JP2006093815A - Imaging apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、固体撮像素子を用いた撮像装置およびシステムで、正確で高速なシャッタ動作と高品位な画像を実現するための固体撮像素子の構成、駆動方法に係る撮像装置に関する。 The present invention relates to an imaging apparatus and system using a solid-state imaging device, and an imaging apparatus according to a configuration and a driving method of a solid-state imaging device for realizing an accurate and high-speed shutter operation and a high-quality image.
従来のXYアドレス型の走査方法を採る撮像素子を用いた電子シャッタ動作について説明する。 An electronic shutter operation using an image pickup device employing a conventional XY address type scanning method will be described.
まず、画素毎に又はライン毎に画素に蓄積された不要電荷を除去する走査すなわちリセット走査を実行し、その後、一画素又はライン毎に、それぞれ所定の時間を経過してから信号電荷を読み出す走査を行う事で実現出来る事が知られている。このような電子シャッタを以下ローリング電子シャッタとよぶ。 First, a scan for removing unnecessary charges accumulated in a pixel for each pixel or line, that is, a reset scan is executed, and then a signal charge is read for each pixel or line after a predetermined time has elapsed. It is known that it can be realized by doing. Such an electronic shutter is hereinafter referred to as a rolling electronic shutter.
図1、図3を用いて従来の撮像素子の構造と駆動方法について述べ、ローリング電子シャッタ動作を説明する。 The structure and driving method of a conventional image sensor will be described with reference to FIGS. 1 and 3, and the rolling electronic shutter operation will be described.
図1はXYアドレス型の走査方法を採る撮像素子の構成を表したものである。101は単位画素である。102は光を電荷に変換するフォトダイオード(以下PDと表す)である。103は転送パルスφTXによってPDで発生した電荷を後述するFDに転送する転送スイッチである。104は電荷を一時的に蓄積しておく領域(以下FDと表す)であり、105はソースフォロアとして機能する増幅MOSアンプである。106は選択パルスφSELによって画素を選択する選択スイッチであり、107はリセットパルスφRESによってFDに蓄積された電荷を除去するリセットスイッチである。FD104、増幅MOSアンプ105、及び後述する定電流源109でフローティングディフュージョンアンプが構成され、選択スイッチ106で選択された画素の信号電荷が電圧に変換され信号出力線108を経て読み出し回路113に出力される。109は増幅MOSアンプ105の負荷となる定電流源である。 FIG. 1 shows the configuration of an image sensor that employs an XY address type scanning method. Reference numeral 101 denotes a unit pixel. Reference numeral 102 denotes a photodiode (hereinafter referred to as PD) that converts light into electric charge. Reference numeral 103 denotes a transfer switch that transfers charges generated in the PD by the transfer pulse φTX to an FD described later. Reference numeral 104 denotes a region for temporarily storing electric charges (hereinafter referred to as FD), and reference numeral 105 denotes an amplification MOS amplifier that functions as a source follower. Reference numeral 106 denotes a selection switch that selects a pixel by a selection pulse φSEL, and reference numeral 107 denotes a reset switch that removes charges accumulated in the FD by a reset pulse φRES. The FD 104, the amplification MOS amplifier 105, and a constant current source 109 described later constitute a floating diffusion amplifier, and the signal charge of the pixel selected by the selection switch 106 is converted into a voltage and output to the readout circuit 113 via the signal output line 108. The Reference numeral 109 denotes a constant current source serving as a load for the amplification MOS amplifier 105.
110は読み出し回路113から出力信号を選択する選択スイッチであり、水平走査回路114によって駆動される。また、112はスイッチ103、106、107を選択するための垂直走査回路である。 Reference numeral 110 denotes a selection switch that selects an output signal from the readout circuit 113 and is driven by the horizontal scanning circuit 114. Reference numeral 112 denotes a vertical scanning circuit for selecting the switches 103, 106, and 107.
φTX、φRES、φSELそれぞれにおいて垂直走査回路112によって走査選択されたn番目の走査ラインをφTXn、φRESn、φSELnとする。 The nth scanning line selected by the vertical scanning circuit 112 in each of φTX, φRES, and φSEL is defined as φTXn, φRESn, and φSELn.
図3はローリング電子シャッタ動作における駆動パルスと動作シーケンスを表したものである。なお図3では垂直走査回路112によって走査選択されたnラインからn+3ラインに関して記述している。 FIG. 3 shows a driving pulse and an operation sequence in the rolling electronic shutter operation. In FIG. 3, description is made with respect to n + 3 lines from n lines selected by the vertical scanning circuit 112.
ローリング電子シャッタ動作では、nラインにおいて、まず時刻t31からt32の間、φRESnとφTXnにパルスを印加され転送スイッチ103及びリセットスイッチ107をオンにし、nライン目のPD102とFD104に蓄積されている不用電荷を除去するリセット動作を行う。時刻t32で転送スイッチ103がオフになり、PDに発生した光電荷が蓄積される蓄積動作が始まる。 In the rolling electronic shutter operation, at time n31 to time t32, first, pulses are applied to φRESn and φTXn to turn on transfer switch 103 and reset switch 107, and are stored in PD102 and FD104 on the nth line. A reset operation for removing charges is performed. At time t32, the transfer switch 103 is turned off, and an accumulation operation for accumulating the photocharge generated in the PD is started.
次に時刻t34においてφTXnにパルスを印加され転送スイッチ103をオンにし、PD102に蓄積された光電荷をFD104に転送する転送動作を行う。なお、リセットスイッチ107は、転送動作に先んじてオフする必要があり、本図では、時刻t32で転送スイッチ103と同時にオフとなる。ここで、時刻t32から時刻t35までが蓄積時間となる。nライン目の転送動作終了後φSELnにパルスが印加され選択スイッチ106がオンする事により、FD104で保持した電荷が電圧に変換され、読み出し回路113に出力される。読み出し回路113で一時的に保持された信号が水平走査回路112によって時刻t36より順次出力される。時刻t34の転送開始から時刻t37の読み出し終了までをT3readとし、時刻t31から時刻t33までの時間をT3waitとする。他のラインにおいても同様に、転送開始から読み出し終了までの時間がT3readとなり、あるラインのリセット開始から次のラインのリセット開始までの間の時間がT3waitとなる。 Next, at time t <b> 34, a pulse is applied to φTXn to turn on the transfer switch 103, and a transfer operation for transferring the photocharge accumulated in the PD 102 to the FD 104 is performed. Note that the reset switch 107 needs to be turned off prior to the transfer operation, and in this figure, the reset switch 107 is turned off simultaneously with the transfer switch 103 at time t32. Here, the accumulation time is from time t32 to time t35. After the transfer operation for the nth line is completed, a pulse is applied to φSELn and the selection switch 106 is turned on, whereby the charge held in the FD 104 is converted into a voltage and output to the reading circuit 113. The signals temporarily held by the readout circuit 113 are sequentially output from the time t36 by the horizontal scanning circuit 112. The time from the start of transfer at time t34 to the end of reading at time t37 is T3read, and the time from time t31 to time t33 is T3wait. Similarly, in other lines, the time from the start of transfer to the end of reading is T3read, and the time from the start of resetting of one line to the start of resetting of the next line is T3wait.
図3の上段のシーケンスよりローリング電子シャッタは画面の上部と下部で蓄積時刻が画面の走査に要した時間だけずれるという問題がある。これは、あるラインのリセットおよび転送走査から次のラインのリセットおよび転送走査の時間T3waitがT3read以上の時間を設定しないといけないためである。このT3wait時間がT3read時間より短いと読み出し動作が完了していない画素の情報が次のラインの情報が読み出し回路に入り欠落してしまうためである。従って、高速に信号出力の読み出し走査ができないと、特に画素数が多い場合、このずれが大きくなってしまう。 From the upper sequence of FIG. 3, the rolling electronic shutter has a problem that the accumulation time is shifted by the time required for scanning the screen at the top and bottom of the screen. This is because the time T3wait from the reset and transfer scan of a line to the reset and transfer scan of the next line must be set to a time longer than T3read. This is because if the T3wait time is shorter than the T3read time, the information of the pixel for which the reading operation has not been completed enters the reading circuit and the information of the next line is lost. Therefore, if the readout scanning of the signal output cannot be performed at high speed, this deviation becomes large especially when the number of pixels is large.
また、特許文献1に記載されていているような、リセット動作および転送動作を一括で行うMOS型撮像素子も存在する。このような動作における各ラインのシーケンスを図4に示す。図4において、時刻t41から時刻t42にすべてのラインのリセット動作が同時に行われる。時刻t43から時刻t44までの転送動作も同時に行われる。このような電子シャッタを以下一括電子シャッタとよぶ。一括電子シャッタを行うと蓄積時間は全ラインでt42からt44までとなり、蓄積時刻が画面の上下でずれない電子シャッタが得られる。 Also, there is a MOS type image pickup device that performs a reset operation and a transfer operation collectively as described in Patent Document 1. A sequence of each line in such an operation is shown in FIG. In FIG. 4, the reset operation of all lines is performed simultaneously from time t41 to time t42. The transfer operation from time t43 to time t44 is also performed at the same time. Such an electronic shutter is hereinafter referred to as a batch electronic shutter. When the collective electronic shutter is performed, the accumulation time is from t42 to t44 for all lines, and an electronic shutter in which the accumulation time does not deviate up and down the screen is obtained.
また、リセット動作および転送動作を高速で行うために、リセット動作と転送動作の高速化を図った図5で示すシーケンスを行うMOS型撮像素子も存在する。このシーケンスを図1と図5を用いて説明する。まず時刻t51からt52までφRESnとφTXnにパルスを印加することによって、スイッチ107と103をオンにし、nライン目のPD102とFD104をリセットするリセット動作を行う。時刻t52よりnライン目のPDに光電荷が発生する蓄積動作が始まりt53に最終ラインまでのリセット動作が完了する。 In addition, in order to perform the reset operation and the transfer operation at high speed, there is a MOS type image pickup device that performs the sequence shown in FIG. 5 in which the reset operation and the transfer operation are speeded up. This sequence will be described with reference to FIGS. First, by applying a pulse to φRESn and φTXn from time t51 to t52, switches 107 and 103 are turned on, and a reset operation is performed to reset PD102 and FD104 on the nth line. From time t52, an accumulation operation in which photoelectric charges are generated in the PD on the n-th line starts, and the reset operation up to the final line is completed at t53.
時刻t54からt55においてφTXnにパルスを印加してスイッチ103をオンにし、PD102で溜まった光電荷をFD104に転送する転送動作を行う。時刻t52から時刻t54までがnライン目の蓄積時間となる。N+1ライン目以降の転送動作についてはt55以降の時刻に順次行われ、時刻t57ですべてのラインの転送が完了する。ここで、Nライン目の転送動作終了後、時刻t56にφSELnにパルスが印加されスイッチ106がオンする事により、104で保持した電荷が105によって電圧に変換され、読み出し回路113に読み出される。読み出し回路113で一時的に保持された信号が水平走査回路112によって時刻15より順次出力される。n+1ライン目の読み出しは時刻t58以降に行われる。 From time t54 to t55, a pulse is applied to φTXn to turn on the switch 103, and a transfer operation for transferring the photocharge accumulated in the PD 102 to the FD 104 is performed. The accumulation time from the time t52 to the time t54 is the nth line accumulation time. The transfer operation from the (N + 1) th line is sequentially performed at time after t55, and transfer of all lines is completed at time t57. Here, after the transfer operation for the Nth line is completed, a pulse is applied to φSELn at time t56 and the switch 106 is turned on, whereby the charge held at 104 is converted into a voltage by 105 and read out to the reading circuit 113. The signals temporarily held in the reading circuit 113 are sequentially output from the time 15 by the horizontal scanning circuit 112. Reading of the (n + 1) th line is performed after time t58.
図5に示すシーケンスによって、あるラインの走査開始から次のラインの走査開始までの時間が読み出し時間に依存せず決定できるため、ローリング電子シャッタによる画像の歪みを低減することができる。このような電子シャッタをローリング転送電子シャッタとよぶ。
しかしながら、一括電子シャッタおよびローリング転送電子シャッタにおいて、蓄積部の蓄積時間は画素のリセット時と読み出し時の間の時間であるため、画面の上下で蓄積部の蓄積時間が異なってしまう。そのため、蓄積部で時間に比例して発生する暗電流の量が画面の上下で異なってしまい、画質の低下を招いてしまう。 However, in the collective electronic shutter and the rolling transfer electronic shutter, the accumulation time of the accumulation unit is the time between the pixel reset time and the readout time, and therefore the accumulation time of the accumulation unit differs between the top and bottom of the screen. For this reason, the amount of dark current generated in proportion to the time in the storage unit differs between the upper and lower portions of the screen, leading to a reduction in image quality.
そこで、本発明では一括電子シャッタおよびローリング転送電子シャッタを行ったときでも、蓄積時間の違いにより、画面の上下で暗電流量の差が出ない電子シャッタを行うことを課題とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide an electronic shutter that does not cause a difference in dark current amount at the top and bottom of the screen due to a difference in accumulation time even when a batch electronic shutter and a rolling transfer electronic shutter are performed.
上記課題を解決するために、本発明の撮像装置は(1)もしくは(2)の通り構成される。 In order to solve the above problems, the imaging apparatus of the present invention is configured as (1) or (2).
(1)受光量に応じて光電荷を発生し蓄積する受光部と受光部の光電荷を一時的に蓄える蓄積部と有する撮像素子および、前記蓄積部の信号の初期化を行う第1の走査手段と、前記受光部の電荷蓄積開始走査を行う第2の走査手段と、受光部の光電荷を蓄積部に転送する事で前記撮像素子の蓄積終了走査を行う第3の走査手段と、前記蓄積部の信号を読み出す第4の走査手段を有する撮像装置において、第1の走査手段により前記蓄積部の初期化を行い、第2の走査手段により行または列を順次蓄積開始し、第3の走査手段により転送終了した行または列より順次、第4の走査手段により読み出しを行い、前記蓄積部の信号の初期化から前記読み出しまでの時間が行または列で同じであることを特徴とする撮像装置。 (1) An image sensor having a light receiving unit that generates and accumulates photocharges according to the amount of received light, a storage unit that temporarily stores the photocharges of the light receiving unit, and a first scan that initializes signals of the storage unit Means, second scanning means for performing charge accumulation start scanning of the light receiving section, third scanning means for performing accumulation end scanning of the image pickup device by transferring photocharges of the light receiving section to the storage section, In the imaging apparatus having the fourth scanning unit for reading out the signal of the storage unit, the storage unit is initialized by the first scanning unit, and the row or column is sequentially stored by the second scanning unit. The imaging is characterized in that reading is sequentially performed by the fourth scanning unit from the row or column for which transfer has been completed by the scanning unit, and the time from the initialization of the signal in the accumulation unit to the readout is the same for the row or column. apparatus.
(1)の撮像装置において、前記第1の走査手段によって行われる蓄積部の初期化と前記第4の走査手段によって行われる読み出しで規定されるFD蓄積時間に対し、前記第2の走査手段によって行われる受光部の電荷蓄積開始と前記第3の走査手段によって行われる蓄積終了で規定されるPD蓄積時間が短いときには第1の走査手段から走査開始し、短いときには第2の走査手段から走査開始する事を特徴とする。 In the imaging apparatus of (1), the second scanning unit performs the FD accumulation time defined by the initialization of the storage unit performed by the first scanning unit and the readout performed by the fourth scanning unit. When the PD accumulation time defined by the start of charge accumulation in the light receiving unit and the end of accumulation performed by the third scanning unit is short, scanning starts from the first scanning unit, and when short, the scanning starts from the second scanning unit. It is characterized by doing.
(1)の撮像装置において、前記FD蓄積時間と前記PD蓄積時間に関わらず、常に前記第1の走査手段から走査開始する事を特徴とする。 In the imaging apparatus of (1), scanning is always started from the first scanning unit regardless of the FD accumulation time and the PD accumulation time.
(2)受光量に応じて光電荷を発生し蓄積する受光部と受光部の光電荷を一時的に蓄える蓄積部と有する撮像素子および、前記蓄積部の信号の初期化を行う第1の走査手段と、前記受光部の電荷蓄積開始を行う第2の初期化手段と、受光部の光電荷を蓄積部に転送する事で前記撮像素子の蓄積終了を行う第3の転送手段と、前記蓄積部の信号を読み出す第4の走査手段を有する撮像装置において、第1の走査手段により前記蓄積部の初期化を行い、第2の初期化手段により蓄積開始し、第3の転送手段により転送を行い、転送終了後に第4の走査手段により読み出しを行い、前記蓄積部の信号の初期化から前記読み出しまでの時間が行または列で同じであることを特徴とする撮像装置。 (2) An image sensor having a light receiving unit that generates and accumulates photocharges according to the amount of received light and a storage unit that temporarily stores the photocharges of the light receiving unit, and a first scan that initializes signals of the storage unit Means, second initialization means for starting the charge accumulation of the light receiving section, third transfer means for ending the accumulation of the image sensor by transferring the photocharge of the light receiving section to the storage section, and the accumulation In the imaging apparatus having the fourth scanning means for reading out the signal of the part, the storage unit is initialized by the first scanning means, the accumulation is started by the second initialization means, and the transfer is performed by the third transfer means And the fourth scanning means performs reading after the transfer is completed, and the time from the initialization of the signal in the storage section to the reading is the same for each row or column.
(2)の撮像装置において、前記第1の走査手段によって行われる蓄積部の初期化と前記第4の走査手段によって行われる読み出しで規定されるFD蓄積時間に対し、前記第2の初期化手段によって行われる受光部の電荷蓄積開始と前記第3の転送手段によって行われる蓄積終了で規定されるPD蓄積時間が短いときには第1の走査手段から走査開始し、短いときには第2の初期化手段から動作開始する事を特徴とする撮像装置。 In the imaging apparatus of (2), the second initialization unit with respect to the FD accumulation time defined by the initialization of the storage unit performed by the first scanning unit and the readout performed by the fourth scanning unit. When the PD accumulation time defined by the charge accumulation start of the light receiving unit and the accumulation end performed by the third transfer unit is short, scanning starts from the first scanning unit, and when the PD accumulation time is short, from the second initialization unit. An imaging apparatus characterized by starting operation.
(2)の撮像装置において、前記FD蓄積時間と前記PD蓄積時間に関わらず、常に第1の走査手段から走査開始する事を特徴とする撮像装置。 (2) In the imaging apparatus, the scanning is always started from the first scanning means regardless of the FD accumulation time and the PD accumulation time.
電子シャッタ動作時においても、暗電流むらのない高画質を得る。 Even during electronic shutter operation, high image quality with no dark current unevenness is obtained.
以下、本発明の実施形態1について図面を用いて説明する。 Embodiment 1 of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図6は撮像素子を示したものである。601は単位画素を表し、単位画素を図7に示す。701は光を電荷に変換するフォトダイオード(以下PDと表す)である。703は電荷を一時的に蓄積しておく蓄積領域(以下FDと表す)であり、702はPDで発生した電荷を転送パルスφTXによってFDに転送する転送スイッチである。704はリセットパルスφRESPによってPDをリセットするリセットスイッチである。705は負荷容量である。706はソースフォロアとして機能する増幅MOSアンプである。707はリセットパルスφRESFによってFDをリセットするリセットスイッチである。708は選択パルスφSELによって画素を選択する選択スイッチであり、選択された画素の信号が信号出力線602にて読み出し回路603に転送される。読み出し回路603では転送された画素信号を保持する機能を持つ。604は負荷電流源である。605は読み出し回路で保持された出力信号を選択する選択スイッチであり、水平走査回路606によって順次選択される。また、607はスイッチ702、704、707、708を選択するための垂直走査回路である。水平走査回路607によって選択された画素信号は出力アンプ608で増幅され出力される。φTX、φRESP、φRESF、φSELそれぞれにおいてn番目の走査ラインをφTXn、φRESPn、φRESFn、φSELnとする。ここでは、簡単のため単位画素が行4×列4で構成された撮像素子を示しているが、画素数を行4×4に限ることではない。 FIG. 6 shows an image sensor. Reference numeral 601 denotes a unit pixel, which is shown in FIG. Reference numeral 701 denotes a photodiode (hereinafter referred to as PD) that converts light into electric charge. Reference numeral 703 denotes an accumulation region (hereinafter referred to as FD) for temporarily accumulating charges, and reference numeral 702 denotes a transfer switch for transferring charges generated in the PD to the FD by a transfer pulse φTX. A reset switch 704 resets the PD by a reset pulse φRESP. Reference numeral 705 denotes a load capacity. Reference numeral 706 denotes an amplification MOS amplifier that functions as a source follower. Reference numeral 707 denotes a reset switch that resets the FD by a reset pulse φRESF. Reference numeral 708 denotes a selection switch that selects a pixel by a selection pulse φSEL, and a signal of the selected pixel is transferred to the readout circuit 603 through a signal output line 602. The reading circuit 603 has a function of holding the transferred pixel signal. Reference numeral 604 denotes a load current source. Reference numeral 605 denotes a selection switch for selecting an output signal held by the readout circuit, which is sequentially selected by the horizontal scanning circuit 606. Reference numeral 607 denotes a vertical scanning circuit for selecting the switches 702, 704, 707, and 708. The pixel signal selected by the horizontal scanning circuit 607 is amplified by the output amplifier 608 and output. In each of φTX, φRESP, φRESF, and φSEL, the nth scan line is set to φTXn, φRESPn, φRESFn, and φSELn. Here, for the sake of simplicity, an image sensor in which the unit pixel is composed of 4 × 4 rows is shown, but the number of pixels is not limited to 4 × 4.
図8は本発明の実施の形態1における駆動方法と動作シーケンスを示したものである。 FIG. 8 shows a driving method and an operation sequence in the first embodiment of the present invention.
時刻t801からt802までφRESFnにパルスを印加することによって、スイッチ707をオンし、FD703をリセットするFDリセット動作を行う。時刻t801よりnライン目のFDリセットが始まりt809に最終ラインまでのFDリセット動作が完了する。時刻t803からt804までφRESPnにパルスを印加することによって、スイッチ704をオンし、PD701をリセットするPDリセット動作を行う。時刻t804よりnライン目のPDに光電荷が発生する蓄積動作が始まりt805に最終ラインまでのPDリセット動作が完了する。 By applying a pulse to φRESFn from time t801 to t802, the switch 707 is turned on, and the FD reset operation for resetting the FD703 is performed. The FD reset operation for the nth line starts from time t801, and the FD reset operation up to the last line is completed at t809. By applying a pulse to φRESPn from time t803 to t804, a PD reset operation is performed to turn on the switch 704 and reset the PD701. From time t804, an accumulation operation in which photoelectric charges are generated in the PD on the n-th line starts, and at time t805, the PD reset operation up to the final line is completed.
時刻t806からt807においてφTXnにパルスを印加してスイッチ702をオンにし、PD701で溜まった光電荷をFD703に転送する転送動作を行う。時刻t804から時刻t806までがnライン目の蓄積時間となる。N+1ライン目以降の転送動作についてはt807以降の時刻に順次行われ、時刻t810ですべてのラインの転送が完了する。 From time t806 to t807, a pulse is applied to φTXn to turn on the switch 702, and a transfer operation for transferring the photocharge accumulated in the PD 701 to the FD 703 is performed. From the time t804 to the time t806 is the accumulation time of the nth line. The transfer operation from the (N + 1) th line is sequentially performed at time after t807, and transfer of all lines is completed at time t810.
ここで、Nライン目の転送動作終了後、φSELnにパルスが印加されスイッチ708がオンする事により、FD703で保持した電荷が706、604によって電圧に変換され、読み出し回路603に読み出される。読み出し回路603で一時的に保持された信号が水平走査回路606によって時刻t808より順次出力される。n+1ライン目の読み出しは時刻t811以降に行われる。時刻t802からt808までの時間がFD蓄積時間となる。 Here, after the transfer operation for the Nth line is completed, a pulse is applied to φSELn and the switch 708 is turned on, whereby the charge held in the FD 703 is converted into a voltage by 706 and 604 and read to the reading circuit 603. The signals temporarily held in the reading circuit 603 are sequentially output by the horizontal scanning circuit 606 from time t808. Reading of the (n + 1) th line is performed after time t811. The time from time t802 to t808 is the FD accumulation time.
図8に示すシーケンスによって、FD蓄積時間が各行で同じになるので、蓄積時間の違いにより、画面の上下で暗電流量の差が出ず、上下でむらのない画像が得られる。FDリセット開始時刻とPDリセット開始時刻はFDの蓄積時間とPDの蓄積時間によって前後が入れ替わる。また、FDリセット時刻は全てのラインにおいて、FDリセット終了がPDの電荷がFDに転送される転送時刻より前の時刻を満たす範囲で選択する事が可能である。 According to the sequence shown in FIG. 8, since the FD accumulation time is the same for each row, there is no difference in the amount of dark current at the top and bottom of the screen due to the difference in the accumulation time, and a uniform image is obtained at the top and bottom. The FD reset start time and the PD reset start time are interchanged depending on the FD accumulation time and the PD accumulation time. Further, the FD reset time can be selected in a range in which the end of the FD reset satisfies the time before the transfer time when the charge of the PD is transferred to the FD in all lines.
図2に基づいて、上記で説明した実施の撮像素子の駆動方法を撮像装置であるデジタルカメラに適用した場合の一実施例について詳述する。 Based on FIG. 2, an embodiment in the case where the above-described driving method of the imaging element is applied to a digital camera which is an imaging apparatus will be described in detail.
図2において、201は被写体の光学像を撮像素子205に結像させるレンズ部で、レンズ駆動装置202によってズーム制御、フォーカス制御、絞り制御などがおこなわれる。203はシャッタでいわゆる一眼レフカメラに使用されるフォーカルプレーン型のシャッタの後幕に相当するシャッタ幕を有するシャッタ手段であり、シャッタ駆動手段204によって制御される。205はレンズ部201で結像された被写体を画像信号として取り込むための撮像素子、206は固体撮像素子205より出力される画像信号の増幅や、アナログ−ディジタル変換を行うA/D変換、A/D変換後の画像データに各種の補正を行ったりデータを圧縮する撮像信号処理回路である。207は固体撮像素子205、撮像信号処理回路206に、各種タイミング信号を出力する駆動手段であるタイミング発生回路、209は各種演算と撮像装置全体を制御する制御回路、208は画像データを一時的に記憶する為のメモリ、210は記録媒体に記録または読み出しを行うためのインターフェース、211は画像データの記録または読み出しを行う為の半導体メモリ等の着脱可能な記録媒体、212は外部コンピュータ等と通信する為のインターフェースである。 In FIG. 2, reference numeral 201 denotes a lens unit that forms an optical image of a subject on the image sensor 205, and zoom control, focus control, aperture control, and the like are performed by the lens driving device 202. Reference numeral 203 denotes a shutter means having a shutter curtain corresponding to the rear curtain of a focal plane type shutter used in a so-called single-lens reflex camera, and is controlled by a shutter driving means 204. Reference numeral 205 denotes an image pickup device for capturing an object imaged by the lens unit 201 as an image signal. Reference numeral 206 denotes an A / D conversion that performs amplification of an image signal output from the solid-state image pickup device 205 or analog-digital conversion. This is an imaging signal processing circuit that performs various corrections on the image data after D conversion and compresses the data. Reference numeral 207 denotes a solid-state imaging device 205, a timing generation circuit that is a driving unit that outputs various timing signals to the imaging signal processing circuit 206, 209 a control circuit that controls various operations and the entire imaging apparatus, and 208 temporarily stores image data. Memory for storing, 210 an interface for recording or reading on a recording medium, 211 a removable recording medium such as a semiconductor memory for recording or reading image data, and 212 communicating with an external computer or the like Interface.
次に、前述の構成における撮影時のデジタルカメラの動作について説明する。 Next, the operation of the digital camera at the time of shooting in the above configuration will be described.
メイン電源がオンされると、コントロール系の電源がオンし、更に撮像信号処理回路206などの撮像系回路の電源がオンされる。 When the main power supply is turned on, the power supply for the control system is turned on, and further, the power supply for the imaging system circuit such as the imaging signal processing circuit 206 is turned on.
それから、図示しないレリーズボタンが押されると、露光量を制御する為に、制御回路209は測光装置213で測光を行って明るさを判断し、その結果に応じてレンズ駆動装置は光学系の絞りを制御する。 Then, when a release button (not shown) is pressed, in order to control the exposure amount, the control circuit 209 performs photometry with the photometry device 213 to determine the brightness, and the lens driving device determines the aperture of the optical system according to the result. To control.
次に、測距装置214から出力された信号をもとに、高周波成分を取り出し被写体までの距離の演算を制御回路209で行う。その後、レンズ駆動装置202によりレンズ部を駆動して合焦か否かを判断し、合焦していないと判断した時は、再びレンズ部を駆動し測距を行う。 Next, based on the signal output from the distance measuring device 214, a high frequency component is extracted and the distance to the subject is calculated by the control circuit 209. Thereafter, the lens driving device 202 drives the lens unit to determine whether or not it is in focus. When it is determined that the lens unit is not in focus, the lens unit is driven again to perform distance measurement.
そして、合焦が確認された後に撮影動作が開始する。 Then, after the in-focus state is confirmed, the photographing operation starts.
撮影動作のシーケンスを図10、図11、図12に基づいて説明する。PDの蓄積時間が読み出し時間に対して短いときには図10で示すように、まずFDのリセットが行われる。FDリセット走査が開始されると、FDリセット動作が撮像素子のライン方向に順次行われる。FDリセット走査開始後、PDリセット走査開始が行われる。PDリセット走査が開始されると、PDリセット動作が撮像素子のライン方向に順次行われる。PDリセット開始後一定の蓄積時間TPD後に電荷転送走査開始が行われる。電荷転送走査が行われると電荷の転送動作が撮像素子のライン方向に順次行われる。FDリセット走査開始時刻はFDリセット終了時刻が電荷転送走査終了時刻より前になるように規定される。FD蓄積時間はTFDとなる。 A sequence of photographing operations will be described with reference to FIGS. When the PD accumulation time is shorter than the reading time, the FD is first reset as shown in FIG. When the FD reset scanning is started, the FD reset operation is sequentially performed in the line direction of the image sensor. After the start of the FD reset scanning, the PD reset scanning is started. When PD reset scanning is started, PD reset operation is sequentially performed in the line direction of the image sensor. Charge transfer scanning is started after a certain accumulation time TPD after the PD reset is started. When the charge transfer scanning is performed, the charge transfer operation is sequentially performed in the line direction of the image sensor. The FD reset scanning start time is defined such that the FD reset end time is before the charge transfer scanning end time. The FD accumulation time is TFD.
電荷転送走査開始後に読み出し走査開始が行われるが、読み出し動作中に撮像素子が露光するのを防ぐために電荷転送動作開始後にメカニカルなシャッタを走査する。このメカニカルシャッタは蓄積時間を規定するために設けられるのではなく、蓄積時間は撮像素子で規定されるため、通常の一眼レフカメラタイプのいわゆる先幕と後幕の2枚羽根タイプのものでもよいが、後幕のみの1枚羽根タイプのものでもよい。1枚羽根タイプのものでは、従来の2枚羽根タイプのフォーカルプレーンシャッタに比べてシャッタユニットの厚さを薄くすることが可能となり、スペース的に有利となる。 The readout scanning is started after the start of the charge transfer scanning. In order to prevent the image sensor from being exposed during the readout operation, the mechanical shutter is scanned after the start of the charge transfer operation. This mechanical shutter is not provided to define the accumulation time, but because the accumulation time is defined by the image sensor, a so-called front curtain and rear curtain two-blade type of a conventional single-lens reflex camera type may be used. However, a single-blade type with only the trailing curtain may be used. In the single blade type, the thickness of the shutter unit can be reduced as compared with the conventional two-blade type focal plane shutter, which is advantageous in terms of space.
さらに、メカニカルシャッタは撮像素子上を走査するときに、その走査時間にばらつきがあるのでメカニカルシャッタの走査時間と撮像素子の電荷転送の走査時間をほぼ同じにすることで、この差はより低減できる。読み出し動作が終了したところで、撮影動作終了となる。 Further, since the scanning time of the mechanical shutter varies when the image pickup device is scanned, this difference can be further reduced by making the scanning time of the mechanical shutter and the charge transfer time of the image pickup device substantially the same. . When the reading operation is finished, the photographing operation is finished.
PDの蓄積時間がFDの蓄積時間に対して長いときには図11で示すように、まずPDのリセットが行われる。PDリセット走査が開始されると、PDリセット動作が撮像素子のライン方向に順次行われる。PDリセット走査開始後、FDリセット走査開始が行われる。FDリセット走査が開始されると、FDリセット動作が撮像素子のライン方向に順次行われる。PDリセット開始後一定の蓄積時間TPD後に電荷転送走査開始が行われる。電荷転送走査が行われると電荷の転送動作が撮像素子のライン方向に順次行われる。FDリセット走査開始時刻はFDリセット終了時刻が電荷転送走査終了時刻より前になるように規定される。FD蓄積時間はTFDとなる。電荷転送走査開始後に読み出し走査開始が行われるが、読み出し動作中に撮像素子が露光するのを防ぐために電荷転送動作開始後にメカニカルなシャッタを走査する。前述したようにメカニカルなシャッタは蓄積時間を規定するものではない。読み出し動作が終了したところで、撮影動作終了となる。 When the PD accumulation time is longer than the FD accumulation time, the PD is first reset as shown in FIG. When PD reset scanning is started, PD reset operation is sequentially performed in the line direction of the image sensor. After the PD reset scanning is started, the FD reset scanning is started. When the FD reset scanning is started, the FD reset operation is sequentially performed in the line direction of the image sensor. Charge transfer scanning is started after a certain accumulation time TPD after the PD reset is started. When the charge transfer scanning is performed, the charge transfer operation is sequentially performed in the line direction of the image sensor. The FD reset scanning start time is defined such that the FD reset end time is before the charge transfer scanning end time. The FD accumulation time is TFD. The readout scanning is started after the start of the charge transfer scanning. In order to prevent the image sensor from being exposed during the readout operation, the mechanical shutter is scanned after the start of the charge transfer operation. As described above, the mechanical shutter does not define the accumulation time. When the reading operation is finished, the photographing operation is finished.
次に、PDの蓄積時間とFDの蓄積時間に依存せず常にFDのリセットから開始されるときには図12で示すように、まずFDのリセットが行われる。FDリセット走査が開始されると、FDリセット動作が撮像素子のライン方向に順次行われる。FDリセット走査開始後、PDリセット走査開始が行われる。PDリセット走査が開始されると、PDリセット動作が撮像素子のライン方向に順次行われる。PDリセット開始後一定の蓄積時間TPD後に電荷転送走査開始が行われる。電荷転送走査が行われると電荷の転送動作が撮像素子のライン方向に順次行われる。FDリセット走査開始時刻はFDリセット走査終了時刻がPDリセット走査終了時刻より前になるように規定される。 Next, when always starting from the reset of the FD regardless of the PD accumulation time and the FD accumulation time, the FD is first reset as shown in FIG. When the FD reset scanning is started, the FD reset operation is sequentially performed in the line direction of the image sensor. After the start of the FD reset scanning, the PD reset scanning is started. When PD reset scanning is started, PD reset operation is sequentially performed in the line direction of the image sensor. Charge transfer scanning is started after a certain accumulation time TPD after the PD reset is started. When the charge transfer scanning is performed, the charge transfer operation is sequentially performed in the line direction of the image sensor. The FD reset scanning start time is defined such that the FD reset scanning end time is before the PD reset scanning end time.
すなわちFDリセット走査開始からPDリセット走査開始までの時間TPFは一定となる。FD蓄積時間はTFDとなる。電荷転送走査開始後に読み出し走査開始が行われるが、読み出し動作中に撮像素子が露光するのを防ぐために電荷転送動作開始後にメカニカルなシャッタを走査する。前述したようにメカニカルなシャッタは蓄積時間を規定するものではない。読み出し動作が終了したところで、撮影動作終了となる。 That is, the time TPF from the start of the FD reset scan to the start of the PD reset scan is constant. The FD accumulation time is TFD. The readout scanning is started after the start of the charge transfer scanning. In order to prevent the image sensor from being exposed during the readout operation, the mechanical shutter is scanned after the start of the charge transfer operation. As described above, the mechanical shutter does not define the accumulation time. When the reading operation is finished, the photographing operation is finished.
撮影動作が終了すると、固体撮像素子205から出力された画像信号は撮像信号処理回路206で増幅、A/D変換などの処理をされ、制御回路209によりメモリに書き込まれる。 When the photographing operation is completed, the image signal output from the solid-state imaging element 205 is subjected to processing such as amplification and A / D conversion by the imaging signal processing circuit 206 and is written to the memory by the control circuit 209.
その後、メモリ208に蓄積されたデータは、制御回路209の制御により記録媒体制御I/F部210を通り半導体メモリ等の着脱可能な記録媒体211に記録される。 Thereafter, the data stored in the memory 208 is recorded on a removable recording medium 211 such as a semiconductor memory through the recording medium control I / F unit 210 under the control of the control circuit 209.
また、外部I/F部213を通り直接コンピュータ等に入力して画像の加工を行ってもよい。 Further, the image may be processed by directly inputting to a computer or the like through the external I / F unit 213.
以下、本発明の実施形態2について図面を用いて説明する。 Embodiment 2 of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図6は撮像素子を示したものである。601は単位画素を表し、単位画素を図7に示す。701は光を電荷に変換するフォトダイオード(以下PDと表す)である。703は電荷を一時的に蓄積しておく蓄積領域(以下FDと表す)であり、702はPDで発生した電荷を転送パルスφTXによってFDに転送する転送スイッチである。704はリセットパルスφRESPによってPDをリセットするリセットスイッチである。705は負荷容量である。706はソースフォロアとして機能する増幅MOSアンプである。707はリセットパルスφRESFによってFDをリセットするリセットスイッチである。708は選択パルスφSELによって画素を選択する選択スイッチであり、選択された画素の信号が信号出力線602にて読み出し回路603に転送される。読み出し回路603では転送された画素信号を保持する機能を持つ。604は負荷電流源である。605は読み出し回路で保持された出力信号を選択する選択スイッチであり、水平走査回路606によって順次選択される。また、607はスイッチ702、704、707、708を選択するための垂直走査回路である。水平走査回路607によって選択された画素信号は出力アンプ608で増幅され出力される。φTX、φRESP、φRESF、φSELそれぞれにおいてn番目の走査ラインをφTXn、φRESPn、φRESFn、φSELnとする。ここでは、簡単のため単位画素が行4×列4で構成された撮像素子を示しているが、画素数を行4×4に限ることではない。 FIG. 6 shows an image sensor. Reference numeral 601 denotes a unit pixel, which is shown in FIG. Reference numeral 701 denotes a photodiode (hereinafter referred to as PD) that converts light into electric charge. Reference numeral 703 denotes an accumulation region (hereinafter referred to as FD) for temporarily accumulating charges, and reference numeral 702 denotes a transfer switch for transferring charges generated in the PD to the FD by a transfer pulse φTX. A reset switch 704 resets the PD by a reset pulse φRESP. Reference numeral 705 denotes a load capacity. Reference numeral 706 denotes an amplification MOS amplifier that functions as a source follower. Reference numeral 707 denotes a reset switch that resets the FD by a reset pulse φRESF. Reference numeral 708 denotes a selection switch that selects a pixel by a selection pulse φSEL, and a signal of the selected pixel is transferred to the readout circuit 603 through a signal output line 602. The reading circuit 603 has a function of holding the transferred pixel signal. Reference numeral 604 denotes a load current source. Reference numeral 605 denotes a selection switch for selecting an output signal held by the readout circuit, which is sequentially selected by the horizontal scanning circuit 606. Reference numeral 607 denotes a vertical scanning circuit for selecting the switches 702, 704, 707, and 708. The pixel signal selected by the horizontal scanning circuit 607 is amplified by the output amplifier 608 and output. In each of φTX, φRESP, φRESF, and φSEL, the nth scan line is set to φTXn, φRESPn, φRESFn, and φSELn. Here, for the sake of simplicity, an image sensor in which the unit pixel is composed of 4 × 4 rows is shown, but the number of pixels is not limited to 4 × 4.
図9は本発明の実施の形態2における駆動方法と動作シーケンスを示したものである。 FIG. 9 shows a driving method and an operation sequence in the second embodiment of the present invention.
時刻t901からt902までφRESFnにパルスを印加することによって、スイッチ707をオンし、FD703をリセットするFDリセット動作を行う。時刻t901よりnライン目のFDリセットが始まりt905までに最終ラインまでのFDリセット動作が完了する。時刻t903からt904まですべての行のφRESPにパルスを印加することによって、スイッチ704をオンし、PD701を一括でリセットするPDリセット動作を行う。時刻t904よりすべての画素のPDに光電荷が発生する蓄積動作が始まる。 By applying a pulse to φRESFn from time t901 to t902, an FD reset operation for turning on the switch 707 and resetting the FD703 is performed. The FD reset operation for the nth line starts from time t901, and the FD reset operation up to the last line is completed by t905. By applying a pulse to φRESP in all rows from time t903 to t904, a switch 704 is turned on, and a PD reset operation for resetting the PD 701 at once is performed. From time t904, an accumulation operation in which photoelectric charges are generated in the PDs of all the pixels starts.
時刻t905からt906においてφTXにパルスを印加してスイッチ702をオンにし、PD701で溜まった光電荷をFD703に一括で転送する転送動作を行う。時刻t904から時刻t905までがPD蓄積時間となる。時刻t906以降にφSELnにパルスが印加されスイッチ708がオンする事により、703で保持した電荷が706、604によって電圧に変換され、読み出し回路603に読み出される。読み出し回路603で一時的に保持された信号が水平走査回路606によって時刻t907より順次出力される。n+1ライン目の読み出しは時刻t908以降に行われ、時刻t909で読み出し動作が終了する。時刻t901からt906までの時間がFD蓄積時間となる。 From time t905 to t906, a pulse is applied to φTX to turn on the switch 702, and a transfer operation is performed in which the photocharges accumulated in the PD 701 are collectively transferred to the FD 703. The PD accumulation time is from time t904 to time t905. After time t906, a pulse is applied to φSELn and the switch 708 is turned on, whereby the electric charge held in 703 is converted into a voltage by 706 and 604 and read out to the reading circuit 603. The signals temporarily held by the reading circuit 603 are sequentially output from the horizontal scanning circuit 606 from time t907. Reading of the (n + 1) th line is performed after time t908, and the reading operation ends at time t909. The time from time t901 to t906 is the FD accumulation time.
図9に示すシーケンスによって、FD蓄積時間が各行で同じになるので、蓄積時間の違いにより、画面の上下で暗電流量の差が出ず、上下でむらのない画像が得られる。FDリセット開始時刻とPDリセット開始時刻はFDの蓄積時間とPDの蓄積時間によって前後が入れ替わる。また、FDリセット時刻は全てのラインにおいて、FDリセット終了がPDの電荷がFDに転送される転送時刻より前の時刻を満たす範囲で選択する事が可能である。 With the sequence shown in FIG. 9, since the FD accumulation time is the same for each row, there is no difference in the amount of dark current at the top and bottom of the screen due to the difference in the accumulation time, and a uniform image is obtained at the top and bottom. The FD reset start time and the PD reset start time are interchanged depending on the FD accumulation time and the PD accumulation time. Further, the FD reset time can be selected in a range in which the end of the FD reset satisfies the time before the transfer time when the charge of the PD is transferred to the FD in all lines.
図2に基づいて、上記で説明した実施の撮像素子の駆動方法を撮像装置であるデジタルカメラに適用した場合の一実施例について詳述する。 Based on FIG. 2, an embodiment in the case where the above-described driving method of the imaging element is applied to a digital camera which is an imaging apparatus will be described in detail.
図2において、201は被写体の光学像を撮像素子205に結像させるレンズ部で、レンズ駆動装置202によってズーム制御、フォーカス制御、絞り制御などがおこなわれる。203はシャッタでいわゆる一眼レフカメラに使用されるフォーカルプレーン型のシャッタの後幕に相当するシャッタ幕を有するシャッタ手段であり、シャッタ駆動装置204によって制御される。205はレンズ部201で結像された被写体を画像信号として取り込むための撮像素子、206は固体撮像素子205より出力される画像信号の増幅や、アナログ−ディジタル変換を行うA/D変換、A/D変換後の画像データに各種の補正を行ったりデータを圧縮する撮像信号処理回路である。207は固体撮像素子205、撮像信号処理回路206に、各種タイミング信号を出力する駆動手段であるタイミング発生回路、209は各種演算と撮像装置全体を制御する制御回路、208は画像データを一時的に記憶する為のメモリ、210は記録媒体に記録または読み出しを行うためのインターフェース、211は画像データの記録または読み出しを行う為の半導体メモリ等の着脱可能な記録媒体、212は外部コンピュータ等と通信する為のインターフェースである。 In FIG. 2, reference numeral 201 denotes a lens unit that forms an optical image of a subject on the image sensor 205, and zoom control, focus control, aperture control, and the like are performed by the lens driving device 202. Reference numeral 203 denotes a shutter means having a shutter curtain corresponding to the rear curtain of a focal plane type shutter used in a so-called single-lens reflex camera, and is controlled by a shutter driving device 204. Reference numeral 205 denotes an image pickup device for capturing an object imaged by the lens unit 201 as an image signal. Reference numeral 206 denotes an A / D conversion that performs amplification of an image signal output from the solid-state image pickup device 205 or analog-digital conversion. This is an imaging signal processing circuit that performs various corrections on the image data after D conversion and compresses the data. Reference numeral 207 denotes a solid-state imaging device 205, a timing generation circuit that is a driving unit that outputs various timing signals to the imaging signal processing circuit 206, 209 a control circuit that controls various operations and the entire imaging apparatus, and 208 temporarily stores image data. Memory for storing, 210 an interface for recording or reading on a recording medium, 211 a removable recording medium such as a semiconductor memory for recording or reading image data, and 212 communicating with an external computer or the like Interface.
次に、前述の構成における撮影時のデジタルカメラの動作について説明する。 Next, the operation of the digital camera at the time of shooting in the above configuration will be described.
メイン電源がオンされると、コントロール系の電源がオンし、更に撮像信号処理回路206などの撮像系回路の電源がオンされる。 When the main power supply is turned on, the power supply for the control system is turned on, and further, the power supply for the imaging system circuit such as the imaging signal processing circuit 206 is turned on.
それから、図示しないレリーズボタンが押されると、露光量を制御する為に、制御回路209は測光装置213で測光を行って明るさを判断し、その結果に応じてレンズ駆動装置は光学系の絞りを制御する。 Then, when a release button (not shown) is pressed, in order to control the exposure amount, the control circuit 209 performs photometry with the photometry device 213 to determine the brightness, and the lens driving device determines the aperture of the optical system according to the result. To control.
次に、測距装置214から出力された信号をもとに、高周波成分を取り出し被写体までの距離の演算を制御回路209で行う。その後、レンズ駆動装置202によりレンズ部を駆動して合焦か否かを判断し、合焦していないと判断した時は、再びレンズ部を駆動し測距を行う。 Next, based on the signal output from the distance measuring device 214, a high frequency component is extracted and the distance to the subject is calculated by the control circuit 209. Thereafter, the lens driving device 202 drives the lens unit to determine whether or not it is in focus. When it is determined that the lens unit is not in focus, the lens unit is driven again to perform distance measurement.
そして、合焦が確認された後に撮影動作が開始する。 Then, after the in-focus state is confirmed, the photographing operation starts.
撮影動作のシーケンスを図13、図14、図15に基づいて説明する。PDの蓄積時間がFDの蓄積時間に対して短いときには図13で示すように、まずFDのリセット走査が行われる。FDリセット走査が開始されると、FDリセット動作が撮像素子のライン方向に順次行われる。FDリセット走査開始後、PDリセットが行われる。PDリセット後、一定の蓄積時間TPD後に電荷転送動作が行われる。FDリセット走査開始時刻はFDリセット終了時刻が電荷転送動作の時刻より前になるように規定される。FD蓄積時間はTFDとなる。読み出し動作が終了したところで、撮影動作終了となる。 A sequence of photographing operations will be described with reference to FIGS. When the PD accumulation time is shorter than the FD accumulation time, first, as shown in FIG. 13, FD reset scanning is performed. When the FD reset scanning is started, the FD reset operation is sequentially performed in the line direction of the image sensor. After the FD reset scan starts, PD reset is performed. After the PD reset, the charge transfer operation is performed after a certain accumulation time TPD. The FD reset scanning start time is defined such that the FD reset end time is before the charge transfer operation time. The FD accumulation time is TFD. When the reading operation is finished, the photographing operation is finished.
PDの蓄積時間がFDの蓄積時間に対して長いときには図14で示すように、まずPDリセットが行われる。PDリセット後、FDのリセット走査が行われる。FDリセット走査が開始されると、FDリセット動作が撮像素子のライン方向に順次行われる。PDリセット後、一定の蓄積時間TPD後に電荷転送動作が行われる。FDリセット走査開始時刻はFDリセット終了時刻が電荷転送動作の時刻より前になるように規定される。FD蓄積時間はTFDとなる。読み出し動作が終了したところで、撮影動作終了となる。 When the PD accumulation time is longer than the FD accumulation time, a PD reset is first performed as shown in FIG. After PD reset, FD reset scanning is performed. When the FD reset scanning is started, the FD reset operation is sequentially performed in the line direction of the image sensor. After the PD reset, the charge transfer operation is performed after a certain accumulation time TPD. The FD reset scanning start time is defined such that the FD reset end time is before the charge transfer operation time. The FD accumulation time is TFD. When the reading operation is finished, the photographing operation is finished.
次に、PDの蓄積時間とFDの蓄積時間に依存せず常にFDのリセットから開始されるときは図15で示すように、まずFDのリセット走査が行われる。FDリセット走査が開始されると、FDリセット動作が撮像素子のライン方向に順次行われる。FDリセット走査開始後、PDリセットが行われる。PDリセット後、一定の蓄積時間TPD後に電荷転送動作が行われる。FDリセット走査開始時刻はFDリセット終了時刻がPDリセット動作の時刻より前になるように規定される。すなわちFDリセット走査開始からPDリセットまでの時間TPFは一定となる。FD蓄積時間はTFDとなる。読み出し動作が終了したところで、撮影動作終了となる。 Next, when it always starts from resetting the FD without depending on the PD accumulation time and the FD accumulation time, the FD reset scanning is first performed as shown in FIG. When the FD reset scanning is started, the FD reset operation is sequentially performed in the line direction of the image sensor. After the FD reset scan starts, PD reset is performed. After the PD reset, the charge transfer operation is performed after a certain accumulation time TPD. The FD reset scanning start time is defined such that the FD reset end time is before the PD reset operation time. That is, the time TPF from the start of the FD reset scanning to the PD reset is constant. The FD accumulation time is TFD. When the reading operation is finished, the photographing operation is finished.
撮影動作が終了すると、固体撮像素子205から出力された画像信号は撮像信号処理回路206で増幅、A/D変換などの処理をされ、制御回路209によりメモリに書き込まれる。 When the photographing operation is completed, the image signal output from the solid-state imaging element 205 is subjected to processing such as amplification and A / D conversion by the imaging signal processing circuit 206 and is written to the memory by the control circuit 209.
その後、メモリ208に蓄積されたデータは、制御回路209の制御により記録媒体制御I/F部210を通り半導体メモリ等の着脱可能な記録媒体211に記録される。 Thereafter, the data stored in the memory 208 is recorded on a removable recording medium 211 such as a semiconductor memory through the recording medium control I / F unit 210 under the control of the control circuit 209.
また、外部I/F部213を通り直接コンピュータ等に入力して画像の加工を行ってもよい。 Further, the image may be processed by directly inputting to a computer or the like through the external I / F unit 213.
101 単位画素
102 フォトダイオード
103 転送スイッチ
104 蓄積領域
105 増幅MOSアンプ
106 選択スイッチ
107 リセットスイッチ
108 信号出力線
109 定電流源
110 水平選択スイッチ
111 出力アンプ
112 垂直走査回路
113 読み出し回路
114 水平走査回路
201 レンズ部
202 レンズ駆動装置
203 シャッタ
204 シャッタ駆動装置
205 撮像素子
206 撮像信号処理回路
207 タイミング発生部
208 メモリ部
209 全体制御・演算部(制御回路)
210 記録媒体制御I/F部
211 記録媒体
212 外部I/F部
213 測光装置
214 測距装置
601 単位画素
602 信号出力線
603 読み出し回路
604 負荷電流源
605 水平選択スイッチ
606 水平走査回路
607 垂直走査回路
608 出力アンプ
701 フォトダイオード
702 転送スイッチ
703 蓄積領域
704 PDリセットスイッチ
705 負荷容量
706 増幅MOSアンプ
707 FDリセットスイッチ
708 垂直選択スイッチ
101 Unit pixel 102 Photodiode 103 Transfer switch 104 Storage region 105 Amplification MOS amplifier 106 Selection switch 107 Reset switch 108 Signal output line 109 Constant current source 110 Horizontal selection switch 111 Output amplifier 112 Vertical scanning circuit 113 Reading circuit 114 Horizontal scanning circuit 201 Lens Unit 202 Lens driving device 203 Shutter 204 Shutter driving device 205 Imaging element 206 Imaging signal processing circuit 207 Timing generation unit 208 Memory unit 209 Overall control / calculation unit (control circuit)
210 Recording medium control I / F unit 211 Recording medium 212 External I / F unit 213 Photometric device 214 Distance measuring device 601 Unit pixel 602 Signal output line 603 Read circuit 604 Load current source 605 Horizontal selection switch 606 Horizontal scanning circuit 607 Vertical scanning circuit 608 Output amplifier 701 Photodiode 702 Transfer switch 703 Storage area 704 PD reset switch 705 Load capacitor 706 Amplification MOS amplifier 707 FD reset switch 708 Vertical selection switch
Claims (6)
第1の走査手段により前記蓄積部の初期化を行い、第2の走査手段により行または列を順次蓄積開始し、第3の走査手段により転送終了した行または列より順次、第4の走査手段により読み出しを行い、前記蓄積部の信号の初期化から前記読み出しまでの時間が行または列で同じであることを特徴とする撮像装置。 An imaging device having a light receiving portion that generates and accumulates photocharge according to the amount of received light, and a storage portion that temporarily stores the photocharge of the light receiving portion, and a first scanning unit that initializes a signal of the storage portion; A second scanning unit that performs a charge accumulation start scan of the light receiving unit, a third scanning unit that performs a storage end scan of the imaging device by transferring photocharges of the light receiving unit to the storage unit, and the storage unit In the imaging apparatus having the fourth scanning means for reading the signal of
The storage unit is initialized by the first scanning unit, the storage of the rows or the columns is sequentially started by the second scanning unit, and the fourth scanning unit is sequentially started from the row or the column which has been transferred by the third scanning unit. The imaging apparatus is characterized in that the time from the initialization of the signal in the storage unit to the readout is the same in rows or columns.
第1の走査手段により前記蓄積部の初期化を行い、第2の初期化手段により蓄積開始し、第3の転送手段により転送を行い、転送終了後に第4の走査手段により読み出しを行い、前記蓄積部の信号の初期化から前記読み出しまでの時間が行または列で同じであることを特徴とする撮像装置。 An imaging device having a light receiving portion that generates and accumulates photocharge according to the amount of received light, and a storage portion that temporarily stores the photocharge of the light receiving portion, and a first scanning unit that initializes a signal of the storage portion; A second initialization unit that starts charge accumulation in the light receiving unit, a third transfer unit that ends accumulation of the image sensor by transferring photocharges in the light receiving unit to the storage unit, In the imaging apparatus having the fourth scanning means for reading out the signal,
The storage unit is initialized by the first scanning unit, the accumulation is started by the second initialization unit, the transfer is performed by the third transfer unit, and the reading is performed by the fourth scanning unit after the transfer is completed. An imaging apparatus characterized in that the time from initialization of the signal of the storage section to the readout is the same in rows or columns.
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Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009033321A (en) * | 2007-07-25 | 2009-02-12 | Sony Corp | Image device, image processing method, and computer program |
JP2009188650A (en) * | 2008-02-05 | 2009-08-20 | Olympus Imaging Corp | Imaging apparatus |
JP2010103644A (en) * | 2008-10-21 | 2010-05-06 | Canon Inc | Solid-state imaging device and method of driving the same |
US7858914B2 (en) | 2007-11-20 | 2010-12-28 | Aptina Imaging Corporation | Method and apparatus for reducing dark current and hot pixels in CMOS image sensors |
-
2004
- 2004-09-21 JP JP2004273386A patent/JP2006093815A/en not_active Withdrawn
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