JP2008067301A - Imaging apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体基板上に、入射光を光電変換する単位セルが一次元または二次元状に配列された固体撮像装置を備える撮像装置に関し、より特定的には、単位セル内に残存する電荷に起因するノイズを低減する技術に関する。 The present invention relates to an imaging device including a solid-state imaging device in which unit cells for photoelectrically converting incident light on a semiconductor substrate are arranged in a one-dimensional or two-dimensional manner, and more specifically, a charge remaining in a unit cell. The present invention relates to a technique for reducing noise caused by noise.
近年、デジタルカメラ付き携帯電話等の撮像機器が一般に普及している。バッテリーの小型化による軽量化と、連続使用時間の延長とを両立するために、これらの撮像機器には消費電力を抑えることが要求される。それ故、これらの撮像機器には、CCD型撮像装置と比べて消費電力が極めて小さいMOS型撮像装置が採用される場合が多い。 In recent years, imaging devices such as mobile phones with digital cameras have been widely used. In order to achieve both weight reduction by downsizing of the battery and extension of continuous use time, these imaging devices are required to suppress power consumption. Therefore, in many cases, a MOS type image pickup device that consumes much less power than a CCD type image pickup device is employed for these image pickup devices.
また、MOS型固体撮像装置には、画素と同一基板上に様々なMOS回路を容易に構成可能であるので、MOS型固体撮像装置には、CCD型固体撮像装置と比べてより多様な機能を実装することができる。一例として、ライン毎に信号読み出しを行うMOS型固体撮像装置において、読み出しラインを自由に変更する機能が知られている。以下では、説明の便宜上、この機能を「読み出しライン変更機能」という。 In addition, since various MOS circuits can be easily configured on the same substrate as the pixel in the MOS type solid-state image pickup device, the MOS type solid-state image pickup device has more various functions than the CCD type solid-state image pickup device. Can be implemented. As an example, in a MOS type solid-state imaging device that reads a signal for each line, a function of freely changing a readout line is known. Hereinafter, for convenience of explanation, this function is referred to as “read line changing function”.
ある種の撮像装置は、固体撮像装置の駆動方法として、動画像を取得するための動画モードと、静止画像を取得するための静止画モードとを備える。動画モード及び静止画モードを備える撮像装置は、電源がオンの間、普通は固体撮像装置を動画モードで駆動して動画像をリアルタイムにモニターに表示し、撮像指示が入力されたときのみ(例えば、ユーザによってシャッタボタンが操作されたときのみ)、固体撮像装置を静止画モードで駆動して静止画像を撮影する。 A certain type of imaging device includes a moving image mode for acquiring a moving image and a still image mode for acquiring a still image as a driving method of the solid-state imaging device. An image pickup apparatus having a moving image mode and a still image mode is normally only driven when an imaging instruction is input while the power is on, usually by driving the solid-state image pickup device in the moving image mode and displaying a moving image on a monitor in real time. Only when the shutter button is operated by the user), the solid-state imaging device is driven in the still image mode to capture a still image.
デジタルカメラや携帯電話用カメラが動画モードで動作する場合、画像の歪みを抑制するために、内蔵される固体撮像装置には高速な読み出し処理が要求される。そこで、上記の読み出しライン変更機能を有する固体撮像装置においては、全ラインから画素信号を読み出す代わりに、特定のラインのみから画素信号を読み出すことによって、読み出し動作の高速化が図られている。 When a digital camera or a mobile phone camera operates in a moving image mode, a high-speed readout process is required for a built-in solid-state imaging device in order to suppress image distortion. Therefore, in the above-described solid-state imaging device having the read line changing function, the reading operation is speeded up by reading out the pixel signal from only a specific line instead of reading out the pixel signal from all the lines.
特定のラインを読み出すことができる固体撮像装置の駆動方法は、例えば、特許文献1に記載されている。
しかしながら、特許文献1に記載されている固体撮像装置の駆動方法を動画モードに適用した場合、動画モードから静止画モードへの移行時に、ライン間で光電変換部の状態差が生じるため、ノイズの発生の原因となる。より詳細には、動画モードから静止画モードへと駆動方法が切り替えられたときに、動画モードで画素信号が読み出されていないラインの光電変換部は、動画モードで画素信号が読み出されたラインの光電変換部より多くの電荷を蓄積している。この結果、静止画モードの画像取得時に光電変換部の残存電子(以下、「残像」という)に差が生じ、ライン状のノイズの発生に繋がる。
However, when the driving method of the solid-state imaging device described in
そこで、このような不具合を解消できる固体撮像装置の駆動方法が知られている。以下、この方法について簡単に説明する。 Therefore, a driving method of a solid-state imaging device that can eliminate such a problem is known. Hereinafter, this method will be briefly described.
図20は、従来の固体撮像装置の駆動方法を示すタイミング図である。 FIG. 20 is a timing diagram illustrating a method for driving a conventional solid-state imaging device.
図20に示される駆動方法においては、動画モード中に静止画の撮像指示が入力されると、即座に動画モードから静止画モードに移行せずに、1フレーム期間だけリセットパルスの空送りが行われる。この結果、静止画の撮像前に一旦全ラインがリセットされるため、ライン間の残像差に基づくノイズの発生が防止される。 In the driving method shown in FIG. 20, when a still image capturing instruction is input during the moving image mode, the reset pulse is skipped for one frame period without immediately shifting from the moving image mode to the still image mode. Is called. As a result, since all lines are once reset before the still image is captured, the generation of noise based on the afterimage difference between the lines is prevented.
しかしながら、図20に示される駆動方法では、動画モードから静止画モードへと移行するために、少なくとも1フレーム期間が必要である。画素数が増加するにつれて、1フレーム期間も長くなる。したがって、画素数の増加に伴って、スムーズな静止画像の撮像が一層困難になる。 However, in the driving method shown in FIG. 20, at least one frame period is required to shift from the moving image mode to the still image mode. As the number of pixels increases, one frame period becomes longer. Therefore, it becomes more difficult to capture a smooth still image as the number of pixels increases.
それ故に、本発明は、動画撮影時に特定のラインから信号を読み出す撮像装置であって、動画撮像時に読み出されるラインと読み出されないラインとの残像差が完全に除去され、かつ、静止画の撮像指示から静止画の読み出しまでに要する時間が短い撮像装置を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention is an image pickup apparatus that reads a signal from a specific line at the time of moving image shooting, the afterimage difference between the line read at the time of moving image shooting and the line that is not read out is completely removed, and still image shooting is performed. An object of the present invention is to provide an imaging apparatus that takes a short time from an instruction to reading a still image.
上記の課題を解決するために、本発明に係る撮像装置は、入射光の強度に応じた信号電荷を蓄積し、行方向及び列方向に配列される複数の単位セルを有する画素アレイと、単位セルに蓄積された電荷に応じた信号を行単位で読み出すと共に、単位セルを行単位でリセットする垂直走査手段と、静止画の撮像指示の入力を受付ける受付手段と、受付手段が撮像指示を受付ける前にあっては、単位セルに蓄積された信号電荷を所定行間隔で読み出すように垂直走査手段を駆動し、受付手段が撮像指示を受付けたときに、単位セルの全ての行のリセットと、単位セルの全ての行からの信号の読み出しとを1フレーム期間内に行うように垂直走査手段を駆動する駆動手段とを備える。 In order to solve the above problems, an imaging apparatus according to the present invention stores a signal charge according to the intensity of incident light, and includes a pixel array having a plurality of unit cells arranged in a row direction and a column direction, and a unit A vertical scanning unit that reads out a signal corresponding to the electric charge accumulated in the cell in units of rows and resets the unit cell in units of rows, a receiving unit that receives an input of a still image capturing instruction, and the receiving unit receives the imaging instruction Before, when the vertical scanning means is driven so as to read out the signal charges accumulated in the unit cell at predetermined row intervals, and when the accepting means accepts the imaging instruction, resetting all the rows of the unit cell; Driving means for driving the vertical scanning means so as to read out signals from all the rows of the unit cells within one frame period;
このような構成によれば、静止画の撮像指示の入力に応答して、1フレーム期間内に画素アレイの全行のリセットと、全行からの信号の読み出しが行われる。したがって、各行間の残像差のない高画質の静止画を、その撮像指示が入力されてから1フレーム期間内に撮像する固体撮像装置を実現できる。 According to such a configuration, in response to an input of an instruction to capture a still image, all rows of the pixel array are reset and signals are read from all rows within one frame period. Therefore, it is possible to realize a solid-state imaging device that captures a high-quality still image with no afterimage difference between rows within one frame period after the imaging instruction is input.
垂直走査手段は、外部からの第1のスタートパルスの供給に応答して、単位セルを行毎にリセットする電子シャッタ用垂直シフトレジスタと、外部からの第2のスタートパルスの供給に応答して、単位セルから行毎に信号を読み出す読み出し用垂直シフトレジスタと、電子シャッタ用垂直シフトレジスタの出力と、読み出し用垂直シフトレジスタの出力とのいずれかを選択して画素アレイに供給するマルチプレクサ回路とを含んでいても良い。この場合、駆動手段は、受付手段への撮像指示の入力に応答して、2本の第1のスタートパルスを1フレーム期間より小さな時間間隔で電子シャッタ用垂直シフトレジスタに出力した後、読み出し用垂直シフトレジスタに第2のスタートパルスを供給する。 The vertical scanning means responds to the supply of the first start pulse from the outside in response to the supply of the electronic shutter vertical shift register for resetting the unit cell for each row and the supply of the second start pulse from the outside. A multiplexer circuit that selects one of a read vertical shift register that reads out a signal from the unit cell for each row, an output of the electronic shutter vertical shift register, and an output of the read vertical shift register and supplies the pixel array to the pixel array; May be included. In this case, the driving means outputs the two first start pulses to the electronic shutter vertical shift register at a time interval smaller than one frame period in response to the input of the imaging instruction to the accepting means, and then for reading. A second start pulse is supplied to the vertical shift register.
このような構成によれば、先に供給された第1のスタートパルスに従って、全画素行がリセットされた後、後に供給された第1のスタートパルスと第2のスタートパルスとに従って、各画素行からの信号が読み出される。2本の第1のスタートパルスの時間差が1フレーム期間内であるため、静止画の撮像指示が入力されてから静止画が読み出されるまでに要する期間を1フレーム期間より短くすることが可能となる。 According to such a configuration, after all the pixel rows are reset in accordance with the first start pulse supplied earlier, each pixel row in accordance with the first start pulse and the second start pulse supplied later. The signal from is read out. Since the time difference between the two first start pulses is within one frame period, it is possible to make the period required from when the still image capturing instruction is input until the still image is read out shorter than one frame period. .
あるいは、本発明に係る撮像装置は、受付手段への撮像指示の入力に応答して、すべての画素行をリセットするためのオールリセットパルスを垂直走査手段に出力するオールリセット部を更に備え、垂直走査手段は、外部からの第1のスタートパルスの供給に応答して、単位セルを行毎にリセットする電子シャッタ用垂直シフトレジスタと、外部からの第2のスタートパルスの供給に応答して、単位セルから行毎に信号を読み出す読み出し用垂直シフトレジスタと、電子シャッタ用垂直シフトレジスタの出力と、読み出し用垂直シフトレジスタの出力と、オールリセットパルスのいずれかを選択して画素アレイに供給するマルチプレクサ回路とを含んでいても良い。この場合、駆動手段は、オールリセット部からオールリセットパルスが出力されてから1フレーム期間が経過するまでに、第1のスタートパルスを電子シャッタ用垂直シフトレジスタに出力した後、第2のスタートパルスを読み出し用垂直シフトレジスタに出力する。 Alternatively, the imaging apparatus according to the present invention further includes an all reset unit that outputs an all reset pulse for resetting all the pixel rows to the vertical scanning unit in response to an input of an imaging instruction to the receiving unit. In response to the supply of the first start pulse from the outside, the scanning means is responsive to the vertical shift register for electronic shutter that resets the unit cell for each row and the supply of the second start pulse from the outside. A readout vertical shift register that reads out a signal from the unit cell for each row, an output of the electronic shutter vertical shift register, an output of the readout vertical shift register, or an all reset pulse is selected and supplied to the pixel array. And a multiplexer circuit. In this case, the driving means outputs the first start pulse to the electronic shutter vertical shift register until one frame period elapses after the all reset pulse is output from the all reset unit, and then the second start pulse. Is output to the vertical shift register for reading.
このような構成によれば、撮像指示の入力に応答して供給されるリセットパルスによって全画素行が同時にリセットされた後、第1のスタートパルスと第2のスタートパルスとに従って、各画素行からの信号が読み出される。オールリセットパルスと、第1のスタートパルスの時間差が1フレーム期間内であるため、静止画の撮像指示が入力されてから静止画が読み出されるまでに要する期間を1フレーム期間より短くすることが可能となる。 According to such a configuration, after all the pixel rows are simultaneously reset by the reset pulse supplied in response to the input of the imaging instruction, each pixel row is changed according to the first start pulse and the second start pulse. Are read out. Since the time difference between the all-reset pulse and the first start pulse is within one frame period, it is possible to make the period required for reading a still picture after inputting a still picture imaging instruction shorter than one frame period. It becomes.
本発明によれば、動画を撮影する動画モードから静止画を撮影する静止画モードへの切り替えに要する時間が1フレーム期間より短く、かつ、画素行間で残像差のない高画質の静止画を撮影する撮像装置を実現できる。 According to the present invention, the time required for switching from the moving image mode for capturing a moving image to the still image mode for capturing a still image is shorter than one frame period, and a high-quality still image with no afterimage difference between pixel rows is captured. An imaging device that performs
(実施の形態1)
<概要>
実施の形態1に係る撮像装置は、固体撮像装置に同一フレーム期間内に2本の電子シャッタ用スタートパルスを入力し、2本のパルスのそれぞれを用いてライン走査を2回行う点に特徴を有する。1本目のパルスによって、画素行間の残像差が解消され、2本目のパルスによって、静止画モードが開始する。この結果、動画モードから静止画モードへの切り替えに要する時間を短縮することができる。
(Embodiment 1)
<Overview>
The imaging apparatus according to
<撮像装置の構成>
図1は、本発明の実施の形態1に係る撮像装置の概略構成を示す機能ブロック図である。
<Configuration of imaging device>
FIG. 1 is a functional block diagram showing a schematic configuration of the imaging apparatus according to
本実施の形態に係る撮像装置100aは、モニター部101と、受付部102aと、駆動制御装置103aと、固体撮像装置105aとを備える。
The
受付部102aは、撮像指示を受付け、撮像指示に応答して駆動制御装置103aに静止画の撮影を指示する。撮像指示は、例えば、ユーザによってシャッタボタンが押下された時に生成される信号や、タイマーに従って生成される信号である。尚、受付部102aは、撮像指示に応答して、モニター部101に動画の表示を停止するよう指示しても良い。
The
駆動制御装置103aは、受付部102aからの指示に従って、固体撮像装置105aを駆動するためのスタートパルスと、リセットパルス(RSCELL/ERSCELL)と、読み出しパルス(TRANS/ETRANS)とを生成し、生成したパルスを固体撮像装置105aに出力する。また、駆動制御装置103aは、固体撮像装置105aから出力される画像データ(静止画及び動画)をモニター部101に出力する。尚、駆動制御装置103aによる固体撮像装置105aの駆動方法の詳細については後述する。
The
固体撮像装置105aは、入射光を光電変換するための複数の画素が配列された画素アレイと、画素アレイの各行を順に走査する垂直走査部と、水平読み出し回路と、最終アンプとを備える。固体撮像装置105aは、駆動制御装置103aから出力されるスタートパルスに従って、各画素に蓄積された電荷に応じた信号駆動制御装置103aに出力する。尚、固体撮像装置105aの詳細についても後述する。
The solid-
モニター部101は、液晶ディスプレイ等の表示装置(図示せず)を含み、駆動制御装置103aから出力される画像データを当該表示装置の画面に表示する。より詳細には、モニター部は、メインスイッチがオンされたときに表示装置を起動し、動画モードの間には、駆動制御装置103aから所定のフレームレートで出力される動画像データを画面に表示し、静止画モードの間には、駆動制御装置103aから出力される静止画データを画面に表示する。
The
<固体撮像装置の概略構成>
図2は、図1に示される固体撮像装置の概略構成を示す図であり、図3は、図1に示される画素アレイの一例を示す回路図である。尚、図2及び3では、図示の都合上、5×5の2次元状に配列された25個の単位セルのみが示されているが、実際には、2次元状に数十万〜数百万個程度の単位セルが配列されている。また、単位セルが1次元状に配列される固体撮像装置の場合には、数百〜数千個の画素が直線状に配列される。
<Schematic configuration of solid-state imaging device>
FIG. 2 is a diagram showing a schematic configuration of the solid-state imaging device shown in FIG. 1, and FIG. 3 is a circuit diagram showing an example of the pixel array shown in FIG. 2 and 3, only 25 unit cells arranged in a 5 × 5 two-dimensional shape are shown for convenience of illustration, but in practice, hundreds of thousands to several numbers are shown in a two-dimensional manner. About one million unit cells are arranged. In the case of a solid-state imaging device in which unit cells are arranged one-dimensionally, hundreds to thousands of pixels are arranged in a straight line.
図2を参照して、固体撮像装置105aは、画素アレイ1と、垂直走査部7aと、水平読み出し回路5と、最終アンプ6と、負荷回路8と、信号処理回路9とを備える。
With reference to FIG. 2, the solid-
垂直走査部7aは、電子シャッタ用シフトレジスタ2と、画像信号読み出し用シフトレジスタ3と、マルチプレクサ回路4aとを含む。垂直走査部7aは、駆動制御装置103aから出力されるスタートパルスと、リセットパルス(RSCELL/ERSCELL)と、読み出しパルス(TRANS/ETRANS)とに従って、リセット信号線RSOUT及び転送信号線TROUTにパルスを供給して、行単位で単位セルをリセットし、また、行単位で単位セルから信号を読み出す。
The
読出しパルスに従って各画素の光電変換部から読み出された信号電荷は、信号処理回路9においてノイズ除去や増幅等の処理が施された後、水平読み出し回路5からの信号に従って水平信号線に読み出され、更に、最終アンプ6に送られた後、画素信号として出力される。尚、負荷回路8は、後述する画素内の増幅トランジスタ14とソースフォロワ回路を構成する。
The signal charge read from the photoelectric conversion unit of each pixel according to the read pulse is subjected to processing such as noise removal and amplification in the signal processing circuit 9 and then read to the horizontal signal line according to the signal from the
画素アレイ1は、入射光の強度に応じた電荷を蓄積し、蓄積された電荷に応じた信号を出力する複数の単位セルが2次元状に配列された撮像領域である。一例として、単位セルは、図3に示されるように、光電変換部であるフォトダイオード11と、フォトダイオード11に蓄積された信号電荷を読み出す読み出しトランジスタ12と、読み出された信号電荷を保持するフローティングディフュージョン(以下、「FD」という)13と、FD13の電位を初期状態にリセットするリセットトランジスタ15と、FD13の電位変化を受けて信号電荷を増幅する増幅トランジスタ14とを含む。増幅トランジスタ14は、列毎に配置された負荷トランジスタ16とソースフォロワ回路を構成し、画素からの信号を垂直出力信号線17に出力する。また、同一行に整列する単位セルに含まれるリセットトランジスタ15の各々のゲートは、図2、3に示すリセット信号線RSOUT(RSOUT1〜RSOUT5)に接続され、同一行に整列する単位セルに含まれる読み出しトランジスタ12の各々のゲートは、図2、3に示す転送信号線TROUT(TROUT1〜TROUT5)に接続されている。
The
再度、図2を参照して、電子シャッタ用シフトレジスタ2(以下、単に「シフトレジスタ2」という)は、駆動制御装置103aから1フレーム毎に与えられる電子シャッタ用スタートパルスを順次シフトする。動画モードの間には、シフトレジスタ2は、画像信号を読み出すための電子シャッタ用行アドレス信号を予め定められた行毎に順次生成する。また、静止画モードの間には、シフトレジスタ2は、画像信号を読み出すための電子シャッタ用行アドレス信号を1行毎に順次生成する。
Referring to FIG. 2 again, electronic shutter shift register 2 (hereinafter, simply referred to as “
シフトレジスタ2は、動画モード及び静止画モードにおいて、動画表示時の被写体の光量や、ユーザによる設定、測光センサによって検出された被写体の光量等に基づいて露光時間を求め、求められた露光時間に応じて、リセットのタイミングを変更して、露光時間を調整する。
The
画像信号読み出し用シフトレジスタ3(以下、単に「シフトレジスタ3」という)は、駆動制御装置103aから1フレーム毎に与えられる画像信号読み出し用スタートパルスを順次シフトさせる。動画モードの間には、シフトレジスタ3は、画像信号を読み出すための画像信号読み出し用行アドレス信号を予め定められた行毎に順次生成する。また、静止画モードの間には、シフトレジスタ3は、画像信号読み出し用行アドレス信号を1行毎に順次生成する。
The image signal readout shift register 3 (hereinafter simply referred to as “
マルチプレクサ回路4aは、シフトレジスタ2からの出力と、シフトレジスタ3からの出力と、駆動制御装置103aから出力されるリセットパルス(RSCELL/ERSCELL)、読み出しパルス(TRANS/ETRANS)を選択して、選択された出力を単位セルに行単位で供給する論理回路である。
The
<電子シャッタ用シフトレジスタ>
図4は、図2に示される電子シャッタ用シフトレジスタの概略構成を示す回路図である。
<Shift register for electronic shutter>
FIG. 4 is a circuit diagram showing a schematic configuration of the electronic shutter shift register shown in FIG.
図4に示されるように、シフトレジスタ2は、MOS単チャンネルのダイナミック回路によって構成されている。図4においては、図示の都合上、図2に示される各行に対応する5段の単位レジスタのみが記載されているが、実際の単位レジスタの段数は、画素部1の行数と等しく、例えば数百〜数千段程度である。以下、シフトレジスタ2の動作について説明する。
As shown in FIG. 4, the
図5は、静止画モードにおける電子シャッタ用シフトレジスタの動作タイミングを示す図である。 FIG. 5 is a diagram illustrating the operation timing of the electronic shutter shift register in the still image mode.
まず、時刻t1において、電子シャッタ用スタートパルスのレベルが“H”になると、ノードINのレベルが”H”に遷移するため、トランジスタTR1−1がON状態になる。 First, when the level of the electronic shutter start pulse becomes “H” at time t1, the level of the node IN changes to “H”, so that the transistor TR1-1 is turned on.
次に、時刻t2において、クロックパルスClkのレベルが“L”から“H”に立ち上がると、トランジスタTR1−1のゲートが接続されるノードINの電位は、キャパシタC1によって昇圧される。また、OUT1の電位は、クロックパルスClkの立ち上がりに同期して“H”に遷移する。このとき、トランジスタTR1−2のゲートの電位も”H”であるので、ノードNEXT1の電位が“H”に遷移する。 Next, when the level of the clock pulse Clk rises from “L” to “H” at time t2, the potential of the node IN to which the gate of the transistor TR1-1 is connected is boosted by the capacitor C1. The potential of OUT1 transitions to “H” in synchronization with the rising edge of the clock pulse Clk. At this time, since the potential of the gate of the transistor TR1-2 is also “H”, the potential of the node NEXT1 changes to “H”.
次に、時刻t3において、クロックパルスClkのレベルが“H”から“L”に立ち下がると、OUT1の電位は、クロックパルスClkの立ち下がりに同期して“L”に遷移する。ただし、トランジスタTR1−2は一方向性素子であるので、この時点でのノードNEXT1の電位は“H”に維持されている。 Next, when the level of the clock pulse Clk falls from “H” to “L” at time t3, the potential of OUT1 transitions to “L” in synchronization with the fall of the clock pulse Clk. However, since the transistor TR1-2 is a unidirectional element, the potential of the node NEXT1 at this time is maintained at “H”.
その後、2段目〜5段目の単位レジスタがクロックパルスClkに従って順に1段目の単位レジスタと同様に動作し、図5に示されるパルスがOUT2〜OUT5に順に出力される。 Thereafter, the second to fifth stage unit registers operate in the same manner as the first stage unit register in order according to the clock pulse Clk, and the pulses shown in FIG. 5 are sequentially output to OUT2 to OUT5.
図6は、動画モードにおける電子シャッタ用シフトレジスタの動作タイミングを示す図である。 FIG. 6 is a diagram showing the operation timing of the electronic shutter shift register in the moving image mode.
動画モードにおける基本的なパルスの制御方法は、図5に示される静止画モードにおける制御方法(全画素行から信号が読み出される場合の制御方法)と同様である。ただし、図6に示されるように、動画モードにおいては、特定ライン(例えば、偶数ライン)のクロックパルスを高速にすることによって、当該特定ラインが空送りされる。空送りされたラインの次のラインには信号が転送されているので、クロックパルスClkのパルス幅を通常読み出し時の値に戻すことによって、当該次のラインの信号を読み出すことができる。このように、クロックパルスClkのタイミングを応用することによって、任意のラインのみから信号を読み出すことが可能となる。 The basic pulse control method in the moving image mode is the same as the control method in the still image mode shown in FIG. 5 (control method when signals are read from all pixel rows). However, as shown in FIG. 6, in the moving image mode, the specific line is skipped by increasing the clock pulse of the specific line (for example, even line). Since the signal is transferred to the next line after the idle line, the signal of the next line can be read by returning the pulse width of the clock pulse Clk to the value at the normal reading time. In this way, by applying the timing of the clock pulse Clk, it is possible to read a signal from only an arbitrary line.
尚、画像信号読み出し用シフトレジスタ3の回路構成及び動作は、電子シャッタ用シフトレジスタ2と同様であるので、繰り返しの説明を省略する。
Note that the circuit configuration and operation of the image signal
<マルチプレクサ回路>
図7は、図1に示されるマルチプレクサ回路の1段目の論理を示す図であり、図8は、図7に示される論理を実現する回路図である。
<Multiplexer circuit>
FIG. 7 is a diagram showing the logic of the first stage of the multiplexer circuit shown in FIG. 1, and FIG. 8 is a circuit diagram for realizing the logic shown in FIG.
図8に示されるように、マルチプレクサ回路4aは、MOS単チャンネルのダイナミック回路によって構成されており、次の条件aまたはbを満たしたときにリセット信号線RSOUT1に”H”レベルの信号を出力する。
(a)読み出し用シフトレジスタ出力(IN2−1)と、画像信号読み出し用リセットパルスRSCELL(RSINb)との両方が”H”レベルである。
(b)電子シャッタ用シフトレジスタ出力(IN3−1)と、電子シャッタ用リセットパルスERSCELL(RSINa)との両方が”H”レベルである。
As shown in FIG. 8, the
(A) Both the read shift register output (IN2-1) and the image signal read reset pulse RSCELL (RSINb) are at the “H” level.
(B) Both the electronic shutter shift register output (IN3-1) and the electronic shutter reset pulse ERSCELL (RSINa) are at the “H” level.
また、マルチプレクサ回路4aは、次の条件cまたはdを満たしたときに転送信号線TROUT1に”H”レベルの信号を出力する。
(c)読み出し用シフトレジスタ出力(IN2−1)と、画像信号読み出し用読み出しパルスTRANS(TRINb)との両方が”H”レベルである。
(d)電子シャッタ用シフトレジスタ出力(IN3−1)と、電子シャッタ用画素読み出しパルスETRANS(TRINa)との両方が”H”レベルである。
Further, the
(C) Both the read shift register output (IN2-1) and the image signal read readout pulse TRANS (TRINb) are at the “H” level.
(D) Both the electronic shutter shift register output (IN3-1) and the electronic shutter pixel readout pulse ETRANS (TRINA) are at the “H” level.
尚、マルチプレクサ回路4の2段目以降の回路は、1段目の回路と同様であるので、ここでの説明を繰り返さない。 Since the second and subsequent stages of the multiplexer circuit 4 are the same as the first stage circuit, the description thereof will not be repeated here.
<画素信号読み出し>
次に、画素信号読み出しについて、図9のタイミングチャートを用いて説明する。図9のタイミングチャートに示される記号は、以下の各信号(パルス)を表す。
・OUT1、OUT2:シフトレジスタ3の出力
・VDDCELL、LOADCELL、RSCELL、TRANS:駆動制御装置103aから供給されるパルス
・RSOUT1、RSOUT2、TROUT1、TROUT2:シフトレジスタ3の出力とRSCELL、TRANSの状態により決まるマルチプレクサ4aの出力
・FD1:図3の1行目のFD13の電位状態
・FD2:図3の2行目のFD13の電位状態
・出力信号:図3の垂直出力信号線17の電位状態
<Pixel signal readout>
Next, pixel signal readout will be described with reference to the timing chart of FIG. The symbols shown in the timing chart of FIG. 9 represent the following signals (pulses).
OUT1, OUT2: Output of the
図9を図3と併せて参照して、まず、1行目の画素を選択する際には、FD1の電位を、リセットトランジスタ15及び増幅トランジスタ14の電源であるVDDCELLのHi電位と等しくするために、リセットパルスRSOUT1をHi電位に制御する。リセットパルスRSOUT1がHi電位に遷移すると、リセットトランジスタ15がオン状態となる。これにより、FD1の電位がHi電位になるので、FD1の電位に応じた電位が増幅トランジスタ14の出力部から出力され、垂直出力信号線17の電位が上昇する(時刻a)。
Referring to FIG. 9 together with FIG. 3, first, when selecting the pixel in the first row, the potential of FD1 is made equal to the Hi potential of VDDCELL which is the power source of the
次に、リセットパルスRSOUT1がLow電位に遷移すると、リセットトランジスタ15がオフ状態となる。このとき、FD1の電位は、Hi電位に維持される(時刻b)。
Next, when the reset pulse RSOUT1 transitions to the low potential, the
次に、リードパルスTROUT1がHi電位に遷移すると、読み出しトランジスタ12がオン状態となる。これにより、入射光強度に応じてフォトダイオード11に蓄積されていた電荷がFD1に読み出されるので、FD1の電位が降下する。FD1の電位の降下に応じて、増幅トランジスタ14の出力部の電位が降下するので、出力信号線の電位が降下する(時刻c)。
Next, when the read pulse TROUT1 transitions to the Hi potential, the read transistor 12 is turned on. As a result, the electric charge accumulated in the photodiode 11 is read out to the
次に、リードパルスTROUT1がLow電位に遷移すると、読み出しトランジスタ12がオフ状態となる(時刻d)。 Next, when the read pulse TROUT1 transitions to the low potential, the read transistor 12 is turned off (time d).
信号処理回路9は、時刻bにおける出力信号線の電位と、時刻dにおける出力信号線の電位とを検出し、それらの電位差を画素信号として測定する。 The signal processing circuit 9 detects the potential of the output signal line at time b and the potential of the output signal line at time d, and measures the potential difference as a pixel signal.
次に、FD1の電位をVDDCELLのLow電位にするため、リセットパルスRSOUT1をHi電位に遷移すると、リセットトランジスタがオン状態となる。これにより、FD1の電位がLow電位になり、増幅トランジスタ14がオフ状態となる。以上のパルス制御の結果、画素セルの画素信号出力動作が終了する(時刻e)。 Next, in order to set the potential of FD1 to the low potential of VDDCELL, when the reset pulse RSOUT1 is changed to the Hi potential, the reset transistor is turned on. As a result, the potential of the FD1 becomes a low potential, and the amplification transistor 14 is turned off. As a result of the above pulse control, the pixel signal output operation of the pixel cell ends (time e).
そして、画素アレイの1行目の画素が非選択状態となった後、上記と同様の制御に従って、2行目の画素の選択、読出し動作が開始する(時刻f)。 Then, after the pixels in the first row of the pixel array are in a non-selected state, the operations for selecting and reading out the pixels in the second row are started according to the same control as above (time f).
<電子シャッタ動作>
次に、図10を参照して、露光時間を調整するための電子シャッタ動作(電荷排出動作)について説明する。図10のタイミングチャートに示される記号は、以下の各信号(パルス)を表す。
・OUT1、OUT2:シフトレジスタ2の出力
・ERSCELL、ETRANS:駆動制御装置103aから供給されるパルス
・RSOUT1、RSOUT2、TROUT1、TROUT2:シフトレジスタ2の出力とERSCELL、ETRANSの状態により決まるマルチプレクサ4aの出力
尚、これら以外の記号(FD1、FD2)及び出力信号は、図9に示されるものと同様であるので、説明を省略する。
<Electronic shutter operation>
Next, an electronic shutter operation (charge discharging operation) for adjusting the exposure time will be described with reference to FIG. The symbols shown in the timing chart of FIG. 10 represent the following signals (pulses).
OUT1, OUT2: Output of
図10を図3と併せて参照して、電子シャッタ動作は、フォトダイオード11の電荷を排出し、初期化することを目的とする。したがって、1行目の画素に対して、図9に示された選択動作と読み出し動作とを同時に行う(時刻g)。これにより、VDDCELLへと電荷が排出される。 Referring to FIG. 10 together with FIG. 3, the electronic shutter operation aims to discharge the charge of the photodiode 11 and initialize it. Therefore, the selection operation and the reading operation shown in FIG. 9 are simultaneously performed on the pixels in the first row (time g). As a result, charges are discharged to VDDCELL.
続いて、読み出し動作と同様に、1行目の画素を非選択状態にするため、VDDCELLがLow電位である時に、リセットパルスRSOUT1をHi電位に制御する。このとき、FD1の電位がLow電位になるので、増幅トランジスタ14がオフ状態となる(時刻h)。 Subsequently, similarly to the read operation, the reset pulse RSOUT1 is controlled to the Hi potential when the VDDCELL is at the Low potential in order to put the pixels in the first row into a non-selected state. At this time, since the potential of FD1 becomes the Low potential, the amplification transistor 14 is turned off (time h).
尚、電子シャッタ動作中には信号検出の必要がないため、信号処理回路9は動作しない状態に維持されている。 Note that the signal processing circuit 9 is maintained in a non-operating state because there is no need for signal detection during the electronic shutter operation.
<任意行読み出し動作(動画モード)>
次に、図11を参照して、任意行読み出し動作(動画モードでの駆動方法)について説明する。なお、シフトレジスタ2及びシフトレジスタ3の駆動方法は、図6に示したものと同様である。
<Arbitrary line read operation (movie mode)>
Next, an arbitrary row reading operation (driving method in the moving image mode) will be described with reference to FIG. The driving method of the
図11に示されるように、通常クロック(OUT1、OUT3)が供給されている行からは、画素信号が読み出され、高速クロック(OUT2)が供給されている行からは、画素信号が読み出されない。電子シャッタ動作も同様であり、通常クロック(OUT1、OUT3)が供給されている行に対して、電荷排出を行い、高速クロック(OUT2)が供給されている行に対しては、電荷排出を行わない。 As shown in FIG. 11, the pixel signal is read from the row to which the normal clocks (OUT1, OUT3) are supplied, and the pixel signal is read from the row to which the high-speed clock (OUT2) is supplied. Not. The same applies to the electronic shutter operation, in which charges are discharged to the rows to which the normal clocks (OUT1, OUT3) are supplied, and charges are discharged to the rows to which the high-speed clock (OUT2) is supplied. Absent.
<制御方法>
図12は、図1に示される撮像装置の制御処理を示すフローチャートであり、図13は、図1に示される駆動制御装置から固体撮像装置へのパルスの供給タイミングを示す図である。以下、図12及び図13を併せて参照しながら、本実施の形態に係る撮像装置の制御方法を説明する。
<Control method>
FIG. 12 is a flowchart showing control processing of the imaging device shown in FIG. 1, and FIG. 13 is a diagram showing pulse supply timings from the drive control device shown in FIG. 1 to the solid-state imaging device. Hereinafter, the control method of the imaging apparatus according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 12 and 13 together.
(Step1a)まず、撮像装置100aは、メインスイッチがON状態であるか否かを判定する。撮像装置100aは、メインスイッチがONである場合には、Step2aに進み、それ以外の場合にはStep2a以降の処理を行わない。
(Step 1a) First, the
(Step2a)メインスイッチがON状態の場合(Step1aでYES)、撮像装置100aは、モニター部101の画面に動画を表示する。より詳細には、駆動制御装置103aは、動画モードで固体撮像装置105aを駆動し、固体撮像装置105aから取得した動画データをモニター部101に出力する。なお、この動画モードは、図11で示すような特定のラインのみから画素信号を読み出すための駆動方法をいう。モニター部101は、駆動制御装置103aが連続的に読み出す動画を画面に表示する。その後、撮像装置100aは、Step3aに進む。
(Step 2a) When the main switch is in the ON state (YES in Step 1a), the
(Step3a)撮像装置100aは、シャッタボタンの押下等に応答して生成される撮像指示を受付けたか否かを判定する。撮像装置100aは、受付部102aが撮像指示を受付けた場合にはStep4aに進み、それ以外の場合にはStep1aに戻る。
(Step 3a) The
(Step4a)撮像装置100aは、電子シャッタ用シフトレジスタ2に、動画モードで読み出されるラインと読み出されないラインとの残像差を抑制することを目的として、1本目のスタートパルスを供給する。より詳細には、Step3aにおいて、受付部102aが静止画の撮像指示を検出した場合、シフトレジスタ2に電子シャッタ用スタートパルスを出力するように駆動制御装置103aに指示する。受付部102aからの指示に従って、駆動制御装置103aは、図10に示される時刻T11にシフトレジスタ2に1本目のスタートパルスを出力して、全画素に蓄積されている電荷のリセットを開始する。尚、Step4aにおいては、シフトレジスタ2は、全ラインを走査するために、図10に示される通常の電子シャッタ動作と同様に駆動される。その後、撮像装置100aは、Step5aに進む。
(
(Step5a)撮像装置100aは、シフトレジスタ2が2行目のラインを走査した以降に、露光時間を制御(通常の電子シャッタ動作)することを目的として、2本目のスタートパルスを供給する。より詳細には、駆動制御装置103aは、時刻T11から所定時間(1フレーム期間内の時間)経過後の時刻T12において、固体撮像装置105aに2本目のスタートパルスを出力する。本実施の形態においては、時刻T12は、シフトレジスタ2が1本目のスタートパルスが入力されてから2ライン走査後の時刻である。すなわち、移行期間"T12−T11"はシフトレジスタ2が2ライン走査する期間に設定され得る。
(Step 5a) The
駆動制御装置103aが2本目のスタートパルスをシフトレジスタに出力すると、静止画モード用の露光が開始する。露光開始後、駆動制御装置103aは、時刻T12及びT13の間隔が所望の露光時間になるように、時刻T13でシフトレジスタ3に画素信号読み出しスタートパルスを供給し、固体撮像装置105aから静止画データを読み出す。尚、Step5aにおいて、シフトレジスタ2及び3は、全ラインを走査するため、図9、図10に示される通常の画素信号読み出し動作、電子シャッタ動作と同様に駆動される。その後、固体撮像装置105aから出力された静止画データは、モニター部101によって画面に表示される。
When the
(Step6a)撮像装置100は、静止画が画面に表示された後、動画表示を再開し、Step1aへ戻る。 (Step 6a) After the still image is displayed on the screen, the imaging apparatus 100 resumes the moving image display and returns to Step 1a.
<まとめ>
以上説明したように、本実施の形態に係る撮像装置100aにおいては、静止画像の撮像指示に応答して、電子シャッタ用シフトレジスタ2に2本のスタートパルスが続けて入力される。シフトレジスタ2に1本目のスタートパルスが入力されると、全ラインが順にリセットされ、動画モードで読み出されるラインと読み出されないラインとの残像差を抑制することができる。また、シフトレジスタ2に2本目のスタートパルスが入力されると静止画の撮像処理が開始する。また、2本のスタートパルスが同一フレーム期間内にシフトレジスタ2に入力されるため、動画モードから静止画モードへの移行期間を1フレーム期間より短くする(最短時間はシフトレジスタ2が2ライン走査する期間)ことができる。
<Summary>
As described above, in the
したがって、本発明によれば、動画モードと静止画モードの切り替えに要する時間が短く、かつ、ライン間の残像差のない高画質の静止画像を撮影できる撮像装置を実現することができる。 Therefore, according to the present invention, it is possible to realize an imaging apparatus that can capture a high-quality still image with a short time required for switching between the moving image mode and the still image mode and without an afterimage difference between lines.
(実施の形態2)
<概要>
本発明の実施の形態2に係る撮像装置は、全ての単位セルに蓄積されている電荷を同時にリセットするオールリセット部を備える。全ての単位セルが一旦リセットされるため、ライン間の残像差が解消される。また、オールリセット部が全ての単位セルをリセットした後は、所望のタイミングで静止画の読み出しを開始することができるので、動画モードから静止画モードへの切り替えに要する時間の短縮が可能となる。
(Embodiment 2)
<Overview>
The imaging apparatus according to
<構成>
図14は、本発明の実施の形態2に係る撮像装置の概略構成を示す機能ブロック図である。
<Configuration>
FIG. 14 is a functional block diagram showing a schematic configuration of the imaging apparatus according to
本実施形態に係る撮像装置100bは、実施の形態1に係る撮像装置100aの受付部102a、駆動制御装置103a及び固体撮像装置105aがそれぞれ受付部102b、駆動制御装置103b及び固体撮像装置105bに置換され、更に、オールリセット部104が追加されたものである。ただし、本実施の形態の撮像装置100bを構成する各要素の基本的な機能は、実施の形態1に係るものと同様であるので、以下においては、本実施の形態と実施の形態1との相違点を中心に説明する。
In the
受付部102bは、撮像指示の入力を受付けると、オールリセット部104に全ラインをリセットするように指示した後、固体撮像装置105bから静止画データを読み出すために、駆動制御装置103bにスタートパルスを出力するよう指示する。
When receiving the imaging instruction, the receiving
オールリセット部104は、受付部102bからの指示に応答して、全ての単位セルに蓄積されている信号電荷をリセットするためのオールリセットパルスを固体撮像装置105bに出力する。
In response to an instruction from the receiving
駆動制御装置103bは、オールリセット部104がオールリセットパルスを固体撮像装置105bに出力した後、固体撮像装置105bを静止画モードで駆動して、固体撮像装置105bから静止画データを取得する。
After the all
<固体撮像装置の概略構成>
図15は、図14に示される固体撮像装置105bの概略構成を示す図である。
<Schematic configuration of solid-state imaging device>
FIG. 15 is a diagram showing a schematic configuration of the solid-
固体撮像装置105bは、実施の形態1に係る固体撮像装置のマルチプレクサ回路4aを含む垂直走査部7aに代えて、マルチプレクサ回路4bを含む垂直走査部7bに置換されたものである。マルチプレクサ回路4bは、オールリセット部104から供給されるオールリセットパルスALLRSと、電子シャッタ用シフトレジスタ2からの出力と、画像信号読み出し用シフトレジスタ3からの出力とから1つを選択して画素アレイに供給する論理回路である。
The solid-
<マルチプレクサ回路>
また、図16は、図15に示されるマルチプレクサ回路の1段目の論理を示す図であり、図17は、図16に示される論理を実現する回路構成の一例を示す図である。
<Multiplexer circuit>
FIG. 16 is a diagram showing the logic of the first stage of the multiplexer circuit shown in FIG. 15, and FIG. 17 is a diagram showing an example of a circuit configuration for realizing the logic shown in FIG.
図16及び17を併せて参照して、マルチプレクサ回路4bは、MOS単チャンネルのダイナミック回路によって構成されており、次の条件e〜gのいずれかを満たす場合にリセット信号線RSOUT1に”H”レベルの信号を供給する。
(e)オールリセットパルスALLRS(IN1)と、電子シャッタ用画素リセットパルスERSCELL(RSINa)との両方が”H”である。
(f)読み出し用シフトレジスタ出力(IN2−1)と、画像信号読み出し用画素リセットパルスRSCELL(RSINb)との両方が”H”である。
(g)電子シャッタ用シフトレジスタ出力(IN3−1)と、電子シャッタ用画素リセットパルスERSCELL(RSINa)との両方が”H”である。
Referring to FIGS. 16 and 17 together, the
(E) Both the all reset pulse ALLRS (IN1) and the electronic shutter pixel reset pulse ERSCELL (RSINa) are “H”.
(F) Both the readout shift register output (IN2-1) and the image signal readout pixel reset pulse RSCELL (RSINb) are “H”.
(G) Both the electronic shutter shift register output (IN3-1) and the electronic shutter pixel reset pulse ERSCELL (RSINa) are “H”.
また、マルチプレクサ回路4bは、次の条件h〜jを満たす場合に、転送信号線TROUT1に”H”レベルの信号を出力する。
(h)オールリセットパルスALLRS(IN1)と、電子シャッタ用画素読み出しパルスETRANS(RSINa)との両方が”H”である。
(i)読み出し用シフトレジスタ3の出力(IN2−1)と、画像信号読み出し用画素読み出しパルスTRANS(RSINb)との両方が”H”である。
(j)電子シャッタ用シフトレジスタ2の出力(IN3−1)と、電子シャッタ用画素読み出しパルスETRANS(RSINa)との両方が”H”である。
Further, the
(H) Both the all reset pulse ALLRS (IN1) and the electronic shutter pixel readout pulse ETRANS (RSINa) are “H”.
(I) Both the output (IN2-1) of the
(J) Both the output (IN3-1) of the electronic
尚、マルチプレクサ回路4bの2段目以降の回路は、1段目の回路と同様であるので、ここでの説明を繰り返さない。
Since the second and subsequent stages of the
<制御方法>
図18は、図14に示される撮像装置の制御処理を示すフローチャートであり、図19は、図14に示される駆動制御装置から固体撮像装置へのパルスの供給タイミングを示す図である。
<Control method>
FIG. 18 is a flowchart showing control processing of the imaging device shown in FIG. 14, and FIG. 19 is a diagram showing pulse supply timings from the drive control device shown in FIG. 14 to the solid-state imaging device.
(Step1b)まず、撮像装置100bは、メインスイッチがON状態であるか否かを判定する。撮像装置100bは、メインスイッチがON状態である場合にはStep2bに進み、それ以外の場合にはStep2b以降の処理を実行しない。
(Step 1b) First, the
(Step2b)メインスイッチがON状態の場合(Step1bでYES)、撮像装置100bは、モニター部101の画面に動画を表示する。より詳細には、駆動制御装置103bは、動画モードで固体撮像装置105bを駆動し、固体撮像装置105bから取得した動画データをモニター部101に出力する。なお、この動画モードは、実施の形態1の図11で示した特定ラインのみを読み出すための駆動方法をいう。モニター部101は、駆動制御装置103bが連続的に読み出す動画を画面に表示する。
(Step 2b) When the main switch is in the ON state (YES in Step 1b), the
(Step3b)撮像装置100bは、シャッタボタンの押下等に応答して生成される撮像指示を受付けたか否かを判定する。撮像装置100bは、受付部102bが撮像指示を受付けた場合にはStep4bに進み、それ以外の場合にはStep1bに戻る。
(Step 3b) The
(Step4b)撮像装置100bは、オールリセット機能を使用して、画素アレイの全ラインをリセットする。より詳細には、受付部102bからのリセット指示に応答して、オールリセット部104がマルチプレクサ回路4bにオールリセットパルスを供給する(図19のT21〜T22)。図19に示すように、オールリセットパルスが供給されている期間(オールリセット期間)にETRANS、ERSCELLを供給("H"印加)することにより、全画素に蓄積されている電荷のリセットを同時に行うことができ、移行期間はオールリセット期間まで短縮することができる。
(
(Step5b)撮像装置100bは、固体撮像装置105bから画素信号を読み出し、読み出した画素信号をモニター部101に出力する。より詳細には、駆動制御装置103bが、図16に示される時刻T22及びT23のそれぞれにおいて、シフトレジスタ2及び3のそれぞれにスタートパルスを供給し、固体撮像装置105b出力される静止画を取得する。シフトレジスタ2及び3の役割は、実施の形態1と同様である。シフトレジスタ2は露光時間を制御する電子シャッタ動作を行い、シフトレジスタ2は、露光時間に応じた画素信号を読み出す動作を行う。その後、撮像装置100bは、Step6bに進む。
(Step 5b) The
(Step6b)撮像装置100bは、静止画が画面に表示された後、動画表示を再開し、Step1bへ戻る。
(Step 6b) After the still image is displayed on the screen, the
<まとめ>
以上説明したように、本実施の形態に係る撮像装置においては、静止画像の撮像指示に応答して、オールリセット部104がオールリセットパルスをマルチプレクサ回路4bに出力し、全ラインを同時にリセットする。全てのラインが同時にリセットされた後は、静止画モードを所望のタイミングで開始できるので、移行期間をオールリセット期間まで短縮することができ、動画モードから静止画モードへの移行に要する時間の短縮が可能となる。
<Summary>
As described above, in the imaging apparatus according to the present embodiment, in response to a still image imaging instruction, the all
よって、本発明によれば、動画モードと静止画モードの切り替えに要する時間が短く、かつ、ライン間で残像差のない高画質の静止画像を撮影できる撮像装置を実現することができる。 Therefore, according to the present invention, it is possible to realize an imaging apparatus that can capture a high-quality still image with a short time required for switching between the moving image mode and the still image mode and no afterimage difference between lines.
尚、本実施形態においては、オールリセット部104と駆動制御装置103bとが別個に構成されているが、駆動制御装置103bがオールリセット部104の機能(すなわち、オールリセットパルス供給機能)を備えていても良い。
In the present embodiment, the all
本発明は、例えば、デジタルカメラやカメラ内蔵携帯電話、ラインセンサのように、複数の画素が一次元または二次元状に配列される固体撮像装置を含む撮像装置に利用できる。 The present invention can be used for an imaging apparatus including a solid-state imaging apparatus in which a plurality of pixels are arranged in a one-dimensional or two-dimensional manner, such as a digital camera, a camera-equipped mobile phone, and a line sensor.
1 画素アレイ
2 電子シャッタ用シフトレジスタ
3 画像信号読み出し用シフトレジスタ
4 マルチプレクサ回路
7 垂直走査部
100 撮像装置
102 受付部
103 駆動制御装置
104 オールリセット部
DESCRIPTION OF
Claims (3)
入射光の強度に応じた信号電荷を蓄積し、行方向及び列方向に配列される複数の単位セルを有する画素アレイと、
前記単位セルに蓄積された電荷に応じた信号を行単位で読み出すと共に、前記単位セルを行単位でリセットする垂直走査手段と、
静止画の撮像指示の入力を受付ける受付手段と、
前記受付手段が前記撮像指示を受付ける前にあっては、前記単位セルに蓄積された信号電荷を所定行間隔で読み出すように前記垂直走査手段を駆動し、前記受付手段が前記撮像指示を受付けたときに、前記単位セルの全ての行のリセットと、前記単位セルの全ての行からの信号の読み出しとを1フレーム期間内に行うように前記垂直走査手段を駆動する駆動手段とを備える、撮像装置。 An imaging device,
A pixel array that accumulates signal charges according to the intensity of incident light and has a plurality of unit cells arranged in a row direction and a column direction;
A vertical scanning means for reading out a signal corresponding to the electric charge accumulated in the unit cell in a row unit and resetting the unit cell in a row unit;
Receiving means for receiving an input of a still image capturing instruction;
Before the accepting means accepts the imaging instruction, the vertical scanning means is driven so as to read out the signal charges accumulated in the unit cell at predetermined row intervals, and the accepting means accepts the imaging instruction. In some cases, the imaging apparatus includes: a driving unit that drives the vertical scanning unit so as to perform resetting of all rows of the unit cell and reading of signals from all rows of the unit cell within one frame period. apparatus.
外部からの第1のスタートパルスの供給に応答して、前記単位セルを行毎にリセットする電子シャッタ用垂直シフトレジスタと、
外部からの第2のスタートパルスの供給に応答して、前記単位セルから行毎に信号を読み出す読み出し用垂直シフトレジスタと、
前記電子シャッタ用垂直シフトレジスタの出力と、前記読み出し用垂直シフトレジスタの出力とのいずれかを選択して前記画素アレイに供給するマルチプレクサ回路とを含み、
前記駆動手段は、前記受付手段への前記撮像指示の入力に応答して、2本の前記第1のスタートパルスを1フレーム期間より小さな時間間隔で前記電子シャッタ用垂直シフトレジスタに出力した後、前記読み出し用垂直シフトレジスタに前記第2のスタートパルスを供給することを特徴とする、請求項1に記載の撮像装置。 The vertical scanning means includes
A vertical shift register for electronic shutter that resets the unit cell for each row in response to the supply of the first start pulse from the outside;
A vertical shift register for reading that reads out a signal from the unit cell for each row in response to the supply of the second start pulse from the outside;
A multiplexer circuit that selects and supplies either the output of the electronic shutter vertical shift register and the output of the readout vertical shift register to the pixel array;
In response to the input of the imaging instruction to the reception unit, the driving unit outputs the two first start pulses to the electronic shutter vertical shift register at a time interval smaller than one frame period, The imaging apparatus according to claim 1, wherein the second start pulse is supplied to the readout vertical shift register.
前記垂直走査手段は、
外部からの第1のスタートパルスの供給に応答して、前記単位セルを行毎にリセットする電子シャッタ用垂直シフトレジスタと、
外部からの第2のスタートパルスの供給に応答して、前記単位セルから行毎に信号を読み出す読み出し用垂直シフトレジスタと、
前記電子シャッタ用垂直シフトレジスタの出力と、前記読み出し用垂直シフトレジスタの出力と、前記オールリセットパルスのいずれかを選択して前記画素アレイに供給するマルチプレクサ回路とを含み、
前記駆動手段は、前記オールリセット部から前記オールリセットパルスが出力されてから1フレーム期間が経過するまでに、前記第1のスタートパルスを前記電子シャッタ用垂直シフトレジスタに出力した後、前記第2のスタートパルスを前記読み出し用垂直シフトレジスタに出力することを特徴とする、請求項1に記載の撮像装置。 Further comprising an all reset unit for outputting an all reset pulse for resetting all the pixel rows to the vertical scanning unit in response to the input of the imaging instruction to the receiving unit;
The vertical scanning means includes
A vertical shift register for electronic shutter that resets the unit cell for each row in response to the supply of the first start pulse from the outside;
A vertical shift register for reading that reads out a signal from the unit cell for each row in response to the supply of the second start pulse from the outside;
An output of the electronic shutter vertical shift register, an output of the readout vertical shift register, and a multiplexer circuit that selects and supplies any one of the all reset pulses to the pixel array;
The driving means outputs the first start pulse to the electronic shutter vertical shift register until one frame period elapses after the all reset pulse is output from the all reset unit, and then the second reset pulse is output. The image pickup apparatus according to claim 1, wherein the start pulse is output to the vertical shift register for reading.
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