JP2010166396A - Method of driving image sensor - Google Patents

Method of driving image sensor Download PDF

Info

Publication number
JP2010166396A
JP2010166396A JP2009007875A JP2009007875A JP2010166396A JP 2010166396 A JP2010166396 A JP 2010166396A JP 2009007875 A JP2009007875 A JP 2009007875A JP 2009007875 A JP2009007875 A JP 2009007875A JP 2010166396 A JP2010166396 A JP 2010166396A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
pixel
light receiving
exposure
receiving element
sub
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2009007875A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hiroki Suzuki
裕樹 鈴木
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujifilm Corp
Original Assignee
Fujifilm Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fujifilm Corp filed Critical Fujifilm Corp
Priority to JP2009007875A priority Critical patent/JP2010166396A/en
Publication of JP2010166396A publication Critical patent/JP2010166396A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To read all the charges of a sub-pixel under exposure, in an image sensor capable of independently controlling timing to read signal charges of a main pixel and timing to read signal charges of a slave pixel. <P>SOLUTION: Before the lapse of a first predetermined time from the start of exposure, signal charges are read from the photodetector of a sub-pixel by a second reading means to remove unwanted charges stored in the photodetector of the sub-pixel. When the first predetermined time elapses from the start of exposure, signal charges are read from the photodetector of the sub-pixel by a second reading means to start exposure of the sub-pixel. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は撮像素子の駆動方法に係り、特に、主画素の信号電荷の読み出しタイミングと従画素の信号電荷の読み出しタイミングとを独立に制御可能な撮像素子の駆動方法に関する。   The present invention relates to an image sensor driving method, and more particularly to an image sensor driving method capable of independently controlling a signal charge readout timing of a main pixel and a signal charge readout timing of a slave pixel.

広ダイナミックレンジの画像を得るために、相対的に高感度の高感度画素と相対的に低感度の低感度素子とを備えた撮像素子を利用する撮像装置が知られている。しかしながら、高感度画素と低感度画素の感度比は、撮像素子の構造に依存するため、変化させることができない。したがって、シーンに応じて最適なダイナミックレンジで撮影することが困難であった。   In order to obtain an image with a wide dynamic range, an imaging apparatus using an imaging device including a relatively high-sensitivity high-sensitivity pixel and a relatively low-sensitivity low-sensitivity element is known. However, the sensitivity ratio between the high-sensitivity pixel and the low-sensitivity pixel cannot be changed because it depends on the structure of the image sensor. Therefore, it is difficult to shoot with an optimum dynamic range according to the scene.

このような課題に対し、特許文献1には、主画素の信号電荷の読み出しタイミングと従画素の信号電荷の読み出しタイミングとを独立に制御できるように構成し、少なくとも一方の電荷蓄積開始時点を制御することにより、主画素の画像信号または従画素の画像信号の少なくとも一方の感度を変化させることができるようにした撮像素子が記載されている。特許文献1に記載の撮像素子によれば、シーンに応じて最適なダイナミックレンジで撮影することができる。
特開2005−72966号公報
To deal with such a problem, Patent Document 1 is configured such that the signal charge readout timing of the main pixel and the signal charge readout timing of the slave pixel can be controlled independently, and at least one charge accumulation start time is controlled. Thus, there is described an image pickup device that can change the sensitivity of at least one of the image signal of the main pixel and the image signal of the sub-pixel. According to the image sensor described in Patent Document 1, it is possible to capture an image with an optimum dynamic range according to the scene.
JP-A-2005-72966

撮像素子の高解像度化によりフォトダイオードは微細化され、垂直転送路(VCCD)の幅も微細化が進んでいる。VCCDの線幅を微細化するとVCCDの飽和容量も少なくなる。また、VCCDの飽和容量を大きくするには、VCCDのポテンシャルを深くすることが考えられるが、この場合、VCCDの暗電流が増加することにより暗時特性が劣化し、高ISO感度時の画質劣化が発生する。したがって、VCCDのポテンシャルを深く設計することは好ましくない。   As the resolution of the image sensor increases, the photodiode is miniaturized, and the width of the vertical transfer path (VCCD) is also becoming finer. When the line width of the VCCD is reduced, the saturation capacity of the VCCD is also reduced. In order to increase the saturation capacity of the VCCD, it is conceivable to increase the potential of the VCCD. In this case, the dark current characteristic deteriorates due to an increase in the dark current of the VCCD, and the image quality deteriorates when the ISO sensitivity is high. Occurs. Therefore, it is not preferable to design the potential of VCCD deeply.

このようにVCCDの線幅がより微細になり、VCCDのポテンシャルも画質の観点により深くできないことで、フォトダイオードに蓄積された不要電荷を全てVCCDへ読み出すことが出来なくなってしまう。また、フォトダイオードに蓄積された不要電荷の全てを読み出そうとすると、読出し電圧(フォトダイオードを空乏化させる空乏化電圧)が上昇してしまう。   As described above, the line width of the VCCD becomes finer and the potential of the VCCD cannot be deepened from the viewpoint of image quality, so that all unnecessary charges accumulated in the photodiode cannot be read out to the VCCD. In addition, when all the unnecessary charges accumulated in the photodiode are read out, the read voltage (depletion voltage that depletes the photodiode) increases.

このように空乏化電圧が上昇することで、広ダイナミックレンジの画像を取得するために主画素と副画素との読み出しタイミングを独立に制御する際に、露光期間中の副画素の不要電荷のうち全てを読み出すことができない(読み残しが発生する)という現象が発生した。露光期間中の副画素の電荷を全て読み出せないことで、最終的に作成される画像の画質が悪化してしまう。   As the depletion voltage is increased in this way, when controlling the readout timing of the main pixel and the sub-pixel independently in order to acquire an image with a wide dynamic range, out of unnecessary charges of the sub-pixel during the exposure period. There was a phenomenon that all could not be read out (leftovers occurred). Since all the charges of the sub-pixels during the exposure period cannot be read, the image quality of the finally created image is deteriorated.

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、主画素の信号電荷の読み出しタイミングと従画素の信号電荷の読み出しタイミングとを独立に制御可能な撮像素子において、露光中の副画素の電荷を全て読み出すための撮像素子の駆動方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such circumstances, and in an imaging device capable of independently controlling the readout timing of the signal charge of the main pixel and the readout timing of the signal charge of the slave pixel, the charge of the subpixel being exposed. An object of the present invention is to provide a method of driving an image sensor for reading out all of the above.

前記目的を達成するために請求項1に記載の撮像素子の駆動方法は、二次元的に配列された複数の受光素子であって、主画素の受光素子と副画素の受光素子とを含む複数の受光素子と、前記主画素の受光素子と前記副画素の受光素子との露光を同時に開始する露光開始手段と、前記複数の受光素子を遮光することにより前記主画素の受光素子と前記副画素の受光素子との露光を同時に終了するメカニカルシャッタと、前記複数の受光素子の垂直ラインごとに配置され、前記受光素子から読み出した信号電荷を垂直転送パルスに同期して垂直方向に転送する垂直転送路と、第1の読み出しパルスにより前記主画素の受光素子に蓄積された信号電荷を前記垂直転送路に読み出す第1の読み出し手段と、第2の読み出しパルスにより前記副画素の受光素子に蓄積された信号電荷を前記垂直転送路に読み出す第2の読み出し手段と、複数の前記垂直転送路の出力端に共通に接続され、前記垂直転送路から出力された信号電荷を水平転送パルスに同期して水平方向に転送する水平転送路と、前記水平転送路の出力端に接続され、前記水平転送路から出力された信号電荷に応じた出力信号を生成する生成手段とを備えた撮像素子の駆動方法であって、前記露光開始手段により露光を開始する露光開始工程と、露光を開始してから第1の所定時間の経過時に、前記第2の読み出し手段により前記副画素の受光素子から信号電荷を読み出すことにより、前記第1の所定時間経過時から前記副画素の受光素子に信号電荷の蓄積を開始させる副画素露光開始工程と、露光を開始してから前記第1の所定時間が経過する前に、前記第2の読み出し手段により前記副画素の受光素子から信号電荷を読み出して前記副画素の受光素子に蓄積された不要電荷を除去する除去工程と、露光を開始してから第2の所定時間の経過時に、前記メカニカルシャッタにより露光を終了する露光終了工程とを備えたことを特徴とする。   In order to achieve the above object, the image sensor driving method according to claim 1 is a plurality of light receiving elements arranged two-dimensionally, including a light receiving element of a main pixel and a light receiving element of a sub-pixel. A light receiving element, an exposure start means for simultaneously starting exposure of the light receiving element of the main pixel and the light receiving element of the sub pixel, and the light receiving element of the main pixel and the sub pixel by shielding the plurality of light receiving elements from light. A mechanical shutter that terminates exposure to the light receiving elements simultaneously, and a vertical transfer that is arranged for each vertical line of the plurality of light receiving elements, and that transfers signal charges read from the light receiving elements in the vertical direction in synchronization with a vertical transfer pulse. A first readout means for reading out the signal charge accumulated in the light receiving element of the main pixel to the vertical transfer path by the first readout pulse, and receiving the sub-pixel by the second readout pulse. A second readout means for reading out the signal charge accumulated in the element to the vertical transfer path and a common connection to the output ends of the plurality of vertical transfer paths, and the signal charge output from the vertical transfer path is transferred to the horizontal transfer pulse. An image pickup comprising a horizontal transfer path that transfers in the horizontal direction in synchronization with the output and a generation unit that is connected to the output end of the horizontal transfer path and generates an output signal corresponding to the signal charge output from the horizontal transfer path An element driving method comprising: an exposure start step of starting exposure by the exposure start means; and a light receiving element of the sub-pixel by the second readout means at the elapse of a first predetermined time after the start of exposure. Reading out the signal charge from the subpixel exposure start step for starting signal charge accumulation in the light receiving element of the subpixel from the elapse of the first predetermined time, and the first predetermined time from the start of exposure. Before the elapse of time, a removal step of reading out signal charges from the light receiving element of the subpixel by the second reading means and removing unnecessary charges accumulated in the light receiving element of the subpixel; An exposure end step of ending exposure by the mechanical shutter when the second predetermined time has elapsed.

本発明によれば、露光を開始してから第1の所定時間が経過する前に、第2の読み出し手段により副画素の受光素子から信号電荷を読み出して副画素の受光素子に蓄積された不要電荷を除去し、露光を開始してから第1の所定時間の経過時に、第2の読み出し手段により副画素の受光素子から信号電荷を読み出すようにしたので、空乏化電圧を低減し、露光中の副画素の電荷を全て読み出すことができる。   According to the present invention, the signal charge is read from the light receiving element of the subpixel by the second reading means and accumulated in the light receiving element of the subpixel before the first predetermined time elapses from the start of exposure. Since the signal charge is read from the light receiving element of the sub-pixel by the second reading means when the first predetermined time has elapsed after the charge is removed and exposure is started, the depletion voltage is reduced and the exposure is in progress. All the charges of the sub-pixels can be read out.

請求項2に示すように請求項1に記載の撮像素子の駆動方法において、前記除去工程は、複数の前記第2の読み出しパルスにより前記副画素の受光素子に蓄積された不要電荷を除去することを特徴とする。   According to a second aspect of the present invention, in the image sensor driving method according to the first aspect, the removing step removes unnecessary charges accumulated in the light receiving element of the sub-pixel by a plurality of the second readout pulses. It is characterized by.

これにより、空乏化電圧を低減し、露光中の副画素の電荷を全て読み出すことができる。   As a result, the depletion voltage can be reduced and all the charges of the sub-pixels being exposed can be read out.

請求項3に示すように請求項1または2に記載の撮像素子の駆動方法において、前記除去工程が前記第2の読み出し手段により前記副画素の受光素子から信号電荷を読み出してから前記副画素露光開始工程が前記副画素の受光素子に信号電荷の蓄積を開始させるまでの間に、前記垂直転送路に前記垂直転送パルスを連続して印加することにより前記除去工程により前記垂直転送路に読み出された信号電荷を前記垂直転送路から除去することを特徴とする。   3. The image sensor driving method according to claim 1, wherein the removing process reads the signal charge from the light receiving element of the sub-pixel by the second reading unit, and then performs the sub-pixel exposure. Until the start process starts the accumulation of signal charges in the light receiving element of the sub-pixel, the vertical transfer pulse is continuously applied to the vertical transfer path to read out to the vertical transfer path through the removal process. The signal charge is removed from the vertical transfer path.

これにより、空乏化電圧を低減し、露光中の副画素の電荷を全て読み出すことができる。   As a result, the depletion voltage can be reduced and all the charges of the sub-pixels being exposed can be read out.

請求項4に示すように請求項1または2に記載の撮像素子の駆動方法において、前記除去工程が前記第2の読み出し手段により前記副画素の受光素子から信号電荷を読み出してから前記副画素露光開始工程が前記副画素の受光素子に信号電荷の蓄積を開始させるまでの間に、前記垂直転送路をピニング状態にすることにより前記除去工程により前記垂直転送路に読み出された信号電荷を前記垂直転送路から除去することを特徴とする。   4. The method of driving an image sensor according to claim 1, wherein the sub-pixel exposure is performed after the removal step reads out a signal charge from the light-receiving element of the sub-pixel by the second readout unit. The signal charge read out to the vertical transfer path by the removing process is changed to the pinning state by starting the accumulation of signal charges in the light receiving element of the sub-pixel. It is characterized by being removed from the vertical transfer path.

これにより、空乏化電圧を低減し、露光中の副画素の電荷を全て読み出すことができる。   As a result, the depletion voltage can be reduced and all the charges of the sub-pixels being exposed can be read out.

請求項5に示すように請求項1から4のいずれかに記載の撮像素子の駆動方法において、前記露光終了工程により露光を終了した後、前記垂直転送路に前記垂直転送パルスを連続して印加して前記副画素露光開始工程により前記垂直転送路に読み出された信号電荷を前記垂直転送路から除去する掃き出し工程を備えたことを特徴とする。   5. The image sensor driving method according to claim 1, wherein the vertical transfer pulse is continuously applied to the vertical transfer path after the exposure is completed in the exposure end step. And a sweeping step of removing the signal charge read out to the vertical transfer path by the sub-pixel exposure start process from the vertical transfer path.

これにより、副画素露光開始工程により垂直転送路に読み出された信号電荷を適切に除去することができる。   Thereby, the signal charge read to the vertical transfer path by the subpixel exposure start process can be appropriately removed.

請求項6に示すように請求項5に記載の撮像素子の駆動方法において、前記掃き出し工程の終了後、前記第1の読み出し手段及び前記第2の読み出し手段により、前記主画素の受光素子及び前記副画素の受光素子に蓄積された信号電荷を前記垂直転送路に読み出すことを特徴とする。   According to a sixth aspect of the present invention, in the method for driving an image pickup device according to the fifth aspect, the light receiving element of the main pixel and the second read-out device are used by the first read-out device and the second read-out device after the sweep-out step is completed. The signal charge accumulated in the light receiving element of the sub-pixel is read out to the vertical transfer path.

これにより、主画素の受光素子及び副画素の受光素子に蓄積された信号電荷に基づいて、撮影画像を取得することができる。   Thus, a captured image can be acquired based on the signal charges accumulated in the light receiving elements of the main pixel and the sub pixels.

本発明によれば、露光を開始してから第1の所定時間が経過する前に、第2の読み出し手段により副画素の受光素子から信号電荷を読み出して副画素の受光素子に蓄積された不要電荷を除去し、露光を開始してから第1の所定時間の経過時に、第2の読み出し手段により副画素の受光素子から信号電荷を読み出すようにしたので、空乏化電圧を低減し、露光中の副画素の電荷を全て読み出すことができる。   According to the present invention, the signal charge is read from the light receiving element of the subpixel by the second reading means and accumulated in the light receiving element of the subpixel before the first predetermined time elapses from the start of exposure. Since the signal charge is read from the light receiving element of the sub-pixel by the second reading means when the first predetermined time has elapsed after the charge is removed and exposure is started, the depletion voltage is reduced and the exposure is in progress. All the charges of the sub-pixels can be read out.

以下に、本発明を実施するための最良の形態について説明する。   The best mode for carrying out the present invention will be described below.

図1は、デジタルカメラ1の電気的構成の一例を示す図である。同図に示すように、デジタルカメラ1は、レンズ10、絞り11、レンズ・絞り駆動部12、CCD13、AFE&TG部14、信号処理部19、操作部21、外部メモリ22、LCD表示部23、I/Oインターフェース部24、及びフラッシュ25等を備えて構成される。   FIG. 1 is a diagram illustrating an example of an electrical configuration of the digital camera 1. As shown in the figure, the digital camera 1 includes a lens 10, an aperture 11, a lens / aperture drive unit 12, a CCD 13, an AFE & TG unit 14, a signal processing unit 19, an operation unit 21, an external memory 22, an LCD display unit 23, an I / O interface unit 24, flash 25, and the like.

各部は信号処理部19のCPU20に制御されて動作し、CPU20は、操作部21からの入力に基づき所定の制御プログラムを実行することにより、デジタルカメラ1の各部を制御する。   Each unit operates under the control of the CPU 20 of the signal processing unit 19, and the CPU 20 controls each unit of the digital camera 1 by executing a predetermined control program based on an input from the operation unit 21.

デジタルカメラ1は図示しないROMを備えており、ROMにはCPU20が実行する制御プログラムのほか、制御に必要な各種データ等が記録されている。CPU20は、ROMに記録された制御プログラムを図示しないメインメモリに読み出し、逐次実行することにより、デジタルカメラ1の各部を制御する。   The digital camera 1 includes a ROM (not shown), in which various data necessary for control are recorded in addition to a control program executed by the CPU 20. The CPU 20 controls each part of the digital camera 1 by reading a control program recorded in the ROM into a main memory (not shown) and sequentially executing the program.

操作部21は、図示しない電源ボタン、シャッターレリーズボタン、撮影モード/再生モード切替スイッチ等を備え、それぞれの操作に応じた信号をCPU20に出力する。   The operation unit 21 includes a power button, a shutter release button, a shooting mode / playback mode switch, and the like (not shown), and outputs a signal corresponding to each operation to the CPU 20.

レンズ10、絞り11は、図示しないズームレンズ、フォーカスレンズ、メカシャッタを含み、レンズ・絞り駆動部12に駆動されて、ズーミング、フォーカシング、絞りの開口量(F値)変更、及びメカシャッタの開閉を行う。CPU20は、レンズ・絞り駆動部12を制御し、図示しないフォーカスレンズの位置を合焦位置に調整し、また絞りの開口量を制御して露光量が適正露出となるように調整する。   The lens 10 and the diaphragm 11 include a zoom lens, a focus lens, and a mechanical shutter (not shown). The lens 10 and the diaphragm 11 are driven by a lens / diaphragm driving unit 12 to perform zooming, focusing, aperture opening amount (F value) change, and mechanical shutter opening / closing. . The CPU 20 controls the lens / diaphragm driving unit 12 to adjust the position of a focus lens (not shown) to the in-focus position, and also controls the aperture amount of the aperture so that the exposure amount becomes an appropriate exposure.

CCD13は、絞り11の後段に配置されており、レンズ10等を透過した被写体光を受光する。   The CCD 13 is disposed at the rear stage of the diaphragm 11 and receives subject light transmitted through the lens 10 and the like.

図2は、CCD13の受光面の概略図である。同図に示すように、CCD13の受光面は、主画素の受光素子(フォトダイオード)13aの列と副画素の受光素子13bの列が交互に配列され、主画素13aの列が副画素13bの列に対して1/2ピッチずつずらして配置された所謂ハニカム画素配列を構成している。なお、CCD13の受光素子の配列は、この例に限定されるものではなく、例えば所謂ベイヤー画素配列を用いてもよい。   FIG. 2 is a schematic view of the light receiving surface of the CCD 13. As shown in the figure, on the light receiving surface of the CCD 13, a row of light receiving elements (photodiodes) 13a of the main pixel and a row of light receiving elements 13b of the sub pixel are alternately arranged, and the row of the main pixel 13a is the sub pixel 13b. A so-called honeycomb pixel array is formed that is shifted by 1/2 pitch with respect to the column. The arrangement of the light receiving elements of the CCD 13 is not limited to this example. For example, a so-called Bayer pixel arrangement may be used.

また、各受光素子の上には三原色のカラーフィルタ(R=赤,G=緑,B=青)が備えられており、主画素13aの各列は、R画素とG画素が交互に配置された列と、B画素とG画素が交互に配置された列とが交互に配列されている。同様に、副画素13bの各列についても、R画素とG画素が交互に配置された列と、B画素とG画素が交互に配置された列とが交互に配列されている。   Further, three primary color filters (R = red, G = green, B = blue) are provided on each light receiving element, and R pixels and G pixels are alternately arranged in each column of the main pixels 13a. And columns in which B pixels and G pixels are alternately arranged are alternately arranged. Similarly, for each column of the sub-pixels 13b, columns in which R pixels and G pixels are alternately arranged and columns in which B pixels and G pixels are alternately arranged are alternately arranged.

主画素13aの各列、及び副画素13bの各列は、それぞれ列毎に1つのVCCDを備えており、主画素のVCCD13cへの読み出しと副画素のVCCD13dへの読み出しは、個別の読み出しパルスによって独立して行うことが可能となっている。また、後述するように、OFDシャッターパルスによって、主画素13a及び副画素13bの各受光素子内の残留電荷を同時に半導体基板側に廃棄することが可能である。   Each column of the main pixel 13a and each column of the sub-pixel 13b is provided with one VCCD for each column, and the readout of the main pixel to the VCCD 13c and the readout of the sub-pixel to the VCCD 13d are performed by individual readout pulses. It can be done independently. Further, as will be described later, the residual charges in the light receiving elements of the main pixel 13a and the sub-pixel 13b can be simultaneously discarded to the semiconductor substrate side by the OFD shutter pulse.

なお、主画素13aと副画素13bのVCCDへの読み出しが独立に制御可能であれば、主画素13aと副画素13bとが共通のVCCDへ読み出されるように構成されていてもよい。   Note that the main pixel 13a and the sub-pixel 13b may be configured to be read to a common VCCD as long as the reading of the main pixel 13a and the sub-pixel 13b to the VCCD can be controlled independently.

CCD13の受光面上に結像された被写体光は、各受光素子によって電気信号に変換され、蓄積される。   The subject light imaged on the light receiving surface of the CCD 13 is converted into an electrical signal by each light receiving element and accumulated.

各受光素子に蓄積された電気信号は、AFE&TG部のタイミングジェネレータ18から供給される主画素13a、副画素13bのそれぞれの読み出しパルスによって、それぞれVCCD13c、13dに独立して読み出される。VCCD13c、13dは、この信号をタイミングジェネレータ18から供給されるクロックに同期して、1ラインずつ図示しない水平転送路(HCCD)に転送する。さらにHCCDは、VCCD13c、13dから転送された1ライン分の信号を、タイミングジェネレータ18から供給されるクロックに同期してAFE&TG部へ出力する。   The electrical signals accumulated in the respective light receiving elements are read independently to the VCCDs 13c and 13d by the respective readout pulses of the main pixel 13a and the sub-pixel 13b supplied from the timing generator 18 of the AFE & TG unit. The VCCDs 13c and 13d transfer this signal to a horizontal transfer path (HCCD) (not shown) line by line in synchronization with the clock supplied from the timing generator 18. Further, the HCCD outputs the signal for one line transferred from the VCCDs 13c and 13d to the AFE & TG unit in synchronization with the clock supplied from the timing generator 18.

AFE&TG部は、相関二重サンプリング回路(CDS)15、可変ゲインアンプ(VGA)16、及びA/D変換器17を含んで構成される。   The AFE & TG unit includes a correlated double sampling circuit (CDS) 15, a variable gain amplifier (VGA) 16, and an A / D converter 17.

CDS15は、画像信号に含まれているノイズの除去を行う。VGA16は、ノイズ成分が除去された画像信号を、設定された撮影感度(ISO感度)に応じた所定のゲインで増幅する。所要の信号処理が施されたアナログの画像信号は、A/D変換器17において所定ビットの階調幅を持ったデジタルの画像信号に変換される。この画像信号は、いわゆるRAWデータであり、画素毎にR、G、Bの濃度を示す階調値を有している。このデジタルの画像信号は、信号処理部19に出力され、図示しないメインメモリに格納される。   The CDS 15 removes noise included in the image signal. The VGA 16 amplifies the image signal from which the noise component has been removed with a predetermined gain corresponding to the set photographing sensitivity (ISO sensitivity). The analog image signal subjected to the required signal processing is converted into a digital image signal having a gradation width of a predetermined bit by the A / D converter 17. This image signal is so-called RAW data, and has a gradation value indicating the density of R, G, and B for each pixel. The digital image signal is output to the signal processing unit 19 and stored in a main memory (not shown).

信号処理部19は、メインメモリに格納されたR、G、Bの各色の画像信号に対して所定の信号処理を施し、輝度信号Yと色差信号Cr、Cbとからなる画像信号(Y/C信号)を生成する。   The signal processing unit 19 performs predetermined signal processing on the image signals of R, G, and B colors stored in the main memory, and the image signal (Y / C) composed of the luminance signal Y and the color difference signals Cr and Cb. Signal).

また、信号処理部19は、CPU20からの圧縮指令に従い、入力された輝度信号Yと色差信号Cr、Cbとからなる画像信号(Y/C信号)に所定形式(たとえば、JPEG)の圧縮処理を施し、圧縮画像データを生成する。生成されたデータは、外部メモリ22に記録することも可能である。   Further, the signal processing unit 19 performs compression processing in a predetermined format (for example, JPEG) on the image signal (Y / C signal) composed of the input luminance signal Y and the color difference signals Cr and Cb in accordance with a compression command from the CPU 20. To generate compressed image data. The generated data can be recorded in the external memory 22.

なお、外部メモリ22は、メモリカードのようにデジタルカメラ1の本体に対して着脱自在なものでもよいし、デジタルカメラ1の本体に内蔵されたものでもよい。着脱自在とする場合は、デジタルカメラ1の本体にカードスロットを設け、このカードスロットに装填して使用する。   The external memory 22 may be removable from the main body of the digital camera 1 such as a memory card, or may be built in the main body of the digital camera 1. In the case of detachable, a card slot is provided in the main body of the digital camera 1, and the card slot is used by being loaded.

また、信号処理部19は、CPU20からの指令に従い、LCD表示部23への表示を制御する。LCD表示部23は、動画(スルー画像)を表示して電子ビューファインダとして使用できるとともに、撮影した記録前の画像(ポストビュー画像)や外部メモリ22から読み出した再生画像等を表示することができる液晶モニタである。   In addition, the signal processing unit 19 controls display on the LCD display unit 23 in accordance with a command from the CPU 20. The LCD display unit 23 can display a moving image (through image) and use it as an electronic viewfinder, and can display a photographed image before recording (post-view image), a reproduced image read from the external memory 22, and the like. LCD monitor.

I/Oインターフェース24は、USB2.0等のシリアルインターフェース、IEEE1394、無線LAN等のインターフェースであり、デジタルカメラ1と外部機器とのデータの入出力を可能とするものである。   The I / O interface 24 is a serial interface such as USB 2.0, IEEE 1394, wireless LAN, or the like, and enables data input / output between the digital camera 1 and an external device.

フラッシュ25は、CPU20からの指令に従い、撮影補助光を出射する。   The flash 25 emits photographing auxiliary light in accordance with a command from the CPU 20.

<第1の実施の形態>
図3を用いて、第1の実施の形態のデジタルカメラ1の副画素の不要電荷掃き出し動作について説明する。
<First Embodiment>
With reference to FIG. 3, the unnecessary charge sweeping operation of the sub-pixel of the digital camera 1 of the first embodiment will be described.

ユーザは、操作部21を用いて、デジタルカメラ1をダイナミックレンジ拡大撮影モードに設定することが可能となっている。ダイナミックレンジ拡大撮影モードは、主画素13aと副画素13bとを異なる露光時間で撮影を行い、それぞれの画素で撮影された画像について加算処理を行うことでダイナミックレンジを拡大した画像を取得するモードである。このモードでは、ユーザは、任意のダイナミックレンジ拡大率を設定することが可能である。   The user can set the digital camera 1 to the dynamic range expansion photographing mode using the operation unit 21. The dynamic range expansion photographing mode is a mode in which the main pixel 13a and the sub-pixel 13b are photographed with different exposure times, and an image obtained by enlarging the dynamic range is obtained by performing addition processing on the images photographed by the respective pixels. is there. In this mode, the user can set an arbitrary dynamic range expansion rate.

デジタルカメラ1がダイナミックレンジ拡大撮影モードに設定され、操作部21の図示しないシャッターレリーズボタンが操作されると、CPU20は、図示しないメカシャッターを開いてCCD13の主画素13a及び副画素13bを露光させ、電荷の蓄積を開始させる(タイミングT1)。   When the digital camera 1 is set to the dynamic range expansion shooting mode and a shutter release button (not shown) of the operation unit 21 is operated, the CPU 20 opens a mechanical shutter (not shown) to expose the main pixel 13a and the sub pixel 13b of the CCD 13. Then, charge accumulation is started (timing T1).

その後、CPU20は、TG18を制御し、OFDシャッターパルスを出力する(タイミングT1〜T2)。OFDシャッターパルスは、水平同期信号に同期してTG18からCCD13の図示しないオーバーフロードレイン電極に印加されるものであり、OFDシャッターパルスにより主画素13a及び副画素13bに蓄積された電荷をCCD13内の基板側に排出する。   Thereafter, the CPU 20 controls the TG 18 and outputs an OFD shutter pulse (timing T1 to T2). The OFD shutter pulse is applied from the TG 18 to an overflow drain electrode (not shown) of the CCD 13 in synchronization with the horizontal synchronizing signal. The charges accumulated in the main pixel 13a and the sub-pixel 13b by the OFD shutter pulse are transferred to the substrate in the CCD 13. To the side.

すなわち、OFDシャッターパルスの印加が終了した時点(タイミングT2)からメカシャッターが閉じる時点(タイミングT4)までの間が撮影のための露光期間となる。したがって、この露光期間が適正露出となる露光時間になるように、OFDシャッターパルスの印加を制御する。ダイナミックレンジ拡大撮影モードにおいては、この適正露出となる露光時間中に主画素13aを露光し、主画素13aは露光量に応じた信号電荷を蓄積する。   That is, the exposure period for photographing is from the time point when the application of the OFD shutter pulse is completed (timing T2) to the time point when the mechanical shutter is closed (timing T4). Therefore, the application of the OFD shutter pulse is controlled so that this exposure period is an exposure time for proper exposure. In the dynamic range expansion photographing mode, the main pixel 13a is exposed during the exposure time for proper exposure, and the main pixel 13a accumulates signal charges corresponding to the exposure amount.

ここで、副画素13bは、ダイナミックレンジの拡大率に応じて適正露出よりも露出アンダーになるような露光時間(タイミングT3〜T4)で露光する必要がある。このため、CPU20は、TG18を制御し、タイミングT3において副画素のTGパルス(読み出しパルス)を出力し、副画素の露光時間がタイミングT3〜T4となるように制御する。したがって、副画素13bは、タイミングT3〜T4の期間に露光量に応じた信号電荷を蓄積する。   Here, the sub-pixel 13b needs to be exposed with an exposure time (timing T3 to T4) that causes the underexposure to be less than the appropriate exposure according to the enlargement ratio of the dynamic range. For this reason, the CPU 20 controls the TG 18, outputs a TG pulse (readout pulse) of the subpixel at timing T3, and controls the exposure time of the subpixel to be timings T3 to T4. Therefore, the sub-pixel 13b accumulates signal charges corresponding to the exposure amount during the period from the timing T3 to T4.

なお、この読み出しパルスは、図3に示すように、電位VH、VM、VLから構成されている。電位VL及びVMは、VCCD13dの電荷を垂直方向に転送する時に印加する電位であり、電位VHは、副画素13bに蓄積されている電荷をVCCD13dに読み出す時(フィールドシフト時)に加えられる電位である。例えば、VLが−8V、VMが0V、VHが14Vであり、タイミングT3において電位VHが印加されて、副画素の13bの不要電荷が副画素のVCCD13dに読み出される。すなわち、副画素13bは、電位VHが印加された後、新たに露光量に応じた信号電荷の蓄積を開始する。   This read pulse is composed of potentials VH, VM, and VL as shown in FIG. The potentials VL and VM are applied when the charge of the VCCD 13d is transferred in the vertical direction, and the potential VH is a potential applied when the charge accumulated in the sub-pixel 13b is read out to the VCCD 13d (during field shift). is there. For example, VL is −8V, VM is 0V, and VH is 14V, and the potential VH is applied at timing T3, and the unnecessary charge of the subpixel 13b is read out to the subpixel VCCD 13d. That is, after the potential VH is applied, the sub-pixel 13b newly starts to accumulate signal charges according to the exposure amount.

しかしながら、タイミングT3における1つのTGパルスでは、副画素13bの不要電荷のうち全てを読み出すことができない(読み残しが発生する)可能性があるため、CPU20は、タイミングT2〜T3において、不要電荷を読み出すためのTGパルス(電位VHのパルス)を出力させる。この不要電荷を読み出すためのTGパルスは、タイミングT3の直前に出力することが好ましい。また、後述するように、複数出力することが好ましい。   However, since one TG pulse at the timing T3 may not be able to read all of the unnecessary charges of the sub-pixel 13b (unread reading may occur), the CPU 20 removes unnecessary charges at the timings T2 to T3. A TG pulse for reading (pulse of potential VH) is output. The TG pulse for reading out this unnecessary charge is preferably output immediately before the timing T3. As will be described later, it is preferable to output a plurality of outputs.

このように、主画素13a及び副画素13bの露光開始時間が異なるように制御された後、タイミングT4の時点で、CPU20は、メカシャッターを閉じることにより主画素13a及び副画素13bの露光を同時に終了する。その後、VCCD13c、13dの高速掃き出し(電位VL・VMの垂直転送クロックの連続出力)を行い、VCCD13c、13d上の不要電荷の掃き出しを行う。さらに、主画素のTGパルス及び副画素のTGパルスを出力して主画素13a及び副画素13bに蓄積された電荷をVCCD13c、13dに読み出す(タイミングT5)。   As described above, after the exposure start times of the main pixel 13a and the sub-pixel 13b are controlled to be different from each other, at the timing T4, the CPU 20 simultaneously exposes the main pixel 13a and the sub-pixel 13b by closing the mechanical shutter. finish. Thereafter, the VCCDs 13c and 13d are swept out at high speed (continuous output of vertical transfer clocks with potentials VL and VM), and unnecessary charges on the VCCDs 13c and 13d are swept out. Further, the TG pulse of the main pixel and the TG pulse of the sub-pixel are output, and the charges accumulated in the main pixel 13a and the sub-pixel 13b are read out to the VCCDs 13c and 13d (timing T5).

その後、VCCD13c、13d、及び図示しない水平転送路によりこれらの電荷を転送し、画像を取得する(タイミングT5〜T6)。主画素において適正露出で撮影された画像と、副画素においてダイナミックレンジの拡大率に応じて適正露出よりも露出アンダーになるような露出で撮影された画像とを用いたダイナミックレンジ拡大処理についての説明は省略する。   Thereafter, these charges are transferred through the VCCDs 13c and 13d and a horizontal transfer path (not shown) to acquire an image (timing T5 to T6). Description of dynamic range expansion processing using an image shot with appropriate exposure at the main pixel and an image shot with exposure below the appropriate exposure according to the dynamic range expansion rate at the sub-pixel Is omitted.

図4は、電源電圧が14Vの場合の、タイミングT2〜T3に出力する副画素のTGパルス数と、副画素13bの空乏化電圧との関係を示すグラフである。同図に示すように、TGパルス数が多くなるにしたがって空乏化電圧が低減されている。すなわち、TGパルス数が多くなるほど、副画素の電荷を全て読み出せない現象が発生しにくくなっている。例えば、空乏化電圧を電源電圧から2.0V以上のマージンを取りたい場合には、TGパルスは9回程度必要であることがわかる。これらのTGパルスを出力する周期は、適宜決めればよい。   FIG. 4 is a graph showing the relationship between the number of sub-pixel TG pulses output at timings T2 to T3 and the depletion voltage of the sub-pixel 13b when the power supply voltage is 14V. As shown in the figure, the depletion voltage is reduced as the number of TG pulses increases. That is, as the number of TG pulses increases, a phenomenon in which all the charges of the subpixel cannot be read is less likely to occur. For example, when it is desired that the depletion voltage has a margin of 2.0 V or more from the power supply voltage, it is understood that the TG pulse is required about nine times. The period for outputting these TG pulses may be determined as appropriate.

このように、露光期間中にTGパルスを出力して露光期間をリセットして撮影を開始する場合に、その直前に複数のTGパルスを出力することにより、画素中の不要電荷を全て読み出すことが可能となる。   As described above, when the TG pulse is output during the exposure period and the exposure period is reset to start photographing, a plurality of TG pulses are output immediately before that to read out all unnecessary charges in the pixel. It becomes possible.

<第2の実施の形態>
次に、第2の実施の形態のデジタルカメラ1の副画素の不要電荷掃き出し動作について説明する。図5は、第2の実施の形態における不要電荷掃き出し動作のタイミングチャートであり、図3と共通する部分の説明は省略する。
<Second Embodiment>
Next, the unnecessary charge sweeping operation of the sub-pixel of the digital camera 1 according to the second embodiment will be described. FIG. 5 is a timing chart of the unnecessary charge sweeping operation in the second embodiment, and the description of the parts common to FIG. 3 is omitted.

第1の実施の形態と同様に、ダイナミックレンジ拡大撮影モードにおいて、メカシャッターが開いた後(タイミングT1)、OFDシャッターパルスが出力され、最後のOFDシャッターパルス出力時から主画素13aの露光が開始される(タイミングT2)。   As in the first embodiment, in the dynamic range expansion shooting mode, after the mechanical shutter is opened (timing T1), the OFD shutter pulse is output, and the exposure of the main pixel 13a starts from the time of the last OFD shutter pulse output. (Timing T2).

また、タイミングT3において副画素13bのTGパルスを出力し、副画素13bの不要電荷を読み出すことにより副画素13bの露光を開始する。さらにタイミングT4においてメカシャッターを閉じ、主画素13a及び副画素13bの露光を同時に終了する。   Further, at timing T3, a TG pulse is output from the sub-pixel 13b, and exposure of the sub-pixel 13b is started by reading out unnecessary charges from the sub-pixel 13b. Further, at timing T4, the mechanical shutter is closed, and the exposure of the main pixel 13a and the sub-pixel 13b is simultaneously finished.

ここで、タイミングT3における1つのTGパルスでは、副画素13bの不要電荷のうち全てを読み出すことができない可能性があるため、CPU20は、タイミングT2〜T3において、TGパルスを出力して副画素13bの不要電荷を読み出した後、副画素のVCCD13dについて高速掃き出し(電位VL・VMの垂直転送クロックの連続出力)を行う。   Here, since there is a possibility that one of the unnecessary charges of the sub-pixel 13b cannot be read with one TG pulse at the timing T3, the CPU 20 outputs a TG pulse at the timing T2-T3 to output the sub-pixel 13b. After the unnecessary charges are read out, high-speed sweeping (continuous output of vertical transfer clocks of potentials VL and VM) is performed on the VCCD 13d of the sub-pixel.

このように、副画素13bから副画素のVCCD13dに読み出した不要電荷を高速掃き出しによって除去することにより、空乏化電圧が低減され、その後印加するTGパルスによって副画素13bの不要電荷を全て読み出すことが可能となる。   In this way, by removing unnecessary charges read from the subpixel 13b to the VCCD 13d of the subpixel by high-speed sweeping, the depletion voltage is reduced, and then all unnecessary charges of the subpixel 13b can be read by the TG pulse applied thereafter. It becomes possible.

なお、第1の実施の形態における複数のTGパルスを出力する場合に、各TGパルス出力の間に、VCCD13dの高速掃き出しを行なってもよい。   When outputting a plurality of TG pulses in the first embodiment, high-speed sweeping of the VCCD 13d may be performed between each TG pulse output.

<第3の実施の形態>
次に、第3の実施の形態のデジタルカメラ1の副画素の不要電荷掃き出し動作について説明する。図6は、第3の実施の形態における不要電荷掃き出し動作のタイミングチャートであり、図3と共通する部分の説明は省略する。
<Third Embodiment>
Next, the unnecessary charge sweeping operation of the sub-pixel of the digital camera 1 according to the third embodiment will be described. FIG. 6 is a timing chart of the unnecessary charge sweeping operation in the third embodiment, and the description of the parts common to FIG. 3 is omitted.

第1の実施の形態と同様に、ダイナミックレンジ拡大撮影モードにおいて、メカシャッターが開いた後(タイミングT1)、OFDシャッターパルスが出力され、最後のOFDシャッターパルス出力時から主画素13aの露光が開始される(タイミングT2)。   As in the first embodiment, in the dynamic range expansion shooting mode, after the mechanical shutter is opened (timing T1), the OFD shutter pulse is output, and the exposure of the main pixel 13a starts from the time of the last OFD shutter pulse output. (Timing T2).

また、タイミングT3において副画素13bのTGパルスを出力し、副画素13bの不要電荷を読み出すことにより副画素13bの露光を開始する。さらにタイミングT4においてメカシャッターを閉じ、主画素13a及び副画素13bの露光を同時に終了する。   Further, at timing T3, a TG pulse is output from the sub-pixel 13b, and exposure of the sub-pixel 13b is started by reading out unnecessary charges from the sub-pixel 13b. Further, at timing T4, the mechanical shutter is closed, and the exposure of the main pixel 13a and the sub-pixel 13b is simultaneously finished.

ここで、タイミングT3における1つのTGパルスでは、副画素13bの不要電荷のうち全てを読み出すことができない可能性があるため、CPU20は、タイミングT2〜T3において、TGパルスを出力して副画素13bの不要電荷を読み出した後、副画素のVCCD13dをピニング状態にする。ここで、ピニング状態とは、VCCDの図示しない各転送電極を所定の電位(例えば、電位VL)に制御することにより、各転送電極下のチャネル領域にポテンシャルの井戸を形成しない状態をいう。したがって、副画素13bからVCCD13dに読み出された不要電荷は、VCCD13dに蓄積されることなく排出される。   Here, since there is a possibility that one of the unnecessary charges of the sub-pixel 13b cannot be read with one TG pulse at the timing T3, the CPU 20 outputs a TG pulse at the timing T2-T3 to output the sub-pixel 13b. After the unnecessary charges are read out, the sub-pixel VCCD 13d is brought into the pinning state. Here, the pinning state refers to a state in which a potential well is not formed in a channel region under each transfer electrode by controlling each transfer electrode (not shown) of the VCCD to a predetermined potential (for example, a potential VL). Therefore, unnecessary charges read from the sub-pixel 13b to the VCCD 13d are discharged without being accumulated in the VCCD 13d.

このように、副画素13bから副画素のVCCD13dに読み出した不要電荷をピニング状態によって除去することにより、空乏化電圧が低減され、その後印加するTGパルスによって副画素13bの不要電荷を全て読み出すことが可能となる。   In this way, by removing unnecessary charges read from the subpixel 13b to the VCCD 13d of the subpixel by the pinning state, the depletion voltage is reduced, and then all unnecessary charges of the subpixel 13b can be read by the TG pulse applied thereafter. It becomes possible.

本実施の形態では、デジタルカメラ1のダイナミックレンジ拡大撮影モードにおいて、副画素の不要電荷掃き出し動作を行ったが、主画素13aと副画素13bの露光時間が異なる撮影モードであれば、他のモードにおいても適用可能である。例えば、1度のシャッタレリーズ操作において、撮影感度の異なる2枚の画像を撮影するモードにおいて、主画素13aと副画素13bの露光時間を異ならせて撮影する場合に適用してもよい。   In the present embodiment, the unnecessary charge sweeping operation of the sub-pixel is performed in the dynamic range expansion photographing mode of the digital camera 1. However, if the main pixel 13a and the sub-pixel 13b have different exposure times, other modes are possible. It is also applicable to. For example, the present invention may be applied to a case where shooting is performed with different exposure times for the main pixel 13a and the sub-pixel 13b in a mode in which two images having different shooting sensitivities are shot in one shutter release operation.

図1は、デジタルカメラ1の電気的構成の一例を示す図である。FIG. 1 is a diagram illustrating an example of an electrical configuration of the digital camera 1. 図2は、CCD13の受光面の概略図である。FIG. 2 is a schematic view of the light receiving surface of the CCD 13. 図3は、第1の実施の形態のデジタルカメラ1の副画素の不要電荷掃き出し動作を示すタイミングチャートである。FIG. 3 is a timing chart showing an unnecessary charge sweeping operation of the sub-pixel of the digital camera 1 according to the first embodiment. 図4は、副画素のTGパルス数と、副画素13bの空乏化電圧との関係を示すグラフである。FIG. 4 is a graph showing the relationship between the number of TG pulses of the sub-pixel and the depletion voltage of the sub-pixel 13b. 図5は、第2の実施の形態における不要電荷掃き出し動作のタイミングチャートである。FIG. 5 is a timing chart of the unnecessary charge sweeping operation in the second embodiment. 図6は、第3の実施の形態における不要電荷掃き出し動作のタイミングチャートである。FIG. 6 is a timing chart of the unnecessary charge sweeping operation in the third embodiment.

1…デジタルカメラ、10…レンズ、11…絞り、12…レンズ・絞り駆動部、13…CCD、13a…主画素、13b…副画素、13c…主画素のVCCD、13d…副画素のVCCD、14…AFE&TG部、18…タイミングジェネレータ、19…信号処理部、20…CPU、21…操作部   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Digital camera, 10 ... Lens, 11 ... Aperture, 12 ... Lens and aperture drive part, 13 ... CCD, 13a ... Main pixel, 13b ... Subpixel, 13c ... VCCD of main pixel, 13d ... VCCD of subpixel, 14 ... AFE & TG section, 18 ... timing generator, 19 ... signal processing section, 20 ... CPU, 21 ... operation section

Claims (6)

二次元的に配列された複数の受光素子であって、主画素の受光素子と副画素の受光素子とを含む複数の受光素子と、
前記主画素の受光素子と前記副画素の受光素子との露光を同時に開始する露光開始手段と、
前記複数の受光素子を遮光することにより前記主画素の受光素子と前記副画素の受光素子との露光を同時に終了するメカニカルシャッタと、
前記複数の受光素子の垂直ラインごとに配置され、前記受光素子から読み出した信号電荷を垂直転送パルスに同期して垂直方向に転送する垂直転送路と、
第1の読み出しパルスにより前記主画素の受光素子に蓄積された信号電荷を前記垂直転送路に読み出す第1の読み出し手段と、
第2の読み出しパルスにより前記副画素の受光素子に蓄積された信号電荷を前記垂直転送路に読み出す第2の読み出し手段と、
複数の前記垂直転送路の出力端に共通に接続され、前記垂直転送路から出力された信号電荷を水平転送パルスに同期して水平方向に転送する水平転送路と、
前記水平転送路の出力端に接続され、前記水平転送路から出力された信号電荷に応じた出力信号を生成する生成手段と、
を備えた撮像素子の駆動方法であって、
前記露光開始手段により露光を開始する露光開始工程と、
露光を開始してから第1の所定時間の経過時に、前記第2の読み出し手段により前記副画素の受光素子から信号電荷を読み出すことにより、前記第1の所定時間経過時から前記副画素の受光素子に信号電荷の蓄積を開始させる副画素露光開始工程と、
露光を開始してから前記第1の所定時間が経過する前に、前記第2の読み出し手段により前記副画素の受光素子から信号電荷を読み出して前記副画素の受光素子に蓄積された不要電荷を除去する除去工程と、
露光を開始してから第2の所定時間の経過時に、前記メカニカルシャッタにより露光を終了する露光終了工程と、
を備えたことを特徴とする撮像素子の駆動方法。
A plurality of light-receiving elements arranged two-dimensionally, including a light-receiving element of a main pixel and a light-receiving element of a sub-pixel;
Exposure start means for simultaneously starting exposure of the light receiving element of the main pixel and the light receiving element of the sub-pixel;
A mechanical shutter that simultaneously terminates exposure of the light receiving element of the main pixel and the light receiving element of the sub-pixel by shielding the plurality of light receiving elements;
A vertical transfer path that is arranged for each vertical line of the plurality of light receiving elements, and that transfers signal charges read from the light receiving elements in a vertical direction in synchronization with a vertical transfer pulse;
First readout means for reading out signal charges accumulated in the light receiving element of the main pixel to the vertical transfer path by a first readout pulse;
Second readout means for reading out the signal charge accumulated in the light receiving element of the sub-pixel by the second readout pulse to the vertical transfer path;
A horizontal transfer path that is connected in common to the output ends of the plurality of vertical transfer paths, and that transfers signal charges output from the vertical transfer paths in the horizontal direction in synchronization with horizontal transfer pulses;
Generating means connected to the output end of the horizontal transfer path and generating an output signal corresponding to the signal charge output from the horizontal transfer path;
A method for driving an image sensor comprising:
An exposure start step of starting exposure by the exposure start means;
When the first predetermined time has elapsed from the start of exposure, the signal charge is read from the light receiving element of the subpixel by the second reading means, so that the light reception of the subpixel from the first predetermined time has elapsed. A sub-pixel exposure start step for starting signal charge accumulation in the device;
Before the first predetermined time elapses from the start of exposure, the signal charge is read from the light receiving element of the subpixel by the second reading means, and unnecessary charges accumulated in the light receiving element of the subpixel are removed. A removal step to remove;
An exposure end step of ending the exposure by the mechanical shutter when a second predetermined time has elapsed since the start of exposure; and
A method for driving an image sensor, comprising:
前記除去工程は、複数の前記第2の読み出しパルスにより前記副画素の受光素子に蓄積された不要電荷を除去することを特徴とする請求項1に記載の撮像素子の駆動方法。   2. The image sensor driving method according to claim 1, wherein in the removing step, unnecessary charges accumulated in the light receiving element of the sub-pixel are removed by a plurality of the second readout pulses. 3. 前記除去工程が前記第2の読み出し手段により前記副画素の受光素子から信号電荷を読み出してから前記副画素露光開始工程が前記副画素の受光素子に信号電荷の蓄積を開始させるまでの間に、前記垂直転送路に前記垂直転送パルスを連続して印加することにより前記除去工程により前記垂直転送路に読み出された信号電荷を前記垂直転送路から除去することを特徴とする請求項1または2に記載の撮像素子の駆動方法。   From the time when the removing step reads out the signal charge from the light receiving element of the subpixel by the second reading unit to the time when the subpixel exposure start step starts accumulation of the signal charge in the light receiving element of the subpixel. 3. The signal charge read to the vertical transfer path by the removing step is removed from the vertical transfer path by continuously applying the vertical transfer pulse to the vertical transfer path. The driving method of the image sensor described in 1. 前記除去工程が前記第2の読み出し手段により前記副画素の受光素子から信号電荷を読み出してから前記副画素露光開始工程が前記副画素の受光素子に信号電荷の蓄積を開始させるまでの間に、前記垂直転送路をピニング状態にすることにより前記除去工程により前記垂直転送路に読み出された信号電荷を前記垂直転送路から除去することを特徴とする請求項1または2に記載の撮像素子の駆動方法。   From the time when the removing step reads out the signal charge from the light receiving element of the subpixel by the second reading unit to the time when the subpixel exposure start step starts accumulation of the signal charge in the light receiving element of the subpixel. 3. The imaging device according to claim 1, wherein the signal charge read to the vertical transfer path by the removing step is removed from the vertical transfer path by setting the vertical transfer path to a pinning state. 4. Driving method. 前記露光終了工程により露光を終了した後、前記垂直転送路に前記垂直転送パルスを連続して印加して前記副画素露光開始工程により前記垂直転送路に読み出された信号電荷を前記垂直転送路から除去する掃き出し工程を備えたことを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載の撮像素子の駆動方法。   After the exposure is completed by the exposure end step, the vertical transfer pulse is continuously applied to the vertical transfer path, and the signal charge read to the vertical transfer path by the sub-pixel exposure start step is transferred to the vertical transfer path. 5. The image pickup element driving method according to claim 1, further comprising a sweeping step of removing from the image pickup device. 前記掃き出し工程の終了後、前記第1の読み出し手段及び前記第2の読み出し手段により、前記主画素の受光素子及び前記副画素の受光素子に蓄積された信号電荷を前記垂直転送路に読み出すことを特徴とする請求項5に記載の撮像素子の駆動方法。   After completion of the sweeping-out step, the signal charges accumulated in the light receiving element of the main pixel and the light receiving element of the sub-pixel are read out to the vertical transfer path by the first reading unit and the second reading unit. The method for driving an image pickup device according to claim 5, wherein:
JP2009007875A 2009-01-16 2009-01-16 Method of driving image sensor Pending JP2010166396A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009007875A JP2010166396A (en) 2009-01-16 2009-01-16 Method of driving image sensor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009007875A JP2010166396A (en) 2009-01-16 2009-01-16 Method of driving image sensor

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2010166396A true JP2010166396A (en) 2010-07-29

Family

ID=42582202

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2009007875A Pending JP2010166396A (en) 2009-01-16 2009-01-16 Method of driving image sensor

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2010166396A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015080163A1 (en) * 2013-11-26 2015-06-04 株式会社ニコン Electronic device, imaging device, and imaging element
JP2015138994A (en) * 2014-01-20 2015-07-30 株式会社ニコン Electronic apparatus

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015080163A1 (en) * 2013-11-26 2015-06-04 株式会社ニコン Electronic device, imaging device, and imaging element
US9961271B2 (en) 2013-11-26 2018-05-01 Nikon Corporation Electronic device, imaging device, and imaging element
US10757341B2 (en) 2013-11-26 2020-08-25 Nikon Corporation Electronic device, imaging device, and imaging element
US11785345B2 (en) 2013-11-26 2023-10-10 Nikon Corporation Electronic device, imaging device, and imaging element for obtaining exposure of each area of image
JP2015138994A (en) * 2014-01-20 2015-07-30 株式会社ニコン Electronic apparatus

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5150795B2 (en) Imaging apparatus and imaging method
WO2013031368A1 (en) Imaging device, signal processing method, and program
WO2012014553A1 (en) Imaging device and imaging method
US20110050965A1 (en) Image capture device and control method thereof
JP2010130343A (en) Imaging apparatus and its drive control method
JP5277117B2 (en) Imaging apparatus and control method thereof
CN111800591A (en) Image pickup element, control method thereof, and image pickup apparatus
JP4540650B2 (en) Imaging device
JP2010263305A (en) Imaging apparatus and method of driving the same
JP2007134806A (en) Solid-state imaging element
JP2006108889A (en) Solid-state image pickup device
JP2010166396A (en) Method of driving image sensor
JP2008187614A (en) Photographing apparatus
JP2006222762A (en) Imaging apparatus
JP2010171856A (en) Imaging apparatus
JP4999958B2 (en) Imaging device
JP2010081422A (en) Photographing apparatus
JP4158767B2 (en) Imaging device
JP2007006071A (en) Image pickup apparatus and driving method of imaging device
JP2005117276A (en) Imaging device
JP2008091437A (en) Solid-state imaging apparatus
JP2010141730A (en) Image capturing apparatus, and method of controlling the same
JP2016005104A (en) Imaging element and imaging device
JP2010011047A (en) Imaging apparatus
JP2011066795A (en) Imaging apparatus and imaging control method