーダと、
を備えることを特徴とする請求項1に記載の固体撮像装置。
The vertical scanning means includes
A read address decoder for selecting a row on which the pixel signal is read and the pixel is reset;
A reset address decoder that sequentially selects rows that only perform pixel reset;
The solid-state imaging device according to claim 1, further comprising:
上記垂直走査手段は、
上記画素信号の読出及び画素リセットを実行させる行を選択する読み出しアドレスデコーダと、
画素信号の読出が行われる画素を含まない行を一括選択する一括リセット回路と、
を備えることを特徴とする請求項1に記載の固体撮像装置。
The vertical scanning means includes
A read address decoder for selecting a row on which the pixel signal is read and the pixel is reset;
A batch reset circuit that batch-selects rows that do not include pixels from which pixel signals are read; and
The solid-state imaging device according to claim 1, further comprising:
制御用通信期間とフレーム読出期間から成るフレーム周期単位において、
上記画素センサ手段、上記垂直操作手段、及び上記出力手段による撮像画像信号の出力は、上記フレーム読出期間に行われるとともに、
上記垂直操作手段による、画素信号の読出が行われる画素を含まない行に対する画素リセットは、上記制御用通信期間に行われることを特徴とする請求項1に記載の固体撮像装置。
In a frame cycle unit consisting of a control communication period and a frame readout period,
Output of the captured image signal by the pixel sensor means, the vertical operation means, and the output means is performed during the frame readout period,
2. The solid-state imaging device according to claim 1, wherein pixel reset for a row not including a pixel from which a pixel signal is read by the vertical operation unit is performed during the control communication period.
制御用通信期間とフレーム読出期間から成るフレーム周期単位において、
上記画素センサ手段、上記垂直操作手段、及び上記出力手段による撮像画像信号の出力は、上記フレーム読出期間に行われるとともに、
上記垂直操作手段による、画素信号の読出が行われる画素を含まない行に対する画素リセットも、上記フレーム読出期間に行われることを特徴とする請求項1に記載の固体撮像装置。
In a frame cycle unit consisting of a control communication period and a frame readout period,
Output of the captured image signal by the pixel sensor means, the vertical operation means, and the output means is performed during the frame readout period,
2. The solid-state imaging device according to claim 1, wherein pixel reset for a row not including a pixel from which a pixel signal is read by the vertical operation unit is also performed during the frame reading period.
上記画素センサ手段の1行の読出動作を行うライン読出期間が、選択された行の画素から画素信号を垂直転送して読み出すカラム読出期間と、該カラム読出期間に読み出された画素信号を順次水平転送して1行分の撮像画像信号として出力する水平転送期間とから成り、
上記垂直操作手段による、画素信号の読出が行われる画素を含まない行に対する画素リセットは、上記水平転送期間に行われることを特徴とする請求項1に記載の固体撮像装置。
The line readout period for performing the readout operation for one row of the pixel sensor means is such that a column readout period for reading out a pixel signal from a pixel in a selected row by vertical transfer, and a pixel signal read out during the column readout period in order. It consists of a horizontal transfer period that is horizontally transferred and output as a captured image signal for one row,
2. The solid-state imaging device according to claim 1, wherein pixel reset for a row not including a pixel from which a pixel signal is read by the vertical operation unit is performed during the horizontal transfer period.
上記画素センサ手段は、上記有効画素領域が行方向と列方向に4:3の画素配列とされているとともに、
上記垂直走査手段は、上記有効画素領域内から切り出される16:9の領域について上記画素信号の読出及び画素リセットを実行させる際に、上記有効画素領域内で、上記16:9の領域に含まれない行に対して、画素リセットのみを実行させることを特徴とする請求項1に記載の固体撮像装置。
In the pixel sensor means, the effective pixel region has a 4: 3 pixel array in the row direction and the column direction,
The vertical scanning means is included in the 16: 9 area in the effective pixel area when the pixel signal is read out and reset in the 16: 9 area cut out from the effective pixel area. The solid-state imaging device according to claim 1, wherein only a pixel reset is executed for a row that does not exist.
固体撮像素子が行方向及び列方向にアレイ状に配されて成り、上記各固体撮像素子が入射光に応じて蓄積された電荷に基づく画素信号を得る画素センサ手段に対して、
上記画素センサ手段の有効画素領域の内の一部について上記画素信号の読出及び画素リセットを実行させる際に、上記有効画素領域内で、画素信号の読出が行われる画素を含まない行に対して、画素リセットのみを実行させることを特徴とする画素信号読み出し方法。
With respect to the pixel sensor means that the solid-state imaging devices are arranged in an array in the row direction and the column direction, and each solid-state imaging device obtains a pixel signal based on charges accumulated according to incident light,
When the pixel signal readout and pixel reset are executed for a part of the effective pixel area of the pixel sensor means, the row in the effective pixel area does not include the pixel from which the pixel signal is read out. A pixel signal reading method, wherein only pixel reset is executed.
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