JP2008118371A - Image pickup element - Google Patents

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Kiyouko Sugawara
協子 菅原
Akifumi Tabata
彰文 田畑
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To suppress the occurrence of moire or the like while accelerating a frame rate. <P>SOLUTION: A CMOS image pickup element has a plurality of pixels. The pixels are arrayed according to a Bayer method. Each pixel generates a pixel signal being a signal potential corresponding to a received light amount. A vertical output line is provided in each column for forming pixels. Each pixel is connected to an adjacent vertical output line. Each vertical output line is connected to a horizontal output line. Pixel signals of pixels of the first and third columns are outputted to a horizontal output line at timing T1 (Φsr1 and Φsr3). In the horizontal output line, the pixel signals of pixels of the first and third columns are equalized. Pixel signals of pixels of the second and fourth columns are outputted to the horizontal output line at timing T2 (Φsr2 and Φsr4). In the horizontal output line, the pixels signals of pixels of the second and fourth columns are equalized. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、フレームレートを確保しながらモアレの発生を低減化させる撮像素子に関する。   The present invention relates to an image sensor that reduces the occurrence of moire while ensuring a frame rate.

画素数の大きな撮像素子を有し、静止画および動画を撮影可能なデジタルカメラが知られている。このようなデジタルカメラによって動画を撮影するときは、撮像素子から信号を出力させる画素を間引くことが知られている。なお、このような間引き出力とは、撮像素子から画像信号を出力させるときに、画像全体の読出し期間中に一部の画素から信号を読出すことである。   A digital camera that has an image sensor with a large number of pixels and can capture still images and moving images is known. When shooting a moving image with such a digital camera, it is known to thin out pixels for outputting signals from the image sensor. Note that such thinning-out output means reading out signals from some pixels during the reading period of the entire image when outputting image signals from the image sensor.

出力する画素を間引くことにより、フレームレートの低下が防止されている。すなわち、単一の画素による画素信号の生成と出力とにかかる時間を一定に保ったまま、受光面全体の読出し動作の高速化が図られている。しかし、フレームレートの低下を防ぐために必要な画素の間引きを行なうことにより、実際の情報が欠落するために偽の模様や、モアレが発生する問題が生じていた。   Decreasing the frame rate is prevented by thinning out the output pixels. That is, the reading operation on the entire light receiving surface is speeded up while keeping the time required for generating and outputting the pixel signal by a single pixel constant. However, by performing pixel thinning necessary to prevent a decrease in the frame rate, there is a problem that a false pattern or moire occurs because actual information is lost.

そこで、撮像素子の全画素から信号を出力させ、後段の画像処理において画素加算することにより、間引き出力を行ったときと同じデータサイズの画像信号を得ることが提案されている(特許文献1参照)。画素加算することによりモアレの発生を防ぐことが可能であるが、撮像素子の全画素から信号を出力させる必要があるため撮像素子における出力の速度を高速化することは困難だった。
特開2003−333610号公報
In view of this, it has been proposed to obtain an image signal having the same data size as that obtained when thinning output is performed by outputting signals from all pixels of the image sensor and performing pixel addition in subsequent image processing (see Patent Document 1). ). Although it is possible to prevent the occurrence of moire by adding pixels, it is difficult to increase the output speed of the image sensor because it is necessary to output signals from all pixels of the image sensor.
JP 2003-333610 A

したがって、本発明ではフレームレートを確保しながらモアレなどの発生を防ぐ撮像素子の提供を目的とする。   Therefore, an object of the present invention is to provide an image sensor that prevents the occurrence of moire while securing the frame rate.

本発明の第1の撮像素子は、受光量に応じた信号電荷を生成する光電変換素子と信号電荷に応じた信号電位である画素信号の出力と出力停止とを切替える選択トランジスタとを有する画素と、第1の方向に沿って並ぶ複数の画素の選択トランジスタに接続され画素信号が出力される出力信号線と、画素信号の出力信号線への出力を同じ出力信号線に接続される複数の画素における選択トランジスタに実行させる画素選択部とを備えることを特徴としている。   A first imaging element of the present invention includes a pixel having a photoelectric conversion element that generates a signal charge according to the amount of received light, and a selection transistor that switches between outputting and stopping output of a pixel signal that is a signal potential according to the signal charge. An output signal line connected to selection transistors of a plurality of pixels arranged in the first direction and outputting a pixel signal; and a plurality of pixels connected to the same output signal line for outputting the pixel signal to the output signal line And a pixel selection unit to be executed by the selection transistor.

さらに、第1の方向に沿って並ぶ複数の画素のそれぞれは複数の種類のカラーフィルタによって交互に繰返して覆われ、画素選択部は同じ種類のカラーフィルタに覆われる複数の画素における選択トランジスタに画素信号の出力を実行させることが好ましい。   Furthermore, each of the plurality of pixels arranged along the first direction is alternately and repeatedly covered with a plurality of types of color filters, and the pixel selection unit is configured to select pixels in the plurality of pixels covered with the same type of color filter. It is preferable to execute output of a signal.

本発明の第2の撮像素子は、受光量に応じた信号電荷を生成する光電変換素子と信号電荷に応じた信号電位である画素信号の出力と出力停止とを切替える第1の選択トランジスタとを有し第2の方向に沿って配置される画素と、第2の方向に沿って配置される画素毎に設けられ第2の方向とは異なる第1の方向に沿って並ぶ複数の画素の選択トランジスタに接続され画素信号が出力される複数の第1の出力信号線と、複数の第1の出力信号線のそれぞれに接続され第1の出力信号線に出力される画素信号の出力と出力停止とを切替える複数の第2の選択トランジスタと、複数の第2の選択トランジスタに接続され、画素信号が出力される第2の出力信号線と、第1の出力信号線から第2の出力信号線への画素信号の出力を2つ以上の第2の選択トランジスタに実行させる画素選択部とを備えることを特徴としている。   A second imaging element of the present invention includes a photoelectric conversion element that generates a signal charge according to the amount of received light, and a first selection transistor that switches between outputting and stopping the output of a pixel signal having a signal potential according to the signal charge. Selection of pixels arranged along the second direction and a plurality of pixels arranged for each pixel arranged along the second direction and arranged along a first direction different from the second direction Output of the plurality of first output signal lines connected to the transistors and outputting the pixel signals and output of the pixel signals connected to each of the plurality of first output signal lines and output to the first output signal lines and output stop A plurality of second selection transistors, a second output signal line connected to the plurality of second selection transistors and outputting a pixel signal, and a first output signal line to a second output signal line 2 or more second selection of pixel signal output to It is characterized by comprising a pixel selection unit to be performed by the transistor.

さらに、第2の方向に沿って並ぶ複数の画素のそれぞれは複数の種類のカラーフィルタによって交互に繰返し覆われ、画素選択部は同じ種類のカラーフィルタに覆われる複数の画素における第2の選択トランジスタに画素信号の出力を実行させることが好ましい。   Further, each of the plurality of pixels arranged along the second direction is alternately and repeatedly covered with a plurality of types of color filters, and the pixel selection unit is a second selection transistor in the plurality of pixels covered with the same type of color filter. It is preferable to cause the pixel signal to be output.

さらに、画素選択部は画素から第1の出力信号線への画素信号の出力を同じ第1の出力信号線に接続される複数の画素における第1の選択トランジスタに実行させることが好ましい。   Further, it is preferable that the pixel selection unit causes the first selection transistors in the plurality of pixels connected to the same first output signal line to execute the output of the pixel signal from the pixel to the first output signal line.

さらに、第1の方向に沿って並ぶ複数の画素のそれぞれは複数の種類のカラーフィルタによって交互に繰返して覆われ、画素選択部は同じ種類のカラーフィルタに覆われる複数の画素における選択トランジスタに画素信号の出力を実行させることが好ましい。   Furthermore, each of the plurality of pixels arranged along the first direction is alternately and repeatedly covered with a plurality of types of color filters, and the pixel selection unit is configured to select pixels in the plurality of pixels covered with the same type of color filter. It is preferable to execute output of a signal.

本発明によれば、撮像素子において複数の画素の画素信号を平均化することが可能になる。したがって、フレームレートの高速化を図りながら、モアレの発生などを抑えることが可能である。   According to the present invention, it is possible to average pixel signals of a plurality of pixels in an image sensor. Therefore, it is possible to suppress the occurrence of moire while increasing the frame rate.

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
図1は、本発明の一実施形態を適用した撮像素子を有するデジタルカメラの内部構成を概略的に示すブロック図である。デジタルカメラ10は、レンズ11、撮像素子20、デジタル信号処理回路12、システムコントローラ13、およびタイミングジェネレータ14などによって構成される。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a block diagram schematically showing an internal configuration of a digital camera having an image sensor to which an embodiment of the present invention is applied. The digital camera 10 includes a lens 11, an image sensor 20, a digital signal processing circuit 12, a system controller 13, a timing generator 14, and the like.

レンズ11は、撮像素子20に光学的に接続される。レンズ11を透過する被写体の光学像が撮像素子20の受光面に入射する。撮像素子20は、CMOSイメージセンサである。受光面において被写体の光学像が受光されることにより、光学像に対応する画像信号が生成される。   The lens 11 is optically connected to the image sensor 20. An optical image of the subject that passes through the lens 11 enters the light receiving surface of the image sensor 20. The image sensor 20 is a CMOS image sensor. When the optical image of the subject is received on the light receiving surface, an image signal corresponding to the optical image is generated.

撮像素子20において生成された画像信号は、A/Dコンバータ15においてアナログ信号からデジタル信号に変換される。デジタル信号に変換された画像信号はデジタル信号処理回路12に送られる。   The image signal generated by the image sensor 20 is converted from an analog signal to a digital signal by the A / D converter 15. The image signal converted into the digital signal is sent to the digital signal processing circuit 12.

デジタル信号処理回路12に送られた画像信号は、信号処理の作業用メモリであるDRAM16に格納される。DRAM16に格納された画像信号は、デジタル信号処理回路12において、所定の信号処理が施される。   The image signal sent to the digital signal processing circuit 12 is stored in a DRAM 16 which is a signal processing working memory. The image signal stored in the DRAM 16 is subjected to predetermined signal processing in the digital signal processing circuit 12.

所定の信号処理が施された画像信号は、モニタ17に送られる。モニタ17において、送られた画像信号に対応する画像が表示される。また、所定の信号処理が施された画像信号は、コネクタ(図示せず)を介して接続される外部メモリ18に格納可能である。   The image signal that has undergone predetermined signal processing is sent to the monitor 17. On the monitor 17, an image corresponding to the transmitted image signal is displayed. The image signal that has undergone predetermined signal processing can be stored in an external memory 18 connected via a connector (not shown).

タイミングジェネレータ14により撮像素子20およびシャッタ19が駆動される。撮像素子20およびシャッタ19が駆動されることにより、画像信号が生成される。タイミングジェネレータ14による各部位の駆動は、システムコントローラ13により制御される。   The imaging device 20 and the shutter 19 are driven by the timing generator 14. An image signal is generated by driving the image sensor 20 and the shutter 19. The driving of each part by the timing generator 14 is controlled by the system controller 13.

次に撮像素子20の構成について、図2を用いて説明する。図2は、撮像素子の構成を示すブロック図である。   Next, the configuration of the image sensor 20 will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the image sensor.

撮像素子20はCMOS撮像素子であり、撮像部21、行選択回路22、列選択回路23、水平出力線24、および列選択トランジスタ(第2の選択トランジスタ)25などによって構成される。撮像部21と行選択回路22とが直接接続される。水平出力線(第2の出力信号線)24は列選択トランジスタ25を介して撮像部21と接続される。列選択回路23と列選択トランジスタ25とが接続される。   The imaging device 20 is a CMOS imaging device, and includes an imaging unit 21, a row selection circuit 22, a column selection circuit 23, a horizontal output line 24, a column selection transistor (second selection transistor) 25, and the like. The imaging unit 21 and the row selection circuit 22 are directly connected. The horizontal output line (second output signal line) 24 is connected to the imaging unit 21 via the column selection transistor 25. Column selection circuit 23 and column selection transistor 25 are connected.

撮像部21の撮像面には複数の画素30がマトリックス状に配列される。各画素30はR(ed)カラーフィルタ、G(reen)カラーフィルタ、およびB(lue)カラーフィルタのいずれかのカラーフィルタによって覆われる。カラーフィルタはベイヤー方式に従って配置される。   A plurality of pixels 30 are arranged in a matrix on the imaging surface of the imaging unit 21. Each pixel 30 is covered with a color filter of any one of an R (ed) color filter, a G (reen) color filter, and a B (lue) color filter. The color filter is arranged according to the Bayer method.

したがって、行方向(第2の方向)にはRカラーフィルタおよびGカラーフィルタの2種類のカラーフィルタが交互に繰返し配置される。またはGカラーフィルタおよびBカラーフィルタの2種類のカラーフィルタが交互に繰返し配置される。   Accordingly, two types of color filters, an R color filter and a G color filter, are alternately and repeatedly arranged in the row direction (second direction). Alternatively, two types of color filters, the G color filter and the B color filter, are alternately and repeatedly arranged.

また、列方向(第1の方向)にもRカラーフィルタおよびGカラーフィルタの2種類のカラーフィルタが交互に繰返し配置される。またはGカラーフィルタおよびBカラーフィルタが交互に繰返し配置される。   Also, two types of color filters, an R color filter and a G color filter, are alternately and repeatedly arranged in the column direction (first direction). Alternatively, the G color filter and the B color filter are alternately and repeatedly arranged.

Rカラーフィルタに覆われた画素30には、赤色成分の光が受光される。Gカラーフィルタに覆われた画素30には、緑色成分の光が受光される。Bカラーフィルタに覆われた画素30には、青色成分の光が受光される。   The pixel 30 covered with the R color filter receives red component light. The pixel 30 covered with the G color filter receives green component light. The pixel 30 covered with the B color filter receives blue component light.

個々の画素30においてカラーフィルタを透過する光の受光量に応じた信号電荷が生成される。被写体像全体の画像信号は、撮像面上に配置された画素30の信号電荷に応じた画素信号の集合により構成される。生成した画素信号の読出しは画素30毎に行われる。読出しを行う画素30は行選択回路22及び列選択回路23により直接的あるいは間接的に選択される。   A signal charge corresponding to the amount of light received through the color filter is generated in each pixel 30. The image signal of the entire subject image is composed of a set of pixel signals corresponding to the signal charges of the pixels 30 arranged on the imaging surface. Reading of the generated pixel signal is performed for each pixel 30. The pixel 30 to be read is selected directly or indirectly by the row selection circuit 22 and the column selection circuit 23.

行選択回路22により画素30の行が選択される。選択された画素30から出力される画素信号が、垂直出力線(第1の出力信号線、図2において図示せず)を介して列選択トランジスタ25に出力される。   A row of pixels 30 is selected by the row selection circuit 22. A pixel signal output from the selected pixel 30 is output to the column selection transistor 25 via a vertical output line (first output signal line, not shown in FIG. 2).

列選択トランジスタ25に出力された画素信号は列選択回路23により選択され、水平出力線24に出力される。水平出力線24に出力された画素信号は、出力部26およびA/Dコンバータ15を介してデジタル信号処理回路12に送られる。画素信号はデジタル信号処理回路12において所定の信号処理が行われ、画像信号としてモニタ17や外部メモリ18などに送られる。   The pixel signal output to the column selection transistor 25 is selected by the column selection circuit 23 and output to the horizontal output line 24. The pixel signal output to the horizontal output line 24 is sent to the digital signal processing circuit 12 via the output unit 26 and the A / D converter 15. The pixel signal is subjected to predetermined signal processing in the digital signal processing circuit 12 and is sent as an image signal to the monitor 17 or the external memory 18.

行選択回路22および列選択回路23は、タイミングジェネレータ14に接続される。タイミングジェネレータ14により行選択回路22および列選択回路23が駆動され、画素信号を出力させる画素30が選択される。   The row selection circuit 22 and the column selection circuit 23 are connected to the timing generator 14. The timing generator 14 drives the row selection circuit 22 and the column selection circuit 23 to select a pixel 30 that outputs a pixel signal.

画素30の構成について図3を用いて詳細に説明する。図3は画素の構成を示す回路図である。画素30にはフォトダイオード(PD)31、フローティングディフュージョン(FD)32、転送トランジスタ33、リセットトランジスタ34、増幅トランジスタ35、及び行選択トランジスタ(第1の選択トランジスタ)36が設けられる。   The configuration of the pixel 30 will be described in detail with reference to FIG. FIG. 3 is a circuit diagram showing the configuration of the pixel. The pixel 30 includes a photodiode (PD) 31, a floating diffusion (FD) 32, a transfer transistor 33, a reset transistor 34, an amplification transistor 35, and a row selection transistor (first selection transistor) 36.

PD31では画素30毎の受光量に応じて信号電荷が発生し、発生した信号電荷が蓄積される。FD32は転送トランジスタ33を介してPD31に接続される。転送トランジスタ33により、PD31に蓄積された信号電荷が所定のタイミングでFD32に転送される。信号電荷がFD32に転送されると、FD32の電位は転送された電荷に応じた電位に変わる。   In the PD 31, signal charges are generated according to the amount of light received for each pixel 30, and the generated signal charges are accumulated. The FD 32 is connected to the PD 31 via the transfer transistor 33. The transfer transistor 33 transfers the signal charge accumulated in the PD 31 to the FD 32 at a predetermined timing. When the signal charge is transferred to the FD 32, the potential of the FD 32 changes to a potential corresponding to the transferred charge.

また、FD32はリセットトランジスタ34を介して電圧源Vddに接続される。リセットトランジスタ34により、FD32に蓄積された信号電荷は所定のタイミングで電圧源Vddに掃き出されてリセットされる。また、FD32の電位は電圧源Vddの電位にリセットされる。   The FD 32 is connected to the voltage source Vdd via the reset transistor 34. The reset transistor 34 sweeps the signal charge stored in the FD 32 to the voltage source Vdd at a predetermined timing and resets it. Further, the potential of the FD 32 is reset to the potential of the voltage source Vdd.

また、FD32は増幅トランジスタ35のゲートに接続される。増幅トランジスタ35のドレインは、電圧源Vddに接続される。また増幅トランジスタ35のソースは、行選択トランジスタ36を介して垂直出力線27に接続される。増幅トランジスタ35により出力インピーダンスが調整され、FD32の電位に応じた信号電位が画素信号として出力可能となる。   The FD 32 is connected to the gate of the amplification transistor 35. The drain of the amplification transistor 35 is connected to the voltage source Vdd. The source of the amplification transistor 35 is connected to the vertical output line 27 via the row selection transistor 36. The output impedance is adjusted by the amplification transistor 35, and a signal potential corresponding to the potential of the FD 32 can be output as a pixel signal.

行選択トランジスタ36のゲートには、行毎に異なるタイミングでHIGH、LOWが切替わる行選択信号Φslが供給される。ゲートにHIGH状態の行選択信号Φslが供給されることにより行選択トランジスタ36がONとなり、画素信号が垂直出力線27に出力可能となる。一方、ゲートにLOW状態の行選択信号Φslが供給されることにより行選択トランジスタ36がOFFとなり、画素信号の垂直出力線27への出力は停止する。なお、行選択信号Φslは行選択回路22から送信される。   A row selection signal Φsl for switching between HIGH and LOW is supplied to the gate of the row selection transistor 36 at a different timing for each row. When the row selection signal Φsl in the HIGH state is supplied to the gate, the row selection transistor 36 is turned ON, and the pixel signal can be output to the vertical output line 27. On the other hand, when the row selection signal Φsl in the LOW state is supplied to the gate, the row selection transistor 36 is turned OFF, and the output of the pixel signal to the vertical output line 27 is stopped. The row selection signal Φsl is transmitted from the row selection circuit 22.

垂直出力線27は、撮像面の上方において電流源Issに接続される。垂直出力線27は、撮像面の下方において列選択トランジスタ25を介して水平出力線24に接続される。   The vertical output line 27 is connected to the current source Iss above the imaging surface. The vertical output line 27 is connected to the horizontal output line 24 via the column selection transistor 25 below the imaging surface.

列選択トランジスタ25のゲートには、列毎に異なるタイミングでHIGH、LOWの切替わる列選択信号Φsrが供給される。ゲートにHIGH状態の列選択信号Φsrが供給されることにより列選択トランジスタ25がONとなり、画素信号が水平出力線24に出力される。一方、ゲートにLOW状態の列選択信号Φsrが供給されることにより列選択トランジスタ25がOFFとなり、画素信号の水平出力線24への出力は停止する。前述のように、水平出力線24に出力された画素信号が、撮像素子20の外部機器に出力される。なお、列選択信号Φsrは列選択回路23から送信される。   A column selection signal Φsr for switching between HIGH and LOW is supplied to the gate of the column selection transistor 25 at a different timing for each column. By supplying a HIGH column selection signal Φsr to the gate, the column selection transistor 25 is turned ON, and a pixel signal is output to the horizontal output line 24. On the other hand, when the column selection signal Φsr in the LOW state is supplied to the gate, the column selection transistor 25 is turned OFF, and the output of the pixel signal to the horizontal output line 24 is stopped. As described above, the pixel signal output to the horizontal output line 24 is output to the external device of the image sensor 20. The column selection signal Φsr is transmitted from the column selection circuit 23.

次に撮像素子20からの画素信号の出力方式について説明する。撮像素子20からの画素信号の出力は、全画素出力方式、第1〜第3の平均化出力方式に応じて行なわれる。なお、全画素出力方式によれば、すべての画素30個々の画素信号が出力される。第1の平均化出力方式によれば、行方向に沿って並ぶ画素30の複数の画素信号が平均化されて出力される。第2の平均化出力方式によれば、列方向に沿って並ぶ画素30の複数の画素信号が平均化されて出力される。第3の平均化出力方式によれば、行方向および列方向に沿って並ぶ画素30の複数の画素信号が平均化されて出力される。以下に、各出力方式について詳細に説明する。   Next, a pixel signal output method from the image sensor 20 will be described. Output of pixel signals from the image sensor 20 is performed according to the all-pixel output method and the first to third averaged output methods. Note that according to the all-pixel output method, pixel signals of all the pixels 30 are output. According to the first averaging output method, a plurality of pixel signals of the pixels 30 arranged in the row direction are averaged and output. According to the second averaged output method, a plurality of pixel signals of the pixels 30 arranged along the column direction are averaged and output. According to the third averaged output method, a plurality of pixel signals of the pixels 30 arranged along the row direction and the column direction are averaged and output. Hereinafter, each output method will be described in detail.

全画素出力方式のときの撮像素子20における画素30の選択動作について、図4のタイミングチャートを用いて説明する。なお、図4には、行選択トランジスタ36および列選択トランジスタ25による画素信号の出力のタイミングのみ示される。   The selection operation of the pixels 30 in the image sensor 20 in the all-pixel output method will be described with reference to the timing chart of FIG. FIG. 4 shows only pixel signal output timings by the row selection transistor 36 and the column selection transistor 25.

一方、転送トランジスタ33による信号電荷の転送動作のタイミングは省略するが、行選択トランジスタ37および列選択トランジスタ25による特定の画素30が選択される前または選択されている間に転送動作は実行される。また、リセットトランジスタ34によるFD32のリセット動作のタイミングも省略するが、画素30からの画素信号の出力後の次の転送動作までの間にリセット動作は実行される。   On the other hand, although the timing of the signal charge transfer operation by the transfer transistor 33 is omitted, the transfer operation is executed before or while the specific pixel 30 by the row selection transistor 37 and the column selection transistor 25 is selected. . Although the timing of the reset operation of the FD 32 by the reset transistor 34 is also omitted, the reset operation is executed before the next transfer operation after the pixel signal is output from the pixel 30.

T1のタイミングにおいて、上から1行目に並ぶ画素30の行選択トランジスタ36に入力される行選択信号Φsl1がHIGHに切替えられる。行選択信号Φsl1がHIGHに切替えられることにより、1行目に並ぶ画素30において生成される画素信号が垂直出力線27に出力される。   At the timing of T1, the row selection signal Φsl1 input to the row selection transistors 36 of the pixels 30 arranged in the first row from the top is switched to HIGH. By switching the row selection signal Φsl1 to HIGH, a pixel signal generated in the pixels 30 arranged in the first row is output to the vertical output line 27.

また、同じT1のタイミングにおいて、左から1列目の列選択トランジスタ25に入力される列選択信号Φsr1がHIGHに切替えられる。列選択信号Φsr1がHIGHに切替えられることにより、1列目の垂直出力線27に出力されている画素信号が、水平出力線24を介して撮像素子20の外部に出力される。   At the same timing T1, the column selection signal Φsr1 input to the column selection transistor 25 in the first column from the left is switched to HIGH. By switching the column selection signal Φsr1 to HIGH, the pixel signal output to the vertical output line 27 of the first column is output to the outside of the image sensor 20 via the horizontal output line 24.

以後同様にして、2、3、4、5、6、7、8、・・・、右端の列であるN列目の列選択信号Φsr2、Φsr3、Φsr4、Φsr5、Φsr6、Φsr7、Φsr8、・・・、ΦsrNが順番にHIGHに切替えられる。列選択信号の切替により、2、3、4、5、6、7、8、・・・、N列目の垂直出力線27に出力されている画素信号が、水平出力線24を介して撮像素子20の外部に出力される。   In the same manner, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8,..., The column selection signals Φsr2, Φsr3, Φsr4, Φsr5, Φsr6, Φsr7, Φsr8,. ... ΦsrN is sequentially switched to HIGH. By switching the column selection signal, the pixel signal output to the vertical output line 27 of the second, third, fourth, fifth, sixth, seventh, eighth,... Output to the outside of the element 20.

N列目の列選択信号ΦsrNがHIGHからLOWに切替わるときに1行目の行選択信号Φsl1もLOWに切替えられる(タイミングT2参照)。行選択信号Φsl1がLOWに切替えられることにより、1行目に並ぶ画素30の選択が解除される。   When the column selection signal ΦsrN of the Nth column is switched from HIGH to LOW, the row selection signal Φsl1 of the first row is also switched to LOW (see timing T2). When the row selection signal Φsl1 is switched to LOW, the selection of the pixels 30 arranged in the first row is released.

T3のタイミングにおいて、2行目に並ぶ画素30の行選択トランジスタ36に入力される行選択信号Φsl2がHIGHに切替えられる。行選択信号Φsl2がHIGHに切替えられることにより、2行目に並ぶ画素30において生成される画素信号が垂直出力線27に出力される。   At the timing of T3, the row selection signal Φsl2 input to the row selection transistor 36 of the pixels 30 arranged in the second row is switched to HIGH. By switching the row selection signal Φsl2 to HIGH, a pixel signal generated in the pixels 30 arranged in the second row is output to the vertical output line 27.

1行目の画素信号の出力と同様にして、1、2、3、4、5、6、7、8、・・・、N列目の列選択信号Φsr1、Φsr2、Φsr3、Φsr4、Φsr5、Φsr6、Φsr7、Φsr8、・・・、ΦsrNが順番にHIGHに切替えられる。列選択信号の切替により、1、2、3、4、5、6、7、8、・・・、N列目の垂直出力線27に出力されている画素信号が、水平出力線24を介して撮像素子20の外部に出力される(タイミングT3〜タイミングT4参照)。   In the same manner as the output of the pixel signal in the first row, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8,..., N-th column selection signals Φsr1, Φsr2, Φsr3, Φsr4, Φsr5, Φsr6, Φsr7, Φsr8,..., ΦsrN are sequentially switched to HIGH. By switching the column selection signal, the pixel signal output to the vertical output line 27 of the 1st, 2nd, 3rd, 4th, 5th, 6th, 7th, 8th,. And output to the outside of the image sensor 20 (see timing T3 to timing T4).

以後同様にして、3、4、5、6、7、8、・・・、最終行であるM行目に並ぶ画素30が生成する画素信号が順番に撮像素子20の外部に出力される。   Thereafter, similarly, pixel signals generated by the pixels 30 arranged in the Mth row as the last row are sequentially output to the outside of the image sensor 20.

次に、第1の平均化出力方式のときの撮像素子20における画素30の選択動作について、図5のタイミングチャートを用いて説明する。なお、図5には、図4と同様に行選択トランジスタ36および列選択トランジスタ25による画素信号の出力のタイミングのみ示される。また、転送動作およびリセット動作のタイミングは省略される。   Next, the selection operation of the pixels 30 in the image sensor 20 in the first averaging output method will be described with reference to the timing chart of FIG. FIG. 5 shows only the output timing of the pixel signal by the row selection transistor 36 and the column selection transistor 25 as in FIG. Further, the timing of the transfer operation and the reset operation is omitted.

T1のタイミングにおいて、上から1行目に並ぶ画素30の行選択トランジスタ36に入力される行選択信号Φsl1がHIGHに切替えられる。行選択信号Φsl1がHIGHに切替えられることにより、1行目に並ぶ画素30において生成される画素信号が垂直出力線27に出力される。   At the timing of T1, the row selection signal Φsl1 input to the row selection transistors 36 of the pixels 30 arranged in the first row from the top is switched to HIGH. By switching the row selection signal Φsl1 to HIGH, a pixel signal generated in the pixels 30 arranged in the first row is output to the vertical output line 27.

また、同じT1のタイミングにおいて、左から1、3列目の列選択トランジスタ25に入力される列選択信号Φsr1、Φsr3がHIGHに切替えられる。列選択信号Φsr1、Φsr3がHIGHに切替えられることにより、1行1、3列目の列選択トランジスタ25と水平出力線24が導通する。   At the same timing T1, the column selection signals Φsr1 and Φsr3 input to the first and third column selection transistors 25 from the left are switched to HIGH. By switching the column selection signals Φsr1 and Φsr3 to HIGH, the column selection transistor 25 in the first row, the third column, and the horizontal output line 24 become conductive.

1、3列目の列選択トランジスタ25が導通したときの水平出力線24における電位について、図6を用いて説明する。図6は行選択トランジスタ36および列選択トランジスタ25を導通させたときの1、3列目の画素30、垂直出力線27、および水平出力線24の等価回路図である。   The potential of the horizontal output line 24 when the first and third column selection transistors 25 are turned on will be described with reference to FIG. FIG. 6 is an equivalent circuit diagram of the pixels 30 in the first and third columns, the vertical output line 27, and the horizontal output line 24 when the row selection transistor 36 and the column selection transistor 25 are turned on.

1列目の画素30の画素信号である信号電位およびリアクタンスをV1、R1とする。また、3列目の画素30の画素信号である信号電位およびリアクタンスをV3、R3とする。図6に示すように、1、3列目の画素30は水平出力線24により並列に接続される。したがって、水平出力線24における電位V0は、(R3×V1+R1×V3)/(R1+R3)である。   Signal potentials and reactances that are pixel signals of the pixels 30 in the first column are V1 and R1. Further, the signal potential and reactance which are pixel signals of the pixels 30 in the third column are V3 and R3. As shown in FIG. 6, the pixels 30 in the first and third columns are connected in parallel by a horizontal output line 24. Therefore, the potential V0 in the horizontal output line 24 is (R3 × V1 + R1 × V3) / (R1 + R3).

各画素30のリアクタンスは実質的に同一、すなわち、R1=R3である。したがって、水平出力線24における電位V0は、(V1+V3)/2であり、1、3列目の画素30における画素信号の信号レベルの平均値となる。   The reactance of each pixel 30 is substantially the same, that is, R1 = R3. Therefore, the potential V0 in the horizontal output line 24 is (V1 + V3) / 2, which is the average value of the signal levels of the pixel signals in the pixels 30 in the first and third columns.

したがって、T1のタイミングにおいて、1、3列目の画素30の画素信号を平均化した信号が画素信号として水平出力線24を介して撮像素子20の外部に出力される。なお、前述のようにカラーフィルタはベイヤー方式にしたがって配置されるので、1行1、3列目のように奇数行における奇数列の画素30の画素信号の信号レベルは、同じ色成分の光の受光量に応じている。   Therefore, at the timing of T1, a signal obtained by averaging the pixel signals of the pixels 30 in the first and third columns is output to the outside of the image sensor 20 as the pixel signal via the horizontal output line 24. Since the color filters are arranged according to the Bayer method as described above, the signal levels of the pixel signals of the odd-numbered pixels 30 in the odd-numbered rows such as the first row 1, the third column are the light levels of the same color components. Depending on the amount of light received.

T2のタイミングにおいて、1行目の行選択信号Φsl1がHIGHのまま、左から2、4列目の列選択トランジスタ25に入力される列選択信号Φsr2、Φsr4がHIGHに切替えられる(図5参照)。列選択信号Φsr2、Φsr4がHIGHに切替えられることにより、1行目2、4列目の列選択トランジスタ25と水平出力線24が導通する。   At the timing of T2, the column selection signals Φsr2 and Φsr4 input to the column selection transistor 25 of the second and fourth columns from the left are switched to HIGH while the row selection signal Φsl1 of the first row remains HIGH (see FIG. 5). . By switching the column selection signals Φsr2 and Φsr4 to HIGH, the column selection transistors 25 in the first row 2, the fourth column and the horizontal output line 24 become conductive.

T1のタイミングにおける1、3列目の画素30の画素信号と同様に、T2のタイミングにおいて2、4列目の画素30の画素信号を平均化した信号が画素信号として水平出力線24を介して撮像素子20の外部に出力される。なお、前述のようにカラーフィルタはベイヤー方式にしたがって配置されるので、1行2、4列のように奇数行における偶数列の画素30の画素信号の信号レベルは、同じ色成分の光の受光量に応じている。   Similarly to the pixel signals of the pixels 30 in the first and third columns at the timing T1, a signal obtained by averaging the pixel signals of the pixels 30 in the second and fourth columns at the timing T2 is passed through the horizontal output line 24 as a pixel signal. It is output to the outside of the image sensor 20. As described above, since the color filters are arranged according to the Bayer method, the signal level of the pixel signal of the even column 30 in the odd row such as 1 row 2 and 4 columns is the light reception of the light of the same color component. Depending on the amount.

さらに、偶数行における奇数列の画素の画素信号の信号レベルは、同じ色成分の光の受光量に応じており、偶数行における偶数列の画素の画素信号の信号レベルは、同じ色成分の光の受光量に応じている。   Furthermore, the signal level of the pixel signal of the pixel in the odd column in the even row depends on the amount of light received by the same color component, and the signal level of the pixel signal in the pixel in the even column in the even row is the same color component light. Depending on the amount of received light.

以後同様にして、連続する2つの奇数列と連続する2つの偶数列とが順番にHIGHに切替えられる。例えば、5、7列目、6、8列目、・・・、N−3、N−1列目、およびN−2、N列目の列選択信号Φsrが順番にHIGHに切替えられる。   Thereafter, similarly, two consecutive odd columns and two consecutive even columns are sequentially switched to HIGH. For example, the fifth, seventh, sixth, eighth,..., N-3, N−1, and N−2, Nth column selection signals Φsr are sequentially switched to HIGH.

連続する2つの奇数列または連続する2つの偶数列の列選択信号ΦsrがHIGHに切替えられることにより、同時にHIGHに切替えられた列の2つの画素30の画素信号が平均化されて、撮像素子20の外部に出力される。   By switching the column selection signal Φsr of two consecutive odd columns or two consecutive even columns to HIGH, the pixel signals of the two pixels 30 in the columns simultaneously switched to HIGH are averaged, and the image sensor 20 Is output outside of.

N−2、N列目の列選択信号ΦsrN−2、ΦsrNがHIGHからLOWに切替えられるときに1行目の行選択信号Φsl1もLOWに切替えられる(タイミングT3参照)。行選択信号Φsl1のLOWへの切替により、1行目に並ぶ画素30の選択が解除される。   When the column selection signals ΦsrN-2 and ΦsrN of the N-2 and Nth columns are switched from HIGH to LOW, the row selection signal Φsl1 of the first row is also switched to LOW (see timing T3). The selection of the pixels 30 arranged in the first row is canceled by switching the row selection signal Φsl1 to LOW.

T4のタイミングにおいて、2行目に並ぶ画素30の行選択トランジスタ36に入力される行選択信号Φsl2がHIGHに切替えられる。行選択信号Φsl2がHIGHに切替えられることにより、2行目に並ぶ画素30において生成される画素信号が垂直出力線27に出力される。   At the timing of T4, the row selection signal Φsl2 input to the row selection transistor 36 of the pixels 30 arranged in the second row is switched to HIGH. By switching the row selection signal Φsl2 to HIGH, a pixel signal generated in the pixels 30 arranged in the second row is output to the vertical output line 27.

1行目の画素信号の出力と同様にして、1、3列目、2、4列目、・・・、N−3、N−1列目、およびN−2、N列目のように連続する2つの奇数列および連続する2つの偶数列の列選択信号Φsrが順番にHIGHに切替えられる。このような切替により、同時にHIGHに切替えられた列の2つの画素30の画素信号が平均化されて、撮像素子20の外部に出力される(タイミングT4〜タイミングT5参照)。   Similar to the output of the pixel signal in the first row, as in the first, third, second, fourth,..., N-3, N-1 and N-2, N columns. The column selection signals Φsr of two consecutive odd columns and two consecutive even columns are sequentially switched to HIGH. By such switching, the pixel signals of the two pixels 30 in the column simultaneously switched to HIGH are averaged and output to the outside of the image sensor 20 (see timing T4 to timing T5).

以後同様にして3、4、5、6、7、8、・・・M行目に並ぶ画素30が生成する画素信号が平均化され、撮像素子20の外部に出力される。   Thereafter, similarly, pixel signals generated by the pixels 30 arranged in the 3, 4, 5, 6, 7, 8,... M rows are averaged and output to the outside of the image sensor 20.

次に、第2の平均化出力方式のときの撮像素子20における画素30の選択動作について、図7のタイミングチャートを用いて説明する。なお、図7には、図4と同様に行選択トランジスタ36および列選択トランジスタ25による画素信号の出力のタイミングのみ示される。また、転送動作およびリセット動作のタイミングは省略される。   Next, the selection operation of the pixels 30 in the image sensor 20 in the case of the second averaged output method will be described with reference to the timing chart of FIG. 7 shows only the output timing of the pixel signal by the row selection transistor 36 and the column selection transistor 25 as in FIG. Further, the timing of the transfer operation and the reset operation is omitted.

T1のタイミングにおいて、上から1、3行目に並ぶ画素30の行選択トランジスタ36に入力される行選択信号Φsl1、Φsl3がHIGHに切替えられる。行選択信号Φsl1、Φsl3がHIGHに切替えられることにより、1、3行目に並ぶ画素30において生成される画素信号が垂直出力線27に出力される。   At the timing of T1, the row selection signals Φsl1 and Φsl3 input to the row selection transistors 36 of the pixels 30 arranged in the first and third rows from the top are switched to HIGH. By switching the row selection signals Φsl1 and Φsl3 to HIGH, pixel signals generated in the pixels 30 arranged in the first and third rows are output to the vertical output line 27.

図6に示した等価回路と同様に、1、3行目の画素30からの画素信号が出力された垂直出力線27の電位は、1、3行目の画素30から出力された画素信号の信号レベルの平均値となる。   Similar to the equivalent circuit shown in FIG. 6, the potential of the vertical output line 27 from which the pixel signals from the pixels 30 in the first and third rows are output is the potential of the pixel signal output from the pixels 30 in the first and third rows. This is the average signal level.

また、同じT1のタイミングにおいて、左から1列目の列選択トランジスタ25に入力される列選択信号Φsr1がHIGHに切替えられる。列選択信号Φsr1がHIGHに切替えられることにより、1、3行1列目の画素30の画素信号を平均化した信号が画素信号として水平出力線24を介して撮像素子20の外部に出力される。   At the same timing T1, the column selection signal Φsr1 input to the column selection transistor 25 in the first column from the left is switched to HIGH. By switching the column selection signal Φsr1 to HIGH, a signal obtained by averaging the pixel signals of the pixels 30 in the first, third, and first columns is output to the outside of the image sensor 20 as a pixel signal via the horizontal output line 24. .

以後同様にして、2、3、4、5、6、7、8、・・・、N列目の列選択信号Φsr2、Φsr3、Φsr4、Φsr5、Φsr6、Φsr7、Φsr8、・・・、ΦsrNが順番にHIGHに切替えられる。列選択信号の切替により、2、3、4、5、6、7、8、・・・、N列目の垂直信号線に出力され平均化された画素信号が、水平出力線24を介して撮像素子20の外部に出力される。   In the same manner, the column selection signals Φsr2, Φsr3, Φsr4, Φsr5, Φsr6, Φsr7, Φsr8,. It is switched to HIGH in order. By switching the column selection signal, the averaged pixel signal output to the vertical signal lines of the second, third, fourth, fifth, sixth, seventh, eighth,..., N columns is output via the horizontal output line 24. It is output to the outside of the image sensor 20.

N列目の列選択信号ΦsrNがHIGHからLOWに切り替わるときに1、3行目の行選択信号Φsl1、Φsl3もLOWに切替えられる(タイミングT2参照)。行選択信号Φsl1、Φsl3がLOWに切替えられることにより、1、3行目に並ぶ画素30の選択が解除される。   When the column selection signal ΦsrN of the Nth column is switched from HIGH to LOW, the row selection signals Φsl1 and Φsl3 of the first and third rows are also switched to LOW (see timing T2). When the row selection signals Φsl1 and Φsl3 are switched to LOW, the selection of the pixels 30 arranged in the first and third rows is released.

T3のタイミングにおいて、2、4行目に並ぶ画素30の行選択トランジスタ36に入力される行選択信号Φsl2、Φsl4がHIGHに切替えられる。行選択信号Φsl2、Φsl4がHIGHに切替えられることにより、2、4行目に並ぶ画素30において生成される画素信号が垂直出力線27に出力され、平均化される。   At the timing of T3, the row selection signals Φsl2 and Φsl4 input to the row selection transistors 36 of the pixels 30 arranged in the second and fourth rows are switched to HIGH. By switching the row selection signals Φsl2 and Φsl4 to HIGH, pixel signals generated in the pixels 30 arranged in the second and fourth rows are output to the vertical output line 27 and averaged.

1、3行目の画素信号の出力と同様にして、1、2、3、4、5、6、7、8、・・・N列目の列選択信号Φsr1、Φsr2、Φsr3、Φsr4、Φsr5、Φsr6、Φsr7、Φsr8、・・・、ΦsrNが順番にHIGHに切替えられる。列選択信号の切替により、2、3、4、5、6、7、8、・・・、N列目の垂直信号線に出力され平均化された画素信号が、水平出力線24を介して撮像素子20の外部に出力される(タイミングT3〜タイミングT4参照)。   1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8,... N column selection signals Φsr1, Φsr2, Φsr3, Φsr4, Φsr5 , Φsr6, Φsr7, Φsr8,..., ΦsrN are sequentially switched to HIGH. By switching the column selection signal, the averaged pixel signal output to the vertical signal lines of the second, third, fourth, fifth, sixth, seventh, eighth,..., N columns is output via the horizontal output line 24. It is output to the outside of the image sensor 20 (see timing T3 to timing T4).

以後同様にして、連続する2つの奇数行と連続する2つの偶数行とが順番にHIGHに切替えられる。例えば、5、7行目、6、8行目、・・・、M−3、M−1行目、M−2、M行目の行選択信号Φslが順番にHIGHに切替えられる。それぞれの2つの行が選択されている間に、平均化された画素信号が列毎に順番に撮像素子20の外部に出力される。   Thereafter, similarly, two consecutive odd rows and two consecutive even rows are sequentially switched to HIGH. For example, the row selection signals Φsl in the fifth, seventh, sixth, eighth,..., M-3, M−1, M-2, and M rows are sequentially switched to HIGH. While the two rows are selected, the averaged pixel signal is output to the outside of the image sensor 20 in order for each column.

次に第3の平均化出力方式のときの撮像素子20における画素30の選択動作について図8のタイミングチャートを用いて説明する。なお、図8には、図4と同様に行選択トランジスタ36および列選択トランジスタ25による画素信号の出力のタイミングのみ示される。また、転送動作およびリセット動作のタイミングは省略される。   Next, the selection operation of the pixel 30 in the image sensor 20 in the case of the third averaged output method will be described with reference to the timing chart of FIG. 8 shows only the output timing of the pixel signal by the row selection transistor 36 and the column selection transistor 25 as in FIG. Further, the timing of the transfer operation and the reset operation is omitted.

T1のタイミングにおいて、上から1、3行目に並ぶ画素30の行選択トランジスタ36に入力される行選択信号Φsl1、Φsl3がHIGHに切替えられる。行選択信号Φsl1、Φsl3がHIGHに切替えられることにより、1、3行目に並ぶ画素30において生成される画素信号が垂直出力線27に出力され、平均化される。   At the timing of T1, the row selection signals Φsl1 and Φsl3 input to the row selection transistors 36 of the pixels 30 arranged in the first and third rows from the top are switched to HIGH. By switching the row selection signals Φsl1 and Φsl3 to HIGH, pixel signals generated in the pixels 30 arranged in the first and third rows are output to the vertical output line 27 and averaged.

また、同じT1のタイミングにおいて、左から1、3列目の列選択トランジスタ25に入力される列選択信号Φsr1、Φsr3がHIGHに切替えられる。   At the same timing T1, the column selection signals Φsr1 and Φsr3 input to the first and third column selection transistors 25 from the left are switched to HIGH.

列選択信号Φsr1、Φsr3がHIGHに切替えられることにより、1、3列目の垂直出力線27に出力され平均化された画素信号が、水平出力線24に出力され、さらに平均化される。すなわち、垂直出力線27および水平出力線24において1行1、3列目および3行1、3列目に配置された4つの画素30から出力される画素信号が平均化される。垂直出力線27および水平出力線24において平均化された画素信号は、撮像素子20の外部に出力される。   By switching the column selection signals Φsr1 and Φsr3 to HIGH, the pixel signals output and averaged to the vertical output lines 27 of the first and third columns are output to the horizontal output line 24 and further averaged. That is, the pixel signals output from the four pixels 30 arranged in the first row 1, the third column and the third row 1, the third column in the vertical output line 27 and the horizontal output line 24 are averaged. Pixel signals averaged in the vertical output line 27 and the horizontal output line 24 are output to the outside of the image sensor 20.

T2のタイミングにおいて、1、3行目の行選択信号Φsl1、Φsl3がHIGHのまま、左から2、4列目の列選択トランジスタ25に入力される列選択信号Φsr2、Φsr4がHIGHに切替えられる。   At the timing of T2, the column selection signals Φsr2 and Φsr4 input to the column selection transistors 25 of the second and fourth columns from the left are switched to HIGH while the row selection signals Φsl1 and Φsl3 of the first and third rows remain HIGH.

列選択信号Φsr2、Φsr4がHIGHに切替えられることにより、2、4列目の垂直出力線27に出力され平均化された画素信号が、水平出力線24に出力され、さらに平均化される。水平出力線24において平均化された画素信号は、撮像素子20の外部に出力される。   By switching the column selection signals Φsr2 and Φsr4 to HIGH, the pixel signals output and averaged to the vertical output lines 27 of the second and fourth columns are output to the horizontal output line 24 and further averaged. The pixel signal averaged in the horizontal output line 24 is output to the outside of the image sensor 20.

以後同様にして、連続する2つの奇数列と連続する2つの偶数列とが順番にHIGHに切替えられる。例えば、5、7列目、6、8列目、・・・、N−3、N−1列目、およびN−2、N列目の列選択信号Φsrが順番にHIGHに切替えられる。   Thereafter, similarly, two consecutive odd columns and two consecutive even columns are sequentially switched to HIGH. For example, the fifth, seventh, sixth, eighth,..., N-3, N−1, and N−2, Nth column selection signals Φsr are sequentially switched to HIGH.

1、3行目における連続する2つの奇数列または連続する2つの偶数列の列選択信号ΦsrがHIGHに切替えられることにより、同時にHIGHに切替えられた列の2つの画素30の画素信号が平均化されて、撮像素子20の外部に出力される。   By switching the column selection signal Φsr of two consecutive odd columns or two consecutive even columns in the first and third rows to HIGH, the pixel signals of the two pixels 30 in the columns simultaneously switched to HIGH are averaged. And output to the outside of the image sensor 20.

N−2、N列目の列選択信号ΦsrN−2、ΦsrNがHIGHからLOWに切り替わるときに1、3行目の行選択信号Φsl1、Φsl3もLOWに切替えられる(タイミングT3参照)。行選択信号Φsl1、Φsl3のLOWへの切替により、1、3行目に並ぶ画素30の選択が解除される。   When the column selection signals ΦsrN-2 and ΦsrN of the N-2th and Nth columns are switched from HIGH to LOW, the row selection signals Φsl1 and Φsl3 of the first and third rows are also switched to LOW (see timing T3). The selection of the pixels 30 arranged in the first and third rows is canceled by switching the row selection signals Φsl1 and Φsl3 to LOW.

T4のタイミングにおいて、2、4行目に並ぶ画素30の行選択トランジスタ36に入力される行選択信号Φsl2、Φsl4がHIGHに切替えられる。行選択信号Φsl2、Φsl4がHIGHに切替えられることにより、2、4行目に並ぶ画素30において生成される画素信号が垂直出力線27に出力され、平均化される。   At the timing of T4, the row selection signals Φsl2 and Φsl4 input to the row selection transistors 36 of the pixels 30 arranged in the second and fourth rows are switched to HIGH. By switching the row selection signals Φsl2 and Φsl4 to HIGH, pixel signals generated in the pixels 30 arranged in the second and fourth rows are output to the vertical output line 27 and averaged.

1、3行目の画素信号の出力と同様にして、1、3列目、2、4列目、・・・、N−3、N−1列目、およびN−2、N列目のように連続する2つの奇数列および連続する2つの偶数列の列選択信号Φsrが順番にHIGHに切替えられる。このような切替により、2、4行目において同時にHIGHに切替えられた列の2つの画素30の画素信号がさらに平均化されて、撮像素子20の外部に出力される(タイミングT4〜タイミングT5参照)。   Similar to the output of the pixel signals in the first and third rows, the first, third, second, fourth,..., N-3, N−1, and N−2, Nth columns. As described above, the column selection signals Φsr of two consecutive odd columns and two consecutive even columns are sequentially switched to HIGH. By such switching, the pixel signals of the two pixels 30 in the columns simultaneously switched to HIGH in the second and fourth rows are further averaged and output to the outside of the image sensor 20 (see timing T4 to timing T5). ).

以後同様にして、連続する2つの奇数行と連続する2つの偶数行とが順番にHIGHに切替えられる。例えば、5、7行目、6、8行目、・・・、M−3、M−1行目、M−2、M行目の行選択信号Φslが順番にHIGHに切替えられる。それぞれの2つの行が選択されている間に、2つの連続する奇数列または2つの連続する偶数列から出力される画素信号が平均化され、撮像素子20の外部に出力される。   Thereafter, similarly, two consecutive odd rows and two consecutive even rows are sequentially switched to HIGH. For example, the row selection signals Φsl in the fifth, seventh, sixth, eighth,..., M-3, M−1, M-2, and M rows are sequentially switched to HIGH. While each two rows are selected, pixel signals output from two consecutive odd columns or two consecutive even columns are averaged and output to the outside of the image sensor 20.

以上のような構成の撮像素子によれば、撮像素子自身に平均化した画素信号を出力させることが可能になる。したがって、1フレームの画像信号を形成する画素信号の出力回数が減少するので、1フレームの画像信号の出力の高速化を図ることが可能になる。例えば、第1、第2の平均化出力方式によれば全画素出力方式に比べて2倍の速さになり、第3の平均化出力方式によれば4倍の速さとなる。   According to the imaging device having the above configuration, it is possible to output an averaged pixel signal to the imaging device itself. Accordingly, since the number of output times of the pixel signals forming one frame image signal is reduced, it is possible to increase the output speed of one frame image signal. For example, the first and second averaged output methods are twice as fast as the all-pixel output method, and the third averaged output method is four times faster.

また、本実施形態の撮像素子によれば従来行なわれていた間引き出力と異なり画素信号の欠落がないため、モアレや偽色の発生を低減化させることが可能になる。   Also, according to the image sensor of the present embodiment, unlike the conventional thinned output, there is no missing pixel signal, so it is possible to reduce the occurrence of moire and false colors.

なお、本実施形態では、第1〜第3の平均化出力方式のいずれかの方式にしたがって高速で画像信号を出力可能な構成であるが、第1〜第3の平均化出力方式の少なくとも一つの出力方式にしたがって画像信号が出力される構成であってもよい。   In the present embodiment, the image signal can be output at high speed in accordance with any one of the first to third averaged output methods, but at least one of the first to third averaged output methods. The image signal may be output according to one output method.

また、本実施形態では連続する2つの奇数行および連続する2つの偶数行、および/または連続する2つの奇数列および連続する2つの偶数列の画素30の画素信号の平均化を行なう構成であるが、2つの行または2つの列に限られない。複数の行または複数の列の画素30の画素信号を用いて平均化を行なわせてもよい。   In the present embodiment, the pixel signals of the pixels 30 in two consecutive odd rows and two consecutive even rows, and / or two consecutive odd columns and two even columns are averaged. Is not limited to two rows or two columns. Averaging may be performed using pixel signals of pixels 30 in a plurality of rows or columns.

また、本実施形態では、ベイヤー方式にしたがってカラーフィルタが配置される構成であるが、他の方式によって配置されていてもよい。行方向および列方向において同じ色の光成分に対応した画素信号が平均化されれば、本実施形態と同様の効果を得ることが可能である。   In this embodiment, the color filters are arranged according to the Bayer method, but may be arranged by other methods. If pixel signals corresponding to light components of the same color in the row direction and the column direction are averaged, the same effect as in the present embodiment can be obtained.

また、本実施形態では、各画素はカラーフィルタに覆われる構成であるが、カラーフィルタに覆われていなくてもよい。カラーフィルタに覆われずに白黒の画像を撮影する撮像素子であっても、モアレなどの少ない画像を高速で撮影可能な効果を得ることは可能である。この場合、連続する奇数行または偶数行、連続する奇数列または偶数列の画素でなく、単に連続する複数の画素の画素信号を平均化すればよい。   Further, in the present embodiment, each pixel is configured to be covered with the color filter, but may not be covered with the color filter. Even with an image sensor that captures a black and white image without being covered by the color filter, it is possible to obtain an effect capable of capturing an image with less moire at high speed. In this case, it is only necessary to average pixel signals of a plurality of continuous pixels, not pixels in consecutive odd rows or even rows, continuous odd columns or even columns.

また、本実施形態では、撮像素子はCMOS撮像素子であるが、他のいかなるXYアドレス方式の撮像素子であってもよい。   In this embodiment, the image sensor is a CMOS image sensor, but may be any other XY address image sensor.

本発明の一実施形態を適用した撮像素子を有するデジタルカメラの内部構成を概略的に示すブロック図である。1 is a block diagram schematically showing an internal configuration of a digital camera having an image sensor to which an embodiment of the present invention is applied. 撮像素子の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of an image pick-up element. 画素の構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structure of a pixel. 全画素出力方式のときの撮像素子における画素信号の出力のタイミングを示すタイミングチャートである。6 is a timing chart showing pixel signal output timing in the image sensor when the all-pixel output method is used. 第1の平均化出力方式のときの撮像素子における画素信号の出力のタイミングを示すタイミングチャートである。It is a timing chart which shows the output timing of the pixel signal in an image sensor at the time of the 1st average output system. 行選択トランジスタおよび列選択トランジスタを導通させたときの画素、垂直出力線、および水平出力線との等価回路図である。FIG. 5 is an equivalent circuit diagram of a pixel, a vertical output line, and a horizontal output line when a row selection transistor and a column selection transistor are made conductive. 第2の平均化出力方式のときの撮像素子における画素信号の出力のタイミングを示すタイミングチャートである。It is a timing chart which shows the output timing of the pixel signal in an image sensor at the time of the 2nd average output system. 第3の平均化方式のときの撮像素子における画素信号の出力のタイミングを示すタイミングチャートである。12 is a timing chart showing the output timing of pixel signals in the image sensor when the third averaging method is used.

符号の説明Explanation of symbols

10 デジタルカメラ
14 タイミングジェネレータ
20 撮像素子
22 行選択回路
23 列選択回路
24 水平出力線
25 列選択トランジスタ
27 垂直出力線
30 画素
36 行選択トランジスタ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Digital camera 14 Timing generator 20 Image pick-up element 22 Row selection circuit 23 Column selection circuit 24 Horizontal output line 25 Column selection transistor 27 Vertical output line 30 Pixel 36 Row selection transistor

Claims (6)

受光量に応じた信号電荷を生成する光電変換素子と、前記信号電荷に応じた信号電位である画素信号の出力と出力停止とを切替える選択トランジスタとを有する画素と、
第1の方向に沿って並ぶ複数の前記画素の前記選択トランジスタに接続され、前記画素信号が出力される出力信号線と、
前記画素信号の前記出力信号線への出力を、同じ前記出力信号線に接続される複数の前記画素における前記選択トランジスタに、実行させる画素選択部とを備える
ことを特徴とする撮像素子。
A pixel having a photoelectric conversion element that generates a signal charge according to the amount of received light, and a selection transistor that switches between output and stop of a pixel signal that is a signal potential according to the signal charge;
An output signal line connected to the selection transistors of a plurality of the pixels arranged in a first direction and outputting the pixel signal;
An image sensor comprising: a pixel selection unit that causes the selection transistors in the plurality of pixels connected to the same output signal line to output the pixel signal to the output signal line.
前記第1の方向に沿って並ぶ複数の前記画素のそれぞれは、複数の種類のカラーフィルタによって交互に繰返して覆われ、
前記画素選択部は、同じ種類のカラーフィルタに覆われる複数の前記画素における前記選択トランジスタに前記画素信号の出力を実行させる
ことを特徴とする請求項1に記載の撮像素子。
Each of the plurality of pixels arranged along the first direction is alternately and repeatedly covered with a plurality of types of color filters,
The image sensor according to claim 1, wherein the pixel selection unit causes the selection transistors in the plurality of pixels covered by the same type of color filter to output the pixel signal.
受光量に応じた信号電荷を生成する光電変換素子と前記信号電荷に応じた信号電位である画素信号の出力と出力停止とを切替える第1の選択トランジスタとを有し、第2の方向に沿って配置される画素と、
前記第2の方向に沿って配置される前記画素毎に設けられ、前記第2の方向とは異なる第1の方向に沿って並ぶ複数の前記画素の前記選択トランジスタに接続され、前記画素信号が出力される複数の第1の出力信号線と、
前記複数の第1の出力信号線のそれぞれに接続され、前記第1の出力信号線に出力される前記画素信号の出力と出力停止とを切替える複数の第2の選択トランジスタと、
前記複数の第2の選択トランジスタに接続され、前記画素信号が出力される第2の出力信号線と、
前記第1の出力信号線から前記第2の出力信号線への前記画素信号の出力を、2つ以上の前記第2の選択トランジスタに、実行させる画素選択部とを備える
ことを特徴とする撮像素子。
A photoelectric conversion element that generates a signal charge according to the amount of received light and a first selection transistor that switches between output and stop of output of a pixel signal having a signal potential according to the signal charge, along a second direction Arranged pixels,
Provided for each of the pixels arranged along the second direction, connected to the selection transistors of the plurality of pixels arranged along a first direction different from the second direction, and the pixel signal A plurality of first output signal lines to be output;
A plurality of second selection transistors connected to each of the plurality of first output signal lines and configured to switch between outputting and stopping the output of the pixel signal output to the first output signal line;
A second output signal line connected to the plurality of second selection transistors and outputting the pixel signal;
A pixel selection unit that causes two or more second selection transistors to output the pixel signal from the first output signal line to the second output signal line. element.
前記第2の方向に沿って並ぶ複数の前記画素のそれぞれは、複数の種類のカラーフィルタによって交互に繰返し覆われ、
前記画素選択部は、同じ種類のカラーフィルタに覆われる複数の前記画素における前記第2の選択トランジスタに前記画素信号の出力を実行させる
ことを特徴とする請求項3に記載の撮像素子。
Each of the plurality of pixels arranged along the second direction is alternately and repeatedly covered with a plurality of types of color filters,
The image sensor according to claim 3, wherein the pixel selection unit causes the second selection transistor in the plurality of pixels covered by the same type of color filter to output the pixel signal.
前記画素選択部は、前記画素から前記第1の出力信号線への前記画素信号の出力を、同じ前記第1の出力信号線に接続される複数の前記画素における前記第1の選択トランジスタに、実行させることを特徴とする請求項3または請求項4に記載の撮像素子。   The pixel selection unit outputs the output of the pixel signal from the pixel to the first output signal line to the first selection transistor in the plurality of pixels connected to the same first output signal line. The image pickup device according to claim 3, wherein the image pickup device is executed. 前記第1の方向に沿って並ぶ複数の前記画素のそれぞれは、複数の種類のカラーフィルタによって交互に繰返して覆われ、
前記画素選択部は、同じ種類のカラーフィルタに覆われる複数の前記画素における前記選択トランジスタに前記画素信号の出力を実行させる
ことを特徴とする請求項5に記載の撮像素子。
Each of the plurality of pixels arranged along the first direction is alternately and repeatedly covered with a plurality of types of color filters,
The image sensor according to claim 5, wherein the pixel selection unit causes the selection transistors in the plurality of pixels covered by the same type of color filter to output the pixel signal.
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