JP2011182321A - Solid-state imaging apparatus, driving method and imaging apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、撮像素子を一括リセット、一括蓄積することが可能な固体撮像装置に係わり、特に複数の出力チャンネルを有する固体撮像装置および駆動方式に関する。また、固体撮像装置を備えた撮像装置に関する。 The present invention relates to a solid-state imaging device capable of batch resetting and batch-collecting imaging elements, and more particularly to a solid-state imaging device having a plurality of output channels and a driving method. The present invention also relates to an imaging device including a solid-state imaging device.
近年、デジタルカメラやデジタルビデオカメラなどの撮像装置において、多画素化が進んでいる。この多画素化に伴い、固体撮像装置から読み出す画像信号の高フレームレート化が図られている。そして、固体撮像装置の多画素化と高フレームレート化を両立するために、MOS(Metal Oxide Semiconductor:金属酸化膜半導体)型の撮像素子が多く用いられている。
MOS型撮像素子では、2次元に配列された単位画素の出力信号を行単位で順次読み出すローリングシャッタ方式での読み出しが一般的である。このローリングシャッタ方式の読み出しでは、単位画素における露光開始時刻および露光終了時刻がライン毎に異なることになる。このライン毎に異なる露光開始時刻および露光終了時刻は、例えば、被写体の動きに応じた動きブレに伴って、撮影した静止画の画質が劣化してしまう。そこで、このような被写体の動きが原因となる画質劣化を避けるため、全ての単位画素の露光開始時刻を同一にし、かつ全単位画素の露光終了時刻を同一にすることができるようにした、グローバルシャッタ機能を持ったMOS型撮像素子も知られている。
In recent years, the number of pixels has been increasing in imaging devices such as digital cameras and digital video cameras. Along with the increase in the number of pixels, an increase in the frame rate of an image signal read from the solid-state imaging device has been attempted. In order to achieve both the increase in the number of pixels of the solid-state imaging device and the increase in the frame rate, a MOS (Metal Oxide Semiconductor) type imaging element is often used.
In the MOS type image pickup device, reading by a rolling shutter system in which output signals of unit pixels arranged in two dimensions are sequentially read out in units of rows is generally used. In this rolling shutter readout, the exposure start time and the exposure end time in the unit pixel are different for each line. When the exposure start time and the exposure end time differ for each line, for example, the image quality of the photographed still image deteriorates due to motion blur according to the motion of the subject. Therefore, in order to avoid image quality degradation caused by such subject movement, the exposure start time of all unit pixels can be made the same, and the exposure end time of all unit pixels can be made the same. A MOS type image pickup device having a shutter function is also known.
このようなMOS型の撮像素子の単位画素の構成の一例を図10に示す。図10に示した単位画素は、フォトダイオードPD、信号蓄積部FD、転送トランジスタMtx1、リセットトランジスタMtx2、増幅トランジスタMa、選択トランジスタMb、リセットトランジスタMrから構成される。図10に示した単位画素では、信号蓄積部FDを単位画素内メモリとして用いることにより、グローバルシャッタ機能を可能としている。 An example of the configuration of the unit pixel of such a MOS type image sensor is shown in FIG. The unit pixel shown in FIG. 10 includes a photodiode PD, a signal storage unit FD, a transfer transistor Mtx1, a reset transistor Mtx2, an amplification transistor Ma, a selection transistor Mb, and a reset transistor Mr. In the unit pixel shown in FIG. 10, the global shutter function is enabled by using the signal storage unit FD as a memory within the unit pixel.
フォトダイオードPDは、被写体光を光電変換して信号電荷を発生する光電変換部である。信号蓄積部FDは、フォトダイオードPDで発生した信号電荷を一時的に保持する信号蓄積部である。転送トランジスタMtx1は、行転送信号TX1に応じて、フォトダイオードPDで発生した信号電荷を信号蓄積部FDに転送する。リセットトランジスタMtx2は、PDリセット信号TX2に応じて、フォトダイオードPDで発生した信号電荷を、電圧源VDDのレベルにリセットする。増幅トランジスタMaは、信号蓄積部FDに保持された信号電荷を増幅して出力する。この増幅トランジスタMaは、電圧源VDDとでソースフォロアアンプが構成されている。増幅トランジスタMaによって増幅された信号電荷は、行選択信号SELに応じて、増幅トランジスタMaで増幅された信号電荷を選択して出力する選択トランジスタMbを介して、単位画素の出力信号線である垂直転送線VTLに出力される。リセットトランジスタMrは、行リセット信号RESに応じて、信号蓄積部FDおよび増幅トランジスタMaの入力部を、電圧源VDDのレベルにリセットする。 The photodiode PD is a photoelectric conversion unit that photoelectrically converts subject light to generate signal charges. The signal storage unit FD is a signal storage unit that temporarily holds signal charges generated in the photodiode PD. The transfer transistor Mtx1 transfers the signal charge generated in the photodiode PD to the signal storage unit FD in response to the row transfer signal TX1. The reset transistor Mtx2 resets the signal charge generated in the photodiode PD to the level of the voltage source VDD in response to the PD reset signal TX2. The amplification transistor Ma amplifies and outputs the signal charge held in the signal storage unit FD. The amplification transistor Ma constitutes a source follower amplifier with the voltage source VDD. The signal charge amplified by the amplification transistor Ma is a vertical output signal line of the unit pixel via the selection transistor Mb that selects and outputs the signal charge amplified by the amplification transistor Ma according to the row selection signal SEL. It is output to the transfer line VTL. The reset transistor Mr resets the signal storage unit FD and the input unit of the amplification transistor Ma to the level of the voltage source VDD in response to the row reset signal RES.
このような単位画素を用いて、信号蓄積部FDをリセットしたときに発生するKTCノイズ(リセットノイズ)を抑圧するための技術が、特許文献1に開示されている。ここで、特許文献1で開示されたリセットノイズを抑圧するための駆動タイミングを説明する。図11は、固体撮像装置におけるリセットノイズを抑圧するための従来の駆動タイミングの概略を示したタイミングチャートである。
なお、図11においては、図10に示した単位画素が9行配置されている固体撮像装置について説明する。また、図11において、行選択信号SEL、行リセット信号RES、行転送信号TX1、PDリセット信号TX2の符号後の“():括弧”内の“L”に続く数字は、単位画素の行を表す。例えば、2行目の単位画素の行リセット信号RESは、“RES(L02)”と表している。 In FIG. 11, a solid-state imaging device in which nine rows of unit pixels shown in FIG. 10 are arranged will be described. In FIG. 11, the number following “L” in “(): parentheses” after the sign of the row selection signal SEL, the row reset signal RES, the row transfer signal TX1, and the PD reset signal TX2 indicates the row of the unit pixel. To express. For example, the row reset signal RES of the unit pixel in the second row is represented as “RES (L02)”.
固体撮像装置における従来の駆動タイミングによる画像データの読み出しでは、まず、タイミングt1〜タイミングt2までのリセットレベル読み出し期間において、各単位画素のリセット動作を行い、行毎に各単位画素を順次走査してリセット信号を読み出す。このリセット動作は、図11に示すように、最初に全ての行のPDリセット信号TX2を“H”レベルとして、単位画素内のリセットトランジスタMtx2をON状態とし、全ての行のフォトダイオードPDをリセットする。そして、行毎に順次、以下の動作を行う。まず、行選択信号SELを“H”レベルとして、選択トランジスタMbをON状態とし、増幅トランジスタMaと垂直転送線VTLとを接続する。あわせて、行リセット信号RESの“H”レベルのパルス(リセットパルス)をリセットトランジスタMrに印加する。これにより、リセットトランジスタMrのON状態によって、信号蓄積部FDおよび増幅トランジスタMaの入力部がリセットされる。そして、増幅トランジスタMaから出力される信号蓄積部FDのリセットレベルの信号を単位画素のノイズ信号として読み出す。この各単位画素のリセット信号は、固体撮像装置のノイズ信号として、固体撮像装置の外部に単位画素毎に記憶しておく。 In readout of image data at a conventional drive timing in a solid-state imaging device, first, a reset operation of each unit pixel is performed in a reset level readout period from timing t1 to timing t2, and each unit pixel is sequentially scanned for each row. Read the reset signal. In this reset operation, as shown in FIG. 11, the PD reset signal TX2 of all rows is first set to the “H” level, the reset transistors Mtx2 in the unit pixels are turned on, and the photodiodes PD of all rows are reset. To do. Then, the following operations are sequentially performed for each row. First, the row selection signal SEL is set to “H” level, the selection transistor Mb is turned on, and the amplification transistor Ma and the vertical transfer line VTL are connected. At the same time, the “H” level pulse (reset pulse) of the row reset signal RES is applied to the reset transistor Mr. Thereby, the input part of the signal storage part FD and the amplification transistor Ma is reset by the ON state of the reset transistor Mr. And the signal of the reset level of the signal storage part FD output from the amplification transistor Ma is read as a noise signal of the unit pixel. The reset signal of each unit pixel is stored for each unit pixel outside the solid-state imaging device as a noise signal of the solid-state imaging device.
続いて、タイミングt3〜タイミングt4までの露光期間において、全ての行のフォトダイオードPDを一括して露光する。この露光動作は、図11に示すように、全ての行のPDリセット信号TX2を同時に“L”レベルとすることにより、単位画素内のリセットトランジスタMtx2をOFF状態とする。これにより、全てのフォトダイオードPDのリセットが解除され、フォトダイオードPDが被写体光の露光を同時に開始する。そして、所定の露光時間が経過した後に、行転送信号TX1の“H”レベルのパルス(転送パルス)を転送トランジスタMtx1に印加する。これにより、転送トランジスタMtx1のON状態によって、フォトダイオードPDで発生した信号電荷が、各行同時に信号蓄積部FDに転送される。 Subsequently, in the exposure period from timing t3 to timing t4, the photodiodes PD in all rows are exposed at once. In this exposure operation, as shown in FIG. 11, the PD reset signal TX2 of all the rows is simultaneously set to the “L” level, thereby turning off the reset transistor Mtx2 in the unit pixel. As a result, the reset of all the photodiodes PD is released, and the photodiodes PD simultaneously start exposure of subject light. Then, after a predetermined exposure time has elapsed, an “H” level pulse (transfer pulse) of the row transfer signal TX1 is applied to the transfer transistor Mtx1. Thereby, the signal charge generated in the photodiode PD is transferred to the signal storage unit FD at the same time in each row by the ON state of the transfer transistor Mtx1.
続いて、タイミングt5〜タイミングt6までの信号レベル読み出し期間において、行毎に各単位画素を順次走査して、信号蓄積部FDに転送された信号電荷に応じた光信号を読み出す。この光信号の読み出し動作は、図11に示すように、最初に全ての行のPDリセット信号TX2を“H”レベルとして、単位画素内のリセットトランジスタMtx2をON状態とし、全ての行のフォトダイオードPDをリセットする。そして、行毎に順次、行選択信号SELを“H”レベルとして、選択トランジスタMbをON状態とし、増幅トランジスタMaと垂直転送線VTLとを接続する。これにより、増幅トランジスタMaから出力される信号蓄積部FDに転送された信号電荷、すなわち、フォトダイオードPDが露光した被写体光に応じた信号レベルの信号が、光信号として読み出される。そして、リセットレベル読み出し期間において予め記憶しておいたノイズ信号と、信号レベル読み出し期間において読み出した光信号との差分処理を、固体撮像装置の外部において単位画素毎に行い、信号蓄積部FDをリセットしたときに発生するリセットノイズを抑圧した画像信号を得る。 Subsequently, in a signal level reading period from timing t5 to timing t6, each unit pixel is sequentially scanned for each row, and an optical signal corresponding to the signal charge transferred to the signal accumulation unit FD is read. As shown in FIG. 11, the optical signal readout operation is performed by first setting the PD reset signal TX2 of all rows to the “H” level, turning on the reset transistors Mtx2 in the unit pixels, and the photodiodes of all rows. Reset PD. Then, sequentially for each row, the row selection signal SEL is set to the “H” level, the selection transistor Mb is turned on, and the amplification transistor Ma and the vertical transfer line VTL are connected. As a result, a signal charge transferred to the signal storage unit FD output from the amplification transistor Ma, that is, a signal having a signal level corresponding to the subject light exposed by the photodiode PD is read as an optical signal. Then, the difference processing between the noise signal stored in advance in the reset level readout period and the optical signal read out in the signal level readout period is performed for each unit pixel outside the solid-state imaging device, and the signal storage unit FD is reset. An image signal in which reset noise generated when the image is suppressed is obtained.
このように、固体撮像装置では、固体撮像装置の各単位画素内の信号蓄積部FDをリセットしたときのリセットレベルの信号と、フォトダイオードPDが露光した被写体光に応じた信号レベルの信号の差分処理を行うことによって、信号蓄積部FDをリセットしたときに発生するKTCノイズ(リセットノイズ)を抑圧することができる。 As described above, in the solid-state imaging device, the difference between the signal at the reset level when the signal accumulation unit FD in each unit pixel of the solid-state imaging device is reset and the signal at the signal level corresponding to the subject light exposed by the photodiode PD. By performing the processing, it is possible to suppress KTC noise (reset noise) generated when the signal storage unit FD is reset.
しかしながら、特許文献1で開示されているような、固体撮像装置における従来の駆動タイミングでは、固体撮像装置の露光前のノイズ信号の読み出し動作(図11におけるリセットレベル読み出し期間)と、露光後の光信号読み出し動作(図11における信号レベル読み出し期間)との両方で、固体撮像装置内の単位画素の読み出しを行っている。これにより、1回の露光において画像信号を得るのに要する時間が長くなる。
However, at the conventional driving timing in the solid-state imaging device as disclosed in
この画像信号を得るために要している一連の動作期間(タイミングt1〜タイミングt6までの期間)中は、例えば、撮像装置において撮影する被写体を確認するために撮像装置の表示画面に表示する、いわゆる、ライブビューのための画像信号や、ライブビューの画像信号を用いて被写体の焦点を合わせる自動焦点(オートフォーカス:AF)などの信号を取得するなどの動作を行うことができない。 During a series of operation periods (periods from timing t1 to timing t6) required to obtain the image signal, for example, the image is displayed on the display screen of the imaging device in order to confirm the subject to be photographed. It is impossible to perform an operation such as obtaining a signal such as an image signal for live view or an autofocus (autofocus: AF) for focusing a subject using the image signal for live view.
例えば、オートフォーカス用の信号は、被写体の移動などによる合焦精度の低下を抑えるために、固体撮像装置の露光期間の直前に取得するのが理想的である。しかし、従来の駆動タイミングでは、信号蓄積部FDをリセットしたときに発生するリセットノイズを抑圧するために、露光期間の前に全単位画素のノイズ信号の読み出し動作を行っている。このため、オートフォーカス用の信号を取得できる期間は、図11に示したタイミングt1より前のタイミングであり、理想的な露光期間の直前のタイミングとの乖離が大きい。 For example, the autofocus signal is ideally acquired immediately before the exposure period of the solid-state imaging device in order to suppress a decrease in focusing accuracy due to movement of the subject. However, at the conventional drive timing, in order to suppress the reset noise generated when the signal storage unit FD is reset, the readout operation of the noise signal of all unit pixels is performed before the exposure period. For this reason, the period during which the autofocus signal can be acquired is a timing before the timing t1 shown in FIG. 11, and there is a large divergence from the timing immediately before the ideal exposure period.
また、例えば、ライブビューの画像は、撮影期間以外は常に表示されていることが望ましい。しかし、従来の駆動タイミングでは、ライブビュー用の画像信号を取得できる期間は、図11に示したタイミングt6よりも後のタイミングであり、全単位画素の光信号の読み出しが完了した後であるため、撮影後のライブビュー画像の表示が遅くなる。また、このライブビューの画像信号を用いてオートフォーカスを行っている場合、例えば、連続して撮影するときの2回目以降の撮影におけるオートフォーカスの動作が遅くなるため、連続撮影時の撮影間隔が長くなるということにもなる。 Further, for example, it is desirable that the live view image is always displayed except during the shooting period. However, at the conventional drive timing, the period during which the image signal for live view can be acquired is after the timing t6 shown in FIG. 11 and is after reading of the optical signals of all unit pixels is completed. , Live view image display after shooting is slow. In addition, when autofocus is performed using the image signal of the live view, for example, since the autofocus operation is slow in the second and subsequent shootings when shooting continuously, the shooting interval during continuous shooting is It will also be longer.
このように、従来の駆動タイミングでは、露光期間の直前にオートフォーカスに関する情報を取得することによって、被写体の移動などによる合焦精度の低下を抑えるための考慮や、露光期間後の後の撮像装置の動作に関する考慮が十分になされていないという問題がある。 As described above, in the conventional driving timing, by acquiring information on autofocus immediately before the exposure period, consideration for suppressing a decrease in focusing accuracy due to movement of the subject, and an imaging apparatus after the exposure period There is a problem in that sufficient consideration has not been given to the operation of the system.
本発明は、上記の課題認識に基づいてなされたものであり、グローバルシッター機能を持った固体撮像装置において、露光期間に近いタイミングまで画像信号の取得を行うことができる固体撮像装置、駆動方法、および撮像装置を提供することを目的としている。 The present invention has been made based on the above problem recognition, and in a solid-state imaging device having a global sitter function, a solid-state imaging device capable of acquiring an image signal until a timing close to an exposure period, a driving method, And it aims at providing an imaging device.
上記の課題を解決するため、本発明の固体撮像装置は、入射光に応じた信号電荷を発生する光電変換部と、前記光電変換部をリセットする第1のリセット部と、前記光電変換部で発生した前記信号電荷を転送する転送部と、前記転送部を介して転送されてきた前記信号電荷を増幅する増幅部と、前記増幅部に入力される電荷をリセットする第2のリセット部と、前記増幅部によって増幅された前記信号電荷を画素信号として出力信号線に出力する選択部と、を有する画素を、2次元の行列状に複数配列した画素部と、前記画素を行毎に選択して前記画素部から画素信号を順次読み出す垂直走査部と、を備え、前記垂直走査部は、前記増幅部の入力を前記画素の行毎にリセットし、リセットされた前記増幅部から出力される信号を、ノイズ信号として順次読み出すノイズ信号読み出しモードと、全ての前記画素の前記光電変換部を同時にリセットし、所定時間が経過した後に全ての前記画素の前記光電変換部が発生した前記信号電荷を前記増幅部に同時に転送することによって画素部の露光を同時に行う同時露光モードと、前記同時露光モードによって転送された前記信号電荷に応じて前記増幅部から出力される増幅された信号を、画素信号として順次読み出す第1の画素信号読み出しモードと、前記増幅部の入力を前記画素の行毎にリセットし、リセットされた前記増幅部から出力される信号、および前記光電変換部を前記画素の行毎にリセットし、所定時間が経過した後に前記光電変換部が発生した前記信号電荷を前記増幅部に転送し、該転送された前記信号電荷に応じて前記増幅部から出力される増幅された信号を、画素信号として順次読み出す第2の画素信号読み出しモードと、を有し、前記画素部内の複数の行の画素を組とし、前記同時露光モードによって前記画素部の露光を開始する前に、前記組とした画素行の組毎に、前記ノイズ信号読み出しモードによるノイズ信号の読み出しを行い、前記ノイズ信号読み出しモードによるノイズ信号の読み出しが終了していない組の画素行を用いて前記第2の画素信号読み出しモードによる画素信号の読み出しを行う、ことを特徴とする。 In order to solve the above problems, a solid-state imaging device according to the present invention includes a photoelectric conversion unit that generates a signal charge according to incident light, a first reset unit that resets the photoelectric conversion unit, and the photoelectric conversion unit. A transfer unit that transfers the generated signal charge, an amplification unit that amplifies the signal charge transferred via the transfer unit, a second reset unit that resets the charge input to the amplification unit, A selection unit that outputs the signal charge amplified by the amplification unit as a pixel signal to an output signal line; a pixel unit in which a plurality of pixels are arranged in a two-dimensional matrix; and the pixel is selected for each row. A vertical scanning unit that sequentially reads out pixel signals from the pixel unit, and the vertical scanning unit resets the input of the amplification unit for each row of the pixels, and the signal output from the reset amplification unit The noise signal The noise signal readout mode for sequentially reading out and the photoelectric conversion units of all the pixels are simultaneously reset, and the signal charges generated by the photoelectric conversion units of all the pixels after a predetermined time have passed to the amplification unit. A simultaneous exposure mode in which exposure of the pixel portion is simultaneously performed by transferring simultaneously, and an amplified signal output from the amplifying portion in accordance with the signal charge transferred in the simultaneous exposure mode is sequentially read out as a pixel signal. 1 pixel signal readout mode and the input of the amplifying unit are reset for each row of the pixels, the reset signal output from the amplifying unit, and the photoelectric conversion unit are reset for each row of the pixels, The signal charge generated by the photoelectric conversion unit after a predetermined time has passed is transferred to the amplification unit, and the increase is made according to the transferred signal charge. A second pixel signal readout mode for sequentially reading out the amplified signal output from the unit as a pixel signal, wherein a plurality of rows of pixels in the pixel unit are grouped, and the pixel unit according to the simultaneous exposure mode. Before starting the exposure, the readout of the noise signal in the noise signal readout mode is performed for each set of the pixel rows, and the readout of the noise signal in the noise signal readout mode is not completed. The pixel signal is read out in the second pixel signal reading mode using a row.
また、本発明の前記垂直走査部は、さらに、前記ノイズ信号読み出しモードによるノイズ信号の読み出しが終了していない組の画素行を用いた前記第2の画素信号読み出しモードによる画素信号の読み出しが終了した後に、該前記第2の画素信号読み出しモードによる画素信号の読み出しを行った画素行の組の前記ノイズ信号読み出しモードによるノイズ信号の読み出しを行う、ことを特徴とする。 The vertical scanning unit of the present invention further ends reading of the pixel signal in the second pixel signal reading mode using a set of pixel rows in which reading of the noise signal in the noise signal reading mode is not completed. Then, a noise signal is read out by the noise signal reading mode for a set of pixel rows from which pixel signals are read out by the second pixel signal reading mode.
また、本発明の前記垂直走査部は、さらに、前記同時露光モードによる前記画素部の露光が終了した後に、前記組とした画素行の組毎に、前記第1の画素信号読み出しモードによる画素信号の読み出しを行い、前記第1の画素信号読み出しモードによる画素信号の読み出しが終了した組の画素行を用いて前記第2の画素信号読み出しモードによる画素信号の読み出しを行う、ことを特徴とする。 The vertical scanning unit of the present invention may further include a pixel signal in the first pixel signal readout mode for each set of pixel rows after the exposure of the pixel unit in the simultaneous exposure mode is completed. And reading out pixel signals in the second pixel signal reading mode using a set of pixel rows for which reading of pixel signals in the first pixel signal reading mode has been completed.
また、本発明の前記垂直走査部は、前記第2の画素信号読み出しモードによる画素信号の読み出しと、前記ノイズ信号読み出しモードによるノイズ信号の読み出しまたは前記第1の画素信号読み出しモードによる画素信号の読み出しとを、時系列に行う、ことを特徴とする。 The vertical scanning unit of the present invention may be configured to read out a pixel signal in the second pixel signal reading mode, read out a noise signal in the noise signal reading mode, or read out a pixel signal in the first pixel signal reading mode. Are performed in time series.
また、本発明の前記画素は、さらに、前記増幅部によって増幅された前記信号電荷を第2の画素信号として第2の出力信号線に出力する第2の選択部、を有し、前記垂直走査部は、前記ノイズ信号読み出しモードによるノイズ信号、および前記1の画素信号読み出しモードによる画素信号を、前記出力信号線に出力させ、前記第2の画素信号読み出しモードによる画素信号を、前記第2の出力信号線に出力させ、前記第2の画素信号読み出しモードによる画素信号の読み出しと、前記ノイズ信号読み出しモードによるノイズ信号の読み出しまたは前記第1の画素信号読み出しモードによる画素信号の読み出しとを、異なる組の画素行で同時に行う、ことを特徴とする。 In addition, the pixel of the present invention further includes a second selection unit that outputs the signal charge amplified by the amplification unit to a second output signal line as a second pixel signal, and performs the vertical scanning. The unit outputs a noise signal in the noise signal readout mode and a pixel signal in the first pixel signal readout mode to the output signal line, and outputs the pixel signal in the second pixel signal readout mode to the second pixel signal. Output to the output signal line and read out the pixel signal in the second pixel signal readout mode is different from readout of the noise signal in the noise signal readout mode or readout of the pixel signal in the first pixel signal readout mode. It is characterized in that it is performed simultaneously in a set of pixel rows.
また、本発明の固体撮像装置の駆動方法は、入射光に応じた信号電荷を発生する光電変換部と、前記光電変換部をリセットする第1のリセット部と、前記光電変換部で発生した前記信号電荷を転送する転送部と、前記転送部を介して転送されてきた前記信号電荷を増幅する増幅部と、前記増幅部に入力される電荷をリセットする第2のリセット部と、前記増幅部によって増幅された前記信号電荷を画素信号として出力信号線に出力する選択部と、を有する画素を、2次元の行列状に複数配列した画素部と、前記画素を行毎に選択して前記画素部から画素信号を順次読み出す垂直走査部と、を備えた固体撮像装置の駆動方法であって、前記垂直走査部は、前記増幅部の入力を前記画素の行毎にリセットし、リセットされた前記増幅部から出力される信号を、ノイズ信号として順次読み出すノイズ信号読み出し手順と、全ての前記画素の前記光電変換部を同時にリセットし、所定時間が経過した後に全ての前記画素の前記光電変換部が発生した前記信号電荷を前記増幅部に同時に転送することによって画素部の露光を同時に行う同時露光手順と、前記同時露光手順によって転送された前記信号電荷に応じて前記増幅部から出力される増幅された信号を、画素信号として順次読み出す第1の画素信号読み出し手順と、前記増幅部の入力を前記画素の行毎にリセットし、リセットされた前記増幅部から出力される信号、および前記光電変換部を前記画素の行毎にリセットし、所定時間が経過した後に前記光電変換部が発生した前記信号電荷を前記増幅部に転送し、該転送された前記信号電荷に応じて前記増幅部から出力される増幅された信号を、画素信号として順次読み出す第2の画素信号読み出し手順と、を含み、さらに、前記画素部内の複数の行の画素を組とし、前記同時露光手順によって前記画素部の露光を開始する前に、前記組とした画素行の組毎に、前記ノイズ信号読み出し手順によるノイズ信号の読み出しを行い、前記ノイズ信号読み出し手順によるノイズ信号の読み出しが終了していない組の画素行を用いて前記第2の画素信号読み出し手順による画素信号の読み出しを行う手順、を含むことを特徴とする。 The solid-state imaging device driving method according to the present invention includes a photoelectric conversion unit that generates a signal charge according to incident light, a first reset unit that resets the photoelectric conversion unit, and the photoelectric conversion unit that generates the signal charge. A transfer unit that transfers a signal charge; an amplification unit that amplifies the signal charge transferred via the transfer unit; a second reset unit that resets the charge input to the amplification unit; and the amplification unit A selection unit that outputs the signal charges amplified by the output signal line to the output signal line as a pixel signal, a pixel unit in which a plurality of pixels are arranged in a two-dimensional matrix, and the pixel is selected for each row. And a vertical scanning unit that sequentially reads out pixel signals from the unit, wherein the vertical scanning unit resets the input of the amplification unit for each row of the pixels, and the reset Output from amplifier The signal charge generated by the photoelectric conversion units of all the pixels after a predetermined time elapses after the noise signal readout procedure for sequentially reading out signals as noise signals and the photoelectric conversion units of all the pixels are simultaneously reset. Simultaneously exposing the pixel unit by simultaneously transferring the pixel unit to the amplifying unit, and an amplified signal output from the amplifying unit according to the signal charge transferred by the simultaneous exposure procedure, A first pixel signal readout procedure for sequentially reading out signals as signals, resetting the input of the amplification unit for each row of the pixels, and outputting the reset signal output from the amplification unit and the photoelectric conversion unit to the row of pixels; Each time the signal charge generated by the photoelectric conversion unit is transferred to the amplification unit after a predetermined time has passed, and the transferred signal charge And a second pixel signal readout procedure for sequentially reading out the amplified signal output from the amplification unit as a pixel signal, further comprising a plurality of rows of pixels in the pixel unit as a set, and the simultaneous exposure Before starting the exposure of the pixel portion by the procedure, the noise signal is read by the noise signal reading procedure for each set of the pixel rows, and the noise signal reading by the noise signal reading procedure is completed. And a procedure for reading out pixel signals by the second pixel signal readout procedure using a set of pixel rows that are not included.
また、本発明の撮像装置は、上記本発明の固体撮像装置と、前記固体撮像装置内の垂直走査部の動作モードを制御する制御部と、前記固体撮像装置のノイズ信号読み出しモードによって読み出されたノイズ信号と、第1の画素信号読み出しモードによって読み出された画素信号とに応じた画像処理を行う第1の画像処理部と、前記固体撮像装置の第2の画素信号読み出しモードによって読み出された画素信号に応じた画像処理を行う第2の画像処理部と、を備え、前記制御部は、前記固体撮像装置の同時露光モードによって、前記固体撮像装置内の画素部が露光を開始する前に、前記ノイズ信号読み出しモードによってノイズ信号の読み出しを行わせ、前記ノイズ信号読み出しモードによってノイズ信号の読み出しが終了していない前記画素部の組の画素行を用いて前記第2の画素信号読み出しモードによる画素信号の読み出しを行わせる、ことを特徴とする。 The image pickup apparatus of the present invention is read by the solid-state image pickup apparatus of the present invention, a control unit that controls an operation mode of a vertical scanning unit in the solid-state image pickup apparatus, and a noise signal read mode of the solid-state image pickup apparatus. A first image processing unit that performs image processing according to the noise signal and the pixel signal read out in the first pixel signal reading mode, and reading out in the second pixel signal reading mode of the solid-state imaging device. A second image processing unit that performs image processing in accordance with the pixel signal thus obtained, and the control unit starts exposure of the pixel unit in the solid-state imaging device in a simultaneous exposure mode of the solid-state imaging device Before, the noise signal is read by the noise signal reading mode, and the reading of the noise signal is not completed by the noise signal reading mode Using the set of pixel rows so as to perform a reading of the pixel signal by the second pixel signal read mode, characterized in that.
本発明によれば、グローバルシッター機能を持った固体撮像装置において、露光期間に近いタイミングまで画像信号の取得を行うことができるという効果が得られる。 According to the present invention, in a solid-state imaging device having a global sitter function, an effect that an image signal can be acquired until a timing close to an exposure period is obtained.
<第1の実施形態>
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、本第1の実施形態による撮像装置の概略構成を示したブロック図である。図1において、撮像装置100は、レンズ1と、撮像部2と、画像処理部3と、AF評価値演算部4と、表示部5と、メモリーカード6と、露光制御部7と、AF制御部8と、カメラ操作部9と、カメラ制御部10と、を備えている。なお、図1に示した撮像装置100の構成要素であるメモリーカード6は、着脱可能に構成されており、撮像装置100に固有の構成でなくてもよい。
<First Embodiment>
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of the imaging apparatus according to the first embodiment. In FIG. 1, an
レンズ1は、AF制御部8によってレンズ1内に備えるフォーカスレンズの駆動が制御され、被写体の光学像を撮像部2の撮像面に結像するための撮影レンズである。
撮像部2は、レンズ1によって結像された被写体の光学像を光電変換する固体撮像装置を備え、被写体光に応じた画像信号(デジタル信号)を出力する。また、撮像部2は、全ての単位画素28の露光開始時刻および露光終了時刻を同一とすることができるグローバルシャッタ機能を有しており、露光制御部7による駆動制御によって、グローバルシャッタ動作を行う。また、撮像部2は、単位画素28の行単位で露光および画素信号の読み出しを順次行うローリングシャッタ機能も有しており、露光制御部7による駆動制御によって、ローリングシャッタ動作を行う。そして、撮像部2は、グローバルシャッタ動作またはローリングシャッタ動作によって得た画像信号を、画像処理部3およびAF評価値演算部4に出力する。
The
The
画像処理部3は、撮像部2から出力された画像信号に種々のデジタル的な画像処理を行う。画像処理部3による画像処理は、例えば、画像信号を記録するための記録用の画像処理や、被写体の画像を表示部5に表示させるための表示用の画像処理が行われる。そして、記録用の画像処理を行った画像信号をカメラ制御部10に、表示用の画像処理を行った画像信号を表示部5に出力する。
AF評価値演算部4は、撮像部2から出力された画像信号中の、例えば、被写体の明るさを表す輝度信号などに基づいて、被写体に対する合焦の度合いなどを示すAF評価値を演算する。また、AF評価値演算部4は、算出したAF評価値を、カメラ制御部10に出力する。
The
The AF evaluation value calculation unit 4 calculates an AF evaluation value indicating the degree of focus on the subject based on, for example, a luminance signal representing the brightness of the subject in the image signal output from the
表示部5は、例えば、LCD(Liquid Crystal Display)などの表示装置を備え、画像処理部3によって表示用の画像処理がされた画像信号に基づき、画像を表示する。表示部5は、撮像装置100が撮影した静止画像や、メモリーカード6に保存されている画像の再生表示をすることができる共に、撮像装置100が撮影する撮像範囲をリアルタイムに表示するライブビュー画像の表示を行うことができる。
メモリーカード6は、撮像装置100によって撮影された静止画像を保存するための記録媒体である。メモリーカード6には、画像処理部3によって記録用の画像処理がされた画像信号に基づいて、カメラ制御部10が、例えば、圧縮処理などの画像処理を行った静止画像のデータが記録される。
The display unit 5 includes a display device such as an LCD (Liquid Crystal Display), and displays an image based on the image signal that has been subjected to image processing for display by the
The
露光制御部7は、カメラ制御部10から入力された露光指令に基づいて、撮像部2を駆動し、撮像部2の露光制御を行う。
AF制御部8は、AF評価値算出部4からAF評価値を受けたカメラ制御部10から入力されたAF制御指令に基づいて、レンズ1に備えるフォーカスレンズを駆動し、撮像部2に結像される被写体像を合焦させる。
The
The
カメラ操作部9は、撮像装置100の使用者が、撮像装置100に対して各種の操作を入力するための操作部である。このカメラ操作部9の構成要素としては、撮像装置100の電源をオン/オフするための電源スイッチ、撮像装置100によって静止画像を撮影するためのレリーズボタン、撮像装置100の撮影モードを単写モードと連写モードとに切り替えるための撮影モードスイッチ、AFモードをシングルAFモードとコンティニュアスAFモードとに切り替えるためのAFモードスイッチなどがある。カメラ操作部9は、これらの構成要素に設定されたカメラの操作情報を、カメラ制御部10に出力する。
The camera operation unit 9 is an operation unit for the user of the
カメラ制御部10は、撮像装置100の全体を制御する。カメラ制御部10は、AF評価値演算部4から入力されたAF評価値、カメラ操作部9からの操作入力などに基づいて、画像処理部3、メモリーカード6、露光制御部7、AF制御部8に制御指令を出力する。
The
次に、本第1の実施形態の撮像装置に備えた撮像部について説明する。図2は、本第1の実施形態による撮像装置100における撮像部2の概略構成を示したブロック図である。図2において、撮像部2は、グローバルシャッタ機能を持ったMOS型の固体撮像装置21と、A/D変換部22と、KTCノイズ除去部23とを備えている。また、固体撮像装置21は、画素部24と、CDS部25と、垂直制御回路26と、水平走査回路27とを備えている。
Next, an imaging unit provided in the imaging apparatus of the first embodiment will be described. FIG. 2 is a block diagram illustrating a schematic configuration of the
画素部24は、複数の単位画素28が、行方向および列方向(図2においては、9行9列)の2次元状に配列されている。単位画素28は、フォトダイオードPD、信号蓄積部FD、転送トランジスタMtx1、リセットトランジスタMtx2、増幅トランジスタMa、選択トランジスタMb、リセットトランジスタMrから構成される。
In the
フォトダイオードPDは、被写体光を光電変換して信号電荷を発生する光電変換部である。信号蓄積部FDは、フォトダイオードPDで発生した信号電荷を一時的に保持する信号蓄積部である。転送トランジスタMtx1は、行転送信号TX1に応じて、フォトダイオードPDで発生した信号電荷を信号蓄積部FDに転送する。リセットトランジスタMtx2は、PDリセット信号TX2に応じて、フォトダイオードPDで発生した信号電荷を、電圧源VDDのレベルにリセットする。増幅トランジスタMaは、信号蓄積部FDに保持された信号電荷を増幅して出力する。この増幅トランジスタMaは、電圧源VDDとでソースフォロアアンプが構成されている。増幅トランジスタMaによって増幅された信号電荷は、行選択信号SELに応じて、増幅トランジスタMaで増幅された信号電荷を選択して出力する選択トランジスタMbを介して、単位画素の出力信号線である垂直転送線VTLに出力される。リセットトランジスタMrは、行リセット信号RESに応じて、信号蓄積部FDおよび増幅トランジスタMaの入力部を、電圧源VDDのレベルにリセットする。なお、画素部24内に配列された単位画素28の構成は、図10に示したグローバルシャッタ機能を持ったMOS型撮像素子の単位画素の構成と同様である。
The photodiode PD is a photoelectric conversion unit that photoelectrically converts subject light to generate signal charges. The signal storage unit FD is a signal storage unit that temporarily holds signal charges generated in the photodiode PD. The transfer transistor Mtx1 transfers the signal charge generated in the photodiode PD to the signal storage unit FD in response to the row transfer signal TX1. The reset transistor Mtx2 resets the signal charge generated in the photodiode PD to the level of the voltage source VDD in response to the PD reset signal TX2. The amplification transistor Ma amplifies and outputs the signal charge held in the signal storage unit FD. The amplification transistor Ma constitutes a source follower amplifier with the voltage source VDD. The signal charge amplified by the amplification transistor Ma is a vertical output signal line of the unit pixel via the selection transistor Mb that selects and outputs the signal charge amplified by the amplification transistor Ma according to the row selection signal SEL. It is output to the transfer line VTL. The reset transistor Mr resets the signal storage unit FD and the input unit of the amplification transistor Ma to the level of the voltage source VDD in response to the row reset signal RES. Note that the configuration of the
垂直制御回路26は、画素部24に配列された単位画素28を行単位で制御するための制御信号(行選択信号SEL、行リセット信号RES、行転送信号TX1、PDリセット信号TX2)を単位画素の行毎に出力する。また、垂直走査回路26は、単位画素28をリセットするためのリセット制御部、および単位画素28から信号を読み出すための読み出し制御部を含んでいる。この垂直制御回路26によって選択された行の単位画素28から出力された信号は、列毎に設けられている単位画素28の出力信号線(垂直転送線VTL)に出力される。
The
CDS部25は、露光制御部7による駆動制御によって、撮像部2がローリングシャッタ動作を行うときに、垂直転送線VTLを介して転送されてくる画素信号に、相関二重サンプリングの処理を行う。
水平走査回路27は、垂直制御回路26に選択され、垂直転送線VTLおよびCDS部25を介して転送されてきた1行分の画素信号を取り込み、水平方向の単位画素28の並び順で取り込んだ画素信号(アナログ画像信号)を、時系列にA/D変換部22に出力する。
The
The
A/D変換部22は、固体撮像装置21から出力されたアナログ画像信号を、デジタル画像信号に変換する。そして、変換したデジタル画像信号をKTCノイズ除去部23に出力する。
KTCノイズ除去部23は、撮像部2がグローバルシャッタ動作を行うときに、A/D変換部22から出力されたデジタル画像信号に、KTCノイズ除去の処理を行う。そして、KTCノイズ除去の処理を行ったデジタル画像信号を、画像処理部3およびAF評価値演算部4に出力する。
The A /
The KTC
<第1の駆動タイミング>
次に、本第1の実施形態の撮像部の駆動タイミングについて説明する。図3は、本第1の実施形態による撮像装置100における撮像部2の第1の駆動タイミングの概略を示したタイミングチャートである。図3に示した第1の駆動タイミングは、撮像部2がグローバルシャッタ動作を行うときに、露光期間に近いタイミングまで画素信号を取得することにより、AF評価値演算部4がAF評価値を算出するための画像信号を取得するための駆動方法である。
<First drive timing>
Next, the driving timing of the imaging unit of the first embodiment will be described. FIG. 3 is a timing chart showing an outline of the first drive timing of the
なお、撮像部2は、図1に示したように、露光制御部7によってその駆動が制御されるが、図3に示した第1の駆動タイミングにおいては、露光制御部7による駆動制御に応じて、垂直制御回路26から出力される画素部24の制御信号(行選択信号SEL、行リセット信号RES、行転送信号TX1、PDリセット信号TX2)を示す。また、図3において、行選択信号SEL、行リセット信号RES、行転送信号TX1、PDリセット信号TX2の符号後の“():括弧”内の“L”に続く数字は、図11に示した従来の駆動タイミングと同様に、単位画素28の行を表す。
As shown in FIG. 1, the driving of the
また、図3に示した第1の駆動タイミングでは、図2に示した画素部24内に配列された1行目〜9行目までの単位画素28を、行毎に順次1組〜3組までの3つの組に分けて制御する場合を示す。そして、3つの組の内、1つの組の単位画素28から出力される画素信号を、AF評価値演算部4がAF評価値を算出するための画像信号とする場合を示す。
Further, at the first driving timing shown in FIG. 3, the
より具体的には、画素部24の1行目と4行目と7行目とに配列された単位画素28を1つの組(以下、まとめて表すときには「第1フィールド」ともいう)とし、画素部24の2行目と5行目と8行目とに配列された単位画素28をもう1つの組(以下、まとめて表すときには「第2フィールド」ともいう)とし、画素部24の3行目と6行目と9行目とに配列された単位画素28をさらにもう1つの組(以下、まとめて表すときには「第3フィールド」ともいう)とする。そして、第3フィールドの単位画素28から出力される画素信号を、AF評価値演算部4がAF評価値を算出するための画像信号とする。
More specifically, the
以下に、ノイズ信号の読み出しとノイズ信号の読み出し中に行われるAF用信号の取得とについて説明する。最初に、レリーズボタンが押下され、撮像装置100が静止画像の撮影を開始すると、まず、リセットレベル読み出し期間(タイミングt1〜タイミングt6)において、各単位画素28のリセット動作を行い、各単位画素28のリセット信号を読み出す。ただし、図3に示した第1の駆動タイミングでは、フィールド毎にリセット動作が行われる。
Hereinafter, reading of a noise signal and acquisition of an AF signal performed during reading of the noise signal will be described. First, when the release button is pressed and the
このリセットレベル読み出し期間では、最初に、タイミングt1から、垂直制御回路26は、第1フィールドのリセット動作を行う。第1フィールドのリセット動作では、まず、1行目の行選択信号SEL(L01)を“H”レベルとして、1行目の単位画素28の増幅トランジスタMaと垂直転送線VTLとを接続する。また、このとき、1行目の行リセット信号RES(L01)の“H”レベルのパルス(リセットパルス)を1行目の単位画素28のリセットトランジスタMrに印加する。このリセットパルスによって、1行目の単位画素28のリセットトランジスタMrがON状態となり、1行目の単位画素28の信号蓄積部FDおよび増幅トランジスタMaの入力部がリセットされる。そして、1行目の単位画素28の増幅トランジスタMaから出力される1行目の単位画素28の信号蓄積部FDのリセットレベルの信号を1行目の単位画素28のノイズ信号として読み出す。そして、1行目の行選択信号SEL(L01)を“L”レベルに戻して、1行目の単位画素28の増幅トランジスタMaと垂直転送線VTLとの接続を切り離す。同様に、第1フィールドの4行目の行選択信号SEL(L04)と行リセット信号RES(L04)とによる4行目の単位画素28のノイズ信号を読み出し、7行目の行選択信号SEL(L07)と行リセット信号RES(L07)とによる7行目の単位画素28のノイズ信号の読み出しを行い、第1フィールドのリセット動作を終了する。
In this reset level readout period, first, from the timing t1, the
なお、リセットレベル読み出し期間において、第1フィールドの行転送信号TX1は“L”レベル、PDリセット信号TX2は“H”レベルである。従って、第1フィールドの単位画素28内では、リセットトランジスタMtx2のON状態によって、フォトダイオードPDはリセットされており、転送トランジスタMtx1のOFF状態によって、フォトダイオードPDのリセットされた信号電荷が、信号蓄積部FDおよび増幅トランジスタMaの入力部に出力されていない状態である。
In the reset level read period, the row transfer signal TX1 in the first field is at the “L” level, and the PD reset signal TX2 is at the “H” level. Therefore, in the
続いて、タイミングt2から、垂直制御回路26は、第2フィールドのリセット動作を行う。なお、第2フィールドのリセット動作は、第1フィールドのリセット動作と同様であるため、説明を省略する。
Subsequently, from timing t2, the
また、リセットレベル読み出し期間において、タイミングt3から、垂直制御回路26は、リセット動作が終了していない第3フィールドを用いてAF評価値を算出するためのAF用信号の取得を行う。なお、第3フィールドによるAF用信号の取得では、KTCノイズを抑圧するためにローリングシャッタ動作で画像信号の取得するものとする。
In the reset level readout period, from timing t3, the
第3フィールドによるAF用信号の取得動作では、まず、3行目のPDリセット信号TX2(L03)を“L”レベルとすることにより、3行目の単位画素28のリセットトランジスタMtx2をOFF状態として、3行目の単位画素28のフォトダイオードPDのリセットを解除する。これにより、フォトダイオードPDの露光時間が所定のAF用信号レベルとなるように、被写体光の露光が開始される。そして、3行目の行選択信号SEL(L03)を“H”レベルとして、3行目の単位画素28の増幅トランジスタMaと垂直転送線VTLとを接続する。また、このとき、3行目の行リセット信号RES(L03)の“H”レベルのパルス(リセットパルス)を3行目の単位画素28のリセットトランジスタMrに印加する。このリセットパルスによって、3行目の単位画素28のリセットトランジスタMrがON状態となり、3行目の単位画素28の信号蓄積部FDおよび増幅トランジスタMaの入力部がリセットされ、垂直転送線VTLから3行目の信号蓄積部FDのリセットレベルの信号が、3行目の単位画素28のノイズ信号として読み出される。
In the AF signal acquisition operation in the third field, first, the PD reset signal TX2 (L03) in the third row is set to the “L” level, thereby turning off the reset transistor Mtx2 of the
その後、所定の露光時間が経過した後に、3行目の単位画素28の行転送信号TX1(L03)の“H”レベルのパルス(転送パルス)を3行目の単位画素28の転送トランジスタMtx1に印加する。この転送パルスによって、3行目の単位画素28の転送トランジスタMtx1がON状態となり、3行目の単位画素28のフォトダイオードPDで発生した信号電荷が、3行目の単位画素28の信号蓄積部FDに転送され、垂直転送線VTLから3行目の信号蓄積部FDのAF用信号レベルの信号が、3行目の単位画素28のAF用信号として読み出される。その後、3行目の単位画素28の行選択信号SEL(L03)を“L”レベルに戻して、3行目の単位画素28の増幅トランジスタMaと垂直転送線VTLとの接続を切り離す。同時に、3行目の単位画素28のPDリセット信号TX2(L03)を“H”レベルに戻して、3行目の単位画素28のフォトダイオードPDをリセット状態とする。
Thereafter, after a predetermined exposure time has elapsed, an “H” level pulse (transfer pulse) of the row transfer signal TX1 (L03) of the
ここで、3行目の単位画素28から読み出されたAF用信号とノイズ信号とは、CDS部25によってKTCノイズを除去するための相関二重サンプリングの処理が行われた後、水平走査回路27によってA/D変換部22に出力にされる。そして、A/D変換部22から出力されたAF用のデジタル画像信号は、KTCノイズ除去部23を介して、AF評価値演算部4に出力される。なお、AF用信号の取得においては、KTCノイズ除去部23によるKTCノイズ除去の処理を行わない。
Here, the AF signal and the noise signal read from the
同様に、タイミングt4から、垂直制御回路26は、第3フィールドの6行目および9行目の単位画素28の制御信号(行選択信号SEL、行リセット信号RES、行転送信号TX1、PDリセット信号TX2)によるAF用信号の取得を順次行い、6行目および9行目のAF用のデジタル画像信号がAF評価値演算部4に順次出力される。そして、AF評価値演算部4では、第3フィールドのAF用のデジタル画像信号に基づいてAF評価値を演算し、算出されたAF評価値をカメラ制御部10に出力する。これにより、カメラ制御部10からAF制御部8にAF制御指令が出力され、AF制御部8が入力されたAF制御指令に基づいてレンズ1に備えたフォーカスレンズを駆動して、被写体への合焦動作が行われる。
Similarly, from timing t4, the
その後、もう一度、第3フィールドによるAF用信号の取得と、被写体への合焦動作とを繰り返し、第3フィールドによるAF用信号の取得動作を終了する。 Thereafter, the AF signal acquisition in the third field and the focusing operation on the subject are repeated once again, and the AF signal acquisition operation in the third field is completed.
さらに、リセットレベル読み出し期間において、タイミングt5から、垂直制御回路26は、3行目と6行目と9行目との単位画素28のノイズ信号を読み出すことによって、第3フィールドのリセット動作を行う。そして、リセットレベル読み出し期間におけるノイズ信号の読み出しとノイズ信号の読み出し中に行われるAF用信号の取得の動作を終了する。
Further, in the reset level readout period, from the timing t5, the
ここで、第1フィールド〜第3フィールドの単位画素28から読み出されたそれぞれのノイズ信号は、CDS部25を介して水平走査回路27によってA/D変換部22に出力にされ、A/D変換部22によってデジタル信号に変換された後に、KTCノイズ除去部23に記憶される。
Here, each noise signal read from the
続いて、露光期間(タイミングt7〜タイミングt8)において、全ての行の単位画素28のフォトダイオードPDを一括して露光する。この露光期間では、まず、タイミングt7において、垂直制御回路26は、全ての行の単位画素28のPDリセット信号TX2(L01〜L09)を同時に“L”レベルとすることにより、単位画素28内のリセットトランジスタMtx2をOFF状態とする。これにより、全ての単位画素28のフォトダイオードPDのリセットが解除され、フォトダイオードPDが被写体光の露光を同時に開始する。そして、所定の露光時間が経過した後、タイミングt8において、垂直制御回路26は、全ての行の単位画素28の行転送信号TX1(L01〜L09)により“H”レベルのパルス(転送パルス)を全ての単位画素28の転送トランジスタMtx1に印加する。この転送パルスによって、全ての単位画素28の転送トランジスタMtx1がON状態となり、単位画素28のフォトダイオードPDで発生した信号電荷が、各行同時にそれぞれの単位画素28の信号蓄積部FDに転送され、全ての単位画素28の露光が終了する。その後、全ての行の単位画素28のPDリセット信号TX2(L01〜L09)を同時に“H”レベルとすることにより、単位画素28内のリセットトランジスタMtx2をON状態として、全ての単位画素28のフォトダイオードPDをリセット状態に戻す。
Subsequently, in the exposure period (timing t7 to timing t8), the photodiodes PD of the
続いて、最後に、信号レベル読み出し期間(タイミングt9〜タイミングt13)において、フィールド毎に各行の単位画素28を順次走査して、単位画素28の信号蓄積部FDに転送された信号電荷に応じた光信号を読み出す。
Subsequently, finally, in the signal level readout period (timing t9 to timing t13), the
この信号レベル読み出し期間では、最初に、タイミングt9から、垂直制御回路26は、第1フィールドの光信号の読み出し動作を行う。第1フィールドの光信号の読み出し動作では、まず、1行目の行選択信号SEL(L01)を“H”レベルとして、1行目の単位画素28の増幅トランジスタMaと垂直転送線VTLとを接続する。これにより、1行目の単位画素28の垂直転送線VTLから1行目の信号蓄積部FDに転送された信号電荷の信号レベルに応じた光信号が読み出される。その後、1行目の単位画素28の行選択信号SEL(L01)を“L”レベルに戻して、1行目の単位画素28の増幅トランジスタMaと垂直転送線VTLとの接続を切り離す。同様に、第1フィールドの4行目の行選択信号SEL(L04)によって4行目の単位画素28の光信号を読み出し、7行目の行選択信号SEL(L07)によって7行目の単位画素28の光信号の読み出しを行い、第1フィールドの光信号の読み出し動作を終了する。
In this signal level readout period, first, from the timing t9, the
なお、信号レベル読み出し期間において、第1フィールドの行転送信号TX1は“L”レベル、PDリセット信号TX2は“H”レベルである。従って、リセットレベル読み出し期間と同様に、第1フィールドの単位画素28内では、リセットトランジスタMtx2のON状態によって、フォトダイオードPDはリセットされており、転送トランジスタMtx1のOFF状態によって、フォトダイオードPDのリセットされた信号電荷が、信号蓄積部FDおよび増幅トランジスタMaの入力部に出力されていない状態である。また、信号レベル読み出し期間において、第1フィールドの行リセット信号RESは“L”レベルである。従って、第1フィールドの単位画素28内では、リセットトランジスタMrのOFF状態によって、信号蓄積部FDおよび増幅トランジスタMaの入力部がリセットされていない状態である。
In the signal level read period, the row transfer signal TX1 in the first field is at the “L” level, and the PD reset signal TX2 is at the “H” level. Therefore, as in the reset level readout period, the photodiode PD is reset by the ON state of the reset transistor Mtx2 in the
続いて、タイミングt10から、垂直制御回路26は、第2フィールドの光信号の読み出し動作を行う。なお、第2フィールドの光信号の読み出し動作は、第1フィールドの光信号の読み出し動作と同様であるため、説明を省略する。
Subsequently, from timing t10, the
続いて、タイミングt12から、垂直制御回路26は、第3フィールドの光信号の読み出し動作を行い、全てのフィールドの信号レベル読み出しを終了する。なお、第3フィールドの光信号の読み出し動作は、第1フィールドおよび第2フィールドの光信号の読み出し動作と同様であるため、説明を省略する。なお、第2フィールドの光信号の読み出し動作が終了するタイミングt11から第3フィールドの光信号の読み出し動作を開始するタイミングt12までの期間は、リセットレベル読み出し期間におけるリセット動作と信号レベル読み出し期間における光信号の読み出し動作との期間(間隔)を各フィールドで同じ時間とするためのインターバル期間である。
Subsequently, from timing t12, the
ここで、第1フィールド〜第3フィールドの単位画素28から読み出されたそれぞれの光信号は、CDS部25を介して水平走査回路27によってA/D変換部22に出力にされ、A/D変換部22によってデジタル信号に変換された後に、KTCノイズ除去部23に出力される。そして、KTCノイズ除去部23において、リセットレベル読み出し期間に記憶したノイズ信号と、信号レベル読み出し期間に読み出された光信号との差分処理を行い、KTCノイズが除去されたデジタル画像信号を、撮像部2から出力する画像信号として、画像処理部3およびAF評価値演算部4に出力する。
Here, the respective optical signals read from the
以降、撮像部2から出力する画像信号に基づいて、撮像装置100におけるそれぞれの処理が行われる。
Thereafter, each process in the
上記に述べたように、本第1の実施形態による撮像装置100における撮像部2の第1の駆動タイミングでは、撮像部2がグローバルシャッタ動作を行うときに、画素部24を複数のフィールドに分割してノイズ信号を取得する。そして、最後にノイズ信号を取得するフィールドの単位画素28を用いてAF用信号を取得してから、そのフィールドのノイズ信号を取得するように駆動することができる。これにより、撮像装置100の露光期間に近いタイミングまで、AF用信号の取得と合焦動作とを行うことができ、被写体の移動などによる合焦精度の低下を抑えることができる。
As described above, at the first drive timing of the
なお、本第1の駆動タイミングでは、第1フィールドおよび第2フィールドのリセット動作に続いて、第3フィールドによるAF用信号の取得と第3フィールドのリセット動作を行う場合について説明したが、駆動条件を変更することもできる。例えば、第3フィールドを用いたAF用信号の取得を、第1フィールドのリセット動作(ノイズ信号読み出し)後と第2フィールドのリセット動作(ノイズ信号読み出し)後との両方のタイミングで行うこともできる。また、本第1の駆動タイミングでは、第3フィールドによるAF用信号の取得動作を2回行う場合について説明したが、AF用信号の取得動作の回数を他の回数とすることもできる。 In the first drive timing, the case where the acquisition of the AF signal by the third field and the reset operation of the third field are performed following the reset operation of the first field and the second field has been described. Can also be changed. For example, the AF signal using the third field can be acquired at both the timing after the reset operation (noise signal readout) in the first field and after the reset operation (noise signal readout) in the second field. . Further, in the first driving timing, the case where the AF signal acquisition operation by the third field is performed twice has been described, but the number of AF signal acquisition operations may be set to another number.
<第2の駆動タイミング>
次に、本第1の実施形態の撮像部の別の駆動タイミングについて説明する。図4は、本第1の実施形態による撮像装置100における撮像部2の第2の駆動タイミングの概略を示したタイミングチャートである。図4に示した第2の駆動タイミングは、撮像部2がグローバルシャッタ動作を行うときに、露光期間に近いタイミングまで画素信号を取得し、さらに、露光期間に近いタイミングから画素信号の取得を開始することにより、AF評価値演算部4がAF評価値を算出するための画像信号を取得するための駆動方法である。
<Second drive timing>
Next, another drive timing of the imaging unit of the first embodiment will be described. FIG. 4 is a timing chart showing an outline of the second drive timing of the
なお、図4に示した第2の駆動タイミングにおける行選択信号SEL、行リセット信号RES、行転送信号TX1、PDリセット信号TX2の符号後の“():括弧”内の“L”に続く数字は、図3に示した第1の駆動タイミングと同様に、単位画素28の行を表す。また、図4に示した第2の駆動タイミングにおいても、図3に示した第1の駆動タイミングと同様に、3つのフィールドに分けて駆動する。
Note that the numbers following “L” in “(): brackets” after the sign of the row selection signal SEL, the row reset signal RES, the row transfer signal TX1, and the PD reset signal TX2 at the second drive timing shown in FIG. Represents a row of the
そして、リセットレベル読み出し期間においては、第3フィールドの単位画素28から出力される画素信号をAF評価値演算部4がAF評価値を算出するための画像信号とする。また、信号レベル読み出し期間においては、第1フィールドの単位画素28から出力される画素信号をAF評価値演算部4がAF評価値を算出するための画像信号とする。
In the reset level readout period, the pixel signal output from the
なお、リセットレベル読み出し期間におけるリセット動作とAF用信号の取得動作、および露光期間における露光動作は、図3に示した第1の駆動タイミングと同様であるため、説明を省略する。 Note that the reset operation in the reset level readout period, the AF signal acquisition operation, and the exposure operation in the exposure period are the same as the first drive timing shown in FIG.
以下に、信号レベル読み出し期間における光信号の読み出しと光信号の読み出し中に行われるAF用信号の取得とについて説明する。信号レベル読み出し期間(タイミングt9〜タイミングt14)においては、図3に示した第1の駆動タイミングにおける信号レベル読み出し期間(タイミングt9〜タイミングt13)と同様に、フィールド毎に各行の単位画素28を順次走査して、単位画素28の信号蓄積部FDに転送された信号電荷に応じた光信号を読み出す。
Hereinafter, reading of an optical signal in the signal level reading period and acquisition of an AF signal performed during reading of the optical signal will be described. In the signal level readout period (timing t9 to timing t14), as in the signal level readout period (timing t9 to timing t13) at the first drive timing shown in FIG. Scanning is performed to read an optical signal corresponding to the signal charge transferred to the signal storage unit FD of the
この信号レベル読み出し期間では、最初に、タイミングt9から、垂直制御回路26は、第1フィールドの光信号の読み出し動作を行う。そして、タイミングt10から、垂直制御回路26は、第2フィールドの光信号の読み出し動作を行う。なお、第1フィールドの光信号の読み出し動作および第2フィールドの光信号の読み出し動作は、図3に示した第1の駆動タイミングと同様であるため、説明を省略する。
In this signal level readout period, first, from the timing t9, the
続いて、タイミングt11から、垂直制御回路26は、信号レベル読み出し期間において、光信号の読み出し動作が終了した第1フィールドを用いてAF評価値を算出するためのAF用信号の取得を行う。なお、第1フィールドによるAF用信号の取得では、KTCノイズを抑圧するためにローリングシャッタ動作で画像信号の取得するものとする。
Subsequently, from timing t11, the
第1フィールドによるAF用信号の取得動作では、まず、1行目のPDリセット信号TX2(L01)を“L”レベルとすることにより、1行目の単位画素28のリセットトランジスタMtx2をOFF状態として、1行目の単位画素28のフォトダイオードPDのリセットを解除する。これにより、フォトダイオードPDの露光時間が所定のAF用信号レベルとなるように、被写体光の露光が開始される。そして、1行目の行選択信号SEL(L01)を“H”レベルとして、1行目の単位画素28の増幅トランジスタMaと垂直転送線VTLとを接続する。また、このとき、1行目の行リセット信号RES(L01)の“H”レベルのパルス(リセットパルス)を1行目の単位画素28のリセットトランジスタMrに印加する。このリセットパルスによって、1行目の単位画素28のリセットトランジスタMrがON状態となり、1行目の単位画素28の信号蓄積部FDおよび増幅トランジスタMaの入力部がリセットされ、垂直転送線VTLから1行目の信号蓄積部FDのリセットレベルの信号が、1行目の単位画素28のノイズ信号として読み出される。
In the AF signal acquisition operation in the first field, first, the PD reset signal TX2 (L01) in the first row is set to the “L” level, thereby turning off the reset transistor Mtx2 of the
その後、所定の露光時間が経過した後に、1行目の単位画素28の行転送信号TX1(L01)の“H”レベルのパルス(転送パルス)を1行目の単位画素28の転送トランジスタMtx1に印加する。この転送パルスによって、1行目の単位画素28の転送トランジスタMtx1がON状態となり、1行目の単位画素28のフォトダイオードPDで発生した信号電荷が、1行目の単位画素28の信号蓄積部FDに転送され、垂直転送線VTLから1行目の信号蓄積部FDのAF用信号レベルの信号が、1行目の単位画素28のAF用信号として読み出される。その後、1行目の単位画素28の行選択信号SEL(L01)を“L”レベルに戻して、1行目の単位画素28の増幅トランジスタMaと垂直転送線VTLとの接続を切り離す。同時に、1行目の単位画素28のPDリセット信号TX2(L01)を“H”レベルに戻して、1行目の単位画素28のフォトダイオードPDをリセット状態とする。
Thereafter, after a predetermined exposure time elapses, an “H” level pulse (transfer pulse) of the row transfer signal TX1 (L01) of the
ここで、1行目の単位画素28から読み出されたAF用信号とノイズ信号とは、CDS部25によってKTCノイズを除去するための相関二重サンプリングの処理が行われた後、水平走査回路27によってA/D変換部22に出力にされる。そして、A/D変換部22から出力されたAF用のデジタル画像信号は、KTCノイズ除去部23を介して、AF評価値演算部4に出力される。なお、AF用信号の取得においては、KTCノイズ除去部23によるKTCノイズ除去の処理を行わない。
Here, the AF signal and noise signal read from the
同様に、タイミングt12から、垂直制御回路26は、第1フィールドの4行目および7行目の単位画素28の制御信号(行選択信号SEL、行リセット信号RES、行転送信号TX1、PDリセット信号TX2)によるAF用信号の取得を順次行い、4行目および7行目のAF用のデジタル画像信号がAF評価値演算部4に順次出力される。そして、AF評価値演算部4では、第1フィールドのAF用のデジタル画像信号に基づいてAF評価値を演算し、算出されたAF評価値をカメラ制御部10に出力する。これにより、カメラ制御部10からAF制御部8にAF制御指令が出力され、AF制御部8が入力されたAF制御指令に基づいてレンズ1に備えたフォーカスレンズを駆動して、被写体への合焦動作が行われる。
Similarly, from timing t12, the
その後、もう一度、第1フィールドによるAF用信号の取得と、被写体への合焦動作とを繰り返し、第1フィールドによるAF用信号の取得動作を終了する。 Thereafter, the AF signal acquisition in the first field and the focusing operation on the subject are repeated once again, and the AF signal acquisition operation in the first field is completed.
さらに、信号レベル読み出し期間において、タイミングt13から、垂直制御回路26は、第1フィールドおよび第2フィールドの光信号の読み出し動作と同様に、第3フィールドの光信号の読み出し動作を行う。そして、信号レベル読み出し期間における光信号の読み出しと光信号の読み出し中に行われるAF用信号の取得の動作を終了する。
Further, in the signal level readout period, from timing t13, the
ここで、第1フィールド〜第3フィールドの単位画素28から読み出されたそれぞれの光信号は、CDS部25を介して水平走査回路27によってA/D変換部22に出力にされ、A/D変換部22によってデジタル信号に変換された後に、KTCノイズ除去部23に出力される。そして、KTCノイズ除去部23において、リセットレベル読み出し期間に記憶したノイズ信号と、信号レベル読み出し期間に読み出された光信号との差分処理を行い、KTCノイズが除去されたデジタル画像信号を、撮像部2から出力する画像信号として、画像処理部3およびAF評価値演算部4に出力する。
Here, the respective optical signals read from the
上記に述べたように、本第1の実施形態による撮像装置100における撮像部2の第2の駆動タイミングでは、撮像部2がグローバルシャッタ動作を行うときに、画素部24を複数のフィールドに分割してノイズ信号を取得する。そして、最後にノイズ信号を取得するフィールドの単位画素28を用いてAF用信号を取得してから、そのフィールドのノイズ信号を取得するように駆動することができる。これにより、撮像装置100の露光期間に近いタイミングまで、AF用信号の取得と合焦動作とを行うことができ、被写体の移動などによる合焦精度の低下を抑えることができる。
As described above, at the second drive timing of the
また、本第2の駆動タイミングでは、画素部24を複数のフィールドに分割して光信号を取得する。そして、最初に光信号を読み出すフィールドの光信号の読み出し動作が終了した後に、そのフィールドの単位画素28を用いてAF用信号を取得するように駆動することができる。これにより、撮像装置100の露光期間に近いタイミングから、定期的にAF用信号の取得と合焦動作とを行うことができ、例えば、連続して撮影を行う連写時において、2回目以降の撮影における合焦動作を早いタイミングで再開することができる。このことにより、連写時の合焦動作が遅くなり、連続撮影の撮影間隔が長くなるという従来の駆動タイミングにおける問題を解決し、連写時の合焦精度を改善することができる。
Further, at the second drive timing, the
なお、本第2の駆動タイミングでは、第1フィールドおよび第2フィールドのリセット動作に続いて、第3フィールドによるAF用信号の取得と第3フィールドのリセット動作を行う場合について説明したが、駆動条件を変更することもできる。例えば、第3フィールドを用いたAF用信号の取得を、第1フィールドのリセット動作(ノイズ信号読み出し)後と第2フィールドのリセット動作(ノイズ信号読み出し)後との両方のタイミングで行うこともできる。また、本第2の駆動タイミングでは、第3フィールドによるAF用信号の取得動作を2回行う場合について説明したが、AF用信号の取得動作の回数を他の回数とすることもできる。 In the second drive timing, the case where the acquisition of the AF signal by the third field and the reset operation of the third field are performed following the reset operation of the first field and the second field has been described. Can also be changed. For example, the AF signal using the third field can be acquired at both the timing after the reset operation (noise signal readout) in the first field and after the reset operation (noise signal readout) in the second field. . Further, in the second drive timing, the case where the AF signal acquisition operation in the third field is performed twice has been described, but the number of AF signal acquisition operations may be set to another number.
また、本第2の駆動タイミングでは、第1フィールドおよび第2フィールドの光信号の読み出し動作に続いて、第1フィールドによるAF用信号の取得と第3フィールドの光信号の読み出し動作を行う場合について説明したが、駆動条件を変更することもできる。例えば、第1フィールドを用いたAF用信号の取得を、第1フィールドの光信号の読み出し動作後と第2フィールドの光信号の読み出し動作後との両方のタイミングで行うこともできる。また、本第2の駆動タイミングでは、第1フィールドによるAF用信号の取得動作を2回行う場合について説明したが、AF用信号の取得動作の回数を他の回数とすることもできる。 Further, at the second drive timing, after the first field and second field optical signal read operations, the AF signal acquisition by the first field and the third field optical signal read operation are performed. As described above, the driving conditions can be changed. For example, the acquisition of the AF signal using the first field can be performed at both the timing after the reading operation of the optical signal of the first field and the reading operation of the optical signal of the second field. Further, in the second drive timing, the case where the AF signal acquisition operation by the first field is performed twice has been described, but the number of AF signal acquisition operations may be set to another number.
<第3の駆動タイミング>
次に、本第1の実施形態の撮像部の別の駆動タイミングについて説明する。図5は、本第1の実施形態による撮像装置100における撮像部2の第3の駆動タイミングの概略を示したタイミングチャートである。図5に示した第3の駆動タイミングは、図4に示した第2の駆動タイミングにおいて、リセットレベル読み出し期間におけるAF用信号の取得動作と、信号レベル読み出し期間におけるAF用信号の取得動作とを各フィールドのリセット動作および光信号の読み出し動作の間にそれぞれ行う駆動方法である。
<Third drive timing>
Next, another drive timing of the imaging unit of the first embodiment will be described. FIG. 5 is a timing chart showing an outline of the third drive timing of the
なお、図5に示した第3の駆動タイミングにおける行選択信号SEL、行リセット信号RES、行転送信号TX1、PDリセット信号TX2の符号後の“():括弧”内の“L”に続く数字は、図3に示した第1の駆動タイミングおよび図4に示した第2の駆動タイミングと同様に、単位画素28の行を表す。また、図5に示した第3の駆動タイミングにおいても、図3に示した第1の駆動タイミングおよび図4に示した第2の駆動タイミングと同様に、3つのフィールドに分けて駆動する。
Note that the numbers following “L” in “(): brackets” after the sign of the row selection signal SEL, row reset signal RES, row transfer signal TX1, and PD reset signal TX2 at the third drive timing shown in FIG. Represents a row of the
そして、リセットレベル読み出し期間においては、第3フィールドの単位画素28から出力される画素信号をAF評価値演算部4がAF評価値を算出するための画像信号とする。また、信号レベル読み出し期間においては、第1フィールドの単位画素28から出力される画素信号をAF評価値演算部4がAF評価値を算出するための画像信号とする。
In the reset level readout period, the pixel signal output from the
なお、リセットレベル読み出し期間におけるリセット動作とAF用信号の取得動作、露光期間における露光動作、および信号レベル読み出し期間における光信号の読み出し動作とAF用信号の取得動作は、図4に示した第2の駆動タイミングと同様であるため、詳細な説明を省略する。従って、図5に示した第3の駆動タイミングにおいては、各動作を行う順番についてのみ説明する。 Note that the reset operation and AF signal acquisition operation in the reset level readout period, the exposure operation in the exposure period, and the optical signal readout operation and AF signal acquisition operation in the signal level readout period are the second shown in FIG. Since this is the same as the drive timing, detailed description is omitted. Therefore, in the third drive timing shown in FIG. 5, only the order of performing each operation will be described.
最初に、ノイズ信号の読み出しとノイズ信号の読み出し中に行われるAF用信号の取得とについて説明する。レリーズボタンが押下され、撮像装置100が静止画像の撮影を開始すると、まず、リセットレベル読み出し期間(タイミングt1〜タイミングt9)において、フィールド毎のリセット動作と、第3フィールドによるAF用信号の取得動作とが行われる。
First, the reading of the noise signal and the acquisition of the AF signal performed during the reading of the noise signal will be described. When the release button is pressed and the
このリセットレベル読み出し期間では、最初に、垂直制御回路26は、タイミングt1から、第1フィールドのリセット動作を行う。そして、タイミングt2から、第3フィールドによるAF用信号の取得動作を行う。続いて、タイミングt4から、第2フィールドのリセット動作を行う。そして、タイミングt5から、第3フィールドによるAF用信号の取得動作を行う。最後に、タイミングt7から、第3フィールドのリセット動作を行う。
In this reset level read period, first, the
続いて、信号レベル読み出し期間における光信号の読み出しと光信号の読み出し中に行われるAF用信号の取得とについて説明する。信号レベル読み出し期間(タイミングt11〜タイミングt18)において、フィールド毎の光信号の読み出し動作と、第1フィールドによるAF用信号の取得動作とが行われる。 Subsequently, reading of an optical signal in a signal level reading period and acquisition of an AF signal performed during reading of the optical signal will be described. In the signal level readout period (timing t11 to timing t18), the optical signal readout operation for each field and the AF signal acquisition operation in the first field are performed.
この信号レベル読み出し期間では、最初に、垂直制御回路26は、タイミングt11から、第1フィールドの光信号の読み出し動作を行う。そして、タイミングt12から、第1フィールドによるAF用信号の取得動作を行う。続いて、タイミングt14から、第2フィールドの光信号の読み出し動作を行う。そして、タイミングt15から、第1フィールドによるAF用信号の取得動作を行う。最後に、タイミングt17から、第3フィールドの光信号の読み出し動作を行う。
In this signal level readout period, first, the
上記に述べたように、本第1の実施形態による撮像装置100における撮像部2の第3の駆動タイミングでは、リセットレベル読み出し期間において、第3フィールドを用いたAF用信号の取得を、第1フィールドのリセット動作後と第2フィールドのリセット動作後との両方のタイミングで行うことができる。また、信号レベル読み出し期間において、第1フィールドを用いたAF用信号の取得を、第1フィールドの光信号の読み出し動作後と第2フィールドの光信号の読み出し動作後との両方のタイミングで行うことができる。これにより、撮像装置100の露光期間に近いタイミングまで、AF用信号の取得と合焦動作とを行うことができ、撮像装置100の露光期間に近いタイミングから、AF用信号の取得と合焦動作とを再開することができる。このことにより、被写体の移動などによる合焦精度の低下を抑え、さらに、連写時の合焦精度を改善することができる。
As described above, at the third drive timing of the
なお、本第3の駆動タイミングでは、第3フィールドによるAF用信号の取得動作および第1フィールドによるAF用信号の取得動作をそれぞれ2回行う場合について説明したが、それぞれのAF用信号の取得動作の回数を他の回数とすることもできる。 In the third drive timing, the case where the AF signal acquisition operation by the third field and the AF signal acquisition operation by the first field are each performed twice has been described. However, each AF signal acquisition operation is described above. The number of times can also be other times.
上記に述べたように、本第1の実施形態によれば、リセットレベル読み出し期間において、リセット動作が終了していないフィールド(本第1の実施形態においては、第3フィールド)を用いてAF評価値を算出するためのAF用信号の取得を行うことができる。これにより、撮像装置の露光期間に近いタイミングまで、AF用信号の取得と合焦動作とを行うことができ、被写体の移動などによる合焦精度の低下を抑えることができる。 As described above, according to the first embodiment, the AF evaluation is performed using the field (the third field in the first embodiment) in which the reset operation is not completed in the reset level reading period. An AF signal for calculating the value can be acquired. Thereby, the acquisition of the AF signal and the focusing operation can be performed until the timing close to the exposure period of the imaging apparatus, and a decrease in focusing accuracy due to movement of the subject can be suppressed.
また、本第1の実施形態によれば、信号レベル読み出し期間において、光信号の読み出し動作が終了したフィールド(本第1の実施形態においては、第1フィールド)を用いてAF評価値を算出するためのAF用信号の取得を行う。これにより、撮像装置の露光期間に近いタイミングから、AF用信号の取得と合焦動作と再開することができ、連写時の合焦精度を改善することができる。 In addition, according to the first embodiment, the AF evaluation value is calculated using the field (the first field in the first embodiment) in which the optical signal read operation is completed in the signal level read period. For this purpose, an AF signal is acquired. As a result, the AF signal acquisition and the focusing operation can be restarted from the timing close to the exposure period of the imaging apparatus, and the focusing accuracy during continuous shooting can be improved.
<第2の実施形態>
次に、本発明の別の実施形態について説明する。図6は、本第2の実施形態による撮像装置における撮像部の概略構成を示したブロック図である。また、図7は、本第2の実施形態による撮像装置における撮像部内に備えるグローバルシャッタ機能を持ったMOS型撮像素子の単位画素の構成の一例を示したブロック図である。なお、図6に示した撮像部20は、図1に示した撮像装置100に備えた撮像部2に代わって撮像装置内に備えられる撮像部である。また、図7に示した単位画素208は、図2に示した撮像部2に備えた画素部24内の単位画素28に代わるMOS型撮像素子である。従って、以下の説明においては、図6に示した撮像部20が、図1に示した撮像装置100に備えられるものとし、図1に示した撮像装置100、図2に示した撮像部2、および図10に示した単位画素28内の構成要素と同様の構成要素には、同一の符号を付与して説明を省略する。
<Second Embodiment>
Next, another embodiment of the present invention will be described. FIG. 6 is a block diagram illustrating a schematic configuration of an imaging unit in the imaging apparatus according to the second embodiment. FIG. 7 is a block diagram showing an example of the configuration of a unit pixel of a MOS type image pickup device having a global shutter function provided in the image pickup unit in the image pickup apparatus according to the second embodiment. The
図6において、撮像部20は、グローバルシャッタ機能を持ったMOS型の固体撮像装置である画素部204と、垂直制御回路206と、静止画用出力回路201と、AF用出力回路202とを備えている。
In FIG. 6, the
撮像部20は、レンズ1によって結像された被写体の光学像を光電変換し、被写体光に応じた画像信号(デジタル信号)を出力する。また、撮像部20は、図2に示した撮像部2と同様に、全ての単位画素208の露光開始時刻および露光終了時刻を同一とすることができるグローバルシャッタ機能を有しており、露光制御部7による駆動制御によって、グローバルシャッタ動作を行う。また、撮像部20は、単位画素208の行単位で露光および画素信号の読み出しを順次行うローリングシャッタ機能も有しており、露光制御部7による駆動制御によって、ローリングシャッタ動作を行う。そして、撮像部20は、グローバルシャッタ動作またはローリングシャッタ動作によって得た画像信号を、画像処理部3およびAF評価値演算部4に出力する。なお、撮像部20は、画素部204から読み出した光信号およびノイズ信号を2つの出力回路(静止画用出力回路201、AF用出力回路202)からそれぞれ出力する多線読み出しの構成となっている。
The
画素部204は、複数の単位画素208が、行方向および列方向(図6においては、9行9列)の2次元状に配列されている。単位画素208は、図7に示すように、フォトダイオードPD、信号蓄積部FD、転送トランジスタMtx1、リセットトランジスタMtx2、増幅トランジスタMa、選択トランジスタMb1、選択トランジスタMb2、リセットトランジスタMrから構成される。なお、図7に示した単位画素の構成は、図10に示した単位画素の構成に対して、選択トランジスタMbが、選択トランジスタMb1と選択トランジスタMb2との2つの構成になっていることが異なる。また、この構成に伴って、垂直制御回路206から入力される行選択信号SELが、行選択信号SEL1と行選択信号SEL2とになり、単位画素208の垂直転送線VTLが、垂直転送線VTL1と垂直転送線VTL2とになっている。この構成によって、画素部204は、異なる2つの行の単位画素208からの画素信号を、垂直転送線VTL1と垂直転送線VTL2とに同時に出力することができる。
In the
フォトダイオードPD、信号蓄積部FD、転送トランジスタMtx1、リセットトランジスタMtx2、増幅トランジスタMa、リセットトランジスタMrは、図10に示したMOS型撮像素子の構成要素とそれぞれ同様の機能である。また、選択トランジスタMb1は、増幅トランジスタMaによって増幅されたフォトダイオードPDの信号電荷を、行選択信号SEL1に応じて選択し、単位画素208の出力信号線である垂直転送線VTL1に出力する。また、選択トランジスタMb2は、増幅トランジスタMaによって増幅されたフォトダイオードPDの信号電荷を、行選択信号SEL2に応じて選択し、単位画素208の出力信号線である垂直転送線VTL2に出力する。
The photodiode PD, the signal storage unit FD, the transfer transistor Mtx1, the reset transistor Mtx2, the amplification transistor Ma, and the reset transistor Mr have functions similar to those of the components of the MOS type image pickup device illustrated in FIG. The selection transistor Mb1 selects the signal charge of the photodiode PD amplified by the amplification transistor Ma according to the row selection signal SEL1, and outputs the signal charge to the vertical transfer line VTL1 that is an output signal line of the
垂直制御回路206は、画素部204に配列された単位画素208を行単位で制御するための制御信号(行選択信号SEL1、行選択信号SEL2、行リセット信号RES、行転送信号TX1、PDリセット信号TX2)を画素部204の行毎に出力する。また、垂直走査回路206は、単位画素208をリセットするためのリセット制御部、および単位画素208から信号を読み出すための読み出し制御部を含んでいる。また、垂直制御回路206は、AF用信号読み出し制御部と、ノイズ信号/光信号読み出し制御部とを兼ね備えている。この垂直制御回路206によって選択された行の単位画素208から出力された信号は、列毎に設けられている単位画素208の出力信号線である垂直転送線VTL1または垂直転送線VTL2のいずれか選択された出力信号線に出力される。
The
静止画用出力回路201は、垂直転送線VTL1を介して転送されてくる画素部204からの画素信号を、静止画用の画像信号として画像処理部3に出力する。静止画用出力回路201は、図2に示した撮像部2の構成要素の内、例えば、CDS部25、水平走査回路27、A/D変換部22、KTCノイズ除去部23が含まれた構成である。この静止画用出力回路201の構成においては、画素部204から読み出された画素信号から、KTCノイズ除去の処理が行われたデジタル画像信号が、画像処理部3に出力される。
The still
AF用出力回路202は、垂直転送線VTL2を介して転送されてくる画素部204からの画素信号を、AF用の画像信号としてAF評価値演算部4に出力する。AF用出力回路202は、図2に示した撮像部2の構成要素の内、例えば、CDS部25、水平走査回路27、A/D変換部22が含まれた構成である。このAF用出力回路202の構成においては、画素部204から読み出された画素信号から、相関二重サンプリングの処理が行われたデジタル画像信号が、AF評価値演算部4に出力される。
The
<第1の駆動タイミング>
次に、本第2の実施形態の撮像部の駆動タイミングについて説明する。図8は、本第2の実施形態による撮像装置100における撮像部20の第1の駆動タイミングの概略を示したタイミングチャートである。図8に示した第1の駆動タイミングは、撮像部20がグローバルシャッタ動作を行うときに、露光期間に近いタイミングまで画素信号を取得することにより、AF評価値演算部4がAF評価値を算出するための画像信号を取得するための駆動方法である。
<First drive timing>
Next, the drive timing of the imaging unit of the second embodiment will be described. FIG. 8 is a timing chart showing an outline of the first drive timing of the
なお、撮像部20は、図1に示したように、露光制御部7によってその駆動が制御されるが、図8に示した第1の駆動タイミングにおいては、露光制御部7による駆動制御に応じて、垂直制御回路206から出力される画素部204の制御信号(行選択信号SEL1、行選択信号SEL2、行リセット信号RES、行転送信号TX1、PDリセット信号TX2)を示す。また、図8において、行選択信号SEL1、行選択信号SEL2、行リセット信号RES、行転送信号TX1、PDリセット信号TX2の符号後の“():括弧”内の“L”に続く数字は、図3〜図5に示した第1の実施形態の駆動タイミングと同様に、単位画素208の行を表す。
As shown in FIG. 1, the driving of the
また、図8に示した第1の駆動タイミングでは、図6に示した画素部204内に配列された1行目〜9行目までの単位画素208を、図3〜図5に示した第1の実施形態の駆動タイミングと同様に、行毎に順次1組(第1フィールド)〜3組(第3フィールド)までの3つのフィールドに分けて制御する場合を示す。そして、3つのフィールドの内、1つのフィールドの単位画素208から出力される画素信号を、AF評価値演算部4がAF評価値を算出するための画像信号とする場合を示す。
Further, at the first drive timing shown in FIG. 8, the
なお、3つのフィールドは、図3〜図5に示した第1の実施形態の駆動タイミングと同様に、画素部204の1行目と4行目と7行目とに配列された単位画素208を第1フィールドとし、画素部204の2行目と5行目と8行目とに配列された単位画素208を第2フィールドとし、画素部204の3行目と6行目と9行目とに配列された単位画素208を第3フィールドとする。そして、第3フィールドの単位画素208から出力される画素信号を、AF評価値演算部4がAF評価値を算出するための画像信号とする。
The three fields are the
以下に、ノイズ信号の読み出しと、ノイズ信号の読み出しと同時に行われるAF用信号の取得とについて説明する。最初に、レリーズボタンが押下され、撮像装置100が静止画像の撮影を開始すると、まず、リセットレベル読み出し期間(タイミングt1〜タイミングt4)において、各単位画素208のリセット動作を行い、各単位画素208のリセット信号を読み出す。ただし、図8に示した第1の駆動タイミングでは、フィールド毎にリセット動作が行われる。
Hereinafter, reading of a noise signal and acquisition of an AF signal performed simultaneously with reading of the noise signal will be described. First, when the release button is pressed and the
このリセットレベル読み出し期間では、最初に、タイミングt1から、垂直制御回路206は、第1フィールドのリセット動作を行う。第1フィールドのリセット動作では、まず、1行目の行選択信号SEL1(L01)を“H”レベルとして、1行目の単位画素208の増幅トランジスタMaと垂直転送線VTL1とを接続する。また、このとき、1行目の行リセット信号RES(L01)の“H”レベルのパルス(リセットパルス)を1行目の単位画素208のリセットトランジスタMrに印加する。このリセットパルスによって、1行目の単位画素208のリセットトランジスタMrがON状態となり、1行目の単位画素208の信号蓄積部FDおよび増幅トランジスタMaの入力部がリセットされる。そして、1行目の単位画素208の増幅トランジスタMaから出力される1行目の単位画素208の信号蓄積部FDのリセットレベルの信号を1行目の単位画素208のノイズ信号として読み出す。そして、1行目の行選択信号SEL1(L01)を“L”レベルに戻して、1行目の単位画素208の増幅トランジスタMaと垂直転送線VTL1との接続を切り離す。
In this reset level read period, first, from the timing t1, the
なお、リセットレベル読み出し期間において、第1フィールドの行転送信号TX1は“L”レベル、PDリセット信号TX2は“H”レベルである。従って、第1フィールドの単位画素208内では、リセットトランジスタMtx2のON状態によって、フォトダイオードPDはリセットされており、転送トランジスタMtx1のOFF状態によって、フォトダイオードPDのリセットされた信号電荷が、信号蓄積部FDおよび増幅トランジスタMaの入力部に出力されていない状態である。
In the reset level read period, the row transfer signal TX1 in the first field is at the “L” level, and the PD reset signal TX2 is at the “H” level. Accordingly, in the
また、このリセットレベル読み出し期間において、1行目の単位画素208のノイズ信号の読み出しと同時に、タイミングt1から、垂直制御回路206は、リセット動作が終了していない第3フィールドを用いてAF評価値を算出するためのAF用信号の取得を行う。なお、第3フィールドによるAF用信号の取得では、KTCノイズを抑圧するためにローリングシャッタ動作で画像信号の取得するものとする。
In the reset level readout period, simultaneously with the readout of the noise signal of the
第3フィールドによるAF用信号の取得動作では、まず、予め3行目のPDリセット信号TX2(L03)を“L”レベルとすることにより、3行目の単位画素208のリセットトランジスタMtx2をOFF状態として、3行目の単位画素208のフォトダイオードPDのリセットを解除しておく。これにより、フォトダイオードPDの露光時間が所定のAF用信号レベルとなるように、被写体光の露光が開始されている。そして、3行目の行選択信号SEL2(L03)を“H”レベルとして、3行目の単位画素208の増幅トランジスタMaと垂直転送線VTL2とを接続する。また、このとき、3行目の行リセット信号RES(L03)の“H”レベルのパルス(リセットパルス)を3行目の単位画素208のリセットトランジスタMrに印加する。このリセットパルスによって、3行目の単位画素208のリセットトランジスタMrがON状態となり、3行目の単位画素208の信号蓄積部FDおよび増幅トランジスタMaの入力部がリセットされ、垂直転送線VTL2から3行目の信号蓄積部FDのリセットレベルの信号が、3行目の単位画素208のノイズ信号として読み出される。
In the AF signal acquisition operation in the third field, first, the PD reset signal TX2 (L03) in the third row is set to the “L” level in advance to turn off the reset transistor Mtx2 of the
その後、所定の露光時間が経過した後に、3行目の単位画素208の行転送信号TX1(L03)の“H”レベルのパルス(転送パルス)を3行目の単位画素208の転送トランジスタMtx1に印加する。この転送パルスによって、3行目の単位画素208の転送トランジスタMtx1がON状態となり、3行目の単位画素208のフォトダイオードPDで発生した信号電荷が、3行目の単位画素208の信号蓄積部FDに転送され、垂直転送線VTL2から3行目の信号蓄積部FDのAF用信号レベルの信号が、3行目の単位画素208のAF用信号として読み出される。その後、3行目の単位画素208の行選択信号SEL2(L03)を“L”レベルに戻して、3行目の単位画素208の増幅トランジスタMaと垂直転送線VTL2との接続を切り離す。同時に、3行目の単位画素208のPDリセット信号TX2(L03)を“H”レベルに戻して、3行目の単位画素208のフォトダイオードPDをリセット状態とする。
Thereafter, after a predetermined exposure time has elapsed, an “H” level pulse (transfer pulse) of the row transfer signal TX1 (L03) of the third
ここで、3行目の単位画素208から読み出されたAF用信号とノイズ信号とは、AF用出力回路202でKTCノイズを除去するための相関二重サンプリングの処理が行われた後、AF用のデジタル画像信号が、AF評価値演算部4に出力される。
Here, the AF signal and noise signal read from the
同様に、第1フィールドの4行目の行選択信号SEL1(L04)と行リセット信号RES(L04)とによる4行目の単位画素208のノイズ信号の読み出しと同時に、第3フィールドの6行目の行選択信号SEL2(L06)と行リセット信号RES(L06)と行転送信号TX1(L06)とPDリセット信号TX2(L06)とによる6行目の単位画素208のAF用信号の読み出しが行われる。また、同様に、第1フィールドの7行目の行選択信号SEL1(L07)と行リセット信号RES(L07)とによる7行目の単位画素208のノイズ信号の読み出しと同時に、第3フィールドの9行目の行選択信号SEL2(L09)と行リセット信号RES(L09)と行転送信号TX1(L09)とPDリセット信号TX2(L09)とによる9行目の単位画素208のAF用信号の読み出しが行われる。このようにして、第1フィールドのリセット動作と同時に、第3フィールドを用いて取得したAF用のデジタル画像信号が、AF評価値演算部4に出力される。
Similarly, simultaneously with the readout of the noise signal of the
そして、AF評価値演算部4では、第3フィールドのAF用のデジタル画像信号に基づいてAF評価値を演算し、算出されたAF評価値をカメラ制御部10に出力する。これにより、カメラ制御部10からAF制御部8にAF制御指令が出力され、AF制御部8が入力されたAF制御指令に基づいてレンズ1に備えたフォーカスレンズを駆動して、被写体への合焦動作が行われる。
Then, the AF evaluation value calculation unit 4 calculates an AF evaluation value based on the digital image signal for AF in the third field, and outputs the calculated AF evaluation value to the
その後、タイミングt2から、垂直制御回路206は、2行目と5行目と8行目との単位画素208のノイズ信号を読み出すことによって、第2フィールドのリセット動作を行う。同時に、第3フィールドを用いてAF用信号の取得動作が行われ、取得したAF用のデジタル画像信号が、AF評価値演算部4に出力される。これにより、被写体への合焦動作が繰り返される。
Thereafter, from timing t2, the
さらに、リセットレベル読み出し期間において、タイミングt3から、垂直制御回路206は、第1フィールドおよび第2フィールドのリセット動作と同様に、3行目と6行目と9行目との単位画素208のノイズ信号を読み出すことによって、第3フィールドのリセット動作を行う。そして、リセットレベル読み出し期間におけるノイズ信号の読み出しと、ノイズ信号の読み出しと同時に行われるAF用信号の取得の動作を終了する。
Further, in the reset level readout period, from the timing t3, the
ここで、第1フィールド〜第3フィールドの単位画素208から読み出されたそれぞれのノイズ信号は、静止画用出力回路201内のKTCノイズ除去部23に記憶される。
Here, each noise signal read from the
続いて、露光期間(タイミングt5〜タイミングt6)において、全ての行の単位画素208のフォトダイオードPDを一括して露光する。この露光期間では、まず、タイミングt5において、垂直制御回路206は、全ての行の単位画素208のPDリセット信号TX2(L01〜L09)を同時に“L”レベルとすることにより、単位画素208内のリセットトランジスタMtx2をOFF状態とする。これにより、全ての単位画素208のフォトダイオードPDのリセットが解除され、フォトダイオードPDが被写体光の露光を同時に開始する。そして、所定の露光時間が経過した後、タイミングt6において、垂直制御回路206は、全ての行の単位画素208の行転送信号TX1(L01〜L09)により“H”レベルのパルス(転送パルス)を全ての単位画素208の転送トランジスタMtx1に印加する。この転送パルスによって、全ての単位画素208の転送トランジスタMtx1がON状態となり、単位画素208のフォトダイオードPDで発生した信号電荷が、各行同時にそれぞれの単位画素208の信号蓄積部FDに転送され、全ての単位画素208の露光が終了する。その後、全ての行の単位画素208のPDリセット信号TX2(L01〜L09)を同時に“H”レベルとすることにより、単位画素208内のリセットトランジスタMtx2をON状態として、全ての単位画素208のフォトダイオードPDをリセット状態に戻す。
Subsequently, in the exposure period (timing t5 to timing t6), the photodiodes PD of the
続いて、最後に、信号レベル読み出し期間(タイミングt7〜タイミングt10)において、フィールド毎に各行の単位画素208を順次走査して、単位画素208の信号蓄積部FDに転送された信号電荷に応じた光信号を読み出す。
Subsequently, finally, in the signal level readout period (timing t7 to timing t10), the
この信号レベル読み出し期間では、最初に、タイミングt7から、垂直制御回路206は、第1フィールドの光信号の読み出し動作を行う。第1フィールドの光信号の読み出し動作では、まず、1行目の行選択信号SEL1(L01)を“H”レベルとして、1行目の単位画素208の増幅トランジスタMaと垂直転送線VTL1とを接続する。これにより、1行目の単位画素208の垂直転送線VTL1から1行目の信号蓄積部FDに転送された信号電荷の信号レベルに応じた光信号が読み出される。その後、1行目の単位画素208の行選択信号SEL1(L01)を“L”レベルに戻して、1行目の単位画素208の増幅トランジスタMaと垂直転送線VTL1との接続を切り離す。同様に、第1フィールドの4行目の行選択信号SEL1(L04)によって4行目の単位画素208の光信号を読み出し、7行目の行選択信号SEL1(L07)によって7行目の単位画素208の光信号の読み出しを行い、第1フィールドの光信号の読み出し動作を終了する。
In this signal level readout period, first, from timing t7, the
なお、信号レベル読み出し期間において、第1フィールドの行転送信号TX1は“L”レベル、PDリセット信号TX2は“H”レベルである。従って、リセットレベル読み出し期間と同様に、第1フィールドの単位画素208内では、リセットトランジスタMtx2のON状態によって、フォトダイオードPDはリセットされており、転送トランジスタMtx1のOFF状態によって、フォトダイオードPDのリセットされた信号電荷が、信号蓄積部FDおよび増幅トランジスタMaの入力部に出力されていない状態である。また、信号レベル読み出し期間において、第1フィールドの行リセット信号RESは“L”レベルである。従って、第1フィールドの単位画素208内では、リセットトランジスタMrのOFF状態によって、信号蓄積部FDおよび増幅トランジスタMaの入力部がリセットされていない状態である。
In the signal level read period, the row transfer signal TX1 in the first field is at the “L” level, and the PD reset signal TX2 is at the “H” level. Accordingly, as in the reset level readout period, the photodiode PD is reset by the ON state of the reset transistor Mtx2 in the
続いて、垂直制御回路206は、タイミングt8から第2フィールドの光信号の読み出し動作を行い、タイミングt9から第3フィールドの光信号の読み出し動作を行う。なお、第2フィールドの光信号の読み出し動作および第3フィールドの光信号の読み出し動作は、第1フィールドの光信号の読み出し動作と同様であるため、説明を省略する。
Subsequently, the
ここで、第1フィールド〜第3フィールドの単位画素208から読み出されたそれぞれの光信号は、静止画用出力回路201内のKTCノイズ除去部23において、リセットレベル読み出し期間に記憶したノイズ信号と、信号レベル読み出し期間に読み出された光信号との差分処理を行い、KTCノイズが除去されたデジタル画像信号を、撮像部20から出力する画像信号として、画像処理部3に出力する。
Here, each optical signal read from the
以降、撮像部20から出力する画像信号に基づいて、撮像装置100におけるそれぞれの処理が行われる。
Thereafter, each process in the
上記に述べたように、本第2の実施形態による撮像装置100における撮像部20の第1の駆動タイミングでは、撮像部20がグローバルシャッタ動作を行うときに、画素部204を複数のフィールドに分割してノイズ信号を取得する。そして、最後にノイズ信号を取得するフィールドの単位画素208を用いてAF用信号を取得してから、そのフィールドのノイズ信号を取得するように駆動することができる。これにより、撮像装置100の露光期間に近いタイミングまで、AF用信号の取得と合焦動作とを行うことができ、被写体の移動などによる合焦精度の低下を抑えることができる。
As described above, at the first drive timing of the
また、本第1の駆動タイミングでは、リセット動作を行っているフィールドと別のフィールドを用いてAF用信号の取得動作を行うことによって、ノイズ信号読み出しとAF用信号の取得とを同時に行うことができる。これにより、合焦動作を行った状態でもノイズ信号を取得するリセットレベル読み出し期間の時間を短縮することができる。このことにより、レリーズボタンが押下され、撮像装置100が静止画像の撮影を開始してから被写体への合焦動作を行うことができ、かつ、実際に撮影される被写体の露光をするまでの時間が短くなり、シャッタの遅れ時間(シャッタタイムラグ)を少なくすることができる。また、このことにより、例えば、連写時における撮影枚数を多くすることができる。
Further, at the first drive timing, the noise signal reading and the AF signal acquisition can be performed simultaneously by performing the AF signal acquisition operation using a field different from the field in which the reset operation is being performed. it can. Thereby, it is possible to reduce the time of the reset level readout period for acquiring the noise signal even when the focusing operation is performed. As a result, when the release button is pressed and the
<第2の駆動タイミング>
次に、本第2の実施形態の撮像部の別の駆動タイミングについて説明する。図9は、本第2の実施形態による撮像装置100における撮像部20の第2の駆動タイミングの概略を示したタイミングチャートである。図9に示した第2の駆動タイミングは、撮像部20がグローバルシャッタ動作を行うときに、露光期間に近いタイミングまで画素信号を取得し、さらに、露光期間に近いタイミングから画素信号の取得を開始することにより、AF評価値演算部4がAF評価値を算出するための画像信号を取得するための駆動方法である。
<Second drive timing>
Next, another drive timing of the imaging unit of the second embodiment will be described. FIG. 9 is a timing chart showing an outline of the second drive timing of the
なお、図9に示した第2の駆動タイミングにおける行選択信号SEL1、行選択信号SEL2、行リセット信号RES、行転送信号TX1、PDリセット信号TX2の符号後の“():括弧”内の“L”に続く数字は、図8に示した第1の駆動タイミングと同様に、単位画素208の行を表す。また、図9に示した第2の駆動タイミングにおいても、図8に示した第1の駆動タイミングと同様に、3つのフィールドに分けて駆動する。
Note that “():“ in parentheses ”after the sign of the row selection signal SEL1, the row selection signal SEL2, the row reset signal RES, the row transfer signal TX1, and the PD reset signal TX2 at the second drive timing shown in FIG. The numbers following L ″ represent the row of
そして、リセットレベル読み出し期間においては、第3フィールドの単位画素208から出力される画素信号をAF評価値演算部4がAF評価値を算出するための画像信号とする。また、信号レベル読み出し期間においては、第1フィールドの単位画素208から出力される画素信号をAF評価値演算部4がAF評価値を算出するための画像信号とする。
In the reset level readout period, the pixel signal output from the
なお、リセットレベル読み出し期間におけるリセット動作とAF用信号の取得動作、および露光期間における露光動作は、図8に示した第1の駆動タイミングと同様であるため、説明を省略する。 Note that the reset operation, the AF signal acquisition operation in the reset level readout period, and the exposure operation in the exposure period are the same as the first drive timing shown in FIG.
以下に、信号レベル読み出し期間における光信号の読み出しと、光信号の読み出しと同時に行われるAF用信号の取得とについて説明する。信号レベル読み出し期間(タイミングt7〜タイミングt10)においては、図8に示した第1の駆動タイミングにおける信号レベル読み出し期間(タイミングt7〜タイミングt10)と同様に、フィールド毎に各行の単位画素208を順次走査して、単位画素208の信号蓄積部FDに転送された信号電荷に応じた光信号を読み出す。
Hereinafter, reading of an optical signal in a signal level reading period and acquisition of an AF signal performed simultaneously with reading of the optical signal will be described. In the signal level readout period (timing t7 to timing t10), as in the signal level readout period (timing t7 to timing t10) at the first drive timing shown in FIG. Scanning is performed to read out an optical signal corresponding to the signal charge transferred to the signal storage unit FD of the
この信号レベル読み出し期間では、最初に、タイミングt7から、垂直制御回路206は、第1フィールドの光信号の読み出し動作を行う。続いて、タイミングt8から、垂直制御回路206は、第2フィールドの光信号の読み出し動作を行う。なお、第1フィールドの光信号の読み出し動作および第2フィールドの光信号の読み出し動作は、図8に示した第1の駆動タイミングと同様であるため、説明を省略する。
In this signal level readout period, first, from timing t7, the
また、この信号レベル読み出し期間において、2行目の単位画素208の光信号の読み出しと同時に、タイミングt8から、垂直制御回路206は、光信号の読み出し動作が終了した第1フィールドを用いてAF評価値を算出するためのAF用信号の取得を行う。なお、第1フィールドによるAF用信号の取得では、KTCノイズを抑圧するためにローリングシャッタ動作で画像信号の取得するものとする。
In this signal level readout period, simultaneously with the readout of the optical signal of the
第1フィールドによるAF用信号の取得動作では、まず、予め1行目のPDリセット信号TX2(L01)を“L”レベルとすることにより、1行目の単位画素208のリセットトランジスタMtx2をOFF状態として、1行目の単位画素208のフォトダイオードPDのリセットを解除しておく。これにより、フォトダイオードPDの露光時間が所定のAF用信号レベルとなるように、被写体光の露光が開始されている。そして、1行目の行選択信号SEL2(L01)を“H”レベルとして、1行目の単位画素208の増幅トランジスタMaと垂直転送線VTL2とを接続する。また、このとき、1行目の行リセット信号RES(L01)の“H”レベルのパルス(リセットパルス)を1行目の単位画素208のリセットトランジスタMrに印加する。このリセットパルスによって、1行目の単位画素208のリセットトランジスタMrがON状態となり、1行目の単位画素208の信号蓄積部FDおよび増幅トランジスタMaの入力部がリセットされ、垂直転送線VTL2から1行目の信号蓄積部FDのリセットレベルの信号が、1行目の単位画素208のノイズ信号として読み出される。
In the AF signal acquisition operation in the first field, first, the PD reset signal TX2 (L01) in the first row is set to the “L” level in advance to turn off the reset transistor Mtx2 of the
その後、所定の露光時間が経過した後に、1行目の単位画素208の行転送信号TX1(L01)の“H”レベルのパルス(転送パルス)を1行目の単位画素208の転送トランジスタMtx1に印加する。この転送パルスによって、1行目の単位画素208の転送トランジスタMtx1がON状態となり、1行目の単位画素208のフォトダイオードPDで発生した信号電荷が、1行目の単位画素208の信号蓄積部FDに転送され、垂直転送線VTL2から1行目の信号蓄積部FDのAF用信号レベルの信号が、1行目の単位画素208のAF用信号として読み出される。その後、1行目の単位画素208の行選択信号SEL2(L01)を“L”レベルに戻して、1行目の単位画素208の増幅トランジスタMaと垂直転送線VTL2との接続を切り離す。同時に、1行目の単位画素208のPDリセット信号TX2(L01)を“H”レベルに戻して、1行目の単位画素208のフォトダイオードPDをリセット状態とする。
Thereafter, after a predetermined exposure time elapses, an “H” level pulse (transfer pulse) of the row transfer signal TX1 (L01) of the
ここで、1行目の単位画素208から読み出されたAF用信号とノイズ信号とは、AF用出力回路202でKTCノイズを除去するための相関二重サンプリングの処理が行われた後、AF用のデジタル画像信号が、AF評価値演算部4に出力される。
Here, the AF signal and the noise signal read from the
同様に、第2フィールドの5行目の行選択信号SEL1(L05)による5行目の単位画素208の光信号の読み出しと同時に、第1フィールドの4行目の行選択信号SEL2(L04)と行リセット信号RES(L04)と行転送信号TX1(L04)とPDリセット信号TX2(L04)とによる4行目の単位画素208のAF用信号の読み出しが行われる。また、同様に、第2フィールドの8行目の行選択信号SEL1(L08)による8行目の単位画素208の光信号の読み出しと同時に、第1フィールドの7行目の行選択信号SEL2(L07)と行リセット信号RES(L07)と行転送信号TX1(L07)とPDリセット信号TX2(L07)とによる7行目の単位画素208のAF用信号の読み出しが行われる。このようにして、第2フィールドの光信号の読み出し動作と同時に、第1フィールドを用いて取得したAF用のデジタル画像信号が、AF評価値演算部4に出力される。
Similarly, simultaneously with the reading of the optical signal of the
そして、AF評価値演算部4では、第1フィールドのAF用のデジタル画像信号に基づいてAF評価値を演算し、算出されたAF評価値をカメラ制御部10に出力する。これにより、カメラ制御部10からAF制御部8にAF制御指令が出力され、AF制御部8が入力されたAF制御指令に基づいてレンズ1に備えたフォーカスレンズを駆動して、被写体への合焦動作が行われる。
The AF evaluation value calculation unit 4 calculates an AF evaluation value based on the digital image signal for AF in the first field, and outputs the calculated AF evaluation value to the
その後、タイミングt9から、垂直制御回路206は、3行目と6行目と9行目との単位画素208の光信号を読み出すことによって、第3フィールドの光信号の読み出し動作を行う。なお、第3フィールドの光信号の読み出し動作は、第1フィールドの光信号の読み出し動作および第2フィールドの光信号の読み出し動作と同様であるため、説明を省略する。
Thereafter, from timing t9, the
ここで、第1フィールド〜第3フィールドの単位画素208から読み出されたそれぞれの光信号は、静止画用出力回路201内のKTCノイズ除去部23において、リセットレベル読み出し期間に記憶したノイズ信号と、信号レベル読み出し期間に読み出された光信号との差分処理が行われる。そして、静止画用出力回路201は、KTCノイズが除去されたデジタル画像信号を、撮像部20から出力する画像信号として、画像処理部3に出力する。
Here, each optical signal read from the
また、この第3フィールドの光信号の読み出し動作と同時に、光信号の読み出し動作が終了した第1フィールドを用いてAF用信号の取得動作が行われ、取得したAF用のデジタル画像信号が、AF評価値演算部4に出力される。これにより、被写体への合焦動作が繰り返される。 At the same time as the optical signal readout operation for the third field, an AF signal acquisition operation is performed using the first field for which the optical signal readout operation has been completed, and the acquired digital image signal for AF becomes AF It is output to the evaluation value calculation unit 4. Thereby, the focusing operation on the subject is repeated.
上記に述べたように、本第2の実施形態による撮像装置100における撮像部20の第2の駆動タイミングでは、撮像部20がグローバルシャッタ動作を行うときに、画素部204を複数のフィールドに分割してノイズ信号を取得する。そして、最後にノイズ信号を取得するフィールドの単位画素208を用いてAF用信号を取得してから、そのフィールドのノイズ信号を取得するように駆動することができる。これにより、撮像装置100の露光期間に近いタイミングまで、AF用信号の取得と合焦動作とを行うことができ、被写体の移動などによる合焦精度の低下を抑えることができる。
As described above, at the second drive timing of the
また、本第2の駆動タイミングでは、リセット動作を行っているフィールドと別のフィールドを用いてAF用信号の取得動作を行うことによって、ノイズ信号読み出しとAF用信号の取得とを同時に行うことができる。これにより、合焦動作を行った状態でもノイズ信号を取得するリセットレベル読み出し期間の時間を短縮することができる。このことにより、レリーズボタンが押下され、撮像装置100が静止画像の撮影を開始してから被写体への合焦動作を行うことができ、かつ、実際に撮影される被写体の露光をするまでの時間が短くなり、シャッタの遅れ時間(シャッタタイムラグ)を少なくすることができる。また、このことにより、例えば、連写時における撮影枚数を多くすることができる。
In the second drive timing, the noise signal reading and the AF signal acquisition can be performed simultaneously by performing the AF signal acquisition operation using a field different from the field in which the reset operation is being performed. it can. Thereby, it is possible to reduce the time of the reset level readout period for acquiring the noise signal even when the focusing operation is performed. As a result, when the release button is pressed and the
また、本第2の駆動タイミングでは、画素部204を複数のフィールドに分割して光信号を取得する。そして、最初に光信号を読み出すフィールドの光信号の読み出し動作が終了した後に、そのフィールドの単位画素208を用いてAF用信号を取得するように駆動することができる。これにより、撮像装置100の露光期間に近いタイミングから、定期的にAF用信号の取得と合焦動作とを行うことができ、例えば、連写時において、2回目以降の撮影における合焦動作を早いタイミングで再開することができる。このことにより、連写時の合焦動作が遅くなり、連続撮影の撮影間隔が長くなるという従来の駆動タイミングにおける問題を解決し、連写時の合焦精度を改善することができる。
Further, at the second drive timing, the
上記に述べたとおり、本発明を実施するための形態によれば、グローバルシッター機能を持った固体撮像装置の画素部を複数のフィールドに分割し、露光前のノイズ信号を取得する際に、最後にノイズ信号を取得するフィールドの単位画素を用いて画像信号の取得することができる。これにより、固体撮像装置の露光期間に近いタイミングまで画像信号を取得することができ、撮像装置の機能を向上することができる。例えば、撮像装置によって撮影する被写体を確認するために撮像装置の表示画面に表示するライブビューの画像を用いて、被写体への合焦動作を行うことができる。 As described above, according to the embodiment for carrying out the present invention, when the pixel portion of the solid-state imaging device having the global sitter function is divided into a plurality of fields and the noise signal before exposure is acquired, In addition, the image signal can be acquired using the unit pixel of the field from which the noise signal is acquired. Thereby, an image signal can be acquired until the timing close to the exposure period of the solid-state imaging device, and the function of the imaging device can be improved. For example, it is possible to perform a focusing operation on a subject by using a live view image displayed on a display screen of the imaging device in order to confirm the subject to be photographed by the imaging device.
また、本発明を実施するための形態によれば、露光後の光信号を取得する際に、最初に光信号を読み出したフィールドの単位画素を用いて画像信号の取得することができる。これにより、固体撮像装置の露光期間に近いタイミングから画像信号を取得することができ、撮像装置の機能を向上することができる。例えば、撮像装置による撮影が完了した後の早いタイミングでライブビューの画像を撮像装置の表示画面に表示することができる。 According to the embodiment for carrying out the present invention, when an optical signal after exposure is acquired, an image signal can be acquired using a unit pixel of a field from which the optical signal is first read. Thereby, an image signal can be acquired from a timing close to the exposure period of the solid-state imaging device, and the function of the imaging device can be improved. For example, a live view image can be displayed on the display screen of the imaging apparatus at an early timing after the imaging by the imaging apparatus is completed.
また、本発明を実施するための形態によれば、ノイズ信号を取得しているフィールド、または光信号を読み出しているフィールドと異なるフィールドの単位画素を用いて画像信号の取得することができる。これにより、ノイズ信号または光信号の取得と画像信号の取得とを同時に行うことができ、撮像装置の機能を向上することができる。例えば、撮像装置の表示画面に表示されたライブビューの画像で被写体を確認しながら、同時に被写体への合焦動作を行うことができる。 Moreover, according to the form for implementing this invention, an image signal can be acquired using the unit pixel of the field from which the field which acquires the noise signal, or the field which reads the optical signal is different. Thereby, acquisition of a noise signal or an optical signal and acquisition of an image signal can be performed at the same time, and the function of the imaging apparatus can be improved. For example, it is possible to perform a focusing operation on the subject at the same time while confirming the subject with a live view image displayed on the display screen of the imaging apparatus.
なお、本発明における回路構成および駆動方式の具体的な構成は、本発明を実施するための形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更をすることができる。例えば、分割するフィールド数を増やすこともできる。また、各フィールドの行数を異なる値にすることもできる。さらに、加えて、単位画素の構成要素および駆動方法が変わった場合においても、垂直走査回路や出力回路の回路構成や、その駆動方法を変更することによって対応することができる。 In addition, the specific configuration of the circuit configuration and the driving method in the present invention is not limited to the mode for carrying out the present invention, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. . For example, the number of fields to be divided can be increased. Also, the number of lines in each field can be set to a different value. In addition, even when the constituent elements of the unit pixel and the driving method are changed, the circuit configuration of the vertical scanning circuit and the output circuit and the driving method thereof can be changed.
また、本実施形態においては、単位画素の行方向および列方向の配置に関して、9行9列の例を示したが、単位画素の行方向および列方向の配置は、本発明を実施するための形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において単位画素を配置する行方向および列方向の数を変更することができる。 Further, in the present embodiment, an example of 9 rows and 9 columns with respect to the arrangement of the unit pixels in the row direction and the column direction has been shown. The number of row and column directions in which unit pixels are arranged can be changed without departing from the scope of the present invention.
以上、本発明の実施形態について、図面を参照して説明してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲においての種々の変更も含まれる。 The embodiment of the present invention has been described above with reference to the drawings. However, the specific configuration is not limited to this embodiment, and includes various modifications within the scope of the present invention. It is.
100・・・撮像装置
1・・・レンズ
2・・・撮像部
21・・・固体撮像装置
22・・・A/D変換部
23・・・KTCノイズ除去部
24・・・画素部
25・・・CDS部
26・・・垂直制御回路(垂直走査部)
27・・・水平走査回路
28・・・単位画素(画素)
PD・・・フォトダイオード(光電変換部)
FD・・・信号蓄積部
Mtx1・・・転送トランジスタ(転送部)
Mtx2・・・リセットトランジスタ(第1のリセット部)
Ma・・・増幅トランジスタ(増幅部)
Mb・・・選択トランジスタ(選択部)
Mr・・・リセットトランジスタ(第2のリセット部)
3・・・画像処理部(第1の画像処理部)
4・・・AF評価値演算部(第2の画像処理部)
5・・・表示部
6・・・メモリーカード
7・・・露光制御部(制御部)
8・・・AF制御部
9・・・カメラ操作部
10・・・カメラ制御部(制御部)
20・・・撮像部
204・・・画素部
206・・・垂直制御回路(垂直走査部)
208・・・単位画素(画素)
201・・・静止画用出力回路
202・・・AF用出力回路
Mb1・・・選択トランジスタ(選択部)
Mb2・・・選択トランジスタ(第2の選択部)
DESCRIPTION OF
27: Horizontal scanning circuit 28: Unit pixel (pixel)
PD ・ ・ ・ Photodiode (photoelectric conversion part)
FD ... Signal storage unit Mtx1 ... Transfer transistor (transfer unit)
Mtx2... Reset transistor (first reset unit)
Ma: Amplifying transistor (amplifying unit)
Mb ... selection transistor (selection unit)
Mr: reset transistor (second reset unit)
3. Image processing unit (first image processing unit)
4... AF evaluation value calculation unit (second image processing unit)
5 ...
8 ... AF control unit 9 ...
20:
208 ... Unit pixel (pixel)
201 ... still
Mb2... Selection transistor (second selection unit)
Claims (7)
前記画素を行毎に選択して前記画素部から画素信号を順次読み出す垂直走査部と、
を備え、
前記垂直走査部は、
前記増幅部の入力を前記画素の行毎にリセットし、リセットされた前記増幅部から出力される信号を、ノイズ信号として順次読み出すノイズ信号読み出しモードと、
全ての前記画素の前記光電変換部を同時にリセットし、所定時間が経過した後に全ての前記画素の前記光電変換部が発生した前記信号電荷を前記増幅部に同時に転送することによって画素部の露光を同時に行う同時露光モードと、
前記同時露光モードによって転送された前記信号電荷に応じて前記増幅部から出力される増幅された信号を、画素信号として順次読み出す第1の画素信号読み出しモードと、
前記増幅部の入力を前記画素の行毎にリセットし、リセットされた前記増幅部から出力される信号、および前記光電変換部を前記画素の行毎にリセットし、所定時間が経過した後に前記光電変換部が発生した前記信号電荷を前記増幅部に転送し、該転送された前記信号電荷に応じて前記増幅部から出力される増幅された信号を、画素信号として順次読み出す第2の画素信号読み出しモードと、
を有し、
前記画素部内の複数の行の画素を組とし、
前記同時露光モードによって前記画素部の露光を開始する前に、
前記組とした画素行の組毎に、前記ノイズ信号読み出しモードによるノイズ信号の読み出しを行い、
前記ノイズ信号読み出しモードによるノイズ信号の読み出しが終了していない組の画素行を用いて前記第2の画素信号読み出しモードによる画素信号の読み出しを行う、
ことを特徴とする固体撮像装置。 A photoelectric conversion unit that generates a signal charge according to incident light, a first reset unit that resets the photoelectric conversion unit, a transfer unit that transfers the signal charge generated by the photoelectric conversion unit, and the transfer unit An amplifying unit for amplifying the signal charge transferred via the second signal, a second reset unit for resetting the charge input to the amplifying unit, and an output signal using the signal charge amplified by the amplifying unit as a pixel signal A selection unit that outputs to a line, a pixel unit that includes a plurality of pixels arranged in a two-dimensional matrix,
A vertical scanning unit that selects the pixels for each row and sequentially reads out pixel signals from the pixel unit;
With
The vertical scanning unit includes:
A noise signal readout mode in which the input of the amplification unit is reset for each row of the pixels, and a signal output from the reset amplification unit is sequentially read as a noise signal;
By simultaneously resetting the photoelectric conversion units of all the pixels and simultaneously transferring the signal charges generated by the photoelectric conversion units of all the pixels to the amplification units after a predetermined time has elapsed, exposure of the pixel units is performed. Simultaneous exposure mode to be performed at the same time,
A first pixel signal reading mode for sequentially reading out amplified signals output from the amplifying unit according to the signal charges transferred in the simultaneous exposure mode as pixel signals;
The input of the amplifying unit is reset for each row of the pixels, the reset signal output from the amplifying unit, and the photoelectric conversion unit are reset for each row of the pixels, and after a predetermined time has elapsed, Second pixel signal readout that sequentially transfers the signal charges generated by the conversion unit to the amplification unit and sequentially reads out the amplified signals output from the amplification unit according to the transferred signal charges as pixel signals Mode,
Have
A set of pixels in a plurality of rows in the pixel portion,
Before starting the exposure of the pixel portion by the simultaneous exposure mode,
For each set of pixel rows in the set, read out the noise signal in the noise signal read mode,
Reading out the pixel signal in the second pixel signal reading mode using a set of pixel rows in which the reading of the noise signal in the noise signal reading mode is not completed;
A solid-state imaging device.
前記ノイズ信号読み出しモードによるノイズ信号の読み出しが終了していない組の画素行を用いた前記第2の画素信号読み出しモードによる画素信号の読み出しが終了した後に、
該前記第2の画素信号読み出しモードによる画素信号の読み出しを行った画素行の組の前記ノイズ信号読み出しモードによるノイズ信号の読み出しを行う、
ことを特徴とする請求項1に記載の固体撮像装置。 The vertical scanning unit further includes:
After the readout of the pixel signal by the second pixel signal readout mode using the set of pixel rows in which the readout of the noise signal by the noise signal readout mode is not finished,
Reading out a noise signal in the noise signal readout mode for a set of pixel rows from which pixel signals have been read out in the second pixel signal readout mode;
The solid-state imaging device according to claim 1.
前記同時露光モードによる前記画素部の露光が終了した後に、
前記組とした画素行の組毎に、前記第1の画素信号読み出しモードによる画素信号の読み出しを行い、
前記第1の画素信号読み出しモードによる画素信号の読み出しが終了した組の画素行を用いて前記第2の画素信号読み出しモードによる画素信号の読み出しを行う、
ことを特徴とする請求項2に記載の固体撮像装置。 The vertical scanning unit further includes:
After the exposure of the pixel portion in the simultaneous exposure mode is completed,
For each set of pixel rows, the pixel signal is read out in the first pixel signal readout mode,
Reading out pixel signals in the second pixel signal reading mode using a set of pixel rows for which reading of pixel signals in the first pixel signal reading mode has been completed;
The solid-state imaging device according to claim 2.
前記第2の画素信号読み出しモードによる画素信号の読み出しと、前記ノイズ信号読み出しモードによるノイズ信号の読み出しまたは前記第1の画素信号読み出しモードによる画素信号の読み出しとを、時系列に行う、
ことを特徴とする請求項2または請求項3に記載の固体撮像装置。 The vertical scanning unit includes:
The readout of the pixel signal in the second pixel signal readout mode and the readout of the noise signal in the noise signal readout mode or the readout of the pixel signal in the first pixel signal readout mode are performed in time series.
The solid-state imaging device according to claim 2, wherein the solid-state imaging device is provided.
前記増幅部によって増幅された前記信号電荷を第2の画素信号として第2の出力信号線に出力する第2の選択部、
を有し、
前記垂直走査部は、
前記ノイズ信号読み出しモードによるノイズ信号、および前記1の画素信号読み出しモードによる画素信号を、前記出力信号線に出力させ、
前記第2の画素信号読み出しモードによる画素信号を、前記第2の出力信号線に出力させ、
前記第2の画素信号読み出しモードによる画素信号の読み出しと、前記ノイズ信号読み出しモードによるノイズ信号の読み出しまたは前記第1の画素信号読み出しモードによる画素信号の読み出しとを、異なる組の画素行で同時に行う、
ことを特徴とする請求項2または請求項3に記載の固体撮像装置。 The pixel further comprises:
A second selection unit that outputs the signal charge amplified by the amplification unit to a second output signal line as a second pixel signal;
Have
The vertical scanning unit includes:
The noise signal by the noise signal readout mode and the pixel signal by the pixel signal readout mode of 1 are output to the output signal line,
Outputting a pixel signal in the second pixel signal readout mode to the second output signal line;
The pixel signal readout in the second pixel signal readout mode and the noise signal readout in the noise signal readout mode or the pixel signal readout in the first pixel signal readout mode are simultaneously performed in different sets of pixel rows. ,
The solid-state imaging device according to claim 2, wherein the solid-state imaging device is provided.
前記画素を行毎に選択して前記画素部から画素信号を順次読み出す垂直走査部と、
を備えた固体撮像装置の駆動方法であって、
前記垂直走査部は、
前記増幅部の入力を前記画素の行毎にリセットし、リセットされた前記増幅部から出力される信号を、ノイズ信号として順次読み出すノイズ信号読み出し手順と、
全ての前記画素の前記光電変換部を同時にリセットし、所定時間が経過した後に全ての前記画素の前記光電変換部が発生した前記信号電荷を前記増幅部に同時に転送することによって画素部の露光を同時に行う同時露光手順と、
前記同時露光手順によって転送された前記信号電荷に応じて前記増幅部から出力される増幅された信号を、画素信号として順次読み出す第1の画素信号読み出し手順と、
前記増幅部の入力を前記画素の行毎にリセットし、リセットされた前記増幅部から出力される信号、および前記光電変換部を前記画素の行毎にリセットし、所定時間が経過した後に前記光電変換部が発生した前記信号電荷を前記増幅部に転送し、該転送された前記信号電荷に応じて前記増幅部から出力される増幅された信号を、画素信号として順次読み出す第2の画素信号読み出し手順と、
を含み、さらに、
前記画素部内の複数の行の画素を組とし、
前記同時露光手順によって前記画素部の露光を開始する前に、
前記組とした画素行の組毎に、前記ノイズ信号読み出し手順によるノイズ信号の読み出しを行い、
前記ノイズ信号読み出し手順によるノイズ信号の読み出しが終了していない組の画素行を用いて前記第2の画素信号読み出し手順による画素信号の読み出しを行う手順、
を含むことを特徴とする固体撮像装置の駆動方法。 A photoelectric conversion unit that generates a signal charge according to incident light, a first reset unit that resets the photoelectric conversion unit, a transfer unit that transfers the signal charge generated by the photoelectric conversion unit, and the transfer unit An amplifying unit for amplifying the signal charge transferred via the second signal, a second reset unit for resetting the charge input to the amplifying unit, and an output signal using the signal charge amplified by the amplifying unit as a pixel signal A selection unit that outputs to a line, a pixel unit that includes a plurality of pixels arranged in a two-dimensional matrix,
A vertical scanning unit that selects the pixels for each row and sequentially reads out pixel signals from the pixel unit;
A method for driving a solid-state imaging device comprising:
The vertical scanning unit includes:
A noise signal reading procedure for resetting the input of the amplification unit for each row of the pixels and sequentially reading out the signal output from the reset amplification unit as a noise signal;
By simultaneously resetting the photoelectric conversion units of all the pixels and simultaneously transferring the signal charges generated by the photoelectric conversion units of all the pixels to the amplification units after a predetermined time has elapsed, exposure of the pixel units is performed. A simultaneous exposure procedure to be performed simultaneously;
A first pixel signal readout procedure for sequentially reading out amplified signals output from the amplifying unit in accordance with the signal charges transferred by the simultaneous exposure procedure as pixel signals;
The input of the amplifying unit is reset for each row of the pixels, the reset signal output from the amplifying unit, and the photoelectric conversion unit are reset for each row of the pixels, and after a predetermined time has elapsed, Second pixel signal readout that sequentially transfers the signal charges generated by the conversion unit to the amplification unit and sequentially reads out the amplified signals output from the amplification unit according to the transferred signal charges as pixel signals Procedure and
Including,
A set of pixels in a plurality of rows in the pixel portion,
Before starting the exposure of the pixel portion by the simultaneous exposure procedure,
For each set of pixel rows as the set, read the noise signal by the noise signal read procedure,
A procedure for reading a pixel signal by the second pixel signal readout procedure using a set of pixel rows for which the readout of the noise signal by the noise signal readout procedure has not been completed;
The solid-state imaging device drive method characterized by including.
前記固体撮像装置内の垂直走査部の動作モードを制御する制御部と、
前記固体撮像装置のノイズ信号読み出しモードによって読み出されたノイズ信号と、第1の画素信号読み出しモードによって読み出された画素信号とに応じた画像処理を行う第1の画像処理部と、
前記固体撮像装置の第2の画素信号読み出しモードによって読み出された画素信号に応じた画像処理を行う第2の画像処理部と、
を備え、
前記制御部は、
前記固体撮像装置の同時露光モードによって、前記固体撮像装置内の画素部が露光を開始する前に、
前記ノイズ信号読み出しモードによってノイズ信号の読み出しを行わせ、前記ノイズ信号読み出しモードによってノイズ信号の読み出しが終了していない前記画素部の組の画素行を用いて前記第2の画素信号読み出しモードによる画素信号の読み出しを行わせる、
ことを特徴とする撮像装置。 The solid-state imaging device according to any one of claims 1 to 5,
A control unit for controlling an operation mode of a vertical scanning unit in the solid-state imaging device;
A first image processing unit that performs image processing according to the noise signal read out in the noise signal reading mode of the solid-state imaging device and the pixel signal read out in the first pixel signal reading mode;
A second image processing unit that performs image processing according to the pixel signal read out in the second pixel signal reading mode of the solid-state imaging device;
With
The controller is
Before the pixel unit in the solid-state imaging device starts exposure by the simultaneous exposure mode of the solid-state imaging device,
Pixels in the second pixel signal read mode using the pixel rows of the set of the pixel units that read the noise signal in the noise signal read mode and have not finished reading the noise signal in the noise signal read mode. To read out the signal,
An imaging apparatus characterized by that.
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