JP2018170703A - Imaging device, imaging apparatus, and method for controlling imaging device - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an imaging device, an imaging apparatus, and a method for controlling the imaging device, which allow for reduction in influence of coupling upon AD conversion of a pixel signal.SOLUTION: The imaging device is provided that comprises: a pixel array in which pixels outputting pixel signals are arranged in a matrix; a plurality of reference signal generating circuits generating a plurality of reference signals including at least a first reference signal and a second reference signal different from each other; and a first comparator and a second comparator each of which compares a pixel signal and a reference signal for each column, the first comparator receiving as input, a first reference signal, the second comparator receiving as input, a second reference signa. At least one of the first reference signal and the second reference signal are changed between lines or between frames.SELECTED DRAWING: Figure 7

Description

本発明は撮像素子及び撮像装置において、画素信号を読み出す際のノイズ低減技術に関するものである。   The present invention relates to a noise reduction technique when a pixel signal is read out in an imaging device and an imaging apparatus.

カメラ等の撮像装置において画素信号を読み出す際のAD変換(Analog to Digital Convert)方式として、近年では、行列状に配置された画素の列ごとに並列にAD変換を行う列並列型AD変換方式が主流である。例えば、スロープ型と呼ばれる列並列型のAD変換方式では、画素から出力される画素信号を、スロープ形状の参照信号と比較する。そして、参照信号の出力開始から画素信号と参照信号の大小関係が反転するまでの時間をカウントすることで画素信号をAD変換している。   As an AD conversion (Analog to Digital Convert) method for reading out a pixel signal in an imaging device such as a camera, in recent years, a column parallel AD conversion method that performs AD conversion in parallel for each column of pixels arranged in a matrix is used. Mainstream. For example, in a column parallel AD conversion method called a slope type, a pixel signal output from a pixel is compared with a slope-shaped reference signal. Then, the pixel signal is AD-converted by counting the time from when the output of the reference signal starts until the magnitude relationship between the pixel signal and the reference signal is reversed.

しかし、通常の列並列型AD変換方式では、各列に同一の参照信号が供給されるため、光学像の明暗差が小さくて、画素から出力される画素信号のレベルが概ね等しい場合には、複数列の比較器が同じタイミングで反転してしまう。この結果、比較器の出力が反転する際の電源変動が大きくなって参照信号とカップリングし、横縞や縦縞、横スミアといったパターンノイズが画像に現れてしまう。このようなカップリングは、同時に反転する比較器の数が多くなるほど顕著となる。   However, in the normal column parallel AD conversion method, since the same reference signal is supplied to each column, when the difference in brightness of the optical image is small and the level of the pixel signal output from the pixel is approximately equal, Multiple column comparators are inverted at the same timing. As a result, power supply fluctuation when the output of the comparator is inverted increases and couples with the reference signal, and pattern noise such as horizontal stripes, vertical stripes, and horizontal smear appears in the image. Such coupling becomes more prominent as the number of comparators that are simultaneously inverted increases.

そこで、例えば特許文献1では、隣接する列の比較器に入力する参照信号の出力開始タイミングを異ならせることで、隣接する列の比較器の出力が反転するタイミングをずらしてカップリングの影響を低減している。   Therefore, in Patent Document 1, for example, by changing the output start timing of the reference signal input to the comparator in the adjacent column, the timing at which the output of the comparator in the adjacent column is inverted is shifted to reduce the influence of coupling. doing.

特開2015−104021号公報JP, 2015-104021, A

しかしながら、特許文献1では、光学像の明暗差が小さい場合にはカップリングの影響が低減されるものの、光学像の明暗差が大きくなってくると、参照信号の出力開始タイミングをずらした効果が画素信号のレベル差によって相殺されてしまう。この結果、やはり、複数列の比較器が同じタイミングで反転し、パターンノイズが画像に現れてしまうという課題があった。   However, in Patent Document 1, although the influence of coupling is reduced when the contrast of the optical image is small, the effect of shifting the output start timing of the reference signal is increased when the contrast of the optical image becomes large. It is canceled by the level difference of the pixel signal. As a result, there is still a problem that the comparators of a plurality of columns are inverted at the same timing, and pattern noise appears in the image.

本発明の一観点によれば、画素信号を出力する画素が行列状に配置された画素アレイと、互いに異なる第1の参照信号及び第2の参照信号を少なくとも含む複数の参照信号を生成する複数の参照信号生成回路と、画素信号と参照信号とを列ごとに比較する比較器であって、第1の参照信号を入力する第1の比較器と、第2の参照信号を入力する第2の比較器と、を備え、第1の参照信号と第2の参照信号の少なくとも一方を、行間又はフレーム間で変化させることを特徴とする撮像素子が提供される。   According to an aspect of the present invention, a plurality of reference signals including at least a first reference signal and a second reference signal that are different from each other, and a pixel array in which pixels that output pixel signals are arranged in a matrix. A reference signal generating circuit, a comparator for comparing the pixel signal and the reference signal for each column, a first comparator for inputting the first reference signal, and a second for inputting the second reference signal. The imaging device is characterized in that at least one of the first reference signal and the second reference signal is changed between rows or frames.

また、本発明の別観点によれば、請求項1から11のいずれか1項に記載の撮像素子と、光学像の明暗差を検出するAEセンサと、を備え、AEセンサにより検出した明暗差に応じて、第1の参照信号のオフセット及び第2の参照信号のオフセットを決定することを特徴とする撮像装置が提供される。   According to another aspect of the present invention, the image sensor according to any one of claims 1 to 11 and an AE sensor that detects a light / dark difference of an optical image, the light / dark difference detected by the AE sensor. Accordingly, an imaging apparatus is provided that determines an offset of the first reference signal and an offset of the second reference signal.

また、本発明の更に別観点によれば、画素信号を出力する画素が行列状に配置された画素アレイと、互いに異なる第1の参照信号及び第2の参照信号を少なくとも含む複数の参照信号を生成する複数の参照信号生成回路と、画素信号と参照信号とを列ごとに比較する比較器であって、第1の参照信号を入力する第1の比較器と、第2の参照信号を入力する第2の比較器と、を備えた撮像素子の制御方法であって、第1の参照信号と第2の参照信号の少なくとも一方を、行間又はフレーム間で変化させるステップを有することを特徴とする撮像素子の制御方法が提供される。   According to still another aspect of the present invention, a pixel array in which pixels that output pixel signals are arranged in a matrix and a plurality of reference signals including at least a first reference signal and a second reference signal that are different from each other are provided. A plurality of reference signal generation circuits to be generated, a comparator that compares a pixel signal and a reference signal for each column, a first comparator that inputs a first reference signal, and a second reference signal And a second comparator, comprising: a step of changing at least one of the first reference signal and the second reference signal between rows or frames. There is provided a method for controlling an imaging device.

本発明によれば、画素信号をAD変換する際のカップリングの影響を低減することが可能な撮像素子、撮像装置、及び撮像素子の制御方法が提供される。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the imaging device which can reduce the influence of the coupling at the time of AD-converting a pixel signal, an imaging device, and the control method of an imaging device are provided.

第1実施形態に係る撮像素子の構成を模式的に示すブロック図である。It is a block diagram showing typically the composition of the image sensor concerning a 1st embodiment. 第1実施形態に係る撮像素子の画素に含まれる画素単位の構成を模式的に示す等価回路図である。FIG. 3 is an equivalent circuit diagram schematically illustrating a configuration of a pixel unit included in a pixel of the image sensor according to the first embodiment. 第1実施形態に係る撮像素子における参照信号の列方向の第1のパターンを示すタイミングチャートである。6 is a timing chart illustrating a first pattern in a column direction of a reference signal in the image sensor according to the first embodiment. 第1実施形態に係る撮像素子における参照信号の列方向の第2のパターンを示すタイミングチャートである。6 is a timing chart showing a second pattern in the column direction of reference signals in the image sensor according to the first embodiment. 第1実施形態に係る撮像素子における参照信号の列方向の第3のパターンを示すタイミングチャートである。It is a timing chart which shows the 3rd pattern of the column direction of the reference signal in the image sensor which concerns on 1st Embodiment. 第1実施形態に係る撮像素子の制御方法を概念的に示す図である。It is a figure which shows notionally the control method of the image pick-up element which concerns on 1st Embodiment. 第1実施形態に係る撮像素子における参照信号のパターンを行方向に変化させる制御方法の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the control method which changes the pattern of the reference signal in the image sensor which concerns on 1st Embodiment to a row direction. 第2実施形態に係る撮像素子における参照信号のパターンを行方向に変化させる制御方法の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the control method which changes the pattern of the reference signal in the image pick-up element which concerns on 2nd Embodiment to a row direction. 第3実施形態に係る撮像装置の構成を概略的に示すブロック図である。It is a block diagram which shows roughly the structure of the imaging device which concerns on 3rd Embodiment. 第3実施形態に係る撮像素子の制御方法を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the control method of the image pick-up element which concerns on 3rd Embodiment. 第4実施形態に係る撮像素子における参照信号のパターンをフレーム間で変化させる制御方法の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the control method which changes the pattern of the reference signal in the image pick-up element which concerns on 4th Embodiment between frames.

以下、本発明の好適な実施形態について図面を用いて説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。また、各図において同一、又は相当する機能を有するものは、同一符号を付し、その説明を省略又は簡潔にすることもある。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, this invention is not limited to the following embodiment, In the range which does not deviate from the summary, it can change suitably. In addition, components having the same or corresponding functions in each drawing are denoted by the same reference numerals, and the description thereof may be omitted or simplified.

(第1実施形態)
第1実施形態に係る表示装置について、図1〜図7を用いて説明する。図1は、第1実施形態に係る撮像素子の構成を模式的に示すブロック図である。本実施形態の表示装置は、画素アレイ100、垂直走査回路104、列回路106、参照信号生成回路110、タイミングジェネレータ117、水平走査回路118、及び信号処理回路120を備えて構成される。
(First embodiment)
A display device according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a block diagram schematically showing the configuration of the image sensor according to the first embodiment. The display device of this embodiment includes a pixel array 100, a vertical scanning circuit 104, a column circuit 106, a reference signal generation circuit 110, a timing generator 117, a horizontal scanning circuit 118, and a signal processing circuit 120.

画素アレイ100は、行列状に配置された画素101を有している。図1には、第i行及び第i+1行と、第j列及び第j+1列の計4つの画素101を描いているが、実際の画素アレイ100は、より多くの画素101を有している。ここで、画素101は、複数の画素単位200(図2を参照)から構成されてもよい。例えば、ベイヤー配列等では、同一行の隣接する第j列の画素101と第j+1列の画素101は、互いに異なる色(分光透過率)のカラーフィルタを有する複数の画素単位200でそれぞれ構成されてもよい。画素単位200の構成については、図2を用いて後述する。   The pixel array 100 includes pixels 101 arranged in a matrix. In FIG. 1, a total of four pixels 101 of the i-th row, the i + 1-th row, the j-th column, and the j + 1-th column are depicted, but the actual pixel array 100 has more pixels 101. . Here, the pixel 101 may be composed of a plurality of pixel units 200 (see FIG. 2). For example, in the Bayer array or the like, the adjacent pixel 101 in the j-th column and pixel 101 in the (j + 1) -th column in the same row are each configured by a plurality of pixel units 200 having color filters of different colors (spectral transmittance). Also good. The configuration of the pixel unit 200 will be described later with reference to FIG.

垂直走査回路104は、画素アレイ100の行毎に設けられた水平信号線103を行ごとに走査して画素101を制御する。この際、画素101の選択スイッチ206(図2を参照)は、垂直走査回路104により制御され、画素101を、列ごとに設けられた列回路106に、垂直信号線105を介して接続する。   The vertical scanning circuit 104 controls the pixels 101 by scanning the horizontal signal lines 103 provided for each row of the pixel array 100 for each row. At this time, the selection switch 206 (see FIG. 2) of the pixel 101 is controlled by the vertical scanning circuit 104 and connects the pixel 101 to the column circuit 106 provided for each column via the vertical signal line 105.

タイミングジェネレータ117は、垂直走査回路104、列回路106、参照信号生成回路110、水平走査回路118を制御する。具体的には、タイミングジェネレータ117は、垂直走査回路104を制御して、画素101内のトランジスタ等を制御するための制御信号を出力させたり、参照信号生成回路110を制御して、参照信号R1、R2を出力させたりする。   The timing generator 117 controls the vertical scanning circuit 104, the column circuit 106, the reference signal generation circuit 110, and the horizontal scanning circuit 118. Specifically, the timing generator 117 controls the vertical scanning circuit 104 to output a control signal for controlling a transistor or the like in the pixel 101, or controls the reference signal generation circuit 110 to control the reference signal R1. , R2 is output.

参照信号生成回路110は、時間と共に信号レベルが単調変化する参照信号R1、R2を生成する。参照信号生成回路110としては、例えば、DAC(Digital to Analog Converter)が用いられ得る。また、参照信号R1、R2としては、例えば、スロープ信号やランプ信号が用いられる。本実施形態の撮像素子は、図1に示すように、異なる参照信号R1、R2を生成する2種類の参照信号生成回路110を備えている。参照信号R1、R2は、出力開始タイミング、基準レベル、時間変化の傾き、或いはこれらの組み合わせが互いに異なる。   The reference signal generation circuit 110 generates reference signals R1 and R2 whose signal levels change monotonously with time. As the reference signal generation circuit 110, for example, a DAC (Digital to Analog Converter) can be used. For example, a slope signal or a ramp signal is used as the reference signals R1 and R2. As shown in FIG. 1, the imaging device of this embodiment includes two types of reference signal generation circuits 110 that generate different reference signals R1 and R2. The reference signals R1 and R2 are different from each other in output start timing, reference level, time change gradient, or a combination thereof.

列回路106は、比較器107、カウンタ108、及びラッチ109を有している。第j列の列回路106には、第j列の垂直信号線105に出力された画素信号S1と、参照信号R1とが入力される。また、第j+1列の列回路106には、第j+1列の垂直信号線105に出力された画素信号S2と、参照信号R2とが入力される。他の列でも、参照信号R1、R2の同様のパターンが2列ごとに列回路106に入力される。   The column circuit 106 includes a comparator 107, a counter 108, and a latch 109. The pixel signal S1 output to the j-th column vertical signal line 105 and the reference signal R1 are input to the column circuit 106 in the j-th column. Further, the pixel signal S2 output to the j + 1-th column vertical signal line 105 and the reference signal R2 are input to the column circuit 106 in the j + 1-th column. In other columns, similar patterns of the reference signals R1 and R2 are input to the column circuit 106 every two columns.

第j列の比較器107は、第j列の垂直信号線105に出力された画素信号S1と、参照信号生成回路110が出力した参照信号R1とを比較して、その比較結果を出力する。第j列のカウンタ108は、参照信号生成回路110が参照信号R1を出力開始してから比較器107の出力が反転するまでの時間をクロック単位でカウントする。第j列のラッチ109は、カウンタ108のカウント値をデジタル信号として保持する。第j+1列の列回路106についても、画素信号S1及び参照信号R1の代わりに画素信号S2及び参照信号R2が入力されることを除いて同様である。また、他の列でも、第j列、第j+1列と同様の処理が2列ごとに繰り返して行われる。   The comparator 107 in the j-th column compares the pixel signal S1 output to the vertical signal line 105 in the j-th column with the reference signal R1 output from the reference signal generation circuit 110, and outputs the comparison result. The counter 108 in the j-th column counts the time from when the reference signal generation circuit 110 starts outputting the reference signal R1 to when the output of the comparator 107 is inverted in units of clocks. The latch 109 in the j-th column holds the count value of the counter 108 as a digital signal. The same applies to the column circuit 106 in the (j + 1) -th column except that the pixel signal S2 and the reference signal R2 are input instead of the pixel signal S1 and the reference signal R1. In the other columns, the same processing as in the j-th column and the j + 1-th column is repeated every two columns.

このように、本実施形態では、参照信号R1、R2を列方向(水平方向)に異ならせて所定のパターンとなるようにしている。この参照信号R1、R2の列方向のパターンは、画素信号S1、S2をAD変換する際に同じタイミングで反転する比較器107の数が少なくなるように決定される。例えば、図1では、少なくとも隣接する列間で参照信号R1、R2が異なるようにしている。これにより、同じタイミングで反転する比較器107の数が半減する。   As described above, in the present embodiment, the reference signals R1 and R2 are made different in the column direction (horizontal direction) to form a predetermined pattern. The pattern in the column direction of the reference signals R1 and R2 is determined so that the number of comparators 107 that are inverted at the same timing when the AD conversion of the pixel signals S1 and S2 is reduced. For example, in FIG. 1, the reference signals R1 and R2 are different at least between adjacent columns. As a result, the number of comparators 107 that are inverted at the same timing is halved.

水平走査回路118は、水平信号線119を介して列回路106を列方向に走査し、列回路106のラッチ109に保持されたデジタル信号を、信号処理回路120に順に出力する。出力されたデジタル信号は、信号処理回路120において所定の処理が施される。   The horizontal scanning circuit 118 scans the column circuit 106 in the column direction via the horizontal signal line 119, and sequentially outputs the digital signals held in the latch 109 of the column circuit 106 to the signal processing circuit 120. The output digital signal is subjected to predetermined processing in the signal processing circuit 120.

図2は、第1実施形態に係る撮像素子の画素101に含まれる画素単位200の構成を模式的に示す等価回路図である。画素単位200は、光電変換部201、転送スイッチ202、フローティングディフュージョン領域203、リセットスイッチ204、画素アンプ205、選択スイッチ206を有している。   FIG. 2 is an equivalent circuit diagram schematically showing the configuration of the pixel unit 200 included in the pixel 101 of the image sensor according to the first embodiment. A pixel unit 200 includes a photoelectric conversion unit 201, a transfer switch 202, a floating diffusion region 203, a reset switch 204, a pixel amplifier 205, and a selection switch 206.

光電変換部201は、入射した光を光電変換するフォトダイオード等を含み、光電変換により生じた信号電荷を蓄積する。転送スイッチ202は、転送パルスPTXにより制御され、光電変換部201に蓄積された信号電荷を、フローティングディフュージョン領域203へ転送する。リセットスイッチ204は、リセットパルスPRESにより制御され、フローティングディフュージョン領域203に保持された信号電荷を排出する。画素アンプ205は、MOSトランジスタと定電流源からなるソースフォロア回路である。選択スイッチ206は、選択パルスPSELにより制御され、画素アンプ205の出力を垂直信号線105を介して列回路106に出力する。ここで、転送パルスPTX、リセットパルスPRES、及び選択パルスPSELは、図1に示した垂直走査回路104から出力される。   The photoelectric conversion unit 201 includes a photodiode or the like that photoelectrically converts incident light, and accumulates signal charges generated by the photoelectric conversion. The transfer switch 202 is controlled by the transfer pulse PTX and transfers the signal charge accumulated in the photoelectric conversion unit 201 to the floating diffusion region 203. The reset switch 204 is controlled by the reset pulse PRES and discharges the signal charge held in the floating diffusion region 203. The pixel amplifier 205 is a source follower circuit including a MOS transistor and a constant current source. The selection switch 206 is controlled by the selection pulse PSEL, and outputs the output of the pixel amplifier 205 to the column circuit 106 via the vertical signal line 105. Here, the transfer pulse PTX, the reset pulse PRES, and the selection pulse PSEL are output from the vertical scanning circuit 104 shown in FIG.

以上、図1及び図2を用いて説明したように、本実施形態の撮像素子では、参照信号R1、R2を列方向に異ならせている。これにより、同じタイミングで反転する比較器107の数が少なくなるので、カップリングの影響を低減することができる。しかし、前述のように、光学像の明暗差が小さい場合にはカップリングの影響が低減されるものの、光学像の明暗差が大きくなってくると、参照信号の出力開始タイミングをずらした効果が画素信号S1、S2のレベル差によって相殺されてしまう。   As described above with reference to FIGS. 1 and 2, in the imaging device of this embodiment, the reference signals R <b> 1 and R <b> 2 are made different in the column direction. As a result, the number of comparators 107 that are inverted at the same timing is reduced, so that the influence of coupling can be reduced. However, as described above, the effect of coupling is reduced when the contrast of the optical image is small, but the effect of shifting the output start timing of the reference signal is increased when the contrast of the optical image becomes large. It is canceled by the level difference between the pixel signals S1 and S2.

より具体的に説明すると、図1に示した第j列の比較器107の出力は、参照信号R1と画素信号S1とが等しくなったときに反転する。また、第j+1列の比較器107の出力は、参照信号R2と画素信号S2とが等しくなったときに反転する。光学像の明暗差が小さいときは、画素信号S1のレベルと画素信号S2のレベルが概ね等しいので、参照信号R1と参照信号R2を異ならせることで、第j列の比較器107と第j+1列の比較器107が反転するタイミングをずらすことができる。   More specifically, the output of the comparator 107 in the j-th column shown in FIG. 1 is inverted when the reference signal R1 and the pixel signal S1 become equal. The output of the comparator 107 in the j + 1-th column is inverted when the reference signal R2 and the pixel signal S2 become equal. When the contrast of the optical image is small, the level of the pixel signal S1 and the level of the pixel signal S2 are substantially equal. Therefore, by making the reference signal R1 and the reference signal R2 different, the comparator 107 in the jth column and the j + 1th column. The timing at which the comparator 107 is inverted can be shifted.

しかし、光学像の明暗差が大きくなって、画素信号S1と画素信号S2のレベル差が、参照信号R1と参照信号R2のレベル差と同程度になると、参照信号R1と参照信号R2のレベル差が、画素信号S1と画素信号S2のレベル差によって相殺されてしまう。この結果、やはり、第j列の比較器107と第j+1列の比較器107が、同じタイミングで反転してしまう。   However, when the light / dark difference of the optical image becomes large and the level difference between the pixel signal S1 and the pixel signal S2 becomes approximately the same as the level difference between the reference signal R1 and the reference signal R2, the level difference between the reference signal R1 and the reference signal R2 Is canceled by the level difference between the pixel signal S1 and the pixel signal S2. As a result, the comparator 107 in the j-th column and the comparator 107 in the j + 1-th column are inverted at the same timing.

そこで、本実施形態では、参照信号R1、R2を列方向に異ならせて所定のパターンとすると共に、この列方向のパターンを行方向(垂直方向)でも変化させる。これにより、参照信号の出力開始タイミングが行方向でも異なるため、例えば第i行で、複数列の比較器107が同じタイミングで反転する場合であっても、第i+1行では、同じタイミングで反転する比較器107の数を低減できる。この結果、複数の行で同じようにカップリングが発生することを回避することができる。   Therefore, in this embodiment, the reference signals R1 and R2 are made different in the column direction to form a predetermined pattern, and the pattern in the column direction is also changed in the row direction (vertical direction). Thus, since the output start timing of the reference signal is different in the row direction, for example, even when the comparators 107 of a plurality of columns are inverted at the same timing in the i-th row, they are inverted at the same timing in the i + 1-th row. The number of comparators 107 can be reduced. As a result, it is possible to avoid the occurrence of coupling in a plurality of rows in the same manner.

図3〜図5は、参照信号R1、R2の列方向のパターンを行方向に変化させる際に、互いに組み合わせて用いられ得る参照信号R1、R2の列方向のパターンの例を示す図である。図3〜図5には、比較器107に入力される画素信号S1、S2と参照信号R1、R2、比較器107の出力、及びカウンタ108のカウンタ値が示されている。なお、図3〜図5ではCDS(correlated double sampling)を行う際のタイミングチャートを示している。   3 to 5 are diagrams illustrating examples of the pattern in the column direction of the reference signals R1 and R2 that can be used in combination when the pattern in the column direction of the reference signals R1 and R2 is changed in the row direction. 3 to 5 show the pixel signals S1 and S2 and the reference signals R1 and R2 input to the comparator 107, the output of the comparator 107, and the counter value of the counter 108. 3 to 5 show timing charts when performing CDS (correlated double sampling).

図3は、第1実施形態に係る撮像素子における参照信号R1、R2の列方向の第1のパターンを示すタイミングチャートである。図3では、予めリセットパルスPRESがHiとされて画素101が初期化されており、画素101に生じる信号電荷を蓄積可能な状態となっている。画素101に信号電荷が蓄積されている間、リセットパルスPRESはHi、転送パルスPTXはLoとされる。   FIG. 3 is a timing chart showing a first pattern in the column direction of the reference signals R1 and R2 in the image sensor according to the first embodiment. In FIG. 3, the reset pulse PRES is set to Hi in advance to initialize the pixel 101 so that signal charges generated in the pixel 101 can be accumulated. While signal charges are accumulated in the pixel 101, the reset pulse PRES is Hi and the transfer pulse PTX is Lo.

時刻t300までに、リセットパルスPRESがLoとされて、画素101のリセットが解除される。また、第i行の選択パルスPSELがHiとされて、第i行の画素101が垂直信号線105と接続される。この結果として、リセット解除後の第i行第j列の画素101のフローティングディフュージョン領域203に保持された信号電荷量に基づく画素信号S1(N変換)が、時刻t300において、第j列の比較器107に入力されている。また、隣接する第j+1列でも同様に、リセット解除後の第i行第j+1列の画素101のフローティングディフュージョン領域203に保持された信号電荷量に基づく画素信号S2(N変換)が、第j+1列の比較器107に入力されている。   By time t300, the reset pulse PRES is set to Lo and the reset of the pixel 101 is released. Further, the selection pulse PSEL in the i-th row is set to Hi, and the pixels 101 in the i-th row are connected to the vertical signal line 105. As a result, the pixel signal S1 (N conversion) based on the signal charge amount held in the floating diffusion region 203 of the pixel 101 in the i-th row and j-th column after the reset is released becomes a comparator in the j-th column at time t300. 107 is input. Similarly, in the adjacent j + 1th column, the pixel signal S2 (N conversion) based on the signal charge amount held in the floating diffusion region 203 of the pixel 101 in the i-th row and j + 1-th column after reset is released is the j + 1th column. Is input to the comparator 107.

時刻t301において、第j列の参照信号生成回路110は、時間と共に大きさが単調変化する参照信号R1の出力を開始する。同時に第j列のカウンタ108がカウントを開始する。また、隣接する第j+1列でも同様に、時刻t302において、第j+1列の参照信号生成回路110が、参照信号R2の出力を開始すると同時に、第j+1列のカウンタ108がカウントを開始する。   At time t301, the reference signal generation circuit 110 in the j-th column starts outputting the reference signal R1 whose magnitude changes monotonically with time. At the same time, the counter 108 in the j-th column starts counting. Similarly, at time t302, the reference signal generation circuit 110 in the (j + 1) th column starts outputting the reference signal R2, and the counter 108 in the (j + 1) th column starts counting at the same time in the adjacent j + 1th column.

時刻t303において、画素信号S1と参照信号R1の大小関係が逆転し、第j列の比較器107の出力が反転する。この結果、第j列のカウンタ108のカウンタ値が第j列のラッチ109に保持される。その後、時刻t305において、参照信号R1が所定の最大値(又は最小値)に達すると、第j列のラッチ109に保持されたデジタル値が、水平走査回路118の制御により出力される。また、隣接する第j+1列でも同様に、時刻t304において、画素信号S2と参照信号R2の大小関係が逆転し、第j+1列のカウンタ108のカウンタ値が第j+1列のラッチ109に保持される。その後、時刻t306において、参照信号R2が所定の最大値(又は最小値)に達すると、第j+1列のラッチ109に保持されたデジタル値が、水平走査回路118の制御により出力される。このようにして、画素101からの画素信号S1、S2(N変換)が読み出される。   At time t303, the magnitude relationship between the pixel signal S1 and the reference signal R1 is reversed, and the output of the comparator 107 in the j-th column is inverted. As a result, the counter value of the counter 108 in the j-th column is held in the latch 109 in the j-th column. Thereafter, when the reference signal R1 reaches a predetermined maximum value (or minimum value) at time t305, the digital value held in the latch 109 in the j-th column is output under the control of the horizontal scanning circuit 118. Similarly, at time t304, the magnitude relationship between the pixel signal S2 and the reference signal R2 is reversed, and the counter value of the counter 108 in the j + 1th column is held in the latch 109 in the j + 1th column. Thereafter, when the reference signal R2 reaches a predetermined maximum value (or minimum value) at time t306, the digital value held in the latch 109 in the j + 1-th column is output under the control of the horizontal scanning circuit 118. In this way, the pixel signals S1 and S2 (N conversion) from the pixel 101 are read out.

時刻t307において、比較器107がリセットされると共に、転送パルスPTXがHiとされて、画素101の光電変換部201からフローティングディフュージョン領域203へ信号電荷が転送される。この結果として、第i行第j列の画素101のフローティングディフュージョン領域203に転送された信号電荷量に基づく画素信号S1(S変換)が、第j列の比較器107に入力される。また、隣接する第j+1列でも同様に、第i行第j+1列の画素101のフローティングディフュージョン領域203に転送された信号電荷量に基づく画素信号S2(S変換)が、第j+1列の比較器107に入力される。   At time t307, the comparator 107 is reset and the transfer pulse PTX is set to Hi, and the signal charge is transferred from the photoelectric conversion unit 201 of the pixel 101 to the floating diffusion region 203. As a result, the pixel signal S1 (S conversion) based on the signal charge amount transferred to the floating diffusion region 203 of the pixel 101 in the i-th row and j-th column is input to the comparator 107 in the j-th column. Similarly, the pixel signal S2 (S conversion) based on the signal charge amount transferred to the floating diffusion region 203 of the pixel 101 in the i-th row and the (j + 1) -th column is also converted to the comparator 107 in the (j + 1) -th column. Is input.

時刻t308において、第j列の参照信号生成回路110は、時間と共に大きさが単調変化する参照信号R1の出力を開始する。同時に第j列のカウンタ108がカウントを開始する。また、隣接する第j+1列でも同様に、時刻t309において、第j+1列の参照信号生成回路110が、参照信号R2の出力を開始すると同時に、第j+1列のカウンタ108がカウントを開始する。   At time t308, the reference signal generation circuit 110 in the j-th column starts outputting the reference signal R1 whose magnitude changes monotonically with time. At the same time, the counter 108 in the j-th column starts counting. Similarly, at time t309, the reference signal generation circuit 110 in the (j + 1) th column starts outputting the reference signal R2 and the counter 108 in the (j + 1) th column starts counting at the adjacent j + 1th column.

時刻t310において、画素信号S1と参照信号R1の大小関係が逆転し、第j列の比較器107の出力が反転する。この結果、第j列のカウンタ108のカウンタ値が第j列のラッチ109に保持される。その後、時刻t312において、参照信号R1が所定の最大値(又は最小値)に達すると、第j列のラッチ109に保持されたデジタル値が、水平走査回路118の制御により出力される。また、隣接する第j+1列でも同様に、時刻t311において、画素信号S2と参照信号R2の大小関係が逆転し、第j+1列のカウンタ108のカウンタ値が第j+1列のラッチ109に保持される。その後、時刻t313において、参照信号R2が所定の最大値(又は最小値)に達すると、第j+1列のラッチ109に保持されたデジタル値が、水平走査回路118の制御により出力される。このようにして、画素101からの画素信号S1、S2(S変換)が読み出される。   At time t310, the magnitude relationship between the pixel signal S1 and the reference signal R1 is reversed, and the output of the comparator 107 in the j-th column is inverted. As a result, the counter value of the counter 108 in the j-th column is held in the latch 109 in the j-th column. Thereafter, when the reference signal R1 reaches a predetermined maximum value (or minimum value) at time t312, the digital value held in the latch 109 in the j-th column is output under the control of the horizontal scanning circuit 118. Similarly, at time t311, the magnitude relationship between the pixel signal S2 and the reference signal R2 is reversed, and the counter value of the counter 108 in the j + 1th column is held in the latch 109 in the j + 1th column. Thereafter, when the reference signal R2 reaches a predetermined maximum value (or minimum value) at time t313, the digital value held in the latch 109 of the j + 1-th column is output under the control of the horizontal scanning circuit 118. In this way, the pixel signals S1 and S2 (S conversion) from the pixel 101 are read out.

その後、信号処理回路120において、画素信号S1、S2(S変換)から画素信号S1、S2(N変換)を減算する等の所定の画像処理が施される。   Thereafter, the signal processing circuit 120 performs predetermined image processing such as subtracting the pixel signals S1 and S2 (N conversion) from the pixel signals S1 and S2 (S conversion).

ところで、図3では、第j列の比較器107が反転した影響で、第j+1列の比較器107に入力される参照信号R2にカップリングが発生している。同様に、第j+1列の比較器107が反転した影響で、第j列の比較器107に入力される参照信号R1にカップリングが発生している。この結果、時刻t303(時刻t310)及び時刻t304(時刻t311)において、参照信号R1、R2のレベルが変動している。   In FIG. 3, the reference signal R <b> 2 input to the comparator 107 in the j + 1-th column is coupled due to the inversion of the comparator 107 in the j-th column. Similarly, the reference signal R1 input to the comparator 107 in the j-th column is coupled due to the inversion of the comparator 107 in the j + 1-th column. As a result, the levels of the reference signals R1 and R2 fluctuate at time t303 (time t310) and time t304 (time t311).

しかし、本実施形態では、参照信号R2の出力開始時刻t302(時刻t309)を、参照信号R1の出力開始時刻t301(時刻t308)に対して時間差t302−t301だけシフトさせている。また、時間差t309−t308を、同じ時間差t302−t301だけシフトさせている。これにより、図3に示すように、時刻t303(時刻t310)における電源変動が、時刻t304(時刻t311)における電源変動に重畳されることを回避できるため、カップリングの影響を低減することができる。   However, in this embodiment, the output start time t302 (time t309) of the reference signal R2 is shifted by a time difference t302-t301 with respect to the output start time t301 (time t308) of the reference signal R1. Further, the time difference t309-t308 is shifted by the same time difference t302-t301. Thereby, as shown in FIG. 3, it is possible to avoid the power supply fluctuation at time t303 (time t310) from being superimposed on the power supply fluctuation at time t304 (time t311), thereby reducing the influence of coupling. .

図3では、参照信号R1と参照信号R2とで出力開始タイミングを互いに異ならせたが、これに限定されない。例えば、参照信号R1、R2をランプ信号とし、ランプ波形の基準レベル、時間変化の傾き、或いはこれらの組み合わせを異ならせてもよい。ランプ波形の時間変化の傾きは、参照信号生成回路110のDACの定電流や抵抗の値を変えて調整することが可能である。この場合、DACの出力のbit精度(分解能)やAD変換ゲインの差を後段の処理で補正することが望ましい。また、参照信号R1、R2の一方のランプ波形の時間変化の傾きを負とすることも可能である。   In FIG. 3, the output start timing is different between the reference signal R1 and the reference signal R2, but the present invention is not limited to this. For example, the reference signals R1 and R2 may be ramp signals, and the standard level of the ramp waveform, the slope of time change, or a combination thereof may be varied. The slope of the ramp waveform over time can be adjusted by changing the DAC constant current or resistance value of the reference signal generation circuit 110. In this case, it is desirable to correct the difference in DAC output bit accuracy (resolution) and AD conversion gain by subsequent processing. It is also possible to make the slope of the temporal change of one ramp waveform of the reference signals R1 and R2 negative.

更に、本実施形態では、参照信号R1、R2を列方向に異ならせて所定のパターンとするだけでなく、この列方向のパターンを行方向(垂直方向)でも変化させる。以下、参照信号R1、R2のパターンを行方向に変化させるために、図3に示した第1のパターンと組み合わせて用いられ得る第2、第3のパターンについて説明する。   Further, in the present embodiment, not only the reference signals R1 and R2 are made different in the column direction to form a predetermined pattern, but also the pattern in the column direction is changed in the row direction (vertical direction). Hereinafter, the second and third patterns that can be used in combination with the first pattern shown in FIG. 3 in order to change the pattern of the reference signals R1 and R2 in the row direction will be described.

図4は、第1実施形態に係る撮像素子における参照信号R1、R2の列方向の第2のパターンを示すタイミングチャートである。図4に示す参照信号R1、R2の第2のパターンでは、参照信号R1の出力開始時刻t401から参照信号R2の出力開始時刻t402までの時間差t402−t401を、図3に示した時間差t302−t301より大きくしている。時間差t409−t408についても同様である。その他については、図3に示した参照信号R1、R2の第1のパターンと同じであるため説明は省略する。   FIG. 4 is a timing chart showing a second pattern in the column direction of the reference signals R1 and R2 in the image sensor according to the first embodiment. In the second pattern of the reference signals R1 and R2 shown in FIG. 4, the time difference t402-t401 from the output start time t401 of the reference signal R1 to the output start time t402 of the reference signal R2 is changed to the time difference t302-t301 shown in FIG. It is bigger. The same applies to the time difference t409-t408. Others are the same as the first patterns of the reference signals R1 and R2 shown in FIG.

図3に示した第1のパターンと図4に示す第2のパターンを組み合わせて、参照信号R1、R2の列方向のパターンを行方向に変化させる。例えば、第i行では、図3に示した第1のパターンで参照信号R1、R2を列方向に変化させ、第i+1行では、図4に示す第2のパターンで参照信号R1、R2を列方向に変化させる。   The first pattern shown in FIG. 3 and the second pattern shown in FIG. 4 are combined to change the column direction pattern of the reference signals R1 and R2 in the row direction. For example, in the i-th row, the reference signals R1, R2 are changed in the column direction in the first pattern shown in FIG. 3, and in the i + 1-th row, the reference signals R1, R2 are arranged in the column in the second pattern shown in FIG. Change direction.

このように、参照信号R1、R2の列方向のパターンを行方向に変化させることで、例えば第i行で、複数列の比較器107が同じタイミングで反転する場合でも、第i+1行では、同じタイミングで反転する比較器107の数を低減できる。この結果、複数の行で同じようにカップリングが発生することを回避することができる。   In this way, by changing the pattern in the column direction of the reference signals R1 and R2 in the row direction, for example, even when the comparators 107 of a plurality of columns are inverted at the same timing in the i-th row, the same in the i + 1-th row. The number of comparators 107 that are inverted at the timing can be reduced. As a result, it is possible to avoid the occurrence of coupling in a plurality of rows in the same manner.

このような参照信号R1、R2の第1のパターンと第2のパターンの組み合わせは、特にベイヤー配列のように、同一行の隣接する列間でカラーフィルタが異なる場合に有効である。例えば、第j列の画素101には緑(G)のカラーフィルタが形成され、第j+1列の画素101には赤(R)のカラーフィルタが形成されているとする。この場合に白色光が入射すると、一般的には、第j+1列の画素101から出力される画素信号S2は、第j列の画素101から出力される画素信号S1よりも小さくなる。図3、図4には、このような画素信号S2を破線で示している(なお、図3、図4では、画素信号S2の大きさが負で表されている)。   Such a combination of the first pattern and the second pattern of the reference signals R1 and R2 is particularly effective when the color filters are different between adjacent columns in the same row as in the Bayer array. For example, it is assumed that a green (G) color filter is formed on the pixel 101 in the j-th column and a red (R) color filter is formed on the pixel 101 in the j + 1-th column. In this case, when white light is incident, generally, the pixel signal S2 output from the pixel 101 in the (j + 1) th column is smaller than the pixel signal S1 output from the pixel 101 in the jth column. 3 and 4, such a pixel signal S2 is indicated by a broken line (note that the magnitude of the pixel signal S2 is negative in FIGS. 3 and 4).

従って、画素101のカラーフィルタの分光透過率が列間で異なる場合には、カラーフィルタの分光透過率に応じて参照信号R1、R2の列方向のパターンを決定することで、複数の行で同じようにカップリングが発生することを回避することができる。   Accordingly, when the spectral transmittance of the color filter of the pixel 101 is different between columns, the pattern in the column direction of the reference signals R1 and R2 is determined according to the spectral transmittance of the color filter, so that the same in a plurality of rows. Thus, the occurrence of coupling can be avoided.

図5は、第1実施形態に係る撮像素子における参照信号R1、R2の列方向の第3のパターンを示すタイミングチャートである。図5に示す参照信号R1、R2の第3のパターンでは、参照信号R1、R2の出力開始時刻の順を、図3に示した参照信号R1、R2出力開始時刻の順と逆にしている。その他については、図3に示した参照信号R1、R2の第1のパターンと同じであるため説明は省略する。   FIG. 5 is a timing chart showing a third pattern in the column direction of the reference signals R1 and R2 in the image sensor according to the first embodiment. In the third pattern of the reference signals R1 and R2 shown in FIG. 5, the order of the output start times of the reference signals R1 and R2 is reversed from the order of the reference signals R1 and R2 output start times shown in FIG. Others are the same as the first patterns of the reference signals R1 and R2 shown in FIG.

図5に示す参照信号R1、R2のパターンも、図3及び図4に示した参照信号R1、R2のパターンと組み合わせて、参照信号R1、R2の列方向のパターンを行方向に変化させることが可能である。例えば、第i行では、図3に示した第1のパターンで参照信号R1、R2を列方向に変化させ、第i+1行では、図5に示す第3のパターンで参照信号R1、R2を列方向に変化させる。これにより、前述の図3に示した第1のパターンと図4に示した第2のパターンとを組み合わせた場合と同様の効果を得ることができる。   The patterns of the reference signals R1 and R2 shown in FIG. 5 can be combined with the patterns of the reference signals R1 and R2 shown in FIGS. 3 and 4 to change the pattern in the column direction of the reference signals R1 and R2 in the row direction. Is possible. For example, in the i-th row, the reference signals R1 and R2 are changed in the column direction in the first pattern shown in FIG. 3, and in the i + 1-th row, the reference signals R1 and R2 are arranged in the column in the third pattern shown in FIG. Change direction. Thereby, the same effect as the case where the 1st pattern shown in above-mentioned FIG. 3 and the 2nd pattern shown in FIG. 4 are combined can be acquired.

図6は、第1実施形態に係る撮像素子の制御方法を概念的に示す図である。図6には、図1に示した画素アレイ100を示している。図1で説明したように、画素アレイ100には画素101が行列状に配置され、各画素が出力する画素信号は、水平走査回路118の走査によって、図6に示す行方向(垂直方向)に読み出される。   FIG. 6 is a diagram conceptually illustrating the control method of the image sensor according to the first embodiment. FIG. 6 shows the pixel array 100 shown in FIG. As described with reference to FIG. 1, the pixels 101 are arranged in a matrix in the pixel array 100, and the pixel signal output from each pixel is scanned in the row direction (vertical direction) shown in FIG. 6 by scanning of the horizontal scanning circuit 118. Read out.

図6には、図3に示した第1のパターンを用いて第i行を読み出し、図4に示した第2のパターンを用いて次の第i+1行を読み出す場合の例を示している。その他の行でも同様に、第1〜第2のパターンを交互に繰り返している。このように、参照信号R1、R2を列方向に異ならせて所定のパターンとすると共に、列方向のパターンを行方向にも変化させることで、光学像の明暗差に関わらず、複数の行で同じようにカップリングが発生することを回避することができる。   FIG. 6 shows an example in which the i-th row is read using the first pattern shown in FIG. 3 and the next i + 1-th row is read using the second pattern shown in FIG. Similarly, in the other rows, the first and second patterns are alternately repeated. In this way, the reference signals R1 and R2 are made different from each other in the column direction to form a predetermined pattern, and the pattern in the column direction is also changed in the row direction, so that a plurality of rows can be used regardless of the contrast of the optical image. Similarly, the occurrence of coupling can be avoided.

なお、図6では、図3に示した第1のパターンと図4に示した第2のパターンとを組み合わせたが、参照信号R1、R2の行方向のパターンは撮影条件に応じて最適なものを選択すればよい。例えば、前述のように、画素101のカラーフィルタの分光透過率に応じて参照信号R1、R2の列方向のパターンを決めてもよいし、後の第4実施形態で説明するように、光学像の明暗差に応じて参照信号R1、R2の列方向のパターンを決めてもよい。以下、参照信号R1、R2のパターンを行方向に変化させる制御方法の例をいくつか示す。   In FIG. 6, the first pattern shown in FIG. 3 and the second pattern shown in FIG. 4 are combined. However, the patterns in the row direction of the reference signals R1 and R2 are optimal according to the shooting conditions. Should be selected. For example, as described above, the pattern in the column direction of the reference signals R1 and R2 may be determined according to the spectral transmittance of the color filter of the pixel 101, or an optical image as described in the fourth embodiment later. The pattern in the column direction of the reference signals R1 and R2 may be determined according to the brightness difference. Hereinafter, some examples of control methods for changing the patterns of the reference signals R1 and R2 in the row direction will be described.

図7は、第1実施形態に係る撮像素子における参照信号R1、R2のパターンを行方向に変化させる制御方法M1〜M4の例を示す図である。なお、図7には、図3〜図5に示した参照信号R1、R2の第1〜第3のパターンを、それぞれパターンP1〜P3と表記している。   FIG. 7 is a diagram illustrating an example of control methods M1 to M4 for changing the pattern of the reference signals R1 and R2 in the row direction in the image sensor according to the first embodiment. In FIG. 7, the first to third patterns of the reference signals R1 and R2 shown in FIGS. 3 to 5 are expressed as patterns P1 to P3, respectively.

以下の説明では、参照信号R1、R2がランプ信号であって、参照信号R1、R2の出力開始時刻のオフセットを互いに異ならせることを想定する。しかし、本実施形態はこれに限定されず、例えば、参照信号R1、R2の出力開始時刻のオフセットの代わりに、参照信号R1、R2の基準レベル、又は時間変化の傾きのオフセットを互いに異ならせてもよい。図7に示すオフセットの単位は任意単位であって、例えば、参照信号R1、R2の出力開始時刻を異ならせる場合は秒等の単位であって、参照信号R1、R2の基準レベルを異ならせる場合は電圧等の単位である。図7では、参照信号R1、R2のオフセットが離散的な4レベルの値をとることを想定するが、これに限定されず、例えば、参照信号R1、R2の出力開始時刻のオフセットが任意の実数値をとるとしてもよい。   In the following description, it is assumed that the reference signals R1 and R2 are ramp signals and the offsets of the output start times of the reference signals R1 and R2 are different from each other. However, the present embodiment is not limited to this. For example, instead of the offset of the output start time of the reference signals R1 and R2, the reference level of the reference signals R1 and R2 or the offset of the slope of the time change is made different from each other. Also good. The unit of the offset shown in FIG. 7 is an arbitrary unit. For example, when the output start times of the reference signals R1 and R2 are different, the unit is seconds and the reference levels of the reference signals R1 and R2 are different. Is a unit of voltage or the like. In FIG. 7, it is assumed that the offsets of the reference signals R1 and R2 take discrete four-level values. However, the present invention is not limited to this. For example, the offsets of the output start times of the reference signals R1 and R2 are arbitrary real values. A numerical value may be taken.

制御方法M1は、図6に示した撮像素子の制御方法を模式的に表しており、図3のパターンP1と図4のパターンP2とを交互に繰り返している。具体的には、第i行では、参照信号R1、R2のオフセットを、パターンP1=(1、2)としている。次の第i+1行では、参照信号R1、R2のオフセットを、パターンP2=(1、4)としている。また、その他の行でも同様に、パターンP1とパターンP2を交互に繰り返している。すなわち、制御方法M1では、前後の行間で参照信号R1、R2のオフセットの一方を変化させて、参照信号R1、R2のパターンを行方向に変化させている。   The control method M1 schematically represents the control method of the image sensor shown in FIG. 6, and the pattern P1 in FIG. 3 and the pattern P2 in FIG. 4 are alternately repeated. Specifically, in the i-th row, the offset of the reference signals R1 and R2 is set to the pattern P1 = (1,2). In the next i + 1th row, the offset of the reference signals R1 and R2 is set to pattern P2 = (1, 4). Similarly, the pattern P1 and the pattern P2 are alternately repeated in the other rows. That is, in the control method M1, one of the offsets of the reference signals R1 and R2 is changed between the previous and next rows, and the pattern of the reference signals R1 and R2 is changed in the row direction.

次に、制御方法M2では、図3のパターンP1と図5のパターンP3とを交互に繰り返している。具体的には、第i行では、参照信号R1、R2のオフセットを、パターンP1=(1、2)としている。次の第i+1行では、参照信号R1、R2のオフセットを、パターンP3=(2、1)としている。また、その他の行でも同様に、パターンP1とパターンP3を交互に繰り返している。すなわち、制御方法M2では、前後の行間で参照信号R1、R2のオフセットの順を逆にして、参照信号R1、R2のパターンを行方向に変化させている。   Next, in the control method M2, the pattern P1 in FIG. 3 and the pattern P3 in FIG. 5 are alternately repeated. Specifically, in the i-th row, the offset of the reference signals R1 and R2 is set to the pattern P1 = (1,2). In the next i + 1th row, the offset of the reference signals R1, R2 is set to pattern P3 = (2, 1). Similarly, the pattern P1 and the pattern P3 are alternately repeated in the other rows. That is, in the control method M2, the pattern of the reference signals R1 and R2 is changed in the row direction by reversing the order of the offsets of the reference signals R1 and R2 between the previous and next rows.

次に、制御方法M3では、図1〜図3のパターンP1〜P3、及び不図示のパターンP4を4行ごとに繰り返している。具体的には、第i行では、参照信号R1、R2のオフセットを、パターンP1=(1、2)としている。次の第i+1行では、参照信号R1、R2のオフセットを、パターンP2=(1、4)としている。次の第i+2行では、参照信号R1、R2のオフセットを、パターンP4=(4、1)としている。次の第i+3行では、参照信号R1、R2のオフセットを、パターンP3=(2、1)としている。また、その他の行でも同様に、パターンP1〜P4を4行ごとに繰り返している。すなわち、制御方法M3では、前後の行間で参照信号R1、R2のオフセットの一方を変化させたり、参照信号R1、R2のオフセットの順を逆にしたりして、参照信号R1、R2のパターンを行方向に変化させている。   Next, in the control method M3, the patterns P1 to P3 in FIGS. 1 to 3 and the pattern P4 (not shown) are repeated every four rows. Specifically, in the i-th row, the offset of the reference signals R1 and R2 is set to the pattern P1 = (1,2). In the next i + 1th row, the offset of the reference signals R1 and R2 is set to pattern P2 = (1, 4). In the next i + 2th row, the offset of the reference signals R1 and R2 is set to pattern P4 = (4, 1). In the next i + 3th row, the offset of the reference signals R1, R2 is set to pattern P3 = (2, 1). Similarly, the patterns P1 to P4 are repeated every four rows in the other rows. That is, in the control method M3, the pattern of the reference signals R1 and R2 is changed by changing one of the offsets of the reference signals R1 and R2 between the preceding and succeeding rows or by reversing the order of the offsets of the reference signals R1 and R2. The direction is changed.

次に、制御方法M4では、図1〜図3のパターンP1〜P3、及び不図示のパターンP4〜P6を6行ごとに繰り返している。具体的には、第i行では、参照信号R1、R2のオフセットを、パターンP1=(1、2)としている。次の第i+1行では、参照信号R1、R2のオフセットを、パターンP4=(4、1)としている。次の第i+2行では、参照信号R1、R2のオフセットを、パターンP2=(1、4)としている。次の第i+3行では、参照信号R1、R2のオフセットを、パターンP3=(2、1)としている。次の第i+4行では、参照信号R1、R2のオフセットを、パターンP5=(1、3)としている。次の第i+5行では、参照信号R1、R2のオフセットを、パターンP6=(3、1)としている。また、その他の行でも同様に、パターンP1〜P6を6行ごとに繰り返している。すなわち、制御方法M4では、前後の行間で参照信号R1、R2のオフセットの一方を変化させると共に、参照信号R1、R2のオフセットの順を逆にして、参照信号R1、R2のパターンを行方向に変化させている。   Next, in the control method M4, the patterns P1 to P3 in FIGS. 1 to 3 and the patterns P4 to P6 (not shown) are repeated every six rows. Specifically, in the i-th row, the offset of the reference signals R1 and R2 is set to the pattern P1 = (1,2). In the next i + 1th row, the offset of the reference signals R1 and R2 is set to pattern P4 = (4, 1). In the next i + 2th row, the offset of the reference signals R1 and R2 is set to pattern P2 = (1, 4). In the next i + 3th row, the offset of the reference signals R1, R2 is set to pattern P3 = (2, 1). In the next i + 4th row, the offset of the reference signals R1 and R2 is set to pattern P5 = (1, 3). In the next i + 5th row, the offset of the reference signals R1, R2 is set to pattern P6 = (3, 1). Similarly, the patterns P1 to P6 are repeated every six rows in the other rows. That is, in the control method M4, one of the offsets of the reference signals R1 and R2 is changed between the preceding and succeeding rows, and the order of the offsets of the reference signals R1 and R2 is reversed to change the pattern of the reference signals R1 and R2 in the row direction. It is changing.

以上のように、本実施形態では、互いに異なる第1の参照信号(R1)及び第2の参照信号(R2)を少なくとも含む複数の参照信号を生成する複数の参照信号生成回路と、画素信号と参照信号とを列ごとに比較する比較器と、を備えている。そして、第1の参照信号(R1)と第2の参照信号(R2)の少なくとも一方を行間で変化させている。このような構成により、画素信号をAD変換する際のカップリングの影響を低減することが可能な撮像素子、及びその制御方法が提供される。   As described above, in this embodiment, a plurality of reference signal generation circuits that generate a plurality of reference signals including at least the first reference signal (R1) and the second reference signal (R2) that are different from each other, the pixel signal, And a comparator for comparing the reference signal for each column. At least one of the first reference signal (R1) and the second reference signal (R2) is changed between rows. With such a configuration, an imaging device capable of reducing the influence of coupling when the pixel signal is AD converted, and a control method thereof are provided.

なお、参照信号R1、R2のパターンを行方向に変化させる際の変化は、必ずしも周期的である必要はない。例えば、乱数等を用いてランダムに変化するようにしてもよい。また、参照信号R1、R2のパターンを行方向に変化させる際の変化は、必ずしも行単位である必要はなく、例えば、複数行単位で変化させてもよいし、後の第4実施形態で説明するようにフレーム間で変化させてもよい。また、参照信号R1、R2の列方向の同一のパターンを、所定の位相差でずらして行方向に変化させてもよい。   Note that the change in changing the pattern of the reference signals R1 and R2 in the row direction is not necessarily periodic. For example, it may be changed randomly using a random number or the like. Further, the change in changing the pattern of the reference signals R1 and R2 in the row direction is not necessarily in units of rows, and may be changed in units of a plurality of rows, for example, and will be described later in the fourth embodiment. It is also possible to change between frames. Further, the same pattern in the column direction of the reference signals R1 and R2 may be shifted in the row direction by shifting by a predetermined phase difference.

(第2実施形態)
第2実施形態に係る撮像素子及びその制御方法について、図8を用いて説明する。図8は、第2実施形態に係る撮像素子における参照信号R1、R2のパターンを行方向に変化させる制御方法M5〜M6の例を示す図である。本実施形態の撮像素子は、異なる参照信号R1〜R4を生成する4種類の参照信号生成回路110を備えている。その他の構成については第1実施形態と同じであるため説明は省略する。
(Second Embodiment)
An image sensor and a control method thereof according to the second embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 8 is a diagram illustrating an example of control methods M5 to M6 for changing the pattern of the reference signals R1 and R2 in the row direction in the image sensor according to the second embodiment. The image sensor of this embodiment includes four types of reference signal generation circuits 110 that generate different reference signals R1 to R4. Since other configurations are the same as those of the first embodiment, description thereof is omitted.

制御方法M5では、パターンP7とパターンP8を行方向に交互に繰り返している。ここで、パターンP7、P8は、参照信号R1〜R4からなる図8に示す所定のパターンである。具体的には、第i行では、参照信号R1〜R4のオフセットを、パターンP7=(1、2、3、4)としている。次の第i+1行では、参照信号R1〜R4のオフセットを、パターンP8=(4、3、2、1)としている。また、その他の行でも同様に、パターンP7とパターンP8を交互に繰り返している。すなわち、制御方法M5では、前後の行間で参照信号R1〜R4のオフセットの順を逆にして、参照信号R1〜R4のパターンを行方向に変化させている。   In the control method M5, the pattern P7 and the pattern P8 are alternately repeated in the row direction. Here, the patterns P7 and P8 are the predetermined patterns shown in FIG. 8 including the reference signals R1 to R4. Specifically, in the i-th row, the offset of the reference signals R1 to R4 is set to pattern P7 = (1, 2, 3, 4). In the next i + 1th row, the offset of the reference signals R1 to R4 is set to pattern P8 = (4, 3, 2, 1). Similarly, the pattern P7 and the pattern P8 are alternately repeated in the other rows. That is, in the control method M5, the pattern of the reference signals R1 to R4 is changed in the row direction by reversing the order of the offsets of the reference signals R1 to R4 between the previous and next rows.

次に、制御方法M6では、パターンP9〜P14を6行ごとに繰り返している。ここで、パターンP9〜P14は、参照信号R1〜R4からなる図8に示す所定のパターンである。具体的には、第i行では、参照信号R1〜R4のオフセットを、パターンP9=(1、2、3、4)としている。次の第i+1行では、参照信号R1〜R4のオフセットを、パターンP10=(3、4、1、2)としている。次の第i+2行では、参照信号R1〜R4のオフセットを、パターンP11=(2、1、4、3)としている。次の第i+3行では、参照信号R1〜R4のオフセットを、パターンP12=(4、3、2、1)としている。次の第i+4行では、参照信号R1〜R4のオフセットを、パターンP13=(1、3、2、4)としている。次の第i+5行では、参照信号R1〜R4のオフセットを、パターンP14=(4、2、3、1)としている。また、その他の行でも同様に、パターンP9〜P14を6行ごとに繰り返している。すなわち、制御方法M6では、パターンP9〜P14における参照信号R1〜R4のうちの少なくとも半分の参照信号のオフセットを、前後の行間で、オフセットの最大変化量(=4)の半分以上変化させている。   Next, in the control method M6, the patterns P9 to P14 are repeated every six rows. Here, the patterns P9 to P14 are the predetermined patterns shown in FIG. 8 including the reference signals R1 to R4. Specifically, in the i-th row, the offset of the reference signals R1 to R4 is a pattern P9 = (1, 2, 3, 4). In the next i + 1th row, the offset of the reference signals R1 to R4 is set to pattern P10 = (3, 4, 1, 2). In the next i + 2th row, the offset of the reference signals R1 to R4 is set to pattern P11 = (2, 1, 4, 3). In the next i + 3th row, the offset of the reference signals R1 to R4 is set to pattern P12 = (4, 3, 2, 1). In the next i + 4th row, the offset of the reference signals R1 to R4 is set to pattern P13 = (1, 3, 2, 4). In the next i + 5th row, the offset of the reference signals R1 to R4 is set to pattern P14 = (4, 2, 3, 1). Similarly, the patterns P9 to P14 are repeated every six rows in the other rows. That is, in the control method M6, the offset of the reference signal of at least half of the reference signals R1 to R4 in the patterns P9 to P14 is changed by more than a half of the maximum change amount of the offset (= 4) between the previous and next rows. .

以上のように、本実施形態では、互いに異なる参照信号R1〜R4を生成する複数の参照信号生成回路を備えている。そして、異なる複数の参照信号R1〜R4の列方向のオフセットのパターンを行間で変化させている。これにより、参照信号R1〜R4のオフセットの列方向のパターンの周期がより長くなり、同じタイミングで反転する比較器の数が少なくなるため、カップリングの影響をより低減することができる。なお、図8では、異なる参照信号R1〜R4の種類を4種類としたが、これに限定されない。異なる参照信号の種類は2以上の自然数であればよい。   As described above, the present embodiment includes a plurality of reference signal generation circuits that generate different reference signals R1 to R4. The offset pattern in the column direction of the different reference signals R1 to R4 is changed between the rows. As a result, the period of the pattern in the column direction of the offset of the reference signals R1 to R4 becomes longer, and the number of comparators that are inverted at the same timing is reduced, so that the influence of coupling can be further reduced. In FIG. 8, four types of different reference signals R1 to R4 are used, but the present invention is not limited to this. Different kinds of reference signals may be natural numbers of 2 or more.

また、図8の制御方法M6のように、参照信号R1〜R4のパターンを行方向に変化させる際の周期もより長くすることで、比較器107が同じタイミングで反転する行が少なくなり、カップリングの影響をより低減することができる。   Further, as in the control method M6 in FIG. 8, the period when the pattern of the reference signals R1 to R4 is changed in the row direction is made longer, so that the number of rows in which the comparator 107 is inverted at the same timing is reduced. The influence of the ring can be further reduced.

(第3実施形態)
第3実施形態に係る撮像素子を備えた撮像装置及びその制御方法について、図9及び図10を用いて説明する。図9は、第3実施形態に係る撮像装置1009の構成を概略的に示すブロック図である。本実施形態の撮像装置1009は、撮像素子1000、撮影レンズ1001、レンズ駆動回路1002、全体制御・演算回路1003、AEセンサ1004、メモリ1005、記録回路1006、操作回路1007、及び表示回路1008を備えて構成される。
(Third embodiment)
An imaging apparatus including an imaging device according to the third embodiment and a control method thereof will be described with reference to FIGS. 9 and 10. FIG. 9 is a block diagram schematically showing the configuration of the imaging apparatus 1009 according to the third embodiment. An imaging apparatus 1009 of this embodiment includes an imaging device 1000, a photographing lens 1001, a lens driving circuit 1002, an overall control / arithmetic circuit 1003, an AE sensor 1004, a memory 1005, a recording circuit 1006, an operation circuit 1007, and a display circuit 1008. Configured.

撮影レンズ1001は、被写体の光学像を撮像素子1000に結像させる。レンズ駆動回路1002は、フォーカス制御等のために撮影レンズ1001を駆動する。撮像素子1000は、図1に示した第1〜第2実施形態の撮像素子であって、光学像を撮像して出力する。メモリ1005は、撮像素子1000が出力した画像データ等を一時的に記憶する。記録回路1006は、着脱可能な半導体メモリ等であって、画像データを記録する。操作回路1007は、撮影者による操作を操作部材により受け付ける。表示回路1008は、各種情報や撮影画像を表示する。全体制御・演算回路1003は、各種演算処理を行うと共に撮像装置全体を制御する。   The taking lens 1001 forms an optical image of a subject on the image sensor 1000. A lens driving circuit 1002 drives the photographing lens 1001 for focus control and the like. The image sensor 1000 is the image sensor according to the first or second embodiment shown in FIG. 1, and captures and outputs an optical image. The memory 1005 temporarily stores image data output from the image sensor 1000. The recording circuit 1006 is a detachable semiconductor memory or the like, and records image data. The operation circuit 1007 receives an operation by the photographer using an operation member. The display circuit 1008 displays various information and captured images. The overall control / arithmetic circuit 1003 performs various arithmetic processes and controls the entire imaging apparatus.

AEセンサ1004は、被写体の明暗や色を識別できる多分割センサであって、本実施形態では、AEセンサ1004を用いて光学像の明暗差を検出する。そして、検出した被写体の列方向の光学像の明暗差に応じて、参照信号のオフセットを決定する。この際、光学像の列方向の明暗差は、被写体の光学像の輝度の最大値と最小値の差として求めてもよいし、光学像の輝度の分散値として求めてもよい。   The AE sensor 1004 is a multi-division sensor that can identify the lightness and darkness and color of the subject. In the present embodiment, the AE sensor 1004 detects the lightness and darkness difference of the optical image. Then, an offset of the reference signal is determined in accordance with the detected contrast of the optical image in the column direction of the subject. At this time, the light-dark difference in the column direction of the optical image may be obtained as a difference between the maximum value and the minimum value of the luminance of the optical image of the subject, or may be obtained as a variance value of the luminance of the optical image.

図10は、第3実施形態に係る撮像素子の制御方法を示すフローチャートである。ステップS101において、AEセンサ1004は、被写体の光学像の明暗差を検出する。ステップS102において、検出した明暗差が所定の閾値以上である場合(Yes)は、ステップS103に進み、所定の閾値未満である場合(No)はステップS104に進む。   FIG. 10 is a flowchart illustrating a method for controlling the image sensor according to the third embodiment. In step S101, the AE sensor 1004 detects the contrast of the optical image of the subject. In step S102, when the detected contrast is equal to or greater than the predetermined threshold (Yes), the process proceeds to step S103, and when it is less than the predetermined threshold (No), the process proceeds to step S104.

ステップS103において、全体制御・演算回路1003は、参照信号R1〜R4のオフセットを行方向に変化させることを決定する。そして、ステップS105において、被写体の明暗差に応じて、参照信号R1〜R4のオフセットを行方向に変化させるための制御方法を決定する。そして、ステップS106に進む。一方、ステップS104においては、全体制御・演算回路1003は、参照信号R1〜R4のオフセットを行方向に変化させないことを決定する。そして、ステップS106に進む。   In step S103, the overall control / arithmetic circuit 1003 determines to change the offset of the reference signals R1 to R4 in the row direction. In step S105, a control method for changing the offsets of the reference signals R1 to R4 in the row direction according to the contrast of the subject is determined. Then, the process proceeds to step S106. On the other hand, in step S104, the overall control / arithmetic circuit 1003 determines not to change the offsets of the reference signals R1 to R4 in the row direction. Then, the process proceeds to step S106.

ステップS106において、撮像素子1000は、画素信号の読み出しを行う。ステップS107において、読み出した画素信号に対して所定の画像処理を実施し、得られた画像を表示回路1008に表示、又は記録回路1006に出力して撮影を終了する。   In step S106, the image sensor 1000 reads out a pixel signal. In step S107, predetermined image processing is performed on the read pixel signal, and the obtained image is displayed on the display circuit 1008 or output to the recording circuit 1006, and the photographing is finished.

以上のように、本実施形態では、上述の撮像素子と、光学像の明暗差を検出するAEセンサとを備えている。そして、AEセンサにより検出した明暗差に応じて、参照信号のオフセットを決定している。このような構成により、画素信号をAD変換する際のカップリングの影響を低減することが可能な撮像素子、撮像装置、及び撮像素子の制御方法が提供される。   As described above, the present embodiment includes the above-described imaging device and the AE sensor that detects the light / dark difference of the optical image. Then, the offset of the reference signal is determined according to the light / dark difference detected by the AE sensor. With such a configuration, an imaging device, an imaging device, and an imaging device control method capable of reducing the influence of coupling when the pixel signal is AD-converted are provided.

(第4実施形態)
第4実施形態に係る撮像素子及びその制御方法について図11を用いて説明する。先の第1実施形態では、参照信号R1、R2のオフセットを行間で変化させた。これに対し、本実施形態では、参照信号R1、R2のオフセットをフレーム間で変化させる。その他については概ね第1実施形態と同じであるため説明は省略する。
(Fourth embodiment)
An imaging device and a control method thereof according to the fourth embodiment will be described with reference to FIG. In the first embodiment, the offsets of the reference signals R1 and R2 are changed between rows. On the other hand, in this embodiment, the offsets of the reference signals R1 and R2 are changed between frames. Since others are generally the same as those in the first embodiment, description thereof is omitted.

図11は、第4実施形態に係る撮像素子における参照信号R1、R2のオフセットをフレーム間で変化させる制御方法M7〜M10の例を示す図である。図11に示す制御方法M7〜M10は、先の第1実施形態の図7に示した制御方法M1〜M4の参照信号R1、R2のオフセットを、行間ではなく、前後のフレーム間で変化させている。これに伴い、図11には、図7に示した行番号iの代わりにフレーム番号kを表記している。   FIG. 11 is a diagram illustrating an example of control methods M7 to M10 for changing the offsets of the reference signals R1 and R2 in the imaging device according to the fourth embodiment between frames. In the control methods M7 to M10 shown in FIG. 11, the offsets of the reference signals R1 and R2 of the control methods M1 to M4 shown in FIG. 7 of the first embodiment are changed not between the rows but between the preceding and following frames. Yes. Accordingly, FIG. 11 shows the frame number k instead of the row number i shown in FIG.

これにより、例えば、同一の被写体の光学像を重ね合わせる多重露出撮影やHDR(High Dynamic Range)撮影において、カップリングによる影響の重畳を抑制することが可能となる。なお、同様に、先の第1実施形態の図8に示した3以上の参照信号生成回路110を備えた構成でも、参照信号のオフセットをフレーム間で変化させることは可能である。更に参照信号のオフセットを、行間及びフレーム間の両方で変化させてもよい。   Thereby, for example, in multiple exposure photography or HDR (High Dynamic Range) photography in which optical images of the same subject are superimposed, it is possible to suppress the superposition of influences due to coupling. Similarly, even in a configuration including three or more reference signal generation circuits 110 shown in FIG. 8 of the first embodiment, the offset of the reference signal can be changed between frames. Further, the offset of the reference signal may be changed both between rows and between frames.

以上のように、本実施形態では、互いに異なる第1の参照信号(R1)及び第2の参照信号(R2)を少なくとも含む複数の参照信号を生成する複数の参照信号生成回路と、画素信号と参照信号とを列ごとに比較する比較器と、を備えている。そして、第1の参照信号(R1)と第2の参照信号(R2)の少なくとも一方をフレーム間で変化させている。このような構成により、多重露出撮影やHDR撮影等において、カップリングによる影響の重畳を抑制することが可能となる。   As described above, in this embodiment, a plurality of reference signal generation circuits that generate a plurality of reference signals including at least the first reference signal (R1) and the second reference signal (R2) that are different from each other, the pixel signal, And a comparator for comparing the reference signal for each column. At least one of the first reference signal (R1) and the second reference signal (R2) is changed between frames. With such a configuration, it is possible to suppress superposition of influence due to coupling in multiple exposure photography, HDR photography, and the like.

(その他の実施形態)
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このような構成に限定されるものではない。
(Other embodiments)
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 is applicable is not limited to such a configuration.

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。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.

例えば、参照信号R1、R2の出力開始時刻を遅らせることは、読み出し時間の増加や撮像素子の暗電流に対するマージンを圧迫しかねない。また、高ISO感度ほど撮像素子のノイズが大きくなるため、比較器107におけるカップリングのノイズは相対的に目立たなくなる。従って、本発明は、低ISO感度や多重露出撮影の場合に限定して実施するようにしてもよい。また、上述の各実施形態は、組み合わせて適用することも可能である。   For example, delaying the output start times of the reference signals R1 and R2 may increase the readout time and reduce the margin for the dark current of the image sensor. Further, since the noise of the image sensor increases as the ISO sensitivity increases, the coupling noise in the comparator 107 becomes relatively inconspicuous. Therefore, the present invention may be implemented only in the case of low ISO sensitivity or multiple exposure shooting. The above-described embodiments can be applied in combination.

100 :画素アレイ
101 :画素
104 :垂直走査回路
105 :垂直信号線
106 :列回路
107 :比較器
108 :カウンタ
109 :ラッチ
110 :参照信号生成回路
117 :タイミングジェネレータ
118 :水平走査回路
119 :水平信号線
120 :信号処理回路
1000 :撮像素子
1001 :撮影レンズ
1004 :AEセンサ
100: pixel array 101: pixel 104: vertical scanning circuit 105: vertical signal line 106: column circuit 107: comparator 108: counter 109: latch 110: reference signal generating circuit 117: timing generator 118: horizontal scanning circuit 119: horizontal signal Line 120: Signal processing circuit 1000: Image sensor 1001: Shooting lens 1004: AE sensor

Claims (16)

画素信号を出力する画素が行列状に配置された画素アレイと、
互いに異なる第1の参照信号及び第2の参照信号を少なくとも含む複数の参照信号を生成する複数の参照信号生成回路と、
前記画素信号と前記参照信号とを列ごとに比較する比較器であって、前記第1の参照信号を入力する第1の比較器と、前記第2の参照信号を入力する第2の比較器と、
を備え、
前記第1の参照信号と前記第2の参照信号の少なくとも一方を、行間又はフレーム間で変化させる
ことを特徴とする撮像素子。
A pixel array in which pixels that output pixel signals are arranged in a matrix;
A plurality of reference signal generation circuits for generating a plurality of reference signals including at least a first reference signal and a second reference signal different from each other;
A comparator for comparing the pixel signal and the reference signal for each column, the first comparator for inputting the first reference signal, and the second comparator for inputting the second reference signal. When,
With
An image sensor, wherein at least one of the first reference signal and the second reference signal is changed between rows or frames.
前記第1の参照信号と前記第2の参照信号は、互いに出力開始タイミングが異なる
ことを特徴とする請求項1に記載の撮像素子。
The image sensor according to claim 1, wherein the first reference signal and the second reference signal have different output start timings.
前記第1の参照信号と前記第2の参照信号は、互いに基準レベルが異なる
ことを特徴とする請求項1に記載の撮像素子。
The imaging device according to claim 1, wherein the first reference signal and the second reference signal have different reference levels.
前記第1の参照信号と前記第2の参照信号はランプ信号であって、互いに時間変化の傾きが異なる
ことを特徴とする請求項1に記載の撮像素子。
The imaging device according to claim 1, wherein the first reference signal and the second reference signal are ramp signals, and have different slopes of change with time.
前記第1の参照信号と前記第2の参照信号の少なくとも一方を、行間及びフレーム間の両方で変化させる
ことを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の撮像素子。
5. The image sensor according to claim 1, wherein at least one of the first reference signal and the second reference signal is changed both between rows and between frames. 6.
前記第1の参照信号と前記第2の参照信号の少なくとも一方を、行間又はフレーム間でランダムに変化させる
ことを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載の撮像素子。
6. The image sensor according to claim 1, wherein at least one of the first reference signal and the second reference signal is randomly changed between rows or frames. 6.
前記第1の参照信号と前記第2の参照信号の少なくとも一方を、前後の行間又は前後のフレーム間で変化させる
ことを特徴とする請求項1から6のいずれか1項に記載の撮像素子。
The image sensor according to any one of claims 1 to 6, wherein at least one of the first reference signal and the second reference signal is changed between front and rear rows or front and rear frames.
複数の前記参照信号の列方向のオフセットのパターンを、行間又はフレーム間で変化させる
ことを特徴とする請求項1から7のいずれか1項に記載の撮像素子。
The image sensor according to any one of claims 1 to 7, wherein a plurality of reference signal offset patterns in a column direction are changed between rows or frames.
前記パターンにおける前記参照信号のオフセットの順を、前後の行間又は前後のフレーム間で逆にする
ことを特徴とする請求項8に記載の撮像素子。
The imaging device according to claim 8, wherein the order of the offset of the reference signal in the pattern is reversed between the front and rear rows or the front and rear frames.
前記パターンにおける複数の前記参照信号のうちの少なくとも半分の前記参照信号のオフセットを、前後の行間又は前後のフレーム間で、オフセットの最大変化量の半分以上変化させる
ことを特徴とする請求項8又は9に記載の撮像素子。
The offset of the reference signal of at least half of the plurality of reference signals in the pattern is changed by more than half of the maximum offset change amount between the preceding and following rows or the preceding and following frames. The imaging device according to 9.
前記画素はカラーフィルタを有し、
前記カラーフィルタの分光透過率に応じて、前記参照信号のオフセットを決定する
ことを特徴とする請求項8から10のいずれか1項に記載の撮像素子。
The pixel has a color filter;
The image sensor according to any one of claims 8 to 10, wherein an offset of the reference signal is determined in accordance with a spectral transmittance of the color filter.
請求項1から11のいずれか1項に記載の撮像素子と、
光学像の明暗差を検出するAEセンサと、
を備え、前記AEセンサにより検出した前記明暗差に応じて、前記第1の参照信号のオフセット及び前記第2の参照信号のオフセットを決定する
ことを特徴とする撮像装置。
The imaging device according to any one of claims 1 to 11,
An AE sensor that detects a difference in brightness of an optical image;
And an offset of the first reference signal and an offset of the second reference signal are determined in accordance with the brightness difference detected by the AE sensor.
前記AEセンサにより検出した前記明暗差が所定の閾値以上である場合に、前記第1の参照信号と前記第2の参照信号の少なくとも一方を、行間又はフレーム間で変化させる
ことを特徴とする請求項12に記載の撮像装置。
The at least one of the first reference signal and the second reference signal is changed between rows or frames when the brightness difference detected by the AE sensor is equal to or greater than a predetermined threshold value. Item 13. The imaging device according to Item 12.
画素信号を出力する画素が行列状に配置された画素アレイと、
互いに異なる第1の参照信号及び第2の参照信号を少なくとも含む複数の参照信号を生成する複数の参照信号生成回路と、
前記画素信号と前記参照信号とを列ごとに比較する比較器であって、前記第1の参照信号を入力する第1の比較器と、前記第2の参照信号を入力する第2の比較器と、
を備えた撮像素子の制御方法であって、
前記第1の参照信号と前記第2の参照信号の少なくとも一方を、行間又はフレーム間で変化させるステップを有する
ことを特徴とする撮像素子の制御方法。
A pixel array in which pixels that output pixel signals are arranged in a matrix;
A plurality of reference signal generation circuits for generating a plurality of reference signals including at least a first reference signal and a second reference signal different from each other;
A comparator for comparing the pixel signal and the reference signal for each column, the first comparator for inputting the first reference signal, and the second comparator for inputting the second reference signal. When,
A method for controlling an imaging device comprising:
A method of controlling an image sensor, comprising: changing at least one of the first reference signal and the second reference signal between rows or frames.
画素信号を出力する画素が行列状に配置された画素アレイと、
互いに異なる第1の参照信号及び第2の参照信号を少なくとも含む複数の参照信号を生成する複数の参照信号生成回路と、
前記画素信号と前記参照信号とを列ごとに比較する比較器であって、前記第1の参照信号を入力する第1の比較器と、前記第2の参照信号を入力する第2の比較器と、
を備えた撮像素子において、コンピュータを、
前記第1の参照信号と前記第2の参照信号の少なくとも一方を、行間又はフレーム間で変化させる手段
として機能させることを特徴とするプログラム。
A pixel array in which pixels that output pixel signals are arranged in a matrix;
A plurality of reference signal generation circuits for generating a plurality of reference signals including at least a first reference signal and a second reference signal different from each other;
A comparator for comparing the pixel signal and the reference signal for each column, the first comparator for inputting the first reference signal, and the second comparator for inputting the second reference signal. When,
In an imaging device comprising:
A program for causing at least one of the first reference signal and the second reference signal to function as means for changing between rows or frames.
請求項15に記載のプログラムを記録したコンピュータが読み取り可能な記憶媒体。   A computer-readable storage medium storing the program according to claim 15.
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