JP2016048862A - Imaging apparatus - Google Patents

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佳昭 宮本
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  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an imaging apparatus which reduces power consumption by stopping using an amplifier that amplifies an imaging signal, in accordance with a reading mode, and a control method for the imaging apparatus.SOLUTION: An imaging device includes: a vertical output line which performs signal reading from a unit pixel including a plurality of photoelectric transducers; the amplifier by which a signal from the vertical output line is amplified and outputted; a filter circuit for limiting a frequency domain of the signal from the vertical output line; and a selection circuit for connecting the vertical output line with any one of the amplifier and the filter circuit. In the imaging device, the imaging signal is read out while reducing power to be consumed at the amplifier by switching between a first reading mode for reading a signal from the unit pixel via the amplifier and a second reading mode for reading a signal from the unit pixel via the filter circuit.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、撮像装置に関する。   The present invention relates to an imaging apparatus.

デジタルスチルカメラやデジタルビデオカメラなどの撮像装置に用いられる撮像素子としてCMOS(Complementary Metal−Oxide Semiconductor)撮像素子が知られている。このCMOS撮像素子は、行方向及び列方向に2次元配置された画素の列毎に列回路が備えられている。特許文献1では、列回路に接続された増幅回路を用いて撮像信号の増幅を行なうCMOS撮像素子が開示されている。このような回路構成により、撮像信号を読み出すことで良好な画質の撮像信号が得ることが可能となる。   A CMOS (Complementary Metal-Oxide Semiconductor) image pickup device is known as an image pickup device used for an image pickup apparatus such as a digital still camera or a digital video camera. This CMOS image sensor is provided with a column circuit for each column of pixels two-dimensionally arranged in the row direction and the column direction. Patent Document 1 discloses a CMOS image pickup device that amplifies an image pickup signal using an amplifier circuit connected to a column circuit. With such a circuit configuration, it is possible to obtain an imaging signal with good image quality by reading the imaging signal.

特開2003−51989号公報JP 2003-51989

しかしながら、特許文献1に開示されている構成では、列毎に増幅回路を有するため、その駆動に電力を費やしている。特に、近年では撮像素子の画素数が膨大になり、それに伴い列数も増えているため、増幅回路全体で消費する電力は増加している。   However, in the configuration disclosed in Patent Document 1, since each column has an amplifier circuit, power is consumed for driving the column. In particular, in recent years, the number of pixels of the image sensor has become enormous, and the number of columns has increased accordingly, so the power consumed by the entire amplifier circuit has increased.

そこで、本発明は、撮像信号を読み出すモードに応じて消費電力を削減した撮像装置及び撮像装置の制御方法を提供することを目的とする。   SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is that it provides an imaging apparatus that reduces power consumption in accordance with a mode for reading an imaging signal, and a method for controlling the imaging apparatus.

前記目的を達成するために、本発明の撮像装置は、複数の光電変換素子を備える単位画素が行列状に配置された画素アレイ部と、前記単位画素からの信号読み出しを行う垂直出力線と、前記垂直出力線からの信号を増幅して出力する増幅器と、前記垂直出力線からの信号の周波数領域を制限するためのフィルタ回路と、前記垂直出力線と前記増幅器又は前記フィルタ回路のいずれか一方とを接続する為の選択回路と、前記選択回路を制御する接続制御手段とを備える撮像素子と、前記接続制御手段を制御して前記増幅器を経由して前記単位画素からの撮像信号を読み出す第一の読み出しモードと、前記接続制御手段を制御して前記フィルタ回路を経由して前記単位画素からの撮像信号を読み出す第二の読み出しモードと、を切換える制御手段とを有することを特徴とする。   In order to achieve the above object, an imaging apparatus of the present invention includes a pixel array unit in which unit pixels each including a plurality of photoelectric conversion elements are arranged in a matrix, a vertical output line for reading signals from the unit pixels, An amplifier that amplifies and outputs a signal from the vertical output line, a filter circuit for limiting a frequency region of a signal from the vertical output line, and either the vertical output line and the amplifier or the filter circuit An image sensor comprising: a selection circuit for connecting to each other; and a connection control means for controlling the selection circuit; and a control circuit for controlling the connection control means to read out an imaging signal from the unit pixel via the amplifier. Control means for switching between one readout mode and a second readout mode for controlling the connection control means to read out an imaging signal from the unit pixel via the filter circuit Characterized in that it has a.

本発明によれば、画素からの撮像信号を、列アンプを介して読み出すか、列アンプを介さずにフィルタ回路を介して読み出すかを切換えることができる。よって、フィルタ回路を介して読み出すことで、列アンプで消費する電力を削減しつつ、ノイズの原因となる周波数を低減して良好な画質の撮像信号(画像データ)を得ることが可能となる。   According to the present invention, it is possible to switch whether an imaging signal from a pixel is read out via a column amplifier or read out via a filter circuit without passing through the column amplifier. Therefore, by reading through the filter circuit, it is possible to obtain imaging signals (image data) with good image quality by reducing the frequency causing noise while reducing the power consumed by the column amplifier.

本発明の実施形態に係わる撮像素子の等価回路図である。1 is an equivalent circuit diagram of an image sensor according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係わる撮像装置の構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structural example of the imaging device concerning embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係わる撮像素子の構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structural example of the image pick-up element concerning embodiment of this invention. 第1の実施形態に係わる撮像装置の駆動例を示すフローチャートである。3 is a flowchart illustrating an example of driving of the imaging apparatus according to the first embodiment. 第2の実施形態に係わる撮像装置の駆動例を示すフローチャートである。6 is a flowchart illustrating an example of driving of an imaging apparatus according to a second embodiment. 本発明の実施形態に係わる第一の読み出しモードの駆動タイミングを示すタイミングチャートである。It is a timing chart which shows the drive timing of the 1st read-out mode concerning the embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係わる第二の読み出しモードの駆動タイミングを示すタイミングチャートである。It is a timing chart which shows the drive timing of the 2nd read-out mode concerning the embodiment of the present invention. 第3の実施形態に係わる撮像素子の構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structural example of the image pick-up element concerning 3rd Embodiment. 第3の実施形態に係わる撮像装置の駆動例を示すフローチャートである。10 is a flowchart illustrating an example of driving of an imaging apparatus according to a third embodiment.

以下に、本発明の好ましい実施の形態を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

<第1の実施形態>
本発明の第1の実施形態について説明する。図2は本発明に関わる撮像装置の一例を示すブロック図である。本発明に関わる撮像装置100はレンズ101、撮像素子102、A/D変換回路を含むアナログフロントエンド部(AFE)103、デジタル信号処理部(DSP)104、CPU105、表示部106、記録媒体107、画像メモリ108、操作部109及びタイミング生成部(TG)110で構成されている。
<First Embodiment>
A first embodiment of the present invention will be described. FIG. 2 is a block diagram illustrating an example of an imaging apparatus according to the present invention. An imaging apparatus 100 according to the present invention includes a lens 101, an imaging element 102, an analog front end unit (AFE) 103 including an A / D conversion circuit, a digital signal processing unit (DSP) 104, a CPU 105, a display unit 106, a recording medium 107, An image memory 108, an operation unit 109, and a timing generation unit (TG) 110 are included.

レンズ101は被写体の光学像を撮像素子100に結像させる。撮像素子102は結像された光学像を光電変換により撮像信号に変換し、出力する。撮像素子102から出力された撮像信号は、AFE103に入力される。   The lens 101 forms an optical image of the subject on the image sensor 100. The image sensor 102 converts the formed optical image into an image signal by photoelectric conversion and outputs the image signal. An imaging signal output from the imaging element 102 is input to the AFE 103.

AFE103は、入力された撮像信号を増幅し、A/D変換処理を行なうことにより、デジタル信号を生成する。DSP104は、AFE103から出力されたデジタル信号を受け、各種の画像処理や圧縮処理を行なう。   The AFE 103 amplifies the input imaging signal and performs A / D conversion processing to generate a digital signal. The DSP 104 receives the digital signal output from the AFE 103 and performs various image processing and compression processing.

画像メモリ108は、DSP104にて処理された画像データを記録する。表示部106は、ユーザに行なわせる各種の設定や、画像メモリ108に記録された画像データを表示する。表示部106は例えばLCDを表示素子として用いる。TG110は、所定の撮像駆動を行なうために生成した制御信号を撮像素子100に供給する。   The image memory 108 records image data processed by the DSP 104. The display unit 106 displays various settings to be performed by the user and image data recorded in the image memory 108. The display unit 106 uses, for example, an LCD as a display element. The TG 110 supplies a control signal generated for performing predetermined imaging driving to the imaging device 100.

操作部109は、ユーザによる操作を基に、本撮像装置が持つ様々な機能や読み出しモードについて操作指令を発する。CPU105は操作部109により設定された各種の情報に基づいて撮像素子100、AFE103、DSP104、及びTG110を制御する。   The operation unit 109 issues operation commands for various functions and readout modes of the imaging apparatus based on user operations. The CPU 105 controls the image sensor 100, the AFE 103, the DSP 104, and the TG 110 based on various information set by the operation unit 109.

図3は、本実施形態に係わる撮像素子102の構成例を示すブロック図である。撮像素子102は、垂直走査回路200、画素201、垂直出力線202、負荷電流源203、列回路204、列選択スイッチ205、206、出力アンプ207、リセットスイッチ208、209、水平走査回路210及び水平出力線211、212を有する。   FIG. 3 is a block diagram illustrating a configuration example of the image sensor 102 according to the present embodiment. The image sensor 102 includes a vertical scanning circuit 200, a pixel 201, a vertical output line 202, a load current source 203, a column circuit 204, column selection switches 205 and 206, an output amplifier 207, reset switches 208 and 209, a horizontal scanning circuit 210, and a horizontal scanning circuit 210. Output lines 211 and 212 are provided.

撮像素子102は、光電変換素子を含む複数の画素201が行方向及び列方向に2次元配置されている。画素201の具体的な構成については後述する。垂直走査回路200は、画素201に対して、信号φTXn、φRESn及び信号φSELnを供給し、信号電荷の読み出しを制御する。負荷電流源203は、後述する選択された行のソースフォロワ304を垂直出力線202を介して駆動する。垂直出力線202は、画素201からの撮像信号を列ごとに出力する信号線である。   In the imaging element 102, a plurality of pixels 201 including photoelectric conversion elements are two-dimensionally arranged in the row direction and the column direction. A specific configuration of the pixel 201 will be described later. The vertical scanning circuit 200 supplies the signals φTXn, φRESn and the signal φSELn to the pixel 201 and controls reading of the signal charges. The load current source 203 drives a source follower 304 in a selected row, which will be described later, via the vertical output line 202. The vertical output line 202 is a signal line that outputs an imaging signal from the pixel 201 for each column.

列回路204は、対応する列の複数の画素201に対し垂直出力線202を介して共通に接続され、画素201からの撮像信号を増幅し記録する。列回路204の構成については後述する。列選択スイッチ205、206は、列回路204の出力端子と水平出力線211、212との接続を制御する。水平走査回路210は、信号φHを列選択スイッチ205、206に供給し、列回路204から水平出力線211、212への信号の出力を順次行わせる。   The column circuit 204 is connected in common to the plurality of pixels 201 in the corresponding column via the vertical output line 202, and amplifies and records the imaging signal from the pixel 201. The configuration of the column circuit 204 will be described later. The column selection switches 205 and 206 control connection between the output terminal of the column circuit 204 and the horizontal output lines 211 and 212. The horizontal scanning circuit 210 supplies a signal φH to the column selection switches 205 and 206, and sequentially outputs signals from the column circuit 204 to the horizontal output lines 211 and 212.

出力アンプ207は、水平出力線211、212の信号を撮像素子102の外部に出力する。リセットスイッチ208、209は信号φCHRによりON/OFF制御され、水平出力線211、212を、1水平走査信号ごと(1つの信号φH)にリセット電源VCHRでリセットする。   The output amplifier 207 outputs the signals of the horizontal output lines 211 and 212 to the outside of the image sensor 102. The reset switches 208 and 209 are ON / OFF controlled by the signal φCHR, and the horizontal output lines 211 and 212 are reset by the reset power source VCHR for each horizontal scanning signal (one signal φH).

図1は、撮像素子102の等価回路図である。画素201は、フォトダイオード300、転送ゲート301、リセットスイッチ302、蓄積容量303、ソースフォロワ304及び行選択スイッチ305を有する。光電変換素子としてのフォトダイオード300は、照射された光に応じた信号電荷を発生して蓄積する。   FIG. 1 is an equivalent circuit diagram of the image sensor 102. The pixel 201 includes a photodiode 300, a transfer gate 301, a reset switch 302, a storage capacitor 303, a source follower 304, and a row selection switch 305. The photodiode 300 as a photoelectric conversion element generates and accumulates signal charges corresponding to the irradiated light.

転送ゲート301は、信号φTXnによりON/OFFが制御され、フォトダイオード300で発生及び蓄積した信号電荷を蓄積容量303へ転送する。蓄積容量303は、転送ゲート301により転送された信号電荷を蓄積する。リセットスイッチ302は、信号φRESnによりON/OFFが制御され、フォトダイオード301または蓄積容量303に蓄積されている不要信号電荷をリセットする。   The transfer gate 301 is ON / OFF controlled by the signal φTXn, and transfers the signal charge generated and stored in the photodiode 300 to the storage capacitor 303. The storage capacitor 303 stores the signal charge transferred by the transfer gate 301. The reset switch 302 is ON / OFF controlled by a signal φRESn, and resets unnecessary signal charges accumulated in the photodiode 301 or the storage capacitor 303.

ソースフォロワ304は、蓄積容量303に蓄積された信号電荷を増幅し電圧に変換する。リセットスイッチ302と、蓄積容量303と、ソースフォロワ304とでフローディングディフュージョンアンプを構成している。行選択スイッチ305は、信号φSELnによりON/OFFが制御され、ソースフォロワ304の出力と垂直出力線202の接続を制御する。   The source follower 304 amplifies the signal charge stored in the storage capacitor 303 and converts it into a voltage. The reset switch 302, the storage capacitor 303, and the source follower 304 constitute a floating diffusion amplifier. The row selection switch 305 is ON / OFF controlled by a signal φSELn, and controls the connection between the output of the source follower 304 and the vertical output line 202.

列回路204は、列アンプ選択スイッチ400、フィルタ回路選択スイッチ401、クランプ容量402、帰還容量403、クランプスイッチ404、列アンプ電源スイッチ405、列アンプ406、フィルタ回路407、転送ゲート411、410、転送容量413、412を有する。クランプ容量402は、垂直出力線202からの信号をクランプする。   The column circuit 204 includes a column amplifier selection switch 400, a filter circuit selection switch 401, a clamp capacitor 402, a feedback capacitor 403, a clamp switch 404, a column amplifier power switch 405, a column amplifier 406, a filter circuit 407, transfer gates 411 and 410, and a transfer. Capacitors 413 and 412 are provided. The clamp capacitor 402 clamps a signal from the vertical output line 202.

列アンプ406の反転入力端は、帰還容量403を介して列アンプ406の出力端に接続される。列アンプ406はクランプ容量402の出力を増幅する。列アンプ406の増幅率は、クランプ容量402と帰還容量403との比によって決定される。列アンプ406の反転入力端及び出力端の間には、信号φCLAMPによりON/OFFが制御されるクランプスイッチ404が接続される。列アンプ406の非反転入力端は、電源Vrefが入力される。列アンプ406の駆動電圧には電源Vampが入力される。列アンプ電源スイッチ405は信号φAMPENBによりON/OFFが制御され、列アンプ406の駆動を制御する。   The inverting input terminal of the column amplifier 406 is connected to the output terminal of the column amplifier 406 via the feedback capacitor 403. The column amplifier 406 amplifies the output of the clamp capacitor 402. The amplification factor of the column amplifier 406 is determined by the ratio between the clamp capacitor 402 and the feedback capacitor 403. A clamp switch 404 whose ON / OFF is controlled by a signal φCLAMP is connected between the inverting input terminal and the output terminal of the column amplifier 406. A power supply Vref is input to a non-inverting input terminal of the column amplifier 406. A power supply Vamp is input to the drive voltage of the column amplifier 406. The column amplifier power switch 405 is controlled to be turned on / off by a signal φAMPENB, and controls the driving of the column amplifier 406.

垂直出力線202と列アンプ406の出力端の間には、フィルタ回路選択スイッチ402とフィルタ回路407が接続されている。フィルタ回路選択スイッチ402は信号φTFILによりON/OFFが制御される。フィルタ回路407は、フィルタ抵抗408とフィルタ容量409を有する。フィルタ回路407は、垂直出力線202からの信号を列アンプ406を経由して読み出さないときに、その信号の周波数帯域の変化を抑制する。フィルタ回路選択スイッチ402がONされたとき、フィルタ回路407を介して信号が読み出される。   A filter circuit selection switch 402 and a filter circuit 407 are connected between the vertical output line 202 and the output terminal of the column amplifier 406. The filter circuit selection switch 402 is controlled to be turned on / off by a signal φTFIL. The filter circuit 407 includes a filter resistor 408 and a filter capacitor 409. When the filter circuit 407 does not read the signal from the vertical output line 202 via the column amplifier 406, the filter circuit 407 suppresses the change in the frequency band of the signal. When the filter circuit selection switch 402 is turned on, a signal is read through the filter circuit 407.

列アンプ406により増幅された信号もしくはフィルタ回路を経由した信号は、転送ゲート411、410を介して転送容量413、412に記憶される。転送容量413、412に記憶された信号は、水平走査回路210からの信号φHに応じてON/OFFを制御される列選択スイッチ205、206をONすることにより、水平出力線211、212へ出力される。   The signal amplified by the column amplifier 406 or the signal passing through the filter circuit is stored in the transfer capacitors 413 and 412 via the transfer gates 411 and 410. The signals stored in the transfer capacitors 413 and 412 are output to the horizontal output lines 211 and 212 by turning on the column selection switches 205 and 206 that are controlled to be turned on / off according to the signal φH from the horizontal scanning circuit 210. Is done.

出力アンプ207は、水平出力線211、212のうち一方から入力される撮像信号と、水平出力線212、211のうちもう一方から入力されるノイズ信号との差分信号を撮像素子100の外部へ出力する。   The output amplifier 207 outputs a difference signal between an imaging signal input from one of the horizontal output lines 211 and 212 and a noise signal input from the other of the horizontal output lines 212 and 211 to the outside of the imaging element 100. To do.

第1の実施形態では、ISO感度に応じて、二つの読み出しモードを切換える制御を行なう。なお、ISO感度を設定する事例は、ユーザにより操作部109から選択される場合や、撮像装置100が自動的に設定する場合である。   In the first embodiment, control for switching between the two readout modes is performed in accordance with the ISO sensitivity. Examples of setting the ISO sensitivity are when the user selects from the operation unit 109 or when the imaging apparatus 100 automatically sets the ISO sensitivity.

高ISO感度に選択されたとき、CPU105は撮像装置100の撮影動作を、列アンプ406を経由して撮像信号を読み出す第一の読み出しモードに設定する。低ISO感度に選択されたとき、CPU105は撮像装置100の撮影動作を、列アンプ406を使用せずに撮像信号を読み出す第二の読み出しモードに設定する。   When the high ISO sensitivity is selected, the CPU 105 sets the photographing operation of the imaging apparatus 100 to the first readout mode in which the imaging signal is read out via the column amplifier 406. When the low ISO sensitivity is selected, the CPU 105 sets the shooting operation of the imaging apparatus 100 to the second reading mode in which the imaging signal is read without using the column amplifier 406.

図4は本発明の撮像装置100の撮像動作を説明するためのフローチャートである。
ステップS601において、撮影準備が指示されているか否かを判別する。撮影準備の開始を指示するS1がONされたとき(ステップS601ではい)、ステップS602に移行する。S1がOFFのとき(ステップS601でいいえ)、ステップS601に移行する。
FIG. 4 is a flowchart for explaining the imaging operation of the imaging apparatus 100 of the present invention.
In step S601, it is determined whether or not a preparation for photographing is instructed. When S1 instructing the start of shooting preparation is turned on (Yes in step S601), the process proceeds to step S602. When S1 is OFF (No in step S601), the process proceeds to step S601.

ステップS602において、撮影実行が指示されているか否かを判別する。撮影実行を指示するS2がONされたとき(ステップS602ではい)、ステップS603に移行する。S2がOFFのとき(ステップS602でいいえ)、撮影実行が指示されていないと判別し、ステップS601に移行する。   In step S602, it is determined whether or not an instruction to perform shooting is instructed. When S2 instructing execution of shooting is turned on (Yes in step S602), the process proceeds to step S603. When S2 is OFF (No in step S602), it is determined that shooting execution is not instructed, and the process proceeds to step S601.

ステップS603において、設定されているISO感度の判別を行なう。所定のISO感度より高く設定されていたら(ステップS603ではい)、ステップS604に移行する。所定のISO感度より低く設定されていたら(ステップS603でいいえ)、ステップS605に移行する。   In step S603, the set ISO sensitivity is determined. If it is set higher than the predetermined ISO sensitivity (Yes in step S603), the process proceeds to step S604. If it is set lower than the predetermined ISO sensitivity (No in step S603), the process proceeds to step S605.

ステップS604において、撮像装置100の駆動設定を第一の読み出しモードに設定し、ステップS606へ移行する。ステップS605において、撮像装置100の駆動設定を第二の読み出しモードに設定し、ステップS606に移行する。   In step S604, the drive setting of the imaging apparatus 100 is set to the first readout mode, and the process proceeds to step S606. In step S605, the drive setting of the imaging apparatus 100 is set to the second readout mode, and the process proceeds to step S606.

ステップS606において、設定された読み出しモードで1フレーム分の信号を撮像素子102から読み出し、ステップS607に移行する。ステップS607において、撮影続行が指示されているか否かを判別する。S2がONのとき(ステップS607でいいえ)、撮影続行が指示されていると判別し、ステップS603に移行する。S2がOFFのとき(ステップS607ではい)、撮影続行が指示されていないと判別し、一連の動作を終了する。   In step S606, a signal for one frame is read from the image sensor 102 in the set readout mode, and the process proceeds to step S607. In step S607, it is determined whether or not an instruction to continue shooting is instructed. When S2 is ON (No in step S607), it is determined that an instruction to continue shooting is instructed, and the process proceeds to step S603. When S2 is OFF (Yes in step S607), it is determined that an instruction to continue shooting is not given, and the series of operations is terminated.

第一の読み出しモードでは、列アンプ406を経由して撮像信号を読み出す制御を行なう。図6は第一の読み出しモードにおける撮像素子102の駆動タイミングの一例を示すタイミングチャートである。   In the first readout mode, control is performed to read out the imaging signal via the column amplifier 406. FIG. 6 is a timing chart showing an example of drive timing of the image sensor 102 in the first readout mode.

図6は、撮像素子102が有する画素201から撮像信号を読み出す場合の1水平期間における駆動タイミングを示している。図中の各信号は、High(以下、「H」という)またはLow(以下、「L」という)の状態のいずれかをとるものとする。これは、以下の同様のタイミングチャートについても共通とする。   FIG. 6 shows the drive timing in one horizontal period when the imaging signal is read from the pixel 201 included in the imaging element 102. Each signal in the figure is assumed to be in a high (hereinafter referred to as “H”) or low (hereinafter referred to as “L”) state. This is common to the following similar timing charts.

以下では、2次元状に配置された複数の撮像素子102において、n行目に配置された画素201に対する読み出し動作について説明する。説明の便宜上、「n行目の信号φSEL」を「信号φSELn」という。これは他の信号についても同様とする。また、「n行目の画素201」を適宜、画素201という。   Hereinafter, a reading operation for the pixel 201 arranged in the n-th row in the plurality of imaging elements 102 arranged two-dimensionally will be described. For convenience of explanation, the “signal φSEL in the nth row” is referred to as “signal φSELn”. The same applies to other signals. Further, “the pixel 201 in the nth row” is appropriately referred to as a pixel 201.

第一の読み出しモードにおいて信号φAMPENBは「H」となり、列アンプ電源スイッチ405がONされ、列アンプ406が駆動される。また、信号φTAMPは「H」となり、列アンプ選択スイッチ400がONされ、列アンプを経由して撮像信号を読み出す。   In the first read mode, the signal φAMPENB becomes “H”, the column amplifier power switch 405 is turned on, and the column amplifier 406 is driven. Further, the signal φTAMP becomes “H”, the column amplifier selection switch 400 is turned ON, and the imaging signal is read out via the column amplifier.

時刻t1において、信号φSELnが「H」となり行選択スイッチ305がONにされ、n行目の画素201の回路が垂直出力線202に接続される。また、同時刻に信号φRESnが「H」となりリセットスイッチ302がONにされ、蓄積容量303に蓄積された不要電荷がリセットされる。   At time t 1, the signal φSELn becomes “H”, the row selection switch 305 is turned ON, and the circuit of the pixel 201 in the n-th row is connected to the vertical output line 202. At the same time, the signal φRESn becomes “H”, the reset switch 302 is turned ON, and unnecessary charges stored in the storage capacitor 303 are reset.

時刻t2において、信号φRESnが「L」となりリセットスイッチ302がOFFにされ、不要電荷のリセットが終了される。また、同時刻に、信号φCLAMPが「H」とされてクランプスイッチ404がONされる。   At time t2, the signal φRESn becomes “L”, the reset switch 302 is turned off, and the resetting of unnecessary charges is completed. At the same time, the signal φCLAMP is set to “H” and the clamp switch 404 is turned ON.

時刻t3において、信号φCLAMPが「L」となりクランプスイッチ404がOFFされる。これにより、画素201で発生するノイズ成分が、垂直出力線202で接続されたクランプ容量402によりクランプされる。また、同時刻に信号φTNが「H」となり、転送ゲート411がONされて列アンプ406で増幅されたノイズ信号が転送容量413に転送される。   At time t3, the signal φCLAMP becomes “L” and the clamp switch 404 is turned OFF. As a result, the noise component generated in the pixel 201 is clamped by the clamp capacitor 402 connected by the vertical output line 202. At the same time, the signal φTN becomes “H”, the transfer gate 411 is turned on, and the noise signal amplified by the column amplifier 406 is transferred to the transfer capacitor 413.

時刻t4において、信号φTNが「L」となり、転送ゲート411がOFFされて転送容量413におけるノイズ信号の転送が終了される。時刻t5において、信号φTXnが「H」となり、転送ゲート301がONされる。これにより、フォトダイオード300に蓄積された信号電荷が蓄積容量303に転送される。画素201のおける蓄積容量303の信号電荷がソースフォロワ304により増幅されて、かつ、信号電荷が電圧に変換されて垂直出力線202に出力される。   At time t4, the signal φTN becomes “L”, the transfer gate 411 is turned off, and the transfer of the noise signal in the transfer capacitor 413 is completed. At time t5, the signal φTXn becomes “H”, and the transfer gate 301 is turned ON. As a result, the signal charge accumulated in the photodiode 300 is transferred to the storage capacitor 303. The signal charge of the storage capacitor 303 in the pixel 201 is amplified by the source follower 304, and the signal charge is converted into a voltage and output to the vertical output line 202.

時刻t6において、信号φTXnが「L」となり、転送ゲート301がOFFされて蓄積容量303への信号電荷の転送を終了する。また、同時刻に信号φTSが「H」となり、転送ゲート411がONされる。垂直出力線202に出力された信号は、クランプ容量402及び列アンプを介して転送容量413に転送される。   At time t6, the signal φTXn becomes “L”, the transfer gate 301 is turned off, and the transfer of the signal charge to the storage capacitor 303 is completed. At the same time, the signal φTS becomes “H” and the transfer gate 411 is turned ON. The signal output to the vertical output line 202 is transferred to the transfer capacitor 413 via the clamp capacitor 402 and the column amplifier.

時刻t7において、信号φTSが「L」となり、転送ゲート411がOFFされて転送容量413における撮像信号の転送を終了する。時刻t8において、信号φSELnが「L」となり、行選択スイッチ305がOFFされてn行目の画素201からの撮像信号の読み出しが終了される。   At time t7, the signal φTS becomes “L”, the transfer gate 411 is turned off, and the transfer of the imaging signal in the transfer capacitor 413 is completed. At time t8, the signal φSELn becomes “L”, the row selection switch 305 is turned OFF, and the readout of the imaging signal from the pixel 201 in the n-th row is completed.

時刻t9において、n行目の画素201の信号に対して水平走査期間が開始される。水平走査回路210に信号φHの入力が開始される。水平走査回路210は、信号φHに応じて列選択スイッチ205、206を順次ONにする。列選択スイッチ205、206がONされることで、転送容量413、412に記憶された信号が、それぞれ水平出力線211、212に出力される。そして、出力アンプ207で、水平出力線212により入力された撮像信号から、水平出力線211に入力されたノイズ信号が減ぜられ、1行分の画像信号として出力される。   At time t9, a horizontal scanning period starts for the signal of the pixel 201 in the nth row. Input of the signal φH to the horizontal scanning circuit 210 is started. The horizontal scanning circuit 210 sequentially turns on the column selection switches 205 and 206 in response to the signal φH. When the column selection switches 205 and 206 are turned ON, signals stored in the transfer capacitors 413 and 412 are output to the horizontal output lines 211 and 212, respectively. Then, the output amplifier 207 subtracts the noise signal input to the horizontal output line 211 from the imaging signal input via the horizontal output line 212 and outputs it as an image signal for one row.

第二の読み出しモードでは、列アンプ406を使用せずに撮像信号を読み出す制御を行なう。図7は第二の読み出しモードにおける撮像素子102の駆動タイミングの一例を示すタイミングチャートである。   In the second readout mode, control is performed to read out the imaging signal without using the column amplifier 406. FIG. 7 is a timing chart showing an example of drive timing of the image sensor 102 in the second readout mode.

図7は、撮像素子102が有する画素201から撮像信号を読み出す場合の1水平期間における駆動タイミングを示している。   FIG. 7 shows the drive timing in one horizontal period when the imaging signal is read from the pixel 201 included in the imaging element 102.

第二の読み出しモードにおいて信号φAMPENBは「L」となり、列アンプ電源スイッチ405がOFFされ列アンプ406の駆動を停止させる。   In the second read mode, the signal φAMPENB becomes “L”, the column amplifier power switch 405 is turned off, and the driving of the column amplifier 406 is stopped.

時刻t1において、信号φSELnが「H」となり、行選択スイッチ305がONにされ、n行目の画素201の回路が垂直出力線202に接続される。また、同時刻に信号φRESnが「H」となりリセットスイッチ302がONにされ、蓄積容量303に蓄積された不要電荷がリセットされる。   At time t1, the signal φSELn becomes “H”, the row selection switch 305 is turned ON, and the circuit of the pixel 201 in the n-th row is connected to the vertical output line 202. At the same time, the signal φRESn becomes “H”, the reset switch 302 is turned ON, and unnecessary charges stored in the storage capacitor 303 are reset.

時刻t2において、信号φRESnが「L」となりリセットスイッチ302がOFFにされ、不要電荷のリセットが終了される。また、同時刻に信号φCLAMPが「H」とされてクランプスイッチ404がONされる。また、同時刻に信号φTAMPが「H」とされて列アンプ選択スイッチ400がONされる。   At time t2, the signal φRESn becomes “L”, the reset switch 302 is turned off, and the resetting of unnecessary charges is completed. At the same time, the signal φCLAMP is set to “H” and the clamp switch 404 is turned ON. At the same time, the signal φTAMP is set to “H” and the column amplifier selection switch 400 is turned ON.

時刻t3において、信号φCLAMPが「L」となりクランプスイッチ404がOFFされる。画素201で発生するノイズ成分が、垂直出力線202で接続されたクランプ容量402によりクランプされる。また、同時刻に信号φTAMPが「L」となり、列アンプ選択スイッチ400がOFFされる。また、同時刻に信号φTFILが「H」となり、フィルタ回路選択スイッチ402がONされる。また、同時刻に信号φTSが「H」となり、転送ゲート411がONされてフィルタ回路407から出力されたノイズ信号が転送容量413に転送される。   At time t3, the signal φCLAMP becomes “L” and the clamp switch 404 is turned OFF. The noise component generated in the pixel 201 is clamped by the clamp capacitor 402 connected by the vertical output line 202. At the same time, the signal φTAMP becomes “L”, and the column amplifier selection switch 400 is turned OFF. At the same time, the signal φTFIL becomes “H” and the filter circuit selection switch 402 is turned ON. At the same time, the signal φTS becomes “H”, the transfer gate 411 is turned on, and the noise signal output from the filter circuit 407 is transferred to the transfer capacitor 413.

時刻t4において、信号φTSが「L」となり、転送ゲート411がOFFされて転送容量413におけるノイズ信号の転送を終了する。時刻t5において、信号φTXnが「H」となり、転送ゲート301がONされる。これにより、フォトダイオード300に蓄積された信号電荷が蓄積容量303に転送される。画素201のおける蓄積容量303の信号電荷がソースフォロワ304により増幅され、かつ、信号電荷が電圧に変換されて垂直出力線202に出力される。   At time t4, the signal φTS becomes “L”, the transfer gate 411 is turned off, and the transfer of the noise signal in the transfer capacitor 413 is completed. At time t5, the signal φTXn becomes “H”, and the transfer gate 301 is turned ON. As a result, the signal charge accumulated in the photodiode 300 is transferred to the storage capacitor 303. The signal charge of the storage capacitor 303 in the pixel 201 is amplified by the source follower 304, and the signal charge is converted into a voltage and output to the vertical output line 202.

時刻t6において信号φTXnが「L」となり、転送ゲート301がOFFされて蓄積容量303における信号電荷の転送が終了される。また、同時刻に信号φTNが「H」となり、転送ゲート411がONされる。垂直出力線202に出力された信号は、フィルタ回路選択スイッチ402及びフィルタ回路407を介して転送容量413に転送される。   At time t6, the signal φTXn becomes “L”, the transfer gate 301 is turned off, and the transfer of the signal charge in the storage capacitor 303 is completed. At the same time, the signal φTN becomes “H” and the transfer gate 411 is turned ON. The signal output to the vertical output line 202 is transferred to the transfer capacitor 413 via the filter circuit selection switch 402 and the filter circuit 407.

時刻t7において、信号φTNが「L」となり、転送ゲート411がOFFされて転送容量413における撮像信号の転送を終了する。また、同時刻に信号φTFILが「L」となり、フィルタ回路選択スイッチ402がOFFされる。   At time t7, the signal φTN becomes “L”, the transfer gate 411 is turned off, and the transfer of the imaging signal in the transfer capacitor 413 is completed. At the same time, the signal φTFIL becomes “L”, and the filter circuit selection switch 402 is turned OFF.

時刻t8以降の駆動タイミングは、前述した第一の読み出しモードにおける駆動タイミングと同様であるため、説明は省略する。   Since the drive timing after time t8 is the same as the drive timing in the first readout mode described above, description thereof is omitted.

本実施形態では、列アンプ406の使用/不使用をISO感度設定によって切換える。高ISO感度では、読み出しモードを第一の読み出しモードに設定し、列アンプ406を不使用とする。低ISO感度では、読み出しモードを第二の読み出しモードに設定し、列アンプ406を使用する。   In the present embodiment, use / non-use of the column amplifier 406 is switched according to the ISO sensitivity setting. With high ISO sensitivity, the readout mode is set to the first readout mode and the column amplifier 406 is not used. For low ISO sensitivity, the readout mode is set to the second readout mode and the column amplifier 406 is used.

第二の読み出しモードにおいて、列アンプ406を使用せずに撮像信号を読み出す制御を行なう。低ISO感度では列アンプ406を使用しないので、列アンプ406で消費する電力を削減することが可能となる。なお、第二の読み出しモードにおいて、読み出す際に列アンプ406を介さないため、必要なゲインは、出力アンプ207、AFE103又はDSP104等の後段の処理回路で施すものとする。   In the second readout mode, control is performed to read out the imaging signal without using the column amplifier 406. Since the column amplifier 406 is not used at low ISO sensitivity, the power consumed by the column amplifier 406 can be reduced. In the second reading mode, since the column amplifier 406 is not used for reading, the necessary gain is applied by a subsequent processing circuit such as the output amplifier 207, the AFE 103, or the DSP 104.

低ISO感度では、列アンプ406を経由することにより列アンプ406自体で発生するノイズが影響し、撮像信号のS/Nに劣化が生じる。したがって、低ISO感度では列アンプ406を経由しない方が、経由する方よりもノイズの影響を受けない。   In the low ISO sensitivity, noise generated in the column amplifier 406 itself through the column amplifier 406 is affected, and the S / N of the imaging signal is deteriorated. Therefore, at low ISO sensitivity, the direction that does not pass through the column amplifier 406 is less affected by noise than the direction that passes through.

しかし、列アンプ406を経由しないだけでは、列アンプ406自体で低減していたノイズの原因となる周波数が、撮像信号に含まれてしまうので出力アンプ207の周波数特性によっては、画質が劣化する恐れがある。そこで、撮像信号の周波数帯域を、列アンプ406を使用することで得られた撮像信号の周波数帯域と同等にするためにフィルタ回路407を使用する。よって、第二の読み出しモードでは、列回路204に設けたフィルタ回路407を経由することで、列アンプ406で消費する電力を削減しつつ、ノイズの原因となる周波数を低減して良好な画質の撮像信号(画像データ)を得ることが可能となる。   However, since the frequency that causes noise that has been reduced by the column amplifier 406 itself is included in the image pickup signal without passing through the column amplifier 406, the image quality may be deteriorated depending on the frequency characteristics of the output amplifier 207. There is. Therefore, the filter circuit 407 is used to make the frequency band of the imaging signal equal to the frequency band of the imaging signal obtained by using the column amplifier 406. Therefore, in the second readout mode, the frequency that causes noise is reduced by reducing the frequency that causes noise while reducing the power consumed by the column amplifier 406 by passing through the filter circuit 407 provided in the column circuit 204. An imaging signal (image data) can be obtained.

第一の読み出しモードにおいて、列アンプ406を経由して撮像信号を読み出す制御を行なう。なぜなら、高ISO感度において列アンプ406を経由しない場合、列回路204以降にて発生するノイズの影響を受けた後、出力アンプ207にて撮像信号を増幅させるとS/Nが低下し、画質劣化が生じる。そこで、消費電力は低減できないが列アンプ406を経由することで、列回路204以降にて発生するノイズの影響を低減し、良好な画質の撮像信号(画像データ)を得ることが可能となる。   In the first readout mode, control is performed to read out the imaging signal via the column amplifier 406. This is because if the image signal is amplified by the output amplifier 207 after being influenced by noise generated in the column circuit 204 or later when not passing through the column amplifier 406 at high ISO sensitivity, the S / N is reduced and the image quality deteriorates. Occurs. Thus, although the power consumption cannot be reduced, the influence of noise generated after the column circuit 204 can be reduced by passing through the column amplifier 406, and an imaging signal (image data) with good image quality can be obtained.

<第2の実施形態>
本実施形態では、記録媒体107に画像データを記録するか否かによって、二つの読み出しモードを切換える制御を行なう。なお、画像データを記録媒体107に記録しないときの事例は、例えば、画像データを表示部106に表示しながら撮影を行なう撮影(ライブビュー撮影)である。画像データを記録媒体107に記録するときの事例は、動画撮影である。
<Second Embodiment>
In the present embodiment, control for switching between the two reading modes is performed depending on whether or not image data is recorded on the recording medium 107. A case where the image data is not recorded on the recording medium 107 is, for example, shooting (live view shooting) in which shooting is performed while displaying the image data on the display unit 106. An example of recording image data on the recording medium 107 is moving image shooting.

本発明の第2の実施形態について説明する。第2の実施形態では、記録媒体107に画像データを記録するか否かに応じて、二つの読み出しモードを切換える制御を行なう。すなわち、CPU105は、記録媒体107に画像データを記録するとき、列アンプ406を経由する第一の読み出しモードを選択し、記録媒体107に画像データを記録しないとき、列アンプ406を経由せずにフィルタ回路407を経由する第二の読み出しモードを選択する。なお、記録媒体107に画像を記録するか否かの設定は、操作部109から行なう。   A second embodiment of the present invention will be described. In the second embodiment, control is performed to switch between the two reading modes depending on whether image data is recorded on the recording medium 107 or not. That is, the CPU 105 selects the first read mode via the column amplifier 406 when recording image data on the recording medium 107, and does not pass through the column amplifier 406 when not recording image data on the recording medium 107. A second readout mode via the filter circuit 407 is selected. Whether or not to record an image on the recording medium 107 is set from the operation unit 109.

本実施形態における第一及び第二の読み出しモードにおける撮像素子102の駆動タイミングは、図6及び図7を用いて説明した第1の実施形態における第一及び第二の読み出しモードにおける駆動タイミングと同一であるため、説明は省略する。   The drive timing of the image sensor 102 in the first and second readout modes in the present embodiment is the same as the drive timing in the first and second readout modes in the first embodiment described with reference to FIGS. 6 and 7. Therefore, the description is omitted.

図5は本発明の撮像装置100の撮像動作を説明するためのフローチャートである。ステップS701からステップS702までの動作は、前述した図4のフローチャートのステップS601からS602までと同様であるため、説明は省略する。   FIG. 5 is a flowchart for explaining the imaging operation of the imaging apparatus 100 of the present invention. The operation from step S701 to step S702 is the same as that from step S601 to S602 in the flowchart of FIG.

ステップS703において、記録媒体107に画像データを記録するか否かの判別を行なう。記録媒体107に画像データを記録するとき(ステップS703ではい)、ステップS704に移行する。記録媒体107に画像データを記録しないとき(ステップS703でいいえ)、ステップS704に移行する。   In step S703, it is determined whether or not image data is to be recorded on the recording medium 107. When image data is recorded on the recording medium 107 (Yes in step S703), the process proceeds to step S704. When no image data is recorded on the recording medium 107 (No in step S703), the process proceeds to step S704.

ステップS704以降の撮像動作は、図4のフローチャートのステップS604以降の撮像動作と同様であるため、説明は省略する。   The imaging operation after step S704 is the same as the imaging operation after step S604 in the flowchart of FIG.

本実施形態では、列アンプ406の使用/不使用を、記録媒体107に画像データを記録するか否かによって切換える。記録媒体107に画像データを記録するときは、読み出しモードを第一の読み出しモードに設定し、列アンプ406を使用する。記録媒体107に画像データを記録しないときは、読み出しモードを第二の読み出しモードに設定し、列アンプ406を不使用とする。   In the present embodiment, the use / non-use of the column amplifier 406 is switched depending on whether image data is recorded on the recording medium 107. When recording image data on the recording medium 107, the reading mode is set to the first reading mode and the column amplifier 406 is used. When image data is not recorded on the recording medium 107, the reading mode is set to the second reading mode, and the column amplifier 406 is not used.

第二の読み出しモードにおいて、列アンプ406を使用せずに撮像信号を読み出す制御を行なう。このとき、列アンプ406を使用しないので列アンプ406で消費する電力を削減することが可能となる。ここで、列アンプ406を経由しないだけでは、列アンプ406自体で低減していたノイズの原因となる周波数が、撮像信号に含まれてしまうので出力アンプ207の周波数特性によっては、画質が劣化する恐れがある。   In the second readout mode, control is performed to read out the imaging signal without using the column amplifier 406. At this time, since the column amplifier 406 is not used, the power consumed by the column amplifier 406 can be reduced. Here, if the image signal does not pass through the column amplifier 406, a frequency that causes noise that has been reduced by the column amplifier 406 itself is included in the imaging signal. Therefore, depending on the frequency characteristics of the output amplifier 207, the image quality may deteriorate. There is a fear.

そこで、撮像信号の周波数帯域を、列アンプ406を使用することで得られた撮像信号の周波数帯域と同等にするために、フィルタ回路407を使用する。よって、第二の読み出しモードでは、列回路204に設けたフィルタ回路407を経由することで、列アンプ406で消費する電力を削減しつつ、ノイズの原因となる周波数を低減して良好な画質の撮像信号(画像データ)を得ることが可能となる。   Therefore, in order to make the frequency band of the imaging signal equal to the frequency band of the imaging signal obtained by using the column amplifier 406, the filter circuit 407 is used. Therefore, in the second readout mode, the frequency that causes noise is reduced by reducing the frequency that causes noise while reducing the power consumed by the column amplifier 406 by passing through the filter circuit 407 provided in the column circuit 204. An imaging signal (image data) can be obtained.

第一の読み出しモードにおいて、列アンプ406を経由して撮像信号を読み出す制御を行なう。なぜなら、列アンプ406を経由しない場合、列回路204以降にて発生するノイズの影響を受けた後、出力アンプ207にて撮像信号を増幅させるとS/Nが低下し、画質劣化が生じる。そこで、消費電力は低減できないが列アンプ406を経由することで、列回路204以降にて発生するノイズの影響を低減し、良好な画質の撮像信号(画像データ)を得ることが可能となる。   In the first readout mode, control is performed to read out the imaging signal via the column amplifier 406. This is because, when not passing through the column amplifier 406, the S / N is lowered and the image quality is deteriorated when the image pickup signal is amplified by the output amplifier 207 after being influenced by noise generated after the column circuit 204. Thus, although the power consumption cannot be reduced, the influence of noise generated after the column circuit 204 can be reduced by passing through the column amplifier 406, and an imaging signal (image data) with good image quality can be obtained.

<第3の実施形態>
本実施形態は、撮像素子102に配置された撮像信号(画像データ)を得るための画素(以下、撮像用画素という)の駆動と、焦点検出を行なうための画素(以下、焦点検出用画素)の駆動を切換える制御を行なう。
<Third Embodiment>
In the present embodiment, a pixel (hereinafter referred to as an imaging pixel) for obtaining an imaging signal (image data) disposed in the imaging element 102 and a pixel for performing focus detection (hereinafter referred to as a focus detection pixel) are used. The control which switches the drive of is performed.

本発明の第3の実施形態について説明する。第3の実施形態では、撮像用画素を駆動するときは、列アンプ406を経由する第一の読み出しモードを設定する。焦点検出用画素を駆動するときは、列アンプ406を使用せずにフィルタ回路407を経由する第二の読み出しモードを設定する。モードの判別は後述するが、図9のフローチャートのステップS903で行なう。   A third embodiment of the present invention will be described. In the third embodiment, when driving the imaging pixels, the first readout mode via the column amplifier 406 is set. When driving the focus detection pixels, the second readout mode via the filter circuit 407 is set without using the column amplifier 406. As will be described later, the mode is determined in step S903 in the flowchart of FIG.

図8は撮像面における撮像用画素および焦点検出用画素の配置を示すブロック図である。撮像用画素と焦点検出用画素は行単位で配置されている。撮像行500は撮像用画素が配置されている行であり、焦点検出行501は焦点検出用画素が配置されている行を示す。本実施形態では、撮像行500と焦点検出行501の駆動を切換える制御を行なう。CPU105は撮像面に配置されている画素の役割に応じて列アンプ406を経由する第一の読み出しモードと、列アンプ406を使用せずにフィルタ回路407を経由する第二の読み出しモードとを切換える。   FIG. 8 is a block diagram showing the arrangement of imaging pixels and focus detection pixels on the imaging surface. The imaging pixels and focus detection pixels are arranged in rows. An imaging row 500 is a row in which imaging pixels are arranged, and a focus detection row 501 indicates a row in which focus detection pixels are arranged. In the present embodiment, control for switching between driving of the imaging row 500 and the focus detection row 501 is performed. The CPU 105 switches between a first readout mode that passes through the column amplifier 406 and a second readout mode that passes through the filter circuit 407 without using the column amplifier 406 according to the role of the pixels arranged on the imaging surface. .

本実施形態における第一及び第二の読み出しモードにおける撮像素子102の駆動タイミングは、図6及び図7を用いて説明した第1の実施形態における第一及び第二の読み出しモードにおける駆動タイミングと同一であるため、説明は省略する。   The drive timing of the image sensor 102 in the first and second readout modes in the present embodiment is the same as the drive timing in the first and second readout modes in the first embodiment described with reference to FIGS. 6 and 7. Therefore, the description is omitted.

図9は本実施形態の撮像動作を説明するためのフローチャートである。ステップS901からステップS902までの動作は、前述した図4のフローチャートのステップS601からS602までと同様であるため、説明は省略する。   FIG. 9 is a flowchart for explaining the imaging operation of the present embodiment. The operation from step S901 to step S902 is the same as that from step S601 to S602 in the flowchart of FIG.

ステップS903において、撮影を開始し、ステップS904に移行する。ステップS904において、行選択スイッチ305により選択された行が撮像行500であるか否かを判別する。選択された行が撮像行500であるならば(ステップS904ではい)、ステップS905に移行する。選択された行が焦点検出行501であるならば(ステップS904でいいえ)、ステップS906に移行する。   In step S903, shooting is started, and the process proceeds to step S904. In step S904, it is determined whether or not the row selected by the row selection switch 305 is the imaging row 500. If the selected row is the imaging row 500 (Yes in step S904), the process proceeds to step S905. If the selected row is the focus detection row 501 (No in step S904), the process proceeds to step S906.

ステップS905において、撮像行500の駆動設定を第一の読み出しモードに設定し、ステップS907に移行する。ステップS906において、焦点検出行501の駆動設定を第二の読み出しモードに設定し、ステップS907へ移行する。ステップS907において、選択された行の信号を読み出し、ステップS908に移行する。   In step S905, the drive setting of the imaging row 500 is set to the first readout mode, and the process proceeds to step S907. In step S906, the drive setting of the focus detection row 501 is set to the second readout mode, and the process proceeds to step S907. In step S907, the signal of the selected row is read, and the process proceeds to step S908.

ステップS908において、行選択スイッチ305により選択されている行が最終行であるか否かを判別する。最終行であるとき(ステップS908ではい)、ステップS909に移行する。最終行でないとき(ステップS908でいいえ)、ステップS903に移行する。   In step S908, it is determined whether or not the row selected by the row selection switch 305 is the last row. When it is the last line (Yes in step S908), the process proceeds to step S909. When it is not the last line (No in step S908), the process proceeds to step S903.

ステップS909において、撮影を終了し、ステップS910に移行する。ステップS910において、撮影続行が指示されているか否かを判別する。S2がONのとき(ステップS910でいいえ)、撮影続行が指示されていると判別し、ステップS903に移行する。S2がOFFのとき(ステップS910ではい)、撮影続行が指示されていないと判別し、一連の動作を終了する。   In step S909, shooting is ended, and the process proceeds to step S910. In step S910, it is determined whether or not an instruction to continue shooting is instructed. When S2 is ON (No in step S910), it is determined that an instruction to continue shooting is instructed, and the process proceeds to step S903. When S2 is OFF (Yes in step S910), it is determined that an instruction to continue shooting is not given, and the series of operations is terminated.

本実施形態では、列アンプ406の使用/不使用を撮像用画素と焦点検出用画素の駆動によって切換える。撮像用画素を駆動するときは、読み出しモードを第一の読み出しモードに設定し、列アンプ406を使用する。焦点検出用画素を駆動するときは、読み出しモードを第二の読み出しモードに設定し、列アンプ406を不使用とする。   In the present embodiment, use / non-use of the column amplifier 406 is switched by driving the imaging pixels and focus detection pixels. When driving the imaging pixels, the readout mode is set to the first readout mode and the column amplifier 406 is used. When driving the focus detection pixels, the readout mode is set to the second readout mode, and the column amplifier 406 is not used.

第二の読み出しモードにおいて、列アンプ406を使用せずに焦点検出用画素からの信号を読み出す制御を行なう。このとき、列アンプ406を使用しないので列アンプ406で消費する電力を削減することが可能となる。   In the second readout mode, control is performed to read out signals from the focus detection pixels without using the column amplifier 406. At this time, since the column amplifier 406 is not used, the power consumed by the column amplifier 406 can be reduced.

ここで、焦点検出用画素から読み出される信号(以下、焦点検出信号)は列アンプ406を経由しないので、列回路204以降にて発生するノイズの影響を受ける。しかし、焦点検出信号は、焦点検出を行なえる十分なS/Nがあればよいと考えると、撮像信号と同等のS/Nである必要はない。したがって、第二の読み出しモードでは消費電力を優先させて、焦点検出信号の読み出しを、列アンプ406を不使用にする駆動で行なう。   Here, since a signal read from the focus detection pixel (hereinafter referred to as a focus detection signal) does not pass through the column amplifier 406, it is affected by noise generated after the column circuit 204. However, the focus detection signal need not have an S / N equivalent to that of the imaging signal, considering that there is sufficient S / N that can perform focus detection. Therefore, in the second reading mode, priority is given to power consumption, and the focus detection signal is read by driving that does not use the column amplifier 406.

このとき、列アンプ406を経由しないだけでは、焦点検出信号の周波数帯域が変化する可能性がある。焦点検出信号の周波数帯域が変化すると、出力アンプ207の周波数特性によっては、画質が劣化する可能性がある。そこで、焦点検出信号の周波数帯域を、列アンプ406を使用することで得られた撮像信号の周波数帯域と同等にするためにフィルタ回路407を使用する。よって、第二の読み出しモードでは、撮像素子102に設けたフィルタ回路407を経由することで、列アンプ406で消費する電力を削減しつつ、撮像信号の周波数帯域を変化させずに良好な画質の撮像信号(画像データ)を得ることができる。   At this time, there is a possibility that the frequency band of the focus detection signal is changed only by not passing through the column amplifier 406. If the frequency band of the focus detection signal changes, the image quality may deteriorate depending on the frequency characteristics of the output amplifier 207. Accordingly, the filter circuit 407 is used to make the frequency band of the focus detection signal equal to the frequency band of the imaging signal obtained by using the column amplifier 406. Therefore, in the second readout mode, the image quality can be improved without changing the frequency band of the imaging signal while reducing the power consumed by the column amplifier 406 by passing through the filter circuit 407 provided in the imaging element 102. An imaging signal (image data) can be obtained.

第一の読み出しモードにおいて、列アンプ406を経由して撮像信号を読み出す制御を行なう。なぜなら、列アンプ406を経由しない場合、列回路204以降にて発生するノイズの影響を受けた後、出力アンプ207にて撮像信号を増幅させるとS/Nが低下し、画質劣化が生じる。そこで、消費電力は低減できないが列アンプ406を経由することで、列回路204以降にて発生するノイズの影響を低減し、良好な画質の撮像信号(画像データ)を得ることが可能となる。   In the first readout mode, control is performed to read out the imaging signal via the column amplifier 406. This is because, when not passing through the column amplifier 406, the S / N is lowered and the image quality is deteriorated when the image pickup signal is amplified by the output amplifier 207 after being influenced by noise generated after the column circuit 204. Thus, although the power consumption cannot be reduced, the influence of noise generated after the column circuit 204 can be reduced by passing through the column amplifier 406, and an imaging signal (image data) with good image quality can be obtained.

上記実施形態において、焦点検出用画素を行単位に配置されていたが、同一行に撮像用画素と焦点検出用画素が配置されていてもよい。このとき、焦点検出用画素を有する列において列アンプ406を不使用とする駆動にすることで、同じ行に配置されている撮像信号のS/Nに劣化が生じる恐れがある。この場合、列アンプ406を不使用にした撮像用画素からの信号については、DSP104にて補正を行なうような構成としても構わない。   In the above embodiment, the focus detection pixels are arranged in units of rows. However, the imaging pixels and the focus detection pixels may be arranged in the same row. At this time, when the column amplifier 406 is not used in the column having the focus detection pixels, the S / N of the imaging signals arranged in the same row may be deteriorated. In this case, the DSP 104 may be configured to correct the signal from the imaging pixel in which the column amplifier 406 is not used.

以上に述べたとおり、上記各実施形態では読み出しモードに応じて列アンプ406の駆動を停止することにより、消費電力を削減することが可能となる。したがって本発明の目的である消費電力を削減した撮像装置を提供することができる。   As described above, in each of the above embodiments, the power consumption can be reduced by stopping the driving of the column amplifier 406 in accordance with the read mode. Therefore, it is possible to provide an imaging apparatus with reduced power consumption, which is an object of the present invention.

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。   As mentioned above, although preferable embodiment of this invention was described, this invention is not limited to these embodiment, A various deformation | transformation and change are possible within the range of the summary.

例えば、上記各実施形態において、フィルタ回路407をローパスフィルタ回路としたが、垂直出力線202から出力される撮像信号の周波数帯域に合わせたフィルタ回路としてもよい。この場合、フィルタ回路は列アンプ406の消費電力を上回る回路構成にしてはならない。   For example, in each of the embodiments described above, the filter circuit 407 is a low-pass filter circuit, but may be a filter circuit that matches the frequency band of the imaging signal output from the vertical output line 202. In this case, the filter circuit must not have a circuit configuration that exceeds the power consumption of the column amplifier 406.

201 画素、202 垂直出力線、203 負荷電流源、204 列回路、
205 列選択スイッチ、206 列選択スイッチ、207 出力アンプ、
211 水平出力線、212 水平出力線、300 フォトダイオード、
301 転送ゲート、302 リセットスイッチ、303 蓄積容量、
304 ソースフォロワ、305 行選択スイッチ、400 列アンプ選択スイッチ、
401 フィルタ回路選択スイッチ、402 クランプ容量、403 帰還容量、
404 クランプスイッチ、405 列アンプ電源スイッチ、406 列アンプ、
407 フィルタ回路、408 フィルタ抵抗、409 フィルタ容量、
410 転送ゲート、411 転送ゲート、412 転送容量、413 転送容量
201 pixels, 202 vertical output lines, 203 load current sources, 204 column circuits,
205 column selection switch, 206 column selection switch, 207 output amplifier,
211 horizontal output lines, 212 horizontal output lines, 300 photodiodes,
301 transfer gate, 302 reset switch, 303 storage capacity,
304 source follower, 305 row selection switch, 400 column amplifier selection switch,
401 Filter circuit selection switch, 402 Clamp capacitance, 403 Feedback capacitance,
404 Clamp switch, 405 column amplifier power switch, 406 column amplifier,
407 filter circuit, 408 filter resistance, 409 filter capacitance,
410 transfer gate, 411 transfer gate, 412 transfer capacity, 413 transfer capacity

Claims (8)

複数の光電変換素子を備える単位画素が行列状に配置された画素アレイ部と、前記単位画素からの信号読み出しを行う垂直出力線と、前記垂直出力線からの信号を増幅して出力する増幅器と、前記垂直出力線からの信号の周波数領域を制限するためのフィルタ回路と、前記垂直出力線と前記増幅器又は前記フィルタ回路のいずれか一方とを接続する為の選択回路と、前記選択回路を制御する接続制御手段とを備える撮像素子と、
前記接続制御手段を制御して前記増幅器を経由して前記単位画素からの撮像信号を読み出す第一の読み出しモードと、前記接続制御手段を制御して前記フィルタ回路を経由して前記単位画素からの撮像信号を読み出す第二の読み出しモードとを切換える制御手段とを有することを特徴とする撮像装置。
A pixel array unit in which unit pixels each having a plurality of photoelectric conversion elements are arranged in a matrix; a vertical output line for reading a signal from the unit pixel; and an amplifier for amplifying and outputting a signal from the vertical output line; A filter circuit for limiting a frequency region of a signal from the vertical output line; a selection circuit for connecting the vertical output line to either the amplifier or the filter circuit; and controlling the selection circuit An image pickup device comprising connection control means for
A first readout mode for controlling the connection control means to read out an imaging signal from the unit pixel via the amplifier; and controlling the connection control means from the unit pixel via the filter circuit. An imaging apparatus comprising: control means for switching between a second reading mode for reading an imaging signal.
前記第二の読み出しモードでは、前記増幅器の駆動を停止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, wherein in the second readout mode, driving of the amplifier is stopped. 前記制御手段は、撮影感度に応じて前記第一の読み出しモードと前記第二の読み出しモードとを切換え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, wherein the control unit switches between the first readout mode and the second readout mode according to imaging sensitivity. 前記制御手段は、高感度設定時において第一の読み出しモードを選択することを特徴とする請求項3に記載の撮像装置。 The imaging apparatus according to claim 3, wherein the control unit selects a first readout mode when setting high sensitivity. 前記撮像素子からの出力信号より画像データを生成する信号処理部と、前記信号処理部からの画像データを記録するための記録媒体とを有し、前記制御手段は、前記記録媒体の記録の有無に応じて前記第一の読み出しモードと前記第二の読み出しモードとを切換えることを特徴とする請求項3に記載の撮像装置。 A signal processing unit that generates image data from an output signal from the image sensor; and a recording medium for recording the image data from the signal processing unit; The imaging apparatus according to claim 3, wherein the first readout mode and the second readout mode are switched in response to the change. 前記制御手段は、前記記録媒体への記録を行なう場合は第一の読み出しモードを選択することを特徴とする請求項5に記載の撮像装置。 The imaging apparatus according to claim 5, wherein the control unit selects a first reading mode when recording on the recording medium. 前記画素アレイ部において、第一の画素群と第二の画素群が配置されており、前記制御手段は、前記第一の画素群から信号を読み出す際には前記第一の読み出しモードで読み出し、前記第二の画素群から信号を読み出す際には前記第二の読み出しモードで読み出すことを制御することを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。 In the pixel array unit, a first pixel group and a second pixel group are arranged, and the control unit reads out the signal from the first pixel group in the first readout mode, The image pickup apparatus according to claim 1, wherein when the signal is read from the second pixel group, reading in the second reading mode is controlled. 第一の画素群は撮像用画素で構成され、第二の画素群は焦点検出用画素で構成されていることを特徴とする請求項7に記載の撮像装置。 The imaging apparatus according to claim 7, wherein the first pixel group is configured by imaging pixels, and the second pixel group is configured by focus detection pixels.
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