JP2013098598A

JP2013098598A - Imaging apparatus

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Publication number: JP2013098598A
Application number: JP2011236704A
Authority: JP
Inventors: Masayuki Kusuda; 将之楠田; Toshio Norita; 寿夫糊田
Original assignee: Konica Minolta Advanced Layers Inc
Current assignee: Konica Minolta Advanced Layers Inc
Priority date: 2011-10-28
Filing date: 2011-10-28
Publication date: 2013-05-20

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To vary the number of correlation multiplexing sampling according to a photographic environment.SOLUTION: A temperature sensor 11 measures a temperature of a pixel array part 51, and a sampling frequency deciding part 121 sets the number of temperature sampling in inverse proportion to the measured temperature. An output level calculation section 21 calculates brightness of an image shown by an image signal output with a previous frame, and the number of brightness sampling is set in inverse proportion to the brightness for outputting to a sampling frequency deciding part 121. The sampling frequency deciding part 121 compares the number of temperature sampling and the number of brightness sampling, and when the number of temperature sampling is the number of brightness sampling or less, the number of temperature sampling is set to the number of sampling M and output to a column ADC array part 53. Whereas, when the number of temperature sampling is larger than the number of brightness sampling, the number of brightness sampling is set to the number of sampling M and output to the column ADC array part 53.

Description

本発明は、折り返し積分技術を利用した相関多重サンプリング回路とカラムＡＤＣ回路を備えた撮像装置に関するものである。 The present invention relates to an imaging apparatus including a correlated multiple sampling circuit and a column ADC circuit using a folding integration technique.

複数の画素がマトリクス状に配列された画素部と、画素部の各列に対応して設けられ、各画素が出力した画素信号を読み出してデジタルの画像信号を出力するカラムＡＤＣ（Analog to Digital Converter）を備えるＣＭＯＳイメージセンサが知られている。このＣＭＯＳイメージセンサを用いた撮像装置においては、近年の高画質化の要請に伴い、イメージセンサが取得した画像信号の輝度範囲、即ちダイナミックレンジの低下防止が１つの大きなテーマとなっている。そこで、特許文献１〜３にはダイナミックレンジの拡大を図った技術が記載されている。 A pixel unit in which a plurality of pixels are arranged in a matrix and a column ADC (Analog to Digital Converter) that is provided corresponding to each column of the pixel unit, reads a pixel signal output from each pixel, and outputs a digital image signal ) Is known. In the imaging apparatus using the CMOS image sensor, in accordance with the recent demand for higher image quality, prevention of a decrease in the luminance range of the image signal acquired by the image sensor, that is, the dynamic range, is one major theme. Therefore, Patent Documents 1 to 3 describe techniques for expanding the dynamic range.

また、折り返し積分技術（Folding Integration Technique）を用いた列並列ＣＭＳ（Correlated Multiple Sampling：相関多重サンプリング）回路をカラムＡＤＣに用いることによって、ダイナミックレンジ低下を防止する方法が知られている。言い換えると、画素が出力したリセット信号とシグナル信号を、折り返し積分技術を用いてそれぞれ複数回サンプリングして積分し、その差分を画像信号とすることによって、画像信号のＳＮ比を良くする（ダイナミックレンジを広げる）方法である。 In addition, a method for preventing a decrease in dynamic range by using a column parallel CMS (Correlated Multiple Sampling) circuit using a folding integration technique for a column ADC is known. In other words, the reset signal and the signal signal output from the pixel are sampled and integrated multiple times using the folding integration technique, and the difference is used as the image signal, thereby improving the SN ratio of the image signal (dynamic range). This is a way to spread

図７は、従来の固体撮像装置５の構成を示したブロック図である。固体撮像装置５には外部からＳＹＳＣＬＫ（例えば、５４ＭＨｚのクロック信号）が入力される。ＰＬＬ（Phase Locked Loop）回路５５はこのＳＹＳＣＬＫを取り込み、逓倍したクロック信号を出力する。タイミングジェネレータ（ＴＧ）５６はＰＬＬ回路５５にて逓倍されたクロック信号を取り込み、固体撮像装置５の構成要素の動作に必要なタイミング信号を生成する。またＴＧ５６は、タイミング信号を制御するレジスタを内部に有し、そのレジスタは外部から入力されるレジスタ制御信号によって読み書き可能となっている。 FIG. 7 is a block diagram showing a configuration of a conventional solid-state imaging device 5. SYSCLK (for example, a 54 MHz clock signal) is input to the solid-state imaging device 5 from the outside. A PLL (Phase Locked Loop) circuit 55 takes in the SYSCLK and outputs a multiplied clock signal. A timing generator (TG) 56 takes in the clock signal multiplied by the PLL circuit 55 and generates a timing signal necessary for the operation of the components of the solid-state imaging device 5. The TG 56 has a register for controlling the timing signal therein, and the register can be read and written by a register control signal input from the outside.

ローデコーダ５２は、垂直方向の走査回路と画素アレイ部５１を駆動するドライバ回路から構成されており、画素制御信号を生成して画素アレイ部５１に出力する。画素アレイ部５１は画素ＧＣがマトリクス状に配置されており、画素ＧＣ内のＦＥＴがローデコーダ５２によって行毎に駆動され、その出力線は列方向に共通に接続され、カラムＡＤＣアレイ部５３に接続されている。 The row decoder 52 includes a vertical scanning circuit and a driver circuit that drives the pixel array unit 51, generates a pixel control signal, and outputs the pixel control signal to the pixel array unit 51. In the pixel array unit 51, the pixels GC are arranged in a matrix, the FETs in the pixel GC are driven row by row by the row decoder 52, and their output lines are connected in common in the column direction, and are connected to the column ADC array unit 53. It is connected.

カラムＡＤＣアレイ部５３は、各列に折り返し積分技術を用いたＣＭＳ回路３１が形成され、画素アレイ部５１からの画素信号を相関多重サンプリング処理を用いてデジタル信号に変換する。カラムデコーダ５４は水平方向の走査回路であり、ＴＧ５６から出力されるタイミング信号に従ってＣＭＳ回路３１を順次選択する。 In the column ADC array unit 53, a CMS circuit 31 using a folding integration technique is formed in each column, and the pixel signal from the pixel array unit 51 is converted into a digital signal by using a correlation multiplex sampling process. The column decoder 54 is a horizontal scanning circuit, and sequentially selects the CMS circuit 31 according to the timing signal output from the TG 56.

カラムデコーダ５４によって選択されたＣＭＳ回路３１は、変換後のデジタル信号を画像信号として全列共通の水平信号線に出力する。センスアンプ５８は、水平信号線に出力された各列の画像信号を増幅して出力する。シリアライザ６０は、センスアンプ５８が出力したパラレルの画像信号をシリアライズし、ＬＶＤＳ信号の規格に乗せて外部に出力する。以上の構成要素は１チップに集積化されており、固体撮像素子５を構成している。 The CMS circuit 31 selected by the column decoder 54 outputs the converted digital signal as an image signal to the horizontal signal line common to all columns. The sense amplifier 58 amplifies and outputs the image signal of each column output to the horizontal signal line. The serializer 60 serializes the parallel image signal output from the sense amplifier 58 and outputs the serial image signal to the outside on the LVDS signal standard. The above components are integrated on one chip, and constitute a solid-state imaging device 5.

図８は、画素アレイ部５１を構成する画素ＧＣの一例を示した回路図である。１画素は光電変換素子（ＰＤ）、転送トランジスタ（ＴＸ）、リセットトランジスタ（ＲＳＴ）、増幅トランジスタ（ＳＦ）及び行選択トランジスタ（ＳＥＬ）を備える。ＦＤ（Floating Diffusion）は浮遊拡散層であり、ＰＤが蓄積した電荷を電圧に変換する部分である。ＦＤによって電圧に変換されたＰＤ電荷は、ＳＦとＳＥＬを介して垂直信号線Ｌ＿１に出力する。 FIG. 8 is a circuit diagram showing an example of the pixel GC that constitutes the pixel array unit 51. One pixel includes a photoelectric conversion element (PD), a transfer transistor (TX), a reset transistor (RST), an amplification transistor (SF), and a row selection transistor (SEL). FD (Floating Diffusion) is a floating diffusion layer, and is a part that converts the charge accumulated in the PD into a voltage. The PD charge converted into a voltage by the FD is output to the vertical signal line L_1 via SF and SEL.

図９は、画素ＧＣの動作を示すタイミングチャートである。時刻ｔ０は、前フレームの露光期間の終了を示している。また、露光期間中はφＲＳＴをハイレベルにして、ＦＤを常時ＰＶＤＤでリセットし、ＰＤから溢れ出る電荷を排出している。 FIG. 9 is a timing chart showing the operation of the pixel GC. Time t0 indicates the end of the exposure period of the previous frame. Further, during the exposure period, φRST is set to the high level, the FD is always reset at PVDD, and the charges overflowing from the PD are discharged.

時刻ｔ１において、φＲＳＴをローレベル、φＶＳＥＮをハイレベル、φＴＸをローレベルにすることで、ＦＤのリセットレベルがＳＦ及びＳＥＬを介してＣＭＳ回路３１へ画素リセット信号として出力される。 At time t1, φRST is set to low level, φVSEN is set to high level, and φTX is set to low level, so that the reset level of FD is output as a pixel reset signal to the CMS circuit 31 via SF and SEL.

時刻ｔ２において、φＲＳＴ及びφＶＳＥＮをローレベル、φＴＸをハイレベルにすることで、ＰＤに蓄積された電荷がＦＤへ転送される。そして時刻ｔ３において、φＲＳＴ及びφＴＸをローレベル、φＶＳＥＮをハイレベルにすることで、ＦＤに転送された信号レベルがＳＦ及びＳＥＬを介してＣＭＳ回路３１へ画素シグナル信号として出力される。ＣＭＳ回路３１では、時刻ｔ１で出力された画素リセット信号（ノイズ）と時刻ｔ２で出力された画素シグナル信号（ノイズ＋シグナル）の差分を取って画像信号を得ている。 At time t2, φRST and φVSEN are set to a low level and φTX is set to a high level, whereby the charge accumulated in the PD is transferred to the FD. At time t3, φRST and φTX are set to a low level and φVSEN is set to a high level, whereby the signal level transferred to the FD is output to the CMS circuit 31 as a pixel signal signal via SF and SEL. The CMS circuit 31 obtains an image signal by taking the difference between the pixel reset signal (noise) output at time t1 and the pixel signal signal (noise + signal) output at time t2.

図１０は、折り返し積分技術を用いたＣＭＳ回路３１の回路図であり、図１１はそのタイミングチャートである。図１０と図１１を用いてＣＭＳ回路３１の回路動作について説明する。 FIG. 10 is a circuit diagram of the CMS circuit 31 using the folding integration technique, and FIG. 11 is a timing chart thereof. The circuit operation of the CMS circuit 31 will be described with reference to FIGS.

まず、画素ＧＣのＲＳＴをオンにしてＦＤをリセットすると共に、φＲをオンにして積分器９１をリセットする。次に、ＲＳＴをオフにし、ＳＥＬをオンにすることでＶ_ＦＤの電圧レベルが画素リセット信号としてＣＭＳ回路３１に出力される。続けてφ１をオンにしてコンデンサＣ１に画素リセット信号を取り込み、φ２をオンにしてコンデンサＣ１とコンデンサＣ２とを接続してコンデンサＣ１が取り込んだ画素リセット信号をコンデンサＣ２に転送する。 First, RST of the pixel GC is turned on to reset FD, and φR is turned on to reset the integrator 91. Next, turn off the RST, the voltage level of _{V FD} is output to the circuit CMS 31 as a pixel reset signal by turning on the SEL. Subsequently, φ1 is turned on to capture the pixel reset signal in the capacitor C1, and φ2 is turned on to connect the capacitor C1 and the capacitor C2 to transfer the pixel reset signal captured by the capacitor C1 to the capacitor C2.

この時、積分器９１の出力Ｖ_ＳＣが変化するが、積分器９１の出力に比較器９２を接続することで、閾値Ｖ_ＴとＶ_ＳＣが常に比較される構成とする。Ｖ_ＳＣがＶ_Ｔより大きい場合、Ｖ_ＳＣの出力飽和を防ぐために、比較器９２の後段に接続されたＬＯＧＩＣ９３がφ_Ｄ１をオンにする。これにより、コンデンサＣ１の参照電圧がＶ_ＲＥＦＨに切り替えられる。つまり、積分器９１の入力が大きく引き下げられ、コンデンサＣ１からコンデンサＣ２に信号転送が行われてもＶ_ＳＣのプラス側への飽和を防ぐことができる。 At this time, the output V _SC of the integrator 91 changes. By connecting the comparator 92 to the output of the integrator 91, the threshold V _T and V _SC are always compared. When V _SC is larger than V _T , the LOGIC 93 connected to the subsequent stage of the comparator 92 turns on φ _D1 in order to prevent the output saturation of V _SC . Thereby, the reference voltage of the capacitor C1 is switched to V _REFH . That is, the input is lowered significantly from the integrator 91, it is possible to prevent saturation from the capacitor C1 to the positive side of the even V _SC and signal transfer is performed in the capacitor C2.

一方、Ｖ_ＳＣがＶ_Ｔより小さい場合、比較器９２の後段に接続されたＬＯＧＩＣ９３がφ_Ｄ２をオンにする。これにより、コンデンサＣ１の参照電圧がＶ_ＲＥＦＬに切り替えられる。つまり、積分器９１の入力が大きく引き上げられ、コンデンサＣ１からコンデンサＣ２に信号転送が行われてもＶ_ＳＣのマイナス側への飽和を防ぐことができる。 _{Meanwhile, V SC} is a case less than _{V T,} LOGIC93 connected downstream of the comparator 92 turns on the phi _D2. As a result, the reference voltage of the capacitor C1 is switched to V _REFL . That is, the input is pulled large integrator 91, it is possible to prevent saturation from the capacitor C1 to the negative side even V _SC and signal transfer is performed in the capacitor C2.

このように、画素リセット信号をコンデンサＣ１にＭ回（Ｍは２以上の整数）サンプリングし、コンデンサＣ１からコンデンサＣ２に電荷転送することによって積分していく。この間、積分器９１の出力を比較器９２に接続し、Ｖ_ＳＣとＶ_Ｔの比較結果に応じてＬＯＧＩＣ９３がコンデンサＣ１の参照電圧をＶＲＥＦＬ又はＶＲＥＦＨに切り替えることにより、Ｖ_ＳＣの出力飽和を抑制している。 In this way, the pixel reset signal is sampled M times (M is an integer of 2 or more) in the capacitor C1, and integration is performed by transferring charges from the capacitor C1 to the capacitor C2. During this time, the output of the integrator 91 is connected to a comparator _92, LOGIC93 according to the comparison result of _{V SC} and _{V T} is by switching the reference voltage of the capacitor C1 to VREFL or _VREFH, suppresses output saturation of _{V SC} ing.

次に、ＴＸをオンにして、ＰＤからＦＤへ電荷転送を行う。その後、ＳＥＬをオンにすることでＦＤの電圧レベルが画素シグナル信号として出力され、画素リセット信号の読み出しと同じように、コンデンサＣ１からコンデンサＣ２に電荷転送される。比較器９１はＶ_ＳＣとＶ_Ｔを比較してＬＯＧＩＣ９３がコンデンサＣ１の参照電圧をＶＲＥＦＬ又はＶＲＥＦＨに切り替える。画素シグナル信号のサンプリングはＭ回行われる。 Next, TX is turned on to perform charge transfer from PD to FD. Thereafter, by turning on SEL, the voltage level of the FD is output as a pixel signal signal, and charges are transferred from the capacitor C1 to the capacitor C2 in the same manner as the reading of the pixel reset signal. The comparator 91 compares V _SC and V _T and the LOGIC 93 switches the reference voltage of the capacitor C1 to VREFL or VREFH. The sampling of the pixel signal signal is performed M times.

ＣＭＳ回路３１に入力する信号が大きければ大きいほど、Ｖ_ＳＣの出力飽和を防ぐためにＬＯＧＩＣ９３がＶ_ＲＥＦＨを選択する回数が多くなる。つまり、比較器９１がＶ_ＳＣ＞Ｖ_Ｔと判断した回数（信号Ｄがハイになった回数＝ＬＯＧＩＣ９３がφ_Ｄ１をオンにしてＶＲＥＦＨを選択した回数）をＣＯＵＮＴＥＲ９４がカウントし、この結果が画素リセット信号及び画素シグナル信号のデジタル変換後の信号となる。 The larger the signal input to the circuit CMS _31, LOGIC93 to prevent output saturation of _{V SC} becomes the number of times to select a _{V REFH.} That is, the comparator 91 is _V SC> _{V T} and the number of times it is determined (signal number which D is the number of times = LOGIC93 became high selects VREFH turn on the phi _D1) counts is COUNTER94, this result is pixel reset It becomes a signal after digital conversion of the signal and the pixel signal signal.

特開２００７−２５１９９７号公報JP 2007-251997 A 特開平１１−２２０６５９号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-220659 特開２００３−２５００９４号公報JP 2003-250094 A

図１２は、ＣＭＳ回路３１のサンプリング回数Ｍと最終的なノイズの関係を示したグラフである。ノイズはＭのルート分の１の係数である値に漸近する形で減少する。つまり、サンプリング回数がある回数域を超えると、ノイズ低減効果は減少する。 FIG. 12 is a graph showing the relationship between the number of sampling times M of the CMS circuit 31 and the final noise. The noise decreases asymptotically to a value that is a factor of one of M roots. That is, when the sampling frequency exceeds a certain frequency range, the noise reduction effect decreases.

一方で、ノイズ低減は図１０に示すコンデンサＣ１及びＣ２に対するサンプリング、積分動作で実現される。ノイズ低減効果を得るためには、コンデンサＣ１及びＣ２の容量を大きくする必要があり、容量を大きくすることで、サンプリング及び積分処理に伴う充電電流が大きくなり、画素アレイ部５１の消費電流が増大する。この消費電流の増大は、チップ温度の上昇を招き、温度上昇による暗電流のバラツキ増加によって画素信号のノイズが増大する。つまり、相関多重サンプリング処理を用いたことによるノイズ低減効果を十分得ることができなかった。 On the other hand, noise reduction is realized by sampling and integration operations for the capacitors C1 and C2 shown in FIG. In order to obtain a noise reduction effect, it is necessary to increase the capacitances of the capacitors C1 and C2. By increasing the capacitance, the charging current accompanying the sampling and integration processing increases, and the current consumption of the pixel array unit 51 increases. To do. This increase in current consumption leads to an increase in chip temperature, and pixel signal noise increases due to an increase in the variation in dark current due to the temperature increase. That is, the noise reduction effect due to the use of the correlation multiplex sampling process could not be obtained sufficiently.

本発明の目的は、撮影環境に応じて相関多重サンプリング処理のサンプリング回数を可変することによってチップ温度の上昇を防ぎ、更にノイズ低減効果を得ることができる撮像装置を提供することである。 An object of the present invention is to provide an imaging apparatus that can prevent an increase in chip temperature and obtain a noise reduction effect by changing the number of times of correlation multiplex sampling processing according to an imaging environment.

本発明による撮像装置は、複数の画素がマトリックス状に配置された画素部と、前記画素部の各行を順次選択する垂直走査回路と、前記画素部の各列に対応して設けられ、前記垂直走査回路により選択された行の画素が出力した画素信号をアナログ／デジタル変換して画像信号を出力するものであり、まず前記画素信号を相関多重サンプリング処理を用いてアナログ／デジタル変換して前記画像信号の上位ビット群を出力し、その後アナログ／デジタル変換を行うことによって前記画像信号の下位ビット群を出力する複数の読出回路と、撮像状態情報を用いて前記相関多重サンプリング処理のサンプリング回数を設定する設定手段と、を備えたものである。 An imaging device according to the present invention is provided corresponding to each column of the pixel unit, a pixel unit in which a plurality of pixels are arranged in a matrix, a vertical scanning circuit that sequentially selects each row of the pixel unit, and the vertical unit A pixel signal output from a pixel in a row selected by a scanning circuit is analog / digital converted to output an image signal. First, the pixel signal is analog / digital converted using a correlation multiplex sampling process, and the image is output. A plurality of readout circuits for outputting the upper bit group of the signal and then outputting the lower bit group of the image signal by performing analog / digital conversion, and setting the number of sampling times of the correlation multiplex sampling process using the imaging state information Setting means.

画素部から画素信号を読み出してアナログ／デジタル変換する読出回路に相関多重サンプリング回路を用いると、ノイズ低減効果は得られるが、充電電流の増大により画素部の消費電流が大きくなる。消費電力が増えると、基板温度が上昇し、更には暗電流のバラツキ増加を招くため、逆にノイズが増えてしまい、相関多重サンプリング処理によるノイズ低減効果を得られにくかった。 When a correlation multiplex sampling circuit is used in a readout circuit that reads out a pixel signal from the pixel portion and performs analog / digital conversion, a noise reduction effect can be obtained, but the consumption current of the pixel portion increases due to an increase in charging current. When the power consumption increases, the substrate temperature rises and the variation in dark current further increases. Therefore, the noise increases, and it is difficult to obtain the noise reduction effect by the correlation multiplex sampling process.

そこで、撮像状態情報に基づいてサンプリング回数を設定する。こうすることで、撮影環境に応じたサンプリングを行うことができる。言い換えると、必要以上の無駄なサンプリングを行うことを防ぐことができる。従って、消費電流の増加、基板温度の上昇を抑えることができ、撮影環境に応じたＳＮ比の高い画像信号を得ることができる。 Therefore, the number of samplings is set based on the imaging state information. In this way, sampling according to the shooting environment can be performed. In other words, unnecessary unnecessary sampling can be prevented. Therefore, an increase in current consumption and an increase in substrate temperature can be suppressed, and an image signal with a high S / N ratio according to the shooting environment can be obtained.

また、上記構成において、前記撮像状態情報とは、前記画素部の温度情報及び／又は前記読出回路が前回出力した画像信号が示す画像の明るさであることが好ましい。 In the above configuration, it is preferable that the imaging state information is temperature information of the pixel unit and / or brightness of an image indicated by an image signal output previously by the readout circuit.

画素部の温度が上昇すると、画素部の暗電流のバラツキが大きくなり、画像信号のＳＮ比に影響を及ぼす。また、画像が明るい（撮影環境が明るい）と、画像信号のＳＮ比は大きくなりノイズが目立たなくなるが、画像が暗いとＳＮ比は小さくなりノイズが目立つ。このように画素部の温度や画像の明るさによってＳＮ比は異なるため、サンプリング回数も各情報に応じて可変されることによって、無駄なサンプリングをなくすことができる。 When the temperature of the pixel portion rises, the variation in dark current in the pixel portion increases and affects the SN ratio of the image signal. In addition, when the image is bright (the shooting environment is bright), the SN ratio of the image signal becomes large and noise becomes inconspicuous, but when the image is dark, the SN ratio becomes small and noise becomes conspicuous. As described above, since the SN ratio varies depending on the temperature of the pixel portion and the brightness of the image, useless sampling can be eliminated by changing the number of samplings according to each information.

また、上記構成において、前記画素部の温度を測定し、当該測定温度を前記画素部の温度情報として出力する出力手段と、前記読出回路が前回出力した画像信号から画像の明るさを算出する算出手段と、を更に備え、前記画素部の温度情報を用いて前記サンプリング回数を設定する場合、前記設定手段は前記画素部の温度が高いほど前記サンプリング回数を少なく、低いほど前記サンプリング回数を多く設定し、前記画像の明るさを用いて前記サンプリング回数を設定する場合、前記設定手段は前記画像の明るさが明るいほど前記サンプリング回数を少なく、暗いほど前記サンプリング回数を多く設定し、前記画素部の温度情報及び前記画像の明るさの両方を用いて前記サンプリング回数を設定する場合、前記設定手段は前記画素部の温度情報を用いて設定した前記サンプリング回数と前記画像の明るさを用いて設定した前記サンプリング回数のうち小さい方を前記サンプリング回数として設定するものであることが好ましい。 Further, in the above configuration, an output unit that measures the temperature of the pixel unit and outputs the measured temperature as temperature information of the pixel unit, and a calculation that calculates the brightness of the image from the image signal previously output by the readout circuit. Means for setting the number of times of sampling using temperature information of the pixel unit, the setting unit sets the number of times of sampling lower as the temperature of the pixel unit is higher and lower as the temperature is lower. When setting the number of times of sampling using the brightness of the image, the setting means sets the number of times of sampling as the brightness of the image is lighter and decreases as the darkness of the image increases. When setting the number of samplings using both the temperature information and the brightness of the image, the setting means includes the temperature information of the pixel unit. It is preferable that to set as the number of sampling times the smaller of the sampling number is set by using said sampling number is set by the brightness of the image using.

この構成によれば、設定手段は、画素部の温度が高いほどサンプリング回数を少なく設定するため、サンプリングが複数回行われることによる画素部の温度上昇を抑えることができる。更に、設定手段は、画像が明るいほどサンプリング回数を少なく設定するため、無駄なサンプリングを防ぎ、消費電力の増加、画素部の温度上昇を抑えることができる。 According to this configuration, since the setting means sets the number of samplings to be lower as the temperature of the pixel unit is higher, it is possible to suppress an increase in the temperature of the pixel unit due to the sampling being performed a plurality of times. Furthermore, since the setting means sets the number of samplings to be lower as the image is brighter, it is possible to prevent unnecessary sampling, and to suppress an increase in power consumption and a temperature increase in the pixel portion.

そして、設定手段は、画素部の温度が低いほどサンプリング回数を多く設定し、画像が暗いほどサンプリング回数を多く設定する。つまり、画素部の温度が低く、撮影環境が暗いと、読出回路はサンプリングを繰り返すために高いＳＮ比の画像信号を得ることができる。 The setting means sets the number of samplings as the temperature of the pixel portion is lower and sets the number of samplings as the image is darker. That is, when the temperature of the pixel portion is low and the shooting environment is dark, the readout circuit repeats sampling and can obtain an image signal with a high S / N ratio.

また、上記構成において、前記設定手段は、前記画素部の温度が予め定められた温度より高い又は前記画像の明るさが予め定められた明るさより明るいときは前記サンプリング回数を０回に設定するものであることが好ましい。 In the above configuration, the setting means sets the number of samplings to 0 when the temperature of the pixel unit is higher than a predetermined temperature or when the brightness of the image is brighter than a predetermined brightness. It is preferable that

画素部の温度が予め定められた温度より高いときは暗電流のバラツキ増加により相関多重サンプリング処理によるノイズ低減効果を十分得られない可能性がある。そこで、設定手段がサンプリング回数を０回にすることで消費電流が低減して、画素部の温度上昇を抑え、暗電流の増大によるノイズ増加を防ぐことができる。 When the temperature of the pixel portion is higher than a predetermined temperature, there is a possibility that the noise reduction effect by the correlation multiplex sampling process cannot be sufficiently obtained due to an increase in the variation in dark current. Therefore, when the setting means sets the number of samplings to 0, the current consumption is reduced, the temperature rise of the pixel portion can be suppressed, and the increase in noise due to the increase in dark current can be prevented.

また、撮影環境が十分明るいときは相関多重サンプリング処理によるノイズ低減処理はなくてもよい。従って、設定手段がサンプリング回数を０回にすることで、無駄なサンプリングを防ぎ、画素部の温度上昇を抑えることができる。尚、設定手段がサンプリング回数を０回に決定すると、読出回路は、画素部から読み出したリセット信号及びシグナル信号に対してアナログ／デジタル変換を巡回的に繰り返すことによって画像信号を出力する（読出回路は巡回型ＡＤＣ回路としてのみ機能する）。 Further, when the shooting environment is sufficiently bright, there is no need to perform noise reduction processing by correlated multiplex sampling processing. Therefore, by setting the number of times of sampling by the setting means, useless sampling can be prevented and the temperature rise of the pixel portion can be suppressed. When the setting means determines the number of samplings to be 0, the readout circuit outputs an image signal by cyclically repeating analog / digital conversion with respect to the reset signal and signal signal read from the pixel portion (readout circuit). Functions only as a cyclic ADC circuit).

また、上記構成において、前記画素部は黒レベルの基準となる信号を生成する黒基準画素部を有し、前記黒基準画素部が出力した信号の黒レベル値を算出し、当該黒レベル値を前記画素部の温度情報として出力する出力手段と、前記読出回路が前回出力した画像信号から画像の明るさを算出する算出手段と、を更に備え、前記画素部の温度情報を用いて前記サンプリング回数を設定する場合、前記設定手段は前記黒レベル値が高いほど前記サンプリング回数を少なく、低いほど前記サンプリング回数を多く設定し、前記画像の明るさを用いて前記サンプリング回数を設定する場合、前記画像の明るさが明るいほど前記サンプリング回数を少なく、暗いほど前記サンプリング回数を多く設定し、前記画素部の温度情報及び前記画像の明るさの両方を用いて前記サンプリング回数を設定する場合、前記設定手段は前記黒レベル値を用いて設定したサンプリング回数と前記画像の明るさを用いて設定したサンプリング回数のうち小さい方を前記サンプリング回数として設定することが好ましい。 In the above configuration, the pixel unit includes a black reference pixel unit that generates a signal serving as a black level reference, calculates a black level value of a signal output from the black reference pixel unit, and calculates the black level value. An output unit that outputs the temperature information of the pixel unit; and a calculation unit that calculates the brightness of the image from the image signal output by the readout circuit last time, and the sampling count using the temperature information of the pixel unit. When the setting means sets the number of sampling times as the black level value is higher, the sampling number is set lower as the black level value is lower, and the sampling number is set using the brightness of the image. As the brightness of the pixel becomes brighter, the number of times of sampling is set to be lower, and as the brightness of the pixel is darker, the number of times of sampling is set to be higher. When the sampling number is set by using the black level value, the setting means sets the smaller one of the sampling number set by using the black level value and the sampling number set by using the brightness of the image as the sampling number. It is preferable.

黒基準画素部が出力する信号は、画素部の温度に比例するため、画素部の温度情報として用いることができる。また、黒基準画素部を用いて黒レベル値を算出する回路は、黒基準画素部以外の有効画素が出力した画素信号の黒レベルを補正するため一般的に用いられる回路であるため、特別な回路を配置することなく、温度情報を取得することができる。 Since the signal output from the black reference pixel portion is proportional to the temperature of the pixel portion, it can be used as temperature information of the pixel portion. Further, the circuit that calculates the black level value using the black reference pixel portion is a circuit that is generally used to correct the black level of the pixel signal output by the effective pixels other than the black reference pixel portion, and therefore, a special circuit is used. Temperature information can be acquired without arranging a circuit.

そして、設定手段は、画像の明るさと黒レベル値に基づいてサンプリング回数を決定する。こうすることで、必要以上の無駄なサンプリングを防ぎ、消費電流の増加、画素部の温度の上昇を抑えることができる。そして、撮影環境に応じたＳＮ比の高い画像信号を得ることができる。 The setting means determines the number of samplings based on the brightness of the image and the black level value. In this way, unnecessary unnecessary sampling can be prevented, and an increase in current consumption and an increase in the temperature of the pixel portion can be suppressed. An image signal with a high S / N ratio according to the shooting environment can be obtained.

また、上記構成において、前記設定手段は、前記黒レベル値が予め定められた値より高い又は前記画像の明るさが予め定められた明るさより明るいときは前記サンプリング回数を０回に設定するものであることが好ましい。 In the above configuration, the setting means sets the number of samplings to 0 when the black level value is higher than a predetermined value or when the brightness of the image is brighter than a predetermined brightness. Preferably there is.

黒レベル値が予め定められた値より高いということは、画素部の温度が高いことを示しているため、暗電流が増加して相関多重サンプリング処理によるノイズ低減効果を十分得られない可能性がある。そこで、無駄なサンプリングを行わないために設定手段がサンプリング回数を０回にすることで消費電流が低減し、画素部の温度上昇を抑えることができる。 The fact that the black level value is higher than a predetermined value indicates that the temperature of the pixel portion is high, so that the dark current increases and there is a possibility that the noise reduction effect by the correlated multiple sampling process cannot be obtained sufficiently. is there. Therefore, in order not to perform useless sampling, the setting unit reduces the number of samplings to zero, thereby reducing current consumption and suppressing an increase in the temperature of the pixel portion.

また、撮影環境が十分明るいときは相関多重サンプリング処理によるノイズ低減処理は必要ない。従って、設定手段がサンプリング回数を０回にすることで、無駄なサンプリングを防ぎ、画素部の温度上昇を抑えることができる。尚、設定手段がサンプリング回数を０回にすると、読出回路は、画素部から読み出したリセット信号及びシグナル信号に対してアナログ／デジタル変換を巡回的に繰り返すことによって画像信号を出力する（読出回路は巡回型ＡＤＣ回路としてのみ機能する）。 Further, when the shooting environment is sufficiently bright, noise reduction processing by correlated multiplex sampling processing is not necessary. Therefore, by setting the number of times of sampling by the setting means, useless sampling can be prevented and the temperature rise of the pixel portion can be suppressed. When the setting means sets the number of times of sampling to 0, the readout circuit outputs an image signal by cyclically repeating analog / digital conversion with respect to the reset signal and signal signal read from the pixel portion (the readout circuit is It functions only as a cyclic ADC circuit).

本発明によれば、設定手段が画素部の温度情報や画像の明るさに応じて相関多重サンプリング処理のサンプリング回数を決定するため、無駄なサンプリングをなくし、最適なサンプリング回数を設定することができる。無駄なサンプリングがなくなることにより、消費電流が低減するため、画素部の温度上昇が抑えられると共に暗電流のバラツキを抑えることができ、画素信号のノイズを低減させることができる。 According to the present invention, since the setting means determines the sampling number of the correlation multiplex sampling process according to the temperature information of the pixel portion and the brightness of the image, it is possible to eliminate useless sampling and set the optimal sampling number. . Since useless sampling is eliminated, current consumption is reduced, so that a rise in the temperature of the pixel portion can be suppressed, variation in dark current can be suppressed, and noise in the pixel signal can be reduced.

第１の実施の形態における撮像装置の構成を示したブロック図。1 is a block diagram illustrating a configuration of an imaging device according to a first embodiment. カラムＡＤＣの等価回路。Equivalent circuit of column ADC. 第１の実施の形態におけるサンプリング回数決定部がサンプリング回数Ｍの決定する際の処理の流れを示したフローチャート。The flowchart which showed the flow of the process at the time of the sampling frequency determination part in 1st Embodiment determining the sampling frequency M. 第２の実施の形態における撮像装置の構成を示したブロック図。The block diagram which showed the structure of the imaging device in 2nd Embodiment. 第３の実施の形態における撮像装置の構成を示したブロック図。The block diagram which showed the structure of the imaging device in 3rd Embodiment. 第３の実施の形態におけるサンプリング回数決定部がサンプリング回数Ｍの決定する際の処理の流れを示したフローチャート。The flowchart which showed the flow of the process at the time of the sampling frequency determination part in 3rd Embodiment determining the sampling frequency M. 従来の固体撮像装置の構成を示したブロック図。The block diagram which showed the structure of the conventional solid-state imaging device. 画素アレイ部を構成する画素ＧＣの一例を示した回路図。The circuit diagram showing an example of pixel GC which constitutes a pixel array part. 画素ＧＣの動作を示すタイミングチャート。4 is a timing chart showing the operation of the pixel GC. 折り返し積分技術を用いたＣＭＳ回路の回路図。A circuit diagram of a CMS circuit using a folded integration technique. 折り返し積分技術を用いたＣＭＳ回路の動作を示すタイミングチャート。The timing chart which shows operation | movement of the CMS circuit using a folding | integrating integration technique. ＣＭＳ回路のサンプリング回数と最終的なノイズの関係を示したグラフ。The graph which showed the number of times of sampling of a CMS circuit, and the final noise.

以下、本発明における撮像装置について第１〜第３の実施の形態を用いて説明する。尚、以下の実施の形態における撮像装置における画素アレイ部５１の画素ＧＣは図８に示した画素ＧＣと同じであり、他の構成要素についても図７に示した従来の固体撮像装置５の構成要素と同じものは同じ符号を付し、説明を省略する。 Hereinafter, an imaging apparatus according to the present invention will be described with reference to first to third embodiments. In addition, the pixel GC of the pixel array unit 51 in the imaging device in the following embodiment is the same as the pixel GC shown in FIG. 8, and the other components are also configured in the conventional solid-state imaging device 5 shown in FIG. The same elements as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.

〔第１の実施の形態〕
図１は、第１の実施の形態における撮像装置１の構成を示したブロック図である。撮像装置１は、固体撮像装置１０１と出力レベル算出部２１を有する。尚、固体撮像装置１０１については従来の固体撮像装置５と異なる部分のみ説明する。ここで、画素アレイ部５１は画素部に相当し、ローデコーダ５２は垂直走査回路に相当し、カラムＡＤＣアレイ部５３は読出回路に相当する。 [First Embodiment]
FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of an imaging device 1 according to the first embodiment. The imaging device 1 includes a solid-state imaging device 101 and an output level calculation unit 21. Only the portions of the solid-state imaging device 101 that are different from the conventional solid-state imaging device 5 will be described. Here, the pixel array unit 51 corresponds to a pixel unit, the row decoder 52 corresponds to a vertical scanning circuit, and the column ADC array unit 53 corresponds to a readout circuit.

出力レベル算出部２１（算出手段、設定手段）は、固体撮像装置１０１から出力された画像信号の明るさを算出し、明るさサンプリング回数を設定して後述する明るさＳＨレジスタ１２３へ出力する。明るさサンプリング回数については後ほど詳しく説明する。 The output level calculation unit 21 (calculation unit, setting unit) calculates the brightness of the image signal output from the solid-state imaging device 101, sets the number of times of brightness sampling, and outputs it to the brightness SH register 123 described later. The number of times of brightness sampling will be described in detail later.

温度センサ１１（出力手段）は、画素アレイ部５１の温度を測定するためのセンサであり、測定温度を後述するサンプリング回数決定部１２１へ出力する。 The temperature sensor 11 (output means) is a sensor for measuring the temperature of the pixel array unit 51 and outputs the measured temperature to the sampling number determination unit 121 described later.

ＴＧ１２はサンプリング回数決定部（設定手段）１２１、温度ＳＨレジスタ１２２及び明るさＳＨレジスタ１２３を有する。サンプリング回数決定部１２１は、温度センサ１１が出力した測定温度から温度サンプリング回数を設定し、設定した回数を温度ＳＨレジスタ１２２へ書き込む。その後サンプリング回数決定部１２１は、温度ＳＨレジスタ１２２が記憶する温度サンプリング回数と明るさＳＨレジスタ１２３が記憶する明るさサンプリング回数を比較して、カラムＡＤＣ１３が用いるサンプリング回数Ｍを決定する。サンプリング回数Ｍの決定方法は、後ほど詳しく説明する。 The TG 12 includes a sampling number determination unit (setting unit) 121, a temperature SH register 122, and a brightness SH register 123. The sampling number determination unit 121 sets the temperature sampling number from the measured temperature output from the temperature sensor 11 and writes the set number in the temperature SH register 122. Thereafter, the sampling number determination unit 121 compares the temperature sampling number stored in the temperature SH register 122 with the brightness sampling number stored in the brightness SH register 123 to determine the sampling number M used by the column ADC 13. The method for determining the number of times of sampling M will be described in detail later.

図２は、カラムＡＤＣ１３の等価回路である。カラムＡＤＣ１３は、折り返し積分技術を利用したＣＭＳ回路と巡回型ＡＤＣとを組み合わせた回路である。具体的には、巡回型ＡＤＣ回路を利用してＣＭＳ処理を実現させている。つまり、図２は折り返し積分技術を利用したＣＭＳ回路と巡回型ＡＤＣを組み合わせた回路としているが、実際には巡回型ＡＤＣ回路だけで折り返し積分技術を用いたＣＭＳ回路としての機能も実現できるようになっている。 FIG. 2 is an equivalent circuit of the column ADC 13. The column ADC 13 is a circuit combining a CMS circuit using a folding integration technique and a cyclic ADC. Specifically, CMS processing is realized using a cyclic ADC circuit. In other words, FIG. 2 shows a circuit combining a CMS circuit using a folding integration technique and a cyclic ADC, but in actuality, a function as a CMS circuit using a folding integration technique can be realized only by a cyclic ADC circuit. It has become.

カラムＡＤＣ１３は、サンプリング／ホールド（Ｓ／Ｈ）回路１３１、加算器１３２、ＳＣ積分器１３３、１．５ｂＡＤＣ回路１３４、１．５ｂＤＡＣ回路１３５、加算回路１３６、レジスタ１３７及び１３８を有する。そして、図２の右側の回路図は、カラムＡＤＣ１３のフェーズ毎のブロック１３０の回路形態を示している。図２には記載されていないスイッチの接続がフェーズ毎に切り替わることによって、図２の右側に示したブロック１３０Ａ、１３０Ｂ及び１３０Ｃの形態に遷移する。 The column ADC 13 includes a sampling / hold (S / H) circuit 131, an adder 132, an SC integrator 133, a 1.5b ADC circuit 134, a 1.5b DAC circuit 135, an addition circuit 136, and registers 137 and 138. The circuit diagram on the right side of FIG. 2 shows a circuit configuration of the block 130 for each phase of the column ADC 13. When the connection of the switches not shown in FIG. 2 is switched for each phase, the state transitions to the blocks 130A, 130B, and 130C shown on the right side of FIG.

カラムＡＤＣ１３の回路動作としては、初めにサンプリング回数決定部１２１が決定した回数Ｍに従って相関多重サンプリング処理することによって画像信号の上位ビットを取得し、その後巡回型ＡＤＣ回路が下位ビットを決定する。 As the circuit operation of the column ADC 13, first, the upper bits of the image signal are obtained by performing the correlation multiplex sampling process according to the number M determined by the sampling number determination unit 121, and then the cyclic ADC circuit determines the lower bits.

まず、画像信号の上位ビットを決めるＡＤ変換動作（折り返し積分技術を用いた相関多重サンプリング処理によるＡＤ変換）について説明する。この折り返し積分技術を用いた相関多重サンプリング処理によるアナログ／デジタル変換の際の回路形態は、図２の右側に示したブロック１３０Ａとブロック１３０Ｂが交互に遷移することで表すことができる。 First, an AD conversion operation (AD conversion by correlated multiple sampling processing using a folded integration technique) for determining the upper bits of an image signal will be described. The circuit configuration in the case of analog / digital conversion by the correlation multiplex sampling process using the folding integration technique can be expressed by alternately transitioning the block 130A and the block 130B shown on the right side of FIG.

カラムＡＤＣ１３におけるφ_{ＦＩＡＤＣ}がオン、φ_ＣＡＤＣがオフとなることで、ブロック１３０は、図２の右側に示すブロック１３０Ａの回路形態となる。ブロック１３０Ａにおいて、画素ＧＣが出力する画素リセット信号又は画素シグナル信号がＶ_ＩＮとして入力され、コンデンサＣ１が信号を取り込む。続いてブロック１３０Ｂの回路形態に移り、コンデンサＣ１の電荷がコンデンサＣ２に転送され、積分器１３３が積分動作を行う。 Phi _FIADC in the column ADC13 is on, that phi _CADC is turned off, the block 130 is a circuit configuration of the block 130A shown on the right side of FIG. In block 130A, a pixel reset signal or a pixel signal signal output from the pixel GC is input as _VIN , and the capacitor C1 takes in the signal. Subsequently, the circuit configuration of the block 130B is performed, and the electric charge of the capacitor C1 is transferred to the capacitor C2, and the integrator 133 performs an integration operation.

そして、再びブロック１３０Ａに戻り、１．５ｂＡＤＣ回路（比較器）１３４が積分器１３３の出力と参照電圧（±１／２Ｖ_ＲＥＦ）を比較する。続いてブロック１３０Ｂの回路形態に移り、１．５ｂＡＤＣ回路１３４の比較結果に基づいてＤＡＣ１３５が積分器１３３の出力が飽和しないようにコンデンサＣ１の参照電圧を切り換える。 Then, returning again to the block 130A, the 1.5b ADC circuit (comparator) 134 compares the output of the integrator 133 with the reference voltage (± 1 / 2V _REF ). Subsequently, the operation proceeds to the circuit configuration of the block 130B. Based on the comparison result of the 1.5b ADC circuit 134, the DAC 135 switches the reference voltage of the capacitor C1 so that the output of the integrator 133 is not saturated.

この一連の動作を画素リセット信号及び画素シグナル信号についてＭ回（サンプリング回数決定部１２１が決定した回数）繰り返すことで相関多重サンプリング処理を実現し、ノイズ低減を図ることができる。そしてＡＤＤＥＲ１３６とＲＥＧＩＳＴＥＲ１３７によって構成されたＣＯＵＮＴＥＲが１．５ｂＡＤＣ回路１３４の出力Ｄ１がハイレベルになった回数（積分器１３３の出力が参照電圧（＋１／２Ｖ_ＲＥＦ）を超えた回数）をカウントすることによって、信号をデジタル変換したときの上位ビット群が決定される。 By repeating this series of operations for the pixel reset signal and the pixel signal signal M times (the number of times determined by the sampling number determination unit 121), the correlation multiplex sampling process can be realized, and noise can be reduced. Then, by counting the number of times that the output D1 of the 1.5b ADC circuit 134 becomes high level (the number of times the output of the integrator 133 exceeds the reference voltage (+ 1 / 2V _REF )), the COUNTER configured by the ADDER 136 and the REGISTER 137 is high. The upper bit group when the signal is digitally converted is determined.

続いて、画像信号の下位ビットを決めるＡＤ変換動作（巡回型ＡＤＣ）について説明する。この巡回型ＡＤＣ回路を用いたアナログ／デジタル変換の際の回路形態は、図２の右側に示したブロック１３０Ｂとブロック１３０Ｃが交互に遷移することで表すことができる。下位ビットは、折り返し積分技術を用いた相関多重サンプリング処理によるＡＤ変換終了後の残差電圧を巡回型ＡＤＣによってＡ／Ｄ変換して求める。まずブロック１３０Ｃにおいて、コンデンサＣ２はアンプ１３３（ブロック１３０Ａ及び１３０Ｂでは積分器として使用）の入出力間で接続され、１．５ｂＡＤＣ１３４がアンプ１３３の出力と参照電圧（±１／４Ｖ_ＲＥＦ）を比較する。 Next, an AD conversion operation (cyclic ADC) that determines the lower bits of the image signal will be described. A circuit configuration in the case of analog / digital conversion using this cyclic ADC circuit can be represented by alternately transitioning the block 130B and the block 130C shown on the right side of FIG. The lower bits are obtained by performing A / D conversion on the residual voltage after completion of AD conversion by the correlation multiple sampling process using the folding integration technique by the cyclic ADC. First, in the block 130C, the capacitor C2 is connected between the input and output of the amplifier 133 (used as an integrator in the blocks 130A and 130B), and the 1.5b ADC 134 compares the output of the amplifier 133 with the reference voltage (± 1 / 4V _REF ). .

続いてブロック１３０Ｂの回路形態に移り、コンデンサＣ１の一端がＤＡＣ１３５に接続され、他端がアンプ１３３の入力に接続される。１．５ｂＡＤＣ回路１３４の比較結果に基づいてＤＡＣ１３５が積分器１３３の出力が飽和しないようにコンデンサＣ１の参照電圧を切り換える。更に、ＤＡＣ１３５の出力に１．５ｂＡＤＣ１３４の比較結果を供給することで、元信号と前段ＡＤ変換結果との差分信号が生成され、次のサイクルでコンデンサＣ１に接続するアナログ電圧が決まる。再びブロック１３０Ｃに戻り、前のサイクルのアンプ１３３の出力は、入力側にフィードバックされて、次のサイクルのＡＤ変換が開始する。 Subsequently, the circuit configuration of the block 130 </ b> B is performed, and one end of the capacitor C <b> 1 is connected to the DAC 135, and the other end is connected to the input of the amplifier 133. Based on the comparison result of the 1.5b ADC circuit 134, the DAC 135 switches the reference voltage of the capacitor C1 so that the output of the integrator 133 is not saturated. Further, by supplying the comparison result of the 1.5b ADC 134 to the output of the DAC 135, a differential signal between the original signal and the previous AD conversion result is generated, and the analog voltage connected to the capacitor C1 is determined in the next cycle. Returning to block 130C again, the output of the amplifier 133 in the previous cycle is fed back to the input side, and AD conversion in the next cycle starts.

この一連の動作が必要回数繰り返される。そして、ブロック１３０Ｃの出力Ｄ_１及びＤ_０と出力されるデジタルコード、１．５ｂＡＤＣ１３４への入力Ｖとの関係は次式のようになる。 This series of operations is repeated as many times as necessary. The digital code output and the output _{D 1} and _{D 0} of the block 130C, the relationship between the input V to 1.5bADC134 expressed by the following equation.

即ち、１．５ｂＡＤＣ１３４は、入力Ｖを（１）−Ｖ_ＲＥＦから−Ｖ_ＲＥＦ／４、（２）−Ｖ_ＲＥＦ／４からＶ_ＲＥＦ／４、（３）Ｖ_ＲＥＦ／４からＶ_ＲＥＦの３領域に分割し、これらの領域に対して３値のＡ／Ｄ変換を行って−１、０、１のデジタルコードを割り当てて出力する。最初に出力されたデジタルコードが上位桁となる。 That is, the 1.5b ADC 134 changes the input V from (1) -V _REF to -V _REF / 4, (2) -V _REF / 4 to V _REF / 4, and (3) V _REF / 4 to V _REF . These areas are subjected to ternary A / D conversion, -1, 0, 1 digital codes are assigned and output. The first output digital code is the upper digit.

尚、図２に示すカラムＡＤＣ１３の詳しい回路動作については、「ISSCC2011『An 80μ Vrms-Temporal-Noise 82dB-Dynamic Range CMOS Image Sensor with a 13-to-10b Variable-Resolution Column-Parallel Folding-Integration/Cyclic ADC』」を参考にされたい。更に、巡回型ＡＤＣの詳しい回路動作については、特開２００５−１３６５４０号公報を参考にされたい。 For detailed circuit operation of the column ADC 13 shown in FIG. Please refer to "ADC" ". For detailed circuit operation of the cyclic ADC, refer to Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-136540.

また、本実施の形態では、折り返し積分技術を利用したＣＭＳ回路に対して相性の良い巡回型ＡＤＣを用いてカラムＡＤＣ１３を構成した場合を例に説明するが、巡回型ＡＤＣに限定されるものではない。 In this embodiment, a case where the column ADC 13 is configured using a cyclic ADC that is compatible with the CMS circuit using the folded integration technique will be described as an example. However, the present invention is not limited to the cyclic ADC. Absent.

図１に戻る。上記したように、サンプリング回数決定部１２１は、温度センサ１１が出力した測定温度を取り込んで、カラムＡＤＣ１３による画素信号のサンプリング回数Ｍを決定する。図３は、第１の実施の形態におけるサンプリング回数決定部１２１がサンプリング回数Ｍの決定する際の処理の流れを示したフローチャートである。図３を用いて、サンプリング回数Ｍの決定方法を説明する。 Returning to FIG. As described above, the sampling number determination unit 121 takes in the measured temperature output from the temperature sensor 11 and determines the sampling number M of the pixel signal by the column ADC 13. FIG. 3 is a flowchart showing a flow of processing when the sampling number determination unit 121 determines the sampling number M in the first embodiment. A method of determining the number of times of sampling M will be described with reference to FIG.

まず、温度センサ１１は画素アレイ部５１の温度を測定し、測定温度をサンプリング回数決定部１２１へ出力する（ステップＳ１１）。サンプリング回数決定部１２１は、測定温度に反比例して温度サンプリング回数を設定し、その回数を温度ＳＨレジスタ１２２へ書き込む（ステップＳ１２）。温度サンプリング回数とは、サンプリング回数決定部１２１がサンプリング回数Ｍを最終決定するときに用いる値である。 First, the temperature sensor 11 measures the temperature of the pixel array unit 51, and outputs the measured temperature to the sampling number determination unit 121 (step S11). The sampling number determination unit 121 sets the temperature sampling number in inverse proportion to the measured temperature, and writes the number in the temperature SH register 122 (step S12). The temperature sampling frequency is a value used when the sampling frequency determination unit 121 finally determines the sampling frequency M.

例えば、温度サンプリング回数の最大値を１６回としたとき、サンプリング回数決定部１２１は、測定温度が高くなるに従って温度サンプリング回数が１２回、１０回、８回、４回・・・と少なくなるように設定する。サンプリング回数決定部１２１は、測定温度に対応付けて温度サンプリング回数が記憶されたデータテーブルを予め記憶し、このデータテーブルを用いて温度サンプリング回数を設定してもよいし、予め定められた計算式に測定温度を代入することによって温度サンプリング回数を導出するようにしてもよい。 For example, when the maximum value of the temperature sampling frequency is set to 16, the sampling frequency determination unit 121 may decrease the temperature sampling frequency to 12, 10, 8, 4, and so on as the measurement temperature increases. Set to. The sampling number determination unit 121 stores in advance a data table in which the temperature sampling number is stored in association with the measured temperature, and the temperature sampling number may be set using the data table, or a predetermined calculation formula may be used. The temperature sampling frequency may be derived by substituting the measured temperature into.

画素アレイ部５１の温度が上昇すると暗電流のバラツキが大きくなり、画像信号のＳＮ比に影響を及ぼす。そこで、サンプリング回数決定部１２１は、温度サンプリング回数を測定温度に反比例させて決定する。こうすることで、画素アレイ部５１の温度が要求するサンプリング回数Ｍ（温度サンプリング回数）は画素アレイ部５１の温度が高いほど少なくなる。サンプリング回数Ｍが少ないと、カラムＡＤＣ１３におけるサンプリング及び積分処理の回数が減って画素アレイ部５１の消費電流が少なくなり、画素アレイ部５１の温度上昇を抑制又は低下させることができる。これにより画素アレイ部５１の暗電流のバラツキが減り、ノイズを抑えることができる。 As the temperature of the pixel array unit 51 rises, the variation in dark current increases and affects the S / N ratio of the image signal. Therefore, the sampling number determination unit 121 determines the temperature sampling number in inverse proportion to the measured temperature. By doing so, the sampling number M (temperature sampling number) required by the temperature of the pixel array unit 51 decreases as the temperature of the pixel array unit 51 increases. When the sampling number M is small, the number of sampling and integration processes in the column ADC 13 is reduced, the current consumption of the pixel array unit 51 is reduced, and the temperature rise of the pixel array unit 51 can be suppressed or reduced. As a result, variations in dark current of the pixel array unit 51 are reduced, and noise can be suppressed.

出力レベル算出部２１は、前回のフレームで出力された画像信号が示す画像の明るさを算出し（ステップＳ１３）、この明るさに反比例して明るさサンプリング回数を設定してその回数を明るさＳＨレジスタ１２３へ出力する（ステップＳ１４）。 The output level calculation unit 21 calculates the brightness of the image indicated by the image signal output in the previous frame (step S13), sets the number of times of brightness sampling in inverse proportion to the brightness, and sets the number of times as the brightness. The data is output to the SH register 123 (step S14).

例えば、明るさサンプリング回数の最大値を１６回としたとき、サンプリング回数決定部１２１は画像が明るくなるに従って明るさサンプリング回数が１２回、１０回、８回、４回・・・と少なくなるように設定する。画像が明るい（撮影環境が明るい）と、画像信号のＳＮ比は大きくなりノイズが目立たなくなるが、画像が暗いとＳＮ比は小さくなりノイズが目立つ。そこで、出力レベル算出部２１が明るさサンプリング回数を画像の明るさに反比例させて設定することで、画像の明るさが要求するサンプリング回数Ｍ（明るさサンプリング回数）は画像が暗いほど多くなる。サンプリング回数Ｍが増えると、カラムＡＤＣ１３の折り返し積分技術を利用した列並列ＣＭＳ回路によるノイズ低減効果を得ることができる。 For example, when the maximum value of the brightness sampling frequency is set to 16, the sampling frequency determining unit 121 may decrease the brightness sampling frequency to 12, 10, 8, 4, and so on as the image becomes brighter. Set to. When the image is bright (the shooting environment is bright), the S / N ratio of the image signal becomes large and noise becomes inconspicuous, but when the image is dark, the S / N ratio becomes small and noise becomes conspicuous. Therefore, the output level calculation unit 21 sets the number of times of brightness sampling in inverse proportion to the brightness of the image, so that the number of times of sampling M (the number of times of brightness sampling) required for the brightness of the image increases as the image becomes darker. When the number of times of sampling M increases, the noise reduction effect can be obtained by the column parallel CMS circuit using the folding integration technique of the column ADC 13.

出力レベル算出部２１が算出する画像の明るさは、画像の中の最も暗い領域の出力値を元に算出してもよいし、画像の平均出力、ヒストグラムにおける所定の値（例えばメジアン値）等を元に算出してもよい。また、出力レベル算出部２１は、画像の明るさをもとに決定されるＡＥ（Auto Exposure）制御値、絞り値、又は画素ＧＣの積分時間等を連動させて明るさサンプリング回数を決定してもよい。 The brightness of the image calculated by the output level calculation unit 21 may be calculated based on the output value of the darkest area in the image, the average output of the image, a predetermined value (eg, median value) in the histogram, or the like. You may calculate based on. Further, the output level calculation unit 21 determines the number of times of brightness sampling in conjunction with an AE (Auto Exposure) control value determined based on the brightness of the image, an aperture value, or an integration time of the pixel GC. Also good.

そして、サンプリング回数決定部１２１は、温度ＳＨレジスタ１２２から温度サンプリング回数を、明るさＳＨレジスタ１２３から明るさサンプリング回数を読み出し、両者を比較する（ステップＳ１５）。温度サンプリング回数が明るさサンプリング回数以下であるとき（ステップＳ１５；ＹＥＳ）、サンプリング回数決定部１２１は温度サンプリング回数をサンプリング回数Ｍに設定してカラムＡＤＣアレイ部５３へ出力する（ステップＳ１６）。一方、温度サンプリング回数が明るさサンプリング回数より大きいとき（ステップＳ１５；ＮＯ）、サンプリング回数決定部１２１は明るさサンプリング回数をサンプリング回数Ｍに設定してカラムＡＤＣアレイ部５３へ出力する（ステップＳ１７）。 Then, the sampling number determination unit 121 reads the temperature sampling number from the temperature SH register 122 and the brightness sampling number from the brightness SH register 123, and compares them (step S15). When the temperature sampling frequency is equal to or lower than the brightness sampling frequency (step S15; YES), the sampling frequency determining unit 121 sets the temperature sampling frequency to the sampling frequency M and outputs it to the column ADC array unit 53 (step S16). On the other hand, when the temperature sampling count is larger than the brightness sampling count (step S15; NO), the sampling count determining section 121 sets the brightness sampling count to the sampling count M and outputs it to the column ADC array section 53 (step S17). .

この一連の処理は１フレーム毎に行われる。尚、温度センサ１１による温度測定は、１フレーム毎ではなく、数フレームに１回の割合で行ってもよい。温度センサ１１による温度測定が行われなかったときのサンプリング回数Ｍは、温度ＳＨレジスタ１２２が記憶する温度サンプリング回数を用いてサンプリング回数Ｍが決定される。 This series of processing is performed for each frame. The temperature measurement by the temperature sensor 11 may be performed at a rate of once every several frames instead of every frame. The number of times of sampling M when the temperature measurement by the temperature sensor 11 is not performed is determined by using the number of times of temperature sampling stored in the temperature SH register 122.

また、本実施の形態では、サンプリング回数決定部１２１は画素アレイ部５１の温度と画像の明るさの両方を用いてサンプリング回数Ｍを決定しているが、何れか一方のみを用いて決定してもよい。 In this embodiment, the sampling number determination unit 121 determines the sampling number M by using both the temperature of the pixel array unit 51 and the brightness of the image. However, the sampling number determination unit 121 determines by using only one of them. Also good.

以上、説明したように、カラムＡＤＣ１３における折り返し積分技術を利用したＣＭＳ回路のサンプリング回数Ｍを、画素アレイ部５１の温度が高い又は画像が明るいときはサンプリング回数Ｍが少なくなるように設定することで、カラムＡＤＣ１３のサンプリング及び積分処理の回数が減って画素アレイ部５１の消費電流が少なくなり、画素アレイ部５１の温度上昇を抑制することができる。これにより、画素アレイ部５１の温度上昇に伴う暗電流のバラツキを低減することができ、ＳＮ比を良くすることができる。 As described above, the sampling number M of the CMS circuit using the folding integration technique in the column ADC 13 is set so that the sampling number M decreases when the temperature of the pixel array unit 51 is high or the image is bright. The number of sampling and integration processes of the column ADC 13 is reduced, the current consumption of the pixel array unit 51 is reduced, and the temperature rise of the pixel array unit 51 can be suppressed. Thereby, the variation in dark current accompanying the temperature rise of the pixel array unit 51 can be reduced, and the SN ratio can be improved.

一方、画素アレイ部５１の温度が低い又は画像が暗いときはサンプリング回数Ｍが多くすることで、高いＳＮ比の画像信号を得ることができ、撮影環境が暗くても高画質の画像を得ることができる。 On the other hand, when the temperature of the pixel array unit 51 is low or the image is dark, by increasing the number of samplings M, an image signal with a high S / N ratio can be obtained, and a high-quality image can be obtained even in a dark shooting environment. Can do.

このように、サンプリング回数Ｍが画素アレイ部５１の温度と撮影環境を考慮して決定されるため、画素アレイ部５１の温度上昇を抑えつつ、相関多重サンプリング処理によるノイズ低減効果を効果的に得ることができる。 As described above, since the number M of samplings is determined in consideration of the temperature of the pixel array unit 51 and the shooting environment, the noise reduction effect by the correlation multiplex sampling process can be effectively obtained while suppressing the temperature rise of the pixel array unit 51. be able to.

〔第２の実施の形態〕
第１の実施の形態では、出力レベル算出部２１は固体撮像装置１０１の外部に別途設けられていたが、第２の実施の形態では、出力レベル算出部２２を固体撮像装置１０２内に配置して１チップ化した場合について説明する。 [Second Embodiment]
In the first embodiment, the output level calculation unit 21 is separately provided outside the solid-state imaging device 101. However, in the second embodiment, the output level calculation unit 22 is arranged in the solid-state imaging device 102. A case where a single chip is formed will be described.

図４は、第２の実施の形態における撮像装置１の構成を示したブロック図である。尚、第１の実施の形態における撮像装置１の構成要素と同じものについては同じ符号を付し、説明を省略する。また、本実施の形態におけるサンプリング回数決定部１２１がサンプリング回数Ｍの決定する際の処理の流れは、図３のフローチャートと同じである。 FIG. 4 is a block diagram illustrating a configuration of the imaging apparatus 1 according to the second embodiment. In addition, the same code | symbol is attached | subjected about the same component as the imaging device 1 in 1st Embodiment, and description is abbreviate | omitted. In addition, the flow of processing when the sampling number determination unit 121 determines the sampling number M in the present embodiment is the same as the flowchart of FIG.

出力レベル算出部２２は、前回のフレームで出力された画像信号が示す画像の明るさを算出し、この明るさに反比例して明るさサンプリング回数を決定する。第１の実施の形態において説明した出力レベル算出部２１と同様に、明るさサンプリング回数の最大値を例えば１６回としたとき、画像が明るくなるに従って明るさサンプリング回数が１２回、１０回、８回、４回・・・と少なくなるように決定する。こうすることで、第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。 The output level calculation unit 22 calculates the brightness of the image indicated by the image signal output in the previous frame, and determines the number of times of brightness sampling in inverse proportion to the brightness. Similar to the output level calculation unit 21 described in the first embodiment, when the maximum value of the brightness sampling count is set to 16, for example, the brightness sampling count is 12 times, 10 times, and 8 as the image becomes brighter. Times, 4 times and so on. By doing so, the same effect as in the first embodiment can be obtained.

〔第３の実施の形態〕
第１及び第２の実施の形態では、画素アレイ部５１の温度と画像の明るさに基づいてサンプリング回数Ｍが決まる撮像装置１について説明した。第３の実施の形態では、画素アレイ部５１の温度に替わって画素アレイ部５１の黒基準画素部が出力する黒レベル信号を用いてサンプリング回数決定部１２１がサンプリング回数Ｍを決める場合について説明する。 [Third Embodiment]
In the first and second embodiments, the imaging apparatus 1 in which the sampling count M is determined based on the temperature of the pixel array unit 51 and the brightness of the image has been described. In the third embodiment, a case where the sampling number determination unit 121 determines the sampling number M using a black level signal output from the black reference pixel unit of the pixel array unit 51 instead of the temperature of the pixel array unit 51 will be described. .

図５は、第３の実施の形態における撮像装置１の構成を示したブロック図である。尚、第２の実施の形態における撮像装置１の構成要素と同じものについては同じ符号を付し、説明を省略する。また、第１の実施の形態と同様に、出力レベル算出部２２は固体撮像装置１０３の外部に設けられていても構わない。 FIG. 5 is a block diagram illustrating a configuration of the imaging apparatus 1 according to the third embodiment. In addition, the same code | symbol is attached | subjected about the same component as the imaging device 1 in 2nd Embodiment, and description is abbreviate | omitted. Further, similarly to the first embodiment, the output level calculation unit 22 may be provided outside the solid-state imaging device 103.

画素アレイ部５１は、黒レベルの基準信号を出力する遮光された黒基準画素部５１Ｂを有する。黒レベル算出部２３（出力手段）は、黒基準画素部５１Ｂから出力された画素信号を用いて黒レベル値を算出する。この黒レベル値は、黒基準画素部５１Ｂ以外の有効画素が出力した画素信号の黒レベルの補正に用いられる。 The pixel array unit 51 includes a light-shielded black reference pixel unit 51B that outputs a black level reference signal. The black level calculation unit 23 (output unit) calculates a black level value using the pixel signal output from the black reference pixel unit 51B. This black level value is used for correcting the black level of the pixel signal output by the effective pixels other than the black reference pixel unit 51B.

また、黒レベル値は画素部の温度に比例する。そこで、サンプリング回数決定部１２１は黒レベル算出部２３が算出した黒レベル値をチップの温度情報として用いてが希望サンプリング回数を決定する。希望サンプリング回数とは、温度サンプリング回数及び明るさサンプリング回数と同様に、サンプリング回数決定部１２１がサンプリング回数Ｍを最終決定するときに用いる値である。 The black level value is proportional to the temperature of the pixel portion. Therefore, the sampling number determination unit 121 determines the desired sampling number by using the black level value calculated by the black level calculation unit 23 as the temperature information of the chip. The desired sampling number is a value used when the sampling number determination unit 121 finally determines the sampling number M, similarly to the temperature sampling number and the brightness sampling number.

例えば、希望サンプリング回数の最大値を１６回としたとき、サンプリング回数決定部１２１は、黒レベル値が低くなるに従って希望サンプリング回数が１２回、１０回、８回、４回・・・と少なくなるように設定する。黒レベル値が高いときは画素アレイ部５１の温度が高いことを示しているため、暗電流の量が多い。即ち、暗電流のバラツキが増加し、相関多重サンプリング処理によるノイズ低減効果が得られにくい。従って、無用なサンプリングを重ねて画素アレイ部５１の温度が上昇することを防ぐために希望サンプリング回数を少なく設定する。 For example, when the maximum value of the desired sampling number is 16, the sampling number determination unit 121 decreases the desired sampling number to 12, 10, 8, 4, and so on as the black level value decreases. Set as follows. A high black level value indicates that the temperature of the pixel array unit 51 is high, and thus the amount of dark current is large. That is, the variation in dark current increases, and it is difficult to obtain the noise reduction effect by the correlated multiplex sampling process. Therefore, the desired number of samplings is set to be small in order to prevent the temperature of the pixel array unit 51 from increasing due to unnecessary sampling.

一方、黒レベル値が低いときは画素アレイ部５１の温度が低いことを示しているため、暗電流の量も少なく、相関多重サンプリング処理によるノイズ低減効果を得られやすい。従って、サンプリング回数決定部１２１は希望サンプリング回数を多く設定する。こうすることで、黒レベル値が要求するサンプリング回数Ｍ（希望サンプリング回数）は黒レベル値が低いほど多くなる。サンプリング回数Ｍが増えると、カラムＡＤＣ１３の折り返し積分技術を利用した相関多重サンプリングによるノイズ低減効果を得ることができる。 On the other hand, when the black level value is low, it indicates that the temperature of the pixel array unit 51 is low. Therefore, the amount of dark current is small, and it is easy to obtain the noise reduction effect by the correlated multiplex sampling process. Accordingly, the sampling number determination unit 121 sets a large number of desired sampling times. By doing so, the sampling number M (desired sampling number) required by the black level value increases as the black level value decreases. When the number of times of sampling M increases, it is possible to obtain a noise reduction effect by correlated multiplex sampling using the folding integration technique of the column ADC 13.

また、黒レベル算出部２３は有効画素が出力した信号の黒レベル補正を行うために一般的に用いられている回路部である。そのため、特別な回路を配置することなく、画素アレイ部５１の温度を示す情報を得ることができる。 The black level calculation unit 23 is a circuit unit generally used for correcting the black level of the signal output from the effective pixel. Therefore, information indicating the temperature of the pixel array unit 51 can be obtained without arranging a special circuit.

ＴＧ１２は、温度ＳＨレジスタ１２２に替えて、黒レベルＳＨレジスタ１２４を有する。サンプリング回数決定部１２１は、黒レベル算出部２３が出力した黒レベル値から希望サンプリング回数を設定し、設定した回数を黒レベルＳＨレジスタ１２４へ書き込む。その後サンプリング回数決定部１２１は、黒レベルＳＨレジスタ１２４が記憶する希望サンプリング回数と明るさＳＨレジスタ１２３が記憶する明るさサンプリング回数を比較して、カラムＡＤＣ１３が用いるサンプリング回数Ｍを決定する。 The TG 12 has a black level SH register 124 instead of the temperature SH register 122. The sampling number determination unit 121 sets a desired number of samplings from the black level value output by the black level calculation unit 23 and writes the set number of times to the black level SH register 124. Thereafter, the sampling number determination unit 121 compares the desired sampling number stored in the black level SH register 124 with the brightness sampling number stored in the brightness SH register 123 to determine the sampling number M used by the column ADC 13.

図６は、第３の実施の形態におけるサンプリング回数決定部１２１がサンプリング回数Ｍの決定する際の処理の流れを示したフローチャートである。まず、黒レベル算出部２３は黒基準画素部５１の黒レベル値を算出し、黒レベル値をサンプリング回数決定部１２１へ出力する（ステップＳ２１）。サンプリング回数決定部１２１は、黒レベル値に反比例して希望サンプリング回数を設定し、その回数を黒レベルＳＨレジスタ１２４へ書き込む（ステップＳ２２）。 FIG. 6 is a flowchart showing the flow of processing when the sampling number determination unit 121 determines the sampling number M in the third embodiment. First, the black level calculation unit 23 calculates the black level value of the black reference pixel unit 51, and outputs the black level value to the sampling number determination unit 121 (step S21). The sampling number determination unit 121 sets a desired number of samplings in inverse proportion to the black level value and writes the number of times in the black level SH register 124 (step S22).

出力レベル算出部２２は、前回のフレームで出力された画像信号が示す画像の明るさを算出し（ステップＳ２３）、この明るさに基づいて明るさサンプリング回数を設定してその回数を明るさＳＨレジスタ１２３へ出力する（ステップＳ２４）。 The output level calculation unit 22 calculates the brightness of the image indicated by the image signal output in the previous frame (step S23), sets the number of times of brightness sampling based on this brightness, and sets the number of times to the brightness SH. The data is output to the register 123 (step S24).

次に、サンプリング回数決定部１２１は、黒レベルＳＨレジスタ１２４から希望サンプリング回数を、明るさＳＨレジスタ１２３から明るさサンプリング回数を読み出して、両者を比較する（ステップＳ２５）。希望サンプリング回数が明るさサンプリング回数以下であるとき（ステップＳ２５；ＹＥＳ）、サンプリング回数決定部１２１は希望サンプリング回数をサンプリング回数Ｍに設定してカラムＡＤＣアレイ部５３へ出力する（ステップＳ２６）。一方、希望サンプリング回数が明るさサンプリング回数より大きいとき（ステップＳ２５；ＮＯ）、サンプリング回数決定部１２１は明るさサンプリング回数をサンプリング回数Ｍに設定してカラムＡＤＣアレイ部５３へ出力する（ステップＳ２７）。 Next, the sampling number determination unit 121 reads the desired sampling number from the black level SH register 124 and the brightness sampling number from the brightness SH register 123, and compares them (step S25). When the desired sampling count is less than or equal to the brightness sampling count (step S25; YES), the sampling count determining section 121 sets the desired sampling count to the sampling count M and outputs it to the column ADC array section 53 (step S26). On the other hand, when the desired sampling count is larger than the brightness sampling count (step S25; NO), the sampling count determination unit 121 sets the brightness sampling count to the sampling count M and outputs it to the column ADC array unit 53 (step S27). .

尚、本実施の形態では、サンプリング回数決定部１２１は黒レベル値と画像の明るさの両方を用いてサンプリング回数Ｍを決定しているが、何れか一方のみを用いて決定してもよい。 In the present embodiment, the sampling number determination unit 121 determines the sampling number M by using both the black level value and the brightness of the image, but may determine by using only one of them.

１撮像装置
１０１、１０２、１０３固体撮像装置
１１温度センサ
１２ＴＧ
１２１サンプリング回数決定部
１２２温度ＳＨレジスタ
１２３明るさＳＨレジスタ
１２４黒レベルＳＨレジスタ
１３カラムＡＤＣ
２１、２２出力レベル算出部
２３黒レベル算出部
５１画素アレイ部
５２ローデコーダ
５３カラムＡＤＣアレイ部
５４カラムデコーダ
５５ＰＬＬ
５７ＤＡＣ
５８センスアンプ
６０シリアライザ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Imaging device 101,102,103 Solid-state imaging device 11 Temperature sensor 12 TG
121 Sampling Count Determination Unit 122 Temperature SH Register 123 Brightness SH Register 124 Black Level SH Register 13 Column ADC
21, 22 Output level calculation unit 23 Black level calculation unit 51 Pixel array unit 52 Row decoder 53 Column ADC array unit 54 Column decoder 55 PLL
57 DAC
58 sense amplifier 60 serializer

Claims

A pixel portion in which a plurality of pixels are arranged in a matrix;
A vertical scanning circuit for sequentially selecting each row of the pixel portion;
A pixel signal provided corresponding to each column of the pixel portion and output from the pixel signal output by the pixel in the row selected by the vertical scanning circuit is analog / digital converted to output an image signal. A plurality of readout circuits for outputting a higher-order bit group of the image signal by performing analog / digital conversion using a correlation multiplex sampling process, and then outputting a lower-order bit group of the image signal by performing analog / digital conversion;
Setting means for setting the number of sampling times of the correlated multiplex sampling process using imaging state information;
An imaging apparatus comprising:

The imaging apparatus according to claim 1, wherein the imaging state information is temperature information of the pixel unit and / or brightness of an image indicated by a previous image signal output by the readout circuit.

Output means for measuring the temperature of the pixel unit and outputting the measured temperature as temperature information of the pixel unit;
Calculating means for calculating the brightness of the image from the image signal output by the readout circuit last time;
Further comprising
When setting the number of times of sampling using the temperature information of the pixel unit, the setting unit sets the number of times of sampling as the temperature of the pixel unit is higher and decreases the number of samplings as the temperature of the pixel unit is lower. When the sampling frequency is set using the setting means, the setting means sets the sampling frequency to be smaller as the brightness of the image is brighter, and to increase the sampling frequency as the image is darker. When the sampling number is set using both, the setting means is the smaller of the sampling number set using the temperature information of the pixel unit and the sampling number set using the brightness of the image. The imaging apparatus according to claim 2, wherein the number of samplings is set.

The setting means is configured to set the number of times of sampling to 0 when the temperature of the pixel unit is higher than a predetermined temperature or when the brightness of the image is brighter than a predetermined brightness. The imaging device described.

The pixel unit includes a black reference pixel unit that generates a signal serving as a reference for a black level,
An output means for calculating a black level value of a signal output from the black reference pixel unit and outputting the black level value as temperature information of the pixel unit;
Calculating means for calculating the brightness of the image from the image signal output by the readout circuit last time;
Further comprising
When setting the number of times of sampling using the temperature information of the pixel unit, the setting unit sets the number of times of sampling as the black level value is higher and decreases the number of times of sampling as the black level value is lower. When the sampling number is set using, the sampling number is set to be smaller as the brightness of the image is brighter, and the sampling number is set to be higher as the darkness of the image, and both the temperature information of the pixel unit and the brightness of the image are used. When the sampling number is set, the setting means sets the smaller one of the sampling number set using the black level value and the sampling number set using the brightness of the image as the sampling number. The imaging device according to claim 2.

The said setting means sets the said frequency | count of sampling to 0 when the said black level value is higher than a predetermined value or the brightness of the said image is brighter than the predetermined brightness. Imaging device.