JP2013106224A - Imaging apparatus - Google Patents

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照幸 大門
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an afterimage effect to a moving image to be displayed, thereby preventing the sight of a main subject from being lost even when a composition changes drastically.SOLUTION: An imaging apparatus comprises: a photodiode 101 which generates and accumulates optical charge; a transfer transistor 102 which is connected to the photodiode and transfers the optical charge; and an accumulation capacitor which is connected to the transfer transistor and accumulates the optical charge therein. The imaging apparatus has: a first drive mode of executing reset of electric charge accumulated in the accumulation capacitor during the accumulation of the optical charge by the photodiode; and a second drive mode of not executing the reset of the electric charge.

Description

本発明は画像を生成するための撮像装置の改良に関するもので、特に連続して生成される画像に対して残像効果を付加することが可能な撮像装置に関するものである。   The present invention relates to an improvement of an imaging apparatus for generating an image, and more particularly to an imaging apparatus capable of adding an afterimage effect to continuously generated images.

画像を生成するための撮像装置の機能として、1シーンのみを撮像する静止画モードと連続した複数のシーンを撮像する動画モードがあることは良く知られている。またこれら撮像された静止画や動画を表示、記録することが可能な撮像装置も種々製品化されている。   As a function of an imaging device for generating an image, it is well known that there are a still image mode for capturing only one scene and a moving image mode for capturing a plurality of continuous scenes. In addition, various imaging devices capable of displaying and recording these captured still images and moving images have been commercialized.

ところで電子シャッタを用いて高速移動する被写体を動画モードで撮像し表示した場合、動画像としては不自然な映像になるという問題がある。その対策として特許文献1では、1フィールド(1フレーム)の間に、感光部に蓄積された電荷の掃捨処理と、転送処理とを所定の時間の中で交互に繰り返し且つ、電荷の掃捨量を制御することにより、残像効果を持ち自然で連続的な解像度の高い画像を生成する提案がされている。   By the way, when an object that moves at high speed using an electronic shutter is captured and displayed in the moving image mode, there is a problem that an unnatural image is formed as a moving image. As a countermeasure, in Patent Document 1, the charge accumulated in the photosensitive portion and the transfer process are alternately repeated within a predetermined time during one field (one frame), and the charge is eliminated. Proposals have been made to generate a natural and continuous high-resolution image having an afterimage effect by controlling the amount.

特開2001-197373号公報JP 2001-197373 A

一般的にこれらの撮像装置には、被写体の構図を決めるために動画モードで撮像された画像を表示装置で表示する機能も有するが、人ごみなど複数の類似した被写体があったり、周囲輝度が暗い場合などに急激な構図変化をさせると、主被写体を見失ってしまうという問題を有している。   In general, these imaging devices also have a function of displaying an image captured in a moving image mode on a display device in order to determine the composition of the subject, but there are a plurality of similar subjects such as crowds, and the surrounding luminance is dark. If the composition changes suddenly in some cases, the main subject is lost.

このことを図9を用いて説明する。   This will be described with reference to FIG.

図9(a)、(b)は夜空の星を撮像した際、同図(a)から(b)に構図変化させた様子を示している。このように星を主被写体にした場合、周囲に類似の星が多くまた周囲が暗いために目的の星を見失うことが多い。   FIGS. 9A and 9B show how the composition is changed from FIG. 9A to FIG. 9B when a night sky star is imaged. In this way, when a star is a main subject, there are many similar stars in the surrounding area and the surrounding area is dark, so the target star is often lost.

このような構図変化の際に主被写体を見失わないように、表示させる動画像に残像効果を持たせ主被写体を追跡しやすいようにすることが考えられる。   In order to avoid losing sight of the main subject at the time of such composition change, it is conceivable that the moving image to be displayed has an afterimage effect so that the main subject can be easily tracked.

図9(c)はこのことを説明する図で、同図内に主被写体の星を太線で示し残像を線で表現している。図9(a)から(c)に構図変化させたときにも、残像があることで主被写体の星が追跡しやすいことがわかる。   FIG. 9C is a diagram for explaining this, in which the star of the main subject is represented by a thick line and the afterimage is represented by a line. Even when the composition is changed from FIG. 9A to FIG. 9C, it can be seen that the star of the main subject is easy to track because of the afterimage.

残像効果を持たせる技術としては、前述の特開2001-197373号があるが、この技術は1フレーム内で残像効果を持たせる技術であり、高速移動する被写体を自然に表示する効果はあるものの、数フレームにわたって残像効果を得ることができないため、所望の追跡効果を得ることはできない。   As a technique for giving an afterimage effect, there is the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-197373. This technique is a technique for giving an afterimage effect within one frame, although it has an effect of naturally displaying a subject moving at high speed. Since the afterimage effect cannot be obtained over several frames, the desired tracking effect cannot be obtained.

また、撮像された連続画像をメモリに記憶して後段の画像処理で残像効果を得ることも考えられるが、処理回路規模が大きくなることが懸念される。   Further, it is conceivable that the captured continuous images are stored in the memory and the afterimage effect is obtained by the subsequent image processing, but there is a concern that the processing circuit scale becomes large.

本発明は、上記課題を鑑みて提案されるものであり、残像効果を持たせる手段として、
光を受光して光電荷を生成し蓄積するフォトダイオードと、前記フォトダイオードに接続され前記光電荷を転送する転送トランジスタと、前記転送トランジスタに接続された前記光電荷を蓄積する蓄積容量とを備え、
前記フォトダイオードが光電荷を蓄積中に前記蓄積容量に蓄積された電荷のリセットを実行する第1の駆動モードと、
前記フォトダイオードが光電荷を蓄積中に前記蓄積容量に蓄積された電荷のリセットを非実行する第2の駆動モードとを有するようにする。
The present invention is proposed in view of the above problems, and as means for giving an afterimage effect,
A photodiode that receives light to generate and store a photocharge, a transfer transistor that is connected to the photodiode and transfers the photocharge, and a storage capacitor that is connected to the transfer transistor and stores the photocharge. ,
A first drive mode for executing reset of the charge accumulated in the storage capacitor while the photodiode is accumulating photoelectric charge;
The photodiode has a second drive mode in which the reset of the charge accumulated in the storage capacitor is not executed while the photocharge is being accumulated.

また、前記撮像装置は、前記フォトダイオードが光電荷を蓄積した信号を読み出すとともに、読み出された信号を画像として表示する手段と、
前記信号のうち1フレームのみを読み出し表示する静止画撮影モードと
前記信号の読み出しと表示を連続した複数のフレームで繰り返す動画撮影モードとを有し
前記動画撮影モードの時に前記第2の駆動モードで駆動するようにする。
In addition, the imaging device reads out a signal in which the photodiode accumulates photocharges, and displays the read signal as an image;
There is a still image shooting mode in which only one frame of the signal is read and displayed, and a moving image shooting mode in which the reading and display of the signal are repeated in a plurality of consecutive frames. To drive.

本発明により、表示させる動画像に残像効果を持たせ主被写体を追跡しやすいようにすることが出来るため、被写体の構図を決めるための所謂EVF動作中に人ごみなど複数の類似した被写体があったり、周囲輝度が暗い場合などに急激な構図変化をしたときであっても、主被写体を見失ってしまうということを防止することが可能となる。   According to the present invention, a moving image to be displayed can have an afterimage effect so that the main subject can be easily tracked. Therefore, there are a plurality of similar subjects such as a crowd during a so-called EVF operation for determining the composition of the subject. Even when the composition changes suddenly when the ambient brightness is low, it is possible to prevent the main subject from being lost.

特に夜空の星を撮像した際でも、目的の星を見失うことを防止することが可能となる。   In particular, even when a star in the night sky is imaged, it is possible to prevent the target star from being lost.

また、残像効果を持たせる駆動を所謂EVF動作中にや、被写体輝度が暗い場合のみに限定することで、通常は残像効果の無い自然な映像を提供することが可能である。   In addition, it is possible to provide a natural image that normally has no afterimage effect by limiting the drive to give an afterimage effect to a so-called EVF operation or only when the subject brightness is low.

本発明第1の実施例における画素構成図Pixel configuration diagram in the first embodiment of the present invention 本発明第1の実施例における撮像素子の構成図1 is a configuration diagram of an image sensor in a first embodiment of the present invention. 本発明第1、第2の実施例第2のモードを説明するタイミングチャート(その1)Timing chart for explaining the second mode of the first and second embodiments of the present invention (No. 1) 本発明第1、第2の実施例第2のモードを説明するタイミングチャート(その2)Timing chart for explaining the second mode of the first and second embodiments of the present invention (No. 2) 本発明第2の実施例における画素構成図Pixel configuration diagram in the second embodiment of the present invention 本発明第3の実施例における画素構成図Pixel configuration diagram in the third embodiment of the present invention 本発明第3の実施例を説明するタイミングチャートTiming chart for explaining the third embodiment of the present invention 本発明第1の実施例における撮像装置の全体構成図1 is an overall configuration diagram of an image pickup apparatus according to a first embodiment of the present invention. 本発明第1の実施例における撮像装置の動作を説明するフローチャートThe flowchart explaining operation | movement of the imaging device in 1st Example of this invention. 従来例を説明する図A diagram for explaining a conventional example

[実施例1]
図1は本発明の撮像装置の実施形態を示した図であり、CMOS型固体撮像装置の画素セルPixelの構成例を示す回路図である。
[Example 1]
FIG. 1 is a diagram illustrating an embodiment of an imaging device of the present invention, and is a circuit diagram illustrating a configuration example of a pixel cell Pixel of a CMOS type solid-state imaging device.

光信号電荷を発生するフォトダイオード(PD)101は、この例ではアノード側が接地されている。フォトダイオード(PD)101のカソード側は、転送MOSトランジスタ(Tx1)102を介してフローティングディフュージョン(Cfd)107および増幅MOSトランジスタ(Tsf)104のゲートに接続されている。また、上記フローティングディフュージョン(Cfd)107および増幅MOSトランジスタ(Tsf)104のゲート電位は、リセットMOSトランジスタ(Tres)103により共通電源(VDD)とショートされることで固定電位にリセットされる。さらに、上記増幅MOSトランジスタ(Tsf)104は、ドレインが電源VDDに接続され、ソースが選択MOSトランジスタ(Tsel)105のドレインに接続されている。また、選択MOSトランジスタ(Tsel)105のソースは、同一列で共通な垂直出力線(Vline)106に接続されることで画素出力される。更に、上記フローティングディフュージョン(Cfd)107と並列に転送MOSトランジスタ(Tx2)108を介して画素メモリ(Cm)109が接続されている。また破線で囲まれた部分は1つの画素を構成しており、撮像装置内にはm行×n列の画素が配置されている。   The photodiode (PD) 101 that generates the optical signal charge is grounded on the anode side in this example. The cathode side of the photodiode (PD) 101 is connected to the gates of the floating diffusion (Cfd) 107 and the amplification MOS transistor (Tsf) 104 via the transfer MOS transistor (Tx1) 102. The gate potentials of the floating diffusion (Cfd) 107 and the amplification MOS transistor (Tsf) 104 are reset to a fixed potential by being short-circuited to the common power supply (VDD) by the reset MOS transistor (Tres) 103. Further, the amplification MOS transistor (Tsf) 104 has a drain connected to the power supply VDD and a source connected to the drain of the selection MOS transistor (Tsel) 105. Further, the source of the selection MOS transistor (Tsel) 105 is connected to a common vertical output line (Vline) 106 in the same column, thereby outputting a pixel. Further, a pixel memory (Cm) 109 is connected in parallel with the floating diffusion (Cfd) 107 via a transfer MOS transistor (Tx2) 108. A portion surrounded by a broken line constitutes one pixel, and pixels of m rows × n columns are arranged in the imaging apparatus.

上記転送MOSトランジスタ(Tx1)102のゲートは、横方向に延長して配置される第1の行選択線(垂直走査線)ptx1に接続される。同じ行に配置された他の画素セルPixelの同様の転送MOSトランジスタ102のゲートも、上記第1の行選択線Ptx1に共通に接続される。   The gate of the transfer MOS transistor (Tx1) 102 is connected to a first row selection line (vertical scanning line) ptx1 arranged extending in the horizontal direction. The gates of similar transfer MOS transistors 102 of other pixel cells Pixel arranged in the same row are also commonly connected to the first row selection line Ptx1.

上記リセットMOSトランジスタ103のゲートは、横方向に延長して配置される第2の行選択線(垂直走査線)presに接続される。同じ行に配置された他の画素セルPixelの同様のリセットMOSトランジスタ103のゲートも、上記第2の行選択線presに共通に接続される。   The gate of the reset MOS transistor 103 is connected to a second row selection line (vertical scanning line) pres arranged extending in the horizontal direction. The gates of similar reset MOS transistors 103 of other pixel cells Pixel arranged in the same row are also commonly connected to the second row selection line pres.

上記選択MOSトランジスタ105のゲートは、横方向に延長して配置される第3の行選択線(垂直走査線)pselに接続される。同じ行に配置された他の画素セルPixelの同様の選択MOSトランジスタ105のゲートも、上記第3の行選択線pselに共通に接続される。   The gate of the selection MOS transistor 105 is connected to a third row selection line (vertical scanning line) psel that extends in the horizontal direction. The gates of similar selection MOS transistors 105 of other pixel cells Pixel arranged in the same row are also commonly connected to the third row selection line psel.

上記転送MOSトランジスタ(Tx2)108のゲートは、横方向に延長して配置される第4の行選択線(垂直走査線)ptx2に接続される。同じ行に配置された他の画素セルPixelの同様の転送MOSトランジスタ108のゲートも、上記第4の行選択線ptx2に共通に接続される。   The gate of the transfer MOS transistor (Tx2) 108 is connected to a fourth row selection line (vertical scanning line) ptx2 arranged extending in the horizontal direction. The gates of similar transfer MOS transistors 108 of other pixel cells Pixel arranged in the same row are also commonly connected to the fourth row selection line ptx2.

これら第1〜第4の行選択線ptx1、 pres、 psel、ptx2は、不図示の垂直シフトレジスタに接続され信号電圧が供給される。また、残りの行においても同様の構成の画素セルPixelと、行選択線が設けられ、同様に不図示の垂直シフトレジスタにより形成された信号電圧が順次供給されることで、全画素信号を読み出すことが可能な構成となっている。   These first to fourth row selection lines ptx1, pres, psel, ptx2 are connected to a vertical shift register (not shown) and supplied with a signal voltage. In the remaining rows, pixel cells Pixel having the same configuration and row selection lines are provided, and similarly, signal voltages formed by a vertical shift register (not shown) are sequentially supplied to read out all pixel signals. The configuration is possible.

図3は上記図1のCMOS型撮像装置で残像効果を出す場合と出さない場合の制御を行うタイミングチャートであり、1行目の行選択線 Pres_1、Ptx1_1、Ptx2_1パルス 2行目の行選択線 Pres_2、Ptx1_2、Ptx2_2パルス のタイミング及び、1、2行目における各画素のリセット直後の信号を後段のメモリに転送するパルス(N読み)タイミングと光電荷信号を後段の別のメモリに転送するパルス(S読み)タイミングを示している。φPHは水平シフトレジスタパルスであり、このパルスにより一行のすべての画素信号(n列分)を更に後段の処理回路(不図示)に送る。   FIG. 3 is a timing chart for controlling whether or not the afterimage effect is produced in the CMOS type image pickup device of FIG. 1. First row selection lines Pres_1, Ptx1_1, Ptx2_1 pulse Second row selection lines Pres_2, Ptx1_2, Ptx2_2 pulse timing, pulse (N reading) timing for transferring the signal immediately after reset of each pixel in the first and second rows to the subsequent memory, and a pulse for transferring the photoelectric charge signal to another memory in the subsequent stage (S reading) timing is shown. φPH is a horizontal shift register pulse. By this pulse, all pixel signals in one row (for n columns) are further sent to a processing circuit (not shown) in the subsequent stage.

ここでは1、2行目のパルス信号しか示していないが、実際にはm行分のパルス信号が供給される。   Although only the pulse signals in the first and second rows are shown here, the pulse signals for m rows are actually supplied.

Psel信号は、行毎に出力されるだけなのでここでは省略している。また、各タイミングにおける1行目のフォトダイオード(PD)101の電荷及び、フローティングディフュージョン(Cfd)107と画素メモリ(Cm)109の電位をそれぞれVcfd、Vcmとして示している。   The Psel signal is omitted here because it is only output for each row. Further, the charge of the photodiode (PD) 101 in the first row and the potential of the floating diffusion (Cfd) 107 and the pixel memory (Cm) 109 at each timing are shown as Vcfd and Vcm, respectively.

図2は、本発明第1の実施例における撮像素子の構成図であり、ここでは画素が3行×3列に配置された様子を示している。   FIG. 2 is a configuration diagram of the image sensor in the first embodiment of the present invention, and shows a state in which pixels are arranged in 3 rows × 3 columns.

各行で共通の駆動パルスは垂直走査回路から出力され、各列の垂直出力線信号は垂直走査回路内の後処理回路に入力され、その後の信号は水平走査回路によって後段の回路に転送される。   The driving pulse common to each row is output from the vertical scanning circuit, the vertical output line signal of each column is input to the post-processing circuit in the vertical scanning circuit, and the subsequent signals are transferred to the subsequent circuit by the horizontal scanning circuit.

図3(a)で残像効果を出す場合の動作を説明する。   The operation when the afterimage effect is produced will be described with reference to FIG.

まず、T1のタイミングでPres_1、Pres_2、Ptx1_1、Ptx2_1、Ptx1_2、Ptx2_2パルスを“L”→“H”→“L”とすることで、Tres、Tx1、Tx2をオン/オフして全画素分のPD101、Cm109、Cfd107をそれぞれ電源VDDに接続/切り離しすることでリセットする。そのときPD101の電荷はゼロで、Vcfd、Vcm電位はVDDに応じた所定電位である。   First, Pres_1, Pres_2, Ptx1_1, Ptx2_1, Ptx1_2, and Ptx2_2 pulses are changed from “L” to “H” to “L” at the timing of T1, thereby turning on / off Tres, Tx1, and Tx2. The PD 101, Cm 109, and Cfd 107 are reset by connecting / disconnecting them to / from the power supply VDD. At that time, the charge of the PD 101 is zero, and the potentials Vcfd and Vcm are predetermined potentials corresponding to VDD.

その直後に1行目全列画素が選択され(不図示)、1行目のN読みパルスを“L”→“H”→“L”とすることで、1行目全列分のVcfdを垂直出力線(Vline)106を介して後段のメモリに記憶する(N読み)。   Immediately after that, the first row all column pixels are selected (not shown), and the first row N reading pulse is changed from “L” → “H” → “L”, so that Vcfd for the first row all columns is set. The data is stored in the subsequent memory through the vertical output line (Vline) 106 (N reading).

その後T2のタイミングでPtx1_1、Ptx2_1パルスを“L”→“H”→“L”とすることで、1行目のTx1、Tx2をオン/オフして1行目全列分のPD101で発生した電荷Qをフローティングディフュージョン(Cfd)107と画素メモリ(Cm)109に完全転送する。   After that, by changing the Ptx1_1 and Ptx2_1 pulses from “L” to “H” to “L” at the timing of T2, the Tx1 and Tx2 in the first row are turned on / off and generated in the PD 101 for all columns in the first row. The charge Q is completely transferred to the floating diffusion (Cfd) 107 and the pixel memory (Cm) 109.

このときの電荷Qはフローティングディフュージョン容量Cfdと画素メモリ容量Cmで容量分割されることで、Vcfd電位とVcm電位となる。但し、ここではPD101はリセットされて間もないのでほとんど電荷蓄積されておらず、Qpd、Vcfd、Vcmはほぼリセットされたときと等価であり、その様子を図2のQpd、Vcfd、Vcmで示している。   The charge Q at this time is divided into a floating diffusion capacitor Cfd and a pixel memory capacitor Cm, and becomes a Vcfd potential and a Vcm potential. However, since the PD 101 has just been reset, almost no charge is accumulated, and Qpd, Vcfd, and Vcm are almost equivalent to those when reset, and this is indicated by Qpd, Vcfd, and Vcm in FIG. ing.

1行目のPD101の電荷が完全転送された直後から、1行目のPD101は次の蓄積が開始されている。   Immediately after the charge of the PD 101 in the first row is completely transferred, the next accumulation in the PD 101 in the first row is started.

その直後S読みパルスを“L”→“H”→“L”とすることで、1行目全列分のVcfdを垂直出力線(Vline)106を介して後段の別メモリに記憶する(S読み)。   Immediately thereafter, the S reading pulse is changed from “L” → “H” → “L”, and Vcfd for the first column and all the columns is stored in another memory at the subsequent stage via the vertical output line (Vline) 106 (S reading).

その後、後段の処理回路(不図示)でS読み信号−N読み信号の演算を行いながら、水平シフトレジスタパルスφPHにより一行のすべての画素信号(n列分)を更に後段の処理回路(不図示)に送る。   Thereafter, while the S-reading signal-N-reading signal is calculated by the subsequent processing circuit (not shown), all the pixel signals (for n columns) in one row are further processed by the horizontal shift register pulse φPH (not shown). )

1行目の信号転送が終了すると2行目が選択され(不図示)、2行目のN読みパルスを“L”→“H”→“L”とすることで、1行目全列分のVcfdを垂直出力線(Vline)106を介して後段のメモリに記憶する(N読み)。その後Ptx1_2、Ptx2_2パルスを“L”→“H”→“L”とすることで、2行目のTx1、Tx2をオン/オフして2行目全列分のPD101で発生した電荷Qをフローティングディフュージョン(Cfd)107と画素メモリ(Cm)109に完全転送する。   When the signal transfer of the first row is completed, the second row is selected (not shown), and the N-reading pulse of the second row is changed from “L” to “H” to “L”, so that all columns in the first row Vcfd is stored in the subsequent memory via the vertical output line (Vline) 106 (N reading). After that, by changing the Ptx1_2 and Ptx2_2 pulses from “L” → “H” → “L”, the Tx1 and Tx2 in the second row are turned on / off, and the charge Q generated in the PD101 for the entire second row is floating. Completely transferred to the diffusion (Cfd) 107 and the pixel memory (Cm) 109.

2行目のPD101の電荷が完全転送された直後から、2行目のPD101は次の蓄積が開始されている。   Immediately after the charge of the PD 101 in the second row is completely transferred, the next accumulation in the PD 101 in the second row is started.

その直後S読みパルスを“L”→“H”→“L”とすることで、2行目全列分のVcfdを垂直出力線(Vline)106を介して後段の別メモリに記憶する(S読み)。   Immediately thereafter, the S reading pulse is changed from “L” → “H” → “L”, so that the Vcfd for the second row and all the columns is stored in another memory in the subsequent stage via the vertical output line (Vline) 106 (S reading).

その後、後段の処理回路(不図示)でS読み信号−N読み信号の演算を行いながら、水平シフトレジスタパルスφPHにより一行のすべての画素信号(n列分)を更に後段の処理回路(不図示)に送る。   Thereafter, while the S-reading signal-N-reading signal is calculated by the subsequent processing circuit (not shown), all the pixel signals (for n columns) in one row are further processed by the horizontal shift register pulse φPH (not shown). )

この動作を1行目からm行目まで繰り返すことで、撮像素子全画素の信号を読みだす。図2では2本の斜線でその動作を省略しており、ここまでが1stフレームの動作である。   By repeating this operation from the first line to the m-th line, signals of all pixels of the image sensor are read out. In FIG. 2, the operation is omitted with two diagonal lines, and the operation up to this point is the operation of the 1st frame.

次に、T3のタイミングでPres_1パルスのみを“L”→“H”→“L”とすることで、1行目全列分のTresをオン/オフしてCfd107を電源VDDに接続/切り離しすることでリセットする。そのときPD101は蓄積が継続され、Cm109はリセットされていない。従って、Vcfd電位はVDDに応じた所定電位になるが、Vcmは前フレームの電位がそのまま残っている。但し、前フレームでVcmはほとんどリセット状態であったのでここでもリセット状態とほぼ等価の状態である。   Next, only Pres_1 pulse is changed from “L” to “H” to “L” at the timing of T3 to turn on / off Tres for all columns in the first row to connect / disconnect Cfd107 to / from power supply VDD. To reset. At that time, the PD 101 continues to accumulate, and the Cm 109 is not reset. Therefore, the Vcfd potential becomes a predetermined potential corresponding to VDD, but the potential of the previous frame remains as it is for Vcm. However, since Vcm is almost reset in the previous frame, it is almost equivalent to the reset state here.

その直後にN読みパルスを“L”→“H”→“L”とすることで、1行目全列分のVcfdを垂直出力線(Vline)106を介して後段のメモリに記憶する(N読み)。   Immediately thereafter, the N reading pulse is changed from “L” → “H” → “L”, so that Vcfd for the first row and all columns is stored in the subsequent memory via the vertical output line (Vline) 106 (N reading).

その後T4のタイミングでPtx1_1、Ptx2_1パルスを“L”→“H”→“L”とすることで、1行目全列分のTx1、Tx2をオン/オフしてPD101で発生した電荷Q1をフローティングディフュージョン(Cfd)107と画素メモリ(Cm)109に完全転送する。   After that, by changing the Ptx1_1 and Ptx2_1 pulses from “L” to “H” to “L” at the timing of T4, the charge Q1 generated in the PD 101 is floated by turning on and off Tx1 and Tx2 for all columns in the first row. Completely transferred to the diffusion (Cfd) 107 and the pixel memory (Cm) 109.

このときCm109はリセットされていないので、Cfd、Cm上では前フレームの電荷Qの一部 Q×(Cm/(Cfd+Cm)) と新たに蓄積された電荷Q1が足し合わされた電荷が容量分割された電位で収束し、その様子を図2のVcfd、Vcmで示している。但し、前フレームでPD101の電荷Qはほとんどリセット状態であったのでCm109もリセット状態とほぼ等価の状態であり、新たに蓄積された電荷Q1がそのままCfdとCmに振り分けられることになる。   At this time, since Cm 109 is not reset, a part of the charge Q of the previous frame Q × (Cm / (Cfd + Cm)) and the newly accumulated charge Q1 are added on Cfd and Cm. Convergence is caused by the potential, and this state is indicated by Vcfd and Vcm in FIG. However, since the charge Q of the PD 101 was almost in the reset state in the previous frame, the Cm 109 is almost equivalent to the reset state, and the newly accumulated charge Q1 is directly distributed to Cfd and Cm.

1行目のPD101の電荷が完全転送された直後から、1行目のPD101は次の蓄積が開始されている。   Immediately after the charge of the PD 101 in the first row is completely transferred, the next accumulation in the PD 101 in the first row is started.

その直後S読みパルスを“L”→“H”→“L”とすることで、1行目全列分のVcfdを垂直出力線(Vline)106を介して後段の別メモリに記憶する(S読み)。   Immediately thereafter, the S reading pulse is changed from “L” → “H” → “L”, and Vcfd for the first column and all the columns is stored in another memory at the subsequent stage via the vertical output line (Vline) 106 (S reading).

その後の処理は、1stフレームと同様に後段の処理回路(不図示)でS読み信号−N読み信号の演算を行いながら、水平シフトレジスタパルスφPHにより一行のすべての画素信号(n列分)を更に後段の処理回路(不図示)に送る。   Subsequent processing is similar to the 1st frame. While the S reading signal-N reading signal is calculated by a subsequent processing circuit (not shown), all the pixel signals (for n columns) in one row are output by the horizontal shift register pulse φPH. Further, it is sent to a subsequent processing circuit (not shown).

1行目信号の水平転送中にPres_2パルスのみを“L”→“H”→“L”とすることで、2行目全列分のTresをオン/オフしてCfd107を電源VDDに接続/切り離しすることでリセットし、1行目信号の水平転送が終了すると2行目が選択され(不図示)、1行目と同様に、N読み、PD電荷完全転送、S読み、水平転送の一連の動作を行う。以降の説明は省略するが、1stフレームと同様の動作が行われるものとする。図2では2本の斜線でその動作を省略しており、ここまでが2ndフレームの動作である。   Only the Pres_2 pulse is changed from “L” to “H” to “L” during horizontal transfer of the first row signal, thereby turning on / off Tres for all the second row columns and connecting Cfd 107 to the power supply VDD / When the horizontal transfer of the first line signal is completed, the second line is selected (not shown). As with the first line, a series of N reading, PD charge complete transfer, S reading, and horizontal transfer is performed. Perform the operation. Although the following description is omitted, it is assumed that the same operation as the 1st frame is performed. In FIG. 2, the operation is omitted with two oblique lines, and the operation up to this point is the operation of the 2nd frame.

次に、T5のタイミングでPres_1パルスのみを“L”→“H”→“L”とすることで、1行目全列分のTresをオン/オフしてCfd107を電源VDDに接続/切り離しすることでリセットする。そのときPD101は蓄積が継続され、Cm109はリセットされていない。従って、Vcfd電位はVDDに応じた所定電位になるが、Vcmは前フレームの電位がそのまま残っている。   Next, only Pres_1 pulse is changed from “L” to “H” to “L” at the timing of T5 to turn on / off Tres for all columns in the first row to connect / disconnect Cfd107 to / from power supply VDD. To reset. At that time, the PD 101 continues to accumulate, and the Cm 109 is not reset. Therefore, the Vcfd potential becomes a predetermined potential corresponding to VDD, but the potential of the previous frame remains as it is for Vcm.

その直後にN読みパルスを“L”→“H”→“L”とすることで、1行目全列分のVcfdを垂直出力線(Vline)106を介して後段のメモリに記憶する(N読み)。   Immediately thereafter, the N reading pulse is changed from “L” → “H” → “L”, so that Vcfd for the first row and all columns is stored in the subsequent memory via the vertical output line (Vline) 106 (N reading).

その後T6のタイミングでPtx1_1、Ptx2_1パルスを“L”→“H”→“L”とすることで、1行目全列分のTx1、Tx2をオン/オフしてPD101で発生した電荷Q2をフローティングディフュージョン(Cfd)107と画素メモリ(Cm)109に完全転送する。   After that, Ptx1_1 and Ptx2_1 pulses are changed from “L” to “H” to “L” at the timing of T6 to turn on / off Tx1 and Tx2 for all the columns in the first row and to float the charge Q2 generated in the PD101. Completely transferred to the diffusion (Cfd) 107 and the pixel memory (Cm) 109.

このときCm109はリセットされていないので、Cfd、Cm上では前フレームの電荷Q1の一部 Q1×(Cm/(Cfd+Cm)) と新たに蓄積された電荷Q2が足し合わされた電荷が容量分割された電位で収束し、その様子を図2のVcfd、Vcmで示している。   At this time, since Cm 109 is not reset, the charge obtained by adding a part Q1 × (Cm / (Cfd + Cm)) of the charge Q1 of the previous frame and the newly accumulated charge Q2 is divided on Cfd and Cm. Convergence is caused by the potential, and this state is indicated by Vcfd and Vcm in FIG.

1行目のPD101の電荷が完全転送された直後から、1行目のPD101は次の蓄積が開始されている。   Immediately after the charge of the PD 101 in the first row is completely transferred, the next accumulation in the PD 101 in the first row is started.

その直後S読みパルスを“L”→“H”→“L”とすることで、1行目全列分のVcfdを垂直出力線(Vline)106を介して後段の別メモリに記憶する(S読み)。   Immediately thereafter, the S reading pulse is changed from “L” → “H” → “L”, and Vcfd for the first column and all the columns is stored in another memory at the subsequent stage via the vertical output line (Vline) 106 (S reading).

その後の処理は、1stフレームと同様に後段の処理回路(不図示)でS読み信号−N読み信号の演算を行いながら、水平シフトレジスタパルスφPHにより一行のすべての画素信号(n列分)を更に後段の処理回路(不図示)に送る。   Subsequent processing is similar to the 1st frame. While the S reading signal-N reading signal is calculated by a subsequent processing circuit (not shown), all the pixel signals (for n columns) in one row are output by the horizontal shift register pulse φPH. Further, it is sent to a subsequent processing circuit (not shown).

1行目信号の水平転送が終了すると2行目が選択され(不図示)、2ndフレームと同様の動作が行われる。図2では2本の斜線でその動作を省略しており、ここまでが3rdフレームの動作である。   When the horizontal transfer of the first row signal is completed, the second row is selected (not shown), and the same operation as the 2nd frame is performed. In FIG. 2, the operation is omitted with two oblique lines, and the operation up to this point is the operation of the 3rd frame.

以降、これら動作を繰り返せば、T6のタイミング以降で、
前フレームの総合電荷×(Cm/(Cfd+Cm))
が必ず加算されることになる。このことはつまり残像効果を出していることになる。
Thereafter, if these operations are repeated, after the timing of T6,
Total charge of previous frame x (Cm / (Cfd + Cm))
Will always be added. This means that an afterimage effect is produced.

具体的には2ndフレーム目以降でCm109をリセットしていないことでこの効果を出している。   Specifically, this effect is obtained by not resetting Cm109 in the second and subsequent frames.

図3(b)は上記図1のCMOS型撮像装置で残像効果を出さない制御を行うタイミングチャートであり、図2との違いは、2ndフレーム目以降でPres_1、Pres_2パルスを“L”→“H”→“L”とするタイミングで、Ptx2_1、Ptx2_2を“L”→“H”→“L”とすることで、Cm109、Cfd107をそれぞれリセットしている。そのため図2のように残像効果は得られず、Vfdはフレーム毎にPD101で蓄積された電荷のみに応じた電位となる。   FIG. 3B is a timing chart for performing control that does not produce an afterimage effect in the CMOS type image pickup apparatus of FIG. 1. The difference from FIG. 2 is that the Pres_1 and Pres_2 pulses are changed from “L” to “ By changing Ptx2_1 and Ptx2_2 from “L” to “H” to “L” at the timing of “H” → “L”, Cm109 and Cfd107 are respectively reset. Therefore, the afterimage effect cannot be obtained as shown in FIG. 2, and Vfd becomes a potential corresponding to only the charge accumulated in the PD 101 for each frame.

図1の画素構成で、図2の駆動方法では残像効果を得られ、図3(b)の駆動方法では残像効果を得られないことから、後述するように撮像装置の用途に応じて(例えば静止画モードや動画モード)使い分けることが可能である。   With the pixel configuration of FIG. 1, the afterimage effect can be obtained by the driving method of FIG. 2, and the afterimage effect cannot be obtained by the driving method of FIG. 3B. (Still image mode and movie mode) can be used properly.

ここで、図2の駆動方法で被写体構図が固定の場合は、Vfdは前フレームの電荷の影響を受け不自然な変化をし続けるが、Cfd > Cmの関係にすることでVfdの不自然な変化を極力防止できる。   Here, when the subject composition is fixed by the driving method of FIG. 2, Vfd continues to change unnaturally due to the influence of the charge of the previous frame, but by making the relationship Cfd> Cm, Vfd is unnatural. Change can be prevented as much as possible.

次にデジタルカメラなどの撮像装置における動作についてについて説明する。   Next, the operation of the imaging apparatus such as a digital camera will be described.

図7はデジタルカメラなどの撮像装置の構成を示すブロック図である。同図において701は撮像素子でありCCDまたはCMOSセンサが使用される。   FIG. 7 is a block diagram illustrating a configuration of an imaging apparatus such as a digital camera. In the figure, reference numeral 701 denotes an image sensor, and a CCD or CMOS sensor is used.

702は撮像素子からの信号を増幅しAD変換等を行う信号処理回路AFEであり後述するタイミング発生回路704からタイミングなどを受け取りそれに従って動作する。703はDSP(DigitalSignalProseccer)であり、信号処理回路702からのデータに対して各種補正処理等を行なう。   Reference numeral 702 denotes a signal processing circuit AFE that amplifies a signal from the image sensor and performs AD conversion and the like. Reference numeral 703 denotes a DSP (Digital Signal Proseccer) that performs various correction processes on the data from the signal processing circuit 702.

またDSP703では、ROM706、RAM707等各種メモリの制御、記録媒体708への映像データの書き込み処理が行なわれる。   The DSP 703 controls various memories such as the ROM 706 and the RAM 707 and writes video data to the recording medium 708.

704は、撮像素子701、信号処理回路702、DSP703にクロック信号や制御信号を供給するタイミング発生回路であるTG(TimingGenerator)であり、CPU705により制御される。   Reference numeral 704 denotes a TG (Timing Generator) that is a timing generation circuit that supplies a clock signal and a control signal to the image sensor 701, the signal processing circuit 702, and the DSP 703, and is controlled by the CPU 705.

705はDSP703、TG704の制御、及び測光・測距など不図示の各部を使ったカメラ機能の制御を行なうCPUである。709〜711の各スイッチが接続され、それぞれの状態に応じた処理を実行する。   Reference numeral 705 denotes a CPU that controls the DSP 703 and TG 704 and controls camera functions using various parts (not shown) such as photometry and distance measurement. Each of the switches 709 to 711 is connected, and processing corresponding to each state is executed.

706はカメラの制御プログラムや補正テーブルなどを記憶するROMである。707はDSP703で処理される映像データや補正データを一時的に記憶するRAMである。RAM707はROM706より高速のアクセスが可能である。   A ROM 706 stores a camera control program, a correction table, and the like. Reference numeral 707 denotes a RAM that temporarily stores video data and correction data processed by the DSP 703. The RAM 707 can be accessed at a higher speed than the ROM 706.

708は撮影された映像を保存するコンパクトフラッシュ(登録商標)カード(以下CF)等の記録媒体であり、不図示のコネクタを介してカメラと接続される。   Reference numeral 708 denotes a recording medium such as a compact flash (registered trademark) card (hereinafter referred to as “CF”) that stores captured images, and is connected to a camera via a connector (not shown).

709はカメラを起動させるための電源スイッチ、710は測光処理、測距処理、被写体映像をリアルタイムに外部に表示する所謂EVF動作等の撮影準備動作開始を指示するシャッタースイッチSW1、711は不図示のミラー及びシャッターを駆動し、撮像素子701から読み出した信号を信号処理回路702、DSP703を介して記録媒体708に書き込む一連の撮像動作の開始を指示するシャッタースイッチSW2である。712はカメラの撮影モード(例えば連続撮影(動画)モード、単写モード、ストロボ発光モードなど)を指示するためのモードダイアルスイッチ、713は被写体までの距離を測定するための測距回路、714は被写体輝度を測定するための測光回路、715は撮影した映像を外部に表示するための表示装置である。   709 is a power switch for starting the camera, 710 is photometry processing, distance measurement processing, and shutter switches SW1 and 711 for instructing start of photographing preparation operation such as so-called EVF operation for displaying the subject image in real time are not shown. A shutter switch SW2 that drives a mirror and a shutter and instructs the start of a series of imaging operations to write a signal read from the imaging device 701 to the recording medium 708 via the signal processing circuit 702 and the DSP 703. Reference numeral 712 denotes a mode dial switch for instructing a camera shooting mode (for example, continuous shooting (moving image) mode, single shooting mode, strobe light emission mode, etc.), 713 denotes a distance measuring circuit for measuring the distance to the subject, and 714 A photometric circuit 715 for measuring subject luminance is a display device for displaying a photographed image on the outside.

図8は図1の撮像素子を用いた図7の構成の撮像装置の動作を説明するフローチャートである。   FIG. 8 is a flowchart for explaining the operation of the image pickup apparatus having the configuration of FIG. 7 using the image pickup element of FIG.

まずステップ801で709電源スイッチがONかどうかを判定し、OFFであればステップ801を繰り返す。ONであればステップ802で撮影準備動作を開始させるスイッチ710SW1がONかどうかを判定する。OFFであればステップ801へ戻り、ONであればステップ803へ移行する。   First, in step 801, it is determined whether or not the 709 power switch is ON. If it is OFF, step 801 is repeated. If it is ON, it is determined in step 802 whether or not the switch 710SW1 for starting the shooting preparation operation is ON. If it is OFF, the process returns to step 801, and if it is ON, the process proceeds to step 803.

ステップ803では、測距回路713により被写体までの距離を測定するとともに、測光回路714で被写体の輝度を測定する。続くステップ804で不図示のメカシャッタ開き撮像素子に光を入射させた状態にする。   In step 803, the distance to the subject is measured by the distance measuring circuit 713 and the luminance of the subject is measured by the photometric circuit 714. In the next step 804, light is made incident on an unillustrated mechanical shutter opening image pickup device.

その後ステップ805では、ステップ803の測光結果が被写体輝度があらかじめ設定された輝度より暗い場合は、星を含む夜景撮影であると判断しステップ806へ移行し図2で説明した画素メモリをリセットせず残像効果を出す駆動方法(第2のモード)で蓄積及び読み出しを行う。ステップ805で被写体輝度が明るい場合は夜景以外の被写体の撮影と判断しステップ807に移行し、図3(b)で説明した画素メモリをリセットし残像効果を出さない駆動方法(第1のモード)で蓄積及び読み出しを行う。   Thereafter, in step 805, if the photometric result in step 803 is darker than the preset luminance, it is determined that the night scene shooting includes a star and the process proceeds to step 806, and the pixel memory described in FIG. 2 is not reset. Accumulation and readout are performed by a driving method (second mode) that produces an afterimage effect. If the subject brightness is bright in step 805, it is determined that the subject is photographed except for the night scene, and the process proceeds to step 807, where the pixel memory described in FIG. 3B is reset and the afterimage effect is not produced (first mode). Accumulation and readout are performed at.

次のステップ808で外部表示装置715への映像表示を行い、ステップ809では静止画撮影を開始させるためのスイッチ711SW2がONされているかどうかを判定し、OFFであれば、ステップ802へ戻り次のフレームの動作に移る。つまり、ステップ802〜ステップ809までの動作で、撮影と表示を連続的に行う所謂EVF動作を行っている。   In the next step 808, video is displayed on the external display device 715. In step 809, it is determined whether or not the switch 711SW2 for starting still image shooting is ON. If it is OFF, the process returns to step 802 to return to the next. Move on to frame operation. That is, the operation from step 802 to step 809 performs a so-called EVF operation in which shooting and display are continuously performed.

ステップ809でスイッチ711SW2がONと判定されるとステップ810に移行し、前記ステップ803で得られた測光、測距情報を基に静止画として最適な露出やピント位置で、撮像素子の蓄積を図3(b)で説明した画素メモリをリセットし残像効果を出さない駆動方法(第1のモード)で行う。ここでは静止画撮影なので、まずメカシャッタを一旦閉じた上で図3(b)の駆動を開始し、1stフレーム目の動作を行い、測光情報を基に全行の蓄積期間中に不図示のメカシャッタを開き、ステップ811で所定の露光量に達したところで不図示のメカシャッタを閉じる。   If it is determined in step 809 that the switch 711SW2 is ON, the process proceeds to step 810. Based on the photometry and distance measurement information obtained in step 803, the image sensor is stored with the optimum exposure and focus position as a still image. The pixel memory described in 3 (b) is reset to perform the driving method (first mode) that does not produce an afterimage effect. Since this is still image shooting, the mechanical shutter is first closed and then the drive of FIG. 3B is started, and the operation of the first frame is performed. Based on the photometric information, the mechanical shutter (not shown) is stored during the accumulation period of all rows. When a predetermined exposure amount is reached in step 811, a mechanical shutter (not shown) is closed.

その後ステップ812で図3(b)の2フレーム目の動作(第1のモード)を行うことで全画素読み出しを行い、ステップ813で外部表示装置715への映像表示を行い、ステップ814で静止画映像信号を708記録媒体に記録して終了する。   Thereafter, in step 812, all the pixels are read out by performing the operation (first mode) of the second frame in FIG. 3B. In step 813, the image is displayed on the external display device 715. In step 814, the still image is displayed. The video signal is recorded on the 708 recording medium and the process ends.

つまりステップ802〜809では、被写体(周囲)輝度が暗い場合は星を含む夜景撮影と判断し、このとき所謂EVF動作が行われていたら、撮影構図を変化させたときに主被写体を見失う可能性があるものとして、残像効果を出す駆動方法(第2のモード)で蓄積読み出しを行うようにしているため、主被写体の追跡が容易となる。   That is, in steps 802 to 809, when the subject (ambient) brightness is low, it is determined that the night scene shooting includes stars. If so-called EVF operation is performed at this time, the main subject may be lost when the shooting composition is changed. As a result, accumulation and readout are performed by a driving method (second mode) that produces an afterimage effect, so that the main subject can be easily tracked.

また、被写体(周囲)輝度が明るい場合や静止画撮影の場合は残像効果を出さないように駆動する(第1のモード)ため前フレームの影響を受けない自然な画像を得ることができる。   In addition, when the subject (ambient) brightness is bright or when shooting a still image, driving is performed so as not to produce an afterimage effect (first mode), so that a natural image that is not affected by the previous frame can be obtained.

ここで、ステップ809でスイッチ711SW2を静止画撮影を開始させるためのスイッチとしているが、スイッチ711は動画記録を開始させるスイッチであるとしても良い。つまり所謂EVF動作の時は被写体状況(輝度)によって残像効果を出したり出さなかったりするが、動画記録時には残像効果を出さない駆動方法(第1のモード)で蓄積読み出しを行うようにすることで、記録された映像は前フレームの影響を受けない自然な映像にすることができる。   Here, although the switch 711SW2 is a switch for starting still image shooting in step 809, the switch 711 may be a switch for starting moving image recording. In other words, during so-called EVF operation, an afterimage effect may or may not be produced depending on the subject situation (brightness), but accumulation and readout are performed by a driving method (first mode) that does not produce an afterimage effect during moving image recording. The recorded video can be a natural video that is not affected by the previous frame.

また、残像効果を持たせる駆動を所謂EVF動作中にや、被写体輝度が暗い場合のみに限定することで、通常は残像効果の無い自然な映像を提供することが可能である。   In addition, it is possible to provide a natural image that normally has no afterimage effect by limiting the drive to give an afterimage effect to a so-called EVF operation or only when the subject brightness is low.

[実施例2]
図4は本発明の撮像装置の第2の実施形態を示した図であり、CMOS型固体撮像装置の画素セルPixelの構成例を示す回路図である。
[Example 2]
FIG. 4 is a diagram showing a second embodiment of the imaging device of the present invention, and is a circuit diagram showing a configuration example of a pixel cell Pixel of a CMOS type solid-state imaging device.

同図の401〜407までは図1の101〜107と同じであるので説明を省略する。   Since the steps 401 to 407 in the figure are the same as the steps 101 to 107 in FIG.

フローティングディフュージョン(Cfd)407と並列に転送MOSトランジスタ(Tx2、Tx3、Tx4)408、410、412を介して画素メモリ(Cm2、Cm3、Cm4)409、411、413が接続されており、各画素メモリの容量は Cm2 < Cm3 < Cm4 である。   Pixel memories (Cm2, Cm3, Cm4) 409, 411, 413 are connected to the floating diffusion (Cfd) 407 in parallel with transfer MOS transistors (Tx2, Tx3, Tx4) 408, 410, 412. The capacity of Cm2 <Cm3 <Cm4.

また全画素共通のSI_Data信号は画素メモリを選択するためのデータで、selector417に入力され、その出力tx2、tx3、tx4と転送信号ptx2がANDゲート414、415、416に入力されることで画素メモリCm2〜Cm4が選択的に接続される。   The SI_Data signal common to all the pixels is data for selecting a pixel memory, and is input to the selector 417, and the output tx2, tx3, tx4 and the transfer signal ptx2 are input to the AND gates 414, 415, 416, and the pixel memory. Cm2 to Cm4 are selectively connected.

第1〜第4の行選択線ptx1、 pres、psel、ptx2は、図1と同様の構成で信号が入力され、図3(a)と同様の信号が入力される。   Signals are input to the first to fourth row selection lines ptx1, pres, psel, and ptx2 in the same configuration as in FIG. 1, and the same signals as in FIG.

図4の構成においても、図2の駆動方法では残像効果を得られ、図3(b)の駆動方法では残像効果を得られないことから、後述するように撮像装置の用途に応じて(例えば静止画モードや動画モード)使い分けることが可能である。   Also in the configuration of FIG. 4, the afterimage effect can be obtained by the driving method of FIG. 2, and the afterimage effect cannot be obtained by the driving method of FIG. (Still image mode and movie mode) can be used properly.

また、画素メモリCm2、Cm3、Cm4のどれを選択するかで、残像量をコントロールすることができるため、例えば製造時のメモリ容量のばらつきを抑え一定の残像効果を得るためや、状況に応じて残像効果を変化させたりすることが可能である。   In addition, since the amount of afterimage can be controlled by selecting which of the pixel memories Cm2, Cm3, and Cm4, for example, in order to obtain a certain afterimage effect while suppressing variations in memory capacity during manufacturing, and depending on the situation It is possible to change the afterimage effect.

[実施例3]
図5は本発明の撮像装置の第3の実施形態を示した図であり、CMOS型固体撮像装置の画素セルPixelの構成例を示す回路図である。
[Example 3]
FIG. 5 is a diagram showing a third embodiment of the imaging device of the present invention, and is a circuit diagram showing a configuration example of a pixel cell Pixel of a CMOS type solid-state imaging device.

光信号電荷を発生するフォトダイオード(PD)501は、この例ではアノード側が接地されている。フォトダイオード(PD)501のカソード側は、転送MOSトランジスタ(Tx1)502、(Tx2)508を介してフローティングディフュージョン(Cfd)507および増幅MOSトランジスタ(Tsf)504のゲートに接続されている。また、上記フローティングディフュージョン(Cfd)507および増幅MOSトランジスタ(Tsf)504のゲート電位は、リセットMOSトランジスタ(Tres1)503により共通電源(VDD)とショートされることで固定電位にリセットされる。また、上記フォトダイオード(PD)501は、リセットMOSトランジスタ(Tres2)510により共通電源(VDD)とショートされることで蓄積電荷をリセットされる。さらに、上記増幅MOSトランジスタ(Tsf)504は、ドレインが電源VDDに接続され、ソースが選択MOSトランジスタ(Tsel)505のドレインに接続されている。また、選択MOSトランジスタ(Tsel)505のソースは、同一列で共通な垂直出力線(Vline)506に接続されることで画素出力される。更に、転送MOSトランジスタ(Tx1)502、(Tx2)508の間に画素メモリ(Cm)509が接続されていて、転送MOSトランジスタ(Tx2)508をオンさせることで、画素メモリ(Cm)509が上記フローティングディフュージョン(Cfd)507と並列に接続できるようになっている。また破線で囲まれた部分は1つの画素を構成しており、撮像装置内にはm行×n列の画素が配置されている。   In this example, the photodiode (PD) 501 that generates the optical signal charge is grounded on the anode side. The cathode side of the photodiode (PD) 501 is connected to the gates of the floating diffusion (Cfd) 507 and the amplification MOS transistor (Tsf) 504 via transfer MOS transistors (Tx1) 502 and (Tx2) 508. The gate potentials of the floating diffusion (Cfd) 507 and the amplification MOS transistor (Tsf) 504 are reset to a fixed potential by being short-circuited to the common power supply (VDD) by the reset MOS transistor (Tres1) 503. The photodiode (PD) 501 is reset with accumulated charge by being short-circuited with a common power supply (VDD) by a reset MOS transistor (Tres2) 510. Further, the amplification MOS transistor (Tsf) 504 has a drain connected to the power supply VDD and a source connected to the drain of the selection MOS transistor (Tsel) 505. Further, the source of the selection MOS transistor (Tsel) 505 is connected to a common vertical output line (Vline) 506 in the same column, thereby outputting a pixel. Further, the pixel memory (Cm) 509 is connected between the transfer MOS transistors (Tx1) 502 and (Tx2) 508, and the pixel memory (Cm) 509 is turned on by turning on the transfer MOS transistor (Tx2) 508. A floating diffusion (Cfd) 507 can be connected in parallel. A portion surrounded by a broken line constitutes one pixel, and pixels of m rows × n columns are arranged in the imaging apparatus.

つまり図1との差は、転送MOSトランジスタ(Tx2)508、画素メモリ(Cm)509の配置の違いと、フォトダイオード(PD)501のカソード側に専用のリセットMOSトランジスタ(Tres2)510及びその制御線Pres2を配置している点である。   That is, the difference from FIG. 1 is the difference in the arrangement of the transfer MOS transistor (Tx2) 508 and the pixel memory (Cm) 509, and the dedicated reset MOS transistor (Tres2) 510 on the cathode side of the photodiode (PD) 501 and its control. This is a point where the line Pres2 is arranged.

図6は上記図5のCMOS型撮像装置で残像効果を出す場合と残像効果を出さない場合(Ptx2破線)の制御を行うタイミングチャートである。   FIG. 6 is a timing chart for controlling when the afterimage effect is produced and when the afterimage effect is not produced (Ptx2 broken line) in the CMOS image pickup apparatus of FIG.

図3との差は、図5でフォトダイオード(PD)501のカソード側に専用のリセットMOSトランジスタ(Tres2)510及びその制御線Pres2を配置しているので、Pres2パルスを追加している点であり、その他のパルスは図3と同じ駆動方法なので説明を省略する。   The difference from FIG. 3 is that a dedicated reset MOS transistor (Tres2) 510 and its control line Pres2 are arranged on the cathode side of the photodiode (PD) 501 in FIG. The other pulses are the same drive method as in FIG.

Pres2パルスは1stフレームのみPres1_1、Pres1_2と同じタイミングで“L”→“H”→“L”とすることで、PD501、Cm509、Cfd507をそれぞれリセットさせている。   In the Pres2 pulse, PD501, Cm509, and Cfd507 are respectively reset by changing "L" → "H" → "L" at the same timing as Pres1_1 and Pres1_2 for the first frame.

このようなタイミングで駆動することで、図1の構成と同様に残像効果を出したり残像効果を出さなかったりすることができる。   By driving at such timing, it is possible to produce an afterimage effect or no afterimage effect as in the configuration of FIG.

701:撮像素子
702:AFE(アナログフロントエンド)
703:DSP(DigitalSignalProseccer)
704:タイミング発生回路
705:CPU
506:ROM
707:RAM
708:記録媒体
709:電源スイッチ
510:シャッタースイッチSW1
711:シャッタースイッチSW2
712:モードダイアル
713:測距回路
714:測光回路
715:表示装置
101、401、501:フォトダイオード
102、103、104、105、108、402、403、404、405、408、410、412、502、503、404、505、508、510:MOSトランジスタ
107、407、507:フローティングディフュージョン
109、409、411、413、509:画素メモリ
506:垂直出力線
701: Image sensor 702: AFE (analog front end)
703: DSP (DigitalSignalProseccer)
704: Timing generation circuit 705: CPU
506: ROM
707: RAM
708: Recording medium 709: Power switch 510: Shutter switch SW1
711: Shutter switch SW2
712: Mode dial 713: Distance measuring circuit 714: Photometric circuit 715: Display device
101, 401, 501: Photodiode 102, 103, 104, 105, 108, 402, 403, 404, 405, 408, 410, 412, 502, 503, 404, 505, 508, 510: MOS transistors 107, 407, 507: floating diffusion 109, 409, 411, 413, 509: pixel memory 506: vertical output line

Claims (4)

光を受光して光電荷を生成し蓄積するフォトダイオードと、前記フォトダイオードに接続され前記光電荷を転送する転送トランジスタと、前記転送トランジスタに接続された前記光電荷を蓄積する蓄積容量とを備え、
前記フォトダイオードが光電荷を蓄積中に前記蓄積容量に蓄積された電荷のリセットを実行する第1の駆動モードと、
前記フォトダイオードが光電荷を蓄積中に前記蓄積容量に蓄積された電荷のリセットを非実行する第2の駆動モードとを有することを特徴とする撮像装置。
A photodiode that receives light to generate and store a photocharge, a transfer transistor that is connected to the photodiode and transfers the photocharge, and a storage capacitor that is connected to the transfer transistor and stores the photocharge. ,
A first drive mode for executing reset of the charge accumulated in the storage capacitor while the photodiode is accumulating photoelectric charge;
An image pickup apparatus comprising: a second drive mode in which resetting of charge accumulated in the storage capacitor is not executed while the photodiode is accumulating photoelectric charge.
前記光電荷を蓄積する容量の異なる複数の蓄積容量を有し、前記複数の蓄積容量を選択する選択手段を有することを特徴とする、請求項1に記載の撮像装置。 The imaging apparatus according to claim 1, further comprising: a plurality of storage capacitors having different capacities for storing the photoelectric charges, and selection means for selecting the plurality of storage capacitors. 前記撮像装置は、前記フォトダイオードが光電荷を蓄積した信号を読み出すとともに、読み出された信号を画像として表示する手段と、
前記信号のうち1フレームのみを読み出し表示する静止画撮影モードと
前記信号の読み出しと表示を連続した複数のフレームで繰り返す動画撮影モードとを有し
前記動画撮影モードの時に前記第2の駆動モードで駆動することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の撮像装置。
The imaging apparatus reads out a signal in which the photodiode accumulates photocharges, and displays the read signal as an image;
There is a still image shooting mode in which only one frame of the signal is read and displayed, and a moving image shooting mode in which the reading and display of the signal are repeated in a plurality of consecutive frames. The imaging apparatus according to claim 1, wherein the imaging apparatus is driven.
前記撮像装置は、被写体を含む周囲輝度を測定する手段を有し、周囲輝度が所定の輝度よりも暗い場合に前記第2の駆動モードで駆動することを特徴とする請求項1乃至請求項3の何れか1項に記載の撮像装置。
4. The imaging apparatus according to claim 1, further comprising means for measuring ambient brightness including a subject, and driving in the second drive mode when the ambient brightness is darker than a predetermined brightness. The imaging device according to any one of the above.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013165416A (en) * 2012-02-13 2013-08-22 Nikon Corp Imaging apparatus
KR20150032206A (en) * 2013-09-17 2015-03-25 캐논 가부시끼가이샤 Image sensor and image capturing apparatus
WO2019223514A1 (en) * 2018-05-24 2019-11-28 北京金山安全软件有限公司 Method and apparatus for making ghosting special effect for movie, and electronic device and medium
CN111757025A (en) * 2019-03-28 2020-10-09 群创光电股份有限公司 Electronic device

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013165416A (en) * 2012-02-13 2013-08-22 Nikon Corp Imaging apparatus
KR20150032206A (en) * 2013-09-17 2015-03-25 캐논 가부시끼가이샤 Image sensor and image capturing apparatus
KR101706421B1 (en) * 2013-09-17 2017-02-13 캐논 가부시끼가이샤 Image sensor and image capturing apparatus
US9967498B2 (en) 2013-09-17 2018-05-08 Canon Kabushiki Kaisha Image sensor and image capturing apparatus having a plurality of storage devices
WO2019223514A1 (en) * 2018-05-24 2019-11-28 北京金山安全软件有限公司 Method and apparatus for making ghosting special effect for movie, and electronic device and medium
US11902694B2 (en) 2018-05-24 2024-02-13 Jupiter Palace Pte. Ltd. Method and apparatus for making ghosting special effect for movie, and electronic device and medium
CN111757025A (en) * 2019-03-28 2020-10-09 群创光电股份有限公司 Electronic device
CN111757025B (en) * 2019-03-28 2022-11-18 群创光电股份有限公司 Electronic device

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