JP2017147721A - Imaging device and driving method therefor - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an imaging device capable of facilitating the reading of multiple videos based on the signal of different storage period without sacrificing the frame rate, and to provide a driving method therefor.SOLUTION: An imaging device has a reading circuit for reading a first video signal based on multiple pixels each including a first pixel element including a first photoelectric conversion part, and a second pixel element including a second photoelectric conversion part of lower sensitivity than the first photoelectric conversion part, respectively, and signal charges generated during a first storage period in the first pixel element, and a second video signal based on the signal charges generated during a second storage period, longer than the first storage period, in the second pixel element, and synchronized with the first video signal, and a control section for controlling the reading circuit so that the first reading period for reading the first video signal will be during the second storage period.SELECTED DRAWING: Figure 18

Description

本発明は、撮像装置及びその駆動方法に関する。   The present invention relates to an imaging apparatus and a driving method thereof.

動画と静止画を一台のカメラで同時に撮影できれば、撮影シーンを動画として視聴するとともに、その動画の中の決定的なシーンを静止画として楽しむことも可能となり、撮影された映像の価値を大きく高めることができる。また、通常のフレームレートの動画と高フレームレートの動画を一台のカメラで同時に撮影できれば、特定のシーンをスローモーション映像に切り替えつつ高品位な作品として楽しむことも可能となり、視聴者に対して動感を豊かに伝えることができる。   If you can shoot movies and still images simultaneously with a single camera, you can watch the shooting scene as a movie and enjoy the decisive scene in the movie as a still image, greatly increasing the value of the shot image. Can be increased. Also, if you can shoot a normal frame rate video and a high frame rate video at the same time with a single camera, you can enjoy a high-quality work while switching a specific scene to a slow motion video. It can convey a dynamic feeling.

また、映画や家庭用のテレビの映像をより臨場感のあるものにするための技術として、動画のHDR(ハイ・ダイナミックレンジ)技術がある。これは、感度の異なる2つの画素群からの出力を合成することで、表示画面の輝度再現範囲を拡大し、主に、瞬間的或いは部分的な輝度の突き上げによって、従来以上の臨場感を提供するものである。   In addition, as a technique for making movies and home television images more realistic, there is an HDR (high dynamic range) technique for moving images. This combines the output from two pixel groups with different sensitivities to expand the brightness reproduction range of the display screen, and provides a more realistic sensation than before, mainly by momentary or partial brightness increase. To do.

このような映像を撮影するための撮像装置として、受光効率の異なる複数の光電変換部を含む画素を有する撮像素子を用いた撮像装置が提案されている。特許文献1には、各画素に非対称な瞳形状を有する一対のフォトダイオードを備えた撮像装置が開示されている。特許文献1記載の撮像装置では、一対のフォトダイオードのうち、一方のフォトダイオードの受光効率が高く、他方のフォトダイオードの受光効率が低くなっている。この一対のフォトダイオードからの2つの信号を別々の映像データとして用いることで、2つの映像を同時に撮影することができる。   As an imaging apparatus for capturing such an image, an imaging apparatus using an imaging element having pixels including a plurality of photoelectric conversion units having different light receiving efficiency has been proposed. Patent Document 1 discloses an imaging device including a pair of photodiodes having an asymmetric pupil shape in each pixel. In the imaging device described in Patent Document 1, one of the pair of photodiodes has high light reception efficiency, and the other photodiode has low light reception efficiency. By using the two signals from the pair of photodiodes as separate image data, two images can be simultaneously captured.

特開2014−048459号公報JP 2014-048459 A 特開2013−172210号公報JP 2013-172210 A

しかしながら、2つの映像の同時撮影を行う撮像装置においては、一のフレーム期間内に蓄積時間の異なる信号に基づく複数の映像を読み出す必要がある。これら信号の読み出しに時間を要することになれば、一のフレーム期間に必要な時間が長くなり、ひいてはフレームレートを低下することにもなる。   However, in an imaging device that simultaneously captures two images, it is necessary to read a plurality of images based on signals having different accumulation times within one frame period. If it takes time to read out these signals, the time required for one frame period becomes longer, and as a result, the frame rate decreases.

本発明の目的は、フレームレートを犠牲にすることなく蓄積期間の異なる信号に基づく複数の映像の読み出しを容易にし得る撮像装置及びその駆動方法を提供することにある。   An object of the present invention is to provide an imaging apparatus that can easily read out a plurality of videos based on signals having different accumulation periods without sacrificing the frame rate, and a driving method thereof.

本発明の一観点によれば、第1の光電変換部を含む第1の画素要素と、前記第1の光電変換部よりも感度の低い第2の光電変換部を含む第2の画素要素とをそれぞれが含む複数の画素と、前記複数の画素から、前記複数の画素の前記第1の画素要素において第1の蓄積期間の間に生成された信号電荷に基づく第1の映像信号と、前記複数の画素の前記第2の画素要素において前記第1の蓄積期間よりも長い第2の蓄積期間の間に生成された信号電荷に基づく映像信号であって、前記第1の映像信号と同期した第2の映像信号とを読み出す読み出し回路と、前記第1の映像信号を読み出す第1の読み出し期間が前記第2の蓄積期間中に行われるように前記読み出し回路を制御する制御部とを有する撮像装置が提供される。   According to one aspect of the present invention, a first pixel element including a first photoelectric conversion unit, and a second pixel element including a second photoelectric conversion unit having a lower sensitivity than the first photoelectric conversion unit, A first video signal based on a signal charge generated during a first accumulation period in the first pixel element of the plurality of pixels from the plurality of pixels, A video signal based on a signal charge generated during a second accumulation period longer than the first accumulation period in the second pixel element of a plurality of pixels, and synchronized with the first video signal Imaging having a readout circuit for reading out the second video signal and a control unit for controlling the readout circuit so that a first readout period for reading out the first video signal is performed during the second accumulation period. An apparatus is provided.

また、本発明の他の一観点によれば、光電変換部と第1及び第2の信号保持部とをそれぞれが含む複数の画素と、前記複数の画素から、一の撮影周期中に前記光電変換部で発生した信号電荷を少なくとも1回、前記第1の信号保持部に転送して生成される第1の映像信号と、前記一の撮影周期中に前記光電変換部で発生した信号電荷を少なくとも2回以上、前記第2の信号保持部に転送し加算することにより生成される映像信号であって、前記第1の映像信号と同期した第2の映像信号と、を読み出す読み出し回路と、前記第1の映像信号を読み出す読み出し期間が前記第2の映像信号の蓄積期間中に行われるように前記読み出し回路を制御する制御部とを有する撮像装置が提供される。   According to another aspect of the present invention, a plurality of pixels each including a photoelectric conversion unit and a first signal holding unit and a second signal holding unit, and the photoelectric conversion unit from the plurality of pixels in one imaging cycle. The first video signal generated by transferring the signal charge generated in the conversion unit to the first signal holding unit at least once, and the signal charge generated in the photoelectric conversion unit during the one photographing period A readout circuit that reads out a second video signal that is generated by transferring and adding to the second signal holding unit at least twice or more and that is synchronized with the first video signal; There is provided an imaging apparatus including a control unit that controls the readout circuit such that a readout period for reading out the first video signal is performed during an accumulation period of the second video signal.

また、本発明の更に他の一観点によれば、第1の光電変換部を含む第1の画素要素と、前記第1の光電変換部よりも感度の低い第2の光電変換部を含む第2の画素要素とをそれぞれが含む複数の画素を有する撮像素子を含む撮像装置の駆動方法であって、前記複数の画素の前記第1の画素要素において第1の蓄積期間の間に生成された信号電荷に基づく第1の映像信号を読み出すステップと、前記複数の画素の前記第2の画素要素において前記第1の蓄積期間よりも長い第2の蓄積期間の間に生成された信号電荷に基づく映像信号であって、前記第1の映像信号と同期した第2の映像信号とを読み出すステップとを有し、前記第1の映像信号の読み出すステップは、前記第2の蓄積期間中に行う撮像装置の駆動方法が提供される。   According to still another aspect of the present invention, a first pixel element including a first photoelectric conversion unit, and a second photoelectric conversion unit including a second photoelectric conversion unit having a lower sensitivity than the first photoelectric conversion unit. An image pickup apparatus driving method including an image pickup device having a plurality of pixels each including two pixel elements, wherein the first pixel elements of the plurality of pixels are generated during a first accumulation period. Reading the first video signal based on the signal charge, and based on the signal charge generated in the second pixel element of the plurality of pixels during a second accumulation period longer than the first accumulation period And reading a second video signal that is synchronized with the first video signal, and the step of reading the first video signal is performed during the second accumulation period. A method of driving the apparatus is provided.

また、本発明の更に他の一観点によれば、光電変換部と第1及び第2の信号保持部とをそれぞれが含む複数の画素を有する撮像素子を含む撮像装置の駆動方法であって、前記複数の画素から、一の撮影周期中に前記光電変換部で発生した信号電荷を少なくとも1回、前記第1の信号保持部に転送して生成される第1の映像信号を読み出すステップと、前記複数の画素から、前記一の撮影周期中に前記光電変換部で発生した信号電荷を少なくとも2回以上、前記第2の信号保持部に転送し加算することにより生成される映像信号であって、前記第1の映像信号と同期した第2の映像信号を読み出すステップとを有し、前記第1の映像信号の読み出すステップは、前記第2の映像信号の蓄積期間中に行う撮像装置の駆動方法が提供される。   According to still another aspect of the present invention, there is provided a driving method of an imaging apparatus including an imaging device having a plurality of pixels each including a photoelectric conversion unit and a first and a second signal holding unit, Reading out the first video signal generated by transferring the signal charges generated in the photoelectric conversion unit during one imaging period to the first signal holding unit from the plurality of pixels at least once; A video signal generated by transferring and adding signal charges generated in the photoelectric conversion unit from the plurality of pixels to the second signal holding unit at least twice or more during the one imaging cycle. And a step of reading out a second video signal synchronized with the first video signal, and the step of reading out the first video signal comprises driving the image pickup apparatus during the accumulation period of the second video signal. A method is provided.

本発明によれば、1つの撮像素子を用いて蓄積期間の異なる信号に基づく複数の映像を同時に撮影する際に、フレームレートを犠牲にすることなく、これら複数の映像を読み出すことができる。   According to the present invention, when a plurality of videos based on signals having different accumulation periods are simultaneously photographed using one image sensor, the plurality of videos can be read without sacrificing the frame rate.

本発明の第1実施形態による撮像装置を示す外観図である。1 is an external view showing an imaging apparatus according to a first embodiment of the present invention. 本発明の第1実施形態による撮像装置の概略構成を示すブロック図である。1 is a block diagram illustrating a schematic configuration of an imaging apparatus according to a first embodiment of the present invention. 本発明の第1実施形態による撮像装置の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 of the imaging device by 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態による撮像装置の撮像素子の内部構造を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the internal structure of the image pick-up element of the imaging device by 1st Embodiment of this invention. 画素に入射する光線の角度とフォトダイオードからの出力との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the angle of the light ray which injects into a pixel, and the output from a photodiode. 本発明の第1実施形態による撮像装置における撮影光学系と撮像素子との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the imaging optical system and imaging device in the imaging device by 1st Embodiment of this invention. 撮像素子から出力される映像信号を説明する概略図である。It is the schematic explaining the video signal output from an image sensor. 本発明の第1実施形態による撮像装置の撮像素子の画素の構成例を示す回路図である。It is a circuit diagram showing an example of composition of a pixel of an image sensor of an imaging device by a 1st embodiment of the present invention. 本発明の第1実施形態による撮像装置の撮像素子の画素の要部を示す平面レイアウト図(その1)である。It is a plane layout figure (the 1) which shows the principal part of the pixel of the image pick-up element of the imaging device by 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態による撮像装置の撮像素子の画素の要部を示す平面レイアウト図(その2)である。FIG. 6 is a plan layout diagram (No. 2) illustrating a main part of a pixel of the imaging device of the imaging apparatus according to the first embodiment of the present invention. 本発明の第1実施形態による撮像装置の撮像素子の読み出し回路の構成例を示す回路図である。It is a circuit diagram showing an example of composition of a readout circuit of an image sensor of an imaging device by a 1st embodiment of the present invention. 本発明の第1実施形態による撮像装置における撮像素子の駆動シーケンスを示すタイミングチャートである。3 is a timing chart showing a driving sequence of the image sensor in the imaging apparatus according to the first embodiment of the present invention. 図9のA−B線に沿った画素のポテンシャル図である。FIG. 10 is a potential diagram of a pixel along the line AB in FIG. 9. 撮像素子の内部における光の伝搬と光電変換により発生した信号電荷の挙動を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the behavior of the signal charge which generate | occur | produced by propagation of the light in an inside of an image pick-up element, and photoelectric conversion. 「picture A」及び「picture B」の撮影条件の設定画面を説明する図である。It is a figure explaining the setting screen of the imaging conditions of "picture A" and "picture B". 「picture A」及び「picture B」のISO感度範囲の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship of the ISO sensitivity range of "picture A" and "picture B". 本発明の第1実施形態による撮像装置のデュアル映像モードにおけるプログラムAE線図である。It is a program AE diagram in the dual video mode of the imaging device according to the first embodiment of the present invention. 本発明の第1実施形態による撮像装置における蓄積制御方法を示すフローチャート図である。It is a flowchart figure which shows the accumulation | storage control method in the imaging device by 1st Embodiment of this invention. 「picture A」及び「picture B」のシャッタースピードの差異を撮像シーケンス上で説明する図である。It is a figure explaining the difference of the shutter speed of "picture A" and "picture B" on an imaging sequence. 撮像装置に電源を投入した後のライブビュー表示中の表示部の様子を表す図である。It is a figure showing the mode of the display part in the live view display after powering on an imaging device. スイッチST、スイッチMVを操作して取得された映像のうちの1フレームを示す図である。It is a figure which shows 1 frame of the images | videos acquired by operating switch ST and switch MV. クロストーク補正を含む一連の処理手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows a series of processing procedures including crosstalk correction. デジタル信号処理部において行われるクロストーク補正処理を説明する図である。It is a figure explaining the crosstalk correction process performed in a digital signal processing part. クロストーク補正関数の具体例を示す図である。It is a figure which shows the specific example of a crosstalk correction function. クロストーク補正を施した後の映像の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the image | video after performing crosstalk correction | amendment. 表示部上に「picture A」及び「picture B」を並べて表示した様子を示す図である。It is a figure which shows a mode that "picture A" and "picture B" were displayed side by side on the display part. ストレージに格納された「picture A」及び「picture B」の活用例を説明する図である。It is a figure explaining the utilization example of "picture A" and "picture B" stored in the storage. 本発明の第2実施形態による撮像装置の撮像素子の画素の構成例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structural example of the pixel of the image pick-up element of the imaging device by 2nd Embodiment of this invention. 第2実施形態による撮像装置における撮像素子の駆動方法を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the drive method of the image pick-up element in the imaging device by 2nd Embodiment. 第2実施形態による撮像装置における撮像素子の駆動シーケンスを示すタイミングチャートである。It is a timing chart which shows the drive sequence of the image sensor in the imaging device by a 2nd embodiment.

[第1実施形態]
本発明の第1実施形態による撮像装置について、図1乃至図27を用いて説明する。本実施形態では、撮像のための撮影光学系と、撮像素子と、撮像素子から出力される映像信号を処理するための映像処理装置と、を有する撮像装置を、本発明の好適な実施形態の一例として説明する。ただし、映像処理装置は、必ずしも撮像装置の一部として構成される必要はなく、撮像素子や撮影光学系とは別のハードウェアにより構成されていてもよい。また、映像処理装置の機能の全部又は一部を、撮像素子に搭載するようにしてもよい。
[First Embodiment]
An imaging apparatus according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In the present embodiment, an imaging apparatus including an imaging optical system for imaging, an imaging element, and a video processing apparatus for processing a video signal output from the imaging element is a preferred embodiment of the present invention. This will be described as an example. However, the video processing apparatus is not necessarily configured as a part of the imaging apparatus, and may be configured by hardware different from the imaging element and the imaging optical system. Moreover, you may make it mount all or one part of the function of a video processing apparatus in an image pick-up element.

図1は、本実施形態による撮像装置の一例としてのデジタルスチルモーションカメラの外観図である。図1(a)がその正面図を示し、図1(b)がその背面図を示している。
本実施形態による撮像装置100は、筐体151と、筐体151の正面部に設けられた撮影光学系152と、筐体151の上面部に設けられたスイッチST154及びプロペラ162とを有している。また、撮像装置100は、筐体151の背面部に、表示部153と、スイッチMV155と、撮影モード選択レバー156と、メニューボタン157と、アップダウンスイッチ158,159と、ダイアル160と、再生ボタン161とを有している。
FIG. 1 is an external view of a digital still motion camera as an example of the imaging apparatus according to the present embodiment. FIG. 1A shows a front view thereof, and FIG. 1B shows a rear view thereof.
The imaging apparatus 100 according to the present embodiment includes a housing 151, a photographing optical system 152 provided on the front portion of the housing 151, and a switch ST <b> 154 and a propeller 162 provided on the upper surface of the housing 151. Yes. In addition, the imaging apparatus 100 includes a display unit 153, a switch MV155, a shooting mode selection lever 156, a menu button 157, up / down switches 158 and 159, a dial 160, and a playback button on the rear surface of the casing 151. 161.

筐体151は、撮像素子やシャッター装置等の撮像装置100を構成する種々の機能部品を収納する容器である。撮影光学系152は、被写体の光学像を結像するための光学系である。表示部153は、撮影情報や映像を表示するための表示装置により構成される。表示部153には、必要に応じて画面の向きを変えるための可動機構を設けてもよい。表示部153は、ダイナミックレンジの広い映像もその輝度範囲を抑制することなく表示できるだけの表示輝度範囲を有している。スイッチST154は、主に静止画の撮影を行うために使用するシャッターボタンである。スイッチMV155は、動画撮影の開始及び停止を行うためのボタンである。撮影モード選択レバー156は、撮影モードを選択するための切り替えスイッチである。メニューボタン157は、撮像装置100の機能設定を行う機能設定モードへ移行するためのボタンである。アップダウンスイッチ158,159は、各種の設定値を変更する際に用いるボタンである。ダイアル160は、各種の設定値を変更するためのダイアルである。再生ボタン161は、撮像装置100に収納されている記録媒体に記録されている映像を表示部153上で再生する再生モードへ移行するためのボタンである。プロペラ162は、空中からの撮影を行うために撮像装置100を空中に浮上させるためのものである。   The casing 151 is a container that houses various functional components that constitute the imaging device 100 such as an imaging element and a shutter device. The photographing optical system 152 is an optical system for forming an optical image of a subject. The display unit 153 includes a display device for displaying shooting information and video. The display unit 153 may be provided with a movable mechanism for changing the orientation of the screen as necessary. The display unit 153 has a display luminance range that can display an image with a wide dynamic range without suppressing the luminance range. The switch ST154 is a shutter button used mainly for taking a still image. The switch MV155 is a button for starting and stopping moving image shooting. The shooting mode selection lever 156 is a changeover switch for selecting a shooting mode. The menu button 157 is a button for shifting to a function setting mode for setting a function of the imaging apparatus 100. Up / down switches 158 and 159 are buttons used when changing various setting values. The dial 160 is a dial for changing various setting values. The playback button 161 is a button for shifting to a playback mode in which video recorded on a recording medium stored in the imaging apparatus 100 is played on the display unit 153. The propeller 162 is for floating the imaging device 100 in the air in order to perform shooting from the air.

図2は、本実施形態による撮像装置の概略構成を示すブロック図である。撮像装置100は、図2に示すように、絞り181、絞り制御部182、光学フィルター183、撮像素子184、デジタル信号処理部187、タイミング発生部189を有している。また、撮像装置100は、システム制御CPU178、スイッチ入力手段179、映像メモリ190、飛行制御装置200を有している。また、撮像装置100は、表示インターフェース部191、記録インターフェース部192、記録媒体193、プリントインターフェース部194、外部インターフェース部196、無線インターフェース部198を有している。   FIG. 2 is a block diagram illustrating a schematic configuration of the imaging apparatus according to the present embodiment. As illustrated in FIG. 2, the imaging apparatus 100 includes a diaphragm 181, a diaphragm controller 182, an optical filter 183, an image sensor 184, a digital signal processor 187, and a timing generator 189. Further, the imaging apparatus 100 includes a system control CPU 178, a switch input unit 179, a video memory 190, and a flight control apparatus 200. Further, the imaging apparatus 100 includes a display interface unit 191, a recording interface unit 192, a recording medium 193, a print interface unit 194, an external interface unit 196, and a wireless interface unit 198.

撮像素子184は、撮影光学系152を介して結像された被写体の光学像を電気的な映像信号に変換するためのものである。撮像素子184は、特に限定されるものではないが、例えば、UHDTV(Ultra High Definition Television)の規格を満たすに十分な画素数、信号読み出し速度、色域、ダイナミックレンジを有している。絞り181は、撮影光学系152を通る光の量を調節するためのものである。絞り制御部182は、絞り181を制御するためのものである。光学フィルター183は、撮像素子184に入射する光の波長、撮像素子184に伝達する空間周波数を制限するためのものである。   The image sensor 184 is for converting an optical image of a subject formed through the photographing optical system 152 into an electrical video signal. The image sensor 184 is not particularly limited, but has, for example, a sufficient number of pixels, a signal readout speed, a color gamut, and a dynamic range to satisfy the UHDTV (Ultra High Definition Television) standard. The diaphragm 181 is for adjusting the amount of light passing through the photographing optical system 152. The aperture control unit 182 is for controlling the aperture 181. The optical filter 183 is for limiting the wavelength of light incident on the image sensor 184 and the spatial frequency transmitted to the image sensor 184.

デジタル信号処理部187は、撮像素子184から出力されるデジタル映像データに対して各種の補正を行った後、映像データを圧縮するためのものである。デジタル信号処理部187が行う補正には、後述するクロストーク補正が含まれる。タイミング発生部189は、撮像素子184、デジタル信号処理部187に各種タイミング信号を出力するためのものである。システム制御CPU178は、タイミング発生部189とともに、各種演算の実行や撮像装置100の全体の制御を司る制御部である。   The digital signal processing unit 187 is for compressing the video data after performing various corrections on the digital video data output from the image sensor 184. The correction performed by the digital signal processing unit 187 includes crosstalk correction described later. The timing generator 189 is for outputting various timing signals to the image sensor 184 and the digital signal processor 187. The system control CPU 178 is a control unit that performs various calculations and controls the entire imaging apparatus 100 together with the timing generation unit 189.

映像メモリ190は、映像データを一時的に記憶するためのものである。表示インターフェース部(表示I/F)191は、撮影された映像を液晶ディスプレイ等の表示部153に表示するためのシステム制御CPU178と表示部153との間のインターフェースである。記録媒体193は、映像データや付加データ等を記録するための半導体メモリ等の記録媒体であり、撮像装置100に備え付けられていてもよいし着脱可能でもよい。記録インターフェース部(記録I/F)192は、記録媒体193に記録又は記録媒体から読み出しを行うためのシステム制御CPU178と記録媒体193との間のインターフェースである。外部インターフェース部(外部I/F)196は、外部コンピュータ197等の外部機器と通信するためのシステム制御CPU178と外部機器との間のインターフェースである。プリントインターフェース部(プリントI/F)194は、撮影された映像を小型インクジェットプリンタ等のプリンタ195に出力し印刷するためのシステム制御CPU178とプリンタ195との間のインターフェースである。無線インターフェース部(無線I/F)198は、インターネット等のネットワーク199と通信するためのシステム制御CPU178とネットワーク199との間のインターフェースである。スイッチ入力手段179は、スイッチST154、スイッチMV155、各種モードの切り替えを行う複数のスイッチを含む。飛行制御装置200は、空中からの撮影を行うためにプロペラ162を制御して撮像装置100を飛行させるための制御装置である。   The video memory 190 is for temporarily storing video data. A display interface unit (display I / F) 191 is an interface between the system control CPU 178 and the display unit 153 for displaying a captured image on the display unit 153 such as a liquid crystal display. The recording medium 193 is a recording medium such as a semiconductor memory for recording video data, additional data, and the like, and may be provided in the imaging apparatus 100 or detachable. The recording interface unit (recording I / F) 192 is an interface between the system control CPU 178 and the recording medium 193 for recording on the recording medium 193 or reading from the recording medium. An external interface unit (external I / F) 196 is an interface between the system control CPU 178 and an external device for communicating with an external device such as the external computer 197. A print interface unit (print I / F) 194 is an interface between the system control CPU 178 and the printer 195 for outputting a photographed video to a printer 195 such as a small inkjet printer and printing it. A wireless interface unit (wireless I / F) 198 is an interface between the system control CPU 178 and the network 199 for communicating with a network 199 such as the Internet. The switch input unit 179 includes a switch ST154, a switch MV155, and a plurality of switches for switching various modes. The flight control device 200 is a control device for controlling the propeller 162 to fly the imaging device 100 in order to perform shooting from the air.

図3は、撮像素子184の構成例を示すブロック図である。撮像素子184は、図3に示すように、画素アレイ302、垂直走査回路307、読み出し回路308及びタイミング制御回路309を含む。   FIG. 3 is a block diagram illustrating a configuration example of the image sensor 184. As shown in FIG. 3, the image sensor 184 includes a pixel array 302, a vertical scanning circuit 307, a reading circuit 308, and a timing control circuit 309.

画素アレイ302には、複数の画素303が行列状に配置されている。なお、画素アレイ302に属する画素303の実際の配列数は一般的には多数となるが、ここでは図面の簡略化のため、4行×4列の行列状に配置された16個の画素303のみを示している。複数の画素303の各々は、画素要素303Aと画素要素303Bとの組みを有する。図3では、画素303の上半分の領域を画素要素303Aとし、画素303の下半分の領域を画素要素303Bとしている。画素要素303A及び画素要素303Bは、それぞれ光電変換により信号を生成する。   In the pixel array 302, a plurality of pixels 303 are arranged in a matrix. Note that the actual number of pixels 303 belonging to the pixel array 302 is generally large, but here, in order to simplify the drawing, 16 pixels 303 arranged in a matrix of 4 rows × 4 columns. Only shows. Each of the plurality of pixels 303 includes a set of a pixel element 303A and a pixel element 303B. In FIG. 3, the upper half area of the pixel 303 is a pixel element 303A, and the lower half area of the pixel 303 is a pixel element 303B. The pixel element 303A and the pixel element 303B each generate a signal by photoelectric conversion.

画素アレイ302の各列には、列方向に延在する信号出力線304が設けられている。各列の信号出力線304は、当該列に属する画素要素303A及び画素要素303Bに接続されている。信号出力線304には、画素要素303Aからの信号と、画素要素303Bからの信号とが出力される。画素アレイ302の各列には、また、列方向に延在する電源線305及び接地線306が、それぞれ設けられている。各列の電源線305及び接地線306は、当該列に属する画素303に接続されている。電源線305及び接地線306は、行方向に延在する信号線としてもよい。   Each column of the pixel array 302 is provided with a signal output line 304 extending in the column direction. The signal output line 304 of each column is connected to the pixel element 303A and the pixel element 303B belonging to the column. The signal output line 304 outputs a signal from the pixel element 303A and a signal from the pixel element 303B. Each column of the pixel array 302 is also provided with a power supply line 305 and a ground line 306 extending in the column direction. The power supply line 305 and the ground line 306 in each column are connected to the pixels 303 belonging to the column. The power supply line 305 and the ground line 306 may be signal lines extending in the row direction.

垂直走査回路307は、画素アレイ302に対して行方向に隣接して配置されている。垂直走査回路307は、画素アレイ302の複数の画素303に対して行単位で、行方向に延在して配された図示しない制御線を介して、画素303内の読み出し回路を制御するための所定の制御信号を出力する。図には、制御信号として、リセットパルスφRESn、転送パルスφTXnA,φTXnBを示している(nは、行番号に対応した整数)。   The vertical scanning circuit 307 is disposed adjacent to the pixel array 302 in the row direction. The vertical scanning circuit 307 controls a readout circuit in the pixel 303 via a control line (not shown) extending in the row direction with respect to the plurality of pixels 303 of the pixel array 302 in the row direction. A predetermined control signal is output. In the figure, reset pulses φRESn and transfer pulses φTXnA, φTXnB are shown as control signals (n is an integer corresponding to a row number).

読み出し回路308は、画素アレイ302に対して列方向に隣接して配置されている。読み出し回路308は、各列の信号出力線304に接続されている。読み出し回路308は、各列の信号出力線304を順次選択的に活性化することで、各列の信号出力線304の信号を順次読み出し、所定の信号処理を実施する。読み出し回路308は、雑音除去回路、増幅回路、アナログデジタル変換回路、水平走査回路などを含むことができ、所定の信号処理を実施した信号を順次出力する。   The readout circuit 308 is disposed adjacent to the pixel array 302 in the column direction. The read circuit 308 is connected to the signal output line 304 of each column. The read circuit 308 sequentially activates the signal output lines 304 of each column sequentially, thereby sequentially reading the signals of the signal output lines 304 of each column and performing predetermined signal processing. The readout circuit 308 can include a noise removal circuit, an amplification circuit, an analog-digital conversion circuit, a horizontal scanning circuit, and the like, and sequentially outputs signals that have undergone predetermined signal processing.

タイミング制御回路309は、垂直走査回路307及び読み出し回路308に接続されている。タイミング制御回路309は、垂直走査回路307及び読み出し回路308の駆動タイミングを制御する制御信号を出力する。   The timing control circuit 309 is connected to the vertical scanning circuit 307 and the readout circuit 308. The timing control circuit 309 outputs a control signal for controlling the driving timing of the vertical scanning circuit 307 and the readout circuit 308.

図4は、撮像素子184の画素303の内部構造を示す断面図である。それぞれの画素303は、図4に示すように、2つのフォトダイオード310A,310Bと、ライトガイド255と、カラーフィルタ256とを含む。フォトダイオード310Aは画素要素303Aの一部を構成し、フォトダイオード310Bは画素要素303Bの一部を構成する。フォトダイオード310A,310Bは、シリコン基板251内に設けられている。ライトガイド255は、シリコン基板251上に設けられた絶縁層254内に設けられている。絶縁層254は例えば酸化シリコンにより構成され、ライトガイド255は絶縁層254よりも高屈折率の材料、例えば窒化シリコンにより構成される。ライトガイド255間の絶縁層254には、配線層252が設けられている。ライトガイド255上には、所定の分光透過率特性を有するカラーフィルタ256が設けられている。なお、図4には、隣接する2つの画素303のカラーフィルタを、互いに異なる分光透過率特性を有するカラーフィルタ256,257により構成した例を示している。   FIG. 4 is a cross-sectional view showing the internal structure of the pixel 303 of the image sensor 184. Each pixel 303 includes two photodiodes 310A and 310B, a light guide 255, and a color filter 256, as shown in FIG. The photodiode 310A constitutes a part of the pixel element 303A, and the photodiode 310B constitutes a part of the pixel element 303B. The photodiodes 310A and 310B are provided in the silicon substrate 251. The light guide 255 is provided in an insulating layer 254 provided on the silicon substrate 251. The insulating layer 254 is made of, for example, silicon oxide, and the light guide 255 is made of a material having a higher refractive index than the insulating layer 254, for example, silicon nitride. A wiring layer 252 is provided on the insulating layer 254 between the light guides 255. On the light guide 255, a color filter 256 having a predetermined spectral transmittance characteristic is provided. FIG. 4 shows an example in which the color filters of two adjacent pixels 303 are configured by color filters 256 and 257 having different spectral transmittance characteristics.

ライトガイド255は、絶縁層254との間の屈折率差によって内部に光を閉じ込める性質を有している。これにより、カラーフィルタ256を介して入射した光をライトガイド255によってフォトダイオード310A,310Bに導くことができる。フォトダイオード310A,310Bは、ライトガイド255に対して非対称に配置されており、ライトガイド255を伝搬した光束は、高い効率でフォトダイオード310Aに入射し、低い効率でフォトダイオード310Bに入射する。さらに、ライトガイド255は、その深さや傾斜角を調節することにより、フォトダイオード310A,310Bが有効に光電変換できる入射光束に対して、その入射角特性に偏りが生じないようになっている。   The light guide 255 has a property of confining light inside due to a difference in refractive index with the insulating layer 254. Thereby, the light incident through the color filter 256 can be guided to the photodiodes 310 </ b> A and 310 </ b> B by the light guide 255. The photodiodes 310A and 310B are arranged asymmetrically with respect to the light guide 255, and the light beam propagated through the light guide 255 is incident on the photodiode 310A with high efficiency and is incident on the photodiode 310B with low efficiency. Furthermore, the light guide 255 is configured such that the incident angle characteristic is not biased with respect to the incident light beam that can be effectively photoelectrically converted by the photodiodes 310A and 310B by adjusting the depth and the inclination angle.

図5は、画素に入射する光線の角度とフォトダイオードからの出力との関係を示すグラフである。図5において、横軸が画素に入射する光線の角度を表し、縦軸がフォトダイオードからの出力を表している。図5には、フォトダイオード310Aからの出力特性261と、フォトダイオード310Bからの出力特性とを示している。   FIG. 5 is a graph showing the relationship between the angle of light rays incident on the pixel and the output from the photodiode. In FIG. 5, the horizontal axis represents the angle of light rays incident on the pixel, and the vertical axis represents the output from the photodiode. FIG. 5 shows output characteristics 261 from the photodiode 310A and output characteristics from the photodiode 310B.

図5に示すように、特性261及び特性262は、ともに光線の入射角度ゼロのときをピークとする左右対称の僅かに山なりの形状となっている。また、特性262のピーク強度PBは、特性261のピーク強度PAの1/8程度になっている。このことは、フォトダイオード310A,310Bの入射角依存性はともに小さく、それらの受光効率はフォトダイオード310Aに比べてフォトダイオード310Bが1/8であるということを表している。すなわち、フォトダイオード310Bは、ISO感度の設定値に置き換えると、フォトダイオード310Aよりも3段分、感度が低いことになる。   As shown in FIG. 5, the characteristic 261 and the characteristic 262 are both symmetrically mountain-shaped with a peak when the incident angle of the light beam is zero. Further, the peak intensity PB of the characteristic 262 is about 1/8 of the peak intensity PA of the characteristic 261. This means that the incident angle dependence of the photodiodes 310A and 310B is small, and the light receiving efficiency of the photodiode 310B is 1/8 of that of the photodiode 310A. That is, if the photodiode 310B is replaced with the ISO sensitivity setting value, the sensitivity is lower by three stages than the photodiode 310A.

次に、撮影光学系152と撮像素子184との関係を、図6を用いてより詳しく説明する。図6は、撮影光学系152と撮像素子184との関係を説明する図である。図6(a)は、撮影光学系152をその光軸180方向から見た図である。図6(b)は、図2の撮影光学系152から撮像素子184に至る部分をより詳細に示した図である。   Next, the relationship between the photographing optical system 152 and the image sensor 184 will be described in more detail with reference to FIG. FIG. 6 is a diagram for explaining the relationship between the photographing optical system 152 and the image sensor 184. FIG. 6A is a view of the photographing optical system 152 as seen from the direction of the optical axis 180. FIG. 6B is a diagram showing in more detail the part from the photographing optical system 152 to the image sensor 184 in FIG.

撮像素子184は、図6(b)に示すように、撮像領域の中央部に位置する画素276と、撮像領域の外縁近傍に位置する画素277とを含むものとする。この場合、画素276は、光線272と光線273とで囲まれた領域からの光束を受光することができる。また、画素277は、光線274と光線275とで囲まれた領域からの光束を受光することができる。この際、フィールドレンズ270が光学フィルター183と撮影光学系152との間に配置されているため、撮影光学系152の付近では、画素276が受光する光束と画素277が受光する光束とは、図6(a)に領域271で示すように重なっている。この結果、撮影光学系152から射出される光束を何れの画素においても高効率で受光することが可能となっている。   As shown in FIG. 6B, the imaging element 184 includes a pixel 276 located at the center of the imaging area and a pixel 277 located near the outer edge of the imaging area. In this case, the pixel 276 can receive a light flux from a region surrounded by the light rays 272 and 273. Further, the pixel 277 can receive a light beam from a region surrounded by the light beam 274 and the light beam 275. At this time, since the field lens 270 is disposed between the optical filter 183 and the photographing optical system 152, the light flux received by the pixel 276 and the light flux received by the pixel 277 in the vicinity of the photographing optical system 152 are illustrated in FIG. 6 (a) is overlapped as indicated by a region 271. As a result, the light beam emitted from the photographing optical system 152 can be received with high efficiency in any pixel.

図7は、撮像素子から出力される映像信号を説明する概略図である。ここで、画素アレイ302に、図7(a)に示すカラーフィルタ配列281で、所定の光透過率特性を有するカラーフィルタが配置されている場合を想定する。図7(a)は、6行×8列の行列状に画素303が配列された画素アレイ302と、各画素に配置されるカラーフィルタの色とを模式的に示したものである。図中、Rは赤色カラーフィルタを、G1及びG2は緑色カラーフィルタを、Bは青色カラーフィルタを、それぞれ表している。図示するカラーフィルタ配列281は、いわゆるベイヤー配列と呼ばれるカラーフィルタ配列であり、行毎に、G1BG1B…,RG2RG2…,G1BG1B…,…、といった繰り返しで、各色のカラーフィルタが配置されている。   FIG. 7 is a schematic diagram illustrating a video signal output from the image sensor. Here, it is assumed that a color filter having a predetermined light transmittance characteristic is arranged in the pixel array 302 in the color filter array 281 shown in FIG. FIG. 7A schematically shows a pixel array 302 in which pixels 303 are arranged in a 6-row × 8-column matrix, and the color of the color filter arranged in each pixel. In the figure, R represents a red color filter, G1 and G2 represent green color filters, and B represents a blue color filter. The color filter array 281 shown in the figure is a color filter array called a so-called Bayer array, and color filters for each color are arranged for each row by repeating G1BG1B... RG2RG2... G1BG1B.

このようなカラーフィルタ配列281を有する画素アレイ302からは、図7(b)及び図7(c)に示される出力データ282,283が得られる。図7(b)中、g1A及びg2Aは、緑色カラーフィルタが配置された画素303の画素要素303Aからの出力を表している。bAは、青色カラーフィルタが配置された画素303の画素要素303Aからの出力を表している。rAは、赤色カラーフィルタが配置された画素303の画素要素303Aからの出力を表している。図7(c)中、g1B及びg2Bは、緑色カラーフィルタが配置された画素303の画素要素303Bからの出力を表している。bBは、青色カラーフィルタが配置された画素303の画素要素303Bからの出力を表している。rBは、赤色カラーフィルタが配置された画素303の画素要素303Bからの出力を表している。   From the pixel array 302 having such a color filter array 281, output data 282 and 283 shown in FIGS. 7B and 7C are obtained. In FIG. 7B, g1A and g2A represent outputs from the pixel element 303A of the pixel 303 in which the green color filter is arranged. bA represents the output from the pixel element 303A of the pixel 303 in which the blue color filter is arranged. rA represents the output from the pixel element 303A of the pixel 303 in which the red color filter is arranged. In FIG. 7C, g1B and g2B represent outputs from the pixel element 303B of the pixel 303 in which the green color filter is arranged. bB represents the output from the pixel element 303B of the pixel 303 in which the blue color filter is arranged. rB represents the output from the pixel element 303B of the pixel 303 in which the red color filter is arranged.

図3を用いて説明したように、撮像素子184からは、画素要素303Aからの出力と画素要素303Bからの出力との2系統の出力が得られ、そのうちの一方が図7(b)に示す出力データ282であり、他方が図7(c)に示す出力データ283である。出力データ282は、所定の信号処理ののちに第1の映像信号「picture A」となる。また、出力データ283は、所定の信号処理の後に第2の映像信号「picture B」となる。以後の説明では、出力データ282に基づく映像信号を「picture A」、出力データ283に基づく映像信号を「picture B」と表記するものとする。なお、「picture A」,「picture B」は、厳密には所定の補正等の処理を行った後の映像信号であるが、説明の便宜上、補正前或いは補正途中の映像信号についても「picture A」,「picture B」と表記することがある。   As described with reference to FIG. 3, the image sensor 184 obtains two systems of outputs, that is, an output from the pixel element 303A and an output from the pixel element 303B, one of which is shown in FIG. 7B. The output data 282 and the other is the output data 283 shown in FIG. The output data 282 becomes the first video signal “picture A” after predetermined signal processing. The output data 283 becomes a second video signal “picture B” after predetermined signal processing. In the following description, the video signal based on the output data 282 is referred to as “picture A”, and the video signal based on the output data 283 is referred to as “picture B”. Strictly speaking, “picture A” and “picture B” are video signals after processing such as predetermined correction, but for convenience of explanation, “picture A” is also used for video signals before or during correction. ”And“ picture B ”.

図8は、画素303の構成例を示す回路図である。画素303は、上述のように、画素要素303A及び画素要素303Bを有する。画素要素303Aは、フォトダイオード310Aと、転送トランジスタ311Aと、フローティングディフュージョン領域313と、リセットトランジスタ314と、増幅トランジスタ315と、選択トランジスタ317とにより構成されている。画素要素303Bは、フォトダイオード310Bと、転送トランジスタ311Bと、フローティングディフュージョン領域313と、リセットトランジスタ314と、増幅トランジスタ315と、選択トランジスタ317とにより構成されている。フローティングディフュージョン領域313、リセットトランジスタ314、増幅トランジスタ315及び選択トランジスタ317は、画素要素303Aと画素要素303Bとで共用されている。これにより、フォトダイオード領域の面積を広くとることが可能となっている。フォトダイオード310Aは、図4に示したフォトダイオード310Aに対応し、フォトダイオード310Bは、図4に示したフォトダイオード310Bに対応する。   FIG. 8 is a circuit diagram illustrating a configuration example of the pixel 303. As described above, the pixel 303 includes the pixel element 303A and the pixel element 303B. The pixel element 303A includes a photodiode 310A, a transfer transistor 311A, a floating diffusion region 313, a reset transistor 314, an amplification transistor 315, and a selection transistor 317. The pixel element 303B includes a photodiode 310B, a transfer transistor 311B, a floating diffusion region 313, a reset transistor 314, an amplification transistor 315, and a selection transistor 317. The floating diffusion region 313, the reset transistor 314, the amplification transistor 315, and the selection transistor 317 are shared by the pixel element 303A and the pixel element 303B. This makes it possible to increase the area of the photodiode region. The photodiode 310A corresponds to the photodiode 310A illustrated in FIG. 4, and the photodiode 310B corresponds to the photodiode 310B illustrated in FIG.

フォトダイオード310Aのアノードは接地線306に接続され、フォトダイオード310Aのカソードは転送トランジスタ311Aのソースに接続されている。フォトダイオード310Bのアノードは接地線306に接続され、フォトダイオード310Bのカソードは転送トランジスタ311Bのソースに接続されている。転送トランジスタ311A,311Bのドレインは、リセットトランジスタ314のソース及び増幅トランジスタ315のゲートに接続されている。転送トランジスタ311A,311Bのドレイン、リセットトランジスタ314のソース及び増幅トランジスタ315のゲートの接続ノードが、フローティングディフュージョン領域313を構成する。リセットトランジスタ314のドレイン及び増幅トランジスタ315のドレインは、電圧VRESが供給される電源線305に接続されている。増幅トランジスタ315のソースは、選択トランジスタ317のドレインに接続されている。画素信号出力部316を構成する選択トランジスタ317のソースは、信号出力線304に接続されている。   The anode of the photodiode 310A is connected to the ground line 306, and the cathode of the photodiode 310A is connected to the source of the transfer transistor 311A. The anode of the photodiode 310B is connected to the ground line 306, and the cathode of the photodiode 310B is connected to the source of the transfer transistor 311B. The drains of the transfer transistors 311A and 311B are connected to the source of the reset transistor 314 and the gate of the amplification transistor 315. A connection node between the drains of the transfer transistors 311A and 311B, the source of the reset transistor 314, and the gate of the amplification transistor 315 forms a floating diffusion region 313. The drain of the reset transistor 314 and the drain of the amplification transistor 315 are connected to the power supply line 305 to which the voltage VRES is supplied. The source of the amplification transistor 315 is connected to the drain of the selection transistor 317. The source of the selection transistor 317 constituting the pixel signal output unit 316 is connected to the signal output line 304.

各列の画素303は、行毎に、垂直走査回路307から行方向に配された選択信号線318、リセット制御線319及び転送制御線320A,320Bに接続されている。選択信号線318は、選択トランジスタ317のゲートに接続されている。リセット制御線319は、リセットトランジスタ314のゲートに接続されている。転送制御線320Aは、コンタクト部312Aを介して転送トランジスタ311Aのゲートに接続されている。転送制御線320Bは、コンタクト部312Bを介して転送トランジスタ311Bのゲートに接続されている。リセット制御線319は、リセットトランジスタ314のゲートに、垂直走査回路307から出力されるリセットパルスφRESnを供給する。転送制御線320Aは、転送トランジスタ311Aのゲートに、垂直走査回路307から出力される転送パルスφTXnAを供給する。転送制御線320Bは、転送トランジスタ311Bのゲートに、垂直走査回路307から出力される転送パルスφTX1Bを供給する。なお、リセットパルスφRESn、転送パルスφTXnA及び転送パルスφTXnBの符号に付したnは、行番号に対応した整数である。図面には、nを行番号に対応した整数で置き換えた符号で表している。   The pixels 303 in each column are connected to the selection signal line 318, the reset control line 319, and the transfer control lines 320A and 320B arranged in the row direction from the vertical scanning circuit 307 for each row. The selection signal line 318 is connected to the gate of the selection transistor 317. The reset control line 319 is connected to the gate of the reset transistor 314. The transfer control line 320A is connected to the gate of the transfer transistor 311A via the contact portion 312A. The transfer control line 320B is connected to the gate of the transfer transistor 311B via the contact portion 312B. The reset control line 319 supplies a reset pulse φRESn output from the vertical scanning circuit 307 to the gate of the reset transistor 314. The transfer control line 320A supplies a transfer pulse φTXnA output from the vertical scanning circuit 307 to the gate of the transfer transistor 311A. The transfer control line 320B supplies the transfer pulse φTX1B output from the vertical scanning circuit 307 to the gate of the transfer transistor 311B. Note that n added to the signs of the reset pulse φRESn, the transfer pulse φTXnA, and the transfer pulse φTXnB is an integer corresponding to the row number. In the drawing, n is represented by a code in which n is replaced with an integer corresponding to the row number.

フォトダイオード310Aは光電変換により電荷を生成する第1の光電変換部であり、フォトダイオード310Bは光電変換により電荷を生成する第2の光電変換部である。フローティングディフュージョン領域313は、電荷を蓄積する領域である。転送トランジスタ311Aは、フォトダイオード310Aにより生成された電荷をフローティングディフュージョン領域313に転送するためのものである。転送トランジスタ311Bは、フォトダイオード310Bにより生成された電荷をフローティングディフュージョン領域313に転送するためのものである。   The photodiode 310A is a first photoelectric conversion unit that generates charges by photoelectric conversion, and the photodiode 310B is a second photoelectric conversion unit that generates charges by photoelectric conversion. The floating diffusion region 313 is a region for accumulating charges. The transfer transistor 311A is for transferring the charge generated by the photodiode 310A to the floating diffusion region 313. The transfer transistor 311B is for transferring the charge generated by the photodiode 310B to the floating diffusion region 313.

垂直走査回路307からハイレベルの転送パルスφTXnAが出力されると、転送トランジスタ311Aがオン状態となり、フォトダイオード310Aとフローティングディフュージョン領域313とが接続される。同様に、垂直走査回路307からハイレベルの転送パルスφTXnBが出力されると、転送トランジスタ311Bがオン状態となり、フォトダイオード310Bとフローティングディフュージョン領域313とが接続される。垂直走査回路307からハイレベルのリセットパルスφRESnが出力されると、リセットトランジスタ314がオン状態となり、フォトダイオード310A,310B、フローティングディフュージョン領域313がリセットされる。   When the high-level transfer pulse φTXnA is output from the vertical scanning circuit 307, the transfer transistor 311A is turned on, and the photodiode 310A and the floating diffusion region 313 are connected. Similarly, when the high-level transfer pulse φTXnB is output from the vertical scanning circuit 307, the transfer transistor 311B is turned on, and the photodiode 310B and the floating diffusion region 313 are connected. When the high level reset pulse φRESn is output from the vertical scanning circuit 307, the reset transistor 314 is turned on, and the photodiodes 310A and 310B and the floating diffusion region 313 are reset.

垂直走査回路307からローレベルの転送パルスφTXnAが出力されると、転送トランジスタ311Aがオフ状態となり、フォトダイオード310Aは、光電変換により生成した信号電荷の蓄積を開始する。次いで、垂直走査回路307からハイレベルの転送パルスφTXnAが出力されると、転送トランジスタ311Aがオン状態となり、フォトダイオード310Aが蓄積する信号電荷はフローティングディフュージョン領域313に転送される。すると、増幅トランジスタ315は、フォトダイオード310Aから転送された信号電荷の量に応じたフローティングディフュージョン領域313の電圧を増幅する。垂直走査回路307からハイレベルの選択パルスφSELnが出力されると、選択トランジスタ317がオン状態となり、増幅トランジスタ315により増幅された電圧が、選択トランジスタ317を介して信号出力線304に出力される。   When the low-level transfer pulse φTXnA is output from the vertical scanning circuit 307, the transfer transistor 311A is turned off, and the photodiode 310A starts accumulating signal charges generated by photoelectric conversion. Next, when the high-level transfer pulse φTXnA is output from the vertical scanning circuit 307, the transfer transistor 311A is turned on, and the signal charge accumulated in the photodiode 310A is transferred to the floating diffusion region 313. Then, the amplification transistor 315 amplifies the voltage of the floating diffusion region 313 according to the amount of signal charge transferred from the photodiode 310A. When the high-level selection pulse φSELn is output from the vertical scanning circuit 307, the selection transistor 317 is turned on, and the voltage amplified by the amplification transistor 315 is output to the signal output line 304 via the selection transistor 317.

同様に、垂直走査回路307からローレベルの転送パルスφTXnBが出力されると、転送トランジスタ311Bがオフ状態となり、フォトダイオード310Bは、光電変換により生成した信号電荷の蓄積を開始する。次いで、垂直走査回路307からハイレベルの転送パルスφTXnBが出力されると、転送トランジスタ311Bがオン状態となり、フォトダイオード310Bが蓄積する信号電荷はフローティングディフュージョン領域313に転送される。すると、増幅トランジスタ315は、フォトダイオード310Bから転送された信号電荷の量に応じたフローティングディフュージョン領域313の電圧を増幅する。垂直走査回路307からハイレベルの選択パルスφSELnが出力されると、選択トランジスタ317がオン状態となり、増幅トランジスタ315により増幅された電圧が、選択トランジスタ317を介して信号出力線304に出力される。   Similarly, when the low-level transfer pulse φTXnB is output from the vertical scanning circuit 307, the transfer transistor 311B is turned off, and the photodiode 310B starts accumulating signal charges generated by photoelectric conversion. Next, when the high-level transfer pulse φTXnB is output from the vertical scanning circuit 307, the transfer transistor 311B is turned on, and the signal charge accumulated in the photodiode 310B is transferred to the floating diffusion region 313. Then, the amplification transistor 315 amplifies the voltage of the floating diffusion region 313 according to the amount of signal charge transferred from the photodiode 310B. When the high-level selection pulse φSELn is output from the vertical scanning circuit 307, the selection transistor 317 is turned on, and the voltage amplified by the amplification transistor 315 is output to the signal output line 304 via the selection transistor 317.

図9及び図10は、画素303の要部を示す平面レイアウト図である。図9には、画素303の構成要素のうち、フォトダイオード310A,310B、転送トランジスタ311A,311B、フローティングディフュージョン領域313を示している。リセットトランジスタ314、増幅トランジスタ315及び選択トランジスタ317を含むその他の回路要素は、図面において読み出し回路321として表し、詳細な図示は省略している。また、画素303の垂直方向に配される信号出力線304及び電源線305を省略し、リセット制御線319、電源線305、接地線306のコンタクト部を省略している。図10には、図9に示した構成要素に加え、図4において説明したライトガイド255を示している。ライトガイド255は、斜影線を付した部分が低屈折率領域を示し、白抜き部分が高屈折率領域、すなわち導光部分を示している。   9 and 10 are plan layout diagrams showing the main part of the pixel 303. FIG. 9 shows photodiodes 310A and 310B, transfer transistors 311A and 311B, and a floating diffusion region 313 among the components of the pixel 303. Other circuit elements including the reset transistor 314, the amplification transistor 315, and the selection transistor 317 are represented as a readout circuit 321 in the drawing, and detailed illustration is omitted. Further, the signal output line 304 and the power supply line 305 arranged in the vertical direction of the pixel 303 are omitted, and the contact portions of the reset control line 319, the power supply line 305, and the ground line 306 are omitted. FIG. 10 shows the light guide 255 described in FIG. 4 in addition to the components shown in FIG. In the light guide 255, a hatched portion indicates a low refractive index region, and a white portion indicates a high refractive index region, that is, a light guide portion.

図9及び図10において、コンタクト部312Aは、転送制御線320Aと転送トランジスタ311Aのゲートとを接続するコンタクト部である。コンタクト部312Bは、転送制御線320Bと転送トランジスタ311Bのゲートとを接続するコンタクト部である。フォトダイオード310A,310Bは、光電変換を行う光電変換部であり、第1導電型(例えばP型)の半導体領域と、第1導電型の半導体領域とPN接合を構成する第2導電型(例えばN型)の半導体領域(N型の電子蓄積領域)とを有する。フォトダイオード310Aの第2導電型の半導体領域とフォトダイオード310Bの第2導電型の半導体領域とは、分離部322によって分離されている。   9 and 10, the contact portion 312A is a contact portion that connects the transfer control line 320A and the gate of the transfer transistor 311A. The contact portion 312B is a contact portion that connects the transfer control line 320B and the gate of the transfer transistor 311B. The photodiodes 310 </ b> A and 310 </ b> B are photoelectric conversion units that perform photoelectric conversion. The photodiodes 310 </ b> A and 310 </ b> B are a first conductivity type (for example, P type) semiconductor region and a second conductivity type (for example, a PN junction with the first conductivity type semiconductor region). N-type) semiconductor region (N-type electron storage region). The second conductivity type semiconductor region of the photodiode 310A and the second conductivity type semiconductor region of the photodiode 310B are separated by a separation unit 322.

転送トランジスタ311A,311B、コンタクト部312A,312B、転送制御線320A,320Bは、フォトダイオード310A,310B間にある分離部322に対し、それぞれ線対称又は略線対称に配置されている。一方、ライトガイド255は、図10に示すように、分離部322に対して偏った位置に配置されている。すなわち、フォトダイオード310Aがライトガイド255の底部分の多くの面積を占めるのに対して、フォトダイオード310Bはライトガイド255の底部分に僅かに掛かるだけとなっている。この結果、フォトダイオード310Aの受光効率は高く、フォトダイオード310Bの受光効率は低くなっている。   The transfer transistors 311A and 311B, the contact portions 312A and 312B, and the transfer control lines 320A and 320B are arranged in line symmetry or substantially line symmetry with respect to the separation portion 322 between the photodiodes 310A and 310B, respectively. On the other hand, the light guide 255 is disposed at a position biased with respect to the separation portion 322 as shown in FIG. That is, the photodiode 310A occupies a large area of the bottom portion of the light guide 255, whereas the photodiode 310B is slightly hooked on the bottom portion of the light guide 255. As a result, the light receiving efficiency of the photodiode 310A is high, and the light receiving efficiency of the photodiode 310B is low.

本実施形態による撮像素子184では、フォトダイオード310A,310Bの受光効率の比を8:1程度、すなわち感度の差を3段程度に設定している。そして、2つの映像を異なる蓄積時間の設定で撮影しつつ、2つの画素要素においては同程度の信号電荷を得て、どちらもSN比の良好なノイズ感のない映像としたり、或いは、品位の高いHDR映像を合成可能としたりすることに供している。詳細については、後述する。   In the image sensor 184 according to the present embodiment, the ratio of the light receiving efficiencies of the photodiodes 310A and 310B is set to about 8: 1, that is, the sensitivity difference is set to about three stages. And while shooting two images with different storage time settings, the two pixel elements get the same signal charge, both have good SN ratio and no noise, or This makes it possible to synthesize high HDR video. Details will be described later.

図11は、撮像素子184の読み出し回路308の構成例を示す回路図である。
読み出し回路308は、図11に示すように、クランプ容量C0、フィードバック容量Cf、オペアンプ406、基準電圧源407、スイッチ423を含む。オペアンプ406の一方の入力端子は、クランプ容量C0を介して信号出力線304に接続されている。オペアンプ406の当該一方の入力端子と出力端子との間には、フィードバック容量Cfとスイッチ423とが並列に接続されている。オペアンプの他方の入力端子は、基準電圧源407に接続されている。基準電圧源407は、オペアンプ406に基準電圧Vrefを供給するためのものである。スイッチ423は、信号PC0Rで制御されるスイッチであり、信号PC0Rがハイレベルのときにオン状態となり、フィードバック容量Cfの両端を短絡させる。
FIG. 11 is a circuit diagram illustrating a configuration example of the readout circuit 308 of the image sensor 184.
As shown in FIG. 11, the read circuit 308 includes a clamp capacitor C0, a feedback capacitor Cf, an operational amplifier 406, a reference voltage source 407, and a switch 423. One input terminal of the operational amplifier 406 is connected to the signal output line 304 via the clamp capacitor C0. A feedback capacitor Cf and a switch 423 are connected in parallel between the one input terminal and the output terminal of the operational amplifier 406. The other input terminal of the operational amplifier is connected to the reference voltage source 407. The reference voltage source 407 is for supplying the reference voltage Vref to the operational amplifier 406. The switch 423 is a switch controlled by the signal PC0R, and is turned on when the signal PC0R is at a high level, and short-circuits both ends of the feedback capacitor Cf.

読み出し回路308は、また、スイッチ414A,415A,414B,415B,418A,418B,419A,419B、容量CTSA,CTNA,CTSB,CTNB、水平出力線424,425、出力アンプ421を含む。スイッチ414A,415A,414B,415Bは、それぞれ、容量CTSA,CTNA,CTSB,CTNBへの画素信号の書き込みを制御するスイッチである。スイッチ414Aは、信号PTSAで制御されるスイッチであり、信号PTSAがハイレベルのときにオン状態となり、オペアンプ406の出力端子と容量CTSAとを接続する。スイッチ415Aは、信号PTNAで制御されるスイッチであり、信号PTNAがハイレベルのときにオン状態となり、オペアンプ406の出力端子と容量CTNAとを接続する。スイッチ414Bは、信号PTSBで制御されるスイッチであり、信号PTSBがハイレベルのときにオン状態となり、オペアンプ406の出力端子と容量CTSBとを接続する。スイッチ415Bは、信号PTNBで制御されるスイッチであり、信号PTNBがハイレベルのときにオン状態となり、オペアンプ406の出力端子と容量CTNBとを接続する。   The readout circuit 308 also includes switches 414A, 415A, 414B, 415B, 418A, 418B, 419A, 419B, capacitors CTSA, CTNA, CTSB, CTNB, horizontal output lines 424, 425, and an output amplifier 421. The switches 414A, 415A, 414B, and 415B are switches that control writing of pixel signals to the capacitors CTSA, CTNA, CTSB, and CTNB, respectively. The switch 414A is a switch controlled by the signal PTSA and is turned on when the signal PTSA is at a high level, and connects the output terminal of the operational amplifier 406 and the capacitor CTSA. The switch 415A is a switch controlled by the signal PTNA and is turned on when the signal PTNA is at a high level, and connects the output terminal of the operational amplifier 406 and the capacitor CTNA. The switch 414B is a switch controlled by the signal PTSB and is turned on when the signal PTSB is at a high level, and connects the output terminal of the operational amplifier 406 and the capacitor CTSB. The switch 415B is a switch controlled by the signal PTNB and is turned on when the signal PTNB is at a high level, and connects the output terminal of the operational amplifier 406 and the capacitor CTNB.

スイッチ418A,419A,418B,419Bは、容量CTSA,CTNA,CTSB,CTNBに保持されている画素信号の出力アンプ421への出力を制御するためのスイッチである。スイッチ418A,419A,418B,419Bは、水平シフトレジスタからの制御信号に応じてオン状態になる。これにより、容量CTSAに書き込まれた信号は、スイッチ418A及び水平出力線424を介して出力アンプ421に出力される。また、容量CTNAに書き込まれた信号は、スイッチ419A及び水平出力線425を介して出力アンプ421に出力される。同様に、容量CTSBに書き込まれた信号は、スイッチ418B及び水平出力線424を介して出力アンプ421に出力される。また、容量CTNBに書き込まれた信号は、スイッチ419B及び水平出力線425を介して出力アンプ421に出力される。   The switches 418A, 419A, 418B, and 419B are switches for controlling the output of the pixel signals held in the capacitors CTSA, CTNA, CTSB, and CTNB to the output amplifier 421. Switches 418A, 419A, 418B, and 419B are turned on in response to a control signal from the horizontal shift register. As a result, the signal written in the capacitor CTSA is output to the output amplifier 421 via the switch 418A and the horizontal output line 424. The signal written in the capacitor CTNA is output to the output amplifier 421 through the switch 419A and the horizontal output line 425. Similarly, the signal written in the capacitor CTSB is output to the output amplifier 421 via the switch 418B and the horizontal output line 424. The signal written in the capacitor CTNB is output to the output amplifier 421 through the switch 419B and the horizontal output line 425.

信号PC0R、信号PTNA、信号PTSA、信号PTNB、信号PTSBは、制御手段であるシステム制御CPU178による制御の下でタイミング発生部189から供給される信号である。   The signal PC0R, the signal PTNA, the signal PTSA, the signal PTNB, and the signal PTSB are signals supplied from the timing generation unit 189 under the control of the system control CPU 178 that is a control unit.

次に、本実施形態による撮像装置の駆動方法について、図12のタイミングチャートを用いて説明する。ここでは、撮像素子184がm行の画素アレイ302を有する場合を想定する。図12は、同一のラインに配置された画素303の画素要素303Aを構成するフォトダイオード310Aと画素要素303Bを構成するフォトダイオード310Bとの蓄積開始タイミングが同一になるように制御する場合の例である。   Next, the driving method of the imaging apparatus according to the present embodiment will be described with reference to the timing chart of FIG. Here, it is assumed that the image sensor 184 has an m-row pixel array 302. FIG. 12 is an example in the case where control is performed so that the accumulation start timings of the photodiode 310A constituting the pixel element 303A and the photodiode 310B constituting the pixel element 303B of the pixel 303 arranged on the same line are the same. is there.

まず、時刻t1において、垂直走査回路307は、転送制御線320A,320Bに供給する転送パルスφTX1A,φTX1Bを、ローレベルからハイレベルへと遷移する。これにより、転送トランジスタ311A,311Bは、オン状態になる。このとき、垂直走査回路307からリセット制御線319にはハイレベルのリセットパルスφRES1が供給されており、リセットトランジスタ314もオン状態である。これにより、第1行目の画素303のフォトダイオード310A,310Bは、転送トランジスタ311A,311B及びリセットトランジスタ314を介して電源線305に接続され、リセット状態になる。この際、フローティングディフュージョン領域313も、リセット状態になる。   First, at time t1, the vertical scanning circuit 307 causes the transfer pulses φTX1A and φTX1B supplied to the transfer control lines 320A and 320B to transition from the low level to the high level. As a result, the transfer transistors 311A and 311B are turned on. At this time, the high level reset pulse φRES1 is supplied from the vertical scanning circuit 307 to the reset control line 319, and the reset transistor 314 is also in the ON state. As a result, the photodiodes 310A and 310B of the pixels 303 in the first row are connected to the power supply line 305 via the transfer transistors 311A and 311B and the reset transistor 314 to be in a reset state. At this time, the floating diffusion region 313 is also reset.

次いで、時刻t2において、垂直走査回路307は、転送パルスφTX1A,φTX1Bをハイレベルからローレベルへと遷移する。これにより、転送トランジスタ311A,311Bはオフ状態となり、第1行目の画素303のフォトダイオード310A,310Bでは光電変換による信号電荷の蓄積が開始する。すなわち、時刻t2が、第1行目の画素303のフォトダイオード310A,310Bの蓄積期間の始期となる。
次いで、同様の手順を繰り返し行い、第2行目から第m−1行目の画素303のフォトダイオード310A,310Bにおける信号電荷の蓄積を、順次開始する。
Next, at time t2, the vertical scanning circuit 307 changes the transfer pulses φTX1A and φTX1B from the high level to the low level. As a result, the transfer transistors 311A and 311B are turned off, and accumulation of signal charges by photoelectric conversion starts in the photodiodes 310A and 310B of the pixels 303 in the first row. That is, time t2 is the start of the accumulation period of the photodiodes 310A and 310B of the pixels 303 in the first row.
Next, the same procedure is repeated to sequentially start accumulation of signal charges in the photodiodes 310A and 310B of the pixels 303 in the second to (m-1) th rows.

次いで、時刻t3において、垂直走査回路307は、転送制御線320A,320Bに供給する転送パルスφTXmA,φTXmBを、ローレベルからハイレベルへと遷移する。これにより、第1行目と同様に、第m行目の画素303のフォトダイオード310A,310Bをリセットする。   Next, at time t3, the vertical scanning circuit 307 causes the transfer pulses φTXmA and φTXmB supplied to the transfer control lines 320A and 320B to transition from the low level to the high level. Thereby, the photodiodes 310A and 310B of the pixels 303 in the m-th row are reset as in the first row.

次いで、時刻t4において、垂直走査回路307は、転送パルスφTXmA,φTXmBをハイレベルからローレベルへと遷移する。これにより、第m行目の画素303のフォトダイオード310A,310Bでの信号電荷の蓄積を開始する。すなわち、時刻t4が、第m行目の画素303のフォトダイオード310A,310Bの蓄積期間の始期となる。   Next, at time t4, the vertical scanning circuit 307 changes the transfer pulses φTXmA and φTXmB from the high level to the low level. Thereby, accumulation of signal charges in the photodiodes 310A and 310B of the pixels 303 in the m-th row is started. That is, time t4 is the beginning of the accumulation period of the photodiodes 310A and 310B of the pixels 303 in the m-th row.

次いで、時刻t5において、垂直走査回路307は、選択信号線に供給する選択パルスφSEL1をローレベルからハイレベルへと遷移し、第1行目の画素303の選択トランジスタ317をオン状態にする。これにより、第1行目の画素303を選択する。   Next, at time t5, the vertical scanning circuit 307 changes the selection pulse φSEL1 supplied to the selection signal line from the low level to the high level, and turns on the selection transistors 317 of the pixels 303 in the first row. Thereby, the pixels 303 in the first row are selected.

次いで、時刻t6において、垂直走査回路307は、リセットパルスφRES1をハイレベルからローレベルへと遷移する。これにより、第1行目の画素303のリセットトランジスタ314をオフ状態とし、フローティングディフュージョン領域313のリセットを解除する。これにより、フローティングディフュージョン領域313の電位が、リセット信号レベルとして、増幅トランジスタ315及び選択トランジスタ317を介して信号出力線304に読み出され、読み出し回路308に入力される。   Next, at time t6, the vertical scanning circuit 307 makes the reset pulse φRES1 transition from the high level to the low level. As a result, the reset transistor 314 of the pixel 303 in the first row is turned off, and the reset of the floating diffusion region 313 is released. As a result, the potential of the floating diffusion region 313 is read as a reset signal level to the signal output line 304 via the amplification transistor 315 and the selection transistor 317 and input to the reading circuit 308.

時刻t6において、タイミング発生部189から読み出し回路308にはハイレベルの信号PC0Rが供給されており、スイッチ423はオン状態である。このため、読み出し回路308には、オペアンプ406が基準電圧Vrefの出力をバッファする状態でリセット信号レベルの画素信号が入力される。   At time t6, the high-level signal PC0R is supplied from the timing generator 189 to the reading circuit 308, and the switch 423 is in the on state. Therefore, the pixel signal at the reset signal level is input to the readout circuit 308 in a state where the operational amplifier 406 buffers the output of the reference voltage Vref.

次いで、時刻t7において、タイミング発生部189から読み出し回路308に供給する信号PC0Rをハイレベルからローレベルへと遷移し、スイッチ423をオフ状態にする。これにより、読み出し回路308では、リセット信号レベルの画素信号に対してクランプ容量C0とフィードバック容量Cfとの容量比率で電圧変化に対して反転ゲインがかかった電圧が、オペアンプ406から出力される。   Next, at time t <b> 7, the signal PC <b> 0 </ b> R supplied from the timing generation unit 189 to the reading circuit 308 is changed from the high level to the low level, and the switch 423 is turned off. As a result, in the readout circuit 308, a voltage obtained by applying an inversion gain to the voltage change at the capacitance ratio of the clamp capacitor C0 and the feedback capacitor Cf with respect to the pixel signal at the reset signal level is output from the operational amplifier 406.

次いで、時刻t8において、タイミング発生部189から読み出し回路308に供給する信号PTNAをローレベルからハイレベルへと遷移してスイッチ415Aをオン状態にし、そのときのオペアンプ406の出力を容量CTNAへ書き込む。   Next, at time t8, the signal PTNA supplied from the timing generation unit 189 to the reading circuit 308 is changed from the low level to the high level to turn on the switch 415A, and the output of the operational amplifier 406 at that time is written into the capacitor CTNA.

次いで、時刻t9において、タイミング発生部189から読み出し回路308に供給する信号PTNAをハイレベルからローレベルへと遷移してスイッチ415Aをオフ状態にし、容量CTNAへの書き込みを終了する。   Next, at time t9, the signal PTNA supplied from the timing generation unit 189 to the reading circuit 308 is changed from a high level to a low level, the switch 415A is turned off, and writing to the capacitor CTNA is completed.

次いで、時刻t10において、垂直走査回路307は、転送パルスφTX1Aをローレベルからハイレベルへと遷移し、転送トランジスタ311Aをオン状態にする。これにより、フォトダイオード310Aに蓄積されていた信号電荷をフローティングディフュージョン領域313に転送する。   Next, at time t10, the vertical scanning circuit 307 changes the transfer pulse φTX1A from the low level to the high level, and turns on the transfer transistor 311A. As a result, the signal charge accumulated in the photodiode 310A is transferred to the floating diffusion region 313.

次いで、時刻t11において、垂直走査回路307は、転送パルスφTX1Aをハイレベルからローレベルへと遷移し、転送トランジスタ311Aをオフ状態にする。これにより、フォトダイオード310Aに蓄積された信号電荷のフローティングディフュージョン領域313への読み出しを終了する。すなわち、時刻t11が、第1行目の画素303のフォトダイオード310Aの蓄積期間の終期となる。第1行目の画素303のフォトダイオード310Aの蓄積期間は、時刻t2から時刻t11である。   Next, at time t11, the vertical scanning circuit 307 changes the transfer pulse φTX1A from the high level to the low level, and turns off the transfer transistor 311A. Thereby, the reading of the signal charges accumulated in the photodiode 310A to the floating diffusion region 313 is completed. That is, time t11 is the end of the accumulation period of the photodiode 310A of the pixel 303 in the first row. The accumulation period of the photodiode 310A of the pixel 303 in the first row is from time t2 to time t11.

これにより、信号電荷により変化したフローティングディフュージョン領域313の電位が、光信号レベルとして、増幅トランジスタ315及び選択トランジスタ317を介して信号出力線304に読み出され、読み出し回路308に入力される。そして、読み出し回路308では、光信号レベルの画素信号に対してクランプ容量C0とフィードバック容量Cfとの容量比率で電圧変化に対して反転ゲインがかかった電圧が、オペアンプ406から出力される。   As a result, the potential of the floating diffusion region 313 changed by the signal charge is read as an optical signal level to the signal output line 304 via the amplification transistor 315 and the selection transistor 317 and input to the reading circuit 308. In the readout circuit 308, the operational amplifier 406 outputs a voltage obtained by applying an inversion gain to the voltage change at the capacitance ratio of the clamp capacitor C 0 and the feedback capacitor Cf with respect to the pixel signal at the optical signal level.

次いで、時刻t12において、タイミング発生部189から読み出し回路308に供給する信号PTSAをローレベルからハイレベルへと遷移してスイッチ414Aをオン状態にし、そのときのオペアンプ406の出力を容量CTSAへ書き込む。   Next, at time t12, the signal PTSA supplied from the timing generation unit 189 to the reading circuit 308 is changed from the low level to the high level to turn on the switch 414A, and the output of the operational amplifier 406 at that time is written into the capacitor CTSA.

次いで、時刻t13において、タイミング発生部189から読み出し回路308に供給する信号PTSAをハイレベルからローレベルへと遷移してスイッチ414Aをオフ状態にし、容量CTSAへの書き込みを終了する。   Next, at time t13, the signal PTSA supplied from the timing generation unit 189 to the reading circuit 308 is changed from the high level to the low level, the switch 414A is turned off, and writing to the capacitor CTSA is completed.

次いで、時刻t14において、垂直走査回路307は、選択パルスφSEL1をハイレベルからローレベルへと遷移し、第1行目の画素303の選択トランジスタ317をオフ状態にし、第1行目の画素303の選択を解除する。   Next, at time t <b> 14, the vertical scanning circuit 307 changes the selection pulse φSEL <b> 1 from the high level to the low level, turns off the selection transistor 317 of the pixel 303 in the first row, and sets the pixel 303 in the first row. Cancel the selection.

この後、水平シフトレジスタからの信号を受けてスイッチ418A,419Aが列毎に順次オン状態になる。これにより、容量CTSAに書き込まれた信号は水平出力線424を介して、また、容量CTNAに書き込まれた信号は水平出力線425を介して、それぞれ出力アンプ421に入力される。   Thereafter, in response to the signal from the horizontal shift register, the switches 418A and 419A are sequentially turned on for each column. As a result, the signal written to the capacitor CTSA is input to the output amplifier 421 via the horizontal output line 424, and the signal written to the capacitor CTNA is input to the output amplifier 421 via the horizontal output line 425, respectively.

このようにして、第1行目の各列の画素303の画素要素303Aからの読み出しを行う。   In this manner, reading from the pixel element 303A of the pixel 303 in each column of the first row is performed.

次いで、上述した第1行目の各列の画素303の画素要素303Aからの読み出しと同様にして、第2行目から第m−1行目の各列の画素303の画素要素303Aからの読み出しを行う。   Next, in the same manner as the reading from the pixel element 303A of the pixel 303 in each column of the first row described above, the reading from the pixel element 303A of the pixel 303 in each column of the (m-1) th row is performed. I do.

次いで、時刻t15において、垂直走査回路307は、リセットパルスφRES1をローレベルからハイレベルへと遷移し、リセットトランジスタ314をオン状態にする。これにより、フローティングディフュージョン領域313は、リセットトランジスタ314を介して電源線305に接続され、リセット状態となる。   Next, at time t15, the vertical scanning circuit 307 changes the reset pulse φRES1 from the low level to the high level to turn on the reset transistor 314. As a result, the floating diffusion region 313 is connected to the power supply line 305 via the reset transistor 314 and is in a reset state.

次いで、時刻t16において、タイミング発生部189は、信号PC0Rをローレベルからハイレベルへと遷移し、スイッチ423をオン状態にする。これにより、オペアンプ406が基準電圧Vrefの出力をバッファする状態になる。   Next, at time t <b> 16, the timing generation unit 189 changes the signal PC <b> 0 </ b> R from the low level to the high level and turns on the switch 423. As a result, the operational amplifier 406 enters a state of buffering the output of the reference voltage Vref.

次いで、時刻t17において、垂直走査回路307は、選択パルスφSELmをローレベルからハイレベルへと遷移し、第m行目の画素303の選択トランジスタ317をオン状態にする。これにより、第m行目の画素303を選択する。   Next, at time t17, the vertical scanning circuit 307 changes the selection pulse φSELm from the low level to the high level, and turns on the selection transistor 317 of the pixel 303 in the m-th row. Thereby, the pixel 303 in the m-th row is selected.

次いで、時刻t18において、垂直走査回路307は、リセットパルスφRESmをハイレベルからローレベルへと遷移する。これにより、第m行目の画素303のリセットトランジスタ314をオフ状態とし、フローティングディフュージョン領域313のリセットを解除する。これにより、フローティングディフュージョン領域313の電位が、リセット信号レベルとして、増幅トランジスタ315及び選択トランジスタ317を介して信号出力線304に読み出され、読み出し回路308に入力される。   Next, at time t18, the vertical scanning circuit 307 causes the reset pulse φRESm to transition from the high level to the low level. Thereby, the reset transistor 314 of the pixel 303 in the m-th row is turned off, and the reset of the floating diffusion region 313 is released. As a result, the potential of the floating diffusion region 313 is read as a reset signal level to the signal output line 304 via the amplification transistor 315 and the selection transistor 317 and input to the reading circuit 308.

時刻t18において、タイミング発生部189から読み出し回路308にはハイレベルの信号PC0Rが供給されており、スイッチ423はオン状態である。このため、読み出し回路308には、オペアンプ406が基準電圧Vrefの出力をバッファする状態でリセット信号レベルの画素信号が入力される。   At time t18, the high-level signal PC0R is supplied from the timing generation unit 189 to the reading circuit 308, and the switch 423 is on. Therefore, the pixel signal at the reset signal level is input to the readout circuit 308 in a state where the operational amplifier 406 buffers the output of the reference voltage Vref.

次いで、時刻t19において、タイミング発生部189から読み出し回路308に供給する信号PC0Rをハイレベルからローレベルへと遷移し、スイッチ423をオフ状態にする。これにより、読み出し回路308では、リセット信号レベルの画素信号に対してクランプ容量C0とフィードバック容量Cfとの容量比率で電圧変化に対して反転ゲインがかかった電圧が、オペアンプ406から出力される。   Next, at time t <b> 19, the signal PC <b> 0 </ b> R supplied from the timing generation unit 189 to the reading circuit 308 is changed from the high level to the low level, and the switch 423 is turned off. As a result, in the readout circuit 308, a voltage obtained by applying an inversion gain to the voltage change at the capacitance ratio of the clamp capacitor C0 and the feedback capacitor Cf with respect to the pixel signal at the reset signal level is output from the operational amplifier 406.

次いで、時刻t20において、タイミング発生部189から読み出し回路308に供給する信号PTNAをローレベルからハイレベルへと遷移してスイッチ415Aをオン状態にし、そのときのオペアンプ406の出力を容量CTNAへ書き込む。   Next, at time t20, the signal PTNA supplied from the timing generation unit 189 to the reading circuit 308 is changed from the low level to the high level to turn on the switch 415A, and the output of the operational amplifier 406 at that time is written to the capacitor CTNA.

次いで、時刻t21において、タイミング発生部189から読み出し回路308に供給する信号PTNAをハイレベルからローレベルへと遷移してスイッチ415Aをオフ状態にし、容量CTNAへの書き込みを終了する。   Next, at time t21, the signal PTNA supplied from the timing generation unit 189 to the reading circuit 308 is changed from the high level to the low level, the switch 415A is turned off, and writing to the capacitor CTNA is completed.

次いで、時刻t22において、垂直走査回路307は、転送パルスφTXmAをローレベルからハイレベルへと遷移し、転送トランジスタ311Aをオン状態にする。これにより、フォトダイオード310Aに蓄積されていた信号電荷をフローティングディフュージョン領域313に転送する。   Next, at time t22, the vertical scanning circuit 307 changes the transfer pulse φTXmA from the low level to the high level, and turns on the transfer transistor 311A. As a result, the signal charge accumulated in the photodiode 310A is transferred to the floating diffusion region 313.

次いで、時刻t23において、垂直走査回路307は、転送パルスφTXmAをハイレベルからローレベルへと遷移し、転送トランジスタ311Aをオフ状態にする。これにより、フォトダイオード310Aに蓄積された信号電荷のフローティングディフュージョン領域313への読み出しを終了する。すなわち、時刻t23が、第m行目の画素303のフォトダイオード310Aの蓄積期間の終期となる。第m行目の画素303のフォトダイオード310Aの蓄積期間は、時刻t4から時刻t23である。   Next, at time t23, the vertical scanning circuit 307 changes the transfer pulse φTXmA from the high level to the low level, and turns off the transfer transistor 311A. Thereby, the reading of the signal charges accumulated in the photodiode 310A to the floating diffusion region 313 is completed. That is, time t23 is the end of the accumulation period of the photodiode 310A of the pixel 303 in the m-th row. The accumulation period of the photodiode 310A of the pixel 303 in the m-th row is from time t4 to time t23.

これにより、信号電荷により変化したフローティングディフュージョン領域313の電位が、光信号レベルとして、増幅トランジスタ315及び選択トランジスタ317を介して信号出力線304に読み出され、読み出し回路308に入力される。そして、読み出し回路308では、光信号レベルの画素信号に対してクランプ容量C0とフィードバック容量Cfとの容量比率で電圧変化に対して反転ゲインがかかった電圧が、オペアンプ406から出力される。   As a result, the potential of the floating diffusion region 313 changed by the signal charge is read as an optical signal level to the signal output line 304 via the amplification transistor 315 and the selection transistor 317 and input to the reading circuit 308. In the readout circuit 308, a voltage obtained by applying an inversion gain to the voltage change at the capacitance ratio of the clamp capacitor C 0 and the feedback capacitor Cf with respect to the pixel signal at the optical signal level is output from the operational amplifier 406.

次いで、時刻t24において、タイミング発生部189から読み出し回路308に供給する信号PTSAをローレベルからハイレベルへと遷移してスイッチ414Aをオン状態にし、そのときのオペアンプ406の出力を容量CTSAへ書き込む。   Next, at time t24, the signal PTSA supplied from the timing generation unit 189 to the reading circuit 308 is changed from the low level to the high level to turn on the switch 414A, and the output of the operational amplifier 406 at that time is written into the capacitor CTSA.

次いで、時刻t25において、タイミング発生部189から読み出し回路308に供給する信号PTSAをハイレベルからローレベルへと遷移してスイッチ414Aをオフ状態にし、容量CTSAへの書き込みを終了する。   Next, at time t25, the signal PTSA supplied from the timing generation unit 189 to the reading circuit 308 is changed from a high level to a low level, the switch 414A is turned off, and writing to the capacitor CTSA is completed.

次いで、時刻t26において、垂直走査回路307は、選択パルスφSELmをハイレベルからローレベルへと遷移し、第m行目の画素303の選択トランジスタ317をオフ状態にし、第m行目の画素303の選択を解除する。   Next, at time t <b> 26, the vertical scanning circuit 307 changes the selection pulse φSELm from the high level to the low level, turns off the selection transistor 317 of the m-th row pixel 303, and sets the m-th row pixel 303. Cancel the selection.

この後、水平シフトレジスタからの信号を受けてスイッチ418A,419Aが列毎に順次オン状態になる。これにより、容量CTSAに書き込まれた信号は水平出力線424を介して、また、容量CTNAに書き込まれた信号は水平出力線425を介して、それぞれ出力アンプ421に入力される。   Thereafter, in response to the signal from the horizontal shift register, the switches 418A and 419A are sequentially turned on for each column. As a result, the signal written to the capacitor CTSA is input to the output amplifier 421 via the horizontal output line 424, and the signal written to the capacitor CTNA is input to the output amplifier 421 via the horizontal output line 425, respectively.

このようにして、第m行目の各列の画素303の画素要素303Aからの読み出しを行う。   In this manner, reading from the pixel element 303A of the pixel 303 in each column of the m-th row is performed.

上述した第1行目から第m行目までの画素303の画素要素303Aからの読み出しは、画素要素303Bの蓄積期間中に行われる。つまり、以降に実施する画素要素303Bからの読み出しの前に、画素要素303Aからの読み出しは終了する。したがって、画素要素303Aの読み出し動作が画素要素303Bの読み出しのフレームレートに影響を与えることはない。   The above-described readout from the pixel element 303A of the pixels 303 from the first row to the m-th row is performed during the accumulation period of the pixel element 303B. That is, reading from the pixel element 303A is completed before reading from the pixel element 303B to be performed thereafter. Therefore, the reading operation of the pixel element 303A does not affect the reading frame rate of the pixel element 303B.

次いで、時刻t27において、垂直走査回路307は、リセットパルスφRESmをローレベルからハイレベルへと遷移し、リセットトランジスタ314をオン状態にする。これにより、フローティングディフュージョン領域313は、リセットトランジスタ314を介して電源線305に接続され、リセット状態になる。   Next, at time t27, the vertical scanning circuit 307 changes the reset pulse φRESm from the low level to the high level, and turns on the reset transistor 314. As a result, the floating diffusion region 313 is connected to the power supply line 305 via the reset transistor 314 and is in a reset state.

次いで、時刻t28において、タイミング発生部189は、信号PC0Rをローレベルからハイレベルへと遷移し、スイッチ423をオン状態にする。これにより、オペアンプ406が基準電圧Vrefの出力をバッファする状態になる。   Next, at time t <b> 28, the timing generation unit 189 changes the signal PC <b> 0 </ b> R from the low level to the high level and turns on the switch 423. As a result, the operational amplifier 406 enters a state of buffering the output of the reference voltage Vref.

次いで、画素要素303Aからの読み出しが終了し、画素要素303Bの蓄積時間に応じた所定の時間が経過した後、画素要素303Bからの読み出しを開始する。   Next, reading from the pixel element 303A ends, and after a predetermined time corresponding to the accumulation time of the pixel element 303B has elapsed, reading from the pixel element 303B is started.

所定の時間が経過した後の時刻t29において、垂直走査回路307は、選択パルスφSEL1をローレベルからハイレベルへと遷移し、第1行目の画素303の選択トランジスタ317をオン状態にする。これにより、第1行目の画素303を選択する。   At time t29 after a predetermined time has elapsed, the vertical scanning circuit 307 changes the selection pulse φSEL1 from the low level to the high level, and turns on the selection transistors 317 of the pixels 303 in the first row. Thereby, the pixels 303 in the first row are selected.

次いで、時刻t30において、垂直走査回路307は、リセットパルスφRES1をハイレベルからローレベルへと遷移する。これにより、第1行目の画素303のリセットトランジスタ314をオフ状態とし、フローティングディフュージョン領域313のリセットを解除する。これにより、フローティングディフュージョン領域313の電位が、リセット信号レベルとして、増幅トランジスタ315及び選択トランジスタ317を介して信号出力線304に読み出され、読み出し回路308に入力される。   Next, at time t30, the vertical scanning circuit 307 changes the reset pulse φRES1 from the high level to the low level. As a result, the reset transistor 314 of the pixel 303 in the first row is turned off, and the reset of the floating diffusion region 313 is released. As a result, the potential of the floating diffusion region 313 is read as a reset signal level to the signal output line 304 via the amplification transistor 315 and the selection transistor 317 and input to the reading circuit 308.

時刻t30において、タイミング発生部189から読み出し回路308にはハイレベルの信号PC0Rが供給されており、スイッチ423はオン状態である。このため、読み出し回路308には、オペアンプ406が基準電圧Vrefの出力をバッファする状態でリセット信号レベルの画素信号が入力される。   At time t30, the high-level signal PC0R is supplied from the timing generation unit 189 to the reading circuit 308, and the switch 423 is on. Therefore, the pixel signal at the reset signal level is input to the readout circuit 308 in a state where the operational amplifier 406 buffers the output of the reference voltage Vref.

次いで、時刻t31において、タイミング発生部189から読み出し回路308に供給する信号PC0Rをハイレベルからローレベルへと遷移し、スイッチ423をオフ状態にする。これにより、読み出し回路308では、リセット信号レベルの画素信号に対してクランプ容量C0とフィードバック容量Cfとの容量比率で電圧変化に対して反転ゲインがかかった電圧が、オペアンプ406から出力される。   Next, at time t <b> 31, the signal PC <b> 0 </ b> R supplied from the timing generation unit 189 to the reading circuit 308 transitions from a high level to a low level, and the switch 423 is turned off. As a result, in the readout circuit 308, a voltage obtained by applying an inversion gain to the voltage change at the capacitance ratio of the clamp capacitor C0 and the feedback capacitor Cf with respect to the pixel signal at the reset signal level is output from the operational amplifier 406.

次いで、時刻t32において、タイミング発生部189から読み出し回路308に供給する信号PTNBをローレベルからハイレベルへと遷移してスイッチ415Bをオン状態にし、そのときのオペアンプ406の出力を容量CTNBへ書き込む。   Next, at time t32, the signal PTNB supplied from the timing generation unit 189 to the reading circuit 308 is changed from the low level to the high level to turn on the switch 415B, and the output of the operational amplifier 406 at that time is written to the capacitor CTNB.

次いで、時刻t33において、タイミング発生部189から読み出し回路308に供給する信号PTNBをハイレベルからローレベルへと遷移してスイッチ415Bをオフ状態にし、容量CTNBへの書き込みを終了する。   Next, at time t33, the signal PTNB supplied from the timing generation unit 189 to the reading circuit 308 is changed from a high level to a low level, the switch 415B is turned off, and writing to the capacitor CTNB is completed.

次いで、時刻t34において、垂直走査回路307は、転送パルスφTX1Bをローレベルからハイレベルへと遷移し、転送トランジスタ311Bをオン状態にする。これにより、フォトダイオード310Bに蓄積されていた信号電荷をフローティングディフュージョン領域313に転送する。   Next, at time t34, the vertical scanning circuit 307 changes the transfer pulse φTX1B from the low level to the high level, and turns on the transfer transistor 311B. As a result, the signal charge accumulated in the photodiode 310B is transferred to the floating diffusion region 313.

次いで、時刻t35において、垂直走査回路307は、転送パルスφTX1Bをハイレベルからローレベルへと遷移し、転送トランジスタ311Bをオフ状態にする。これにより、フォトダイオード310Bに蓄積された信号電荷のフローティングディフュージョン領域313への読み出しを終了する。すなわち、時刻t35が、第1行目の画素303のフォトダイオード310Bの蓄積期間の終期となる。第1行目の画素303のフォトダイオード310Bの蓄積期間は、時刻t2から時刻t35である。   Next, at time t35, the vertical scanning circuit 307 changes the transfer pulse φTX1B from the high level to the low level, and turns off the transfer transistor 311B. Thereby, the reading of the signal charge accumulated in the photodiode 310B to the floating diffusion region 313 is completed. That is, time t35 is the end of the accumulation period of the photodiode 310B of the pixel 303 in the first row. The accumulation period of the photodiode 310B of the pixel 303 in the first row is from time t2 to time t35.

これにより、信号電荷により変化したフローティングディフュージョン領域313の電位が、光信号レベルとして、増幅トランジスタ315及び選択トランジスタ317を介して信号出力線304に読み出され、読み出し回路308に入力される。そして、読み出し回路308では、光信号レベルの画素信号に対してクランプ容量C0とフィードバック容量Cfとの容量比率で電圧変化に対し反転ゲインがかかった電圧が、オペアンプ406から出力される。   As a result, the potential of the floating diffusion region 313 changed by the signal charge is read as an optical signal level to the signal output line 304 via the amplification transistor 315 and the selection transistor 317 and input to the reading circuit 308. In the readout circuit 308, the operational amplifier 406 outputs a voltage obtained by applying an inversion gain to the voltage change at the capacitance ratio of the clamp capacitor C0 and the feedback capacitor Cf with respect to the pixel signal at the optical signal level.

本実施形態による撮像装置の駆動方法では、画素要素303Bのフォトダイオード310Bの蓄積時間は一定とする。フォトダイオード310Bの蓄積時間は、後述するように、コマ送りのような、いわゆるジャーキネスが抑制された高品位な動画が得られるように、適宜設定される。   In the driving method of the imaging apparatus according to the present embodiment, the accumulation time of the photodiode 310B of the pixel element 303B is constant. As will be described later, the accumulation time of the photodiode 310B is appropriately set so as to obtain a high-quality moving image in which so-called jerkiness is suppressed, such as frame advance.

画素要素303Aのフォトダイオード310Aの蓄積タイミングを制御するためのパラメータである第2の設定時間T2は、例えば画素要素303Bのフォトダイオード310Bの蓄積時間の半分、すなわち、T2=(t35−t2)/2、に設定される。第2の設定時間T2を用いた画素要素303Aのフォトダイオード310Aの蓄積タイミングの制御方法については、後述する。   The second set time T2 that is a parameter for controlling the accumulation timing of the photodiode 310A of the pixel element 303A is, for example, half the accumulation time of the photodiode 310B of the pixel element 303B, that is, T2 = (t35−t2) / 2 is set. A method for controlling the accumulation timing of the photodiode 310A of the pixel element 303A using the second set time T2 will be described later.

次いで、時刻t36において、タイミング発生部189から読み出し回路308に供給する信号PTSBをローレベルからハイレベルへと遷移してスイッチ414Bをオン状態にし、そのときのオペアンプ406の出力を容量CTSBへ書き込む。   Next, at time t36, the signal PTSB supplied from the timing generation unit 189 to the reading circuit 308 is changed from the low level to the high level to turn on the switch 414B, and the output of the operational amplifier 406 at that time is written to the capacitor CTSB.

次いで、時刻t37において、タイミング発生部189から読み出し回路308に供給する信号PTSBをハイレベルからローレベルへと遷移してスイッチ414Bをオフ状態にし、容量CTSBへの書き込みを終了する。   Next, at time t37, the signal PTSB supplied from the timing generation unit 189 to the reading circuit 308 is changed from the high level to the low level, the switch 414B is turned off, and the writing to the capacitor CTSB is completed.

次いで、時刻t38において、垂直走査回路307は、選択パルスφSEL1をハイレベルからローレベルへと遷移し、第1行目の画素303の選択トランジスタ317をオフ状態にし、第1行目の画素303の選択を解除する。   Next, at time t <b> 38, the vertical scanning circuit 307 changes the selection pulse φSEL <b> 1 from the high level to the low level, turns off the selection transistor 317 of the pixel 303 in the first row, and sets the pixel 303 in the first row. Cancel the selection.

この後、水平シフトレジスタからの信号を受けてスイッチ418B,419Bが列毎に順次オン状態になる。これにより、容量CTSBに書き込まれた信号は水平出力線424を介して、また、容量CTNBに書き込まれた信号は水平出力線425を介して、それぞれ出力アンプ421に入力される。   Thereafter, in response to a signal from the horizontal shift register, the switches 418B and 419B are sequentially turned on for each column. As a result, the signal written to the capacitor CTSB is input to the output amplifier 421 via the horizontal output line 424, and the signal written to the capacitor CTNB is input to the output amplifier 421.

このようにして、第1行目の各列の画素303の画素要素303Bからの読み出しを行う。   In this manner, reading from the pixel element 303B of the pixel 303 in each column of the first row is performed.

次いで、時刻t39において、垂直走査回路307は、リセットパルスφRES1をローレベルからハイレベルへと遷移し、リセットトランジスタ314をオン状態にする。これにより、フローティングディフュージョン領域313は、リセットトランジスタ314を介して電源線305に接続され、リセット状態になる。   Next, at time t39, the vertical scanning circuit 307 changes the reset pulse φRES1 from the low level to the high level, and turns on the reset transistor 314. As a result, the floating diffusion region 313 is connected to the power supply line 305 via the reset transistor 314 and is in a reset state.

次いで、時刻t40において、タイミング発生部189は、信号PC0Rをローレベルからハイレベルへと遷移し、スイッチ423をオン状態にする。これにより、オペアンプ406が基準電圧Vrefの出力をバッファする状態になる。   Next, at time t40, the timing generation unit 189 changes the signal PC0R from the low level to the high level, and turns on the switch 423. As a result, the operational amplifier 406 enters a state of buffering the output of the reference voltage Vref.

次いで、時刻t41において、垂直走査回路307は、転送制御線320A,320Bに供給する転送パルスφTX1A,φTX1Bを、ローレベルからハイレベルへと遷移する。これにより、転送トランジスタ311A,311Bは、オン状態になる。このとき、垂直走査回路307からは、リセット制御線319にハイレベルのリセットパルスφRES1が供給されており、リセットトランジスタ314もオン状態である。これにより、第1行目の画素303のフォトダイオード310A,310Bは、転送トランジスタ311A,311B及びリセットトランジスタ314を介して電源線305に接続され、リセット状態になる。この際、フローティングディフュージョン領域313も、リセット状態になる。   Next, at time t41, the vertical scanning circuit 307 causes the transfer pulses φTX1A and φTX1B supplied to the transfer control lines 320A and 320B to transition from the low level to the high level. As a result, the transfer transistors 311A and 311B are turned on. At this time, the high level reset pulse φRES1 is supplied from the vertical scanning circuit 307 to the reset control line 319, and the reset transistor 314 is also in the ON state. As a result, the photodiodes 310A and 310B of the pixels 303 in the first row are connected to the power supply line 305 via the transfer transistors 311A and 311B and the reset transistor 314 to be in a reset state. At this time, the floating diffusion region 313 is also reset.

次いで、時刻t42において、垂直走査回路307は、転送パルスφTX1A,φTX1Bをハイレベルからローレベルへと遷移する。これにより、転送トランジスタ311A,311Bはオフ状態となり、第1行目の画素303のフォトダイオード310A,310Bでは光電変換による信号電荷の蓄積が開始する。さらに、各行の画素303のフォトダイオード310A,310Bの蓄積を順次開始する。すなわち、時刻t42が、第1行目の画素303のフォトダイオード310A,310Bの次フレームの蓄積期間の始期となる。   Next, at time t42, the vertical scanning circuit 307 causes the transfer pulses φTX1A and φTX1B to transition from the high level to the low level. As a result, the transfer transistors 311A and 311B are turned off, and accumulation of signal charges by photoelectric conversion starts in the photodiodes 310A and 310B of the pixels 303 in the first row. Further, accumulation of the photodiodes 310A and 310B of the pixels 303 in each row is started sequentially. That is, time t42 is the beginning of the accumulation period of the next frame of the photodiodes 310A and 310B of the pixels 303 in the first row.

次いで、上述した第1行目の各列の画素303の画素要素303Bからの読み出しと同様にして、第2行目から第m−1行目の各列の画素303の画素要素303Bからの読み出しを行う。   Next, in the same manner as the readout from the pixel element 303B of the pixel 303 in each column of the first row described above, the readout from the pixel element 303B of the pixel 303 in each column of the (m-1) th row is performed. I do.

次いで、時刻t43において、垂直走査回路307は、選択パルスφSELmをローレベルからハイレベルへと遷移し、第m行目の画素303の選択トランジスタ317をオン状態にする。これにより、第1行目の画素303を選択する。   Next, at time t43, the vertical scanning circuit 307 changes the selection pulse φSELm from the low level to the high level, and turns on the selection transistor 317 of the pixel 303 in the m-th row. Thereby, the pixels 303 in the first row are selected.

次いで、時刻t44において、垂直走査回路307は、リセットパルスφRESmをハイレベルからローレベルへと遷移する。これにより、第m行目の画素303のリセットトランジスタ314をオフ状態とし、フローティングディフュージョン領域313のリセットを解除する。これにより、フローティングディフュージョン領域313の電位が、リセット信号レベルとして、増幅トランジスタ315及び選択トランジスタ317を介して信号出力線304に読み出され、読み出し回路308に入力される。   Next, at time t44, the vertical scanning circuit 307 causes the reset pulse φRESm to transition from the high level to the low level. Thereby, the reset transistor 314 of the pixel 303 in the m-th row is turned off, and the reset of the floating diffusion region 313 is released. As a result, the potential of the floating diffusion region 313 is read as a reset signal level to the signal output line 304 via the amplification transistor 315 and the selection transistor 317 and input to the reading circuit 308.

時刻t44において、タイミング発生部189から読み出し回路308にはハイレベルの信号PC0Rが供給されており、スイッチ423はオン状態である。このため、読み出し回路308には、オペアンプ406が基準電圧Vrefの出力をバッファする状態でリセット信号レベルの画素信号が入力される。   At time t44, the high-level signal PC0R is supplied from the timing generation unit 189 to the reading circuit 308, and the switch 423 is on. Therefore, the pixel signal at the reset signal level is input to the readout circuit 308 in a state where the operational amplifier 406 buffers the output of the reference voltage Vref.

次いで、時刻t45において、タイミング発生部189から読み出し回路308に供給する信号PC0Rをハイレベルからローレベルへと遷移し、スイッチ423をオフ状態にする。これにより、読み出し回路308では、リセット信号レベルの画素信号に対してクランプ容量C0とフィードバック容量Cfとの容量比率で電圧変化に対して反転ゲインがかかった電圧が、オペアンプ406から出力される。   Next, at time t <b> 45, the signal PC <b> 0 </ b> R supplied from the timing generation unit 189 to the reading circuit 308 transitions from a high level to a low level, and the switch 423 is turned off. As a result, in the readout circuit 308, a voltage obtained by applying an inversion gain to the voltage change at the capacitance ratio of the clamp capacitor C0 and the feedback capacitor Cf with respect to the pixel signal at the reset signal level is output from the operational amplifier 406.

次いで、時刻t46において、タイミング発生部189から読み出し回路308に供給する信号PTNBをローレベルからハイレベルへと遷移してスイッチ415Bをオン状態にし、そのときのオペアンプ406の出力を容量CTNBへ書き込む。   Next, at time t46, the signal PTNB supplied from the timing generation unit 189 to the reading circuit 308 is changed from the low level to the high level to turn on the switch 415B, and the output of the operational amplifier 406 at that time is written into the capacitor CTNB.

次いで、時刻t47において、タイミング発生部189から読み出し回路308に供給する信号PTNBをハイレベルからローレベルへと遷移してスイッチ415Bをオフ状態にし、容量CTNBへの書き込みを終了する。   Next, at time t47, the signal PTNB supplied from the timing generation unit 189 to the reading circuit 308 is changed from the high level to the low level, the switch 415B is turned off, and writing to the capacitor CTNB is completed.

時刻t48において、垂直走査回路307は、転送パルスφTXmBをローレベルからハイレベルへと遷移し、転送トランジスタ311Bをオン状態にする。これにより、フォトダイオード310Bに蓄積されていた信号電荷をフローティングディフュージョン領域313に転送する。   At time t48, the vertical scanning circuit 307 changes the transfer pulse φTXmB from the low level to the high level, and turns on the transfer transistor 311B. As a result, the signal charge accumulated in the photodiode 310B is transferred to the floating diffusion region 313.

次いで、時刻t49において、垂直走査回路307は、転送パルスφTXmBをハイレベルからローレベルへと遷移し、転送トランジスタ311Bをオフ状態にする。これにより、フォトダイオード310Bに蓄積された信号電荷のフローティングディフュージョン領域313への読み出しを終了する。すなわち、時刻t49が、第m行目の画素303のフォトダイオード310Bの蓄積期間の終期となる。第m行目の画素303のフォトダイオード310Bの蓄積期間は、時刻t4から時刻t49である。   Next, at time t49, the vertical scanning circuit 307 changes the transfer pulse φTXmB from the high level to the low level, and turns off the transfer transistor 311B. Thereby, the reading of the signal charge accumulated in the photodiode 310B to the floating diffusion region 313 is completed. That is, time t49 is the end of the accumulation period of the photodiode 310B of the pixel 303 in the m-th row. The accumulation period of the photodiode 310B of the pixel 303 in the m-th row is from time t4 to time t49.

これにより、信号電荷により変化したフローティングディフュージョン領域313の電位が、光信号レベルとして、増幅トランジスタ315及び選択トランジスタ317を介して信号出力線304に読み出され、読み出し回路308に入力される。そして、読み出し回路308では、光信号レベルの画素信号に対してクランプ容量C0とフィードバック容量Cfとの容量比率で電圧変化に対し反転ゲインがかかった電圧が、オペアンプ406から出力される。   As a result, the potential of the floating diffusion region 313 changed by the signal charge is read as an optical signal level to the signal output line 304 via the amplification transistor 315 and the selection transistor 317 and input to the reading circuit 308. In the readout circuit 308, the operational amplifier 406 outputs a voltage obtained by applying an inversion gain to the voltage change at the capacitance ratio of the clamp capacitor C0 and the feedback capacitor Cf with respect to the pixel signal at the optical signal level.

次いで、時刻t50において、タイミング発生部189から読み出し回路308に供給する信号PTSBをローレベルからハイレベルへと遷移してスイッチ414Bをオン状態にし、そのときのオペアンプ406の出力を容量CTSBへ書き込む。   Next, at time t50, the signal PTSB supplied from the timing generation unit 189 to the reading circuit 308 is changed from the low level to the high level to turn on the switch 414B, and the output of the operational amplifier 406 at that time is written to the capacitor CTSB.

次いで、時刻t51において、タイミング発生部189から読み出し回路308に供給する信号PTSBをハイレベルからローレベルへと遷移してスイッチ414Bをオフ状態にし、容量CTSBへの書き込みを終了する。   Next, at time t51, the signal PTSB supplied from the timing generation unit 189 to the reading circuit 308 is changed from the high level to the low level, the switch 414B is turned off, and the writing to the capacitor CTSB is completed.

次いで、時刻t52において、垂直走査回路307は、選択パルスφSELmをハイレベルからローレベルへと遷移し、第m行目の画素303の選択トランジスタ317をオフ状態にし、第m行目の画素303の選択を解除する。   Next, at time t <b> 52, the vertical scanning circuit 307 changes the selection pulse φSELm from the high level to the low level, turns off the selection transistor 317 of the m-th row pixel 303, and sets the m-th row pixel 303. Cancel the selection.

この後、水平シフトレジスタからの信号を受けてスイッチ418B,419Bが列毎に順次オン状態になる。これにより、容量CTSBに書き込まれた信号は水平出力線424を介して、また、容量CTNBに書き込まれた信号は水平出力線425を介して、それぞれ出力アンプ421に入力される。   Thereafter, in response to a signal from the horizontal shift register, the switches 418B and 419B are sequentially turned on for each column. As a result, the signal written to the capacitor CTSB is input to the output amplifier 421 via the horizontal output line 424, and the signal written to the capacitor CTNB is input to the output amplifier 421.

このようにして、第m行目の各列の画素303の画素要素303Bからの読み出しを行う。   In this manner, reading from the pixel element 303B of the pixel 303 in each column of the m-th row is performed.

次いで、時刻t53において、垂直走査回路307は、リセットパルスφRESmをローレベルからハイレベルへと遷移し、リセットトランジスタ314をオン状態にする。これにより、フローティングディフュージョン領域313は、リセットトランジスタ314を介して電源線305に接続され、リセット状態になる。   Next, at time t53, the vertical scanning circuit 307 changes the reset pulse φRESm from the low level to the high level, and turns on the reset transistor 314. As a result, the floating diffusion region 313 is connected to the power supply line 305 via the reset transistor 314 and is in a reset state.

次いで、時刻t54において、タイミング発生部189は、信号PC0Rをローレベルからハイレベルへと遷移し、スイッチ423をオン状態にする。これにより、オペアンプ406が基準電圧Vrefの出力をバッファする状態になる。   Next, at time t54, the timing generation unit 189 changes the signal PC0R from the low level to the high level, and turns on the switch 423. As a result, the operational amplifier 406 enters a state of buffering the output of the reference voltage Vref.

次いで、時刻t55において、垂直走査回路307は、転送制御線320A,320Bに供給する転送パルスφTXmA,φTXmBを、ローレベルからハイレベルへと遷移する。これにより、転送トランジスタ311A,311Bは、オン状態になる。このとき、垂直走査回路307からは、リセット制御線319にハイレベルのリセットパルスφRESmが出力されており、リセットトランジスタ314もオン状態である。これにより、第m行目の画素303のフォトダイオード310A,310Bは、転送トランジスタ311A,311B及びリセットトランジスタ314を介して電源線305に接続され、リセット状態になる。この際、フローティングディフュージョン領域313も、リセット状態になる。   Next, at time t55, the vertical scanning circuit 307 transitions the transfer pulses φTXmA and φTXmB supplied to the transfer control lines 320A and 320B from the low level to the high level. As a result, the transfer transistors 311A and 311B are turned on. At this time, a high level reset pulse φRESm is output from the vertical scanning circuit 307 to the reset control line 319, and the reset transistor 314 is also in the ON state. As a result, the photodiodes 310A and 310B of the pixel 303 in the m-th row are connected to the power supply line 305 via the transfer transistors 311A and 311B and the reset transistor 314, and are in a reset state. At this time, the floating diffusion region 313 is also reset.

次いで、時刻t56において、垂直走査回路307は、転送パルスφTXmA,φTXmBをハイレベルからローレベルへと遷移する。これにより、転送トランジスタ311A,311Bはオフ状態となり、第m行目の画素303のフォトダイオード310A,310Bでは光電変換による信号電荷の蓄積が開始する。すなわち、時刻t56が、第m行目の画素303のフォトダイオード310A,310Bの次フレームの蓄積期間の始期となる。   Next, at time t56, the vertical scanning circuit 307 changes the transfer pulses φTXmA and φTXmB from the high level to the low level. Accordingly, the transfer transistors 311A and 311B are turned off, and accumulation of signal charges by photoelectric conversion is started in the photodiodes 310A and 310B of the pixels 303 in the m-th row. That is, time t56 is the start of the accumulation period of the next frame of the photodiodes 310A and 310B of the pixel 303 in the m-th row.

画素要素303Aのフォトダイオード310Aの蓄積タイミングを制御するためのパラメータである第1の設定時間T1は、例えば総ての画素要素303Bを読み出す期間に相当する時間、すなわち、T1=t56−t35、に設定される。第1の設定時間T1を用いた画素要素303Aのフォトダイオード310Aの蓄積タイミングの制御方法については、後述する。   The first set time T1, which is a parameter for controlling the accumulation timing of the photodiode 310A of the pixel element 303A, is, for example, a time corresponding to a period for reading all the pixel elements 303B, that is, T1 = t56-t35. Is set. A method for controlling the accumulation timing of the photodiode 310A of the pixel element 303A using the first set time T1 will be described later.

図13は、図9のA−B線に沿った画素303のポテンシャル図である。図13(a)は図12の時刻taにおけるポテンシャル図、図13(b)は図12の時刻tbにおけるポテンシャル図、図13(c)は図12の時刻tcにおけるポテンシャル図である。   FIG. 13 is a potential diagram of the pixel 303 along the line AB in FIG. 13A is a potential diagram at time ta in FIG. 12, FIG. 13B is a potential diagram at time tb in FIG. 12, and FIG. 13C is a potential diagram at time tc in FIG.

時刻taにおいては、図13(a)に示すように、転送トランジスタ311A,311Bはオフ状態であり、フォトダイオード310A,310Bには、それぞれ信号蓄積レベル323A,323Bの信号電荷が蓄積されている。前述のように、フォトダイオード310Aとフォトダイオード310Bとでは受光効率が異なるため、同時刻における信号蓄積レベル323Aは信号蓄積レベル323Bよりも高い。   At time ta, as shown in FIG. 13A, the transfer transistors 311A and 311B are in an off state, and signal charges of signal accumulation levels 323A and 323B are accumulated in the photodiodes 310A and 310B, respectively. As described above, since the light receiving efficiency is different between the photodiode 310A and the photodiode 310B, the signal accumulation level 323A at the same time is higher than the signal accumulation level 323B.

時刻tbにおいては、図13(b)に示すように、転送トランジスタ311Aはオン状態である。この場合、転送トランジスタ311Aのポテンシャル障壁が低くなり、フォトダイオード310Aに蓄積されていた信号電荷はフローティングディフュージョン領域313に転送される。このとき、転送トランジスタ311Aのポテンシャル障壁の低下によって、分離部322のポテンシャル障壁も低くなる。しかしながら、転送トランジスタ311Aのポテンシャル障壁が十分小さくなっているため、このタイミングでフォトダイオード310Aに蓄積された信号電荷が分離部322を介して隣接するフォトダイオード310Bへ漏れる現象はほとんど生じない。   At time tb, as shown in FIG. 13B, the transfer transistor 311A is on. In this case, the potential barrier of the transfer transistor 311A is lowered, and the signal charge accumulated in the photodiode 310A is transferred to the floating diffusion region 313. At this time, the potential barrier of the separation unit 322 is also lowered due to the reduction of the potential barrier of the transfer transistor 311A. However, since the potential barrier of the transfer transistor 311A is sufficiently small, the phenomenon that the signal charge accumulated in the photodiode 310A leaks to the adjacent photodiode 310B via the separation portion 322 at this timing hardly occurs.

時刻tcにおいては、図13(c)に示すように、転送トランジスタ311Bはオン状態である。この場合、転送トランジスタ311Bのポテンシャル障壁が低くなり、フォトダイオード310Bに蓄積されていた信号電荷がフローティングディフュージョン領域313に転送される。このとき、フォトダイオード310Aに蓄積されていた信号電荷は、読み出し回路308に読み出されている。また、転送トランジスタ311Bのポテンシャル障壁の低下によって、分離部322のポテンシャル障壁も低くなる。しかしながら、転送トランジスタ311Bのポテンシャル障壁が十分小さくなっているため、このタイミングでフォトダイオード310Bに蓄積された信号電荷が分離部322を介して隣接するフォトダイオード310Aへ漏れる現象はほとんど生じない。   At time tc, as shown in FIG. 13C, the transfer transistor 311B is in the on state. In this case, the potential barrier of the transfer transistor 311B is lowered, and the signal charge accumulated in the photodiode 310B is transferred to the floating diffusion region 313. At this time, the signal charge accumulated in the photodiode 310 </ b> A is read out to the reading circuit 308. Further, the potential barrier of the separation unit 322 is also lowered due to the lowering of the potential barrier of the transfer transistor 311B. However, since the potential barrier of the transfer transistor 311B is sufficiently small, the signal charge accumulated in the photodiode 310B at this timing hardly leaks to the adjacent photodiode 310A via the separation unit 322.

図14は、撮像素子184の内部における光の伝搬と光電変換により発生した信号電荷の挙動を示す断面図である。画素303に入射する光束451は、まずカラーフィルタ256に入射して所定の波長成分がここで吸収され、絶縁層254の最上部にあたる界面不活性化膜(図示せず)を通過し、ライトガイド255に入射する。ライトガイド255内では、図5を用いて説明したように、光の波動的な振る舞いによって光線の方位情報、すなわち瞳情報が消失する。光束451は、ライトガイド255と絶縁層254との屈折率差によってライトガイド255の内部に閉じ込められたままシリコン基板251側に進み、ライトガイド255の底部分に達する。ライトガイド255の底部分はシリコン基板251に隣接し、ライトガイド255を射出した光束はシリコン基板251に入射する。シリコン基板251内に隣接して設けられたフォトダイオード310Aとフォトダイオード310Bとは、ライトガイド255に対して大きく偏心して配置されている。このため、ライトガイド255を射出した光束のうちの大部分の光束452がフォトダイオード310Aへ入射し、ライトガイド255を射出した光束のうちの残りの一部分の光束453がフォトダイオード310Bへ入射する。フォトダイオード310A,310Bでは、入射した光子が信号電荷へと変換される。   FIG. 14 is a cross-sectional view showing the behavior of signal charges generated by light propagation and photoelectric conversion inside the image sensor 184. The light beam 451 incident on the pixel 303 first enters the color filter 256 and a predetermined wavelength component is absorbed here, passes through an interface deactivation film (not shown) corresponding to the uppermost portion of the insulating layer 254, and the light guide. Incident to 255. In the light guide 255, as described with reference to FIG. 5, the light beam azimuth information, that is, pupil information, disappears due to the wave behavior of light. The light beam 451 proceeds to the silicon substrate 251 side while being confined inside the light guide 255 due to the difference in refractive index between the light guide 255 and the insulating layer 254, and reaches the bottom portion of the light guide 255. The bottom portion of the light guide 255 is adjacent to the silicon substrate 251, and the light beam emitted from the light guide 255 is incident on the silicon substrate 251. The photodiode 310A and the photodiode 310B provided adjacent to each other in the silicon substrate 251 are arranged so as to be greatly decentered with respect to the light guide 255. Therefore, most of the light beam 452 emitted from the light guide 255 is incident on the photodiode 310A, and the remaining part of the light beam 453 emitted from the light guide 255 is incident on the photodiode 310B. In the photodiodes 310A and 310B, incident photons are converted into signal charges.

この際、撮像素子184のシリコン基板251内部で発生した信号電荷は、拡散によって隣接する画素要素に漏れ込む。例えば、フォトダイオード310Aで発生した信号電荷454は、拡散によってフォトダイオード310Bに漏れ込む。また。フォトダイオード310Bで発生した信号電荷455は、拡散によってフォトダイオード310Aに漏れ込む。この現象は映像に悪影響を及ぼし、画像の滲みとなって現れる。   At this time, signal charges generated inside the silicon substrate 251 of the image sensor 184 leak into adjacent pixel elements by diffusion. For example, the signal charge 454 generated in the photodiode 310A leaks into the photodiode 310B by diffusion. Also. The signal charge 455 generated in the photodiode 310B leaks into the photodiode 310A by diffusion. This phenomenon has an adverse effect on the video and appears as blurring of the image.

図15は、「picture A」及び「picture B」の撮影条件の設定画面を説明する図である。撮影モード選択レバー156を、例えば図1(b)の位置から時計方向に90度回転させることによって、2つの映像を同時に撮影することができるデュアル映像モードに入るものとする。表示部153には、そのときの被写体の輝度に応じたBv値521、Fナンバー522、「picture A」及び「picture B」のそれぞれのISO感度523,524、シャッタースピード525,526が表示される。また、「picture A」及び「picture B」のそれぞれについて、現在設定されているピクチャーモード527,528が表示される。ピクチャーモードは、アップダウンスイッチ158,159及びダイアル160を用いて複数の選択肢の中から撮影の目的に合ったものを選択することができる。   FIG. 15 is a diagram for explaining a screen for setting the imaging conditions of “picture A” and “picture B”. Suppose that the shooting mode selection lever 156 is rotated 90 degrees clockwise from the position of FIG. 1B, for example, to enter a dual video mode in which two videos can be shot simultaneously. The display unit 153 displays the Bv value 521 corresponding to the luminance of the subject at that time, the F number 522, the ISO sensitivities 523 and 524 of “picture A” and “picture B”, and the shutter speeds 525 and 526, respectively. . In addition, currently set picture modes 527 and 528 are displayed for each of “picture A” and “picture B”. In the picture mode, the up / down switches 158 and 159 and the dial 160 can be used to select one that meets the purpose of shooting from a plurality of options.

前述したように、フォトダイオード310Aとフォトダイオード310Bとの間の受光効率の差は、3段に設定されている。このため、「picture A」と「picture B」との間のISO感度範囲には、3段の差がある。図16に示すように、「picture A」はISO100〜ISO102400、「picture B」はISO12〜ISO12800となっている。   As described above, the difference in light receiving efficiency between the photodiode 310A and the photodiode 310B is set to three stages. Therefore, there is a three-stage difference in the ISO sensitivity range between “picture A” and “picture B”. As shown in FIG. 16, “picture A” is ISO 100 to ISO 102400, and “picture B” is ISO 12 to ISO 12800.

図17は、デュアル映像モードにおけるプログラムAE(Automatic Exposure)線図である。横軸がTv値とそれに対応するシャッタースピードを示し、縦軸がAV値とそれに対応する絞り値を示している。また、斜め方向は等Bv線となっている。「picture A」のBv値とISO感度との関係がゲイン表記領域556に表されており、「picture B」のBv値とISO感度との関係がゲイン表記領域557に表されている。なお、図17において各Bv値は、他のパラメータと区別するために、四角で囲んだ数値で表している。   FIG. 17 is a program AE (Automatic Exposure) diagram in the dual video mode. The horizontal axis represents the Tv value and the corresponding shutter speed, and the vertical axis represents the AV value and the corresponding aperture value. Further, the oblique direction is an equal Bv line. The relationship between the Bv value of “picture A” and the ISO sensitivity is represented in the gain notation area 556, and the relationship between the Bv value of “picture B” and the ISO sensitivity is represented in the gain notation area 557. In FIG. 17, each Bv value is represented by a numerical value surrounded by a square in order to distinguish it from other parameters.

高輝度から低輝度になるに従って、シャッタースピード、絞り値、ISO感度がどのように変化するかについて、図17を用いて説明する。   How the shutter speed, aperture value, and ISO sensitivity change as the brightness changes from high to low will be described with reference to FIG.

まず、Bv13のときは、「picture A」では、ISO感度はISO100に設定される。「picture A」の等Bv線は、「picture A」のプログラム線図558と点551で交差し、点551からシャッタースピード1/4000、絞り値F11と定まる。一方、「picture B」では、ISO感度はISO12に設定される。「picture B」の等Bv線は、「picture B」のプログラム線図559と点552で交差し、点552からシャッタースピード1/500、絞り値F11と定まる。   First, in the case of Bv13, the ISO sensitivity is set to ISO100 in “picture A”. The equal Bv line of “picture A” intersects the program diagram 558 of “picture A” at a point 551, and the shutter speed 1/4000 and the aperture value F11 are determined from the point 551. On the other hand, in “picture B”, the ISO sensitivity is set to ISO12. The equal Bv line of “picture B” intersects the program diagram 559 of “picture B” at a point 552, and the shutter speed 1/500 and the aperture value F11 are determined from the point 552.

Bv10のときは、「picture A」では、ISO感度は1段分上昇してISO200に設定される。「picture A」の等Bv線は、「picture A」のプログラム線図558と点553で交差し、点553からシャッタースピード1/1000、絞り値F11と定まる。一方、「picture B」では、ISO感度はISO12に設定される。「picture B」の等Bv線は、「picture B」のプログラム線図559と点560で交差し、点560からシャッタースピード1/60、絞り値F11と定まる。   In the case of Bv10, in “picture A”, the ISO sensitivity is increased by one step and set to ISO200. The equal Bv line of “picture A” intersects the program diagram 558 of “picture A” at a point 553, and the shutter speed 1/1000 and the aperture value F11 are determined from the point 553. On the other hand, in “picture B”, the ISO sensitivity is set to ISO12. The equal Bv line of “picture B” intersects the program diagram 559 of “picture B” at a point 560, and the shutter speed 1/60 and the aperture value F11 are determined from the point 560.

Bv6のときは、「picture A」では、ISO感度はISO200に設定される。「picture A」の等Bv線は、「picture A」のプログラム線図558と点554で交差し、点554からシャッタースピード1/1000、絞り値F2.8と定まる。一方、「picture B」では、ISO感度はISO12に設定される。「picture B」の等Bv線は、「picture B」のプログラム線図559と点555で交差し、点555からシャッタースピード1/60、絞り値F2.8と定まる。   In the case of Bv6, the ISO sensitivity is set to ISO200 in “picture A”. The equal Bv line of “picture A” intersects with the program diagram 558 of “picture A” at a point 554, and the shutter speed is 1/1000 and the aperture value F2.8 is determined from the point 554. On the other hand, in “picture B”, the ISO sensitivity is set to ISO12. The equal Bv line of “picture B” intersects the program diagram 559 of “picture B” at a point 555, and the shutter speed 1/60 and the aperture value F2.8 are determined from the point 555.

Bv5のときは、「picture A」では、ISO感度は1段分上昇してISO400に設定される。「picture A」の等Bv線は、「picture A」のプログラム線図558と点554で交差し、点554からシャッタースピード1/1000、絞り値F2.8と定まる。一方、「picture B」では、ISO感度はISO25に設定される。「picture B」の等Bv線は、「picture B」のプログラム線図559と点555で交差し、点555からシャッタースピード1/60、絞り値F2.8と定まる。   In the case of Bv5, in “picture A”, the ISO sensitivity is increased by one step and set to ISO400. The equal Bv line of “picture A” intersects with the program diagram 558 of “picture A” at a point 554, and the shutter speed is 1/1000 and the aperture value F2.8 is determined from the point 554. On the other hand, in “picture B”, the ISO sensitivity is set to ISO25. The equal Bv line of “picture B” intersects the program diagram 559 of “picture B” at a point 555, and the shutter speed 1/60 and the aperture value F2.8 are determined from the point 555.

以降、輝度が下がるにつれて、「picture A」、「picture B」ともに、シャッタースピードと絞り値は変化せずにゲインアップしISO感度が上昇していく。   Thereafter, as the brightness decreases, both the “picture A” and “picture B” increase the gain without changing the shutter speed and the aperture value, and the ISO sensitivity increases.

このプログラムAE線図に示した露光動作を行うことにより、表記した全輝度範囲において「picture A」は1/1000以上のシャッタースピードを保ち、「picture B」は多くの輝度範囲で1/60のシャッタースピードを保っている。これにより、「picture A」ではストップモーション効果を得つつ、「picture B」ではコマ送りのような、いわゆるジャーキネスが抑制された高品位な動画を得ることができる。   By performing the exposure operation shown in the program AE diagram, “picture A” maintains a shutter speed of 1/1000 or more in the entire luminance range described, and “picture B” is 1/60 in many luminance ranges. The shutter speed is maintained. As a result, while “picture A” obtains a stop motion effect, “picture B” makes it possible to obtain a high-quality moving image in which so-called jerkiness is suppressed, such as frame advance.

一般に、動画撮影時のシャッタースピードが速いと、再生時にコマ送りのようないわゆるジャーキネスが現れて映像の滑らかさが失われてしまう。こういったジャーキネスを抑えた滑らかな映像を得るためには、一連の撮影において、1フレーム期間に近い蓄積時間を設定する必要がある。すなわち、フレームレートが30fpsであれば、1/30秒や1/60秒といった比較的長い蓄積時間が適切となる。特に、空撮などのカメラの姿勢が不安定な状況においては、この設定が重要である。   In general, when the shutter speed at the time of moving image shooting is high, so-called jerkiness such as frame advance appears at the time of reproduction, and the smoothness of the image is lost. In order to obtain such a smooth image with reduced jerkiness, it is necessary to set an accumulation time close to one frame period in a series of photographing. That is, if the frame rate is 30 fps, a relatively long accumulation time such as 1/30 seconds or 1/60 seconds is appropriate. This setting is particularly important in situations where the camera posture is unstable, such as aerial photography.

一方、静止画においては、ブレを抑えて一瞬を写し止めた、いわゆるストップモーション効果のある映像を撮影することが求められる。このため、例えば1/1000秒程度の短い蓄積時間を設定する必要がある。また、高フレームレートの動画では、1フレーム期間が短いので、例えばフレームレートが120fpsであれば、1/125秒や1/250秒といった必然的に短い蓄積時間を設定することになる。   On the other hand, in still images, it is required to shoot a video with a so-called stop motion effect that suppresses blur and stops a moment. For this reason, it is necessary to set a short accumulation time of, for example, about 1/1000 second. In addition, since one frame period is short in a high frame rate moving image, for example, if the frame rate is 120 fps, a short accumulation time such as 1/125 seconds or 1/250 seconds is inevitably set.

単一の撮影レンズを通して動画と静止画或いは通常フレームレートの動画と高フレームレートの動画の2つの映像を同時に撮影するということは、それらの撮影で使用される絞りが共通であるということである。このときにも、2つの映像が異なる蓄積時間の設定で撮影されながらも、撮像素子においては同程度の信号電荷を得て、どちらもS/N比の良好なノイズ感のない映像となることが望ましい。   Shooting two images of a moving image and a still image or a normal frame rate moving image and a high frame rate moving image simultaneously through a single shooting lens means that the aperture used for the shooting is the same. . At this time, while the two images are shot with different storage time settings, the image sensor obtains the same level of signal charge, and both of them have a good S / N ratio and no noise. Is desirable.

図18は、本実施形態による撮像装置の駆動方法を示すフローチャートである。本実施形態による撮像装置の駆動方法では、画素要素303Aの蓄積時間に応じて、画素要素303Aの読み出しの有無や、画素要素303Aの蓄積開始タイミング又は蓄積終了タイミングを変更する。具体的には、図18に示すステップS101からステップS108の手順に従い、画素要素303A,303Bの蓄積及び読み出しを実施する。   FIG. 18 is a flowchart illustrating the driving method of the imaging apparatus according to the present embodiment. In the driving method of the imaging apparatus according to the present embodiment, the presence or absence of reading of the pixel element 303A, the accumulation start timing or the accumulation end timing of the pixel element 303A is changed according to the accumulation time of the pixel element 303A. Specifically, accumulation and readout of the pixel elements 303A and 303B are performed according to the procedure from step S101 to step S108 shown in FIG.

まず、被写体の輝度が検出されると、ステップS101において、検出された被写体の輝度に応じて、画素要素303Aの蓄積時間Tkが設定される。   First, when the luminance of the subject is detected, in step S101, the accumulation time Tk of the pixel element 303A is set according to the detected luminance of the subject.

次いで、ステップS102において、設定された画素要素303Aの蓄積時間Tkが、第2の設定時間T2よりも長いかどうかを判定する。ここでは、第2の設定時間T2は、画素要素303Bの蓄積時間の半分の時間に設定するものとする。第2の設定時間T2は、必ずしも画素要素303Bの蓄積時間の半分の時間である必要はなく、一例では、ストップモーション効果を期待できる最長の蓄積時間として規定することができる。   Next, in step S102, it is determined whether or not the set accumulation time Tk of the pixel element 303A is longer than the second set time T2. Here, the second set time T2 is set to a half of the accumulation time of the pixel element 303B. The second set time T2 does not necessarily have to be half of the accumulation time of the pixel element 303B, and can be defined as the longest accumulation time in which a stop motion effect can be expected.

画素要素303Aの蓄積時間Tkが第2の設定時間T2よりも長い場合(図18中、「yes」)、ステップS103へ移行する。この場合、画素要素Aの出力から得られる「picture A」にはストップモーション効果を期待できないため、画素要素303Aからの読み出しを中止し(ステップS103)、ステップS108へ移行する。   When the accumulation time Tk of the pixel element 303A is longer than the second set time T2 (“yes” in FIG. 18), the process proceeds to step S103. In this case, since “stop motion effect” cannot be expected from “picture A” obtained from the output of the pixel element A, reading from the pixel element 303A is stopped (step S103), and the process proceeds to step S108.

一方、画素要素303Aの蓄積時間Tkが第2の設定時間T2以下の場合(図18中、「no」)、ステップS104へ移行する。   On the other hand, when the accumulation time Tk of the pixel element 303A is equal to or shorter than the second set time T2 (“no” in FIG. 18), the process proceeds to step S104.

ステップS104では、画素要素303Aの蓄積時間Tkが第1の設定時間T1以下であるかどうかを判定する。ここでは、第1の設定時間T1は、撮像素子184の総ての画素要素303Bを読み出すのに要する期間(例えば、時刻t35から時刻t56の期間)に相当する時間に設定するものとする。   In step S104, it is determined whether the accumulation time Tk of the pixel element 303A is equal to or shorter than the first set time T1. Here, the first set time T1 is set to a time corresponding to a period required to read all the pixel elements 303B of the image sensor 184 (for example, a period from time t35 to time t56).

画素要素303Aの蓄積時間TKが第1の設定時間T1以下の場合(図18中、「yes」)、ステップS105へ移行する。ステップS105において、制御手段は、画素要素303Aの蓄積期間が、前フレームの画素要素303Bの読み出し期間よりも後に終了するように、画素要素303Aの蓄積期間を設定する。一例では、第1行目の画素要素303Aの蓄積期間の終了するタイミングが、第m行目の画素要素303Bの蓄積期間の開始するタイミングと一致するように、画素要素303Aの蓄積期間を設定する。すなわち、画素要素303Aの蓄積期間の終了タイミングを、画素要素303Bの蓄積期間に応じた所定時刻に固定するように、画素要素303Aの蓄積期間を設定する。   When the accumulation time TK of the pixel element 303A is equal to or shorter than the first set time T1 (“yes” in FIG. 18), the process proceeds to step S105. In step S105, the control unit sets the accumulation period of the pixel element 303A so that the accumulation period of the pixel element 303A ends after the readout period of the pixel element 303B of the previous frame. In one example, the accumulation period of the pixel element 303A is set so that the timing at which the accumulation period of the pixel element 303A in the first row ends coincides with the timing at which the accumulation period of the pixel element 303B in the m-th row coincides. . That is, the accumulation period of the pixel element 303A is set so that the end timing of the accumulation period of the pixel element 303A is fixed at a predetermined time corresponding to the accumulation period of the pixel element 303B.

一方、画素要素303Aの蓄積時間TKが第1の設定時間T1よりも長い場合(図18中、「no」)、ステップS106へ移行する。ステップS106において、制御手段は、画素要素303Aの蓄積期間が、前フレームの画素要素303Bの読み出し期間中に終了しないように、画素要素303Aの蓄積期間を設定する。一例では、第1行目の画素要素303Aの蓄積期間の開始するタイミングが、第1行目の画素要素303Bの蓄積期間の開始するタイミングと一致するように、画素要素303Aの蓄積期間を設定する。すなわち、画素要素303Aの蓄積期間の開始タイミングを、画素要素303Bの蓄積期間に応じた所定時刻に固定するように、画素要素303Aの蓄積期間を設定する。   On the other hand, when the accumulation time TK of the pixel element 303A is longer than the first set time T1 (“no” in FIG. 18), the process proceeds to step S106. In step S106, the control unit sets the accumulation period of the pixel element 303A so that the accumulation period of the pixel element 303A does not end during the readout period of the pixel element 303B of the previous frame. In one example, the accumulation period of the pixel element 303A is set so that the timing of starting the accumulation period of the pixel element 303A in the first row coincides with the timing of starting the accumulation period of the pixel element 303B in the first row. . That is, the accumulation period of the pixel element 303A is set so that the start timing of the accumulation period of the pixel element 303A is fixed at a predetermined time according to the accumulation period of the pixel element 303B.

このようにして、ステップS105又はステップS106において画素要素303Aの蓄積期間を設定した後、ステップS107へ移行する。   In this way, after setting the accumulation period of the pixel element 303A in step S105 or step S106, the process proceeds to step S107.

画素要素303Aの蓄積タイミングが設定されると、制御手段は、ステップS107において、画素要素303Aの蓄積及び読み出しを実行する。画素要素303Aの蓄積及び読み出しが終了した後、ステップS108へ移行する。   When the accumulation timing of the pixel element 303A is set, the control unit executes accumulation and readout of the pixel element 303A in step S107. After the accumulation and readout of the pixel element 303A are completed, the process proceeds to step S108.

次いで、ステップS108において、制御手段は、画素要素303Bの蓄積及び読み出しを実行する。   Next, in step S108, the control unit executes accumulation and readout of the pixel element 303B.

ステップS105及びステップS106における画素要素303Aの蓄積期間の設定手法について、図19を用いてより詳細に説明する。図19は、画素要素303Aの出力である「picture A」と画素要素303Bの出力である「picture B」のシャッタースピードの差異を撮像シーケンス上で説明する図である。図には、横軸を時間として、V同期信号481、「picture A」の蓄積期間482,483、「picture B」の蓄積期間484,485を示している。nは、フレーム番号である。   The method for setting the accumulation period of the pixel element 303A in step S105 and step S106 will be described in more detail with reference to FIG. FIG. 19 is a diagram illustrating a difference in shutter speed between “picture A” that is the output of the pixel element 303A and “picture B” that is the output of the pixel element 303B on the imaging sequence. In the figure, the horizontal axis indicates time, and the V synchronization signal 481, “picture A” accumulation periods 482 and 483, and “picture B” accumulation periods 484 and 485 are shown. n is a frame number.

図19(a)は、画素要素303Aの蓄積時間Tkが第1の設定時間T1以下の場合(Tk≦T1)における撮像シーケンスの一例である。図19(a)において、蓄積期間482は、「picture A」の画面上端ライン(第1ライン)の蓄積期間であり、蓄積期間483は、「picture A」の画面下端ライン(第mライン)の蓄積期間である。撮像素子184はローリング電子シャッター機能で露光動作を行うために、画面上端のラインから画面下端のラインに向かって、所定の時間間隔で順次蓄積が開始され、当該時間間隔で順次蓄積が終了する。蓄積が終了すると、信号電荷は読み出し回路308により順次読み出される。時刻t60から時刻t4までが蓄積期間482であり、時刻t61から時刻t23が蓄積期間483である。   FIG. 19A is an example of an imaging sequence when the accumulation time Tk of the pixel element 303A is equal to or shorter than the first set time T1 (Tk ≦ T1). In FIG. 19A, the accumulation period 482 is the accumulation period of the screen top line (first line) of “picture A”, and the accumulation period 483 is the bottom line (m-th line) of “picture A”. It is an accumulation period. In order to perform an exposure operation with the rolling electronic shutter function, the image sensor 184 sequentially starts accumulation at a predetermined time interval from the line at the upper end of the screen toward the line at the lower end of the screen, and ends the accumulation at the time interval. When the accumulation is completed, the signal charges are sequentially read out by the reading circuit 308. The accumulation period 482 is from time t60 to time t4, and the accumulation period 483 is from time t61 to time t23.

また、蓄積期間484は、「picture B」の画面上端ライン(第1ライン)の蓄積期間であり、蓄積期間485は、「picture B」の画面下端ライン(第mライン)の蓄積期間である。「picture B」においても「picture A」と同様に、画面上端のラインから画面下端のラインに向かって、所定の時間間隔で順次蓄積が開始され、当該時間間隔で順次蓄積が終了する。蓄積が終了すると、信号電荷は読み出し回路308により順次読み出される。時刻t2から時刻t35までが蓄積期間484であり、時刻t4から時刻t49までが蓄積期間485である。本実施形態による撮像装置の駆動方法において、「picture B」の蓄積時間は固定である。   Further, the accumulation period 484 is an accumulation period of the “picture B” screen upper end line (first line), and the accumulation period 485 is an accumulation period of the “picture B” screen lower end line (m-th line). Similarly to “picture A” in “picture B”, accumulation starts sequentially from a line at the upper end of the screen toward a line at the lower end of the screen at a predetermined time interval, and the accumulation ends at the time interval. When the accumulation is completed, the signal charges are sequentially read out by the reading circuit 308. The accumulation period 484 is from time t2 to time t35, and the accumulation period 485 is from time t4 to time t49. In the driving method of the imaging apparatus according to the present embodiment, the accumulation time of “picture B” is fixed.

ここで、Tk≦T1の場合に、例えば画素要素303Aの蓄積期間と画素要素303Bの蓄積期間の開始タイミングを同じにすると、前フレームの画素要素303Bの読み出しが終了する前に画素要素303Aの読み出しが開始する虞がある。例えば、蓄積期間482を時刻t2に開始すると、時刻t4よりも前に蓄積期間482が終了する。この場合、画素要素303Aの読み出し期間と前フレームの画素要素303Bの読み出し期間とが重なり、画素要素303Bの読み出しのフレームレートに影響を与えることになる。   Here, in the case of Tk ≦ T1, for example, if the accumulation timing of the pixel element 303A and the accumulation period of the pixel element 303B are made the same, the pixel element 303A is read before the reading of the pixel element 303B of the previous frame is completed. May start. For example, when the accumulation period 482 starts at time t2, the accumulation period 482 ends before time t4. In this case, the readout period of the pixel element 303A overlaps with the readout period of the pixel element 303B of the previous frame, which affects the readout frame rate of the pixel element 303B.

そこで、本実施形態による撮像装置の駆動方法では、ステップS106において、画素要素303Aの蓄積期間の終了タイミングを、画素要素303Bの蓄積期間の開始タイミングに応じて設定する。一例では、図19(a)に示すように、第1行目の画素要素303Aの蓄積期間の終了タイミングが、第m行目の画素要素303Bの蓄積期間の開始タイミングと同じになるように、画素要素303Aの蓄積期間を設定する。なお、第m行目の画素要素303Bの蓄積期間の開始のタイミングは、画素要素303Bの前フレームの読み出し期間の終了のタイミングでもある。こうすることで、画素要素303Aの蓄積期間が前フレームの画素要素303Bの読み出し期間よりも後に終了するようになり、画素要素303Bの読み出しのフレームレートに影響を与えることを防止することができる。   Therefore, in the driving method of the imaging apparatus according to the present embodiment, in step S106, the end timing of the accumulation period of the pixel element 303A is set according to the start timing of the accumulation period of the pixel element 303B. In one example, as shown in FIG. 19A, the end timing of the accumulation period of the pixel element 303A in the first row is the same as the start timing of the accumulation period of the pixel element 303B in the m-th row. The accumulation period of the pixel element 303A is set. Note that the start timing of the accumulation period of the pixel element 303B in the m-th row is also the end timing of the readout period of the previous frame of the pixel element 303B. By doing so, the accumulation period of the pixel element 303A ends after the readout period of the pixel element 303B of the previous frame, and it is possible to prevent the frame rate of readout of the pixel element 303B from being affected.

なお、第1行目の画素要素303Aの蓄積期間の終了タイミングは、第m行目の画素要素303Aの読み出しが時刻t35までに終了するタイミングであれば、第m行目の画素要素303Bの蓄積期間の開始タイミング以降でもよい。例えば、画素要素303Aの蓄積期間が、画素要素303Bの蓄積期間の中間近傍に終了するように、画素要素303Aの蓄積期間の終了タイミングを設定することも有効である。こうすることには、画素要素303Aの蓄積時間の重心位置と、画素要素303Bの蓄積時間の重心位置とを近づける効果がある。   Note that the accumulation timing of the pixel element 303A in the first row is the timing at which the readout of the pixel element 303A in the m-th row ends by time t35, and the accumulation of the pixel element 303B in the m-th row is performed. It may be after the start timing of the period. For example, it is also effective to set the end timing of the accumulation period of the pixel element 303A so that the accumulation period of the pixel element 303A ends near the middle of the accumulation period of the pixel element 303B. This has the effect of bringing the centroid position of the accumulation time of the pixel element 303A closer to the centroid position of the accumulation time of the pixel element 303B.

図19(b)は、画素要素303Aの蓄積時間Tkが第1の設定時間T1よりも長い場合(Tk>T1)における撮像シーケンスの一例である。図19(b)において、蓄積期間482は、「picture A」の画面上端ライン(第1ライン)の蓄積期間であり、蓄積期間483は、「picture A」の画面下端ライン(第mライン)の蓄積期間である。撮像素子184はローリング電子シャッター機能で露光動作を行うために、画面上端のラインから画面下端のラインに向かって、所定の時間間隔で順次蓄積が開始され、当該時間間隔で順次蓄積が終了する。蓄積が終了すると、信号電荷は読み出し回路308により順次読み出される。時刻t2から時刻t11までが蓄積期間482であり、時刻t4から時刻t23までが蓄積期間483である。   FIG. 19B is an example of an imaging sequence when the accumulation time Tk of the pixel element 303A is longer than the first set time T1 (Tk> T1). In FIG. 19B, the accumulation period 482 is the accumulation period of the screen upper end line (first line) of “picture A”, and the accumulation period 483 is the lower end line (m-th line) of “picture A”. It is an accumulation period. In order to perform an exposure operation with the rolling electronic shutter function, the image sensor 184 sequentially starts accumulation at a predetermined time interval from the line at the upper end of the screen toward the line at the lower end of the screen, and ends the accumulation at the time interval. When the accumulation is completed, the signal charges are sequentially read out by the reading circuit 308. The accumulation period 482 is from time t2 to time t11, and the accumulation period 483 is from time t4 to time t23.

また、蓄積期間484は、「picture B」の画面上端ライン(第1ライン)の蓄積期間であり、蓄積期間485は、「picture B」の画面下端ライン(第mライン)の蓄積期間である。「picture B」においても「picture A」と同様に、画面上端のラインから画面下端のラインに向かって、所定の時間間隔で順次蓄積が開始され、当該時間間隔で順次蓄積が終了する。蓄積が終了すると、信号電荷は読み出し回路308により順次読み出される。時刻t2から時刻t35までが蓄積期間484であり、時刻t4から時刻t49までが蓄積期間485である。本実施形態による撮像装置の駆動方法において、「picture B」の蓄積時間は固定である。   Further, the accumulation period 484 is an accumulation period of the “picture B” screen upper end line (first line), and the accumulation period 485 is an accumulation period of the “picture B” screen lower end line (m-th line). Similarly to “picture A” in “picture B”, accumulation starts sequentially from a line at the upper end of the screen toward a line at the lower end of the screen at a predetermined time interval, and the accumulation ends at the time interval. When the accumulation is completed, the signal charges are sequentially read out by the reading circuit 308. The accumulation period 484 is from time t2 to time t35, and the accumulation period 485 is from time t4 to time t49. In the driving method of the imaging apparatus according to the present embodiment, the accumulation time of “picture B” is fixed.

ここで、Tk>T1の場合に、画素要素303Aの蓄積期間を画素要素303Bの蓄積期間よりも先に開始すると、前フレームの画素要素303Bの読み出しが終了する前に画素要素303Aの読み出しが開始する虞がある。例えば、蓄積期間482を時刻t2よりも前に開始すると、時刻t4よりも前に蓄積期間482が終了する時刻t11が到来することが考えられる。この場合、画素要素303Aの読み出し期間と前フレームの画素要素303Bの読み出し期間とが重なり、画素要素303Bの読み出しのフレームレートに影響を与えることになる。   Here, when Tk> T1, if the accumulation period of the pixel element 303A is started before the accumulation period of the pixel element 303B, the reading of the pixel element 303A starts before the reading of the pixel element 303B of the previous frame is completed. There is a risk. For example, if the accumulation period 482 is started before the time t2, the time t11 at which the accumulation period 482 ends before the time t4 may arrive. In this case, the readout period of the pixel element 303A overlaps with the readout period of the pixel element 303B of the previous frame, which affects the readout frame rate of the pixel element 303B.

そこで、本実施形態による撮像装置の駆動方法では、ステップS105において、画素要素303Aの蓄積期間の開始タイミングを、画素要素303Bの蓄積期間の開始タイミングに応じて設定する。一例では、図19(b)に示すように、画素要素303Aの蓄積期間の開始タイミングが、画素要素303Bの蓄積期間の開始タイミングと同じになるように、画素要素303Aの蓄積期間を設定する。こうすることで、画素要素303Aの蓄積期間が前フレームの画素要素303Bの読み出し期間よりも後に終了するようになり、画素要素303Bの読み出しのフレームレートに影響を与えることを防止することができる。   Therefore, in the driving method of the imaging apparatus according to the present embodiment, in step S105, the start timing of the accumulation period of the pixel element 303A is set according to the start timing of the accumulation period of the pixel element 303B. In one example, as shown in FIG. 19B, the accumulation period of the pixel element 303A is set so that the start timing of the accumulation period of the pixel element 303A is the same as the start timing of the accumulation period of the pixel element 303B. By doing so, the accumulation period of the pixel element 303A ends after the readout period of the pixel element 303B of the previous frame, and it is possible to prevent the frame rate of readout of the pixel element 303B from being affected.

なお、第1行目の画素要素303Aの蓄積期間の開始タイミングは、第m行目の画素要素303Aの読み出しが時刻t35までに終了するタイミングであれば、第1行目の画素要素303Bの蓄積期間の開始タイミング以降でもよい。例えば、画素要素303Aの蓄積期間が、画素要素303Bの蓄積期間の中間近傍に終了するように、画素要素303Aの蓄積期間の開始タイミングを設定することも有効である。こうすることには、画素要素303Aの蓄積時間の重心位置と、画素要素303Bの蓄積時間の重心位置とを近づける効果がある。   It should be noted that the accumulation timing of the pixel element 303A in the first row is the timing at which the readout of the pixel element 303A in the m-th row ends by time t35 when the accumulation period of the pixel element 303A in the first row ends. It may be after the start timing of the period. For example, it is also effective to set the start timing of the accumulation period of the pixel element 303A so that the accumulation period of the pixel element 303A ends near the middle of the accumulation period of the pixel element 303B. This has the effect of bringing the centroid position of the accumulation time of the pixel element 303A closer to the centroid position of the accumulation time of the pixel element 303B.

このように、本実施形態による撮像装置の駆動方法では、画素要素303Aの読み出し期間と画素要素303Bの読み出し期間とが重ならないように、画素要素303Aの蓄積期間を制御している。より具体的には、画素要素303Aの読み出しを、画素要素303Bの蓄積時間中であって、画素要素303Bの読み出しを行う前に終了する。これにより、画素要素303Aの読み出しが画素要素303Bの読み出しのフレームレートに影響を与えることはない。   As described above, in the driving method of the imaging apparatus according to the present embodiment, the accumulation period of the pixel element 303A is controlled so that the readout period of the pixel element 303A and the readout period of the pixel element 303B do not overlap. More specifically, the reading of the pixel element 303A ends during the accumulation time of the pixel element 303B and before the reading of the pixel element 303B. Thereby, the readout of the pixel element 303A does not affect the readout frame rate of the pixel element 303B.

図20は、撮像装置100に電源を投入した後のライブビュー表示中の表示部153の様子を表す図である。表示部153には、撮影光学系152を通して捉えられた人物163のスポーツシーンが表示されている。また、撮影モード選択レバー156が図1(b)の状態から時計方向に90度回動した位置にあるので、デュアル映像モードでの「picture A」と「picture B」のシャッタースピード491,492及びFナンバー493が表示されている。   FIG. 20 is a diagram illustrating a state of the display unit 153 during live view display after the imaging apparatus 100 is powered on. On the display unit 153, the sports scene of the person 163 captured through the photographing optical system 152 is displayed. Also, since the shooting mode selection lever 156 is at a position rotated 90 degrees clockwise from the state of FIG. 1B, the shutter speeds 491 and 492 of “picture A” and “picture B” in the dual video mode and An F number 493 is displayed.

図21は、スイッチST154、スイッチMV155を操作することにより取得し映像のうちの1フレームを示したものである。図21(a)は、シャッタースピード1/1000、絞り値F4.0で撮影された「picture A」の映像である。図21(b)は、シャッタースピード1/60、絞り値F4.0で撮影された「picture B」の映像である。図21(b)に示した映像は、シャッタースピードが遅いため、被写体の動きが止まらずにぶれている。ただし、これを60fps程度のフレームレートの動画として再生すると、このぶれがむしろ良い方向に働いてジャーキネスが抑制された滑らかな高品位な映像となる。一方、図21(a)に示した映像は、シャッタースピードが速く、本来であればストップモーション効果が現れるはずである。しかしながら、図14を用いて先に説明したように、シリコン基板内部で発生した信号電荷が拡散によって隣接する画素要素に漏れ込み、図21(b)に示した映像があたかも足し合わされたかのような滲んだ映像となっている。このクロストーク現象は、図21(b)に示した映像においても発生しているが、元々ぶれた映像であるためほとんど目立たない。   FIG. 21 shows one frame of video obtained by operating the switch ST154 and the switch MV155. FIG. 21A is an image of “picture A” captured at a shutter speed of 1/1000 and an aperture value of F4.0. FIG. 21B is an image of “picture B” taken at a shutter speed of 1/60 and an aperture value of F4.0. The video shown in FIG. 21B is blurred without stopping the movement of the subject because the shutter speed is slow. However, when this is played back as a moving image having a frame rate of about 60 fps, the blur works in a rather good direction, resulting in a smooth high-quality image in which jerkiness is suppressed. On the other hand, the image shown in FIG. 21A has a high shutter speed, and a stop motion effect should appear. However, as described above with reference to FIG. 14, the signal charges generated inside the silicon substrate leak into adjacent pixel elements due to diffusion, and the image shown in FIG. 21B is blurred as if it were added together. It has become a video. This crosstalk phenomenon also occurs in the image shown in FIG. 21B, but is hardly noticeable because the image is originally blurred.

そこで、速いシャッタースピードによる本来のストップモーション効果を得るために、本実施形態による撮像装置においては、撮像素子184から出力された映像信号に対してクロストーク補正を施す。   Therefore, in order to obtain the original stop motion effect due to the fast shutter speed, the imaging apparatus according to the present embodiment performs crosstalk correction on the video signal output from the imaging element 184.

図22は、クロストーク補正を含む一連の処理手順を示すフローチャートである。本実施形態による撮像装置100における撮像から記録までの処理は、例えば図22に示すステップS151〜ステップS155により実行される。   FIG. 22 is a flowchart showing a series of processing procedures including crosstalk correction. Processing from imaging to recording in the imaging apparatus 100 according to the present embodiment is executed by, for example, steps S151 to S155 shown in FIG.

ステップS151においては、スイッチMV155の操作に応じて、図12を用いて説明したシーケンスに従い、フォトダイオード310A,310Bへの信号電荷の蓄積と信号電荷の読み出しとを行う。   In step S151, accumulation of signal charges in the photodiodes 310A and 310B and readout of the signal charges are performed according to the operation of the switch MV155 in accordance with the sequence described with reference to FIG.

ステップS153では、シリコン基板内部で発生した信号電荷が隣接画素要素に漏れ込んだことにより生じたクロストークを低減するための補正(クロストーク補正)を行う。クロストーク補正は、デジタル信号処理部187において行われる。すなわち、デジタル信号処理部187は、クロストーク補正部として機能する。   In step S153, correction (crosstalk correction) is performed to reduce crosstalk caused by signal charges generated inside the silicon substrate leaking into adjacent pixel elements. Crosstalk correction is performed in the digital signal processing unit 187. That is, the digital signal processing unit 187 functions as a crosstalk correction unit.

ステップS154では、現像と、必要に応じて圧縮処理を行う。なお、現像処理では、一連の処理のうちの1つとしてガンマ補正が行われる。ガンマ補正とは、入力された光量分布に対してガンマ関数を施す処理である。この結果、入力された光量分布に対してその出力は線形性が保たれず、クロストークの比もその時の光量によって変わってきてしまう。このため、クロストーク補正は、図21に示すように、ステップS154よりも前段階で行うことが望ましい。なお、現像後にクロストーク補正を行うばあいには、光量の大きさによってクロストーク処理を変更し、或いは、映像信号そのものを逆ガンマ補正してからクロストーク補正を行うようにすればよい。   In step S154, development and compression processing are performed as necessary. In the development process, gamma correction is performed as one of a series of processes. Gamma correction is a process for applying a gamma function to an input light amount distribution. As a result, the linearity of the output is not maintained with respect to the input light quantity distribution, and the crosstalk ratio also changes depending on the light quantity at that time. For this reason, it is desirable to perform the crosstalk correction at a stage prior to step S154 as shown in FIG. When crosstalk correction is performed after development, the crosstalk processing may be changed depending on the amount of light, or the video signal itself may be subjected to inverse gamma correction before crosstalk correction is performed.

ステップS155では、記録媒体193への映像の記録を行う。記録媒体193に記録する代わりに或いは記録媒体193への記録とともに、無線インターフェース部198を介してネットワーク上の記録装置等に保存するようにしてもよい。   In step S155, video is recorded on the recording medium 193. Instead of recording on the recording medium 193 or together with recording on the recording medium 193, the data may be stored in a recording device or the like on the network via the wireless interface unit 198.

図23は、ステップS153でデジタル信号処理部187において行われるクロストーク補正処理を説明するための図である。実際の処理は、デジタル信号処理として実行される。   FIG. 23 is a diagram for explaining the crosstalk correction processing performed in the digital signal processing unit 187 in step S153. Actual processing is executed as digital signal processing.

デジタル信号処理部187において、A/D変換処理が施された後の信号471Aは、クロストーク量補正部473Aに入力され、また、クロストーク量演算部472Aを介してクロストーク量補正部473Bに入力される。同様に、デジタル信号処理部188において、A/D変換処理が施された後の信号471Bは、クロストーク量補正部473Bに入力され、また、クロストーク量演算部472Bを介してクロストーク量補正部473Aに入力される。   In the digital signal processing unit 187, the signal 471A after A / D conversion processing is input to the crosstalk amount correction unit 473A, and also to the crosstalk amount correction unit 473B via the crosstalk amount calculation unit 472A. Entered. Similarly, in the digital signal processing unit 188, the signal 471B after A / D conversion processing is input to the crosstalk amount correction unit 473B, and the crosstalk amount correction is performed via the crosstalk amount calculation unit 472B. This is input to the unit 473A.

クロストーク量補正部473Aでは、信号471Aと、クロストーク量演算部472Bにおいてクロストーク補正関数gij(n)により所定の演算が施された後の信号471Bとに基づき、信号471Aのクロストーク補正を行い、出力信号474Aを得る。出力信号474Aに対しては、デジタル信号処理部187における後段の処理である現像や圧縮処理が施される。   In the crosstalk amount correcting unit 473A, the crosstalk correction of the signal 471A is performed based on the signal 471A and the signal 471B after the predetermined calculation is performed by the crosstalk correction function gij (n) in the crosstalk amount calculating unit 472B. To obtain an output signal 474A. The output signal 474A is subjected to development and compression processing, which are subsequent processing in the digital signal processing unit 187.

クロストーク量補正部473Bでは、信号471Bと、クロストーク量演算部472Aにおいてクロストーク補正関数fij(n)により所定の演算が施された後の信号471Aとに基づき、信号471Bのクロストーク補正を行い、出力信号474Bを得る。出力信号474Bに対しては、デジタル信号処理部188における後段の処理である現像や圧縮処理が施される。   The crosstalk correction unit 473B corrects the crosstalk of the signal 471B based on the signal 471B and the signal 471A after a predetermined calculation is performed by the crosstalk correction function fij (n) in the crosstalk calculation unit 472A. To obtain an output signal 474B. The output signal 474B is subjected to development and compression processing, which are subsequent processing in the digital signal processing unit 188.

クロストークは生成される信号電荷の量に依存するため、クロストーク量補正部473A,473Bにより、一方の画素要素で生成された信号電荷の量に応じたクロストーク量によって他方の画素要素の出力信号を補正することでクロストーク補正が可能となる。これにより、他方の画素の出力信号から、これに重畳している一方の画素要素からのクロストーク成分を除去することができる。   Since the crosstalk depends on the amount of signal charge to be generated, the crosstalk amount correction units 473A and 473B output the other pixel element by the amount of crosstalk corresponding to the amount of signal charge generated in one pixel element. Crosstalk correction can be performed by correcting the signal. Thereby, the crosstalk component from one pixel element superimposed on this can be removed from the output signal of the other pixel.

ここで、nフレーム目の「picture A」の画素アドレスijにおけるデータをDATA_Aij(n)、nフレーム目の「picture B」の画素アドレスijにおけるデータをDATA_Bij(n)、補正係数をαとする。クロストークは入力光量に依存することから、nフレーム目の「picture A」の画素アドレスijの補正されたデータをC_DATA_Aij(n)は、式(4)のように表すことができる。
C_DATA_Aij(n)
=DATA_Aij(n)−α×DATA_Bij(n) …(4)
クロストーク補正関数fij(n)を、
fij(n)=−α×DATA_Bij(n)
とすると、式(4)は、
C_DATA_Aij(n)=DATA_Aij(n)+fij(n)
と表すことができる。
Here, the data at the pixel address ij of “picture A” in the nth frame is DATA_Aij (n), the data at the pixel address ij of “picture B” in the nth frame is DATA_Bij (n), and the correction coefficient is α. Since the crosstalk depends on the input light amount, the corrected data of the pixel address ij of “picture A” in the nth frame can be expressed by the equation (4) as C_DATA_Aij (n).
C_DATA_Aij (n)
= DATA_Aij (n) −α × DATA_Bij (n) (4)
The crosstalk correction function fij (n) is
fij (n) = − α × DATA_Bij (n)
Then, equation (4) becomes
C_DATA_Aij (n) = DATA_Aij (n) + fij (n)
It can be expressed as.

同様に、nフレーム目の「picture B」の画素アドレスijにおける補正されたデータC_DATA_Bij(n)は、補正係数をβとして、式(5)のように表すことができる。
C_DATA_Bij(n)
=DATA_Bij(n)−β×DATA_Aij(n) …(5)
Similarly, the corrected data C_DATA_Bij (n) at the pixel address ij of “picture B” in the nth frame can be expressed as Equation (5), where β is the correction coefficient.
C_DATA_Bij (n)
= DATA_Bij (n) −β × DATA_Aij (n) (5)

クロストーク補正関数gij(n)を、
gij(n)=−β×DATA_Aij(n)
とすると、式(5)は、
C_DATA_Bij(n)=DATA_Bij(n)+gij(n) …(6)
と表すことができる。
The crosstalk correction function gij (n) is
gij (n) = − β × DATA_Aij (n)
Then, equation (5) becomes
C_DATA_Bij (n) = DATA_Bij (n) + gij (n) (6)
It can be expressed as.

前述したように、「picture B」でもクロストークは発生しているが、元々ぶれた映像であるためにほとんど目立たないので、式(5)〜式(6)に示した処理は省略してもよい。比較的短い蓄積時間の映像に対してはクロストーク補正を行い、比較的長い蓄積時間の映像に対してはクロストーク補正を行わないようにすれば、演算負荷を低減することも可能である。   As described above, crosstalk occurs even in “picture B”, but it is hardly noticeable because the image is originally blurred. Therefore, the processing shown in equations (5) to (6) can be omitted. Good. If crosstalk correction is performed on a video with a relatively short storage time and crosstalk correction is not performed on a video with a relatively long storage time, the calculation load can be reduced.

図24は、クロストーク補正関数fij(n),gij(n)の具体例を示す図である。同図において、横軸が入力データの大きさを示し、縦軸が補正すべきクロストーク補正量を示している。クロストーク補正関数fij(n),gij(n)は、いずれも、入力データに比例したクロストーク補正量を得る関数である。厳密には、画素構造に依存して異なるものの、補正係数αと補正係数βとは同程度の数値となる。ただし、画素要素への光の入射角に依存してシリコン基板内部で発生した信号電荷が拡散により隣接画素要素に漏れ込む度合いは異なる。このことから、絞り181を開けてFナンバーが大きくなっているときほどクロストークは大きく、クロストーク補正量の絶対値も大きくなる。一方、絞り181を絞ってFナンバーが小さくなっているときほどクロストークは小さく、クロストーク補正量の絶対値も小さくなる。図において、特性591はF2.8のときのクロストーク補正関数であり、特性592はF5.6のときのクロストーク補正関数であり、特性593はF11のときのクロストーク補正関数である。特性591、特性592、特性593の順に傾きが小さくなっている。なお、撮影光学系152のFナンバーは連続的に変化させることができるので、補正係数α及び補正係数βをFナンバーの関数とすれば、より高精度なクロストーク補正を実現することができる。   FIG. 24 is a diagram illustrating a specific example of the crosstalk correction functions fij (n) and gij (n). In the figure, the horizontal axis indicates the size of the input data, and the vertical axis indicates the crosstalk correction amount to be corrected. The crosstalk correction functions fij (n) and gij (n) are functions that obtain a crosstalk correction amount proportional to the input data. Strictly speaking, although different depending on the pixel structure, the correction coefficient α and the correction coefficient β are the same numerical values. However, the degree to which signal charges generated inside the silicon substrate leak into adjacent pixel elements due to diffusion differs depending on the incident angle of light to the pixel elements. For this reason, the crosstalk becomes larger and the absolute value of the crosstalk correction amount becomes larger as the F-number becomes larger when the aperture 181 is opened. On the other hand, as the F-number is reduced by reducing the aperture 181, the crosstalk is reduced and the absolute value of the crosstalk correction amount is also reduced. In the figure, characteristic 591 is a crosstalk correction function at F2.8, characteristic 592 is a crosstalk correction function at F5.6, and characteristic 593 is a crosstalk correction function at F11. The inclination decreases in the order of the characteristic 591, the characteristic 592, and the characteristic 593. Since the F number of the photographic optical system 152 can be continuously changed, more accurate crosstalk correction can be realized if the correction coefficient α and the correction coefficient β are functions of the F number.

また、補正係数αと補正係数βは、相対的に短く設定した「picture A」用のフォトダイオードの蓄積時間の関数とするとよい。さらに、像高によってもクロストーク補正量を変えることで、より正確なクロストーク補正を実現することができる。ライトガイド255への光の入射が斜めになることでクロストークは増加するので、画素アドレスijを基に光軸180から画素までの距離ZKを算出し、距離ZKに比例して絶対値が増加するようにクロストーク補正を加えればよい。さらに、ライトガイド255への光の入射角の変化は、撮影光学系152の射出瞳と撮像素子184との距離HKにも依存するので、クロストーク補正関数を距離HKの関数とすることでより高精度な補正を行うことができる。   The correction coefficient α and the correction coefficient β may be functions of the accumulation time of the “picture A” photodiode set relatively short. Further, more accurate crosstalk correction can be realized by changing the crosstalk correction amount according to the image height. Since the crosstalk increases when the light incident on the light guide 255 becomes oblique, the distance ZK from the optical axis 180 to the pixel is calculated based on the pixel address ij, and the absolute value increases in proportion to the distance ZK. It is sufficient to add crosstalk correction as described above. Furthermore, since the change in the incident angle of the light to the light guide 255 also depends on the distance HK between the exit pupil of the photographing optical system 152 and the image sensor 184, the crosstalk correction function can be used as a function of the distance HK. High-precision correction can be performed.

図25は、シャッタースピード1/1000、絞り値F4.0で撮影された「picture A」の映像(図21(a))に対してクロストーク補正を施した後の「picture A」の映像である。図21(a)の映像では、シリコン基板内部で発生した信号電荷が拡散により隣接画素要素に漏れ込み、図21(b)に示した映像があたかも足し合わされたかのような滲んだ映像となっていた。それに対して、図25の映像では、本来の速いシャッタースピードによるストップモーション効果が現れている。デジタルスチルモーションカメラの表示部153上では、再生ボタン161が操作されたときに、例えば図26に示すように、「picture A」496と「picture B」497の両方を並べて表示できることが望ましい。このようにすれば、映像を比較することでストップモーション効果のレベルを確認することができる。なお、この処理は、映像データを、ネットワークを介してシステム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータがプログラムを読み出して実行するように構成してもよい。   FIG. 25 is an image of “picture A” after crosstalk correction is performed on an image of “picture A” (FIG. 21A) taken at a shutter speed of 1/1000 and an aperture value of F4.0. is there. In the image of FIG. 21A, signal charges generated inside the silicon substrate leak into adjacent pixel elements due to diffusion, and the image shown in FIG. 21B is blurred as if they were added together. . On the other hand, in the video of FIG. 25, the stop motion effect due to the original fast shutter speed appears. On the display unit 153 of the digital still motion camera, when the play button 161 is operated, it is desirable that both “picture A” 496 and “picture B” 497 can be displayed side by side as shown in FIG. 26, for example. In this way, the level of the stop motion effect can be confirmed by comparing the images. In this process, the video data may be supplied to a system or apparatus via a network, and a computer of the system or apparatus may read and execute the program.

図27は、タブレット端末、パーソナルコンピュータ、テレビモニタなどにおける、ストレージに格納された「picture A」及び「picture B」の活用例を説明するための図である。   FIG. 27 is a diagram for explaining an application example of “picture A” and “picture B” stored in the storage in a tablet terminal, a personal computer, a television monitor, and the like.

「picture A」及び「picture B」のデータファイルは、ネットワーク上のストレージ等に格納されているものとする。図において、フレーム群581は、MP4ファイルに格納された「picture A」のフレーム群であり、フレーム群571は、別のMP4ファイルに格納された「picture B」のフレーム群である。これらのMP4ファイルには撮影時に同じCLIP−UMIDが設定され、関連付けがなされている。   It is assumed that the data files of “picture A” and “picture B” are stored in a storage on the network. In the figure, a frame group 581 is a “picture A” frame group stored in an MP4 file, and a frame group 571 is a “picture B” frame group stored in another MP4 file. These MP4 files are associated with the same CLIP-UMID set at the time of shooting.

まず、動画の再生をスタートすると、「picture B」のフレーム群571の先頭フレーム572から決められたフレームレートで順次フレームが再生される。「picture B」は、シャッタースピードが過度に速くならないような設定(この例では1/60秒)で撮影されているため、再生された映像はジャーキネスが抑制された高品位なものである。   First, when playback of a moving image is started, frames are sequentially played back at a frame rate determined from the first frame 572 of the “picture B” frame group 571. Since “picture B” is shot at a setting that prevents the shutter speed from becoming too fast (in this example, 1/60 seconds), the reproduced video is high-quality with reduced jerkiness.

ここで、「picture B」の動画の提示中に、使用者から再生モードの切り替え指示があった場合を想定する。例えば、フレーム573まで再生が進んだ時点で使用者が一時停止の操作を行うと、自動的に「picture B」に対応する「picture A」のデータファイルから同一タイムコードのフレーム582が検索され、表示される。「picture A」は、ストップモーション効果が得られやすい高速シャッタースピード(この例では1/1000秒)で撮影されており、スポーツシーンの一瞬を写し止めた迫力のある映像である。「picture A」と「picture B」の2つの映像は、異なる蓄積時間の設定で撮影されるが、「picture A」についてゲインアップするのではなく、撮像素子184において同程度の信号電荷を得ている。このため、「picture A」及び「picture B」のどちらもS/N比の良好なノイズ感のない映像となっている。   Here, it is assumed that the user gives a playback mode switching instruction during the presentation of the “picture B” video. For example, when the user performs a pause operation at the time when playback has progressed to frame 573, a frame 582 of the same time code is automatically searched from the data file of “picture A” corresponding to “picture B”, Is displayed. “Picture A” is a powerful image that is captured at a high shutter speed (in this example, 1/1000 second) at which a stop motion effect is easily obtained, and captures a moment in a sports scene. Two pictures of “picture A” and “picture B” are taken with different accumulation time settings, but the gain of “picture A” is not increased, but a similar signal charge is obtained at the image sensor 184. Yes. For this reason, both “picture A” and “picture B” are images having a good S / N ratio and no noise.

ここで、印刷の指示を行うと、「picture A」のフレーム582のデータがプリントインターフェース部194を介してプリンタ195に対して出力される。したがって、印刷物も、「picture A」を反映したストップモーション効果がある迫力のあるものとなる。   When printing is instructed, the data of the “picture A” frame 582 is output to the printer 195 via the print interface unit 194. Therefore, the printed matter is also powerful with a stop motion effect reflecting “picture A”.

使用者が一時停止を解除すると、自動的に「picture B」のフレーム群571に戻って、フレーム574から再生が再開する。このとき、再生される映像はジャーキネスが抑制された高品位なものである。   When the user cancels the pause, the frame automatically returns to the “picture B” frame group 571 and the reproduction is resumed from the frame 574. At this time, the reproduced video is of high quality with reduced jerkiness.

このように、本実施形態によれば、1つの撮像素子を用いて蓄積期間の異なる信号に基づく複数の映像を同時に撮影する際に、フレームレートを犠牲にすることなく、これら複数の映像を読み出すことができる。   As described above, according to the present embodiment, when a plurality of images based on signals having different accumulation periods are simultaneously captured using one image sensor, the plurality of images are read without sacrificing the frame rate. be able to.

[第2実施形態]
本発明の第2実施形態による撮像装置について、図28乃至図30を用いて説明する。図1乃至図27に示す第1実施形態による撮像装置と同様の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略し或いは簡潔にする。
[Second Embodiment]
An imaging apparatus according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. Constituent elements similar to those of the imaging apparatus according to the first embodiment shown in FIGS. 1 to 27 are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted or simplified.

第1実施形態では、受光効率(感度)の異なる2つのフォトダイオード310A,310Bを蓄積時間に応じて使い分けることで様々な撮影シーン適した映像の撮影を可能にした。本実施形態では、1つのフォトダイオードの蓄積時間を制御することによって第1実施形態と同様の効果を実現する例を説明する。   In the first embodiment, two photodiodes 310A and 310B having different light receiving efficiencies (sensitivities) are selectively used according to the accumulation time, thereby enabling video shooting suitable for various shooting scenes. In the present embodiment, an example will be described in which the same effect as that of the first embodiment is realized by controlling the accumulation time of one photodiode.

本実施形態による撮像装置は、撮像素子184の画素303の回路構成が異なるほかは、第1実施形態による撮像装置と同様である。   The imaging apparatus according to the present embodiment is the same as the imaging apparatus according to the first embodiment except that the circuit configuration of the pixel 303 of the imaging element 184 is different.

図28は、本実施形態による撮像装置の撮像素子184の画素303の回路構成を示す回路図である。図28には、画素アレイ302を構成する複数の画素303のうち、第1列、第1行の画素303と、第1列、第m行の画素303とを示している。それぞれの画素303は、図28に示すように、フォトダイオード600、転送トランジスタ601A,601B,602A,602B,603、リセットトランジスタ604、増幅トランジスタ605及び選択トランジスタ606を含む。   FIG. 28 is a circuit diagram illustrating a circuit configuration of the pixel 303 of the image sensor 184 of the image pickup apparatus according to the present embodiment. FIG. 28 shows a first column, first row of pixels 303 and a first column, mth row of pixels 303 among a plurality of pixels 303 constituting the pixel array 302. As shown in FIG. 28, each pixel 303 includes a photodiode 600, transfer transistors 601A, 601B, 602A, 602B, and 603, a reset transistor 604, an amplification transistor 605, and a selection transistor 606.

フォトダイオード600のアノードは、接地線に接続されている。フォトダイオード600のカソードは、転送トランジスタ601Aのソース、転送トランジスタ601Bのソース及び転送トランジスタ603のソースに、それぞれ接続されている。転送トランジスタ601Aのドレインは、転送トランジスタ602Aのソースに接続されている。転送トランジスタ601Aのドレインと転送トランジスタ602Aのソースとの間の接続ノードは、信号保持部607Aを構成する。転送トランジスタ601Bのドレインは、転送トランジスタ602Bのソースに接続されている。転送トランジスタ601Bのドレインと転送トランジスタ602Bのソースとの間の接続ノードは、信号保持部607Bを構成する。   The anode of the photodiode 600 is connected to the ground line. The cathode of the photodiode 600 is connected to the source of the transfer transistor 601A, the source of the transfer transistor 601B, and the source of the transfer transistor 603, respectively. The drain of the transfer transistor 601A is connected to the source of the transfer transistor 602A. A connection node between the drain of the transfer transistor 601A and the source of the transfer transistor 602A constitutes a signal holding unit 607A. The drain of the transfer transistor 601B is connected to the source of the transfer transistor 602B. A connection node between the drain of the transfer transistor 601B and the source of the transfer transistor 602B constitutes a signal holding unit 607B.

転送トランジスタ602Aのドレイン及び転送トランジスタ602Bのドレインは、リセットトランジスタ604のソース及び増幅トランジスタ605のゲートに接続されている。転送トランジスタ602Aのドレイン、転送トランジスタ602Bのドレイン、リセットトランジスタ604のソース及び増幅トランジスタ605のゲートの接続ノードは、フローティングディフュージョン領域608を構成する。増幅トランジスタ605のソースは、選択トランジスタ606のドレインに接続されている。リセットトランジスタ604のドレイン及び増幅トランジスタ605のドレインは、電源線620に接続されている。転送トランジスタ603のドレインは、電源線621に接続されている。選択トランジスタ606のソースは、信号出力線623に接続されている。   The drain of the transfer transistor 602A and the drain of the transfer transistor 602B are connected to the source of the reset transistor 604 and the gate of the amplification transistor 605. A connection node of the drain of the transfer transistor 602A, the drain of the transfer transistor 602B, the source of the reset transistor 604, and the gate of the amplification transistor 605 forms a floating diffusion region 608. The source of the amplification transistor 605 is connected to the drain of the selection transistor 606. The drain of the reset transistor 604 and the drain of the amplification transistor 605 are connected to the power supply line 620. The drain of the transfer transistor 603 is connected to the power supply line 621. The source of the selection transistor 606 is connected to the signal output line 623.

このように、本実施形態による撮像装置の撮像素子184の画素303は、1つのフォトダイオード600に対して、2つの信号保持部607A,607Bを有している。なお、信号保持部を有するCMOS型撮像素子の基本構造は、例えば同一出願人による特許文献2に開示されているため、ここでの詳細な説明は省略する。   As described above, the pixel 303 of the image sensor 184 of the image pickup apparatus according to the present embodiment has two signal holding units 607A and 607B for one photodiode 600. Note that the basic structure of a CMOS image sensor having a signal holding unit is disclosed in, for example, Patent Document 2 by the same applicant, and detailed description thereof is omitted here.

画素アレイ302の複数の画素303は、行単位で、垂直走査回路307から行方向に配された制御線に接続されている。各行の制御線は、転送トランジスタ601A,602A,601B,602B,603、リセットトランジスタ604及び選択トランジスタ606のゲートにそれぞれ接続された複数の制御線を含む。転送トランジスタ601Aは転送パルスφTX1Aで制御され、転送トランジスタ602Aは転送パルスφTX2Aで制御される。転送トランジスタ601Bは転送パルスφTX1Bで制御され、転送トランジスタ602Bは転送パルスφTX2Bで制御される。リセットトランジスタ604はリセットパルスφRESで制御され、選択トランジスタ606は選択パルスφSELで制御される。転送トランジスタ603は転送パルスφTX3で制御される。各制御パルスは、撮像装置のシステム制御CPU178からの制御信号に基づいて不図示の垂直走査回路307から送出される。各トランジスタは、制御パルスがハイレベルのときにオンとなり、制御パルスがローレベルのときにオフとなる。   The plurality of pixels 303 of the pixel array 302 are connected to control lines arranged in the row direction from the vertical scanning circuit 307 in units of rows. The control lines for each row include a plurality of control lines connected to the gates of transfer transistors 601A, 602A, 601B, 602B, 603, reset transistor 604, and select transistor 606, respectively. The transfer transistor 601A is controlled by a transfer pulse φTX1A, and the transfer transistor 602A is controlled by a transfer pulse φTX2A. The transfer transistor 601B is controlled by a transfer pulse φTX1B, and the transfer transistor 602B is controlled by a transfer pulse φTX2B. The reset transistor 604 is controlled by a reset pulse φRES, and the selection transistor 606 is controlled by a selection pulse φSEL. The transfer transistor 603 is controlled by a transfer pulse φTX3. Each control pulse is sent from a vertical scanning circuit 307 (not shown) based on a control signal from the system control CPU 178 of the imaging apparatus. Each transistor is turned on when the control pulse is at a high level and turned off when the control pulse is at a low level.

本実施形態の撮像装置を構成する撮像素子184は、1つのフォトダイオード600に対して2つの信号保持部607A,607Bを有している。これにより、第1の映像信号である静止画と第2の映像信号である動画とを同時に撮影することが可能となっている。そのため、S/N比の低下を伴わずに蓄積期間の異なる二つの映像信号を読み出すことが可能となっている。   The image sensor 184 constituting the image pickup apparatus of the present embodiment has two signal holding units 607A and 607B for one photodiode 600. Thereby, it is possible to simultaneously photograph a still image that is the first video signal and a moving image that is the second video signal. Therefore, it is possible to read out two video signals having different accumulation periods without lowering the S / N ratio.

図29は、本実施形態の撮像装置において、第1の映像信号である静止画と第2の映像信号である動画とを同時に撮影する際の、撮像素子184の蓄積及び読み出しタイミングを説明する図である。ここでいう蓄積とは、フォトダイオード600で発生した電荷を信号保持部607A,607Bに転送して蓄積する動作である。また読み出しとは、信号保持部607A,607Bに保持された電荷に基づく信号を、フローティングディフュージョン領域608を介して撮像素子184の外部に出力する動作である。   FIG. 29 is a diagram for explaining the accumulation and readout timing of the image sensor 184 when simultaneously capturing a still image that is the first video signal and a moving image that is the second video signal in the imaging apparatus of the present embodiment. It is. The accumulation here is an operation of transferring the charges generated in the photodiode 600 to the signal holding units 607A and 607B and accumulating them. Reading is an operation of outputting a signal based on the charges held in the signal holding units 607A and 607B to the outside of the image sensor 184 through the floating diffusion region 608.

図29には、横軸を時間として、垂直同期信号650、水平同期信号651、静止画蓄積期間661、静止画転送期間662、静止画読み出し期間665、動画蓄積期間663、動画転送期間664、動画読み出し期間666を示している。ここで、静止画蓄積期間661とは、静止画のための信号電荷のフォトダイオード600への蓄積期間を示している。静止画転送期間662とは、静止画のための信号電荷をフォトダイオード600から信号保持部607に転送する期間を示している。静止画読み出し期間665とは、静止画の読み出し期間である。動画蓄積期間663とは、動画のための信号電荷のフォトダイオード600への蓄積期間を示している。動画転送期間664とは、動画のための信号電荷をフォトダイオード600から信号保持部607に転送する期間を示している。動画読み出し期間666とは、動画の読み出し期間である。   In FIG. 29, the horizontal axis represents time, the vertical synchronization signal 650, the horizontal synchronization signal 651, the still image accumulation period 661, the still image transfer period 662, the still image readout period 665, the moving image accumulation period 663, the moving image transfer period 664, A readout period 666 is shown. Here, the still image accumulation period 661 indicates an accumulation period of signal charges for still images in the photodiode 600. The still image transfer period 662 indicates a period during which signal charges for a still image are transferred from the photodiode 600 to the signal holding unit 607. The still image readout period 665 is a still image readout period. The moving image accumulation period 663 indicates the accumulation period of signal charges for moving images in the photodiode 600. The moving image transfer period 664 indicates a period in which signal charges for moving images are transferred from the photodiode 600 to the signal holding unit 607. The moving image reading period 666 is a moving image reading period.

本駆動例では、垂直同期信号650の1周期の間に静止画と動画とを読み出すようになっている。また、図29には便宜的に16行のタイミングを図示しているが、実際の撮像素子184は数千行を有する。図29では、最終行を第m行としている。   In this driving example, a still image and a moving image are read out during one cycle of the vertical synchronization signal 650. FIG. 29 illustrates the timing of 16 rows for convenience, but the actual image sensor 184 has several thousand rows. In FIG. 29, the last row is the m-th row.

第1の映像信号である静止画は、垂直同期信号650の1周期(時間Tf)の間に全行同時に実施される1回の蓄積期間(静止画蓄積期間661)の間に生じた信号電荷に基づいて生成される。また、第2の映像信号である動画は、Np回(Npは2以上の整数(Np>1))に分割された蓄積期間(動画蓄積期間663)の間にそれぞれ生じた信号電荷を加算した信号電荷に基づいて生成される。本実施形態では第2の映像信号である動画の1撮影周期中に行われる蓄積期間の回数Npは、例えば16回であり、これら蓄積期間は均等な時間間隔で行われる。垂直同期信号650の間隔Tf(時間Tf)は動画のフレームレートに相当し、例えば本実施形態では1/60秒である。   The still image that is the first video signal is a signal charge generated during one accumulation period (still image accumulation period 661) that is performed simultaneously for all rows during one cycle (time Tf) of the vertical synchronization signal 650. Is generated based on In addition, the moving image as the second video signal is obtained by adding the signal charges generated during the accumulation period (moving image accumulation period 663) divided into Np times (Np is an integer of 2 or more (Np> 1)). Generated based on the signal charge. In this embodiment, the number Np of accumulation periods performed during one shooting cycle of the moving image that is the second video signal is, for example, 16 times, and these accumulation periods are performed at equal time intervals. The interval Tf (time Tf) of the vertical synchronization signal 650 corresponds to the frame rate of the moving image, and is, for example, 1/60 seconds in this embodiment.

このようにすることで、動画と静止画とを同時に撮影することが可能である。また、静止画として、撮影者の意図する蓄積時間の短いブレのない画像を取得可能である、一方、動画として、ジャーキネスの抑制された滑らかな画像を取得することが可能である。   By doing in this way, it is possible to photograph a moving image and a still image at the same time. In addition, it is possible to acquire a blur-free image with a short accumulation time intended by the photographer as a still image, while acquiring a smooth image with reduced jerkiness as a moving image.

図29に記載の最初の撮影周期(Tf)において、静止画の蓄積時間(静止画蓄積期間661)は、撮影者によって設定されたシャッタースピードT1に相当する時間に設定されている。本駆動例では、シャッタースピードT1は、1/2000秒である。静止画の蓄積期間は全行同時であり、静止画の第1行目の読み出し(静止画読み出し期間665)の開始直前に終了するように設定されている。静止画の蓄積期間の終了時刻は、垂直同期信号650から時間Taの経過後の時刻である。時間Taは、垂直同期信号650の間隔Tfの半分以下に設定される。静止画の蓄積期間(静止画蓄積期間661)の終了時刻は全行同時のため、垂直同期信号650に対する静止画の蓄積期間の開始時刻は、静止画のシャッタースピードT1に応じて設定されるようになっている。第1の映像信号である静止画の読み出し(静止画読み出し期間665)は、第2の映像信号である動画の蓄積期間(動画蓄積期間663)中に実行される。   In the first shooting cycle (Tf) shown in FIG. 29, the still image accumulation time (still image accumulation period 661) is set to a time corresponding to the shutter speed T1 set by the photographer. In this driving example, the shutter speed T1 is 1/2000 seconds. The still image accumulation period is the same for all rows, and is set to end immediately before the start of reading of the first row of still images (still image reading period 665). The end time of the still image accumulation period is the time after the elapse of time Ta from the vertical synchronization signal 650. The time Ta is set to half or less of the interval Tf of the vertical synchronization signal 650. Since the end time of the still image accumulation period (still image accumulation period 661) is the same for all rows, the start time of the still image accumulation period for the vertical synchronization signal 650 is set in accordance with the still image shutter speed T1. It has become. The readout of the still image that is the first video signal (still image readout period 665) is executed during the accumulation period of the moving image that is the second video signal (moving picture accumulation period 663).

一方、動画の蓄積期間(動画蓄積期間663)は、1周期中に均等な時間間隔で複数回行われる。本駆動例では、各行の読み出し(動画読み出し期間666)の開始直前までに16回に分割された蓄積期間が終了するように時間間隔が設定される。動画の蓄積期間の時間間隔は、水平同期信号651の間隔Thの整数倍に設定される。これにより、動画の各行の蓄積タイミングは同じになっている。図29では、動画の蓄積期間の時間間隔は、便宜的に水平同期信号651の間隔Thの2倍になるように図示されている。通常は、動画の蓄積期間の時間間隔は、撮像素子184の行数をm、1周期中の動画の蓄積期間の回数をNpとすると、m/Npを超えない整数に水平同期信号651の間隔Thを掛けた値に設定される。   On the other hand, the moving image accumulation period (moving image accumulation period 663) is performed a plurality of times at equal time intervals in one cycle. In this driving example, the time interval is set so that the accumulation period divided into 16 times ends immediately before the start of reading of each row (moving image reading period 666). The time interval of the moving image accumulation period is set to an integral multiple of the interval Th of the horizontal synchronization signal 651. Thereby, the accumulation timing of each row of the moving image is the same. In FIG. 29, the time interval of the moving image accumulation period is shown to be twice the interval Th of the horizontal synchronization signal 651 for convenience. Normally, the time interval of the moving image accumulation period is the interval of the horizontal synchronization signal 651 to an integer not exceeding m / Np, where m is the number of rows of the image sensor 184 and Np is the number of moving image accumulation periods in one cycle. Set to a value multiplied by Th.

また、動画の1回の蓄積時間は、T1/Np(=1/32000秒)に設定される。動画の各行の蓄積期間の開始時刻は、垂直同期信号650に対して固定である。動画の1回の蓄積期間の終了時刻は、撮影者によって設定された静止画のシャッタースピードT1に応じて、垂直同期信号650に対して設定されるようになっている。   In addition, the accumulation time of one moving image is set to T1 / Np (= 1/32000 seconds). The start time of the accumulation period of each row of moving images is fixed with respect to the vertical synchronization signal 650. The end time of one accumulation period of moving images is set for the vertical synchronization signal 650 in accordance with the still image shutter speed T1 set by the photographer.

一方、被写体輝度が低いときに撮影者が静止画のシャッタースピードT2を長めに設定(例えば、T2=1/500秒)した例を示したのが、図29の時刻t1から開始する2番目の撮影周期(Tf)である。   On the other hand, an example in which the photographer sets the shutter speed T2 of the still image to be longer (for example, T2 = 1/500 seconds) when the subject brightness is low is the second that starts from the time t1 in FIG. It is a photographing cycle (Tf).

最初の撮影周期において説明したように、静止画の蓄積期間の終了時刻は全行同時(垂直同期信号650から時間Taの経過後の時刻)であり、静止画の第1行目の読み出し(静止画読み出し期間665)の開始直前に終了するように設定されている。静止画の蓄積期間の終了時刻は全行同時のため、静止画のシャッタースピードT1に応じて、垂直同期信号650に対する静止画の蓄積期間の開始時刻が設定されるようになっている。第1の映像信号である静止画の読み出し(静止画読み出し期間665)は、第2の映像信号である動画の蓄積期間(動画蓄積期間663)中に実行される。   As described in the first imaging cycle, the end time of the still image accumulation period is simultaneous for all rows (time after the elapse of time Ta from the vertical synchronization signal 650), and reading of the first row of still images (still image) It is set to end immediately before the start of the image reading period 665). Since the end time of the still image accumulation period is the same for all rows, the start time of the still image accumulation period for the vertical synchronization signal 650 is set in accordance with the still image shutter speed T1. The readout of the still image that is the first video signal (still image readout period 665) is executed during the accumulation period of the moving image that is the second video signal (moving picture accumulation period 663).

最初の撮影周期の場合と同様に、動画の蓄積期間は、1周期中に均等な時間間隔で複数回行われる。本駆動例では、各行の読み出し(動画読み出し期間666)の開始直前までに16回に分割された蓄積期間が終了するように時間間隔が設定される。動画の蓄積期間の時間間隔は、水平同期信号651の間隔Thの整数倍に設定される。これにより、動画の各行の蓄積タイミングは同じになっている。また、動画の1回の蓄積時間は、T2/Np(=1/8000秒)に設定される。動画の各行の蓄積期間の開始時刻は、垂直同期信号650に対して固定である。動画の1回の蓄積期間の終了時刻は、撮影者によって設定された静止画のシャッタースピードT2に応じて、垂直同期信号650に対して設定されるようになっている。   As in the case of the first shooting cycle, the moving image accumulation period is performed a plurality of times at equal time intervals during one cycle. In this driving example, the time interval is set so that the accumulation period divided into 16 times ends immediately before the start of reading of each row (moving image reading period 666). The time interval of the moving image accumulation period is set to an integral multiple of the interval Th of the horizontal synchronization signal 651. Thereby, the accumulation timing of each row of the moving image is the same. In addition, the accumulation time of one moving image is set to T2 / Np (= 1/8000 seconds). The start time of the accumulation period of each row of moving images is fixed with respect to the vertical synchronization signal 650. The end time of one accumulation period of moving images is set for the vertical synchronization signal 650 according to the still image shutter speed T2 set by the photographer.

次に、図30のタイミングチャートを用いて、図29の時刻t1から開始する2番目の撮影周期における撮像素子184の制御方法の一例を説明する。図30において、垂直同期信号φVが立ち上がる時刻t1は、図29において垂直同期信号650が立ち上がる時刻t1と同じである。   Next, an example of a method for controlling the image sensor 184 in the second imaging cycle starting from time t1 in FIG. 29 will be described using the timing chart in FIG. In FIG. 30, the time t1 when the vertical synchronizing signal φV rises is the same as the time t1 when the vertical synchronizing signal 650 rises in FIG.

ここでは、撮像素子184が垂直方向にm行の画素列を有している場合を想定する。図30には、これらのうち第1行と最終行の第m行のタイミングを示している。図30において、信号φVは垂直同期信号であり、信号φHは水平同期信号である。   Here, it is assumed that the image sensor 184 has m pixel columns in the vertical direction. FIG. 30 shows the timing of the first row and the last m-th row among these. In FIG. 30, a signal φV is a vertical synchronizing signal, and a signal φH is a horizontal synchronizing signal.

まず、時刻t1において、タイミング発生部189から供給される垂直同期信号φV及び水平同期信号φHがローレベルからハイレベルへと遷移する。   First, at time t1, the vertical synchronization signal φV and the horizontal synchronization signal φH supplied from the timing generation unit 189 transition from the low level to the high level.

次いで、垂直同期信号φVがハイレベルになるのに同期した時刻t2において、垂直走査回路307から供給される第1行のリセットパルスφRES(1)がハイレベルからローレベルへと遷移する。これにより、第1行の画素303のリセットトランジスタ604がオフとなり、フローティングディフュージョン領域608のリセット状態が解除される。同時に、垂直走査回路307から供給される第1行の選択パルスφSEL(1)がローレベルからハイレベルへと遷移する。これにより、第1行の画素303の選択トランジスタ606がオンとなり、第1行の画素303からの映像信号の読み出しが可能となる。   Next, at time t2 synchronized with the vertical synchronization signal φV becoming high level, the reset pulse φRES (1) of the first row supplied from the vertical scanning circuit 307 transits from high level to low level. As a result, the reset transistor 604 of the pixels 303 in the first row is turned off, and the reset state of the floating diffusion region 608 is released. At the same time, the selection pulse φSEL (1) of the first row supplied from the vertical scanning circuit 307 transits from the low level to the high level. Accordingly, the selection transistor 606 of the pixel 303 in the first row is turned on, and the video signal can be read from the pixel 303 in the first row.

次いで、時刻t3において、垂直走査回路307から供給される第1行の転送パルスφTX2B(1)がローレベルからハイレベルへと遷移する。これにより、第1行の画素303の転送トランジスタ602Bがオンとなり、直前の撮影周期(時刻t1に終了する撮影周期)中に信号保持部607Bに蓄積された動画の信号電荷がフローティングディフュージョン領域608に転送される。すると、フローティングディフュージョン領域608の電位の変化に応じた信号が、増幅トランジスタ605及び選択トランジスタ606を介して信号出力線623に読み出される。信号出力線623に読み出された信号は、不図示の読み出し回路に供給されて動画の第1行の画像信号として外部に出力される(図29の動画読み出し期間666に相当)。   Next, at time t3, the transfer pulse φTX2B (1) of the first row supplied from the vertical scanning circuit 307 transits from the low level to the high level. As a result, the transfer transistor 602B of the pixels 303 in the first row is turned on, and the video signal charges accumulated in the signal holding unit 607B during the immediately preceding shooting cycle (the shooting cycle that ends at time t1) are input to the floating diffusion region 608. Transferred. Then, a signal corresponding to a change in potential of the floating diffusion region 608 is read out to the signal output line 623 via the amplification transistor 605 and the selection transistor 606. The signal read out to the signal output line 623 is supplied to a readout circuit (not shown) and output to the outside as an image signal in the first row of the moving image (corresponding to the moving image reading period 666 in FIG. 29).

次いで、時刻t4において、垂直走査回路307から供給される第1行の転送パルスφTX2B(1)及び全行の転送パルスφTX2A(φTX2A(1),φTX2A(m))がローレベルからハイレベルとへと遷移する。これにより、第1行の画素303の転送トランジスタ602B及び全行の画素303の転送トランジスタ602Aがオンとなる。このとき、既に全行のリセットパルスφRES(φRES(1),φRES(m))はハイレベルに遷移しており、リセットトランジスタ604はオン状態になっている。これにより、全行の画素303のフローティングディフュージョン領域608、全行の画素303の信号保持部607A、第1行の画素303の信号保持部607Bは、リセットされる。このとき、第1行の選択パルスφSEL(1)はローレベルに遷移しており、第1行の画素303は非選択の状態に戻っている。   Next, at time t4, the transfer pulse φTX2B (1) of the first row and the transfer pulse φTX2A (φTX2A (1), φTX2A (m)) supplied from the vertical scanning circuit 307 change from the low level to the high level. And transition. As a result, the transfer transistors 602B of the pixels 303 in the first row and the transfer transistors 602A of the pixels 303 in all rows are turned on. At this time, the reset pulses φRES (φRES (1), φRES (m)) of all the rows have already transitioned to the high level, and the reset transistor 604 is in the on state. Thereby, the floating diffusion region 608 of the pixels 303 in all rows, the signal holding unit 607A of the pixels 303 in all rows, and the signal holding unit 607B of the pixels 303 in the first row are reset. At this time, the selection pulse φSEL (1) in the first row has transitioned to the low level, and the pixels 303 in the first row have returned to the non-selected state.

次いで、時刻t5において、垂直走査回路307から供給される全行の転送パルスφTX3(φTX3(1),φTX3(m))がハイレベルからローレベルへと遷移する。これにより、全行の画素303の転送トランジスタ603がオフとなり、全行の画素303のフォトダイオード600のリセットが解除される。そして、全行の画素303のフォトダイオード600において、動画の信号電荷の蓄積が開始される(図29の動画蓄積期間663に相当)。   Next, at time t5, the transfer pulses φTX3 (φTX3 (1), φTX3 (m)) of all rows supplied from the vertical scanning circuit 307 change from the high level to the low level. As a result, the transfer transistors 603 of the pixels 303 in all rows are turned off, and the reset of the photodiodes 600 of the pixels 303 in all rows is released. Then, accumulation of moving image signal charges is started in the photodiodes 600 of the pixels 303 in all rows (corresponding to the moving image accumulation period 663 in FIG. 29).

ここで、垂直同期信号φVがハイレベルになる時刻t1と全行の画素303のフォトダイオード600で動画の信号電荷の蓄積が開始する時刻t5との時間間隔Tbは、固定である。   Here, the time interval Tb between the time t1 when the vertical synchronization signal φV becomes high level and the time t5 at which the accumulation of moving image signal charges in the photodiodes 600 of the pixels 303 in all rows starts is fixed.

なお、図30の時刻t5における動画の第1行の蓄積期間の開始は、図29の時刻t1から開始する撮影周期における動画の蓄積期間の開始を表している。また、時刻t5における動画の第m行の蓄積期間の開始は、図29の時刻t1に終了する撮影周期における動画の蓄積期間の開始を表している。   Note that the start of the accumulation period of the first row of moving images at time t5 in FIG. 30 represents the start of the accumulation period of moving images in the imaging cycle starting from time t1 in FIG. The start of the accumulation period of the m-th row of moving images at time t5 represents the start of the accumulation period of moving images in the shooting cycle that ends at time t1 in FIG.

図29において、時刻t1に終了する撮影周期と時刻t1から開始する撮影周期とでは、静止画及び動画の蓄積時間が異なっている。時刻t1に終了する撮影周期における蓄積時間は、時刻t1から開始する撮影周期における蓄積時間より短いため、時刻t1に終了する撮影周期における動画の第m行の蓄積期間が先に終了する。   In FIG. 29, the still image and moving image accumulation time are different between the shooting cycle that ends at time t1 and the shooting cycle that starts from time t1. Since the accumulation time in the imaging cycle that ends at time t1 is shorter than the accumulation time in the imaging cycle that starts from time t1, the accumulation period of the m-th row of the moving image in the imaging cycle that ends at time t1 ends first.

次いで、時刻t6の直前に、第m行の転送パルスφTX1B(m)がローレベルからハイレベルへと遷移する。これにより、第m行の画素303の転送トランジスタ601Bがオンとなり、第m行の画素303のフォトダイオード600に蓄積された信号電荷が信号保持部607Bに転送される(図29の動画転送期間664に相当)。   Next, immediately before time t6, the transfer pulse φTX1B (m) of the m-th row transitions from the low level to the high level. Accordingly, the transfer transistor 601B of the pixel 303 in the m-th row is turned on, and the signal charge accumulated in the photodiode 600 of the pixel 303 in the m-th row is transferred to the signal holding unit 607B (moving image transfer period 664 in FIG. 29). Equivalent).

次いで、時刻t6において、第m行の転送パルスφTX1B(m)がハイレベルからローレベルへと遷移する。これにより、第m行の画素303の転送トランジスタ601Bがオフとなり、フォトダイオード600に蓄積された信号電荷の信号保持部607Bへの転送が終了する。   Next, at time t6, the transfer pulse φTX1B (m) of the m-th row transitions from the high level to the low level. Accordingly, the transfer transistor 601B of the pixel 303 in the m-th row is turned off, and the transfer of the signal charge accumulated in the photodiode 600 to the signal holding unit 607B is completed.

時刻t5から時刻t6までの時間が、図29の時刻t1に終了する撮影周期における動画のためのNp回の蓄積期間のそれぞれにおける蓄積時間(=T1/16)に相当する。   The time from the time t5 to the time t6 corresponds to the accumulation time (= T1 / 16) in each of the Np accumulation periods for the moving image in the imaging cycle that ends at the time t1 in FIG.

同じく時刻t6において、第m行の転送パルスφTX3(m)がローレベルからハイレベルへと遷移する。これにより、第m行の画素303の転送トランジスタ603がオンとなり、第m行の画素303のフォトダイオード600がリセット状態になる。   Similarly, at time t6, the transfer pulse φTX3 (m) in the m-th row transitions from the low level to the high level. As a result, the transfer transistor 603 of the m-th row pixel 303 is turned on, and the photodiode 600 of the m-th row pixel 303 is reset.

次いで、時刻t7の直前に、垂直走査回路307から供給される第1行の転送パルスφTX1B(1)がローレベルからハイレベルへと遷移する。これにより、第1行の画素303の転送トランジスタ601Bがオンとなり、第1行の画素303のフォトダイオード600に蓄積された信号電荷が信号保持部607Bに転送される。   Next, immediately before time t7, the transfer pulse φTX1B (1) of the first row supplied from the vertical scanning circuit 307 transits from the low level to the high level. As a result, the transfer transistor 601B of the pixel 303 in the first row is turned on, and the signal charge accumulated in the photodiode 600 of the pixel 303 in the first row is transferred to the signal holding unit 607B.

次いで、時刻t7において、第1行の転送パルスφTX1B(1)がハイレベルからローレベルへと遷移する。これにより、第1行の画素303の転送トランジスタ601Bがオフとなり、第1行の画素303のフォトダイオード600に蓄積された信号電荷の信号保持部607Bへの転送が終了する。   Next, at time t7, the transfer pulse φTX1B (1) in the first row changes from the high level to the low level. Accordingly, the transfer transistor 601B of the pixel 303 in the first row is turned off, and the transfer of the signal charge accumulated in the photodiode 600 of the pixel 303 in the first row to the signal holding unit 607B is completed.

時刻t5から時刻t7までの時間が、図29の時刻t1から開始する撮影周期における動画のためのNp回の蓄積期間のそれぞれにおける蓄積時間(=T2/16)に相当する。   The time from time t5 to time t7 corresponds to the accumulation time (= T2 / 16) in each of the Np accumulation periods for the moving image in the shooting cycle starting from time t1 in FIG.

同じく時刻t7において、第1行の転送パルスφTX3(1)がローレベルからハイレベルへと遷移する。これにより、第1行の画素303の転送トランジスタ603がオンとなり、第1行の画素303のフォトダイオード600がリセット状態になる。   Similarly, at time t7, the transfer pulse φTX3 (1) in the first row changes from the low level to the high level. As a result, the transfer transistor 603 of the pixel 303 in the first row is turned on, and the photodiode 600 of the pixel 303 in the first row is reset.

時刻t1から開始する撮影周期における動画の第1回目の蓄積期間の開始の時刻t5から水平同期信号φHの間隔Thの2倍の時間が経過した時刻t8に、動画の第2回目の蓄積期間が開始される。   At the time t8 when a time twice as long as the interval Th of the horizontal synchronization signal φH has elapsed from the time t5 of the start of the first accumulation period of the moving image in the shooting cycle starting from the time t1, the second accumulation period of the moving image is reached. Be started.

時刻t8から始まり時刻t10に終了する動画の第2回目の蓄積期間の動作は、前述の時刻t5から始まり時刻t7に終了する動画の第1回目の蓄積期間の動作と同様なので、説明は省略する。   The operation of the second accumulation period of the moving image that starts from time t8 and ends at time t10 is the same as the operation of the first accumulation period of the moving image that starts from time t5 and ends at time t7. .

ここで、動画の第1回目及び第2回目の蓄積期間の動作において、これら2回の蓄積期間の間に生じた動画の信号電荷は、信号保持部607Bにおいて加算して保持される。   Here, in the operations of the first and second accumulation periods of moving images, the signal charges of the moving images generated during these two accumulation periods are added and held in the signal holding unit 607B.

次いで、時刻t10から時刻t11の間に、前述の時刻t5から時刻t7までの期間と同様にして、動画の第3回目から第5回目の蓄積期間が行われる。   Next, between the time t10 and the time t11, the third to fifth accumulation periods of the moving image are performed in the same manner as the period from the time t5 to the time t7 described above.

次いで、時刻t11から、動画の第6回目の蓄積期間が開始される。ここで、動画の第6回目の蓄積期間の開始の時刻t11は、垂直同期信号φVがハイレベルになる時刻t1から時間T(=6×2×Th+Tb)が経過した後の時刻に設定されている。ここで、Thは水平同期信号φHの時間間隔であり、Tbは垂直同期信号φVがハイレベルになる時刻t1とフォトダイオード600で動画の第1回目の蓄積期間が開始される時刻t5との時間間隔である。   Next, from time t11, the sixth accumulation period of the moving image is started. Here, the start time t11 of the sixth accumulation period of the moving image is set to a time after time T (= 6 × 2 × Th + Tb) has elapsed from time t1 at which the vertical synchronization signal φV becomes high level. Yes. Here, Th is a time interval of the horizontal synchronizing signal φH, and Tb is a time between time t1 when the vertical synchronizing signal φV becomes high level and time t5 when the first accumulation period of the moving image is started in the photodiode 600. It is an interval.

時刻t11から始まり時刻t13に終了する動画の第6回目の蓄積期間の動作は、前述の時刻t5から始まり時刻t7に終了する動画の第1回目の蓄積期間の動作と同様なので説明は省略する。   The operation of the sixth accumulation period of the moving image starting from time t11 and ending at time t13 is the same as the operation of the first accumulation period of moving image starting from time t5 and ending at time t7, and the description thereof is omitted.

次いで、時刻t14から、第1の映像信号である静止画の蓄積期間が開始される。本駆動例では、1撮影周期中における静止画の蓄積期間の回数は1回である。垂直同期信号φVに対する静止画の読み出し期間(図29の静止画読み出し期間665に相当)の開始時刻は固定されている。そのため、垂直同期信号φVに対する静止画の蓄積期間の終了時刻は、開始時刻から時間Taの経過後の時刻に固定され、静止画の蓄積時間は時刻t19に終了するように設定されている。撮影者によって静止画のシャッタースピードT2が設定されると、本実施形態の撮像装置では静止画の蓄積期間の開始時刻が制御される。   Next, from time t <b> 14, a still image accumulation period that is the first video signal is started. In this driving example, the number of still image accumulation periods in one shooting cycle is one. The start time of the still image readout period (corresponding to the still image readout period 665 in FIG. 29) with respect to the vertical synchronization signal φV is fixed. Therefore, the end time of the still image accumulation period with respect to the vertical synchronization signal φV is fixed to a time after the elapse of time Ta from the start time, and the still image accumulation time is set to end at time t19. When the shutter speed T2 of the still image is set by the photographer, the start time of the still image accumulation period is controlled in the imaging apparatus of the present embodiment.

静止画の蓄積期間の終了の時刻t19より時間T2だけ遡った時刻t14において、全行の転送パルスφTX3(φTX3(1),φTX3(m))がハイレベルからローレベルへと遷移する。これにより、全行の画素303の転送トランジスタ603がオフとなり、全行の画素303のフォトダイオード600のリセットが解除される。そして、全行の画素303のフォトダイオード600において、静止画の信号電荷の蓄積期間が開始される(図29の静止画蓄積期間661に相当)。   At time t14 that is back by time T2 from time t19 when the still image accumulation period ends, the transfer pulse φTX3 (φTX3 (1), φTX3 (m)) of all rows changes from the high level to the low level. As a result, the transfer transistors 603 of the pixels 303 in all rows are turned off, and the reset of the photodiodes 600 of the pixels 303 in all rows is released. Then, in the photodiodes 600 of the pixels 303 in all rows, a still image signal charge accumulation period is started (corresponding to the still image accumulation period 661 in FIG. 29).

また、静止画の信号電荷の蓄積期間中に、時刻t1に終了する1つ前の撮影周期の動画の第m行の読み出し期間が終了する。   Further, during the still image signal charge accumulation period, the readout period of the m-th row of the moving image of the immediately preceding shooting cycle that ends at time t1 ends.

まず、時刻t15において、垂直走査回路307から供給される第m行のリセットパルスφRES(m)がハイレベルからローレベルへと遷移する。これにより、第m行の画素303のリセットトランジスタ604がオフとなり、フローティングディフュージョン領域608のリセット状態が解除される。同時に、垂直走査回路307から供給される第m行の選択パルスφSEL(m)がローレベルからハイレベルへと遷移する。これにより、第m行の画素303の選択トランジスタ606がオンとなり、第m行の画素303からの映像信号の読み出しが可能となる。   First, at time t15, the reset pulse φRES (m) of the m-th row supplied from the vertical scanning circuit 307 changes from the high level to the low level. Thereby, the reset transistor 604 of the pixel 303 in the m-th row is turned off, and the reset state of the floating diffusion region 608 is released. At the same time, the selection pulse φSEL (m) of the m-th row supplied from the vertical scanning circuit 307 changes from the low level to the high level. Accordingly, the selection transistor 606 of the pixel 303 in the m-th row is turned on, and the video signal can be read from the pixel 303 in the m-th row.

次いで、時刻t16において、第m行の転送パルスφTX2B(m)がローレベルからハイレベルへと遷移する。これにより、第m行の画素303の転送トランジスタ602Bがオンとなり、時刻t1に終了する1つ前の撮影周期中に信号保持部607Bに蓄積された動画の信号電荷がフローティングディフュージョン領域608に転送される。すると、フローティングディフュージョン領域608の電位の変化に応じた信号が、増幅トランジスタ605及び選択トランジスタ606を介して信号出力線623に読み出される。信号出力線623に読み出された信号は、不図示の読み出し回路に供給されて動画の第m行の画像信号として外部に出力される(図29の動画読み出し期間666に相当)。   Next, at time t <b> 16, the transfer pulse φTX <b> 2 </ b> B (m) of the m-th row transitions from the low level to the high level. As a result, the transfer transistor 602B of the pixel 303 in the m-th row is turned on, and the moving image signal charges accumulated in the signal holding unit 607B during the immediately preceding photographing period that ends at time t1 are transferred to the floating diffusion region 608. The Then, a signal corresponding to a change in potential of the floating diffusion region 608 is read out to the signal output line 623 via the amplification transistor 605 and the selection transistor 606. The signal read to the signal output line 623 is supplied to a read circuit (not shown) and output to the outside as an image signal of the m-th row of the moving image (corresponding to the moving image reading period 666 in FIG. 29).

これにより、時刻t1に終了する1つ前の撮影周期の第2の映像信号である動画の読み出しが完了し、次に、時刻t1から開始する撮影周期の第1の映像信号である静止画の読み出しが行われる(図29の静止画読み出し期間665に相当)。   As a result, the reading of the moving image, which is the second video signal of the immediately preceding shooting cycle that ends at time t1, is completed, and then the still image that is the first video signal of the shooting cycle starting from time t1. Reading is performed (corresponding to the still image reading period 665 in FIG. 29).

次いで、時刻t17において、第m行の転送パルスφTX2B(m)がローレベルからハイレベルへと遷移する。これにより、第m行の画素303の転送トランジスタ602Bがオンとなる。このとき既に第m行のリセットパルスφRES(m)はハイレベルに遷移しており、リセットトランジスタ604はオン状態になっている。これにより、第m行の画素303のフローティングディフュージョン領域608、第m行の画素303の信号保持部607Bは、リセットされる。このとき、第m行の選択パルスφSEL(m)もローレベルに遷移しており、第m行の画素303は非選択の状態に戻っている。   Next, at time t <b> 17, the transfer pulse φTX <b> 2 </ b> B (m) in the m-th row transitions from the low level to the high level. As a result, the transfer transistor 602B of the pixel 303 in the m-th row is turned on. At this time, the reset pulse φRES (m) of the m-th row has already transitioned to the high level, and the reset transistor 604 is in the on state. As a result, the floating diffusion region 608 of the pixel 303 in the m-th row and the signal holding unit 607B of the pixel 303 in the m-th row are reset. At this time, the selection pulse φSEL (m) in the m-th row also changes to the low level, and the pixels 303 in the m-th row have returned to the non-selected state.

次いで、時刻t18において、第1行のリセットパルスφRES(1)がハイレベルからローレベルへと遷移する。これにより、第1行の画素303のリセットトランジスタ604がオフとなり、フローティングディフュージョン領域608のリセット状態が解除される。同時に、第1行の選択パルスφSEL(1)がローレベルからハイレベルへと遷移する。これにより、第1行の画素303の選択トランジスタ606がオンとなり、第1行の画素303からの映像信号の読み出しが可能となる。   Next, at time t18, the reset pulse φRES (1) in the first row transits from the high level to the low level. As a result, the reset transistor 604 of the pixels 303 in the first row is turned off, and the reset state of the floating diffusion region 608 is released. At the same time, the selection pulse φSEL (1) in the first row transits from the low level to the high level. Accordingly, the selection transistor 606 of the pixel 303 in the first row is turned on, and the video signal can be read from the pixel 303 in the first row.

次いで、時刻t19の直前に、垂直走査回路307から供給される全行の転送パルスφTX1A(φTX1A(1),φTX1A(m))がローレベルからハイレベルへと遷移する。これにより、全行の画素303の転送トランジスタ601Aがオンとなり、全行の画素303のフォトダイオード600に蓄積された信号電荷が信号保持部607Aに転送される(図29の静止画転送期間662に相当)。   Next, immediately before time t19, the transfer pulses φTX1A (φTX1A (1), φTX1A (m)) of all rows supplied from the vertical scanning circuit 307 change from the low level to the high level. Thereby, the transfer transistors 601A of the pixels 303 in all rows are turned on, and the signal charges accumulated in the photodiodes 600 of the pixels 303 in all rows are transferred to the signal holding unit 607A (in the still image transfer period 662 in FIG. 29). Equivalent).

次いで、時刻t19において、全行の転送パルスφTX1A(φTX1A(1),φTX1A(m))がハイレベルからローレベルへと遷移する。これにより、全行の画素303の転送トランジスタ601Aがオフとなり、全行の画素303のフォトダイオード600に蓄積された信号電荷の信号保持部607Aへの転送が終了する。   Next, at time t19, the transfer pulse φTX1A (φTX1A (1), φTX1A (m)) of all rows changes from the high level to the low level. Thereby, the transfer transistors 601A of the pixels 303 in all rows are turned off, and the transfer of the signal charges accumulated in the photodiodes 600 of the pixels 303 in all rows to the signal holding unit 607A is completed.

時刻t14から時刻t19までの時間が、時刻t1から開始する撮影周期における静止画の蓄積時間T2に相当する。   The time from time t14 to time t19 corresponds to the still image accumulation time T2 in the shooting cycle starting from time t1.

次いで、時刻t20において、第1行の転送パルスφTX2A(1)がローレベルからハイレベルへと遷移する。これにより、第1行の画素303の転送トランジスタ602Aがオンとなり、第1行の画素303の信号保持部607Aに蓄積された信号電荷がフローティングディフュージョン領域608に転送される。すると、フローティングディフュージョン領域608の電位の変化に応じた信号が、第1行の画素303の増幅トランジスタ605及び選択トランジスタ606を介して信号出力線623に読み出される。信号出力線623に読み出された信号は、不図示の読み出し回路に供給されて静止画の第1行の画像信号として外部に出力される(図29の静止画読み出し期間665に相当)。このように、第1の映像信号である静止画の第1行の画像信号は、第2の映像信号である動画の第1行の画像信号の蓄積期間(時刻t5から時刻t26の間)に読み出される。   Next, at time t20, the transfer pulse φTX2A (1) in the first row changes from the low level to the high level. As a result, the transfer transistor 602A of the pixel 303 in the first row is turned on, and the signal charge accumulated in the signal holding unit 607A of the pixel 303 in the first row is transferred to the floating diffusion region 608. Then, a signal corresponding to a change in potential of the floating diffusion region 608 is read out to the signal output line 623 via the amplification transistor 605 and the selection transistor 606 of the pixel 303 in the first row. The signal read out to the signal output line 623 is supplied to a readout circuit (not shown) and output to the outside as an image signal of the first row of a still image (corresponding to the still image readout period 665 in FIG. 29). As described above, the image signal of the first row of the still image that is the first video signal is stored in the accumulation period (between time t5 and time t26) of the image signal of the first row of the moving image that is the second video signal. Read out.

次いで、時刻t21から、動画の第7回目の蓄積期間が開始される。ここで、動画の第7回目の蓄積期間の開始の時刻t21は、垂直同期信号φVがハイレベルとなる時刻t1から時間T(=(7+2)×2×Th+Tb)が経過した後の時刻に設定されている。本駆動例では、動画の2回の蓄積期間が静止画の蓄積期間(図29の静止画蓄積期間661に相当)と重なっている。このため、動画の第7回目の蓄積期間の開始の時刻t21は、時刻t1に開始する撮影周期の動画の第9回目の蓄積期間の開始の時刻と同等になっている。   Next, the seventh accumulation period of the moving image is started from time t21. Here, the start time t21 of the seventh accumulation period of the moving image is set to a time after time T (= (7 + 2) × 2 × Th + Tb) has elapsed from time t1 when the vertical synchronization signal φV becomes high level. Has been. In this driving example, the two moving image accumulation periods overlap with the still image accumulation period (corresponding to the still image accumulation period 661 in FIG. 29). For this reason, the start time t21 of the seventh accumulation period of the moving image is equivalent to the start time of the ninth accumulation period of the moving image of the shooting cycle starting at time t1.

時刻t21から始まり時刻t23に終了する動画の第7回目の蓄積期間の動作は、前述の時刻t5から始まり時刻t7に終了する動画の第1回目の蓄積期間の動作と同様なので、説明は省略する。   Since the operation of the seventh accumulation period of the moving image starting from time t21 and ending at time t23 is the same as the operation of the first accumulation period of moving image starting from time t5 and ending at time t7, the description is omitted. .

次いで、時刻t23から時刻t24の間に、前述の時刻t5から時刻t7までの期間と同様にして、動画の第8回目から第13回目の蓄積期間が行われる。   Next, during the period from time t23 to time t24, the eighth to thirteenth accumulation period of the moving image is performed in the same manner as the period from time t5 to time t7 described above.

次いで、時刻t24から、時刻t1から開始する撮影周期における動画の最後の第14回目の蓄積期間が開始される。ここで、動画の第14回目の蓄積期間の開始の時刻t24は、垂直同期信号φVがハイレベルとなる時刻t1から時間T(=(14+2)×2×Th+Tb)が経過した後の時刻に設定されている。   Next, from time t24, the last fourteenth accumulation period of the moving image in the shooting cycle starting from time t1 is started. Here, the start time t24 of the fourteenth accumulation period of the moving image is set to the time after the time T (= (14 + 2) × 2 × Th + Tb) has elapsed from the time t1 when the vertical synchronization signal φV becomes high level. Has been.

時刻t24から始まり時刻t26に終了する動画の第14回目の蓄積期間の動作は、前述の時刻t5から始まり時刻t7に終了する動画の第1回目の蓄積期間の動作と同様なので説明は省略する。   The operation of the fourteenth accumulation period of the moving image starting from time t24 and ending at time t26 is the same as the operation of the first accumulation period of moving image starting from time t5 and ending at time t7, and the description thereof will be omitted.

次いで、時刻t27において、第m行のリセットパルスφRES(m)がハイレベルからローレベルへと遷移する。これにより、第m行の画素303のリセットトランジスタ604がオフとなり、フローティングディフュージョン領域608のリセット状態が解除される。同時に、第m行の選択パルスφSEL(m)がローレベルからハイレベルへと遷移する。これにより、第m行の画素303の選択トランジスタ606がオンとなり、第m行の画素303からの映像信号の読み出しが可能となる。   Next, at time t27, the reset pulse φRES (m) of the m-th row transitions from the high level to the low level. Thereby, the reset transistor 604 of the pixel 303 in the m-th row is turned off, and the reset state of the floating diffusion region 608 is released. At the same time, the selection pulse φSEL (m) in the m-th row transitions from the low level to the high level. Accordingly, the selection transistor 606 of the pixel 303 in the m-th row is turned on, and the video signal can be read from the pixel 303 in the m-th row.

次いで、時刻t28において、第m行の転送パルスφTX2A(m)がローレベルからハイレベルへと遷移する。これにより、第m行の画素303の転送トランジスタ602Aがオンとなり、第m行の画素303の信号保持部607Aに蓄積された静止画の信号電荷がフローティングディフュージョン領域608に転送される。すると、フローティングディフュージョン領域608の電位の変化に応じた信号が、第m行の画素303の増幅トランジスタ605及び選択トランジスタ606を介して信号出力線623に読み出される。信号出力線623に読み出された信号は、不図示の読み出し回路に供給されて静止画の第m行の画像信号として外部に出力される(図29の静止画読み出し期間665に相当)。このように、第1の映像信号である静止画の第m行の画像信号は、第2の映像信号である動画の第m行の画像信号の蓄積期間に読み出される。   Next, at time t <b> 28, the transfer pulse φTX <b> 2 </ b> A (m) in the m-th row transitions from the low level to the high level. Accordingly, the transfer transistor 602A of the m-th row pixel 303 is turned on, and the signal charge of the still image accumulated in the signal holding unit 607A of the m-th row pixel 303 is transferred to the floating diffusion region 608. Then, a signal corresponding to a change in the potential of the floating diffusion region 608 is read out to the signal output line 623 via the amplification transistor 605 and the selection transistor 606 of the pixel 303 in the m-th row. The signal read out to the signal output line 623 is supplied to a readout circuit (not shown) and outputted to the outside as an image signal of the m-th row of the still image (corresponding to the still image readout period 665 in FIG. 29). Thus, the m-th row image signal of the still image that is the first video signal is read out during the accumulation period of the m-th row image signal of the moving image that is the second video signal.

次いで、時刻t29において、タイミング発生部189から供給される垂直同期信号φVがローレベルからハイレベルへと遷移し、次の撮影周期が開始される。   Next, at time t29, the vertical synchronization signal φV supplied from the timing generation unit 189 transitions from the low level to the high level, and the next imaging cycle is started.

以上のように、本駆動例では、静止画の蓄積期間の終了時刻を垂直同期信号に対して固定とし、1撮影周期中に複数回行われる動画の蓄積期間の開始の時刻は垂直同期信号に対して固定にしている。これにより、同一撮影周期内に動画と静止画とを読み出すことを可能にしている。   As described above, in this driving example, the end time of the still image accumulation period is fixed with respect to the vertical synchronization signal, and the start time of the moving image accumulation period that is performed a plurality of times during one shooting period is the vertical synchronization signal. It is fixed against it. Thereby, a moving image and a still image can be read out within the same shooting period.

これにより、動画のシャッタースピードT1が所定のシャッタースピードTthよりも遅い場合に、1撮影周期中に、蓄積時間が短くブレのない静止画と、蓄積期間が長くジャーキネスの抑制された動画と、を同時に撮影することができる。   As a result, when the shutter speed T1 of the moving image is slower than the predetermined shutter speed Tth, a still image having a short accumulation time and a blur-free image and a moving image having a long accumulation period and reduced jerkiness during one shooting period. You can shoot at the same time.

このように、本実施形態によれば、1つの撮像素子を用いて蓄積期間の異なる信号に基づく複数の映像を同時に撮影する際に、フレームレートを犠牲にすることなく、これら複数の映像を読み出すことができる。   As described above, according to the present embodiment, when a plurality of images based on signals having different accumulation periods are simultaneously captured using one image sensor, the plurality of images are read without sacrificing the frame rate. be able to.

[変形実施形態]
本発明は、上記実施形態に限らず種々の変形が可能である。
例えば、上記実施形態に記載の撮像装置の構成は、一例を示したものであり、本発明を適用可能な撮像装置は、図1及び図2に示した構成に限定されるものではない。また、撮像素子の各部の回路構成も、図3、図8、図11、図28等に示した構成に限定されるものではない。
[Modified Embodiment]
The present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made.
For example, the configuration of the imaging apparatus described in the above embodiment is an example, and the imaging apparatus to which the present invention can be applied is not limited to the configuration illustrated in FIGS. 1 and 2. Also, the circuit configuration of each part of the image sensor is not limited to the configuration shown in FIGS. 3, 8, 11, 28, and the like.

例えば、図8に示す画素回路では2つの画素要素303A,303Bにおいてリセットトランジスタ314、増幅トランジスタ315及び選択トランジスタ317を共用しているが、これらトランジスタを画素要素303A,303Bにそれぞれ設けてもよい。また、図8に示す画素回路において、1つの画素を構成する画素要素は2つに限定されるものではなく、3つ以上でもよい。   For example, in the pixel circuit shown in FIG. 8, the reset transistor 314, the amplification transistor 315, and the selection transistor 317 are shared by the two pixel elements 303A and 303B, but these transistors may be provided in the pixel elements 303A and 303B, respectively. In the pixel circuit shown in FIG. 8, the number of pixel elements constituting one pixel is not limited to two, and may be three or more.

また、図8に示すサンプルホールド回路では、画素要素303Aからの画素信号を保持する容量と、画素要素303Bからの画素信号を保持する容量とを別々にしているが、これら容量は共用するようにしてもよい。   In the sample and hold circuit shown in FIG. 8, the capacitor for holding the pixel signal from the pixel element 303A and the capacitor for holding the pixel signal from the pixel element 303B are separately provided. However, these capacitors are shared. May be.

また、上記第2実施形態では、静止画の蓄積期間を1回、動画の蓄積期間を16回としたが、これら蓄積期間の回数は、撮影条件等に応じて適宜選択されるものであり、これらに限定されるものではない。例えば、静止画の蓄積回数は、少なくとも1回行えばよく、2回以上であってもよい。また、動画の蓄積回数は、少なくとも2回以上であればよい。   Further, in the second embodiment, the accumulation period of the still image is set to one time and the accumulation period of the moving image is set to sixteen times. However, the number of the accumulation periods is appropriately selected according to the shooting conditions and the like. It is not limited to these. For example, the number of times that a still image is stored may be at least once and may be two or more. Also, the number of times of accumulation of moving images may be at least two or more.

本発明は、上述の実施形態の1以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける1つ以上のプロセッサーがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、1以上の機能を実現する回路(例えば、ASIC)によっても実現可能である。   The present invention supplies a program that realizes one or more functions of the above-described embodiments to a system or apparatus via a network or a storage medium, and one or more processors in a computer of the system or apparatus read and execute the program This process can be realized. It can also be realized by a circuit (for example, ASIC) that realizes one or more functions.

なお、上記実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその技術思想、又はその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。   The above-described embodiments are merely examples of implementation in carrying out the present invention, and the technical scope of the present invention should not be construed in a limited manner. That is, the present invention can be implemented in various forms without departing from the technical idea or the main features thereof.

100…撮像装置
152…撮影光学系
178…システム制御CPU
184…撮像素子
187,188…デジタル信号処理部
303…画素
303A,303B…画素要素
310A,310B…フォトダイオード(光電変換部)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 ... Imaging device 152 ... Shooting optical system 178 ... System control CPU
184: Image sensor 187, 188 ... Digital signal processing unit 303 ... Pixel 303A, 303B ... Pixel element 310A, 310B ... Photodiode (photoelectric conversion unit)

Claims (13)

第1の光電変換部を含む第1の画素要素と、前記第1の光電変換部よりも感度の低い第2の光電変換部を含む第2の画素要素とをそれぞれが含む複数の画素と、
前記複数の画素から、前記複数の画素の前記第1の画素要素において第1の蓄積期間の間に生成された信号電荷に基づく第1の映像信号と、前記複数の画素の前記第2の画素要素において前記第1の蓄積期間よりも長い第2の蓄積期間の間に生成された信号電荷に基づく映像信号であって、前記第1の映像信号と同期した第2の映像信号とを読み出す読み出し回路と、
前記第1の映像信号を読み出す第1の読み出し期間が前記第2の蓄積期間中に行われるように前記読み出し回路を制御する制御部と
を有することを特徴とする撮像装置。
A plurality of pixels each including a first pixel element including a first photoelectric conversion unit and a second pixel element including a second photoelectric conversion unit having a lower sensitivity than the first photoelectric conversion unit;
A first video signal based on a signal charge generated during a first accumulation period in the first pixel element of the plurality of pixels from the plurality of pixels, and the second pixel of the plurality of pixels Reading out a video signal based on a signal charge generated during a second accumulation period longer than the first accumulation period in the element and reading a second video signal synchronized with the first video signal Circuit,
And a control unit that controls the readout circuit such that a first readout period for reading out the first video signal is performed during the second accumulation period.
前記制御部は、前記第1の蓄積期間の長さが、前記第2の映像信号を読み出す第2の読み出し期間の長さよりも長い場合に、前記第1の蓄積期間の開始のタイミングを、前記第2の蓄積期間の開始のタイミング以降に制御する
ことを特徴とする請求項1記載の撮像装置。
The control unit determines the start timing of the first accumulation period when the length of the first accumulation period is longer than the length of the second read period for reading the second video signal. The imaging device according to claim 1, wherein the imaging device is controlled after the start timing of the second accumulation period.
前記第1の蓄積期間の開始のタイミングと、前記第2の蓄積期間の開始のタイミングとが同じである
ことを特徴とする請求項2記載の撮像装置。
The imaging apparatus according to claim 2, wherein the start timing of the first accumulation period and the start timing of the second accumulation period are the same.
前記制御部は、前記第1の蓄積期間の長さが、前記第2の映像信号を読み出す第2の読み出し期間の長さ以下の場合に、前記第1の蓄積期間の終了のタイミングを、前記第2の読み出し期間の終了のタイミング以降に制御する
ことを特徴とする請求項1記載の撮像装置。
The control unit determines the end timing of the first accumulation period when the length of the first accumulation period is equal to or less than the length of the second read period for reading the second video signal. The imaging device according to claim 1, wherein the imaging device is controlled after the end timing of the second readout period.
前記第1の蓄積期間の終了のタイミングと、前記第2の読み出し期間の終了のタイミングとが同じである
ことを特徴とする請求項4記載の撮像装置。
The imaging device according to claim 4, wherein the end timing of the first accumulation period and the end timing of the second readout period are the same.
前記第1の蓄積期間の終了のタイミングが、前記第2の蓄積期間の中間近傍である
ことを特徴とする請求項2又は4記載の撮像装置。
The imaging apparatus according to claim 2, wherein the end timing of the first accumulation period is near the middle of the second accumulation period.
前記制御部は、前記第1の蓄積期間の長さが、前記第2の蓄積期間の半分の長さよりも長い場合に、前記第1の映像信号の読み出しを実施しないように、前記読み出し回路を制御する
ことを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載の撮像装置。
The control unit sets the readout circuit so as not to read out the first video signal when the length of the first accumulation period is longer than half the length of the second accumulation period. It controls. The imaging device of any one of Claim 1 thru | or 6 characterized by the above-mentioned.
前記第1の蓄積期間は、被写体の輝度に応じて設定される
ことを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載の撮像装置。
The imaging apparatus according to any one of claims 1 to 7, wherein the first accumulation period is set according to a luminance of a subject.
前記第2の蓄積期間は固定されている
ことを特徴とする請求項1乃至8のいずれか1項に記載の撮像装置。
The imaging apparatus according to any one of claims 1 to 8, wherein the second accumulation period is fixed.
光電変換部と第1及び第2の信号保持部とをそれぞれが含む複数の画素と、
前記複数の画素から、一の撮影周期中に前記光電変換部で発生した信号電荷を少なくとも1回、前記第1の信号保持部に転送して生成される第1の映像信号と、前記一の撮影周期中に前記光電変換部で発生した信号電荷を少なくとも2回以上、前記第2の信号保持部に転送し加算することにより生成される映像信号であって、前記第1の映像信号と同期した第2の映像信号と、を読み出す読み出し回路と、
前記第1の映像信号を読み出す読み出し期間が前記第2の映像信号の蓄積期間中に行われるように前記読み出し回路を制御する制御部と
を有することを特徴とする撮像装置。
A plurality of pixels each including a photoelectric conversion unit and first and second signal holding units;
A first video signal generated by transferring a signal charge generated in the photoelectric conversion unit from the plurality of pixels to the first signal holding unit at least once during one imaging cycle; A video signal generated by transferring and adding the signal charge generated in the photoelectric conversion unit to the second signal holding unit at least twice or more during the imaging cycle, and synchronized with the first video signal A read circuit for reading out the second video signal,
An image pickup apparatus comprising: a control unit that controls the readout circuit so that a readout period for reading out the first video signal is performed during an accumulation period of the second video signal.
前記第1の映像信号の蓄積期間の終了のタイミングが、前記第2の映像信号の前記蓄積期間の中間近傍である
ことを特徴とする請求項10記載の撮像装置。
The imaging apparatus according to claim 10, wherein the end timing of the accumulation period of the first video signal is near the middle of the accumulation period of the second video signal.
第1の光電変換部を含む第1の画素要素と、前記第1の光電変換部よりも感度の低い第2の光電変換部を含む第2の画素要素とをそれぞれが含む複数の画素を有する撮像素子を含む撮像装置の駆動方法であって、
前記複数の画素の前記第1の画素要素において第1の蓄積期間の間に生成された信号電荷に基づく第1の映像信号を読み出すステップと、
前記複数の画素の前記第2の画素要素において前記第1の蓄積期間よりも長い第2の蓄積期間の間に生成された信号電荷に基づく映像信号であって、前記第1の映像信号と同期した第2の映像信号とを読み出すステップとを有し、
前記第1の映像信号の読み出すステップは、前記第2の蓄積期間中に行う
ことを特徴とする撮像装置の駆動方法。
A plurality of pixels each including a first pixel element including a first photoelectric conversion unit and a second pixel element including a second photoelectric conversion unit having a lower sensitivity than the first photoelectric conversion unit; A driving method of an imaging apparatus including an imaging element,
Reading a first video signal based on signal charges generated during a first accumulation period in the first pixel elements of the plurality of pixels;
A video signal based on a signal charge generated during a second accumulation period longer than the first accumulation period in the second pixel element of the plurality of pixels, the video signal being synchronized with the first video signal And reading the second video signal that has been performed,
The method for driving an imaging apparatus, wherein the step of reading out the first video signal is performed during the second accumulation period.
光電変換部と第1及び第2の信号保持部とをそれぞれが含む複数の画素を有する撮像素子を含む撮像装置の駆動方法であって、
前記複数の画素から、一の撮影周期中に前記光電変換部で発生した信号電荷を少なくとも1回、前記第1の信号保持部に転送して生成される第1の映像信号を読み出すステップと、
前記複数の画素から、前記一の撮影周期中に前記光電変換部で発生した信号電荷を少なくとも2回以上、前記第2の信号保持部に転送し加算することにより生成される映像信号であって、前記第1の映像信号と同期した第2の映像信号を読み出すステップとを有し、
前記第1の映像信号の読み出すステップは、前記第2の映像信号の蓄積期間中に行う
ことを特徴とする撮像装置の駆動方法。
A driving method of an imaging apparatus including an imaging element having a plurality of pixels each including a photoelectric conversion unit and a first and second signal holding unit,
Reading out the first video signal generated by transferring the signal charges generated in the photoelectric conversion unit during one imaging period to the first signal holding unit from the plurality of pixels at least once;
A video signal generated by transferring and adding signal charges generated in the photoelectric conversion unit from the plurality of pixels to the second signal holding unit at least twice or more during the one imaging cycle. Reading a second video signal synchronized with the first video signal,
The step of reading out the first video signal is performed during the accumulation period of the second video signal.
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