JP2012010074A - Readout control apparatus, readout control method, imaging apparatus, solid-state imaging apparatus and program - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、読出制御装置、読出制御方法、撮像装置、固体撮像装置およびプログラムに関する。 The present invention relates to a readout control device, a readout control method, an imaging device, a solid-state imaging device, and a program.
近年、固体撮像素子としてCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor:相補型金属酸化膜半導体)型撮像素子(以下、「MOS型撮像素子」という)が注目され、実用化されている。
このMOS型撮像素子は、CCD(Charge Coupled Device:電荷結合素子)型撮像素子と異なり、単一電源で駆動することが可能である。また、CCD型撮像素子では、専用の製造プロセスを必要とするのに対し、MOS型撮像素子は、他のLSIと同じ製造プロセスを用いて製造することができることからSOC(System On Chip)への対応が容易であり、固体撮像装置の多機能化を可能としている。
また、MOS型撮像素子は、各画素に増幅回路を備えることによって画素内で信号電荷を増幅しているため、信号の伝達経路からのノイズの影響が少ない構成になっている。さらに、各画素の信号電荷を選択して取り出す(選択方式)ことが可能であり、原理上、信号の蓄積時間や読み出し順序を画素毎に自由に制御することができるという特徴がある。
In recent years, CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) type imaging devices (hereinafter referred to as “MOS type imaging devices”) have attracted attention and are put into practical use as solid-state imaging devices.
Unlike a CCD (Charge Coupled Device) type image sensor, this MOS type image sensor can be driven by a single power source. In addition, a CCD type image pickup device requires a dedicated manufacturing process, whereas a MOS type image pickup device can be manufactured using the same manufacturing process as other LSIs. It is easy to deal with and enables multi-functionalization of the solid-state imaging device.
In addition, since the MOS type image pickup device amplifies signal charges in each pixel by providing an amplification circuit in each pixel, the influence of noise from a signal transmission path is small. Further, the signal charge of each pixel can be selected and taken out (selection method), and in principle, the signal accumulation time and readout order can be freely controlled for each pixel.
また、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ、内視鏡などの撮像装置に搭載されているCMOSなどのMOS型撮像素子は、撮像面に2次元状に配列された多数の画素の信号電荷を、順次読み出すようになっている。しかし、この場合、各画素の露光開始時刻および露光終了時刻が、画素毎(あるいはライン毎)に異なってしまう。そこで、全ての画素の露光開始時刻を同一にし、かつ全ての画素の露光終了時刻を同一にする、いわゆる、グローバルシャッタによる露光制御が可能となるように構成されたMOS型撮像素子が考案されている。このグローバルシャッタによる露光制御が可能なMOS型撮像素子は、それぞれの画素に、露光量に応じた信号電荷を発生させるフォトダイオードなどの光電変換部を備えるとともに、光電変換部で発生した信号電荷を一時的に蓄積する電荷蓄積部を備えた構成となっている。また、それぞれの画素には、さらに、信号電荷の転送やリセットを行う際のスイッチとして機能するトランジスタなどを備えている。 In addition, a MOS type image pickup device such as a CMOS mounted on an image pickup apparatus such as a digital camera, a digital video camera, or an endoscope sequentially reads out signal charges of a large number of pixels arranged in a two-dimensional manner on the image pickup surface. It is like that. However, in this case, the exposure start time and the exposure end time of each pixel are different for each pixel (or for each line). In view of this, a MOS type image pickup device has been devised that is configured so that exposure control by so-called global shutter is possible, in which the exposure start time of all pixels is the same and the exposure end time of all pixels is the same. Yes. The MOS type image pickup device capable of exposure control by the global shutter includes a photoelectric conversion unit such as a photodiode that generates a signal charge corresponding to the exposure amount in each pixel, and the signal charge generated by the photoelectric conversion unit. The charge storage unit temporarily stores the charge. Each pixel further includes a transistor that functions as a switch for transferring or resetting signal charges.
このようなMOS型撮像素子(以下、「撮像素子」という)の画素の構成の一例を、図11に示す。図11は、従来の撮像素子における単位画素の概略構成を示した回路図である。従来の撮像素子では、図11に示すように、1画素(以下、「単位画素」という)内に5つのトランジスタが設けられた構成が挙げられる。図11に示した従来の単位画素は、フォトダイオードPD、電荷蓄積部FD、FDリセットトランジスタM1、転送トランジスタM2、増幅トランジスタM3、選択トランジスタM4、PDリセットトランジスタM5から構成される。この図11に示したような構成の単位画素によって構成される撮像素子では、各単位画素内の電荷蓄積部FDを画素内メモリとして利用することによって、グローバルシャッタによる露光制御が可能である。 An example of the pixel configuration of such a MOS type image pickup device (hereinafter referred to as “image pickup device”) is shown in FIG. FIG. 11 is a circuit diagram showing a schematic configuration of a unit pixel in a conventional image sensor. As shown in FIG. 11, a conventional imaging device has a configuration in which five transistors are provided in one pixel (hereinafter referred to as “unit pixel”). The conventional unit pixel shown in FIG. 11 includes a photodiode PD, a charge storage unit FD, an FD reset transistor M1, a transfer transistor M2, an amplification transistor M3, a selection transistor M4, and a PD reset transistor M5. In the imaging device constituted by unit pixels having the configuration as shown in FIG. 11, exposure control by a global shutter can be performed by using the charge storage portion FD in each unit pixel as an in-pixel memory.
このような単位画素の構成の撮像素子を、例えば、デジタルカメラに搭載した場合において、各単位画素で発生した固定パターンノイズ、リセットノイズや熱ノイズなどのKTCノイズ(リセットノイズ)を抑圧するため、例えば、特許文献1のような技術が開示されている。特許文献1では、以下のような手順(シーケンス)で撮像素子を駆動させることによって、リセットノイズを抑圧している。
(手順1):電荷蓄積部FDをトランジスタM1によってリセットし、リセットデータを撮像素子のライン毎に順次走査して読み出して、記憶しておく。
(手順2):全ての画素のフォトダイオードPDを一括してリセットし、所定の露光時間が経過した後に、フォトダイオードPDで発生した信号電荷(画素データ)を一括して電荷蓄積部FDへ転送する。
(手順3):電荷蓄積部FDに転送された画素データを、ライン毎に順次走査して読み出し、手順1において記憶しておいたリセットデータを減算する。
このリセットデータを減算した画素データが、KTCノイズ(リセットノイズ)を抑圧した画素データである。
In order to suppress KTC noise (reset noise) such as fixed pattern noise, reset noise, and thermal noise generated in each unit pixel when an image sensor having such a unit pixel configuration is mounted on a digital camera, for example, For example, a technique such as
(Procedure 1): The charge storage unit FD is reset by the transistor M1, and the reset data is sequentially scanned and read for each line of the image sensor, and stored.
(Procedure 2): The photodiodes PD of all the pixels are collectively reset, and after a predetermined exposure time has elapsed, signal charges (pixel data) generated by the photodiodes PD are collectively transferred to the charge storage unit FD. To do.
(Procedure 3): The pixel data transferred to the charge storage unit FD is scanned and read sequentially for each line, and the reset data stored in
Pixel data obtained by subtracting the reset data is pixel data in which KTC noise (reset noise) is suppressed.
近年の撮像装置においては、撮影する被写体を確認するために、例えば、撮像装置の表示部に動画を表示する、いわゆる、ライブビューの機能が実現されている。しかしながら、上述したようなシーケンスで撮像装置に搭載した撮像素子を駆動した場合には、静止画像を得るための一連の撮影動作中に、ライブビュー(画像表示)の表示を更新することができない。このため、撮像素子から静止画用の画像信号を取得している期間は、ライブビューの表示に同じ画像が続けて表示される状態(フリーズ)や、あるいは、黒表示の状態(ブラックアウト)となって画像が表示されないという問題がある。 In recent imaging apparatuses, in order to check a subject to be photographed, for example, a so-called live view function of displaying a moving image on a display unit of the imaging apparatus is realized. However, when the imaging device mounted on the imaging device is driven in the sequence as described above, the display of the live view (image display) cannot be updated during a series of imaging operations for obtaining a still image. For this reason, during the period when the image signal for the still image is acquired from the image sensor, the same image is continuously displayed on the live view display (freeze) or the black display state (blackout). There is a problem that the image is not displayed.
特に、上述したシーケンスにおいては、静止画像の露光前のリセットデータを全ての画素から読み出す動作と、露光後の画素データを全ての画素から読み出す動作と、の両方の動作が必要であるため、1回の静止画像の撮影動作に要する期間が長くなる。また、近年の撮像素子は、画素数が増加しているため、全ての画素から信号を読み出す動作に要する時間が、さらに長くなる傾向にある。このため、ライブビュー用の画像を取得することができない期間も、さらに長くなるということが、より重要な課題になりつつある。 In particular, in the above-described sequence, both an operation for reading reset data before exposure of a still image from all pixels and an operation for reading pixel data after exposure from all pixels are necessary. The period required for each still image capturing operation becomes longer. Further, recent image sensors have an increased number of pixels, so that the time required for the operation of reading signals from all the pixels tends to be longer. For this reason, it is becoming a more important issue that the period during which an image for live view cannot be acquired becomes even longer.
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、静止画像を得るための撮影動作中にライブビュー画像が更新されない時間を短縮することができる読出制御装置、読出制御方法、撮像装置、固体撮像装置およびプログラムを提供することを目的としている。 The present invention has been made on the basis of the above problem recognition, and is a readout control device, a readout control method, and an imaging device capable of shortening a time during which a live view image is not updated during a photographing operation for obtaining a still image. An object of the present invention is to provide a solid-state imaging device and a program.
上記の課題を解決するため、本発明のある態様に係る読出制御装置は、撮像素子上に配置された複数の画素を複数のグループに区分し、それぞれのグループに属する画素から、前記区分したグループ単位で静止画用信号を読み出し、さらに、前記区分したグループ単位に静止画用信号を読み出す期間の合間に、それぞれのグループに属する画素から、前記区分したグループ単位で動画用信号を読み出す信号読出部と、前記画素から前記静止画用信号および前記動画用信号を読み出すために、前記画素内に設けられた複数の電荷蓄積部を制御する読出画素制御部と、を備える。 In order to solve the above-described problem, a readout control device according to an aspect of the present invention divides a plurality of pixels arranged on an image sensor into a plurality of groups, and the divided group from pixels belonging to each group. A signal readout unit that reads out still image signals in units and further reads out video signals in divided group units from pixels belonging to the respective groups during a period of reading out still image signals in the divided group units. And a readout pixel control unit that controls a plurality of charge storage units provided in the pixel in order to read out the still image signal and the moving image signal from the pixel.
また、本発明のある態様に係る読出制御装置は、撮像素子上に配置された複数の画素を複数のグループに区分し、それぞれのグループに属する画素から、前記区分したグループ単位で静止画用信号を読み出し、さらに、前記区分したグループ単位に静止画用信号を読み出す期間の合間に、それぞれのグループに属する画素から、前記区分したグループ単位で動画用信号を読み出す信号読出部と、前記画素から前記静止画用信号および前記動画用信号を読み出すために、前記画素内に設けられた複数の電荷蓄積部を制御する読出画素制御部と、前記撮像素子上に配置された各画素内に設けられた複数の電荷蓄積部のそれぞれについて、前記静止画用信号の読み出しに用いる電荷蓄積部であるか、前記動画用信号の読み出しに用いる電荷蓄積部であるか、を決定する読み出し先決定部と、を備え、前記信号読出部は、前記読み出し先決定部によって決定された前記静止画用信号の読み出しに用いる電荷蓄積部から前記静止画用信号を読み出し、前記動画用信号の読み出しに用いる電荷蓄積部から前記動画用信号を読み出す。 In addition, the readout control device according to an aspect of the present invention divides a plurality of pixels arranged on the image sensor into a plurality of groups, and from the pixels belonging to each group, the still image signal in the divided group unit. In addition, a signal reading unit that reads out a moving image signal in units of divided groups from pixels belonging to each group during a period of reading out still image signals in the divided group units; and In order to read out the still image signal and the moving image signal, a readout pixel control unit for controlling a plurality of charge storage units provided in the pixel, and a pixel provided in the image sensor Each of the plurality of charge storage units is a charge storage unit used for reading the still image signal or a charge storage unit used for reading the moving image signal. A readout destination determination unit that determines whether or not the signal readout unit reads out the still image signal from a charge storage unit used to read out the still image signal determined by the readout destination determination unit. Then, the moving image signal is read from a charge storage unit used for reading the moving image signal.
また、本発明のある態様に係る読出制御方法は、撮像素子上に配置された複数の画素を複数のグループに区分し、それぞれのグループに属する画素から、前記区分したグループ単位で静止画用信号を読み出し、さらに、前記区分したグループ単位に静止画用信号を読み出す期間の合間に、それぞれのグループに属する画素から、前記区分したグループ単位で動画用信号を読み出す信号読出ステップと、前記画素から前記静止画用信号および前記動画用信号を読み出すために、前記画素内に設けられた複数の電荷蓄積部を制御する読出画素制御ステップと、を含む。 The readout control method according to an aspect of the present invention divides a plurality of pixels arranged on an image sensor into a plurality of groups, and from the pixels belonging to each group, the still image signal in the divided group unit. A signal reading step of reading out a moving image signal in units of divided groups from pixels belonging to each group during a period of reading out still image signals in the divided group units; and A readout pixel control step of controlling a plurality of charge storage units provided in the pixel in order to read out the still image signal and the moving image signal.
また、本発明のある態様に係るプログラムは、撮像素子上に配置された複数の画素を複数のグループに区分し、それぞれのグループに属する画素から、前記区分したグループ単位で静止画用信号を読み出し、さらに、前記区分したグループ単位に静止画用信号を読み出す期間の合間に、それぞれのグループに属する画素から、前記区分したグループ単位で動画用信号を読み出す信号読出ステップと、前記画素から前記静止画用信号および前記動画用信号を読み出すために、前記画素内に設けられた複数の電荷蓄積部を制御する読出画素制御ステップと、をコンピュータに実行させる。 A program according to an aspect of the present invention divides a plurality of pixels arranged on an image sensor into a plurality of groups, and reads out still image signals from the pixels belonging to the respective groups in the divided group units. Further, a signal reading step of reading out a moving image signal in units of divided groups from pixels belonging to each group during a period of reading out the still image signals in units of the divided groups, and the still image from the pixels In order to read out the signal for use and the signal for moving picture, the computer is caused to execute a readout pixel control step for controlling a plurality of charge storage units provided in the pixel.
また、本発明のある態様に係る撮像装置は、入射光量に応じた信号電荷を発生させる光電変換部と、前記光電変換部が発生した前記信号電荷を蓄積する複数の電荷蓄積部と、を具備した画素を2次元状に複数配列した画素部と、前記画素部の全ての画素の露光開始タイミングと露光期間とを同一とするグローバルシャッタ動作を行うとともに、前記画素部に配置された複数の画素を複数のグループに区分し、それぞれのグループに属する画素から、前記区分したグループ単位で静止画用信号を読み出し、さらに、前記区分したグループ単位に静止画用信号を読み出す期間の合間に、それぞれのグループに属する画素から、前記区分したグループ単位で動画用信号を読み出す信号読出部と、前記画素から前記静止画用信号および前記動画用信号を読み出すために、前記画素内に設けられた前記複数の電荷蓄積部を制御する読出画素制御部と、を備える。 An imaging device according to an aspect of the present invention includes a photoelectric conversion unit that generates a signal charge according to an incident light amount, and a plurality of charge storage units that store the signal charge generated by the photoelectric conversion unit. A plurality of pixels arranged in the pixel unit and performing a global shutter operation with the same exposure start timing and exposure period for all the pixels in the pixel unit. Are divided into a plurality of groups, the still image signals are read out from the pixels belonging to the respective groups in the divided group units, and the still image signals are read out in the divided group units. A signal reading unit for reading out a moving image signal in units of the divided groups from pixels belonging to a group; and the still image signal and the moving image signal from the pixels To read, and a read pixel control unit for controlling said plurality of charge storage section provided in said pixel.
また、本発明のある態様に係る撮像装置は、入射光量に応じた信号電荷を発生させる光電変換部と、前記光電変換部が発生した前記信号電荷を蓄積する複数の電荷蓄積部と、前記複数の電荷蓄積部にそれぞれ対応し、前記信号電荷を転送する複数の転送部と、前記電荷蓄積部に蓄積された前記信号電荷を増幅して画素信号として出力信号線に出力する増幅部と、前記電荷蓄積部に貯められた信号電荷をリセットするリセット部と、を具備した画素を2次元状に複数配列した画素部と、前記画素部の全ての画素の露光開始タイミングと露光期間とを同一とするグローバルシャッタ動作を行うとともに、前記画素部に配置された複数の画素を複数のグループに区分し、それぞれのグループに属する画素から、前記区分したグループ単位で静止画用信号を読み出し、さらに、前記区分したグループ単位に静止画用信号を読み出す期間の合間に、それぞれのグループに属する画素から、前記区分したグループ単位で動画用信号を読み出す信号読出部と、前記画素から前記静止画用信号および前記動画用信号を読み出すために、前記画素内に設けられた前記複数の電荷蓄積部を制御する読出画素制御部と、を備える。 In addition, an imaging device according to an aspect of the present invention includes a photoelectric conversion unit that generates a signal charge according to an incident light amount, a plurality of charge storage units that store the signal charge generated by the photoelectric conversion unit, and the plurality A plurality of transfer units for transferring the signal charges, an amplification unit for amplifying the signal charges stored in the charge storage unit and outputting the amplified signal charges to an output signal line, A reset unit that resets signal charges stored in the charge storage unit, and a pixel unit in which a plurality of pixels are arranged in a two-dimensional manner, and the exposure start timing and exposure period of all the pixels in the pixel unit are the same. A plurality of pixels arranged in the pixel unit into a plurality of groups, and for still images in units of the divided groups from the pixels belonging to the respective groups. A signal reading unit that reads out a moving image signal in units of divided groups from pixels belonging to each group during a period of reading out signals for still images in the divided group units, and from the pixels A readout pixel control unit that controls the plurality of charge storage units provided in the pixel in order to read out the still image signal and the moving image signal.
また、本発明のある態様に係る固体撮像装置は、入射光量に応じた信号電荷を発生させる光電変換部と、前記光電変換部が発生した前記信号電荷を蓄積する複数の電荷蓄積部と、前記複数の電荷蓄積部にそれぞれ対応し、前記信号電荷を転送する複数の転送部と、前記電荷蓄積部に蓄積された前記信号電荷を増幅して画素信号として出力信号線に出力する増幅部と、前記電荷蓄積部に貯められた信号電荷をリセットするリセット部と、を具備した画素を2次元状に複数配列した画素部と、前記画素部の全ての画素の露光開始タイミングと露光期間とを同一とするグローバルシャッタ動作を行うとともに、前記画素部に配置された複数の画素を複数のグループに区分し、それぞれのグループに属する画素から、前記区分したグループ単位で静止画用信号を読み出し、さらに、前記区分したグループ単位に静止画用信号を読み出す期間の合間に、それぞれのグループに属する画素から、前記区分したグループ単位で動画用信号を読み出す信号読出部と、前記画素から前記静止画用信号および前記動画用信号を読み出すために、前記画素内に設けられた前記複数の電荷蓄積部を制御する読出画素制御部と、を備える。 The solid-state imaging device according to an aspect of the present invention includes a photoelectric conversion unit that generates a signal charge according to an incident light amount, a plurality of charge storage units that store the signal charge generated by the photoelectric conversion unit, A plurality of transfer units that respectively correspond to a plurality of charge storage units and transfer the signal charges; an amplification unit that amplifies the signal charges stored in the charge storage unit and outputs the amplified signal charges to an output signal line; A reset unit that resets signal charges stored in the charge storage unit, a pixel unit in which a plurality of pixels are arranged in a two-dimensional manner, and the exposure start timing and exposure period of all the pixels in the pixel unit are the same And a plurality of pixels arranged in the pixel unit into a plurality of groups, and the pixels belonging to each group are stopped in units of the divided groups. A signal reading unit that reads out a moving image signal in units of divided groups from pixels belonging to each group during a period of reading out the signals for use and further reading out the still image signals in the divided group units; A readout pixel control unit that controls the plurality of charge storage units provided in the pixel in order to read out the still image signal and the moving image signal.
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。なお、以下の説明は、例示のために特定の詳細な内容が含まれている。しかし、当業者であれば、以下に説明する詳細な内容に様々な変更を加えた場合であっても、本発明の範囲を超えないことは理解できるであろう。従って、以下に説明する本発明の例示的な実施形態は、権利を請求された発明に対して、一般性を失わせることなく、また、何ら限定をすることもなく、述べられたものである。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The following description includes specific details for illustrative purposes. However, those skilled in the art will understand that even if various modifications are made to the detailed contents described below, the scope of the present invention is not exceeded. Accordingly, the exemplary embodiments of the invention described below are set forth without loss of generality or limitation to the claimed invention. .
図1は、本実施形態によるデジタルカメラ(例えば、一眼レフデジタルカメラ)の概略構成を示したブロック図である。ここに示した各構成要素は、ハードウェア的には、コンピュータのCPUやメモリをはじめとする素子で実現することができ、ソフトウェア的にはコンピュータプログラムなどによって実現されるものであるが、ここでは、これらの連携によって実現される機能ブロックとして示している。従って、これらの機能ブロックは、ハードウェア、ソフトウェアの組合せによって、様々な形式で実現できるということは、当業者には理解できるであろう。 FIG. 1 is a block diagram illustrating a schematic configuration of a digital camera (for example, a single-lens reflex digital camera) according to the present embodiment. Each component shown here can be realized in terms of hardware by elements such as a CPU and a memory of a computer, and in terms of software, it can be realized by a computer program. These are shown as functional blocks realized by these linkages. Therefore, those skilled in the art will understand that these functional blocks can be realized in various forms by a combination of hardware and software.
図1に示したデジタルカメラ1は、レンズユニット部2、イメージセンサ3、発光装置4、メモリ5、記録装置6、表示装置7、画像信号処理装置8、レンズ制御装置9、イメージセンサ制御装置10、発光制御装置11、カメラ制御装置12から構成される。なお図1に示したデジタルカメラ1は、イメージセンサ3を遮光するためのメカニカルシャッタを搭載せず、全画素同時に露光するグローバル露光を行うデジタルカメラである。
A
レンズユニット部2は、レンズ制御装置9によってズーム、フォーカス、絞りなどが駆動制御され、被写体像をイメージセンサ3に結像させる。
イメージセンサ3は、イメージセンサ制御装置10によって駆動、制御され、レンズユニット部2を介してデジタルカメラ1内に入射した被写体光を画像信号に変換するMOS型撮像素子である。なお、このイメージセンサ3に関する詳細な説明は、後述する。
発光装置4は、発光制御装置11によって制御され、発光することによって被写体に光を照射するストロボやフラッシュなどの装置である。
The
The
The light emitting device 4 is a device such as a strobe or a flash that is controlled by the light
画像信号処理装置8はイメージセンサ3から出力された画像信号に対して、信号の増幅、画像データへの変換および各種の補正、画像データの圧縮などの処理を行う。また、画像信号処理装置8は、デジタルカメラ1が撮影する被写体を確認するためのライブビュー画像の映像情報に基づいて、デジタルカメラ1が静止画像や動画(ライブビューも含む)を撮影する際の自動焦点(オートフォーカス:AF)や自動露光制御(AE)など、撮影条件を設定するための様々な処理を行う。この撮影条件の設定は、画像信号処理装置8内に備えた撮影条件検出部81がライブビュー画像の映像情報から検出した検出情報に基づいて行われる。例えば、撮影条件検出部81が、ライブビュー画像の映像情報に含まれる被写体の明るさを表す輝度情報(あるいは輝度相当情報)などに基づいて、被写体に対する合焦位置(AF検出情報)や取得した画像の明るさ(AE検出情報)などを検出する。そして、画像信号処理装置8は、撮影条件検出部81が検出した検出情報に基づいて、AFやAEなどの撮影条件を設定する。なお、画像信号処理装置8は、各処理における画像データの一時記憶手段としてメモリ5を利用する。
The image
記録装置6は、半導体メモリなどの着脱可能な記録媒体であり、画像データの記録または読み出しを行う。
表示装置7は、イメージセンサ3に結像され、画像信号処理装置8によって処理された画像データ、または記録装置6から読み出された画像データに基づく画像を表示する液晶などの表示装置である。
The recording device 6 is a detachable recording medium such as a semiconductor memory, and records or reads image data.
The display device 7 is a display device such as a liquid crystal that displays an image based on image data imaged on the
カメラ制御装置12は、デジタルカメラ1の全体の制御を行う制御装置である。また、カメラ制御装置12は、イメージセンサ制御装置10と発光制御装置11とを制御することによって、イメージセンサ3と、発光装置4とを協調制御する。
The
<第1の実施形態>
次に、本実施形態のイメージセンサについて説明する。図2は、本第1の実施形態によるイメージセンサ3の概略構成を示したブロック図である。図2において、イメージセンサ3は、イメージセンサ制御信号発生回路31、垂直走査回路32、水平読み出し回路33、画素アレイ部34、単位画素35、垂直信号線36から構成される。なお、図2に示したイメージセンサ3では、複数の単位画素35が、27行27列に二次元的に配置された画素アレイ部34の例を示している。このイメージセンサ3の構成によって、後述する読み出しタイミングでの動作を行う。
<First Embodiment>
Next, the image sensor of this embodiment will be described. FIG. 2 is a block diagram showing a schematic configuration of the
なお、図2に示したイメージセンサ3において、各符号の後に表す“():括弧”内の数字および記号は、イメージセンサ3内に配置されている単位画素35に対応した行番号と列番号とを表す。そして、“():括弧”内の最初の数字は行番号、最後の数字は列番号を示す。例えば、2行3列目の単位画素35は、単位画素35(2,3)と表す。また、行番号または列番号のいずれか一方のみ、すなわち、同一の行番号または列番号を表す場合には、同一の行番号または列番号を数字で表し、同一ではない行番号または列番号を“*:アスタリスク”で表す。例えば、3列目の垂直信号線36は、垂直信号線36(*3)と表す。また、行番号および列番号の両方を特定しない場合は、各符号の後の“():括弧”を表記しない。
In the
イメージセンサ制御信号発生回路31は、垂直走査回路32および水平読み出し回路33を制御する。垂直走査回路32は、画素アレイ部34内のそれぞれの単位画素35を制御し、各単位画素35の画素信号を垂直信号線36に出力させる。垂直走査回路32は、制御信号線(第一画素リセット線37、第一画素転送線38、第一画素選択線39、第二画素リセット線40、第二画素転送線41、および第二画素選択線42)に、単位画素35を制御するための制御信号を、画素アレイ部34に配置された単位画素35の行毎に出力する。
The image sensor control
水平読み出し回路33は、垂直信号線36に出力された画素信号を順次読み出す。このイメージセンサ制御信号発生回路31、垂直走査回路32、および水平読み出し回路33による制御によって、イメージセンサ3は、入射した被写体光の画像信号を出力する。
The
図3は、本第1の実施形態のイメージセンサ3における単位画素35の概略構成を示した回路図である。単位画素35は、入射した光を電気信号に変換し、垂直信号線36に出力する回路である。単位画素35は、それぞれ、フォトダイオードPDを備え、さらに、第一の電荷蓄積部FD1、第一のリセットトランジスタM11、第一の転送トランジスタM21、第一の増幅トランジスタM31、第一の選択トランジスタM41から構成される第一画素メモリ部351、および第二の電荷蓄積部FD2、第二のリセットトランジスタM12、第二の転送トランジスタM22、第二の増幅トランジスタM32、第二の選択トランジスタM42から構成される第二画素メモリ部352から構成される。
FIG. 3 is a circuit diagram showing a schematic configuration of the
第一の電荷蓄積部FD1は、第一の増幅トランジスタM31のゲート端子に接続されたノードに付随する容量であり、図3に示した単位画素35の概略構成においては、キャパシタの記号で示す。また、同様に、第二の電荷蓄積部FD2は、第二の増幅トランジスタM32のゲート端子に接続されたノードに付随する容量であり、図3に示した単位画素35の概略構成においては、キャパシタの記号で示す。
The first charge storage unit FD1 is a capacitor associated with a node connected to the gate terminal of the first amplification transistor M31, and is indicated by a capacitor symbol in the schematic configuration of the
図3に示した単位画素35の概略構成を、図11に示した従来例の単位画素と比較すると、メモリ部(第一画素メモリ部351または第二画素メモリ部352)が1つ増加し、PDを直接リセットするためのPDリセットトランジスタM5が削除された構成である。
When the schematic configuration of the
フォトダイオードPDは、入射した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。電荷蓄積部FD1、FD2は、信号電荷を蓄積する。転送トランジスタM21、M22は、垂直走査回路32から入力された転送パルスΦTX1、ΦTX2に基づいて、フォトダイオードPDで発生した信号電荷を、増幅トランジスタM31、M32のゲート端子に接続された電荷蓄積部FD1、FD2に転送する。転送トランジスタM21、M22によって転送された信号電荷は、電荷蓄積部FD1、FD2に蓄積される。増幅トランジスタM31、M32は、電荷蓄積部FD1、FD2に蓄積された信号電荷に応じた電圧を出力する。リセットトランジスタM11、M12は、垂直走査回路32から入力されるリセットパルスΦRS1、ΦRS2に基づいて、電荷蓄積部FD1、FD2を電源電圧Vddにリセットする。選択トランジスタM41、M42は、垂直走査回路32から入力されたセレクトパルスΦSE1、ΦSE2に基づいて、増幅トランジスタM31、M32が出力した電圧を、単位画素35の出力として垂直信号線36に出力する。
The photodiode PD is a photoelectric conversion unit that photoelectrically converts incident light to generate signal charges. The charge storage units FD1 and FD2 store signal charges. The transfer transistors M21 and M22, based on the transfer pulses ΦTX1 and ΦTX2 input from the
次に、本第1の実施形態のイメージセンサの駆動タイミングについて説明する。図4は、本第1の実施形態のイメージセンサ3における各駆動のタイミングを示したタイミングチャートである。なお、図4に示したタイミングチャートは、図2に示したイメージセンサ3の構成において、2行分の単位画素35が連続で処理されているタイミングを示している。実際の動作においては、イメージセンサ3の、例えば、画素数や、間引き読み出しにおける間引き率などのパラメータによって、連続で処理される単位画素35の行や、単位画素35の行の間引き数などが変化する。
Next, the drive timing of the image sensor of the first embodiment will be described. FIG. 4 is a timing chart showing the timing of each drive in the
図4に示した(a)〜(j)のタイミングは、それぞれ、以下の駆動タイミングを示している。以下の駆動タイミングは、イメージセンサ3内の垂直走査回路32から出力される制御信号線によって制御される。なお、以下の説明においては、リセットされた単位画素35から出力される画素信号をリセット信号といい、入射した被写体光に応じた映像情報を含む画素信号をビデオ信号という。
(a):第一画素メモリ部351によるリセット信号電圧の読み出しタイミング。
(b):第二画素メモリ部352によるリセット信号電圧の読み出しタイミング。
(c):第一画素メモリ部351による一括リセットタイミング。
(d):第二画素メモリ部352による一括リセットタイミング。
(e):第一画素メモリ部351による一括転送タイミング。
(f):第二画素メモリ部352による一括転送タイミング。
(g):第一画素メモリ部351によるビデオ信号電圧の読み出しタイミング。
(h):第二画素メモリ部352によるビデオ信号電圧の読み出しタイミング。
(i):第一画素メモリ部351によるライブビュー信号の読み出しタイミング。
(j):第二画素メモリ部352によるライブビュー信号の読み出しタイミング。
The timings (a) to (j) shown in FIG. 4 indicate the following drive timings, respectively. The following drive timing is controlled by a control signal line output from the
(A): Read timing of the reset signal voltage by the first
(B): Read timing of the reset signal voltage by the second
(C): Batch reset timing by the first
(D): Batch reset timing by the second
(E): Batch transfer timing by the first
(F): Batch transfer timing by the second
(G): Video signal voltage readout timing by the first
(H): Video signal voltage read timing by the second
(I): Live view signal readout timing by the first
(J): Live view signal readout timing by the second
ここで、上述の駆動タイミングにおける詳細な駆動方法について説明する。図4(a)および(b)に示したリセット信号電圧の読み出しタイミングは、静止画像を得るための一連の撮影動作において、静止画像の露光前に各画素メモリ部に固有のリセット信号電圧を読み出す駆動タイミングである。リセット信号電圧の読み出しタイミングでは、まず、リセットパルスΦRS1(1*)(またはリセットパルスΦRS2(1*))を“High”レベルにして、画素アレイ部34内の1行目の単位画素35のリセットトランジスタM11(またはリセットトランジスタM12)をON状態とする。これにより、画素アレイ部34内の1行目の単位画素35の電荷蓄積部FD1(または電荷蓄積部FD2)がVddにリセットされる。その後、リセットパルスΦRS1(1*)(またはリセットパルスΦRS2(1*))を“Low”レベルにして、電荷蓄積部FD1(または電荷蓄積部FD2)のリセット信号電圧が安定した後、セレクトパルスΦSE1(1*)(またはセレクトパルスΦSE2(1*))が“High”レベルの間に垂直信号線36に出力されたリセット信号電圧を、水平読み出し回路33がサンプリングする。そして、水平読み出し回路33がサンプリングした1行目の各単位画素35のリセット信号電圧を、画素アレイ部34の列毎に順次読み出す。続いて、同様に、リセットパルスΦRS1(2*)(またはリセットパルスΦRS2(2*))を制御して、セレクトパルスΦSE1(2*)(またはセレクトパルスΦSE2(2*))が“High”レベルの間に垂直信号線36に出力された、画素アレイ部34内の2行目の各単位画素35のリセット信号電圧を、水平読み出し回路33がサンプリングする。そして、同様に、水平読み出し回路33がサンプリングした2行目の各単位画素35のリセット信号電圧を、画素アレイ部34の列毎に順次読み出す。このように、リセット信号電圧の読み出しタイミングの駆動を、画素アレイ部34の各行毎に行うことによって、全ての単位画素35のリセット信号電圧を読み出すことができる。なお、読み出したリセット信号電圧は、例えば、メモリ5に保持しておく。
Here, a detailed driving method at the above driving timing will be described. 4A and 4B, the reset signal voltage is read out in a series of photographing operations for obtaining a still image, before the exposure of the still image is performed. It is drive timing. At the reset signal voltage read timing, first, the reset pulse ΦRS1 (1 *) (or the reset pulse ΦRS2 (1 *) ) is set to “High” level to reset the
図4(c)および(d)に示した一括リセットタイミングは、静止画像を得るための一連の撮影動作において、静止画像の露光前にフォトダイオードPDと電荷蓄積部FD1(または電荷蓄積部FD2)とを一括してリセットする駆動タイミングであり、グローバル露光を開始するタイミングである。この一括リセットタイミングによるフォトダイオードPDと電荷蓄積部FD1(または電荷蓄積部FD2)とがリセットされた後に、静止画像を得るためのグローバル露光が開始される。一括リセットタイミングでは、まず、全ての行同時のタイミングでリセットパルスΦRS1および転送パルスΦTX1(またはリセットパルスΦRS2および転送パルスΦTX2)を“High”レベルにして、画素アレイ部34内の全ての単位画素35のリセットトランジスタM11および転送トランジスタM21を同時にON状態とする。これにより、画素アレイ部34内の全ての単位画素35の電荷蓄積部FD1(または電荷蓄積部FD2)およびフォトダイオードPDが同時にVddにリセットされる。なお、一括リセットタイミングにおいて、一括してリセットを行う画素メモリ部は、図4(a)および(b)に示したリセット信号電圧の読み出しタイミングにおいてリセット信号電圧を読み出して保持した画素メモリ部と異なる画素メモリ部を使用する。これにより、図4(a)および(b)に示したリセット信号電圧の読み出しタイミングにおいてリセット信号電圧が安定した電荷蓄積部FD1(または電荷蓄積部FD2)のリセット信号電圧を破壊することなく、フォトダイオードPDをリセットすることができる。
The collective reset timing shown in FIGS. 4C and 4D is performed in a series of photographing operations for obtaining a still image, and before the exposure of the still image, the photodiode PD and the charge accumulation unit FD1 (or the charge accumulation unit FD2). Is a drive timing for collectively resetting and the timing for starting global exposure. After the photodiode PD and the charge storage unit FD1 (or the charge storage unit FD2) are reset by the collective reset timing, global exposure for obtaining a still image is started. In the collective reset timing, first, the reset pulse ΦRS1 and the transfer pulse ΦTX1 (or the reset pulse ΦRS2 and the transfer pulse ΦTX2) are set to the “High” level at the same time for all the rows, and all the
図4(e)および(f)に示した一括転送タイミングは、静止画像を得るための一連の撮影動作において、フォトダイオードPDが発生した信号電荷を電荷蓄積部FD1(または電荷蓄積部FD2)に一括して転送する駆動タイミングであり、グローバル露光を終了するタイミングである。一括転送タイミングでは、まず、全ての行同時のタイミングで転送パルスΦTX1(または転送パルスΦTX2)を“High”レベルにして、画素アレイ部34内の全ての単位画素35の転送トランジスタM21を同時にON状態とする。これにより、グローバル露光の期間において画素アレイ部34内の全ての単位画素35のフォトダイオードPDが発生した信号電荷が、同時に電荷蓄積部FD1(または電荷蓄積部FD2)に転送される。なお、一括転送タイミングにおいて、一括して転送を行う画素メモリ部は、図4(a)および(b)に示したリセット信号電圧の読み出しタイミングにおいてリセット信号電圧を読み出して保持した画素メモリ部と同じ画素メモリ部を使用する。これにより、例えば、画像信号処理装置8において、すでに保持しているリセット信号電圧と後に読み出すビデオ信号電圧との差分処理を行うことによって、各単位画素35のリセットノイズを軽減させることができる。
In the batch transfer timing shown in FIGS. 4E and 4F, the signal charge generated by the photodiode PD is transferred to the charge storage unit FD1 (or charge storage unit FD2) in a series of photographing operations for obtaining a still image. This is a drive timing for transferring all at once, and a timing for ending global exposure. In the collective transfer timing, first, the transfer pulse ΦTX1 (or transfer pulse ΦTX2) is set to the “High” level at the same time for all the rows, and the transfer transistors M21 of all the
図4(g)および(h)に示したビデオ信号電圧の読み出しタイミングは、静止画像を得るための一連の撮影動作において、静止画像の露光後に各画素メモリ部に一括して転送したビデオ信号電圧を読み出す駆動タイミングである。ビデオ信号電圧の読み出しタイミングでは、まず、セレクトパルスΦSE1(1*)(またはセレクトパルスΦSE2(1*))を“High”レベルにして、画素アレイ部34内の1行目の単位画素35の選択トランジスタM41(または選択トランジスタM42)をON状態とする。これにより、1行目の単位画素35の電荷蓄積部FD1(または電荷蓄積部FD2)に転送された信号電荷に応じたビデオ信号電圧が垂直信号線36に出力され、水平読み出し回路33が、ビデオ信号電圧をサンプリングする。そして、水平読み出し回路33がサンプリングした1行目の各単位画素35のビデオ信号電圧を、画素アレイ部34の列毎に順次読み出す。続いて、同様に、セレクトパルスΦSE1(2*)(またはセレクトパルスΦSE2(2*))を制御して、セレクトパルスΦSE1(2*)(またはセレクトパルスΦSE2(2*))が“High”レベルの間に垂直信号線36に出力された、画素アレイ部34内の2行目の各単位画素35のビデオ信号電圧を、水平読み出し回路33がサンプリングする。そして、同様に、水平読み出し回路33がサンプリングした2行目の各単位画素35のビデオ信号電圧を、画素アレイ部34の列毎に順次読み出す。このように、ビデオ信号電圧の読み出しタイミングの駆動を、画素アレイ部34の各行毎に行うことによって、全ての単位画素35のビデオ信号電圧を読み出すことができる。なお、読み出したビデオ信号電圧は、例えば、画像信号処理装置8によって、すでに保持しているリセット信号電圧が減算される。このリセット信号電圧が減算されたビデオ信号電圧が、デジタルカメラ1内の各構成要素によって処理され、例えば、記録装置6に記録される。
The video signal voltage readout timing shown in FIGS. 4G and 4H is the video signal voltage collectively transferred to each pixel memory unit after exposure of the still image in a series of photographing operations for obtaining a still image. Is the drive timing for reading out. At the video signal voltage read timing, first, select pulse ΦSE1 (1 *) (or select pulse ΦSE2 (1 *) ) is set to “High” level, and
図4(i)および(j)に示したライブビュー信号の読み出しタイミングは、静止画像を得るための一連の撮影動作中に、ライブビュー信号を読み出す駆動タイミングである。本第1の実施形態のイメージセンサ3を搭載したデジタルカメラ1においては、通常のローリングシャッタ制御によってライブビュー画像を取得する。従って、図4(i)および(j)に示したライブビュー信号の読み出しタイミングは、静止画像を得るための撮影動作を開始する前、または静止画像を得るための撮影動作が終了した後のライブビュー信号の読み出しタイミングと同様である。ライブビュー信号の読み出しタイミングでは、まず、セレクトパルスΦSE1(1*)(またはセレクトパルスΦSE2(1*))が“High”レベルのときに、リセットパルスΦRS1(1*)(またはリセットパルスΦRS2(1*))を“High”レベルにして、画素アレイ部34の1行目のリセット信号電圧をサンプリングする。そして、リセットパルスΦRS1(1*)(またはリセットパルスΦRS2(1*))を“Low”レベルにして、ライブビュー画像の露光を行い、ライブビューの露光期間を終了するときに、転送パルスΦTX1(1*)(または転送パルスΦTX2(1*))を“High”レベルにして、ライブビューの露光によって得られた画素アレイ部34の1行目のビデオ信号電圧をサンプリングする。このようにサンプリングされた画素アレイ部34の1行目の各単位画素35のリセット信号電圧とビデオ信号電圧とは、水平読み出し回路33によってCDS処理され、画素アレイ部34の列毎に順次読み出される。続いて、同様に、セレクトパルスΦSE1(2*)(またはセレクトパルスΦSE2(2*))が“High”レベルのときに、リセットパルスΦRS1(2*)(またはリセットパルスΦRS2(2*))および転送パルスΦTX1(2*)(または転送パルスΦTX2(2*))を制御して、画素アレイ部34の2行目の各単位画素35のリセット信号電圧とビデオ信号電圧とをサンプリングする。そして、同様に、水平読み出し回路33によってCDS処理され、画素アレイ部34の列毎に順次読み出す。このように、ライブビュー信号の読み出しタイミングの駆動を、画素アレイ部34の各行毎に行うことによって、全ての単位画素35のライブビュー信号を読み出すことができる。
The live view signal readout timing shown in FIGS. 4I and 4J is a drive timing for reading out the live view signal during a series of shooting operations for obtaining a still image. In the
<第1の画像読み出しタイミング>
次に、本第1の実施形態のイメージセンサを搭載したデジタルカメラにおいて、静止画像を得るための一連の撮影動作中に、ライブビュー画像を得るための撮影動作について説明する。図5は、本第1の実施形態のイメージセンサ3を搭載したデジタルカメラ1における第1の画像読み出しタイミングを示したタイミングチャートである。図5に示した第1の画像読み出しタイミングは、画素アレイ部34内に配置された単位画素35を行毎に3つのフィールドに分割して、静止画像を取得するタイミングの例を示している。そして、デジタルカメラ1がグローバルシャッタ制御によって静止画像を得るための一連の撮影動作中に、ライブビュー画像を取得している。なお、静止画像を取得するそれぞれのフィールドは、例えば、図2に示した27行に単位画素35を配置した画素アレイ部34の場合、1+3×(n−1)行目の単位画素35をフィールド1、2+3×(n−1)行目の単位画素35をフィールド2、3+3×(n−1)行目の単位画素35をフィールド3(ただし、nは整数で、1≦n≦9)とする。
<First image readout timing>
Next, in the digital camera equipped with the image sensor of the first embodiment, a shooting operation for obtaining a live view image during a series of shooting operations for obtaining a still image will be described. FIG. 5 is a timing chart showing the first image readout timing in the
なお、図5のタイミングチャートに示した「ΦRelease」は、例えば、デジタルカメラ1のレリーズボタンが押下されたことにより、静止画像を取得するタイミングを示すレリーズパルスを表している。また、「ΦARS2」は、図4(d)に示した第二画素メモリ部352による一括リセットタイミングを示す一括リセットパルス、「ΦATX1」は、図4(e)に示した第一画素メモリ部351による一括転送タイミングを示す一括転送パルスをそれぞれ表している。また、「ΦVD」は、イメージセンサ3からリセット信号、ビデオ信号およびライブビュー信号の読み出し開始タイミングを示す垂直同期パルスを表している。
Note that “ΦRelease” shown in the timing chart of FIG. 5 represents a release pulse indicating the timing of acquiring a still image when the release button of the
また、垂直同期パルスの下部に示した斜線は、イメージセンサ3からリセット信号、ビデオ信号およびライブビュー信号を順次読み出している動作の様子を模式的に表したものであり、図5に示した(a)〜(p)の動作は、それぞれ、以下の読み出し動作を表している。なお、イメージセンサ3からの各信号読み出しは、垂直同期パルスΦVDが“High”レベルの期間中に行われる。
(a):第一画素メモリ部351または第二画素メモリ部352によるライブビュー信号の読み出し動作。
(b):第一画素メモリ部351または第二画素メモリ部352によるライブビュー信号の読み出し動作。
(c):第一画素メモリ部351によるフィールド1のリセット信号電圧の読み出し動作。
(d):第一画素メモリ部351によるライブビュー信号の読み出し動作(フィールド3の一部を使用)。
(e):第一画素メモリ部351によるフィールド2のリセット信号電圧の読み出し動作。
(f):第一画素メモリ部351によるライブビュー信号の読み出し動作(フィールド3の一部を使用)。
(g):第一画素メモリ部351によるフィールド3のリセット信号電圧の読み出し動作。
(h):第二画素メモリ部352によるライブビュー信号の読み出し動作。
(i):静止画用露光時間(グローバル露光)
(j):第一画素メモリ部351によるフィールド1のビデオ信号電圧の読み出し動作。
(k):第一画素メモリ部351によるライブビュー画像の読み出し動作(フィールド1の一部を使用)。
(l):第一画素メモリ部351によるフィールド2のビデオ信号電圧の読み出し動作。
(m):第一画素メモリ部351によるライブビュー信号の読み出し動作(フィールド1の一部を使用)。
(n):第一画素メモリ部351によるフィールド3のビデオ信号電圧の読み出し動作。
(o):第一画素メモリ部351によるライブビュー信号の読み出し動作(フィールド1の一部を使用)。
(p):第一画素メモリ部351または第二画素メモリ部352によるライブビュー信号の読み出し動作。
In addition, the oblique lines shown at the bottom of the vertical synchronization pulse schematically show the operation of sequentially reading out the reset signal, the video signal, and the live view signal from the
(A): A live view signal read operation by the first
(B): A live view signal read operation by the first
(C): Reading operation of the reset signal voltage in the
(D): Live view signal readout operation by the first pixel memory unit 351 (using part of the field 3).
(E): Reading operation of the reset signal voltage in the
(F): Live view signal readout operation by the first pixel memory unit 351 (using part of the field 3).
(G): Read operation of the reset signal voltage in the
(H): Live view signal readout operation by the second
(I): Exposure time for still images (global exposure)
(J): The video signal voltage read operation of the
(K): Live view image readout operation by the first pixel memory unit 351 (using part of the field 1).
(L): The read operation of the video signal voltage of the
(M): Live view signal readout operation by the first pixel memory unit 351 (using part of the field 1).
(N): A video signal voltage read operation in the
(O): Live view signal readout operation by the first pixel memory unit 351 (using part of the field 1).
(P): A live view signal read operation by the first
ここで、本第1の画像読み出しタイミングにおける動作について詳細について説明する。図5(a)および(b)に示したライブビュー信号の読み出し動作では、図4(i)または(j)で示したライブビュー信号の読み出しタイミングで、ローリングシャッタ制御によってライブビュー信号を順次読み出し、表示装置7にライブビュー画像を表示させる。この図5(a)および(b)のライブビュー信号の読み出し動作は、静止画像の取得を開始するまで継続して行われる。 Here, the operation at the first image readout timing will be described in detail. In the live view signal readout operation shown in FIGS. 5A and 5B, the live view signal is sequentially read out by rolling shutter control at the live view signal readout timing shown in FIG. 4I or FIG. Then, the live view image is displayed on the display device 7. The live view signal readout operation in FIGS. 5A and 5B is continuously performed until acquisition of a still image is started.
時刻t1のとき、レリーズボタンが押下されたことによって、レリーズパルスΦReleaseが“High”レベルになり、静止画撮影開始の命令が発せられると、静止画像を得るための撮影動作に移行する。図5(c)に示した第一画素メモリ部351によるフィールド1のリセット信号電圧の読み出し動作では、図4(a)で示した第一画素メモリ部351によるリセット信号電圧の読み出しタイミングで、画素アレイ部34のフィールド1にあたる行の単位画素35の第一画素メモリ部351からリセット信号電圧を順次読み出す。そして、読み出したフィールド1のリセット信号電圧を、メモリ5に保持する。
At time t1, when the release button is pressed, the release pulse ΦRelease becomes “High” level, and when a command for starting still image shooting is issued, the operation shifts to a shooting operation for obtaining a still image. In the readout operation of the reset signal voltage of the
続いて、図5(d)に示した第一画素メモリ部351によるライブビュー信号の読み出し動作では、図4(i)で示したライブビュー信号の読み出しタイミングで、ローリングシャッタ制御によってライブビュー信号を順次読み出し、表示装置7にライブビュー画像を表示させる。ただし、図5(d)の動作においては、リセット信号電圧の読み出しが完了しているフィールド1の第一画素メモリ部351は使用することができないため、リセット信号電圧の読み出しが完了していないフィールド3の一部の第一画素メモリ部351を使用する。これは、図5(d)の動作において、図5(c)の動作によってリセット信号電圧の読み出しが完了しているフィールド1の第一画素メモリ部351を使用してライブビュー信号を取得すると、すでに取得しているリセット信号電圧の電圧レベルを破壊してしまうためである。
Subsequently, in the live view signal readout operation by the first
続いて、図5(e)に示した第一画素メモリ部351によるフィールド2のリセット信号電圧の読み出し動作では、図4(a)で示した第一画素メモリ部351によるリセット信号電圧の読み出しタイミングで、画素アレイ部34のフィールド2にあたる行の単位画素35の第一画素メモリ部351からリセット信号電圧を順次読み出す。そして、読み出したフィールド2のリセット信号電圧を、メモリ5に保持する。
Subsequently, in the read operation of the reset signal voltage of the
続いて、図5(f)に示した第一画素メモリ部351によるライブビュー信号の読み出し動作では、図4(i)で示したライブビュー信号の読み出しタイミングで、ローリングシャッタ制御によってライブビュー信号を順次読み出し、表示装置7にライブビュー画像を表示させる。ただし、図5(f)の動作においては、リセット信号電圧の読み出しが完了しているフィールド1およびフィールド2の第一画素メモリ部351は使用することができないため、リセット信号電圧の読み出しが完了していないフィールド3の一部の第一画素メモリ部351を使用する。これは、図5(d)の動作と同様の理由である。
Subsequently, in the live view signal read operation by the first
続いて、図5(g)に示した第一画素メモリ部351によるフィールド3のリセット信号電圧の読み出し動作では、図4(a)で示した第一画素メモリ部351によるリセット信号電圧の読み出しタイミングで、画素アレイ部34のフィールド3にあたる行の単位画素35の第一画素メモリ部351からリセット信号電圧を順次読み出す。そして、読み出したフィールド3のリセット信号電圧を、メモリ5に保持する。
Subsequently, in the readout operation of the reset signal voltage in the
続いて、図5(h)に示した第二画素メモリ部352によるライブビュー信号の読み出し動作では、図4(j)で示したライブビュー信号の読み出しタイミングで、ローリングシャッタ制御によってライブビュー信号を順次読み出し、表示装置7にライブビュー画像を表示させる。図5(h)の動作において、第二画素メモリ部352を使用する理由は、図5(d)、(f)の動作と同様に、リセット信号電圧の読み出しが完了しているフィールド1、フィールド2、およびフィールド3の第一画素メモリ部351は、ライブビュー信号の読み出しに使用することができないためである。そこで、図5(h)の動作においては、リセット信号電圧の保持に関係していない第二画素メモリ部352を使用してライブビュー信号の読み出しを行う。このようにすることによって、全てのフィールドの第一画素メモリ部351が使用できない状態であっても、ライブビュー信号を読み出し、表示装置7にライブビュー画像を表示させることができる。
Subsequently, in the live view signal readout operation by the second
このように、画素アレイ部34内に配置された全ての単位画素35からリセット信号電圧を読み出してメモリ5に保持した後、時刻t2のときに、静止画像を得るためのグローバル露光の動作に移行する。図5(i)に示した静止画用露光時間(グローバル露光)の動作では、まず、図4(d)に示した第二画素メモリ部352による一括リセットタイミングで、一括リセットパルスΦARS2を“High”レベルとする。これにより、第二画素メモリ部352を介して全ての単位画素35のフォトダイオードPDの電荷がリセットされる。そして、一括リセットパルスΦARS2を“Low”レベルとすることにより、静止画像を得るためのグローバル露光が開始される。そして、任意に設定した露光時間が経過した時刻t3のときに、図4(e)に示した第一画素メモリ部351による一括転送タイミングで、一括転送パルスΦATX1を“High”レベルとする。これにより、フォトダイオードPDで発生したビデオ信号電圧(信号電荷)が一括で電荷蓄積部FD1へ転送される。その後、ビデオ信号電圧の読み出し動作に移行する。
As described above, after reading the reset signal voltage from all the
図5(j)に示した第一画素メモリ部351によるフィールド1のビデオ信号電圧の読み出し動作では、図4(g)で示した第一画素メモリ部351によるビデオ信号電圧の読み出しタイミングで、画素アレイ部34のフィールド1にあたる行の単位画素35の第一画素メモリ部351からビデオ信号電圧を順次読み出す。そして、読み出したフィールド1のビデオ信号電圧を、メモリ5に保持する。
In the readout operation of the video signal voltage of the
続いて、図5(k)に示した第一画素メモリ部352によるライブビュー画像の読み出し動作では、図4(i)で示したライブビュー信号の読み出しタイミングで、ローリングシャッタ制御によってライブビュー信号を順次読み出し、表示装置7にライブビュー画像を表示させる。ただし、図5(k)の動作においては、ビデオ信号電圧の読み出しが完了していないフィールド2およびフィールド3の第一画素メモリ部351は使用することができないため、ビデオ信号電圧の読み出しが完了しているフィールド1の一部の第一画素メモリ部351を使用する。これは、図5(k)の動作において、図5(j)の動作によってビデオ信号電圧の読み出しが完了していないフィールド2またはフィールド3の第一画素メモリ部351を使用してライブビュー信号を取得すると、保持しているビデオ信号電圧の電圧レベルを破壊してしまうためである。なお、図5(k)の動作において、ビデオ信号電圧の保持に関係していない第二画素メモリ部352を使用してライブビュー信号の読み出しを行うこともできる。このようにすることによって、フィールド2およびフィールド3の第一画素メモリ部351が使用できない状態であっても、ライブビュー信号を読み出し、表示装置7にライブビュー画像を表示させることができる。
Subsequently, in the live view image read operation by the first
続いて、図5(l)に示した第一画素メモリ部351によるフィールド2のビデオ信号電圧の読み出し動作では、図4(g)で示した第一画素メモリ部351によるビデオ信号電圧の読み出しタイミングで、画素アレイ部34のフィールド2にあたる行の単位画素35の第一画素メモリ部351からビデオ信号電圧を順次読み出す。そして、読み出したフィールド2のビデオ信号電圧を、メモリ5に保持する。
Subsequently, in the reading operation of the video signal voltage of the
続いて、図5(m)に示した第一画素メモリ部351によるライブビュー信号の読み出し動作では、図4(i)で示したライブビュー信号の読み出しタイミングで、ローリングシャッタ制御によってライブビュー信号を順次読み出し、表示装置7にライブビュー画像を表示させる。ただし、図5(m)の動作においては、ビデオ信号電圧の読み出しが完了していないフィールド3の第一画素メモリ部351は使用することができないため、ビデオ信号電圧の読み出しが完了しているフィールド1の一部の第一画素メモリ部351を使用する。これは、図5(k)の動作と同様の理由である。
Subsequently, in the live view signal readout operation by the first
続いて、図5(n)に示した第一画素メモリ部351によるフィールド3のビデオ信号電圧の読み出し動作では、図4(g)で示した第一画素メモリ部351によるビデオ信号電圧の読み出しタイミングで、画素アレイ部34フィールド3にあたる行の単位画素35の第一画素メモリ部351のからビデオ信号電圧を順次読み出す。そして、読み出したフィールド3のビデオ信号電圧を、メモリ5に保持する。
Subsequently, in the readout operation of the video signal voltage of the
続いて、図5(o)に示した第一画素メモリ部351によるライブビュー信号の読み出し動作では、図4(i)で示したライブビュー信号の読み出しタイミングで、ローリングシャッタ制御によってライブビュー信号を順次読み出し、表示装置7にライブビュー画像を表示させる。図5(o)の動作においては、ビデオ信号電圧の読み出しが完了していないフィールドはないため、特にライブビュー信号の読み出しに使用するフィールドの制約はないが、ここでは、図5(k)、(m)と同様に、フィールド1の一部の第一画素メモリ部351を使用する。
Subsequently, in the live view signal read operation by the first
このように、画素アレイ部34内に配置された全ての単位画素35からビデオ信号電圧を読み出してメモリ5に保持した後、画像信号処理装置8において、全ての単位画素35のリセット信号電圧と全ての単位画素35のビデオ信号電圧との差分処理を行う。これにより、各単位画素35の固定パターンノイズ、リセットノイズや熱ノイズなどのKTCノイズ(リセットノイズ)を除去した全画素同時露光の静止画像を得ることができる。
As described above, after the video signal voltages are read from all the
その後、ライブビュー信号の読み出し動作に移行する。図5(p)に示したライブビュー信号の読み出し動作では、図4(i)または(j)で示したライブビュー信号の読み出しタイミングで、ローリングシャッタ制御によってライブビュー信号を順次読み出し、表示装置7にライブビュー画像を表示させる。以降、この図5(p)のライブビュー信号の読み出し動作は、例えば、次の静止画像の取得を開始するまで継続して行われる。 Thereafter, the operation shifts to a live view signal read operation. In the live view signal readout operation shown in FIG. 5 (p), the live view signal is sequentially read out by rolling shutter control at the live view signal readout timing shown in FIG. 4 (i) or (j). Display the live view image. Thereafter, the read operation of the live view signal in FIG. 5 (p) is continuously performed until, for example, acquisition of the next still image is started.
上記に述べたように、本第1の実施形態のイメージセンサ3を搭載したデジタルカメラ1における第1の画像読み出しタイミングでは、グローバル露光によって静止画像を撮像する撮影動作の期間中に、ライブビュー信号を取得し、表示装置7にライブビュー画像を表示させることができる。これにより、静止画像を得るための一連の撮影動作中にライブビュー画像が更新されない時間を短縮することができる。このことにより、例えば、静止画像の連続撮影(連写)を行うときに、表示されるライブビュー画像を確認しながら被写体の動きに追従して撮影を行うことができる。従来では、連続で行われている撮影動作の期間の間、ライブビュー信号を取得することができず、ライブビュー画像の表示がフリーズやブラックアウトの状態となってしまっていたため、撮影を開始する前のライブビュー画像と実際に撮影された静止画像との相違が非常に大きくなってしまうという問題があった。本実施形態のデジタルカメラ1では、連続で静止画像を撮影している場合においても、撮影動作の期間中のライブビュー画像を確認しながら撮影を行うことができるため、例えば、被写体が速く動いているような場合であっても、被写体の動きに追従することができる。
As described above, at the first image readout timing in the
なお、本第1の画像読み出しタイミングでは、主に、第一画素メモリ部351を使用して静止画像を得るための撮影動作中にライブビュー画像を取得する駆動方式の例について説明したが、第二画素メモリ部352を使用することができるタイミングであれば、第一画素メモリ部351の代わりに第二画素メモリ部352を使用しても構わない。
In the first image reading timing, an example of a driving method for acquiring a live view image during a shooting operation for obtaining a still image using the first
また、現在の撮像装置の多くは、ライブビュー用の画像を表示部に動画を表示させるために用いるのみではなく、ライブビュー用の画像から得られる映像情報を、撮像装置におけるオートフォーカス(AF)や自動露光制御(AE)などの処理(以下、「撮影条件設定処理」という)にも利用している。従って、撮像装置においては、グローバルシャッタ制御による静止画像の露光期間の直前まで、ライブビュー用の画像を取得できることが望ましい。本第1の画像読み出しタイミングでは、クローバル露光を開始するタイミング(時刻t2)に近いタイミングまで、ライブビュー画像を取得することができる。その結果、本実施形態のデジタルカメラ1では、グローバルシャッタ制御による静止画像の露光期間の開始直前のライブビュー画像(図5(h)の動作によるライブビュー画像)から映像情報を得ることによって、画像信号処理装置8が撮影条件設定処理を適切に行うことができる。これにより、本実施形態のデジタルカメラ1では、AFやAEなどの精度を向上することができる。そして、静止画像の連写においても、連続で撮影する静止画像のそれぞれに応じた撮影条件設定処理を行うことができるため、非常に有用である。例えば、デジタルカメラ1の露光期間に近いタイミングまで、AF用信号の映像情報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。
In addition, many current imaging apparatuses not only use live view images for displaying moving images on a display unit, but also use video information obtained from live view images as autofocus (AF) in the imaging apparatus. And automatic exposure control (AE) and other processes (hereinafter referred to as “imaging condition setting process”). Therefore, it is desirable for the imaging apparatus to be able to acquire an image for live view until just before the still image exposure period by the global shutter control. At the first image readout timing, the live view image can be acquired until the timing close to the timing (time t2) at which the clobber exposure is started. As a result, in the
<第2の画像読み出しタイミング>
次に、本第1の実施形態のイメージセンサを搭載したデジタルカメラにおいて、静止画像を得るための一連の撮影動作中にライブビュー画像を得るとともに、撮影条件設定処理を行うための映像情報を得る撮影動作について説明する。図6は、本第1の実施形態のイメージセンサ3を搭載したデジタルカメラ1における第2の画像読み出しタイミングを示したタイミングチャートである。本第2の画像読み出しタイミングは、図5に示した第1の画像読み出しタイミングと同様に、画素アレイ部34内に配置された単位画素35を行毎に3つのフィールドに分割して静止画像を取得する。また、本第2の画像読み出しタイミングでは、静止画像を得るためのグローバル露光の動作に移行する前に、撮影条件設定処理を行うための専用の映像情報の読み出し動作を、第二画素メモリ部352によって行う。なお、以下の説明においては、撮影条件設定処理を行うための専用の映像情報として、オートフォーカスを行うためのAF専用信号を得る場合の例について説明する。
<Second image readout timing>
Next, in the digital camera equipped with the image sensor of the first embodiment, a live view image is obtained during a series of shooting operations for obtaining a still image, and video information for performing shooting condition setting processing is obtained. The shooting operation will be described. FIG. 6 is a timing chart showing the second image readout timing in the
図6に示した(a)〜(p)の動作は、それぞれ、以下の読み出し動作を表している。(a):第一画素メモリ部351または第二画素メモリ部352によるライブビュー信号の読み出し動作。
(b):第一画素メモリ部351または第二画素メモリ部352によるライブビュー信号の読み出し動作。
(c):第一画素メモリ部351によるフィールド1のリセット信号電圧の読み出し動作。
(d):第一画素メモリ部351によるライブビュー信号の読み出し動作(フィールド3の一部を使用)。
(e):第一画素メモリ部351によるフィールド2のリセット信号電圧の読み出し動作。
(f):第一画素メモリ部351によるライブビュー信号の読み出し動作(フィールド3の一部を使用)。
(g):第一画素メモリ部351によるフィールド3のリセット信号電圧の読み出し動作。
(h2):第二画素メモリ部352によるAF専用信号の読み出し動作。
(i):静止画用露光時間(グローバル露光)
(j):第一画素メモリ部351によるフィールド1のビデオ信号電圧の読み出し動作。
(k):第一画素メモリ部351によるライブビュー画像の読み出し動作(フィールド1の一部を使用)。
(l):第一画素メモリ部351によるフィールド2のビデオ信号電圧の読み出し動作。
(m):第一画素メモリ部351によるライブビュー信号の読み出し動作(フィールド1の一部を使用)。
(n):第一画素メモリ部351によるフィールド3のビデオ信号電圧の読み出し動作。
(o):第一画素メモリ部351によるライブビュー信号の読み出し動作(フィールド1の一部を使用)。
(p):第一画素メモリ部351または第二画素メモリ部352によるライブビュー信号の読み出し動作。
The operations (a) to (p) shown in FIG. 6 represent the following read operations, respectively. (A): A live view signal read operation by the first
(B): A live view signal read operation by the first
(C): Reading operation of the reset signal voltage in the
(D): Live view signal readout operation by the first pixel memory unit 351 (using part of the field 3).
(E): Reading operation of the reset signal voltage in the
(F): Live view signal readout operation by the first pixel memory unit 351 (using part of the field 3).
(G): Read operation of the reset signal voltage in the
(H2): AF read-out operation by the second
(I): Exposure time for still images (global exposure)
(J): The video signal voltage read operation of the
(K): Live view image readout operation by the first pixel memory unit 351 (using part of the field 1).
(L): The read operation of the video signal voltage of the
(M): Live view signal readout operation by the first pixel memory unit 351 (using part of the field 1).
(N): A video signal voltage read operation in the
(O): Live view signal readout operation by the first pixel memory unit 351 (using part of the field 1).
(P): A live view signal read operation by the first
本第2の画像読み出しタイミングと図5に示した第1の画像読み出しタイミングとは、図5(h)に示した第二画素メモリ部352によるライブビュー信号の読み出し動作の代わりに、図6(h2)に示した第二画素メモリ部352によるAF専用信号の読み出し動作を行うことのみが異なる。従って、本第2の画像読み出しタイミングの説明においては、図5に示した第1の画像読み出しタイミングと同一の信号線および動作に、同一の符号を付与して詳細な説明を省略する。
The second image readout timing and the first image readout timing shown in FIG. 5 are shown in FIG. 6 (instead of the live view signal readout operation by the second
ここで、本第2の画像読み出しタイミングにおける動作について詳細について説明する。図6(a)および(b)に示したライブビュー信号の読み出し動作では、図5(a)および(b)と同様に、ローリングシャッタ制御によってライブビュー信号を順次読み出して、表示装置7にライブビュー画像を表示させる。 Here, the details of the operation at the second image readout timing will be described. In the live view signal readout operation shown in FIGS. 6A and 6B, the live view signals are sequentially read out by the rolling shutter control and lively displayed on the display device 7 as in FIGS. 5A and 5B. Display the view image.
そして、時刻t1のときにレリーズボタンが押下されたときに静止画像を得るための撮影動作に移行し、図6(c)〜(g)に示した動作では、図5(c)および(g)と同様に、第一画素メモリ部351を使用してリセット信号電圧の読み出し動作と、ライブビュー信号の読み出し動作とを交互に行う。
Then, when the release button is pressed at time t1, the operation shifts to a photographing operation for obtaining a still image. In the operations shown in FIGS. 6C to 6G, FIGS. ), The first
続いて、図6(h2)に示した第二画素メモリ部352によるAF専用信号の読み出し動作では、図4(j)で示したライブビュー信号の読み出しタイミングで、ローリングシャッタ制御によってAF専用信号電圧を順次読み出す。なお、図6(h2)に示した第二画素メモリ部352によるAF専用信号の読み出し動作は、図5(h)に示した第二画素メモリ部352によるライブビュー信号の読み出し動作と同様に、図4(j)に示したライブビュー信号の読み出しタイミングによって行われるが、AFを行うために適した映像情報を得るための読み出し方を行う。
Subsequently, in the read operation of the AF dedicated signal by the second
例えば、ライブビュー画像を表示装置7に表示するためにライブビュー信号を取得する画素アレイ部34の単位画素35の行とは異なる行の単位画素35の行から、AF専用信号電圧を順次読み出す。より具体的には、例えば、撮影範囲の中央の予め定められた範囲の映像情報に基づいてAFを行う場合には、AF処理に使用する中央の範囲の単位画素35の行のみを読み出す。図6(h2)に示した第二画素メモリ部352によるAF専用信号の読み出し動作では、ライブビュー信号を読み出す行数よりも、AF専用信号電圧を読み出す行数を少なくすることによって、AF専用信号電圧を読み出す回数を増加させた読み出し方を行っている場合を示している。このように、グローバルシャッタ制御による静止画像の露光期間の開始直前に被写体の映像情報を多く取得することによって、AFの精度を向上することができる。
For example, in order to display the live view image on the display device 7, the AF dedicated signal voltage is sequentially read from the row of the
その後、時刻t2以降、図5(i)〜(p)と同様に、静止画像を得るためのグローバル露光の動作、第一画素メモリ部351を使用したビデオ信号電圧およびライブビュー信号の読み出し動作を行い、画像信号処理装置8の処理によって、静止画像を得る。そして、ライブビュー信号の読み出し動作に移行する。
Thereafter, after time t2, as in FIGS. 5 (i) to 5 (p), a global exposure operation for obtaining a still image and a video signal voltage and live view signal readout operation using the first
上記に述べたように、本第1の実施形態のイメージセンサ3を搭載したデジタルカメラ1における第2の画像読み出しタイミングでは、グローバル露光によって静止画像を撮像する撮影動作の期間中に、ライブビュー信号を取得し、表示装置7にライブビュー画像を表示させることができる。これにより、図5に示した第1の画像読み出しタイミングと同様に、静止画像を得るための一連の撮影動作中にライブビュー画像が更新されない時間を短縮することができる。
As described above, at the second image readout timing in the
さらに、本第1の画像読み出しタイミングでは、グローバル露光の動作に移行する直前に、撮影条件設定処理に使用するための専用の映像情報を取得することができる。これにより、オートフォーカス(AF)や自動露光制御(AE)などの撮影条件設定処理を、クローバル露光を開始するタイミング(時刻t2)に近いタイミングで行うことができる。その結果、AFやAEの精度を向上させることができる。 Furthermore, at the first image readout timing, it is possible to acquire dedicated video information for use in the shooting condition setting process immediately before shifting to the global exposure operation. Thereby, photographing condition setting processing such as autofocus (AF) and automatic exposure control (AE) can be performed at a timing close to the timing (time t2) at which the global exposure is started. As a result, the accuracy of AF and AE can be improved.
<第3の画像読み出しタイミング>
次に、本第1の実施形態のイメージセンサを搭載したデジタルカメラにおいて、静止画像を得るための一連の撮影動作中に、ライブビュー画像を得るための別の撮影動作について説明する。図7は、本第1の実施形態のイメージセンサ3を搭載したデジタルカメラ1における第3の画像読み出しタイミングを示したタイミングチャートである。本第3の画像読み出しタイミングは、図5に示した第1の画像読み出しタイミングと同様に、画素アレイ部34内に配置された単位画素35を行毎に3つのフィールドに分割して静止画像を取得する。ただし、図5に示した第1の画像読み出しタイミングでは、主に、第一画素メモリ部351を使用して静止画像を得るための撮影動作中にライブビュー信号を取得していたのに対し、本第3の画像読み出しタイミングでは、第一画素メモリ部351および第二画素メモリ部352に関係なく、リセット信号電圧読み出しに使用してない画素メモリ部を使用してライブビュー信号の読み出し動作を行う。
<Third image readout timing>
Next, another shooting operation for obtaining a live view image during a series of shooting operations for obtaining a still image in the digital camera equipped with the image sensor of the first embodiment will be described. FIG. 7 is a timing chart showing the third image readout timing in the
図7に示した(a)〜(p)の動作は、それぞれ、以下の読み出し動作を表している。(a):第一画素メモリ部351または第二画素メモリ部352によるライブビュー信号の読み出し動作。
(b):第一画素メモリ部351または第二画素メモリ部352によるライブビュー信号の読み出し動作。
(c3):第一画素メモリ部351または第二画素メモリ部352によるフィールド1のリセット信号電圧の読み出し動作。
(d3):リセット信号電圧の読み出しに使用してない第一画素メモリ部351または第二画素メモリ部352によるライブビュー信号の読み出し動作。
(e3):第一画素メモリ部351または第二画素メモリ部352によるフィールド2のリセット信号電圧の読み出し動作。
(f3):リセット信号電圧の読み出しに使用してない第一画素メモリ部351または第二画素メモリ部352によるライブビュー信号の読み出し動作。
(g3):第一画素メモリ部351または第二画素メモリ部352によるフィールド3のリセット信号電圧の読み出し動作。
(h3):リセット信号電圧の読み出しに使用してない第一画素メモリ部351または第二画素メモリ部352によるライブビュー信号の読み出し動作。
(i):静止画用露光時間(グローバル露光)
(j3):(c3)で使用した画素メモリ部によるフィールド1のビデオ信号電圧の読み出し動作。
(k3):リセット信号電圧の読み出しに使用してない第一画素メモリ部351または第二画素メモリ部352によるライブビュー画像の読み出し動作。
(l3):(e3)で使用した画素メモリ部によるフィールド2のビデオ信号電圧の読み出し動作。
(m3):(j3)で使用した画素メモリ部によるライブビュー信号の読み出し動作。
(n3):(g3)で使用した画素メモリ部によるフィールド3のビデオ信号電圧の読み出し動作。
(o3):(j3)または(l3)で使用した画素メモリ部によるライブビュー信号の読み出し動作。
(p):第一画素メモリ部351または第二画素メモリ部352によるライブビュー信号の読み出し動作。
The operations (a) to (p) shown in FIG. 7 represent the following read operations, respectively. (A): A live view signal read operation by the first
(B): A live view signal read operation by the first
(C3): Read operation of the reset signal voltage in the
(D3): A live view signal read operation by the first
(E3): Read operation of the reset signal voltage in the
(F3): A live view signal read operation by the first
(G3): Read operation of the reset signal voltage in the
(H3): A live view signal read operation by the first
(I): Exposure time for still images (global exposure)
(J3): The video signal voltage read operation in the
(K3): A live view image reading operation by the first
(L3): The video signal voltage read operation in the
(M3): Live view signal readout operation by the pixel memory unit used in (j3).
(N3): The video signal voltage read operation in the
(O3): A live view signal readout operation by the pixel memory unit used in (j3) or (l3).
(P): A live view signal read operation by the first
本第3の画像読み出しタイミングにおいては、図5に示した第1の画像読み出しタイミングの内、図5(c)〜(h)および図5(j)〜(o)の動作が、図7(c3)〜(h3)および図7(j3)〜(o3)の動作にそれぞれ代わっている。しかし、図5に示した第1の画像読み出しタイミングと本第3の画像読み出しタイミングとの相違点は、静止画像を得るために使用する画素メモリ部を、いずれか一方に限定していない点のみであり、考え方は同じである。すなわち、リセット信号電圧の読み出し期間におけるライブビュー信号の読み出し動作では、リセット信号電圧の読み出しに使用してない第一画素メモリ部351または第二画素メモリ部352を使用してライブビュー信号の読み出しを行う。また、ビデオ信号電圧の読み出し期間におけるライブビュー信号の読み出し動作では、リセット信号電圧の読み出しに使用してない、またはすでにビデオ信号電圧の読み出しが完了した第一画素メモリ部351または第二画素メモリ部352を使用してライブビュー信号の読み出しを行う。従って、本第3の画像読み出しタイミングの詳細な説明は省略する。
At the third image readout timing, the operations shown in FIGS. 5C to 5H and FIGS. 5J to 5O in the first image readout timing shown in FIG. The operations of c3) to (h3) and FIGS. 7 (j3) to (o3) are respectively replaced. However, the difference between the first image readout timing and the third image readout timing shown in FIG. 5 is only that the pixel memory unit used to obtain a still image is not limited to either one. And the way of thinking is the same. That is, in the read operation of the live view signal during the reset signal voltage read period, the live view signal is read using the first
ここで、静止画像を得るために使用する画素メモリ部を、いずれか一方に限定しない理由について説明する。本実施形態のデジタルカメラ1では、静止画像を撮像する撮影動作の期間中に表示装置7にライブビュー画像を表示させることができるが、グローバル露光の動作を行う場合、電荷蓄積部FD1またはFD2が、信号電荷を保持しておく時間が、画素の行単位または画素単位で信号電荷の読み出しを順次行う通常のローリングシャッタよりも長くなる。このような、グローバルシャッタ制御による静止画像の取得においては、電荷蓄積部FD1またはFD2のノイズの影響が静止画像に顕著に現れてしまう。すなわち、各単位画素35内の電荷蓄積部FD1およびFD2は、リセット信号電圧を読み出してから、ビデオ信号電圧を読み出すまでの間、信号電荷を保持しておく必要がある。そして、電荷蓄積部FD1またはFD2が信号を保持する性能を表すノイズ特性が、最終的得られる静止画像の画質に大きく影響してしまう。代表的なノイズ原因としては、例えば、電荷蓄積部FDの暗電流の大きさ、イメージセンサ内で電荷蓄積部FDに漏れ込む光漏れ量の多さ、などがある。そのため、本第1の実施形態のイメージセンサ3では、例えば、イメージセンサ3の製造時に行われる、イメージセンサ3の検査の段階(工程)で、電荷蓄積部FD1およびFD2のノイズ特性(性能)を検査する。そして、よりノイズ特性が優れている方の電荷蓄積部FD1またはFD2を有している画素メモリ部(第一画素メモリ部351または第二画素メモリ部352)を、静止画用の信号を読み出す画素メモリ部として使用する。
Here, the reason why the pixel memory unit used for obtaining the still image is not limited to any one will be described. In the
すなわち、本第3の画像読み出しタイミングにおいては、図7(c3)〜(o3)において、よりノイズ性能が優れている電荷蓄積部を有する第一画素メモリ部351または第二画素メモリ部352を使用して、リセット信号電圧およびビデオ信号電圧の読み出し動作を行うように制御する。そして、リセット信号電圧およびビデオ信号電圧の読み出しに使用してない第一画素メモリ部351または第二画素メモリ部352を、ライブビュー信号の取得に使用する。
That is, at the third image readout timing, the first
上記に述べたように、本第1の実施形態のイメージセンサ3を搭載したデジタルカメラ1における第3の画像読み出しタイミングでは、グローバル露光によって静止画像を撮像する撮影動作の期間中に、ライブビュー信号を取得し、表示装置7にライブビュー画像を表示させることができる。これにより、図5に示した第1の画像読み出しタイミング、図6に示した第2の画像読み出しタイミングと同様に、静止画像を得るための一連の撮影動作中にライブビュー画像が更新されない時間を短縮することができる。
As described above, at the third image reading timing in the
さらに、本第3の画像読み出しタイミングでは、グローバルシャッタ制御によって静止画像を得るための一連の撮影動作において、各単位画素35に備えた電荷蓄積部FD1およびFD2のノイズ特性による最終的得られる静止画像の画質への影響を軽減することができる。
Further, at the third image readout timing, the still image finally obtained by the noise characteristics of the charge storage units FD1 and FD2 provided in each
<第2の実施形態>
次に、本実施形態のイメージセンサの別の構成について説明する。図8は、本第2の実施形態によるイメージセンサ30の概略構成を示したブロック図である。図8において、イメージセンサ30は、イメージセンサ制御信号発生回路301、垂直走査回路302、水平読み出し回路303、画素アレイ部304、単位画素305、垂直信号線306から構成される。なお、図8に示したイメージセンサ30では、複数の単位画素305が、27行27列に二次元的に配置された画素アレイ部304の例を示している。このイメージセンサ30の構成によって、図5〜7に示した読み出しタイミングでの動作を行う。
<Second Embodiment>
Next, another configuration of the image sensor of the present embodiment will be described. FIG. 8 is a block diagram showing a schematic configuration of the
なお、図8に示したイメージセンサ30において、各符号の後に表す“():括弧”内の数字および記号は、図2に示したイメージセンサ3と同様に、イメージセンサ30内に配置されている単位画素305に対応した行番号と列番号とを表す。
In the
また、本第2の実施形態のイメージセンサ30を搭載したデジタルカメラと、第1の実施形態のイメージセンサ3を搭載したデジタルカメラ1との異なる点は、イメージセンサ30の構成、イメージセンサ30内の単位画素の構成、および駆動タイミングのみである。従って、以下の説明においては、本第2の実施形態のイメージセンサ30を、図1に示したイメージセンサ3に代えて、本実施形態のデジタルカメラ1に搭載した場合について説明する。そして、本第2の実施形態のイメージセンサ30を搭載したデジタルカメラ1の概略構成を示すブロック図は省略し、イメージセンサ30の構成要素以外の各構成要素を表すときには、同一の符号を用いて説明する。
The difference between the digital camera equipped with the
イメージセンサ制御信号発生回路301は、垂直走査回路302および水平読み出し回路303を制御する。垂直走査回路302は、画素アレイ部304内のそれぞれの単位画素305を制御し、各単位画素305の画素信号を垂直信号線306に出力させる。垂直走査回路302は、制御信号線(画素リセット線307、第一メモリ選択線308、第二メモリ選択線309、第一画素転送線320、第二画素転送線321、および画素選択線322)に、単位画素305を制御するための制御信号を、画素アレイ部304に配置された単位画素305の行毎に出力する。
The image sensor control
水平読み出し回路303は、垂直信号線306に出力された画素信号を順次読み出す。このイメージセンサ制御信号発生回路301、垂直走査回路302、および水平読み出し回路303による制御によって、イメージセンサ30は、入射した被写体光の画像信号を出力する。
The
より具体的には、イメージセンサ30は、垂直走査回路302から出力されるリセットパルスΦRS、メモリセレクトパルスΦSW1、ΦSW2、転送パルスΦTX1、ΦTX2、および画素セレクトパルスΦSEによって選択された行方向の単位画素305の出力を、画素信号として垂直信号線306に出力する。垂直信号線306に出力された画素信号は、水平読み出し回路303によってノイズの除去を行う。そして、任意に選択された列方向のノイズ抑圧後の画素信号を、イメージセンサ30の画像信号として外部へ出力する。
More specifically, the
図9は、本第2の実施形態のイメージセンサ30における単位画素305の概略構成を示した回路図である。単位画素305は、入射した光を電気信号に変換し、垂直信号線306に出力する回路である。単位画素305は、それぞれ、フォトダイオードPD、リセットトランジスタM53、増幅トランジスタM33、画素選択トランジスタM43を備え、さらに第一の電荷蓄積部FD1、第一のメモリ選択トランジスタM13、第一の転送トランジスタM23から構成される第一画素メモリ部353、および第二の電荷蓄積部FD2、第二のメモリ選択トランジスタM14、第二の転送トランジスタM24から構成される第二画素メモリ部354から構成される。
FIG. 9 is a circuit diagram illustrating a schematic configuration of the
第一の電荷蓄積部FD1は第一のメモリ選択トランジスタタM13のソース端子に接続されたノードに付随する容量であり、図9に示した単位画素305の概略構成においては、キャパシタの記号で示す。また、同様に、第二の電荷蓄積部FD2は第二のメモリ選択トランジスタタM14のソース端子に接続されたノードに付随する容量であり、図9に示した単位画素305の概略構成においては、キャパシタの記号で示す。
The first charge storage unit FD1 is a capacitor associated with a node connected to the source terminal of the first memory selection transistor M13, and is indicated by a capacitor symbol in the schematic configuration of the
図9に示した単位画素305の概略構成を、図3に示した第一実施形態における単位画素35と比較すると、単位画素305では、増幅トランジスタM33、リセットトランジスタM53、および画素選択トランジスタM43を、2つの画素メモリ部(第一画素メモリ部353および第二画素メモリ部354)で共有化した構成となっている。
When comparing the schematic configuration of the
フォトダイオードPDは、入射した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。電荷蓄積部FD1、FD2は、信号電荷を蓄積する。転送トランジスタM23、M24は、垂直走査回路302から入力された転送パルスΦTX1、ΦTX2に基づいて、フォトダイオードPDで発生した電荷を、転送トランジスタM23、M24のドレイン端子に接続された電荷蓄積部FD1、FD2に転送する。転送トランジスタM23、M24によって転送された信号電荷は、電荷蓄積部FD1、FD2に蓄積される。メモリ選択トランジスタM13、M14は、垂直走査回路302から入力されたメモリセレクトパルスΦSW1、ΦSW2に基づいて、電荷蓄積部FD1またはFD2に蓄積された信号電化を選択し、増幅トランジスタM33に出力する。増幅トランジスタM33は、電荷蓄積部FD1またはFD2に蓄積された信号電荷に応じた電圧を出力する。リセットトランジスタM53は、垂直走査回路302から入力されるリセットパルスΦRS、メモリセレクトパルスΦSW1、ΦSW2に基づいて、電荷蓄積部FD1、FD2を電源電圧Vddにリセットする。選択トランジスタM43は、垂直走査回路302から入力された画素セレクトパルスΦSEに基づいて、増幅トランジスタM33が出力した電圧を、単位画素305の出力として垂直信号線306に出力する。
The photodiode PD is a photoelectric conversion unit that photoelectrically converts incident light to generate signal charges. The charge storage units FD1 and FD2 store signal charges. The transfer transistors M23 and M24, based on the transfer pulses ΦTX1 and ΦTX2 input from the
次に、本第2の実施形態のイメージセンサの駆動タイミングについて説明する。図10は、本第2の実施形態のイメージセンサ30における各駆動のタイミングを示したタイミングチャートである。
なお、図10に示したタイミングチャートは、図4に示したイメージセンサ3のタイミングチャートと同様に、図8に示したイメージセンサ30の構成において、2行分の単位画素305が連続で処理されているタイミングを示している。従って、図2に示したイメージセンサ3と同様に、実際の動作においては、イメージセンサ30の、例えば、画素数や、間引き読み出しにおける間引き率などのパラメータによって、連続で処理される単位画素305の行や、単位画素305の行の間引き数などが変化する。
Next, the drive timing of the image sensor of the second embodiment will be described. FIG. 10 is a timing chart showing the timing of each drive in the
Note that the timing chart shown in FIG. 10 is similar to the timing chart of the
図10に示した(a)〜(j)のタイミングは、それぞれ、以下の駆動タイミングを示している。以下の駆動タイミングは、イメージセンサ30内の垂直走査回路302から出力される制御信号線によって制御される。なお、以下の説明においても、図4に示したイメージセンサ3のタイミングチャートと同様に、リセットされた単位画素305から出力される画素信号をリセット信号といい、入射した被写体光に応じた映像情報を含む画素信号をビデオ信号という。
(a):第一画素メモリ部353によるリセット信号電圧の読み出しタイミング。
(b):第二画素メモリ部354によるリセット信号電圧の読み出しタイミング。
(c):第一画素メモリ部353による一括リセットタイミング。
(d):第二画素メモリ部354による一括リセットタイミング。
(e):第一画素メモリ部353による一括転送タイミング。
(f):第二画素メモリ部354による一括転送タイミング。
(g):第一画素メモリ部353によるビデオ信号電圧の読み出しタイミング。
(h):第二画素メモリ部354によるビデオ信号電圧の読み出しタイミング。
(i):第一画素メモリ部353によるライブビュー信号の読み出しタイミング。
(j):第二画素メモリ部354によるライブビュー信号の読み出しタイミング。
The timings (a) to (j) shown in FIG. 10 indicate the following drive timings, respectively. The following drive timing is controlled by a control signal line output from the
(A): Read timing of the reset signal voltage by the first
(B): Read timing of the reset signal voltage by the second
(C): Batch reset timing by the first
(D): Batch reset timing by the second
(E): Batch transfer timing by the first
(F): Batch transfer timing by the second
(G): Video signal voltage readout timing by the first
(H): Video signal voltage readout timing by the second
(I): Live view signal readout timing by the first
(J): Live view signal readout timing by the second
ここで、上述の駆動タイミングにおける詳細な駆動方法について説明する。図10(a)および(b)に示したリセット信号電圧の読み出しタイミングは、静止画像を得るための一連の撮影動作において、静止画像の露光前に各画素メモリ部に固有のリセット信号電圧を読み出す駆動タイミングである。リセット信号電圧の読み出しタイミングでは、まず、リセットパルスΦRS(1*)とメモリセレクトパルスΦSW1(1*)(またはメモリセレクトパルスΦSW2(1*))を“High”レベルにして、画素アレイ部304内の1行目の単位画素305のリセットトランジスタM53とメモリ選択トランジスタM13(またはメモリ選択トランジスタM14)をON状態とする。これにより、画素アレイ部304内の1行目の単位画素305の電荷蓄積部FD1(または電荷蓄積部FD2)がVddにリセットされる。その後、リセットパルスΦRS(1*)とメモリセレクトパルスΦSW1(1*)(またはメモリセレクトパルスΦSW2(1*))を“Low”レベルにして、電荷蓄積部FD1(または電荷蓄積部FD2)のリセット信号電圧が安定した後、画素セレクトパルスΦSE(1*)が“High”レベルの間に垂直信号線306に出力されたリセット信号電圧を、水平読み出し回路303がサンプリングする。そして、水平読み出し回路303がサンプリングした1行目の各単位画素305のリセット信号電圧を、画素アレイ部304の列毎に順次読み出す。続いて、同様に、リセットパルスΦRS(2*)とメモリセレクトパルスΦSW1(2*)(またはメモリセレクトパルスΦSW2(2*))を制御して、画素セレクトパルスΦSE(2*)が“High”レベルの間に垂直信号線306に出力された、画素アレイ部304内の2行目の各単位画素305のリセット信号電圧を、水平読み出し回路303がサンプリングする。そして、同様に、水平読み出し回路303がサンプリングした2行目の各単位画素305のリセット信号電圧を、画素アレイ部304の列毎に順次読み出す。このように、リセット信号電圧の読み出しタイミングの駆動を、画素アレイ部304の各行毎に行うことによって、全ての単位画素305のリセット信号電圧を読み出すことができる。なお、読み出したリセット信号電圧は、例えば、メモリ5に保持しておく。
Here, a detailed driving method at the above driving timing will be described. The reset signal voltage reading timing shown in FIGS. 10A and 10B is used to read a reset signal voltage specific to each pixel memory unit before exposure of a still image in a series of photographing operations for obtaining a still image. It is drive timing. In the reset signal voltage read timing, first, the reset pulse ΦRS (1 *) and the memory select pulse ΦSW1 (1 *) (or the memory select pulse ΦSW2 (1 *) ) are set to the “High” level, and the
図10(c)および(d)に示した一括リセットタイミングは、静止画像を得るための一連の撮影動作において、静止画像の露光前にフォトダイオードPDと電荷蓄積部FD1(または電荷蓄積部FD2)とを一括してリセットする駆動タイミングであり、グローバル露光を開始するタイミングである。この一括リセットタイミングによるフォトダイオードPDと電荷蓄積部FD1(または電荷蓄積部FD2)とがリセットされた後に、静止画像を得るためのグローバル露光が開始される。一括リセットタイミングでは、まず、全ての行のリセットパルスΦRSを“High”レベルにして、画素アレイ部304内の全ての単位画素305のリセットトランジスタM53をON状態とする。また、同時のタイミングで全ての行のメモリセレクトパルスΦSW1および転送パルスTX1(またはメモリセレクトパルスΦSW2および転送パルスTX2)を“High”レベルにして、画素アレイ部304内の全ての単位画素305のメモリ選択トランジスタM13および転送トランジスタM23(またはメモリ選択トランジスタM14および転送トランジスタM24)を同時にON状態とする。これにより、画素アレイ部304内の全ての単位画素305の電荷蓄積部FD1(または電荷蓄積部FD2)およびフォトダイオードPDが同時にVddにリセットされる。なお、一括リセットタイミングにおいて、一括してリセットを行う画素メモリ部は、図10(a)および(b)に示したリセット信号電圧の読み出しタイミングにおいてリセット信号電圧を読み出して保持した画素メモリ部と異なる画素メモリ部を使用する。これにより、図10(a)および(b)に示したリセット信号電圧の読み出しタイミングにおいてリセット信号電圧が安定した電荷蓄積部FD1(または電荷蓄積部FD2)のリセット信号電圧を破壊することなく、フォトダイオードPDをリセットすることができる。
In the batch reset timing shown in FIGS. 10C and 10D, the photodiode PD and the charge storage unit FD1 (or the charge storage unit FD2) are exposed before the exposure of the still image in a series of photographing operations for obtaining a still image. Is a drive timing for collectively resetting and the timing for starting global exposure. After the photodiode PD and the charge storage unit FD1 (or the charge storage unit FD2) are reset by the collective reset timing, global exposure for obtaining a still image is started. In the collective reset timing, first, the reset pulse ΦRS of all rows is set to “High” level, and the reset transistors M53 of all the
図10(e)および(f)に示した一括転送タイミングは、静止画像を得るための一連の撮影動作において、フォトダイオードPDが発生した信号電荷を電荷蓄積部FD1(または電荷蓄積部FD2)に一括して転送する駆動タイミングであり、グローバル露光を終了するタイミングである。一括転送タイミングでは、まず、全ての行同時のタイミングで転送パルスΦTX1(または転送パルスΦTX2)を“High”レベルにして、画素アレイ部304内の全ての単位画素305の転送トランジスタM21を同時にON状態とする。これにより、グローバル露光の期間において画素アレイ部304内の全ての単位画素305のフォトダイオードPDが発生した信号電荷が、同時に電荷蓄積部FD1(または電荷蓄積部FD2)に転送される。なお、一括転送タイミングにおいて、一括して転送を行う画素メモリ部は、図10(a)および(b)に示したリセット信号電圧の読み出しタイミングにおいてリセット信号電圧を読み出して保持した画素メモリ部と同じ画素メモリ部を使用する。これにより、例えば、画像信号処理装置8において、すでに保持しているリセット信号電圧と後に読み出すビデオ信号電圧との差分処理を行うことによって、各単位画素305のリセットノイズを軽減させることができる。
In the batch transfer timing shown in FIGS. 10E and 10F, the signal charge generated by the photodiode PD is transferred to the charge storage unit FD1 (or the charge storage unit FD2) in a series of photographing operations for obtaining a still image. This is a drive timing for transferring all at once, and a timing for ending global exposure. In the collective transfer timing, first, the transfer pulse ΦTX1 (or transfer pulse ΦTX2) is set to the “High” level at the same time for all the rows, and the transfer transistors M21 of all the
図10(g)および(h)に示したビデオ信号電圧の読み出しタイミングは、静止画像を得るための一連の撮影動作において、静止画像の露光後に各画素メモリ部に一括して転送したビデオ信号電圧を読み出す駆動タイミングである。ビデオ信号電圧の読み出しタイミングでは、まず、画素セレクトパルスΦSE(1*)を“High”レベルにして、画素アレイ部304内の1行目の単位画素305の画素選択トランジスタM43をON状態とする。また、同時のタイミングでメモリセレクトパルスΦSW1(1*)(またはメモリセレクトパルスΦSW2(1*))を“High”レベルにして、画素アレイ部304内の1行目の単位画素305のメモリ選択トランジスタM13(またはメモリ選択トランジスタM14)を同時にON状態とする。これにより、1行目の単位画素305の電荷蓄積部FD1(または電荷蓄積部FD2)に転送された信号電荷に応じたビデオ信号電圧が垂直信号線306に出力され、水平読み出し回路303が、ビデオ信号電圧をサンプリングする。そして、水平読み出し回路303がサンプリングした1行目の各単位画素305のビデオ信号電圧を、画素アレイ部304の列毎に順次読み出す。続いて、同様に、画素セレクトパルスΦSE(2*)およびメモリセレクトパルスΦSW1(2*)(またはメモリセレクトパルスΦSW2(2*))を制御して、画素セレクトパルスΦSE(2*)が“High”レベルの間に垂直信号線306に出力された、画素アレイ部304内の2行目の各単位画素305のビデオ信号電圧を、水平読み出し回路303がサンプリングする。そして、同様に、水平読み出し回路303がサンプリングした2行目の各単位画素305のビデオ信号電圧を、画素アレイ部304の列毎に順次読み出す。このように、ビデオ信号電圧の読み出しタイミングの駆動を、画素アレイ部304の各行毎に行うことによって、全ての単位画素305のビデオ信号電圧を読み出すことができる。なお、読み出したビデオ信号電圧は、例えば、画像信号処理装置8によって、すでに保持しているリセット信号電圧が減算される。このリセット信号電圧が減算されたビデオ信号電圧が、デジタルカメラ1内の各構成要素によって処理され、例えば、記録装置6に記録される。
The readout timing of the video signal voltage shown in FIGS. 10 (g) and 10 (h) is the video signal voltage collectively transferred to each pixel memory unit after exposure of the still image in a series of photographing operations for obtaining a still image. Is the drive timing for reading out. At the video signal voltage read timing, first, the pixel select pulse ΦSE (1 *) is set to “High” level, and the pixel selection transistor M43 of the
図10(i)および(j)に示したライブビュー信号の読み出しタイミングは、静止画像を得るための一連の撮影動作中に、ライブビュー信号を読み出す駆動タイミングである。本第1の実施形態のイメージセンサ30を搭載したデジタルカメラ1においては、通常のローリングシャッタ制御によってライブビュー画像を取得する。従って、図10(i)および(j)に示したライブビュー信号の読み出しタイミングは、静止画像を得るための撮影動作を開始する前、または静止画像を得るための撮影動作が終了した後のライブビュー信号の読み出しタイミングと同様である。ライブビュー信号の読み出しタイミングでは、まず、画素セレクトパルスΦSE(1*)およびメモリセレクトパルスΦSW1(1*)(またはメモリセレクトパルスΦSW2(1*))が“High”レベルのときに、リセットパルスΦRS(1*)を“High”レベルにして、画素アレイ部304の1行目のリセット信号電圧をサンプリングする。そして、リセットパルスΦRS(1*)を“Low”レベルにして、ライブビュー画像の露光を行い、ライブビューの露光期間を終了するときに、転送パルスΦTX1(1*)(または転送パルスΦTX2(1*))を“High”レベルにして、ライブビューの露光によって得られた画素アレイ部304の1行目のビデオ信号電圧をサンプリングする。このようにサンプリングされた画素アレイ部304の1行目の各単位画素305のリセット信号電圧とビデオ信号電圧とは、水平読み出し回路303によってCDS処理され、画素アレイ部304の列毎に順次読み出される。
続いて、同様に、画素セレクトパルスΦSE(2*)およびメモリセレクトパルスΦSW1(2*)(またはメモリセレクトパルスΦSW2(2*))が“High”レベルのときに、リセットパルスΦRS(2*)および転送パルスΦTX1(2*)(または転送パルスΦTX2(2*))を制御して、画素アレイ部304の2行目の各単位画素305のリセット信号電圧とビデオ信号電圧とをサンプリングする。そして、同様に、水平読み出し回路303によってCDS処理され、画素アレイ部304の列毎に順次読み出す。このように、ライブビュー信号の読み出しタイミングの駆動を、画素アレイ部304の各行毎に行うことによって、全ての単位画素305のライブビュー信号を読み出すことができる。
The read timing of the live view signal shown in FIGS. 10I and 10J is a drive timing for reading the live view signal during a series of shooting operations for obtaining a still image. In the
Subsequently, similarly, when the pixel select pulse ΦSE (2 *) and the memory select pulse ΦSW1 (2 *) (or the memory select pulse ΦSW2 (2 *) ) are at the “High” level, the reset pulse ΦRS (2 *) The transfer pulse ΦTX1 (2 *) (or the transfer pulse ΦTX2 (2 *) ) is controlled to sample the reset signal voltage and the video signal voltage of each
本第2の実施形態のイメージセンサ30を搭載したデジタルカメラ1において、図5〜7に示した第1〜第3の画像読み出しタイミングと同様に、静止画像を得るための一連の撮影動作中に、ライブビュー画像を得ることができる。なお、本第2の実施形態のイメージセンサ30を搭載したデジタルカメラ1の画像読み出し動作は、図5〜7に示した第1〜第3の画像読み出しタイミングの各動作における駆動タイミング(図4(a)〜(j)の駆動タイミング)の代わりに、図10(a)〜(j)に示した駆動タイミングによってイメージセンサ30を駆動するのみである。従って、図5〜7に示した第1〜第3の画像読み出しタイミングに対応した、本第2の実施形態のイメージセンサ30を搭載したデジタルカメラ1における画像読み出しタイミングの詳細な説明は、省略する。
In the
上記に述べたように、本第2の実施形態のイメージセンサ30を搭載したデジタルカメラ1でも、グローバル露光によって静止画像を撮像する撮影動作の期間中に、ライブビュー信号を取得し、表示装置7にライブビュー画像を表示させることができる。そして、静止画像を得るための一連の撮影動作中にライブビュー画像が更新されない時間を短縮することができる。このように、異なる単位画素の構成であるイメージセンサにおいても、本第1の実施形態のイメージセンサ3を搭載したデジタルカメラ1と同様の効果を得ることができる。
As described above, the
また、本第2の実施形態のイメージセンサ30における単位画素305の構成では、さらに単位画素内のトランジスタの数を減少させることができ、画素サイズをより小さくすることができる。
In the configuration of the
上記に述べたように、本発明を実施するための形態によれば、グローバル露光によって静止画像を撮像する撮影動作の期間中に、ライブビュー信号を取得し、表示装置7にライブビュー画像を表示させることができる。これにより、静止画像を得るための撮影動作中にライブビュー画像が更新されない時間を短縮することができる。また、グローバルシャッタ制御による静止画像の露光期間の開始直前のライブビュー画像から映像情報を得ることができる。これにより、映像情報を用いた撮影条件の設定などの様々な処理を、クローバル露光を開始するタイミングに近いタイミングで行うことができ、処理の精度を向上させることができる。また、さらに、単位画素内に備えた電荷蓄積部のノイズ特性に応じて、静止画像の取得に使用する電荷蓄積部を選択することができる。これにより、電荷蓄積部の性能によるグローバルシャッタ制御によって撮影した静止画像へのノイズの影響を軽減することができる。 As described above, according to the mode for carrying out the present invention, a live view signal is acquired and a live view image is displayed on the display device 7 during a shooting operation for capturing a still image by global exposure. Can be made. As a result, the time during which the live view image is not updated during the shooting operation for obtaining a still image can be shortened. Also, the video information can be obtained from the live view image immediately before the start of the exposure period of the still image by the global shutter control. As a result, various processes such as setting of shooting conditions using video information can be performed at a timing close to the timing of starting the global exposure, and the accuracy of the processing can be improved. Furthermore, it is possible to select a charge storage unit used for acquiring a still image according to the noise characteristics of the charge storage unit provided in the unit pixel. Thereby, it is possible to reduce the influence of noise on the still image taken by the global shutter control based on the performance of the charge storage unit.
なお、本発明のある態様に係る読出制御装置は、本実施形態においては、例えば、イメージセンサ制御信号発生回路31と、垂直走査回路32と、水平読み出し回路33とに対応し、信号読出部は、例えば、水平読み出し回路33に対応し、読出画素制御部は、例えば、垂直走査回路32に対応し、読み出し先決定部は、水平読み出し回路33に対応する。また、本発明のある態様に係る撮像装置は、本実施形態においては、例えば、デジタルカメラ1に対応し、情報取得部は、画像信号処理装置8と、撮影条件検出部81に対応する。
In the present embodiment, the readout control device according to an aspect of the present invention corresponds to, for example, the image sensor control
なお、本発明を実施するための形態では、画素アレイ部34内に配置された単位画素35を行毎に3つのフィールドに分割して読み出したときの例について説明したが、フィールドの分割数は、本発明を実施するための形態に限定されるものではない。さらに、ライブビュー画像のフレームレート、イメージセンサの行方向および列方向の間引き率も、本発明を実施するための形態に限定されるものではない。例えば、フィールドの分割数は、静止画像およびライブビュー画像の解像度、さらにはライブビュー画像のフレームレートを鑑みて決定することができる。
In the embodiment for carrying out the present invention, the example in which the
また、本発明を実施するための形態では、静止画像の撮像動作中のリセット信号電圧、ビデオ信号電圧、またはライブビュー信号の読み出しを、単位画素35の行単位で分割したフィールド毎に行う場合の例について説明したが、静止画像の撮像動作中に読み出すデータを分割して読み出す方法は、本発明を実施するための形態に限定されるものではない。例えば、静止画像の撮像動作中に読み出すデータを、グループ単位または画素単位でそれぞれ分割して読み出すこともできる。
In the embodiment for carrying out the present invention, the readout of the reset signal voltage, video signal voltage, or live view signal during the still image capturing operation is performed for each field divided by the row of the
また、本発明を実施するための形態では、ライブビュー信号を取得する際のイメージセンサにおける電子シャッタタイミングに関して図示していないが、被写体の露光条件に応じて、適宜電子シャッタを使用しても構わない。 In the embodiment for carrying out the present invention, the electronic shutter timing in the image sensor when acquiring the live view signal is not shown, but an electronic shutter may be used as appropriate according to the exposure condition of the subject. Absent.
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、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、例えば、イメージセンサ3や単位画素35内の構成要素や回路構成に応じて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. In addition, even when the pixel components and the driving method are changed, for example, the driving method can be changed according to the components and circuit configuration in the
また、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, the arrangement of the pixels in the row direction and the column direction is not limited to the mode for carrying out the present invention, and the number of pixels in the row direction and the column direction in which the pixels are arranged without departing from the gist of the present invention. Can be changed.
以上、本発明を実施するための形態をもとに説明したが、各構成要素や各処理プロセスの任意の組み合わせ、本発明の表現をコンピュータプログラムプロダクトなどに変換したものもまた、本発明の態様として有効である。ここで、コンピュータプログラムプロダクトとは、プログラムコードが記録された記録媒体(DVD媒体、ハードディスク媒体、メモリ媒体など)、プログラムコードが記録されたコンピュータ、プログラムコードが記録されたインターネットシステム(例えば、サーバとクライアント端末を含むシステム)など、プログラムコードが記録された記録媒体、装置、機器やシステムをいう。この場合、上述した各構成要素や各処理プロセスは各モジュールで実装され、その実装されたモジュールからなるプログラムコードはコンピュータプログラムプロダクト内に記録される。 As described above, the description has been given based on the embodiment for carrying out the present invention. However, any combination of each component, each processing process, and the expression of the present invention converted into a computer program product or the like is also an aspect of the present invention. It is effective as Here, the computer program product includes a recording medium (DVD medium, hard disk medium, memory medium, etc.) on which a program code is recorded, a computer on which the program code is recorded, and an Internet system (for example, a server and the like) on which the program code is recorded. A recording medium, apparatus, device or system in which a program code is recorded, such as a system including a client terminal. In this case, each component and each processing process described above are mounted in each module, and a program code including the mounted module is recorded in a computer program product.
例えば、本発明のある態様に係るコンピュータプログラムプロダクトは、撮像素子上に配置された複数の画素を複数のグループに区分し、それぞれのグループに属する画素から、前記区分したグループ単位で静止画用信号を読み出し、さらに、前記区分したグループ単位に静止画用信号を読み出す期間の合間に、それぞれのグループに属する画素から、前記区分したグループ単位で動画用信号を読み出す信号読出モジュールと、前記画素から前記静止画用信号および前記動画用信号を読み出すために、前記画素内に設けられた複数の電荷蓄積部を制御する読出画素制御モジュールと、をコンピュータに実行させるためのプログラムコードが記録されたコンピュータプログラムプロダクトである。 For example, a computer program product according to an aspect of the present invention divides a plurality of pixels arranged on an image sensor into a plurality of groups, and outputs a still image signal from the pixels belonging to each group in the divided group unit. And a signal readout module that reads out a moving image signal in units of divided groups from pixels belonging to each group during a period of reading out still image signals in the divided groups. A computer program in which a program code for causing a computer to execute a readout pixel control module that controls a plurality of charge storage units provided in the pixel to read out a still image signal and the moving image signal is recorded It is a product.
また、例えば、図1に示したデジタルカメラ1の各構成要素による処理を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、当該記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより、デジタルカメラ1に係る上述した種々の処理を行ってもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、OSや周辺機器等のハードウェアを含むものであってもよい。また、「コンピュータシステム」は、WWWシステムを利用している場合であれば、ホームページ提供環境(あるいは表示環境)も含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ROM、フラッシュメモリ等の書き込み可能な不揮発性メモリ、CD−ROM等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。
Further, for example, a program for realizing processing by each component of the
さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムが送信された場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリ(例えばDRAM(Dynamic Random Access Memory))のように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。また、上記プログラムは、このプログラムを記憶装置等に格納したコンピュータシステムから、伝送媒体を介して、あるいは、伝送媒体中の伝送波により他のコンピュータシステムに伝送されてもよい。ここで、プログラムを伝送する「伝送媒体」は、インターネット等のネットワーク(通信網)や電話回線等の通信回線(通信線)のように情報を伝送する機能を有する媒体のことをいう。また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良い。さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル(差分プログラム)であっても良い。 Further, the “computer-readable recording medium” refers to a volatile memory (for example, DRAM (Dynamic) in a computer system serving as a server or a client when a program is transmitted via a network such as the Internet or a communication line such as a telephone line. Random Access Memory)) that holds a program for a certain period of time is also included. The program may be transmitted from a computer system storing the program in a storage device or the like to another computer system via a transmission medium or by a transmission wave in the transmission medium. Here, the “transmission medium” for transmitting the program refers to a medium having a function of transmitting information, such as a network (communication network) such as the Internet or a communication line (communication line) such as a telephone line. The program may be for realizing a part of the functions described above. Furthermore, what can implement | achieve the function mentioned above in combination with the program already recorded on the computer system, and what is called a difference file (difference program) may be sufficient.
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.
また、本発明のある態様に係る読出制御装置は、撮像素子上に配置された複数の画素を複数のグループに区分し、それぞれのグループに属する画素から、前記区分したグループ単位で静止画用信号を読み出し、さらに、前記区分したグループ単位に静止画用信号を読み出す期間の合間に、それぞれのグループに属する画素から、前記区分したグループ単位で動画用信号を読み出す信号読出手段と、前記画素から前記静止画用信号および前記動画用信号を読み出すために、前記画素内に設けられた複数の電荷蓄積手段を制御する読出画素制御手段と、を備えることを特徴とする読出制御装置であってもよい。 In addition, the readout control device according to an aspect of the present invention divides a plurality of pixels arranged on the image sensor into a plurality of groups, and from the pixels belonging to each group, the still image signal in the divided group unit. And a signal reading means for reading out a moving image signal in units of divided groups from pixels belonging to the respective groups during a period of reading out still image signals in the divided group units; A readout control device comprising: readout pixel control means for controlling a plurality of charge storage means provided in the pixels in order to read out the still picture signal and the moving picture signal. .
また、本発明のある態様に係る読出制御装置は、撮像素子上に配置された複数の画素を複数のグループに区分し、それぞれのグループに属する画素から、前記区分したグループ単位で静止画用信号を読み出し、さらに、前記区分したグループ単位に静止画用信号を読み出す期間の合間に、それぞれのグループに属する画素から、前記区分したグループ単位で動画用信号を読み出す信号読出手段と、前記画素から前記静止画用信号および前記動画用信号を読み出すために、前記画素内に設けられた複数の電荷蓄積手段を制御する読出画素制御手段と、前記撮像素子上に配置された各画素内に設けられた複数の電荷蓄積手段のそれぞれについて、前記静止画用信号の読み出しに用いる電荷蓄積手段であるか、前記動画用信号の読み出しに用いる電荷蓄積手段であるか、を決定する読み出し先決定手段と、を備え、前記信号読出手段は、前記読み出し先決定手段によって決定された前記静止画用信号の読み出しに用いる電荷蓄積手段から前記静止画用信号を読み出し、前記動画用信号の読み出しに用いる電荷蓄積手段から前記動画用信号を読み出す、ことを特徴とする読出制御装置であってもよい。 In addition, the readout control device according to an aspect of the present invention divides a plurality of pixels arranged on the image sensor into a plurality of groups, and from the pixels belonging to each group, the still image signal in the divided group unit. And a signal reading means for reading out a moving image signal in units of divided groups from pixels belonging to the respective groups during a period of reading out still image signals in the divided group units; Read pixel control means for controlling a plurality of charge storage means provided in the pixel, and each pixel arranged on the image sensor for reading out the still image signal and the moving image signal. Each of the plurality of charge storage means is a charge storage means used for reading the still image signal, or an electric power used for reading the moving image signal. A reading destination determination unit that determines whether the signal is a storage unit, wherein the signal reading unit uses the still image signal from the charge storage unit used for reading the still image signal determined by the reading destination determination unit. It may be a read control device that reads out a signal and reads out the moving image signal from charge storage means used for reading out the moving image signal.
また、本発明のある態様に係る撮像装置は、入射光量に応じた信号電荷を発生させる光電変換手段と、前記光電変換手段が発生した前記信号電荷を蓄積する複数の電荷蓄積手段と、を具備した画素を2次元状に複数配列した画素手段と、前記画素手段の全ての画素の露光開始タイミングと露光期間とを同一とするグローバルシャッタ動作を行うとともに、前記画素手段に配置された複数の画素を複数のグループに区分し、それぞれのグループに属する画素から、前記区分したグループ単位で静止画用信号を読み出し、さらに、前記区分したグループ単位に静止画用信号を読み出す期間の合間に、それぞれのグループに属する画素から、前記区分したグループ単位で動画用信号を読み出す信号読出手段と、前記画素から前記静止画用信号および前記動画用信号を読み出すために、前記画素内に設けられた前記複数の電荷蓄積手段を制御する読出画素制御手段と、を備えることを特徴とする撮像装置であってもよい。 An imaging apparatus according to an aspect of the present invention includes a photoelectric conversion unit that generates a signal charge according to an incident light amount, and a plurality of charge storage units that store the signal charge generated by the photoelectric conversion unit. A plurality of pixels arranged in the pixel means and a global shutter operation that makes the exposure start timing and exposure period of all the pixels of the pixel means the same, Are divided into a plurality of groups, the still image signals are read out from the pixels belonging to the respective groups in the divided group units, and the still image signals are read out in the divided group units. Signal readout means for reading out a moving image signal in units of the divided groups from pixels belonging to a group; and the still image signal from the pixels and To read the serial video signal may be an image pickup apparatus characterized by and a read pixel control means for controlling the plurality of charge storage means provided in said pixel.
また、本発明のある態様に係る撮像装置は、入射光量に応じた信号電荷を発生させる光電変換手段と、前記光電変換手段が発生した前記信号電荷を蓄積する複数の電荷蓄積手段と、前記複数の電荷蓄積手段にそれぞれ対応し、前記信号電荷を転送する複数の転送手段と、前記電荷蓄積手段に蓄積された前記信号電荷を増幅して画素信号として出力信号線に出力する増幅手段と、前記電荷蓄積手段に貯められた信号電荷をリセットするリセット手段と、を具備した画素を2次元状に複数配列した画素手段と、前記画素手段の全ての画素の露光開始タイミングと露光期間とを同一とするグローバルシャッタ動作を行うとともに、前記画素手段に配置された複数の画素を複数のグループに区分し、それぞれのグループに属する画素から、前記区分したグループ単位で静止画用信号を読み出し、さらに、前記区分したグループ単位に静止画用信号を読み出す期間の合間に、それぞれのグループに属する画素から、前記区分したグループ単位で動画用信号を読み出す信号読出手段と、前記画素から前記静止画用信号および前記動画用信号を読み出すために、前記画素内に設けられた前記複数の電荷蓄積手段を制御する読出画素制御手段と、を備えることを特徴とする撮像装置であってもよい。 An imaging apparatus according to an aspect of the present invention includes a photoelectric conversion unit that generates a signal charge according to an incident light amount, a plurality of charge storage units that store the signal charge generated by the photoelectric conversion unit, and the plurality A plurality of transfer means for transferring the signal charges, amplifying means for amplifying the signal charges stored in the charge storage means and outputting them to an output signal line as pixel signals, Reset means for resetting signal charges stored in the charge storage means, pixel means having a plurality of pixels arranged in a two-dimensional manner, and the exposure start timing and exposure period of all the pixels of the pixel means are the same. A global shutter operation, and a plurality of pixels arranged in the pixel means are divided into a plurality of groups, and the pixels belonging to the respective groups are classified. Signal readout for reading out still picture signals in units of groups, and further reading out video signals in units of the divided groups from the pixels belonging to the respective groups during the period of reading out the still picture signals in the divided groups. And readout pixel control means for controlling the plurality of charge storage means provided in the pixel in order to read out the still image signal and the moving image signal from the pixel. It may be an imaging device.
また、本発明のある態様に係る固体撮像装置は、入射光量に応じた信号電荷を発生させる光電変換手段と、前記光電変換手段が発生した前記信号電荷を蓄積する複数の電荷蓄積手段と、前記複数の電荷蓄積手段にそれぞれ対応し、前記信号電荷を転送する複数の転送手段と、前記電荷蓄積手段に蓄積された前記信号電荷を増幅して画素信号として出力信号線に出力する増幅手段と、前記電荷蓄積手段に貯められた信号電荷をリセットするリセット手段と、を具備した画素を2次元状に複数配列した画素手段と、前記画素手段の全ての画素の露光開始タイミングと露光期間とを同一とするグローバルシャッタ動作を行うとともに、前記画素手段に配置された複数の画素を複数のグループに区分し、それぞれのグループに属する画素から、前記区分したグループ単位で静止画用信号を読み出し、さらに、前記区分したグループ単位に静止画用信号を読み出す期間の合間に、それぞれのグループに属する画素から、前記区分したグループ単位で動画用信号を読み出す信号読出手段と、前記画素から前記静止画用信号および前記動画用信号を読み出すために、前記画素内に設けられた前記複数の電荷蓄積手段を制御する読出画素制御手段と、を備えることを特徴とする固体撮像装置であってもよい。 Further, a solid-state imaging device according to an aspect of the present invention includes a photoelectric conversion unit that generates a signal charge according to an incident light amount, a plurality of charge storage units that store the signal charge generated by the photoelectric conversion unit, A plurality of transfer means that respectively correspond to a plurality of charge storage means and transfer the signal charge; amplifying means for amplifying the signal charge stored in the charge storage means and outputting it as a pixel signal to an output signal line; Reset means for resetting signal charges stored in the charge storage means, pixel means having a plurality of pixels arranged in a two-dimensional manner, and exposure start timing and exposure period of all pixels of the pixel means are the same A plurality of pixels arranged in the pixel means are divided into a plurality of groups, and the pixels belonging to each group are divided into the groups. A signal for reading out still picture signals in units of divided groups, and further reading out signals for moving pictures in units of divided groups from pixels belonging to the respective groups during a period of reading out still picture signals in the divided groups. A reading means; and a reading pixel control means for controlling the plurality of charge accumulating means provided in the pixel in order to read the still image signal and the moving image signal from the pixel. It may be a solid-state imaging device.
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種々の代替物、変形、等価物による変更を行うこともできる。従って、本発明の範囲は、上記の説明を参照して決められるものではなく、請求項によって決められるべきであり、均等物の全ての範囲も含まれる。また、上述した特徴は、いずれも、好ましいか否かを問わず、他の特徴と組み合わせてもよい。また、請求項において、明示的に断らない限り、各構成要素は1またはそれ以上の数量である。また、請求項において「〜のための手段」のような語句を用いて明示的に記載する場合を除いて、請求項が、ミーンズ・プラス・ファンクションの限定を含むものと解してはならない。 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 various alternatives and modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. The equivalent can also be changed. Accordingly, the scope of the invention should not be determined with reference to the above description, but should be determined by the claims, including the full scope of equivalents. In addition, any of the features described above may be combined with other features regardless of whether or not they are preferable. Also, in the claims, each component is one or more quantities unless explicitly stated otherwise. In addition, the claims should not be construed as including means-plus-function limitations unless explicitly stated in the claims using words such as “means for”.
1・・・デジタルカメラ
2・・・レンズユニット部
3,30・・・イメージセンサ
4・・・発光装置
5・・・メモリ
6・・・記録装置
7・・・表示装置
8・・・画像信号処理装置
9・・・レンズ制御装置
10・・・イメージセンサ制御装置
11・・・発光制御装置
12・・・カメラ制御装置
81・・・撮影条件検出部
31,301・・・イメージセンサ制御信号発生回路
32,302・・・垂直走査回路
33,303・・・水平読み出し回路
34,304・・・画素アレイ部
35,305・・・単位画素
36,306・・・垂直信号線
PD・・・フォトダイオード
351,352,353,354・・・画素メモリ部
FD1,FD2・・・電荷蓄積部
M11,M12・・・リセットトランジスタ
M21,M22,M23,M24・・・転送トランジスタ
M31,M32,M33・・・増幅トランジスタ
M41,M42・・・選択トランジスタ
M43・・・画素選択トランジスタ
M53・・・リセットトランジスタ
M13,M14・・・メモリ選択トランジスタ
FD・・・電荷蓄積部
M1・・・FDリセットトランジスタ
M2・・・転送トランジスタ
M3・・・増幅トランジスタ
M4・・・選択トランジスタ
M5・・・PDリセットトランジスタ
DESCRIPTION OF
Claims (20)
前記画素から前記静止画用信号および前記動画用信号を読み出すために、前記画素内に設けられた複数の電荷蓄積部を制御する読出画素制御部と、
を備えることを特徴とする読出制御装置。 A plurality of pixels arranged on the image sensor are divided into a plurality of groups, a still image signal is read out from the pixels belonging to each group in the divided group unit, and further, the still image is output in the divided group unit. A signal readout unit that reads out a video signal in units of the divided groups from pixels belonging to each group during a period of reading out signals;
A readout pixel control unit that controls a plurality of charge storage units provided in the pixel in order to read out the still image signal and the moving image signal from the pixel;
A reading control apparatus comprising:
前記区分したグループに属する画素を同時露光して得られた信号を前記静止画用信号として読み出し、
前記区分したグループに属する画素を順次露光して得られた信号を前記動画用信号として読み出す、
ことを特徴とする請求項1に記載の読出制御装置。 The signal reading unit
A signal obtained by simultaneously exposing pixels belonging to the divided group is read out as the still image signal;
A signal obtained by sequentially exposing pixels belonging to the divided group is read as the video signal.
The reading control apparatus according to claim 1.
前記区分した複数のグループのそれぞれに属する画素からの前記静止画用信号の読み出しが完了した場合に、前記複数の前記電荷蓄積部のうち、前記静止画用信号を読み出す際に使用していない未使用の電荷蓄積部から前記動画用信号を読み出す、
ことを特徴とする請求項1に記載の読出制御装置。 The readout pixel control unit includes:
When the readout of the still image signal from the pixels belonging to each of the plurality of divided groups is completed, among the plurality of the charge storage units, the unused one that is not used when reading the still image signal. Read the video signal from the charge storage unit in use,
The reading control apparatus according to claim 1.
遅くとも、次の前記静止画用信号の読み出しを開始するタイミングの前、あるいは静止画用信号を得るための露光期間を開始するタイミングの前までに、前記未使用の電荷蓄積部から前記動画用信号を読み出す、
ことを特徴とする請求項3に記載の読出制御装置。 The readout pixel control unit includes:
At the latest, before the timing to start reading the next still image signal or before the timing to start the exposure period for obtaining the still image signal, the video signal from the unused charge storage unit Read out,
4. The read control apparatus according to claim 3, wherein
静止画用のリセット信号と静止画用のビデオ信号とを含むものであり、
前記読出画素制御部は、
前記区分した複数のグループのそれぞれに属する画素からの前記静止画用のリセット信号の読み出しが完了した場合に、前記未使用の電荷蓄積部から前記動画用信号を読み出す、
ことを特徴とする請求項3に記載の読出制御装置。 The still image signal is:
It includes a reset signal for still images and a video signal for still images,
The readout pixel control unit includes:
When the readout of the reset signal for the still image from the pixels belonging to each of the divided groups is completed, the video signal is read out from the unused charge storage unit.
4. The read control apparatus according to claim 3, wherein
前記区分した複数のグループのそれぞれに属する画素からの前記静止画用信号の読み出しが完了していない場合には、前記複数の前記電荷蓄積部において同一の電荷蓄積部から、前記静止画用信号および前記動画用信号を読み出し、
前記静止画用信号の読み出しが完了した後に前記動画用信号を読み出す場合は、前記同一の電荷蓄積部と異なる前記電荷蓄積部を、前記未使用の電荷蓄積部として前記動画用信号を読み出す、
ことを特徴とする請求項3に記載の読出制御装置。 The readout pixel control unit includes:
When reading of the still image signal from the pixels belonging to each of the plurality of divided groups is not completed, the still image signal and the still image signal and the plurality of charge storage units from the same charge storage unit Read the video signal,
When the moving image signal is read after the reading of the still image signal is completed, the moving image signal is read using the charge storage unit different from the same charge storage unit as the unused charge storage unit,
4. The read control apparatus according to claim 3, wherein
前記区分した複数のグループのそれぞれに属する画素からの前記静止画用信号の読み出しが完了していない場合には、前記複数の電荷蓄積部のうち、いずれか一つの電荷蓄積部から前記静止画用信号を読み出し、前記前記静止画用信号を読み出していない他の電荷蓄積部から前記動画用信号を読み出し、
前記静止画用信号の読み出しが完了した後に前記動画用信号を読み出す場合は、前記他の電荷蓄積部を、前記未使用の電荷蓄積部として前記動画用信号を読み出す、
ことを特徴とする請求項3に記載の読出制御装置。 The readout pixel control unit includes:
When the readout of the still image signal from the pixels belonging to each of the plurality of divided groups is not completed, one of the plurality of charge accumulation units is used for the still image. Read out the video signal from the other charge storage unit that has not read out the signal for the still image,
When the moving image signal is read after the reading of the still image signal is completed, the moving image signal is read using the other charge storage unit as the unused charge storage unit.
4. The read control apparatus according to claim 3, wherein
前記区分した複数のグループのそれぞれに属する画素からの前記静止画用信号の読み出しが完了した場合、最後に前記静止画用信号を読み出したグループに属する画素内に設けられた前記未使用の電荷蓄積部から前記動画用信号を読み出す、
ことを特徴とする請求項3に記載の読出制御装置。 The readout pixel control unit includes:
When the readout of the still image signal from the pixels belonging to each of the plurality of divided groups is completed, the unused charge storage provided in the pixel belonging to the group from which the still image signal was read last Reading the video signal from the
4. The read control apparatus according to claim 3, wherein
前記画素内に設けられた前記複数の電荷蓄積部において前記静止画用信号の読み出しを行う電荷蓄積部を固定する、
ことを特徴とする請求項1に記載の読出制御装置。 The readout pixel control unit includes:
Fixing a charge accumulation unit that reads out the still image signal in the plurality of charge accumulation units provided in the pixel;
The reading control apparatus according to claim 1.
前記複数の電荷蓄積部のそれぞれが有するノイズ特性に基づいて、前記複数の電荷蓄積部の中から、前記静止画用信号の読み出しに用いる電荷蓄積部を選択する、
ことを特徴とする請求項9に記載の読出制御装置。 The readout pixel control unit includes:
Based on the noise characteristics of each of the plurality of charge storage units, a charge storage unit used for reading the still image signal is selected from the plurality of charge storage units.
The reading control apparatus according to claim 9.
前記画素内に設けられた前記複数の電荷蓄積部のうち、前記静止画用信号の読み出しに用いる電荷蓄積部と、前記動画用信号の読み出しに用いる電荷蓄積部とを選択的に切り替える、
ことを特徴とする請求項1に記載の読出制御装置。 The readout pixel control unit includes:
Of the plurality of charge storage units provided in the pixel, a charge storage unit used for reading the still image signal and a charge storage unit used for reading the moving image signal are selectively switched.
The reading control apparatus according to claim 1.
静止画用のリセット信号を含むものであり、
前記読出画素制御部は、
前記リセット信号を蓄積している電荷蓄積部を制御する経路と異なる経路で、前記複数の電荷蓄積部のうち、前記リセット信号を蓄積している電荷蓄積部以外の電荷蓄積部に貯められている信号電荷をリセットする、
ことを特徴とする請求項1に記載の読出制御装置。 The still image signal is:
Including a reset signal for still images,
The readout pixel control unit includes:
Stored in a charge storage unit other than the charge storage unit storing the reset signal among the plurality of charge storage units through a path different from the path for controlling the charge storage unit storing the reset signal. Reset signal charge,
The reading control apparatus according to claim 1.
前記画素から前記静止画用信号および前記動画用信号を読み出すために、前記画素内に設けられた複数の電荷蓄積部を制御する読出画素制御部と、
前記撮像素子上に配置された各画素内に設けられた複数の電荷蓄積部のそれぞれについて、前記静止画用信号の読み出しに用いる電荷蓄積部であるか、前記動画用信号の読み出しに用いる電荷蓄積部であるか、を決定する読み出し先決定部と、
を備え、
前記信号読出部は、
前記読み出し先決定部によって決定された前記静止画用信号の読み出しに用いる電荷蓄積部から前記静止画用信号を読み出し、前記動画用信号の読み出しに用いる電荷蓄積部から前記動画用信号を読み出す、
ことを特徴とする読出制御装置。 A plurality of pixels arranged on the image sensor are divided into a plurality of groups, a still image signal is read out from the pixels belonging to each group in the divided group unit, and further, the still image is output in the divided group unit. A signal readout unit that reads out a video signal in units of the divided groups from pixels belonging to each group during a period of reading out signals;
A readout pixel control unit that controls a plurality of charge storage units provided in the pixel in order to read out the still image signal and the moving image signal from the pixel;
Each of a plurality of charge storage units provided in each pixel arranged on the image sensor is a charge storage unit used for reading the still image signal or a charge storage used for reading the moving image signal. A read destination determination unit that determines whether the
With
The signal reading unit
Reading the still image signal from the charge storage unit used for reading the still image signal determined by the read destination determination unit, and reading the moving image signal from the charge storage unit used for reading the moving image signal;
A reading control apparatus characterized by the above.
前記画素から前記静止画用信号および前記動画用信号を読み出すために、前記画素内に設けられた複数の電荷蓄積部を制御する読出画素制御ステップと、
を含むことを特徴とする読出制御方法。 A plurality of pixels arranged on the image sensor are divided into a plurality of groups, a still image signal is read out from the pixels belonging to each group in the divided group unit, and further, the still image is output in the divided group unit. A signal reading step of reading out a moving image signal in units of the divided groups from pixels belonging to each group between signal reading periods;
A readout pixel control step for controlling a plurality of charge storage units provided in the pixel in order to read out the still image signal and the moving image signal from the pixel;
A read control method comprising:
前記画素から前記静止画用信号および前記動画用信号を読み出すために、前記画素内に設けられた複数の電荷蓄積部を制御する読出画素制御ステップと、
をコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。 A plurality of pixels arranged on the image sensor are divided into a plurality of groups, a still image signal is read out from the pixels belonging to each group in the divided group unit, and further, the still image is output in the divided group unit. A signal reading step of reading out a moving image signal in units of the divided groups from pixels belonging to each group between signal reading periods;
A readout pixel control step for controlling a plurality of charge storage units provided in the pixel in order to read out the still image signal and the moving image signal from the pixel;
A program that causes a computer to execute.
前記画素部の全ての画素の露光開始タイミングと露光期間とを同一とするグローバルシャッタ動作を行うとともに、前記画素部に配置された複数の画素を複数のグループに区分し、それぞれのグループに属する画素から、前記区分したグループ単位で静止画用信号を読み出し、さらに、前記区分したグループ単位に静止画用信号を読み出す期間の合間に、それぞれのグループに属する画素から、前記区分したグループ単位で動画用信号を読み出す信号読出部と、
前記画素から前記静止画用信号および前記動画用信号を読み出すために、前記画素内に設けられた前記複数の電荷蓄積部を制御する読出画素制御部と、
を備えることを特徴とする撮像装置。 A pixel unit in which a plurality of pixels each including a photoelectric conversion unit that generates a signal charge according to the amount of incident light and a plurality of charge storage units that store the signal charge generated by the photoelectric conversion unit are arranged two-dimensionally; ,
A global shutter operation is performed in which the exposure start timing and exposure period of all the pixels in the pixel unit are the same, and a plurality of pixels arranged in the pixel unit are divided into a plurality of groups, and pixels belonging to each group From the pixels belonging to the respective groups during the period of reading out the still image signal in the divided group unit and further reading out the still image signal in the divided group unit. A signal reading unit for reading a signal;
A readout pixel control unit that controls the plurality of charge storage units provided in the pixel to read out the still image signal and the moving image signal from the pixel;
An imaging apparatus comprising:
をさらに備える、
ことを特徴とする請求項16に記載の撮像装置。 When reading out the moving image signal from an unused charge storage unit that is not used when reading out the still image signal, and reading out the still image signal and the moving image signal based on the read out moving image signal An information acquisition unit that acquires information necessary for
Further comprising
The imaging apparatus according to claim 16.
ことを特徴とする請求項17に記載の撮像装置。 When acquiring information necessary for reading the still image signal based on the read moving image signal, the number of pixels to be read as a moving image signal for acquiring necessary information Less than the number of pixels to be read as video signals,
The imaging apparatus according to claim 17.
前記画素部の全ての画素の露光開始タイミングと露光期間とを同一とするグローバルシャッタ動作を行うとともに、前記画素部に配置された複数の画素を複数のグループに区分し、それぞれのグループに属する画素から、前記区分したグループ単位で静止画用信号を読み出し、さらに、前記区分したグループ単位に静止画用信号を読み出す期間の合間に、それぞれのグループに属する画素から、前記区分したグループ単位で動画用信号を読み出す信号読出部と、
前記画素から前記静止画用信号および前記動画用信号を読み出すために、前記画素内に設けられた前記複数の電荷蓄積部を制御する読出画素制御部と、
を備えることを特徴とする撮像装置。 A photoelectric conversion unit that generates a signal charge corresponding to the amount of incident light, a plurality of charge storage units that store the signal charge generated by the photoelectric conversion unit, and a plurality of charge storage units, respectively, A plurality of transfer units that transfer, an amplification unit that amplifies the signal charge accumulated in the charge accumulation unit and outputs the amplified signal charge to an output signal line, and a reset that resets the signal charge stored in the charge accumulation unit A pixel portion in which a plurality of pixels having a two-dimensional arrangement are provided, and
A global shutter operation is performed in which the exposure start timing and exposure period of all the pixels in the pixel unit are the same, and a plurality of pixels arranged in the pixel unit are divided into a plurality of groups, and pixels belonging to each group From the pixels belonging to the respective groups during the period of reading out the still image signal in the divided group unit and further reading out the still image signal in the divided group unit. A signal reading unit for reading a signal;
A readout pixel control unit that controls the plurality of charge storage units provided in the pixel to read out the still image signal and the moving image signal from the pixel;
An imaging apparatus comprising:
前記画素部の全ての画素の露光開始タイミングと露光期間とを同一とするグローバルシャッタ動作を行うとともに、前記画素部に配置された複数の画素を複数のグループに区分し、それぞれのグループに属する画素から、前記区分したグループ単位で静止画用信号を読み出し、さらに、前記区分したグループ単位に静止画用信号を読み出す期間の合間に、それぞれのグループに属する画素から、前記区分したグループ単位で動画用信号を読み出す信号読出部と、
前記画素から前記静止画用信号および前記動画用信号を読み出すために、前記画素内に設けられた前記複数の電荷蓄積部を制御する読出画素制御部と、
を備えることを特徴とする固体撮像装置。 A photoelectric conversion unit that generates a signal charge corresponding to the amount of incident light, a plurality of charge storage units that store the signal charge generated by the photoelectric conversion unit, and a plurality of charge storage units, respectively, A plurality of transfer units that transfer, an amplification unit that amplifies the signal charge accumulated in the charge accumulation unit and outputs the amplified signal charge to an output signal line, and a reset that resets the signal charge stored in the charge accumulation unit A pixel portion in which a plurality of pixels having a two-dimensional arrangement are provided, and
A global shutter operation is performed in which the exposure start timing and exposure period of all the pixels in the pixel unit are the same, and a plurality of pixels arranged in the pixel unit are divided into a plurality of groups, and pixels belonging to each group From the pixels belonging to the respective groups during the period of reading out the still image signal in the divided group unit and further reading out the still image signal in the divided group unit. A signal reading unit for reading a signal;
A readout pixel control unit that controls the plurality of charge storage units provided in the pixel to read out the still image signal and the moving image signal from the pixel;
A solid-state imaging device comprising:
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