JP2012085013A - Solid state image pickup device and imaging apparatus - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a solid state image pickup device and an imaging apparatus that can acquire a corrective image for reducing dark current noise in an image acquired by global exposure and can update a live view image even in the period of acquisition of the corrective image.SOLUTION: The solid state image pickup device comprises: a pixel section comprising a plurality of pixels in two-dimensional matrix array each having a photoelectric conversion section for converting incident light into a signal charge, a storage section for storing the signal charge generated by the photoelectric conversion section, a transfer section for transferring the signal charge to the storage section, an amplification section for amplifying the signal charge in the storage section to output it as a pixel signal, a first reset section for resetting the charge in the storage section, and a second reset section for resetting the photoelectric conversion section; and a signal reading section for sequentially reading out pixel signals output from the pixel section row by row. The signal reading section reads out first pixel signals, second pixel signals, reset signals, noise signals, and display pixel signals on a time division basis.

Description

本発明は、固体撮像装置および撮像装置に関する。   The present invention relates to a solid-state imaging device and an imaging device.

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.

MOS型撮像素子(以下、「イメージセンサ」という)を使用した撮像装置の一例として、一眼レフカメラ(以下、「デジタルカメラ」という)がある。このようなデジタルカメラにおいて、イメージセンサを遮光するためのメカニカルシャッタを搭載せず、イメージセンサの全画素を同時に露光するグローバル露光を行うものがある。   An example of an imaging apparatus using a MOS type imaging device (hereinafter referred to as “image sensor”) is a single-lens reflex camera (hereinafter referred to as “digital camera”). Some digital cameras do not have a mechanical shutter for shielding the image sensor, and perform global exposure in which all pixels of the image sensor are exposed simultaneously.

グローバル露光を行うデジタルカメラに搭載されるイメージセンサは、単位画素ごとに、入射した光に応じた電荷を発生するフォトダイオードPDと、フォトダイオードPDで発生した電荷を蓄積するフローティングディフュージョンFDとを備える。また、制御信号に基づいてフォトダイオードPDをリセットする機能と、フォトダイオードPDで発生した電荷をフローティングディフュージョンFDに転送する機能とを備えた構成となっている。そして、デジタルカメラは、イメージセンサ内の全ての単位画素の露光を同時に制御することによって、グローバル露光を行っている。   An image sensor mounted on a digital camera that performs global exposure includes, for each unit pixel, a photodiode PD that generates charges according to incident light and a floating diffusion FD that stores charges generated by the photodiode PD. . In addition, the configuration includes a function of resetting the photodiode PD based on the control signal and a function of transferring charges generated in the photodiode PD to the floating diffusion FD. The digital camera performs global exposure by simultaneously controlling the exposure of all unit pixels in the image sensor.

上述のようなグローバル露光を行うデジタルカメラにおいては、トランジスタ数を抑えた構成でリセットノイズを除去することが困難であるという欠点がある。このようなイメージセンサにおいて、例えば、特許文献1に示すような技術が考案されている。特許文献1には、グローバル露光において、リセットノイズを除去する技術が開示されている。   A digital camera that performs global exposure as described above has a drawback that it is difficult to remove reset noise with a configuration in which the number of transistors is suppressed. In such an image sensor, for example, a technique as disclosed in Patent Document 1 has been devised. Patent Document 1 discloses a technique for removing reset noise in global exposure.

図6は、特許文献1で開示された従来のイメージセンサにおける信号読み出しタイミングの概略を示したタイミングチャートである。図6に示したタイミングチャートを用いて、グローバル露光を行う場合について説明する。なお、図6に示した「ΦPR」は、フォトダイオードPDをリセットする制御信号(PDリセットパルス)である。また、「ΦTX」は、フォトダイオードPDで発生した電荷をフローティングディフィージョンFDへ転送する制御信号(画素転送パルス)である。また、図6に示した「リセットフレーム読み出し」は、フローティングディフュージョンFDをリセットした時に行われる、各画素のリセット信号の読み出し動作である。また、「ビデオフレーム読み出し」は、画素転送パルスΦTXによってフォトダイオードPDで発生した電荷がフローティングディフュージョンFDへ転送された後に行われる、各画素のビデオ信号の読み出し動作である。   FIG. 6 is a timing chart showing an outline of signal readout timing in the conventional image sensor disclosed in Patent Document 1. A case where global exposure is performed will be described with reference to the timing chart shown in FIG. Note that “ΦPR” shown in FIG. 6 is a control signal (PD reset pulse) for resetting the photodiode PD. “ΦTX” is a control signal (pixel transfer pulse) for transferring the charge generated in the photodiode PD to the floating diffusion FD. “Reset frame readout” shown in FIG. 6 is a reset signal readout operation for each pixel, which is performed when the floating diffusion FD is reset. “Video frame reading” is a video signal reading operation for each pixel, which is performed after the charge generated in the photodiode PD is transferred to the floating diffusion FD by the pixel transfer pulse ΦTX.

図6に示したように、従来のイメージセンサにおける信号読み出しタイミングでは、PDリセットパルスΦPRを“High”レベルにすることによって、全単位画素内のフォトダイオードPDをリセットする。そして、リセットフレーム読み出しによって、各画素のリセット信号を読み出し、読み出したリセット信号を、メモリに保存しておく。その後、PDリセットパルスΦPRを“Low”レベルにすることによって、全単位画素が同時に露光を開始する。任意に設定した蓄積期間が経過した後、画素転送パルスΦTXの“High”レベルによって全単位画素のフォトダイオードPDで発生した電荷が、フローティングディフィージョンFDへ転送される。電荷が転送された後、ビデオフレーム読み出しによって、各画素のビデオ信号が読み出され、メモリに保存されていたリセット信号との差分処理を施すことによって、リセットノイズを除去した画像を得ることができる。   As shown in FIG. 6, at the signal readout timing in the conventional image sensor, the PD reset pulse ΦPR is set to “High” level to reset the photodiodes PD in all the unit pixels. Then, the reset signal of each pixel is read by reset frame reading, and the read reset signal is stored in the memory. Thereafter, the PD reset pulse ΦPR is set to the “Low” level, so that all the unit pixels start exposure simultaneously. After the arbitrarily set accumulation period has elapsed, the charges generated in the photodiodes PD of all the unit pixels by the “High” level of the pixel transfer pulse ΦTX are transferred to the floating diffusion FD. After the charge is transferred, the video signal of each pixel is read out by video frame readout, and the difference signal with the reset signal stored in the memory is applied to obtain an image from which reset noise is removed. .

特開2005−65184号公報JP 2005-65184 A

しかしながら、上述したシーケンスのようなグローバル露光によって撮像素子から静止画用の画像信号を取得する場合、フローティングディフュージョンFDの待機時間(図6に示したFD待機期間)中に、フローティングディフュージョンFD内に暗電流のノイズが増加してしまう。そして、増加した暗電流のノイズは、得られた画像の画質を低下させる要因ともなってしまう。すなわち、リセットノイズを除去したのみでは、高画質の画像を得ることができない。このため、暗電流のノイズによる画像への影響を軽減するための対策として、上述したグローバル露光のシーケンスに連続して、補正用の画像を取得することが考えられる。   However, when an image signal for a still image is acquired from the image sensor by global exposure as in the above-described sequence, the darkness in the floating diffusion FD is lost during the floating diffusion FD standby time (FD standby period shown in FIG. 6). Current noise increases. The increased dark current noise also becomes a factor of degrading the image quality of the obtained image. That is, a high-quality image cannot be obtained only by removing the reset noise. For this reason, as a measure for reducing the influence of dark current noise on the image, it is conceivable to obtain a correction image in succession to the above-described global exposure sequence.

また、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、上述したようなグローバル露光のシーケンスで撮像装置に搭載したイメージセンサ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、撮像装置は、上述したシーケンスによって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、表示部に同じ画像を表示し続けるフリーズや、あるいは、黒の表示を行うブラックアウトなど、ライブビューの画像を表示しない動作となっている。   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 image sensor mounted on the imaging device is driven in the global exposure sequence as described above, the display of the live view (image display) is updated during a series of shooting operations for obtaining a still image. I can't. For this reason, during the period when the image pickup device acquires the image signal for the still image from the image pickup device according to the above-described sequence, the image display apparatus freezes continuously displaying the same image on the display unit, or blackout performs black display. The live view image is not displayed.

特に、上述したグローバル露光のシーケンスにおいては、静止画像の露光前の全画素のリセット信号読み出し動作と、露光後のビデオ信号読み出し動作と、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1シーケンスの期間が長くなる。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。図6に示した信号読み出しタイミングにおいては、リセットフレーム読み出しの期間と、蓄積期間と、ビデオフレーム読み出しの期間との全ての期間が、ライブビュー用の画像を取得することができない期間である。   In particular, in the global exposure sequence described above, both a reset signal readout operation for all pixels before exposure of a still image and a video signal readout operation after exposure are necessary. The period of one sequence required for the shooting 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. In the signal readout timing shown in FIG. 6, all the periods of the reset frame readout period, the accumulation period, and the video frame readout period are periods during which a live view image cannot be acquired.

このような状況において、暗電流のノイズを軽減するための補正用の画像を取得するシーケンスを追加すると、ライブビュー用の画像を取得することができない期間がさらに長くなり、上述した課題がより顕著に現れてしまうという問題がある。   In such a situation, if a sequence for acquiring a correction image for reducing dark current noise is added, the period during which an image for live view cannot be acquired becomes further longer, and the above-described problems become more prominent. There is a problem of appearing in.

本発明は、上記の課題認識に基づいてなされたものであり、グローバル露光によって取得した画像の暗電流ノイズを軽減するための補正用の画像を取得することができ、補正用の画像の取得期間中においてもライブビュー画像を更新することができる固体撮像装置および撮像装置を提供することを目的としている。   The present invention has been made on the basis of the above problem recognition, and can acquire a correction image for reducing dark current noise of an image acquired by global exposure, and a correction image acquisition period. It is an object of the present invention to provide a solid-state imaging device and an imaging device that can update a live view image.

上記の課題を解決するため、本発明の固体撮像装置は、入射光を信号電荷に変換する光電変換部と、前記光電変換部で発生した前記信号電荷を蓄積する蓄積部と、前記蓄積部に前記信号電荷を転送する転送部と、前記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、前記蓄積部の電荷をリセットする第1のリセット部と、前記光電変換部をリセットする第2のリセット部と、を有する画素を、2次元の行列状に複数配列した画素部と、前記画素部から出力される前記画素信号を、前記画素部の行毎に順次読み出す信号読み出し部と、を備え、前記信号読み出し部は、前記第1のリセット部によってリセットされたときの前記蓄積部の電荷を、前記増幅部によって増幅した第1の画素信号と、前記第2のリセット部によるリセットが解除された後に、予め定められた露光期間において前記光電変換部で発生した前記信号電荷を前記転送部によって前記蓄積部に転送し、該転送された前記信号電荷を、前記増幅部によって増幅した第2の画素信号と、前記第1のリセット部によってリセットされたときの前記蓄積部の電荷を、前記増幅部によって増幅したリセット信号と、前記第1のリセット部によるリセットを解除した後に、前記蓄積部に発生した雑音成分の電荷を、前記増幅部によって増幅した雑音信号と、前記第2のリセット部によるリセットを行った後に、予め定められた露光期間において前記光電変換部で発生した前記信号電荷を前記転送部によって前記蓄積部に転送し、該転送された前記信号電荷を、前記増幅部によって増幅した表示用の画素信号と、を、それぞれ時分割して読み出す、ことを特徴とする。   In order to solve the above problems, a solid-state imaging device of the present invention includes a photoelectric conversion unit that converts incident light into signal charges, a storage unit that stores the signal charges generated by the photoelectric conversion units, and a storage unit. A transfer unit that transfers the signal charge; an amplification unit that amplifies the signal charge stored in the storage unit and outputs the amplified signal charge to an output signal line; and a first reset unit that resets the charge of the storage unit And a second reset unit that resets the photoelectric conversion unit, a pixel unit in which a plurality of pixels are arranged in a two-dimensional matrix, and the pixel signal output from the pixel unit A signal readout unit that sequentially reads out each row, and the signal readout unit includes a first pixel signal obtained by amplifying the charge of the storage unit when the reset unit is reset by the amplification unit. The first After the reset by the reset unit is released, the signal charge generated in the photoelectric conversion unit in a predetermined exposure period is transferred to the storage unit by the transfer unit, and the transferred signal charge is The second pixel signal amplified by the amplification unit, the charge of the storage unit when reset by the first reset unit, the reset signal amplified by the amplification unit, and the reset by the first reset unit After canceling, the noise conversion signal generated in the storage unit is amplified by the amplification unit and reset by the second reset unit, and then the photoelectric conversion unit in a predetermined exposure period. The signal charge generated in step 1 is transferred to the storage unit by the transfer unit, and the transferred signal charge is amplified by the amplification unit. And a pixel signal for display, the read time-divided respectively, and wherein the.

また、本発明の前記信号読み出し部は、前記画素部の第1の行から前記リセット信号および前記雑音信号を読み出し、前記画素部の第2の行から前記表示用の画素信号を順次読み出し、前記第1の行からの前記リセット信号および前記雑音信号の読み出しと、前記第2の行からの前記表示用の画素信号の読み出しとが終了した後、前記第2の行から前記リセット信号および前記雑音信号を読み出し、前記第1の行から前記表示用の画素信号を順次読み出す、ことを特徴とする。   Further, the signal readout unit of the present invention reads the reset signal and the noise signal from the first row of the pixel unit, sequentially reads the display pixel signal from the second row of the pixel unit, After the readout of the reset signal and the noise signal from the first row and the readout of the pixel signal for display from the second row are completed, the reset signal and the noise from the second row are completed. A signal is read, and the display pixel signal is sequentially read from the first row.

また、本発明の前記信号読み出し部は、前記リセット信号の読み出しが完了した後、予め定められた調整時間が経過した後に、前記雑音信号の読み出しを開始する、ことを特徴とする。   The signal readout unit of the present invention is characterized in that after the reset signal is completely read out, the noise signal is read out after a predetermined adjustment time has elapsed.

また、本発明の前記調整時間は、前記信号読み出し部による前記リセット信号を読み出した時間から、前記雑音信号の読み出しを開始するまでの時間が、前記信号読み出し部による前記第1の画素信号を読み出した時間から、前記第2の画素信号の読み出しを開始するまでの時間と同じ時間となるように定められた時間である、ことを特徴とする。   The adjustment time of the present invention is the time from the time when the reset signal is read by the signal reading unit to the time when the reading of the noise signal starts to read the first pixel signal by the signal reading unit. The time is determined so as to be the same as the time from when the second pixel signal starts to be read.

また、本発明の前記第2のリセット部は、複数行の前記画素の前記光電変換部を同時にリセットし、前記転送部は、前記複数行の前記画素の前記光電変換部で発生した前記信号電荷を、該複数の前記画素の前記蓄積部のそれぞれに、同時に転送する、ことを特徴とする。   The second reset unit of the present invention simultaneously resets the photoelectric conversion units of the pixels in a plurality of rows, and the transfer unit generates the signal charges generated in the photoelectric conversion units of the pixels in the plurality of rows. Are simultaneously transferred to each of the storage portions of the plurality of pixels.

また、本発明の撮像装置は、入射光を信号電荷に変換する光電変換部と、前記光電変換部で発生した前記信号電荷を蓄積する蓄積部と、前記蓄積部に前記信号電荷を転送する転送部と、前記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、前記蓄積部の電荷をリセットする第1のリセット部と、前記光電変換部をリセットする第2のリセット部と、を有する画素を、2次元の行列状に複数配列した画素部と、前記画素部から出力される前記画素信号を、前記画素部の行毎に順次読み出す信号読み出し部と、を具備する固体撮像装置と、前記固体撮像装置から出力される前記画素信号を記憶する記憶部と、前記記憶部に記憶された前記画素信号に基づいて演算した画像信号を生成する信号処理部と、を備え、前記信号読み出し部は、前記第1のリセット部によってリセットされたときの前記蓄積部の電荷を、前記増幅部によって増幅した第1の画素信号と、前記第2のリセット部によるリセットが解除された後に、予め定められた露光期間において前記光電変換部で発生した前記信号電荷を前記転送部によって前記蓄積部に転送し、該転送された前記信号電荷を、前記増幅部によって増幅した第2の画素信号と、前記第1のリセット部によってリセットされたときの前記蓄積部の電荷を、前記増幅部によって増幅したリセット信号と、前記第1のリセット部によるリセットを解除した後に、前記蓄積部に発生した雑音成分の電荷を、前記増幅部によって増幅した雑音信号と、前記第2のリセット部によるリセットを行った後に、予め定められた露光期間において前記光電変換部で発生した前記信号電荷を前記転送部によって前記蓄積部に転送し、該転送された前記信号電荷を、前記増幅部によって増幅した表示用の画素信号と、を、それぞれ時分割して読み出し、前記記憶部は、前記固体撮像装置から出力される、前記第1の画素信号と、前記第2の画素信号と、前記第2の画素信号を出力した後に前記固体撮像装置から出力される前記リセット信号と、前記雑音信号と、を、それぞれ記憶し、前記信号処理部は、前記記憶部に記憶された前記第1の画素信号と前記第2の画素信号とに基づいて第1の画像信号を生成し、さらに、前記記憶部に記憶された前記リセット信号と前記雑音信号とに基づいて前記第1の画像信号を補正するための補正画像信号を生成し、該生成した前記第1の画像信号を、該生成した前記補正画像信号に基づいて補正する、ことを特徴とする。   The imaging apparatus of the present invention includes a photoelectric conversion unit that converts incident light into a signal charge, a storage unit that stores the signal charge generated in the photoelectric conversion unit, and a transfer that transfers the signal charge to the storage unit. An amplification unit that amplifies the signal charge accumulated in the accumulation unit and outputs the amplified signal charge to the output signal line as a pixel signal, a first reset unit that resets the charge in the accumulation unit, and the photoelectric conversion unit A pixel unit having a plurality of pixels arranged in a two-dimensional matrix, and a signal readout that sequentially reads out the pixel signal output from the pixel unit for each row of the pixel unit A solid-state imaging device, a storage unit that stores the pixel signal output from the solid-state imaging device, and a signal that generates an image signal calculated based on the pixel signal stored in the storage unit A processing unit; The signal readout unit cancels the reset by the first pixel signal amplified by the amplification unit and the reset by the second reset unit when the charge of the storage unit is reset by the first reset unit. Then, the signal charge generated in the photoelectric conversion unit in a predetermined exposure period is transferred to the storage unit by the transfer unit, and the transferred signal charge is amplified by the amplification unit. The pixel signal, the reset signal obtained by amplifying the charge of the storage unit when reset by the first reset unit by the amplification unit, and the storage unit after releasing the reset by the first reset unit After the noise signal generated by the amplification unit is reset by the noise signal amplified by the amplification unit and the second reset unit, the charge is predetermined. The signal charges generated in the photoelectric conversion unit during the exposure period are transferred to the storage unit by the transfer unit, and the transferred pixel charges are amplified by the amplification unit, and a display pixel signal is obtained. Each time-division is read out, and the storage unit outputs the first pixel signal, the second pixel signal, and the second pixel signal output from the solid-state imaging device, and then outputs the solid-state imaging. The reset signal and the noise signal output from the device are stored, respectively, and the signal processing unit is based on the first pixel signal and the second pixel signal stored in the storage unit. Generating a first image signal, and further generating a corrected image signal for correcting the first image signal based on the reset signal and the noise signal stored in the storage unit. Said first One image signal is corrected based on the generated corrected image signal.

本発明によれば、グローバル露光によって取得した画像の暗電流ノイズを軽減するための補正用の画像を取得することができ、補正用の画像の取得期間中においてもライブビュー画像を更新することができるという効果が得られる。   According to the present invention, it is possible to acquire a correction image for reducing dark current noise of an image acquired by global exposure, and to update a live view image even during a correction image acquisition period. The effect that it can be obtained.

本発明の実施形態によるデジタルカメラの概略構成を示したブロック図である。1 is a block diagram showing a schematic configuration of a digital camera according to an embodiment of the present invention. 本実施形態におけるイメージセンサの概略構成を示したブロック図である。It is the block diagram which showed schematic structure of the image sensor in this embodiment. 本実施形態のイメージセンサにおける単位画素の概略構成を示した回路図である。It is the circuit diagram which showed schematic structure of the unit pixel in the image sensor of this embodiment. 本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ける第1の信号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。5 is a timing chart showing first signal readout timing in a digital camera equipped with the image sensor of the present embodiment. 本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ける第2の信号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。5 is a timing chart showing second signal readout timing in a digital camera equipped with the image sensor of the present embodiment. 従来のイメージセンサにおける信号読み出しタイミングの概略を示したタイミングチャートである。It is a timing chart which showed the outline of the signal read-out timing in the conventional image sensor.

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。図1は、本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。図1に示したデジタルカメラ1は、レンズユニット部2、固体撮像装置(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。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. 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. A digital camera 1 shown in FIG. 1 includes a lens unit 2, a solid-state imaging device (image sensor) 3, a light emitting device 4, a memory 5, a recording device 6, a display device 7, an image signal processing device 8, a lens control device 9, The image sensor control device 10, the light emission control device 11, and the camera control device 12 are configured.

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 lens unit 2 is driven and controlled by the lens control device 9 such as zoom, focus, and diaphragm, and forms a subject image on the image sensor 3.
The image sensor 3 is a MOS type imaging device that is driven and controlled by the image sensor control device 10 and converts subject light incident on the digital camera 1 through the lens unit 2 into an image signal. A detailed description of the image sensor 3 will be described later.
The light emitting device 4 is a device such as a strobe or a flash that is controlled by the light emission control device 11 and emits light to the subject by emitting 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、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。
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 image signal processing device 8 performs processing such as signal amplification, conversion to image data, various corrections, and image data compression on the image signal output from the image sensor 3. The image signal processing device 8 uses the memory 5 as a temporary storage unit for image data in each process.
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 image sensor 3 and processed by the image signal processing device 8 or image data read from the recording device 6.

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 camera control device 12 is a control device that performs overall control of the digital camera 1. In addition, the camera control device 12 controls the image sensor control device 10 and the light emission control device 11 to cooperatively control the image sensor 3 and the light emission device 4.

次に、本実施形態のデジタルカメラ1に備えたイメージセンサについて説明する。図2は、本実施形態におけるイメージセンサ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、FDリセット線37、画素転送線38、画素選択線39、PDリセット線310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、9行9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。   Next, the image sensor provided in the digital camera 1 of the present embodiment will be described. FIG. 2 is a block diagram showing a schematic configuration of the image sensor 3 in the present embodiment. 2, the image sensor 3 includes an image sensor control signal generation circuit 31, a vertical scanning circuit 32, a horizontal readout circuit 33, a pixel array unit 34, a unit pixel 35, a vertical signal line 36, an FD reset line 37, and a pixel transfer line 38. , A pixel selection line 39 and a PD reset line 310. In the image sensor 3 illustrated in FIG. 2, an example of a pixel array unit 34 in which a plurality of unit pixels 35 are two-dimensionally arranged in 9 rows and 9 columns is illustrated. Depending on the configuration of the image sensor 3, an operation is performed at a read timing described later.

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”内の最初の数字が行番号、最後の数字が列番号を示す。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 image sensor 3 shown in FIG. 2, numbers and symbols in “(): parentheses” shown after each symbol are a row number and a column number corresponding to the unit pixel 35 arranged in the image sensor 3. Represents. The first number in “(): brackets” indicates the row number, and the last number indicates the column number. For example, the unit pixel 35 in the second row and the third column is represented as a unit pixel 35 (2, 3) . In addition, when only one of the row number or the column number, that is, the same row number or column number is represented, the same row number or column number is represented by a number, and the non-identical row number or column number is represented by “*”. : Asterisk For example, the vertical signal line 36 in the third column is represented as a vertical signal line 36 (* 3) . Further, when both the row number and the column number are not specified, “(): parenthesis” after each code is not written.

イメージセンサ制御信号発生回路31は、イメージセンサ制御装置10からの制御に応じて、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(FDリセット線37、画素転送線38、画素選択線39、PDリセット線310)に、単位画素35を制御するための制御信号(FDリセットパルスΦFR、画素転送パルスΦTX、画素選択パルスΦSE、PDリセットパルスΦPR)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。垂直走査回路32による単位画素35の制御は、制御信号線のそれぞれに出力された制御信号のレベルによって行われる。
The image sensor control signal generation circuit 31 controls the vertical scanning circuit 32 and the horizontal readout circuit 33 according to the control from the image sensor control device 10.
The vertical scanning circuit 32 controls each unit pixel 35 in the pixel array unit 34 and outputs a pixel signal of each unit pixel 35 to the vertical signal line 36. The vertical scanning circuit 32 controls the control signal lines (FD reset line 37, pixel transfer line 38, pixel selection line 39, PD reset line 310) to control signals (FD reset pulse ΦFR, pixel transfer). Pulse ΦTX, pixel selection pulse ΦSE, PD reset pulse ΦPR) is output for each row of the unit pixels 35 arranged in the pixel array unit 34. The unit pixel 35 is controlled by the vertical scanning circuit 32 according to the level of the control signal output to each of the control signal lines.

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 horizontal readout circuit 33 sequentially reads out pixel signals output to the vertical signal line 36. Under the control of the image sensor control signal generation circuit 31, the vertical scanning circuit 32, and the horizontal readout circuit 33, the image sensor 3 outputs an image signal of incident subject light.

次に、本実施形態のイメージセンサに備えた単位画素について説明する。図3は、本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た画素信号を、垂直走査線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、フローティングディフュージョン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。   Next, unit pixels provided in the image sensor of the present embodiment will be described. FIG. 3 is a circuit diagram showing a schematic configuration of the unit pixel 35 in the image sensor 3 of the present embodiment. The unit pixel 35 is a circuit that outputs a pixel signal obtained by converting incident light into an electric signal to the vertical scanning line 36. Each unit pixel 35 includes a photodiode PD, a floating diffusion FD, an FD reset transistor M1, a transfer transistor M2, an amplification transistor M3, a selection transistor M4, and a PD reset transistor M5.

フォトダイオードPDは、入射した光に応じた電荷を発生する光電変換部である。フローティングディフュージョンFDは、電荷を蓄積する蓄積部である。転送トランジスタM2は、垂直走査回路32から入力された画素転送パルスΦTXに基づいて、フォトダイオードPDで発生した電荷を、増幅トランジスタM3のゲート端子に接続されたフローティングディフュージョンFDに転送する。転送トランジスタM2によって転送された電荷は、フローティングディフュージョンFDに蓄積される。増幅トランジスタM3は、フローティングディフュージョンFDに蓄積された電荷に応じた電圧を出力する。FDリセットトランジスタM1は、垂直走査回路32から出力されるFDリセットパルスΦFRに基づいて、フローティングディフュージョンFDを電源電圧Vddにリセットする。PDリセットトランジスタM5は、垂直走査回路32から入力されるPDリセットパルスΦPRに基づいて、フォトダイオードPDを電源電圧Vddにリセットする。選択トランジスタM4は、垂直走査回路32から出力された画素選択パルスΦSEに基づいて、増幅トランジスタM3が出力した電圧を、単位画素35が出力する画素信号として垂直走査線36に出力する。   The photodiode PD is a photoelectric conversion unit that generates charges according to incident light. The floating diffusion FD is an accumulation unit that accumulates charges. Based on the pixel transfer pulse ΦTX input from the vertical scanning circuit 32, the transfer transistor M2 transfers charges generated in the photodiode PD to the floating diffusion FD connected to the gate terminal of the amplification transistor M3. The charges transferred by the transfer transistor M2 are accumulated in the floating diffusion FD. The amplification transistor M3 outputs a voltage corresponding to the electric charge accumulated in the floating diffusion FD. The FD reset transistor M1 resets the floating diffusion FD to the power supply voltage Vdd based on the FD reset pulse ΦFR output from the vertical scanning circuit 32. The PD reset transistor M5 resets the photodiode PD to the power supply voltage Vdd based on the PD reset pulse ΦPR input from the vertical scanning circuit 32. Based on the pixel selection pulse ΦSE output from the vertical scanning circuit 32, the selection transistor M4 outputs the voltage output from the amplification transistor M3 to the vertical scanning line 36 as a pixel signal output from the unit pixel 35.

このような画素構成であるイメージセンサ3を搭載したデジタルカメラ1においてグローバル露光を行う場合、イメージセンサ3内の全ての単位画素35は同時に制御される。より具体的には、PDリセットパルスΦPRによってフォトダイオードPDがリセットされ、その後、PDリセットパルスΦPRによるフォトダイオードPDのリセットが解除されると、フォトダイオードPDにおける露光が開始される。そして、任意の露光時間が経過した後に画素転送パルスΦTXによって、フォトダイオードPDで発生した電荷をフローティングディフュージョンFDに転送する。このように、全ての単位画素35のPDリセットパルスΦPRおよび画素転送パルスΦTXを同時に制御することによってグローバル露光が行われる。   When global exposure is performed in the digital camera 1 equipped with the image sensor 3 having such a pixel configuration, all the unit pixels 35 in the image sensor 3 are controlled simultaneously. More specifically, the photodiode PD is reset by the PD reset pulse ΦPR, and after that, when the reset of the photodiode PD by the PD reset pulse ΦPR is released, exposure in the photodiode PD is started. Then, after an arbitrary exposure time has elapsed, the charge generated in the photodiode PD is transferred to the floating diffusion FD by the pixel transfer pulse ΦTX. Thus, global exposure is performed by simultaneously controlling the PD reset pulse ΦPR and the pixel transfer pulse ΦTX of all the unit pixels 35.

また、イメージセンサ3のリセットノイズなどの固定パターンノイズを除去するため、画像信号処理装置8は、入射した被写体光によって蓄積された各単位画素35の画素信号(以下、「ビデオ信号」という)と、各単位画素35内のフローティングディフュージョンFDがリセットされた状態の画素信号(以下、「リセット信号」という)との差分処理を行う。   In order to remove fixed pattern noise such as reset noise of the image sensor 3, the image signal processing device 8 uses pixel signals (hereinafter referred to as “video signals”) of each unit pixel 35 accumulated by incident subject light. Then, a difference process with a pixel signal (hereinafter referred to as “reset signal”) in a state where the floating diffusion FD in each unit pixel 35 is reset is performed.

<第1の信号読み出しタイミング>
次に、本実施形態のイメージセンサを搭載したデジタルカメラ1の読み出しタイミングについて説明する。図4は、本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の信号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4に示した第1の信号読み出しタイミングは、デジタルカメラ1がグローバル露光を行い、さらに、フローティングディフュージョンFDの待機時間中に増加した暗電流のノイズを補正するための補正用の画像(補正画像)を取得する場合のタイミングを示している。本実施形態のデジタルカメラ1においては、画像信号処理装置8が、静止画像用のビデオ信号とリセット信号との差分処理を行って、リセットノイズが除去された静止画像を取得した後に、さらに補正画像との差分処理を行うことによって、静止画像に含まれる暗電流のノイズを補正する。
<First signal readout timing>
Next, the read timing of the digital camera 1 equipped with the image sensor of this embodiment will be described. FIG. 4 is a timing chart showing the first signal readout timing in the digital camera 1 equipped with the image sensor 3 of the present embodiment. In the first signal readout timing shown in FIG. 4, the digital camera 1 performs global exposure, and further, a correction image (correction image) for correcting the dark current noise increased during the standby time of the floating diffusion FD. ) Shows the timing when acquiring. In the digital camera 1 of the present embodiment, the image signal processing device 8 performs a difference process between a video signal for a still image and a reset signal to obtain a still image from which reset noise has been removed, and then a corrected image. The noise of the dark current contained in the still image is corrected by performing the difference processing with the above.

図4に示した「ΦRelease」は、撮影開始を示すレリーズパルス信号であり、デジタルカメラ1のシャッタボタンと連動している。また、「ΦVD」は、垂直同期信号であり、垂直同期信号ΦVDが“High”レベルの時、画像1枚(フレーム)分の画像信号がイメージセンサ3から読み出される。また、「1〜9行目読出し」は、イメージセンサ3内の各行(ライン)の単位画素35から画素信号を読み出すタイミングを表し、“High”レベルの時、画素アレイ部34の対応する単位画素35から、1行分の画素信号が読み出される。   “ΦRelease” shown in FIG. 4 is a release pulse signal indicating the start of photographing, and is interlocked with the shutter button of the digital camera 1. “ΦVD” is a vertical synchronization signal, and when the vertical synchronization signal ΦVD is at “High” level, an image signal for one image (frame) is read from the image sensor 3. “Reading out 1st to 9th rows” represents the timing of reading out pixel signals from the unit pixels 35 of each row (line) in the image sensor 3, and at the “High” level, the corresponding unit pixel of the pixel array unit 34. From 35, pixel signals for one row are read out.

また、図4に示した「リセットフレーム読み出し」は、静止画像用のリセット信号を各単位画素35から読み出すタイミング、「ビデオフレーム読み出し」は、静止画露光期間中に得られた静止画像用のビデオ信号を各単位画素35から読み出すタイミングを、それぞれ表している。この「リセットフレーム読み出し」、「ビデオフレーム読み出し」、およびグローバル露光による一連の撮影動作によって、入射した被写体光に応じて得られた静止画像用の画像信号を取得している。なお、以下の説明においては、リセットフレーム読み出しによって得られた、画素アレイ部34の1行目から最終行までの静止画像用のリセット信号をまとめて、「静止画リセットフレーム」という。また、ビデオフレーム読み出しによって得られた、画素アレイ部34の1行目から最終行までの静止画像用のビデオ信号をまとめて、「静止画ビデオフレーム」という。   Also, “Reset frame reading” shown in FIG. 4 is a timing for reading a reset signal for still images from each unit pixel 35, and “Video frame reading” is a video for still images obtained during the still image exposure period. The timing at which a signal is read from each unit pixel 35 is shown. The image signal for the still image obtained according to the incident subject light is acquired by the series of photographing operations by the “reset frame readout”, “video frame readout”, and global exposure. In the following description, the still image reset signals from the first row to the last row of the pixel array unit 34 obtained by reset frame reading are collectively referred to as a “still image reset frame”. In addition, the still image video signals from the first row to the last row of the pixel array unit 34 obtained by the video frame reading are collectively referred to as a “still image video frame”.

また、図4に示した「補正用リセットフレーム読み出し」は、補正画像用のリセット信号を各単位画素35から読み出すタイミング、「補正用ビデオフレーム読み出し」は、補正用待機期間中に得られた補正画像用のビデオ信号(暗電流のノイズ信号)を各単位画素35から読み出すタイミングを、それぞれ表している。この「補正用リセットフレーム読み出し」および「補正用ビデオフレーム読み出し」を含む補正画像取得動作によって、フローティングディフュージョンFDの待機時間中に増加した暗電流のノイズを補正するための補正画像用の画像信号を取得している。なお、以下の説明においては、補正用リセットフレーム読み出しによって得られた、画素アレイ部34の1行目から最終行までの補正画像用のリセット信号をまとめて、「補正画リセットフレーム」という。また、補正用ビデオフレーム読み出しによって得られた、画素アレイ部34の1行目から最終行までの補正画像用のビデオ信号をまとめて、「補正画ビデオフレーム」という。   Further, “correction reset frame readout” shown in FIG. 4 is a timing at which a reset signal for a correction image is read from each unit pixel 35, and “correction video frame readout” is a correction obtained during the correction standby period. The timing at which the image video signal (dark current noise signal) is read from each unit pixel 35 is shown. By the corrected image acquisition operation including “correction reset frame reading” and “correction video frame reading”, the image signal for the correction image for correcting the dark current noise increased during the standby time of the floating diffusion FD is obtained. Have acquired. In the following description, correction image reset signals from the first row to the last row of the pixel array unit 34 obtained by reading the correction reset frame are collectively referred to as a “correction image reset frame”. Further, the video signals for the corrected images from the first row to the last row of the pixel array unit 34 obtained by reading the correction video frame are collectively referred to as a “corrected image video frame”.

また、図4に示した「電子シャッタ」は、任意のタイミングでフォトダイオードPDの電荷をリセットし、各単位画素35にライブビュー用の露光を開始させるタイミングを表している。この電子シャッタのタイミングによって、ライブビュー用の露光時間を変更することができる。また、「ライブビューフレーム読み出し」は、ライブビュー露光期間中に得られたライブビュー画像用の画素信号(以下、「ライブビュー信号」という)を読み出すタイミングを表している。この「電子シャッタ」および「ライブビューフレーム読み出し」によって、表示装置7に表示するライブビュー画像用の画像信号(以下、「ライブビューフレーム」という)を取得している。   Also, the “electronic shutter” shown in FIG. 4 represents a timing at which the charge of the photodiode PD is reset at an arbitrary timing and each unit pixel 35 starts exposure for live view. The exposure time for live view can be changed by the timing of the electronic shutter. “Live view frame readout” represents the timing for reading out a pixel signal for live view image (hereinafter referred to as “live view signal”) obtained during the live view exposure period. With this “electronic shutter” and “live view frame readout”, an image signal for a live view image to be displayed on the display device 7 (hereinafter referred to as “live view frame”) is acquired.

ここで、本第1の信号読み出しタイミングにおける動作の詳細について、図2〜図4を参照して説明する。図4に示した第1の信号読み出しタイミングでは、補正用リセットフレーム読み出しと、補正用ビデオフレーム読み出しとを、それぞれ2回に分けて、補正画像用の画像信号を取得している。また、補正画像用の画像信号を取得している期間中にライブビューフレームを取得することによってライブビュー画像を更新している。なお、イメージセンサ3内のイメージセンサ制御信号発生回路31は、イメージセンサ制御装置10からの制御に応じて垂直走査回路32および水平読み出し回路33を制御するが、以下の説明においては、イメージセンサ制御信号発生回路31が、垂直走査回路32および水平読み出し回路33を制御するものとして説明を行う。   Here, details of the operation at the first signal readout timing will be described with reference to FIGS. At the first signal read timing shown in FIG. 4, the correction reset frame read and the correction video frame read are divided into two times to acquire the image signal for the correction image. Further, the live view image is updated by acquiring the live view frame during the period of acquiring the image signal for the corrected image. Note that the image sensor control signal generation circuit 31 in the image sensor 3 controls the vertical scanning circuit 32 and the horizontal readout circuit 33 in accordance with the control from the image sensor control device 10, but in the following description, image sensor control The description will be made assuming that the signal generation circuit 31 controls the vertical scanning circuit 32 and the horizontal readout circuit 33.

時刻t1のとき、シャッタボタンの操作に応じてレリーズパルスΦReleaseが“High”レベルになり、静止画の撮影が開始されると、静止画リセットフレームを取得するためのリセットフレーム読み出しを開始する。リセットフレーム読み出しでは、フローティングディフュージョンFDをリセットした状態のリセット信号を、静止画像用のリセット信号として読み出す。   At time t1, when the release pulse ΦRelease becomes “High” level in response to the operation of the shutter button and still image shooting starts, readout of a reset frame for acquiring a still image reset frame is started. In reset frame readout, a reset signal in a state in which the floating diffusion FD is reset is read out as a still image reset signal.

より具体的には、リセットフレーム読み出しにおいて、まず、垂直走査回路32が、イメージセンサ制御信号発生回路31による制御によって、FDリセットパルスΦFRを“High”レベルにする。これにより、FDリセットトランジスタM1がON状態となり、フローティングディフュージョンFDが電源電圧Vddにリセットされる。その後、FDリセットパルスΦFRを“Low”レベルにした後、画素選択パルスΦSEを“High”レベルにして選択トランジスタM4をON状態とすることによって、フローティングディフュージョンFDをリセットした状態のリセット信号が、垂直信号線36に出力される。そして、水平読み出し回路33が、イメージセンサ制御信号発生回路31による制御によって、垂直信号線36に出力された各列のリセット信号を順次選択し、選択された列のリセット信号を順次出力する。このように、リセットフレーム読み出しを、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のリセット信号を読み出す。そして、画像信号処理装置8は、イメージセンサ3から出力されたリセット信号を、静止画リセットフレームとして、メモリ5に記憶する。   More specifically, in reset frame reading, first, the vertical scanning circuit 32 sets the FD reset pulse ΦFR to the “High” level under the control of the image sensor control signal generation circuit 31. As a result, the FD reset transistor M1 is turned on, and the floating diffusion FD is reset to the power supply voltage Vdd. After that, after the FD reset pulse ΦFR is set to “Low” level, the pixel selection pulse ΦSE is set to “High” level and the selection transistor M4 is turned on, so that the reset signal in the state where the floating diffusion FD is reset is It is output to the signal line 36. The horizontal readout circuit 33 sequentially selects the reset signal for each column output to the vertical signal line 36 under the control of the image sensor control signal generation circuit 31, and sequentially outputs the reset signal for the selected column. In this way, by performing reset frame reading for each row of the pixel array unit 34, reset signals of all unit pixels 35 are read. Then, the image signal processing device 8 stores the reset signal output from the image sensor 3 in the memory 5 as a still image reset frame.

続いて、時刻t2のとき、静止画像を取得するためのグローバル露光を開始する。より具体的には、静止画露光期間において、まず、垂直走査回路32が、イメージセンサ制御信号発生回路31による制御によって、全ての単位画素35のPDリセットパルスΦPRを同時に“High”レベルにする。これにより、イメージセンサ3内の全ての単位画素35のPDリセットトランジスタM5がON状態となり、全ての単位画素35のフォトダイオードPDが同時に電源電圧Vddにリセットされる。その後、全ての単位画素35のPDリセットパルスΦPRを同時に“Low”レベルにする。これにより、フォトダイオードPDのリセットが解除され、全ての単位画素35のフォトダイオードPDが同時に、静止画像を取得するための露光を開始する。   Subsequently, at time t2, global exposure for acquiring a still image is started. More specifically, in the still image exposure period, the vertical scanning circuit 32 first sets the PD reset pulses ΦPR of all the unit pixels 35 to the “High” level simultaneously under the control of the image sensor control signal generation circuit 31. As a result, the PD reset transistors M5 of all the unit pixels 35 in the image sensor 3 are turned on, and the photodiodes PD of all the unit pixels 35 are simultaneously reset to the power supply voltage Vdd. Thereafter, the PD reset pulse ΦPR of all the unit pixels 35 is simultaneously set to the “Low” level. Thereby, the reset of the photodiode PD is released, and the photodiodes PD of all the unit pixels 35 simultaneously start exposure for acquiring a still image.

そして、任意の静止画露光期間が経過した時刻t3のときに、垂直走査回路32が、イメージセンサ制御信号発生回路31による制御によって、全ての単位画素35の画素転送パルスΦTXを同時に“High”レベルにする。これにより、転送トランジスタM2がON状態となり、フォトダイオードPDで発生した電荷が、転送トランジスタM2を介して一斉にフローティングディフュージョンFDに転送される。これにより、全ての単位画素35のフォトダイオードPDの露光が同時に終了する。   At time t3 when an arbitrary still image exposure period has elapsed, the vertical scanning circuit 32 controls the image sensor control signal generation circuit 31 to simultaneously set the pixel transfer pulses ΦTX of all the unit pixels 35 to the “High” level. To. As a result, the transfer transistor M2 is turned on, and the charges generated in the photodiode PD are transferred all at once to the floating diffusion FD via the transfer transistor M2. Thereby, the exposure of the photodiodes PD of all the unit pixels 35 is completed at the same time.

その後、静止画ビデオフレームを取得するためのビデオフレーム読み出しを開始する。ビデオフレーム読み出しでは、フローティングディフュージョンFDに転送された電荷、すなわち、フォトダイオードPDで発生した電荷に応じた画素信号(ビデオ信号)を、静止画像用のビデオ信号として読み出す。   Thereafter, readout of a video frame for acquiring a still image video frame is started. In the video frame reading, the pixel signal (video signal) corresponding to the charge transferred to the floating diffusion FD, that is, the charge generated in the photodiode PD is read as a video signal for a still image.

より具体的には、ビデオフレーム読み出しにおいて、まず、垂直走査回路32が、イメージセンサ制御信号発生回路31による制御によって、画素選択パルスΦSEを“High”レベルにする。これにより、選択トランジスタM4がON状態となり、フローティングディフュージョンFDに転送された電荷に応じたビデオ信号が、垂直信号線36に出力される。そして、水平読み出し回路33が、イメージセンサ制御信号発生回路31による制御によって、垂直信号線36に出力された各列のビデオ信号を順次選択し、選択された列のビデオ信号を順次出力する。このように、ビデオフレーム読み出しを、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のビデオ信号を読み出す。そして、画像信号処理装置8は、イメージセンサ3から出力されたビデオ信号を、静止画ビデオフレームとして、メモリ5に記憶する。   More specifically, in the video frame reading, first, the vertical scanning circuit 32 sets the pixel selection pulse ΦSE to the “High” level under the control of the image sensor control signal generation circuit 31. As a result, the selection transistor M4 is turned on, and a video signal corresponding to the charge transferred to the floating diffusion FD is output to the vertical signal line. Then, the horizontal readout circuit 33 sequentially selects the video signal of each column output to the vertical signal line 36 under the control of the image sensor control signal generation circuit 31, and sequentially outputs the video signal of the selected column. In this way, video frames are read out for each row of the pixel array unit 34, whereby the video signals of all the unit pixels 35 are read out. Then, the image signal processing device 8 stores the video signal output from the image sensor 3 in the memory 5 as a still image video frame.

静止画ビデオフレームを取得した後、画像信号処理装置8が、取得した静止画ビデオフレームと、すでにメモリ5に記憶している静止画リセットフレームとの差分処理を行って、リセットノイズが除去された静止画像(以下、「静止画フレーム」ともいう)を生成する。ここで生成された静止画像は、従来のシーケンスによって得られる静止画像と同等の画質の静止画像である。   After acquiring the still image video frame, the image signal processing device 8 performs a difference process between the acquired still image video frame and the still image reset frame already stored in the memory 5 to remove the reset noise. A still image (hereinafter also referred to as “still image frame”) is generated. The still image generated here is a still image having the same image quality as a still image obtained by a conventional sequence.

ここで、フローティングディフュージョンFDの待機時間中に増加する暗電流のノイズについて説明する。各ラインの単位画素35からビデオ信号を読み出す場合、リセットフレーム読み出しが終了し、任意の静止画露光期間が経過した後、画素アレイ部34の全ての行の画素転送パルスΦTXを“High”レベルにすることによって、全ての単位画素35内のフォトダイオードPDで発生した電荷を、一斉にフローティングディフュージョンFDに転送している。その後、ビデオフレーム読み出しによって、フローティングディフュージョンFDに転送された電荷に応じた電圧を増幅トランジスタM3が増幅したビデオ信号を読み出している。このように、リセットフレーム読み出しが終了してから任意の静止画露光期間を含むFD待機期間が経過した後に、各単位画素35からのビデオ信号の読み出しが開始される。このFD待機期間中の暗電流によって、フローティングディフュージョンFD内に蓄積されるノイズ成分が増加してしまう。すなわち、フローティングディフュージョンFD内に増加した暗電流のノイズは、リセット信号には含まれず、ビデオ信号のみに含まれてしまう。このため、画像信号処理装置8が、静止画ビデオフレームと静止画リセットフレームとの差分処理を行っても、リセットノイズは除去できるが、暗電流のノイズは除去することができず、静止画フレームの画質を低下させてしまう原因となっている。   Here, noise of dark current that increases during the standby time of the floating diffusion FD will be described. When the video signal is read from the unit pixel 35 of each line, after the reset frame reading is completed and an arbitrary still image exposure period elapses, the pixel transfer pulse ΦTX of all the rows of the pixel array unit 34 is set to the “High” level. As a result, the charges generated in the photodiodes PD in all the unit pixels 35 are transferred to the floating diffusion FD all at once. Thereafter, a video signal obtained by amplifying the voltage corresponding to the charge transferred to the floating diffusion FD by the amplification transistor M3 is read out by video frame reading. As described above, after the FD waiting period including an arbitrary still image exposure period has elapsed after the reset frame reading is completed, reading of the video signal from each unit pixel 35 is started. Due to the dark current during the FD standby period, the noise component accumulated in the floating diffusion FD increases. That is, the dark current noise increased in the floating diffusion FD is not included in the reset signal, but is included only in the video signal. For this reason, even if the image signal processing device 8 performs the difference process between the still image video frame and the still image reset frame, the reset noise can be removed, but the dark current noise cannot be removed. This is a cause of degrading the image quality.

そこで、本実施形態によるデジタルカメラ1は、静止画像を撮影するときのFD待機期間中に、フローティングディフュージョンFD内に蓄積されてしまった暗電流のノイズを補正するための補正画像を取得する。なお、本実施形態によるデジタルカメラ1は、静止画像を撮影したときのグローバル露光と同様の補正画像取得動作によって、FD待機期間中にフローティングディフュージョンFD内に蓄積されてしまった暗電流のノイズ成分のみの補正画像を取得する。   Therefore, the digital camera 1 according to the present embodiment acquires a correction image for correcting the dark current noise accumulated in the floating diffusion FD during the FD standby period when taking a still image. Note that the digital camera 1 according to the present embodiment has only a dark current noise component accumulated in the floating diffusion FD during the FD standby period by the same corrected image acquisition operation as that of global exposure when a still image is taken. Get the corrected image.

ビデオフレーム読み出しが終了すると、時刻t4のとき、画素アレイ部34の奇数行の単位画素35の補正用リセットフレーム読み出しを開始する。補正用リセットフレーム読み出しでは、奇数行の単位画素35から、フローティングディフュージョンFDをリセットした状態のリセット信号を、補正画像用のリセット信号として順次読み出す。なお、補正用リセットフレーム読み出しにおける単位画素35の駆動方法、イメージセンサ3内の構成要素の動作は、読み出すリセット信号が奇数行の単位画素35からのリセット信号であること以外は、リセットフレーム読み出しにおける駆動方法および動作と同様であるため、説明を省略する。また、画像信号処理装置8は、イメージセンサ3から出力された奇数行の単位画素35からのリセット信号を、奇数行の補正画リセットフレームとして、メモリ5に記憶する。   When the video frame reading is completed, the correction reset frame reading of the unit pixels 35 in the odd-numbered rows of the pixel array unit 34 is started at time t4. In the correction reset frame readout, the reset signal in the state in which the floating diffusion FD is reset is sequentially read out from the odd-numbered unit pixels 35 as the reset signal for the correction image. Note that the driving method of the unit pixel 35 in the correction reset frame reading and the operation of the components in the image sensor 3 are the same as those in the reset frame reading except that the reset signal to be read is a reset signal from the odd-numbered unit pixels 35. Since the driving method and the operation are the same, the description thereof is omitted. Further, the image signal processing apparatus 8 stores the reset signal output from the image sensor 3 from the odd-numbered unit pixels 35 in the memory 5 as an odd-numbered corrected image reset frame.

続いて、時刻t5〜時刻t6までの補正用調整期間の間、動作を待機する。この補正用調整期間は、次に補正用ビデオフレーム読み出しを行うまでの補正用待機期間が、静止画像を取得する際のFD待機期間と同じ時間となるように、調整する期間である。なお、補正用調整期間は、以下のような理由によって設けられた期間である。補正画像を取得する際には、フォトダイオードPDによる露光を行わない。しかし、静止画像を撮影するときのFD待機期間中に蓄積されたフローティングディフュージョンFD内の暗電流のノイズを補正するためには、FD待機期間と同じ期間だけフローティングディフュージョンFDを待機させ、取得した補正画像に、静止画像と同じレベルの暗電流のノイズ成分を含む必要がある。このため、補正用調整期間を設定し、補正用待機期間がFD待機期間と同じ時間となるように調整している。   Subsequently, the operation waits during the correction adjustment period from time t5 to time t6. This adjustment period for correction is a period for adjustment so that the correction standby period until the next reading of the correction video frame is the same as the FD standby period for acquiring a still image. The correction adjustment period is a period provided for the following reason. When obtaining a corrected image, exposure by the photodiode PD is not performed. However, in order to correct the dark current noise in the floating diffusion FD accumulated during the FD standby period when capturing a still image, the floating diffusion FD is made to wait for the same period as the FD standby period, and the acquired correction is performed. The image needs to include a dark current noise component at the same level as the still image. For this reason, the adjustment period for correction is set, and the correction standby period is adjusted to be the same time as the FD standby period.

そして、任意の補正用調整期間が経過した時刻t6のときに、画素アレイ部34の奇数行の単位画素35の補正用ビデオフレーム読み出しを開始する。補正用ビデオフレーム読み出しでは、奇数行の単位画素35から、補正用待機期間中にフローティングディフュージョンFDに蓄積されてしまった暗電流のノイズ成分の画像信号(ビデオ信号)を、補正画像用のビデオ信号として順次読み出す。なお、補正用ビデオフレーム読み出しにおける単位画素35の駆動方法、イメージセンサ3内の構成要素の動作は、読み出すビデオ信号が奇数行の単位画素35からのビデオ信号であること以外は、ビデオフレーム読み出しにおける駆動方法および動作と同様であるため、説明を省略する。また、画像信号処理装置8は、イメージセンサ3から出力された奇数行の単位画素35からのビデオ信号を、奇数行の補正画ビデオフレームとして、メモリ5に記憶する。   Then, at the time t6 when an arbitrary correction adjustment period has elapsed, the correction video frame readout of the unit pixels 35 in the odd-numbered rows of the pixel array unit 34 is started. In the correction video frame readout, the dark current noise component image signal (video signal) accumulated in the floating diffusion FD during the correction standby period from the odd-numbered unit pixels 35 is used as the correction image video signal. Are read sequentially. The driving method of the unit pixel 35 in the correction video frame reading and the operation of the components in the image sensor 3 are the same as those in the video frame reading except that the video signal to be read is a video signal from the odd-numbered unit pixels 35. Since the driving method and the operation are the same, the description thereof is omitted. Further, the image signal processing device 8 stores the video signal output from the image sensor 3 from the odd-numbered unit pixels 35 in the memory 5 as an odd-numbered corrected image video frame.

また、時刻t4以降の補正画像を取得している期間において、画素アレイ部34の偶数行の単位画素35を用いてライブビューフレームを順次取得する。ライブビューフレームの取得は、イメージセンサ3における通常のローリングシャッタ動作(電子シャッタおよびライブビューフレーム読み出し)によって行われる。これにより、表示装置7に表示するライブビュー画像を更新することができる。   In addition, during the period of acquiring the corrected image after time t4, the live view frame is sequentially acquired using the unit pixels 35 in the even-numbered rows of the pixel array unit 34. The live view frame is acquired by a normal rolling shutter operation (electronic shutter and live view frame reading) in the image sensor 3. Thereby, the live view image displayed on the display device 7 can be updated.

より具体的には、ローリングシャッタ動作は、電子シャッタにおいて、まず、垂直走査回路32が、イメージセンサ制御信号発生回路31による制御によって、2行目の単位画素35のPDリセットパルスΦPRの“High”レベルにし、2行目の単位画素内のフォトダイオードPDを電源電圧Vddにリセットする。その後、2行目の単位画素35のPDリセットパルスΦPRを“Low”レベルにして、フォトダイオードPDのリセットを解除することによって、2行目の単位画素35のフォトダイオードPDがライブビュー信号を取得するための露光を開始する。そして、任意のライブビュー露光期間が経過したときに、垂直走査回路32が、イメージセンサ制御信号発生回路31による制御によって、2行目の単位画素35の画素転送パルスΦTXを“High”レベルにして、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M2を介してフローティングディフュージョンFDに転送する。これにより、2行目の単位画素35のフォトダイオードPDの露光が終了する。その後、ライブビューフレーム読み出しにおいて、垂直走査回路32が、イメージセンサ制御信号発生回路31による制御によって、画素選択パルスΦSEを“High”レベルにし、フローティングディフュージョンFDに転送されたライブビュー信号を、垂直信号線36に出力する。そして、水平読み出し回路33が、イメージセンサ制御信号発生回路31による制御によって、垂直信号線36に出力された2行目のライブビュー信号を出力する。このように、電子シャッタおよびライブビューフレーム読み出しを、画素アレイ部34の偶数行に対して行うことによって、偶数行の単位画素35からのローリングシャッタ動作によるライブビュー信号を順次読み出す。   More specifically, in the rolling shutter operation, in the electronic shutter, first, the vertical scanning circuit 32 is controlled by the image sensor control signal generation circuit 31 to “High” the PD reset pulse ΦPR of the unit pixels 35 in the second row. The photodiode PD in the unit pixel in the second row is reset to the power supply voltage Vdd. Thereafter, the PD reset pulse ΦPR of the unit pixel 35 in the second row is set to the “Low” level to release the reset of the photodiode PD, whereby the photodiode PD of the unit pixel 35 in the second row acquires a live view signal. To start exposure. When an arbitrary live view exposure period elapses, the vertical scanning circuit 32 controls the image sensor control signal generation circuit 31 to set the pixel transfer pulse ΦTX of the unit pixels 35 in the second row to the “High” level. The charge generated in the photodiode PD is transferred to the floating diffusion FD via the transfer transistor M2. Thereby, the exposure of the photodiode PD of the unit pixel 35 in the second row is completed. Thereafter, in the live view frame readout, the vertical scanning circuit 32 sets the pixel selection pulse ΦSE to the “High” level under the control of the image sensor control signal generation circuit 31, and converts the live view signal transferred to the floating diffusion FD into the vertical signal. Output to line 36. Then, the horizontal readout circuit 33 outputs the live view signal of the second row output to the vertical signal line 36 under the control of the image sensor control signal generation circuit 31. In this way, the electronic shutter and live view frame reading is performed on the even-numbered rows of the pixel array unit 34, thereby sequentially reading the live view signals from the even-row unit pixels 35 by the rolling shutter operation.

1画面分のライブビュー信号を取得した後、画像信号処理装置8が、取得したライブビュー信号に基づいて、ライブビューフレーム(ライブビュー画像)を生成し、表示装置7に表示させる。   After acquiring the live view signal for one screen, the image signal processing device 8 generates a live view frame (live view image) based on the acquired live view signal and displays it on the display device 7.

奇数行の補正用ビデオフレーム読み出しが終了すると、時刻t7〜時刻t9において、画素アレイ部34の偶数行の単位画素35の補正用リセットフレーム読み出し、補正用調整期間の間の動作の待機、画素アレイ部34の偶数行の単位画素35の補正用ビデオフレーム読み出しを行う。この時刻t7〜時刻t9におけるイメージセンサ3内の動作は、単位画素35の行が異なること以外は、時刻t4〜時刻t6におけるイメージセンサ3内の動作と同様であるため、説明を省略する。また、画像信号処理装置8は、イメージセンサ3から出力された偶数行の単位画素35からのリセット信号を、偶数行の補正画リセットフレームとしてメモリ5に記憶し、イメージセンサ3から出力された偶数行の単位画素35からのビデオ信号を、偶数行の補正画ビデオフレームとして、メモリ5に記憶する。   When the odd-numbered correction video frame reading is completed, from time t7 to time t9, the correction reset frame reading of the unit pixels 35 in the even-numbered row of the pixel array unit 34, the standby of the operation during the correction adjustment period, the pixel array The correction video frame is read from the unit pixels 35 in the even-numbered rows of the unit 34. Since the operation in the image sensor 3 from time t7 to time t9 is the same as the operation in the image sensor 3 from time t4 to time t6 except that the rows of the unit pixels 35 are different, description thereof is omitted. Further, the image signal processing device 8 stores the reset signal output from the image sensor 3 from the unit pixels 35 in the even rows in the memory 5 as a corrected image reset frame in the even rows, and the even signals output from the image sensor 3. The video signal from the unit pixel 35 in the row is stored in the memory 5 as the corrected image video frame in the even row.

なお、偶数行の補正画リセットフレームを取得した後、画像信号処理装置8は、取得した偶数行の補正画リセットフレームと、すでにメモリ5に記憶している奇数行の補正画リセットフレームとの結合処理を行って、1つの補正画リセットフレームを生成する。また、偶数行の補正画ビデオフレームを取得した後、画像信号処理装置8は、取得した偶数行の補正画ビデオフレームと、すでにメモリ5に記憶している奇数行の補正画ビデオフレームとの結合処理を行って、1つの補正画ビデオフレームを生成する。そして、画像信号処理装置8は、生成した補正画ビデオフレームと補正画リセットフレームとの差分処理を行って、リセットノイズが除去された補正画像(以下、「補正画フレーム」ともいう)を生成する。ここで生成された補正画像は、フローティングディフュージョンFDに蓄積された暗電流のノイズ成分のみが含まれる画像である。   After acquiring the even-line correction image reset frame, the image signal processing apparatus 8 combines the acquired even-line correction image reset frame with the odd-line correction image reset frame already stored in the memory 5. Processing is performed to generate one corrected image reset frame. Further, after acquiring the even-line corrected image video frame, the image signal processing apparatus 8 combines the acquired even-line corrected image video frame with the odd-numbered corrected image video frame already stored in the memory 5. Processing is performed to generate one corrected image video frame. Then, the image signal processing device 8 performs difference processing between the generated corrected image video frame and the corrected image reset frame to generate a corrected image from which reset noise has been removed (hereinafter also referred to as “corrected image frame”). . The corrected image generated here is an image including only the dark current noise component accumulated in the floating diffusion FD.

また、画像信号処理装置8は、さらに、静止画フレームと補正画フレームとの差分処理を行って、最終的な静止画像を生成する。これにより、本実施形態のデジタルカメラ1では、FD待機期間中にフローティングディフュージョンFD内に蓄積されてしまった暗電流のノイズ成分を除去した、よりノイズの少ない高画質の静止画像を取得することができる。   In addition, the image signal processing device 8 further performs a difference process between the still image frame and the corrected image frame to generate a final still image. Thereby, in the digital camera 1 of the present embodiment, it is possible to obtain a still image with less noise and high quality by removing the noise component of the dark current accumulated in the floating diffusion FD during the FD standby period. it can.

また、時刻t7以降の補正画像を取得している期間において、画素アレイ部34の奇数行の単位画素35を用いてライブビューフレームを順次取得する。ライブビューフレームの取得は、単位画素35の行が異なること以外は、時刻t4以降の偶数行の単位画素35を用いたライブビューフレームの取得と同様であるため、説明を省略する。これにより、表示装置7に表示するライブビュー画像の更新を継続することができる。   In addition, during the period when the corrected image after time t7 is acquired, the live view frame is sequentially acquired using the odd-numbered unit pixels 35 of the pixel array unit 34. The acquisition of the live view frame is the same as the acquisition of the live view frame using the unit pixels 35 of the even-numbered rows after time t4 except that the rows of the unit pixels 35 are different. Thereby, the update of the live view image displayed on the display device 7 can be continued.

上記に述べたように、本実施形態のデジタルカメラ1における第1の信号読み出しタイミングでは、グローバル露光による静止画像の取得に引き続き、補正画像を取得することができる。これにより、グローバル露光によって静止画像を撮影するときのFD待機期間中に、フローティングディフュージョンFD内に蓄積されてしまった暗電流のノイズを補正することができる。このことにより、本実施形態のデジタルカメラ1では、よりノイズの少ない高画質の静止画像を取得することができる。   As described above, at the first signal readout timing in the digital camera 1 of the present embodiment, a corrected image can be acquired following acquisition of a still image by global exposure. Thereby, it is possible to correct the dark current noise accumulated in the floating diffusion FD during the FD standby period when a still image is captured by global exposure. As a result, the digital camera 1 of the present embodiment can acquire a high-quality still image with less noise.

また、本第1の信号読み出しタイミングでは、補正用リセットフレーム読み出しと、補正用ビデオフレーム読み出しとを、それぞれ2回に分割して補正画像用の画像信号を取得している。これにより、本第1の信号読み出しタイミングでは、補正画像の取得と、ライブビュー信号の取得とを、同じ期間(補正画像を取得している期間)中に行うことができる。従来のデジタルカメラでは、画像を取得するためのシーケンスの期間中にはライブビュー画像を表示することができない。例えば、2枚分の画像を取得する際には、2枚の画像の取得が終了するまでの期間、ライブビューの画像を表示することができない。これに対して、本第1の信号読み出しタイミングでは、静止画像と補正画像との2枚分の画像を取得する場合、補正画像を取得している期間中にライブビュー信号を取得することができる。これにより、補正画像を取得している期間中に、表示装置7にライブビューの画像を表示することができる。従って、本実施形態のデジタルカメラ1では、ライブビューの画像を表示することができない期間を、静止画像を取得している1枚分の期間とすることができ、かつ、上記に述べたように、取得した静止画像の画質を向上することができる。   Also, at the first signal readout timing, the correction reset frame readout and the compensation video frame readout are each divided into two times to obtain the image signal for the compensation image. Thereby, at the first signal readout timing, the acquisition of the correction image and the acquisition of the live view signal can be performed during the same period (period in which the correction image is acquired). A conventional digital camera cannot display a live view image during a sequence for acquiring an image. For example, when acquiring two images, a live view image cannot be displayed for a period until acquisition of the two images is completed. On the other hand, at the first signal readout timing, when two images of a still image and a corrected image are acquired, a live view signal can be acquired during a period in which the corrected image is acquired. . Thereby, it is possible to display the live view image on the display device 7 during the period of acquiring the corrected image. Therefore, in the digital camera 1 of the present embodiment, the period during which a live view image cannot be displayed can be a period for one still image acquisition period, and as described above. The quality of the acquired still image can be improved.

なお、本第1の信号読み出しタイミングでは、ビデオフレーム読み出しを行っている期間中に電子シャッタを行っているが、この電子シャッタを行っている行の単位画素35からは、すでにビデオ信号を読み出し終わっているため、問題なく電子シャッタを行うことができる。ただし、電子シャッタの後のライブビューフレーム読み出しは、画素アレイ部34の各行の単位画素35で共通の垂直信号線36を使用するため、全ての行の単位画素35からビデオ信号を読み出し終わった後となる。   At the first signal readout timing, the electronic shutter is performed during the period during which the video frame is being read out, but the video signal has already been read out from the unit pixel 35 in the row where the electronic shutter is being performed. Therefore, the electronic shutter can be performed without any problem. However, since the live view frame readout after the electronic shutter uses the vertical signal line 36 common to the unit pixels 35 in each row of the pixel array unit 34, the video signal is read from the unit pixels 35 in all rows. It becomes.

<第2の信号読み出しタイミング>
次に、本実施形態のイメージセンサを搭載したデジタルカメラ1の別の読み出しタイミングについて説明する。図5は、本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3における第2の信号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2の信号読み出しタイミングは、図4に示した第1の信号読み出しタイミングと同様に、デジタルカメラ1がグローバル露光を行い、さらに、フローティングディフュージョンFDの待機時間中に増加した暗電流のノイズを補正するための補正画像を取得する場合のタイミングを示している。
<Second signal readout timing>
Next, another reading timing of the digital camera 1 equipped with the image sensor of this embodiment will be described. FIG. 5 is a timing chart showing the second signal readout timing in the digital camera 3 equipped with the image sensor 3 of the present embodiment. The second signal readout timing shown in FIG. 5 is the same as the first signal readout timing shown in FIG. 4. The digital camera 1 performs global exposure, and the dark signal increased during the waiting time of the floating diffusion FD. The timing in the case of acquiring a corrected image for correcting current noise is shown.

なお、本第2の信号読み出しタイミングの各読み出し動作において、単位画素35の駆動方法、およびイメージセンサ3内の構成要素の動作は、図4に示した第1の信号読み出しタイミングの各読み出し動作における単位画素35の駆動方法、およびイメージセンサ3内の構成要素の動作とほぼ同様である。従って、本第2の信号読み出しタイミングの説明においては、図4に示した第1の信号読み出しタイミングと異なる動作のみを説明して、詳細な説明は省略する。   In each readout operation at the second signal readout timing, the driving method of the unit pixel 35 and the operation of the components in the image sensor 3 are the same as in each readout operation at the first signal readout timing shown in FIG. The driving method of the unit pixel 35 and the operation of the components in the image sensor 3 are almost the same. Therefore, in the description of the second signal read timing, only the operation different from the first signal read timing shown in FIG. 4 is described, and the detailed description is omitted.

図5に示した第2の信号読み出しタイミングでは、補正用リセットフレーム読み出しと、補正用ビデオフレーム読み出しとを、それぞれ3回に分けて、補正画像用の画像信号を取得している。また、補正画像用の画像信号を取得している期間中にライブビューフレームを取得することによってライブビュー画像を更新している。   At the second signal readout timing shown in FIG. 5, the correction reset frame readout and the compensation video frame readout are each divided into three times to obtain the image signal for the compensation image. Further, the live view image is updated by acquiring the live view frame during the period of acquiring the image signal for the corrected image.

時刻t1のとき、シャッタボタンの操作に応じてレリーズパルスΦReleaseが“High”レベルになり、静止画の撮影が開始されると、静止画リセットフレームを取得するためのリセットフレーム読み出し、グローバル露光、およびビデオフレーム読み出しを行い、リセットノイズが除去された静止画フレームを生成する。   At time t1, the release pulse ΦRelease becomes “High” level in response to the operation of the shutter button, and when still image shooting is started, reset frame readout for acquiring a still image reset frame, global exposure, and Video frame reading is performed to generate a still image frame from which reset noise has been removed.

ビデオフレーム読み出しが終了すると、時刻t2のとき、画素アレイ部34の1行目、4行目、および7行目(以下、「1/3行」という)の単位画素35の補正用リセットフレーム読み出し、補正用調整期間の間の動作の待機、補正用ビデオフレーム読み出しを行い、1/3行の補正画リセットフレームおよび1/3行の補正画ビデオフレームをメモリ5に記憶する。   When the video frame reading is completed, at time t2, the correction reset frame reading of the unit pixels 35 in the first row, the fourth row, and the seventh row (hereinafter referred to as “1/3 row”) of the pixel array unit 34 is performed. Then, waiting for the operation during the adjustment period for correction, reading out the video frame for correction, and storing the corrected image reset frame of 1/3 row and the corrected image video frame of 1/3 row in the memory 5.

1/3行の補正用ビデオフレーム読み出しが終了すると、時刻t3のとき、画素アレイ部34の2行目、5行目、および8行目(以下、「2/3行」という)の単位画素35の補正用リセットフレーム読み出し、補正用調整期間の間の動作の待機、補正用ビデオフレーム読み出しを行い、2/3行の補正画リセットフレームおよび2/3行の補正画ビデオフレームをメモリ5に記憶する。   When the reading of the 1 / 3-row correction video frame is completed, at time t3, the unit pixels in the second row, the fifth row, and the eighth row (hereinafter referred to as “2/3 row”) of the pixel array unit 34 35 correction reset frames are read out, the operation is waited during the correction adjustment period, and the correction video frames are read out. The 2/3 line correction image reset frame and the 2/3 line correction image video frame are stored in the memory 5. Remember.

2/3行の補正用ビデオフレーム読み出しが終了すると、時刻t4のとき、画素アレイ部34の3行目、6行目、および9行目(以下、「3/3行」という)の単位画素35の補正用リセットフレーム読み出し、補正用調整期間の間の動作の待機、補正用ビデオフレーム読み出しを行い、3/3行の補正画リセットフレームおよび3/3行の補正画ビデオフレームをメモリ5に記憶する。   When reading of the 2/3 row correction video frame is completed, at time t4, unit pixels in the 3rd row, 6th row, and 9th row (hereinafter referred to as “3/3 row”) of the pixel array unit 34 35 correction reset frames are read out, the operation is waited during the correction adjustment period, and the correction video frames are read out. The 3/3 line correction image reset frame and the 3/3 line correction image video frame are stored in the memory 5. Remember.

なお、3/3行の補正画リセットフレームを取得した後、画像信号処理装置8は、取得した3/3行の補正画リセットフレームと、すでにメモリ5に記憶している1/3行の補正画リセットフレームおよび2/3行の補正画リセットフレームとの結合処理を行って、1つの補正画リセットフレームを生成する。また、3/3行の補正画ビデオフレームを取得した後、画像信号処理装置8は、取得した3/3行の補正画ビデオフレームと、すでにメモリ5に記憶している1/3行の補正画ビデオフレームおよび2/3行の補正画ビデオフレームとの結合処理を行って、1つの補正画ビデオフレームを生成する。そして、画像信号処理装置8は、生成した補正画ビデオフレームと補正画リセットフレームとの差分処理を行って、リセットノイズが除去された補正画フレームを生成する。   After acquiring the 3/3 line correction image reset frame, the image signal processing apparatus 8 corrects the acquired 3/3 line correction image reset frame and the 1/3 line correction already stored in the memory 5. By combining the image reset frame and the 2 / 3-line corrected image reset frame, one corrected image reset frame is generated. Further, after acquiring the 3/3 line corrected image video frame, the image signal processing device 8 corrects the acquired 3/3 line corrected image video frame and the 1/3 line correction already stored in the memory 5. By combining the image video frame and the 2 / 3-line corrected image video frame, one corrected image video frame is generated. Then, the image signal processing device 8 performs a difference process between the generated corrected image video frame and the corrected image reset frame to generate a corrected image frame from which the reset noise is removed.

そして、画像信号処理装置8は、さらに、静止画フレームと補正画フレームとを差分処理を行って、最終的な静止画像を生成する。これにより、FD待機期間中にフローティングディフュージョンFD内に蓄積されてしまった暗電流のノイズ成分を除去した、よりノイズの少ない高画質の静止画像を取得することができる。   Then, the image signal processing device 8 further performs a difference process between the still image frame and the corrected image frame to generate a final still image. As a result, it is possible to obtain a still image with less noise and a higher image quality in which the noise component of the dark current accumulated in the floating diffusion FD during the FD standby period is removed.

また、時刻t2以降の補正画像を取得している期間において、補正画像の取得のために使用していない画素アレイ部34の単位画素35を用いてライブビューフレームを順次取得する。図5においては、時刻t2からは2/3行の単位画素35を使用し、時刻t3からは3/3行の単位画素35を使用し、時刻t4からは1/3行の単位画素35を使用してライブビューフレームを順次取得する場合の一例を示している。   In addition, during the period of acquiring the corrected image after time t2, live view frames are sequentially acquired using the unit pixels 35 of the pixel array unit 34 that are not used for acquiring the corrected image. In FIG. 5, the unit pixels 35 of 2/3 rows are used from time t2, the unit pixels 35 of 3/3 rows are used from time t3, and the unit pixels 35 of 1/3 row are used from time t4. An example in which the live view frames are sequentially acquired using them is shown.

上記に述べたように、本実施形態のデジタルカメラ1における第2の信号読み出しタイミングにおいても、グローバル露光による静止画像の取得に引き続き、補正画像を取得することができる。これにより、図4に示した第1の信号読み出しタイミングと同様に、よりノイズの少ない高画質の静止画像を取得することができる。   As described above, at the second signal readout timing in the digital camera 1 of the present embodiment, a corrected image can be acquired following acquisition of a still image by global exposure. As a result, similar to the first signal readout timing shown in FIG. 4, it is possible to acquire a still image with higher image quality and with less noise.

また、本第2の信号読み出しタイミングでは、補正用リセットフレーム読み出しと、補正用ビデオフレーム読み出しとを、それぞれ3回に分割して補正画像用の画像信号を取得している。これにより、図4に示した第1の信号読み出しタイミングと同様に、補正画像を取得している期間中にも、表示装置7にライブビューの画像を表示することができる。   Further, at the second signal readout timing, the correction reset frame readout and the correction video frame readout are each divided into three times to obtain the image signal for the corrected image. As a result, similarly to the first signal readout timing shown in FIG. 4, the live view image can be displayed on the display device 7 even during the period during which the corrected image is acquired.

また、本第2の信号読み出しタイミングでは、3回に分割して補正画像用の画像信号を取得しているため、1枚のライブビューフレームの取得に要する時間を、図4に示した第1の信号読み出しタイミングよりも短い時間とすることができる。これは、1枚のライブビューフレームを取得するためのライブビューフレーム読み出しを結んだ線を仮想した場合に、本第2の信号読み出しタイミングと図4に示した第1の信号読み出しタイミングとでは、本第2の信号読み出しタイミングの方が、仮想した線の傾斜が急になっていることからもわかる。すなわち、本第2の信号読み出しタイミングでは、図4に示した第1の信号読み出しタイミングよりも早くライブビューフレームを取得することができる。このことにより、本第2の信号読み出しタイミングでは、表示装置7に表示するライブビュー画像の更新速度を速くすることができ、図4に示した第1の信号読み出しタイミングよりも、より滑らかなライブビューの表示を行うことができる。   Further, at the second signal readout timing, the image signal for the corrected image is acquired by dividing it into three times, so the time required to acquire one live view frame is the first time shown in FIG. This time can be shorter than the signal read timing. In the case where a line connecting live view frame readings for acquiring one live view frame is assumed, the second signal reading timing and the first signal reading timing shown in FIG. This second signal readout timing can also be seen from the fact that the imaginary line has a steeper slope. That is, at the second signal readout timing, the live view frame can be acquired earlier than the first signal readout timing shown in FIG. Thus, at the second signal readout timing, the update rate of the live view image displayed on the display device 7 can be increased, and the live signal smoother than the first signal readout timing shown in FIG. A view can be displayed.

なお、本第2の信号読み出しタイミングでは、補正用調整期間の時間が、図4に示した第1の信号読み出しタイミングよりも長い時間となっている。これは、3回に分割して補正画像用の画像信号を取得することにより、1枚のライブビューフレームの取得に要する時間が、図4に示した第1の信号読み出しタイミングよりも短い時間となっているためである。すなわち、補正画フレームを取得する際の補正用待機期間を、静止画像を取得する際のFD待機期間と同じ時間にする必要があるということは、ライブビューフレームの取得に要する時間が短くなった場合においても、同様であるため、ライブビューフレームの取得に要する時間が短くなった分、補正用調整期間によって調整を行った結果である。   In the second signal readout timing, the correction adjustment period is longer than the first signal readout timing shown in FIG. This is because the time required to acquire one live view frame is shorter than the first signal readout timing shown in FIG. 4 by acquiring the image signal for the corrected image by dividing into three times. It is because it has become. That is, it is necessary to set the correction standby period when acquiring the corrected image frame to the same time as the FD standby period when acquiring the still image, which means that the time required for acquiring the live view frame is shortened. Since the same applies to the case, the result is that the adjustment is performed by the adjustment period for correction, because the time required for obtaining the live view frame is shortened.

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影するとき、各単位画素のフローティングディフュージョンFDの待機時間中に増加してしまう暗電流のノイズを補正するための補正用の画像を取得することができる。そして、取得した補正用の画像を用いて、静止画像を補正することができる。このことにより、よりノイズの少ない高画質の静止画像を取得することができる。   As described above, according to the embodiment for carrying out the present invention, when a still image is captured by global exposure, the dark current noise that increases during the standby time of the floating diffusion FD of each unit pixel is reduced. A correction image for correction can be acquired. The still image can be corrected using the acquired correction image. This makes it possible to acquire a high-quality still image with less noise.

また、本発明を実施するための形態によれば、補正画像を取得している期間中においてもライブビューの画像を取得することができる。これにより、表示装置にライブビューの画像を表示することができない期間を長くすることなく、ライブビューの画像を表示することができ、かつ、取得した静止画像の画質を向上することができる。   Moreover, according to the form for implementing this invention, the image of a live view can be acquired also during the period which has acquired the correction image. Accordingly, the live view image can be displayed without increasing the period during which the live view image cannot be displayed on the display device, and the quality of the acquired still image can be improved.

また、本発明を実施するための形態によれば、補正画像を取得する際の分割数を変えることによって、1枚のライブビュー画像の取得に要する時間を短くすることができる。これにより、表示装置に表示するライブビュー画像の更新速度を速くすることができ、より滑らかなライブビューの表示を行うことができる。   Moreover, according to the form for implementing this invention, the time required for acquisition of one live view image can be shortened by changing the division | segmentation number at the time of acquiring a correction image. Thereby, the update speed of the live view image displayed on the display device can be increased, and a smoother live view can be displayed.

なお、本発明を実施するための形態では、静止画像を取得した後、表示装置7にライブビュー画像を表示する例について説明したが、例えば、デジタルカメラ1によって1枚の静止画像を撮影する、いわゆる「単写」の場合には、取得が終了した静止画ビデオフレームと静止画リセットフレームとの差分処理を行った静止画フレームを表示装置7に表示することもできる。そして、静止画フレームを表示装置7に表示している間に、デジタルカメラ1内で、補正画像を取得するようなシーケンスとしても良い。   In the embodiment for carrying out the present invention, an example in which a live view image is displayed on the display device 7 after acquiring a still image has been described. For example, a single still image is captured by the digital camera 1. In the case of so-called “single shooting”, a still image frame obtained by performing a difference process between a still image video frame and a still image reset frame that have been acquired can be displayed on the display device 7. The sequence may be such that a corrected image is acquired in the digital camera 1 while the still image frame is displayed on the display device 7.

また、本発明を実施するための形態では、補正用リセットフレーム読み出しと、補正用ビデオフレーム読み出しとを、それぞれ2回または3回に分割して補正画像用の画像信号を取得する場合について説明したが、補正画像用の画像信号を取得する際の分割数は、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。例えば、補正画像用の画像信号を取得する際の分割数は、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。これにより、例えば、補正画像を取得している期間中のライブビュー画像のフレームレートを、静止画像を撮影する前後のライブビュー画像のフレームレートと同様のフレームレートにすることができる。   In the embodiment for carrying out the present invention, the case where the correction reset frame reading and the correction video frame reading are divided into two or three times to acquire the image signal for the correction image has been described. However, the number of divisions when acquiring the image signal for the corrected image is not limited to the form for carrying out the present invention. For example, the number of divisions when acquiring the image signal for the corrected image can be determined in consideration of the resolution of the still image and the live view image, and further the frame rate of the live view image. Thereby, for example, the frame rate of the live view image during the period during which the corrected image is acquired can be set to the same frame rate as the frame rate of the live view image before and after capturing a still image.

また、本発明を実施するための形態では、補正画リセットフレームを取得している期間および補正画ビデオフレームを取得している期間において、それぞれ1枚のライブビューフレームを取得する場合について説明したが、上記期間においてライブビューフレームを取得する枚数は、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。例えば、補正画リセットフレームを取得している期間および補正画ビデオフレームを取得している期間において、複数枚のライブビューフレームを取得するようにすることもできる。ただし、補正画フレームを取得する際の補正用待機期間を、静止画像を取得する際のFD待機期間と同じ時間にする必要があるということには変わりがないため、補正用調整期間によって調整を行うことができる範囲内となる。   In the embodiment for carrying out the present invention, the case where one live view frame is acquired in each of the period during which the corrected image reset frame is acquired and the period during which the corrected image video frame is acquired has been described. The number of live view frames acquired in the above period is not limited to the form for carrying out the present invention. For example, a plurality of live view frames may be acquired in a period during which a corrected image reset frame is acquired and a period during which a corrected image video frame is acquired. However, since there is no change in the correction standby period when acquiring the corrected image frame needs to be the same as the FD standby period when acquiring the still image, the adjustment is made according to the correction adjustment period. Within the range that can be performed.

また、本発明を実施するための形態では、単位画素35の駆動を、イメージセンサ制御装置10の制御に応じたイメージセンサ制御信号発生回路31が、垂直走査回路32および水平読み出し回路33を制御することによって行う場合について説明したが、単位画素35の駆動方法は、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、デジタルカメラ1内のカメラ制御装置12や画像信号処理装置8などの構成要素が、単位画素35の駆動を制御するような構成とすることもできる。   In the embodiment for carrying out the present invention, the image sensor control signal generation circuit 31 according to the control of the image sensor control device 10 controls the vertical scanning circuit 32 and the horizontal readout circuit 33 to drive the unit pixel 35. However, the method for driving the unit pixel 35 is not limited to the mode for carrying out the present invention. For example, components such as the camera control device 12 and the image signal processing device 8 in the digital camera 1 may be configured to control driving of the unit pixel 35.

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、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, 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 image sensor 3 and the unit pixel 35.

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.

1・・・デジタルカメラ(撮像装置)
2・・・レンズユニット部
3・・・イメージセンサ(固体撮像装置)
4・・・発光装置
5・・・メモリ(記憶部)
6・・・記録装置
7・・・表示装置
8・・・画像信号処理装置(信号処理部)
9・・・レンズ制御装置
10・・・イメージセンサ制御装置(信号読み出し部)
11・・・発光制御装置
12・・・カメラ制御装置(信号読み出し部)
31・・・イメージセンサ制御信号発生回路(信号読み出し部)
32・・・垂直走査回路(信号読み出し部)
33・・・水平読み出し回路(信号読み出し部)
34・・・画素アレイ部(画素部)
35・・・単位画素(画素)
36・・・垂直信号線(出力信号線)
37・・・FDリセット線
38・・・画素転送線
39・・・画素選択線
310・・・PDリセット線
PD・・・フォトダイオード(光電変換部)
FD・・・フローティングディフュージョン(蓄積部)
M1・・・FDリセットトランジスタ(第1のリセット部)
M2・・・転送トランジスタ(転送部)
M3・・・増幅トランジスタ(増幅部)
M4・・・選択トランジスタ
M5・・・PDリセットトランジスタ(第2のリセット部)
1. Digital camera (imaging device)
2 ... Lens unit 3 ... Image sensor (solid-state imaging device)
4... Light emitting device 5... Memory (storage unit)
6... Recording device 7... Display device 8... Image signal processing device (signal processing unit)
9 ... Lens control device 10 ... Image sensor control device (signal reading unit)
11... Light emission control device 12... Camera control device (signal reading unit)
31... Image sensor control signal generation circuit (signal reading unit)
32... Vertical scanning circuit (signal reading unit)
33 ... Horizontal readout circuit (signal readout section)
34 ... Pixel array part (pixel part)
35 ... Unit pixel (pixel)
36 ... Vertical signal line (output signal line)
37 FD reset line 38 Pixel transfer line 39 Pixel selection line 310 PD reset line PD Photodiode (photoelectric converter)
FD: Floating diffusion (storage unit)
M1... FD reset transistor (first reset unit)
M2: Transfer transistor (transfer unit)
M3: Amplifying transistor (amplifying part)
M4... Selection transistor M5... PD reset transistor (second reset unit)

Claims (6)

入射光を信号電荷に変換する光電変換部と、前記光電変換部で発生した前記信号電荷を蓄積する蓄積部と、前記蓄積部に前記信号電荷を転送する転送部と、前記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、前記蓄積部の電荷をリセットする第1のリセット部と、前記光電変換部をリセットする第2のリセット部と、を有する画素を、2次元の行列状に複数配列した画素部と、
前記画素部から出力される前記画素信号を、前記画素部の行毎に順次読み出す信号読み出し部と、
を備え、
前記信号読み出し部は、
前記第1のリセット部によってリセットされたときの前記蓄積部の電荷を、前記増幅部によって増幅した第1の画素信号と、
前記第2のリセット部によるリセットが解除された後に、予め定められた露光期間において前記光電変換部で発生した前記信号電荷を前記転送部によって前記蓄積部に転送し、該転送された前記信号電荷を、前記増幅部によって増幅した第2の画素信号と、
前記第1のリセット部によってリセットされたときの前記蓄積部の電荷を、前記増幅部によって増幅したリセット信号と、
前記第1のリセット部によるリセットを解除した後に、前記蓄積部に発生した雑音成分の電荷を、前記増幅部によって増幅した雑音信号と、
前記第2のリセット部によるリセットを行った後に、予め定められた露光期間において前記光電変換部で発生した前記信号電荷を前記転送部によって前記蓄積部に転送し、該転送された前記信号電荷を、前記増幅部によって増幅した表示用の画素信号と、
を、それぞれ時分割して読み出す、
ことを特徴とする固体撮像装置。
A photoelectric conversion unit that converts incident light into a signal charge; a storage unit that stores the signal charge generated by the photoelectric conversion unit; a transfer unit that transfers the signal charge to the storage unit; and a storage unit that stores the signal charge. An amplifying unit that amplifies the signal charge and outputs it to an output signal line as a pixel signal; a first reset unit that resets the charge of the storage unit; a second reset unit that resets the photoelectric conversion unit; A pixel portion in which a plurality of pixels having a two-dimensional matrix are arranged;
A signal readout unit that sequentially reads out the pixel signal output from the pixel unit for each row of the pixel unit;
With
The signal readout unit is
A first pixel signal obtained by amplifying the charge of the storage unit when reset by the first reset unit by the amplification unit;
After the reset by the second reset unit is released, the signal charge generated in the photoelectric conversion unit in a predetermined exposure period is transferred to the storage unit by the transfer unit, and the transferred signal charge A second pixel signal amplified by the amplifying unit;
A reset signal obtained by amplifying the charge of the storage unit when reset by the first reset unit by the amplification unit;
After canceling the reset by the first reset unit, the noise signal generated in the storage unit, the noise signal amplified by the amplification unit,
After the reset by the second reset unit, the signal charge generated in the photoelectric conversion unit in a predetermined exposure period is transferred to the storage unit by the transfer unit, and the transferred signal charge is A display pixel signal amplified by the amplifying unit;
Are read out in a time-sharing manner,
A solid-state imaging device.
前記信号読み出し部は、
前記画素部の第1の行から前記リセット信号および前記雑音信号を読み出し、
前記画素部の第2の行から前記表示用の画素信号を順次読み出し、
前記第1の行からの前記リセット信号および前記雑音信号の読み出しと、前記第2の行からの前記表示用の画素信号の読み出しとが終了した後、
前記第2の行から前記リセット信号および前記雑音信号を読み出し、
前記第1の行から前記表示用の画素信号を順次読み出す、
ことを特徴とする請求項1に記載の固体撮像装置。
The signal readout unit is
Read the reset signal and the noise signal from the first row of the pixel unit,
Sequentially reading out the pixel signals for display from the second row of the pixel portion;
After reading the reset signal and the noise signal from the first row and reading the pixel signal for display from the second row,
Reading the reset signal and the noise signal from the second row;
Sequentially reading out the pixel signals for display from the first row;
The solid-state imaging device according to claim 1.
前記信号読み出し部は、
前記リセット信号の読み出しが完了した後、予め定められた調整時間が経過した後に、前記雑音信号の読み出しを開始する、
ことを特徴とする請求項2に記載の固体撮像装置。
The signal readout unit is
After reading out the reset signal, after a predetermined adjustment time has elapsed, start reading out the noise signal.
The solid-state imaging device according to claim 2.
前記調整時間は、
前記信号読み出し部による前記リセット信号を読み出した時間から、前記雑音信号の読み出しを開始するまでの時間が、
前記信号読み出し部による前記第1の画素信号を読み出した時間から、前記第2の画素信号の読み出しを開始するまでの時間と同じ時間となるように定められた時間である、
ことを特徴とする請求項3に記載の固体撮像装置。
The adjustment time is
From the time when the reset signal is read by the signal reading unit to the time to start reading the noise signal,
A time determined to be the same as the time from the time when the first pixel signal is read by the signal reading unit to the time when the reading of the second pixel signal is started.
The solid-state imaging device according to claim 3.
前記第2のリセット部は、
複数行の前記画素の前記光電変換部を同時にリセットし、
前記転送部は、
前記複数行の前記画素の前記光電変換部で発生した前記信号電荷を、該複数の前記画素の前記蓄積部のそれぞれに、同時に転送する、
ことを特徴とする請求項4に記載の固体撮像装置。
The second reset unit includes:
Simultaneously resetting the photoelectric conversion units of the pixels in a plurality of rows;
The transfer unit
Simultaneously transferring the signal charges generated in the photoelectric conversion units of the pixels of the plurality of rows to each of the storage units of the pixels;
The solid-state imaging device according to claim 4.
入射光を信号電荷に変換する光電変換部と、前記光電変換部で発生した前記信号電荷を蓄積する蓄積部と、前記蓄積部に前記信号電荷を転送する転送部と、前記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、前記蓄積部の電荷をリセットする第1のリセット部と、前記光電変換部をリセットする第2のリセット部と、を有する画素を、2次元の行列状に複数配列した画素部と、前記画素部から出力される前記画素信号を、前記画素部の行毎に順次読み出す信号読み出し部と、を具備する固体撮像装置と、
前記固体撮像装置から出力される前記画素信号を記憶する記憶部と、
前記記憶部に記憶された前記画素信号に基づいて演算した画像信号を生成する信号処理部と、
を備え、
前記信号読み出し部は、
前記第1のリセット部によってリセットされたときの前記蓄積部の電荷を、前記増幅部によって増幅した第1の画素信号と、
前記第2のリセット部によるリセットが解除された後に、予め定められた露光期間において前記光電変換部で発生した前記信号電荷を前記転送部によって前記蓄積部に転送し、該転送された前記信号電荷を、前記増幅部によって増幅した第2の画素信号と、
前記第1のリセット部によってリセットされたときの前記蓄積部の電荷を、前記増幅部によって増幅したリセット信号と、
前記第1のリセット部によるリセットを解除した後に、前記蓄積部に発生した雑音成分の電荷を、前記増幅部によって増幅した雑音信号と、
前記第2のリセット部によるリセットを行った後に、予め定められた露光期間において前記光電変換部で発生した前記信号電荷を前記転送部によって前記蓄積部に転送し、該転送された前記信号電荷を、前記増幅部によって増幅した表示用の画素信号と、
を、それぞれ時分割して読み出し、
前記記憶部は、
前記固体撮像装置から出力される、
前記第1の画素信号と、
前記第2の画素信号と、
前記第2の画素信号を出力した後に前記固体撮像装置から出力される前記リセット信号と、
前記雑音信号と、
を、それぞれ記憶し、
前記信号処理部は、
前記記憶部に記憶された前記第1の画素信号と前記第2の画素信号とに基づいて第1の画像信号を生成し、
さらに、前記記憶部に記憶された前記リセット信号と前記雑音信号とに基づいて前記第1の画像信号を補正するための補正画像信号を生成し、
該生成した前記第1の画像信号を、該生成した前記補正画像信号に基づいて補正する、
ことを特徴とする撮像装置。
A photoelectric conversion unit that converts incident light into a signal charge; a storage unit that stores the signal charge generated by the photoelectric conversion unit; a transfer unit that transfers the signal charge to the storage unit; and a storage unit that stores the signal charge. An amplifying unit that amplifies the signal charge and outputs it to an output signal line as a pixel signal; a first reset unit that resets the charge of the storage unit; a second reset unit that resets the photoelectric conversion unit; A solid-state imaging device comprising: a pixel unit in which a plurality of pixels having a pixel shape are arranged in a two-dimensional matrix; and a signal readout unit that sequentially reads out the pixel signal output from the pixel unit for each row of the pixel unit When,
A storage unit for storing the pixel signal output from the solid-state imaging device;
A signal processing unit that generates an image signal calculated based on the pixel signal stored in the storage unit;
With
The signal readout unit is
A first pixel signal obtained by amplifying the charge of the storage unit when reset by the first reset unit by the amplification unit;
After the reset by the second reset unit is released, the signal charge generated in the photoelectric conversion unit in a predetermined exposure period is transferred to the storage unit by the transfer unit, and the transferred signal charge A second pixel signal amplified by the amplifying unit;
A reset signal obtained by amplifying the charge of the storage unit when reset by the first reset unit by the amplification unit;
After canceling the reset by the first reset unit, the noise signal generated in the storage unit, the noise signal amplified by the amplification unit,
After the reset by the second reset unit, the signal charge generated in the photoelectric conversion unit in a predetermined exposure period is transferred to the storage unit by the transfer unit, and the transferred signal charge is A display pixel signal amplified by the amplifying unit;
Are read out in time division,
The storage unit
Output from the solid-state imaging device,
The first pixel signal;
The second pixel signal;
The reset signal output from the solid-state imaging device after outputting the second pixel signal;
The noise signal;
, Respectively,
The signal processing unit
Generating a first image signal based on the first pixel signal and the second pixel signal stored in the storage unit;
Furthermore, a corrected image signal for correcting the first image signal is generated based on the reset signal and the noise signal stored in the storage unit,
Correcting the generated first image signal based on the generated corrected image signal;
An imaging apparatus characterized by that.
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