JP2019097101A - Solid state image pickup device and imaging system - Google Patents

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優 有嶋
Masaru Arishima
優 有嶋
和男 山崎
Kazuo Yamazaki
和男 山崎
和樹 大下内
Kazuki Oshitauchi
和樹 大下内
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Abstract

To provide a solid state image pickup device capable of reducing deterioration of an image quality due to a reset operation of a photoelectric conversion part during a non-accumulation period of an imaging scanning and a focus detection scanning.SOLUTION: The solid state image pickup device comprises: a plurality of pixels which is arranged so as to structure a plurality of pixel rows, and includes a plurality of photoelectric conversion parts, a holding part, an amplification part outputting a pixel signal based on an amount of an electric charge held by the holding part, and a reset part resetting each photoelectric conversion part; and a scanning circuit performing a reset operation of each photoelectric conversion part and a reading operation of the pixel signal based on the electric charge occurred in the photoelectric conversion part in each pixel row. Each of the plurality of pixel rows includes at least one pixel row, and structures a plurality of unit pixel rows setting the holding part as a unit. The scanning circuit executes the reset operation so that a timing of a start of the reset operation in each of the plurality of pixel rows is not overlapped with the period when performing the reading operation in the pixel row belonging to the adjacent unit pixel row of the unit pixel row to which the pixel row in which the reset operation is performed belongs.SELECTED DRAWING: Figure 10

Description

本発明は、固体撮像装置及び撮像システムに関する。   The present invention relates to a solid-state imaging device and an imaging system.

ビデオカメラや電子スチルカメラなどの撮像システムにおいて、撮影時のフォーカス(ピント、焦点)調整を自動的に行うオートフォーカス(AF)機能が広く普及している。AF機能を備えた装置としては、撮像信号と焦点検出用信号の両方の取得が可能な撮像装置が知られている。   2. Description of the Related Art In an imaging system such as a video camera or an electronic still camera, an auto focus (AF) function of automatically performing focus (focus, focus) adjustment at the time of shooting is widely used. As an apparatus having an AF function, an imaging apparatus capable of acquiring both an imaging signal and a signal for focus detection is known.

特許文献1には、撮像用に行を間引いて走査する撮像走査と、焦点検出用に撮像走査で走査されていない行の少なくとも一部を走査する焦点検出走査とを行うことにより、撮像信号と焦点検出用信号との両方を取得する撮像装置が記載されている。また、特許文献1には、撮像走査行及び焦点検出走査行の非蓄積期間に光電変換部をリセットすることで画質を向上できることが記載されている。   In Patent Document 1, an imaging signal is obtained by performing imaging scanning that thins and scans rows for imaging, and focus detection scanning that scans at least a part of a row that is not scanned by imaging scanning for focus detection. An imaging device is described which acquires both a focus detection signal. Further, Patent Document 1 describes that the image quality can be improved by resetting the photoelectric conversion unit in the non-accumulation period of the imaging scanning line and the focus detection scanning line.

特開2016−116214号公報JP, 2016-116214, A

しかしながら、特許文献1に記載のように撮像走査行及び焦点検出走査行の非蓄積期間に光電変換部のリセット動作を行う場合、その態様によっては画質の劣化が生じることがあった。   However, when the reset operation of the photoelectric conversion unit is performed in the non-accumulation period of the imaging scanning line and the focus detection scanning line as described in Patent Document 1, the image quality may be deteriorated depending on the mode.

本発明の目的は、撮像走査行及び焦点検出走査行の非蓄積期間における光電変換部のリセット動作による画質の劣化を低減しうる固体撮像装置を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a solid-state imaging device capable of reducing deterioration in image quality due to a reset operation of a photoelectric conversion unit in a non-accumulation period of an imaging scanning line and a focus detection scanning line.

本発明の一観点によれば、複数の画素行を構成するように配され、各々が、光電変換により電荷を生成する複数の光電変換部と、前記複数の光電変換部のいずれかで生じた電荷を保持する保持部と、前記保持部が保持する電荷の量に基づく画素信号を出力する増幅部と、前記光電変換部をリセットするリセット部と、を含む複数の画素と、前記複数の画素に対して、前記画素行ごとに、前記画素の前記光電変換部のリセット動作と、前記光電変換部で生じた電荷を前記保持部へ転送する電荷転送を含み、前記光電変換部で生じた電荷に基づく画素信号の読み出し動作とを行う走査回路と、を有し、前記複数の画素行は、少なくとも1つの画素行をそれぞれが含み、前記保持部を単位とする複数の単位画素行を構成し、前記走査回路は、前記複数の画素行のそれぞれにおける前記リセット動作の開始のタイミングが、当該リセット動作が行われる画素行の属する単位画素行の隣の単位画素行に属する画素行において前記読み出し動作が行われる期間と重ならないように、前記リセット動作を実行する固体撮像装置が提供される。   According to one aspect of the present invention, a plurality of pixel rows are arranged, each of the plurality of photoelectric conversion units generating charges by photoelectric conversion, and one of the plurality of photoelectric conversion units A plurality of pixels including a holding unit that holds a charge, an amplification unit that outputs a pixel signal based on an amount of the charge held by the holding unit, and a reset unit that resets the photoelectric conversion unit; And the charge transfer for transferring the charge generated in the photoelectric conversion unit to the holding unit, and the charge generated in the photoelectric conversion unit for each of the pixel rows. And a plurality of pixel rows each including at least one pixel row, and forming a plurality of unit pixel rows in units of the holding unit. , The scanning circuit The timing of the start of the reset operation in each of the pixel rows does not overlap with the period in which the read operation is performed in the pixel row belonging to the unit pixel row next to the unit pixel row to which the pixel row subject to the reset operation belongs. According to another aspect of the present invention, there is provided a solid state imaging device for performing the reset operation.

本発明によれば、撮像走査行及び焦点検出走査行の非蓄積期間における光電変換部のリセット動作による画質の劣化を低減することができる。   According to the present invention, it is possible to reduce the deterioration of the image quality due to the reset operation of the photoelectric conversion unit in the non-accumulation period of the imaging scanning line and the focus detection scanning line.

第1実施形態による固体撮像装置の概略構成を示すブロック図である。It is a block diagram showing a schematic structure of a solid-state imaging device by a 1st embodiment. 第1実施形態による固体撮像装置の単位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 unit pixel of a solid imaging device by a 1st embodiment. 第1実施形態による固体撮像装置における撮像光学系の概念図である。It is a conceptual diagram of the imaging optical system in the solid-state imaging device by 1st Embodiment. 第1実施形態による固体撮像装置の垂直走査回路の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the vertical scanning circuit of the solid-state imaging device by 1st Embodiment. 第1実施形態による固体撮像装置の駆動方法における各画素行の動作を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows operation | movement of each pixel line in the drive method of the solid-state imaging device by 1st Embodiment. 第1実施形態による固体撮像装置の駆動方法における撮像走査及びAF走査のタイミングを示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the timing of the imaging scan in the drive method of the solid-state imaging device by 1st Embodiment, and AF scan. リセット動作、撮像行の読み出し動作及びAF行の読み出し動作を示すタイミングチャートである。5 is a timing chart showing a reset operation, an imaging row reading operation, and an AF row reading operation. 第1実施形態による固体撮像装置の駆動方法における各画素行の動作を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows operation | movement of each pixel line in the drive method of the solid-state imaging device by 1st Embodiment. 参考例による固体撮像装置の駆動方法を示すタイミングチャートである。It is a timing chart which shows the drive method of the solid-state imaging device by a reference example. 第1実施形態による固体撮像装置の駆動方法を示すタイミングチャートである。It is a timing chart which shows the drive method of the solid-state imaging device by a 1st embodiment. 第2実施形態による固体撮像装置の単位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 unit pixel of the solid-state imaging device by 2nd Embodiment. 第2実施形態による固体撮像装置の駆動方法における各画素行の動作を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows operation | movement of each pixel row in the drive method of the solid-state imaging device by 2nd Embodiment. 第2実施形態による固体撮像装置の駆動方法における撮像走査及びAF走査のタイミングを示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the timing of the imaging scan in the drive method of the solid-state imaging device by 2nd Embodiment, and AF scan. 第2実施形態による固体撮像装置の駆動方法における各画素行の動作を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows operation | movement of each pixel row in the drive method of the solid-state imaging device by 2nd Embodiment. 第2実施形態による固体撮像装置の駆動方法を示すタイミングチャートである。It is a timing chart which shows the drive method of the solid-state imaging device by a 2nd embodiment. 第3実施形態による固体撮像装置の駆動方法における撮像走査及びAF走査のタイミングを示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the timing of the imaging scan in the drive method of the solid-state imaging device by 3rd Embodiment, and AF scan. 第3実施形態による固体撮像装置の駆動方法における撮像走査及びAF走査のタイミングを示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the timing of the imaging scan in the drive method of the solid-state imaging device by 3rd Embodiment, and AF scan. 参考例による固体撮像装置の駆動方法を示すタイミングチャートである。It is a timing chart which shows the drive method of the solid-state imaging device by a reference example. 第2実施形態による固体撮像装置の駆動方法を示すタイミングチャートである。It is a timing chart which shows the drive method of the solid-state imaging device by a 2nd embodiment. 第4実施形態による撮像システムの概略構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows schematic structure of the imaging system by 4th Embodiment. 第5実施形態による撮像システム及び移動体の構成例を示す図である。It is a figure showing an example of composition of an imaging system by a 5th embodiment, and a mobile.

[第1実施形態]
本発明の第1実施形態による固体撮像装置及びその駆動方法について、図1乃至図10を用いて説明する。
First Embodiment
A solid-state imaging device and a method of driving the same according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

はじめに、本実施形態による固体撮像装置の構造について、図1乃至図4を用いて説明する。図1は、本実施形態による固体撮像装置の概略構成を示すブロック図である。図2は、本実施形態による固体撮像装置の単位画素の構成例を示す回路図である。図3は、本実施形態による固体撮像装置における撮像光学系の概念図である。図4は、本実施形態による固体撮像装置の垂直走査回路の構成例を示す図である。   First, the structure of the solid-state imaging device according to the present embodiment will be described using FIGS. 1 to 4. FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a solid-state imaging device according to the present embodiment. FIG. 2 is a circuit diagram showing a configuration example of a unit pixel of the solid-state imaging device according to the present embodiment. FIG. 3 is a conceptual view of an imaging optical system in the solid-state imaging device according to the present embodiment. FIG. 4 is a view showing a configuration example of the vertical scanning circuit of the solid-state imaging device according to the present embodiment.

本実施形態による固体撮像装置100は、図1に示すように、画素領域10と、垂直走査回路20と、列読み出し回路30と、水平走査回路40と、出力回路50と、制御回路60とを有している。   As shown in FIG. 1, the solid-state imaging device 100 according to the present embodiment includes a pixel area 10, a vertical scanning circuit 20, a column readout circuit 30, a horizontal scanning circuit 40, an output circuit 50, and a control circuit 60. Have.

画素領域10には、複数行及び複数列に渡ってマトリクス状に配された複数の単位画素12が設けられている。図1には、単位画素行V1から単位画素行Vnまでのn個の単位画素行を含む画素領域10を示している。それぞれの単位画素行は、行方向に1列に配された複数の単位画素12を含む。画素領域10に配される画素アレイの行数及び列数は、特に限定されるものではない。また、画素領域10には、撮像信号や焦点検出用信号を検出する単位画素12のほかに、遮光されたオプティカルブラック画素や信号を出力しないダミー画素等の他の画素(図示せず)が配置されていてもよい。   The pixel area 10 is provided with a plurality of unit pixels 12 arranged in a matrix over a plurality of rows and a plurality of columns. FIG. 1 shows a pixel area 10 including n unit pixel rows from unit pixel row V1 to unit pixel row Vn. Each unit pixel row includes a plurality of unit pixels 12 arranged in one column in the row direction. The number of rows and the number of columns of the pixel array arranged in the pixel area 10 are not particularly limited. In addition to the unit pixels 12 for detecting imaging signals and focus detection signals, other pixels (not shown) such as light-shielded optical black pixels and dummy pixels that do not output signals are disposed in the pixel area 10. It may be done.

画素領域10の画素アレイの各単位画素行には、第1の方向(図1において横方向、一例では水平方向)に延在して、制御線14が配されている。制御線14は、第1の方向に並ぶ単位画素12にそれぞれ接続され、これら単位画素12に共通の信号線をなしている。本明細書では、制御線14の延在する第1の方向を、行方向と表記することがある。また、画素領域10の画素アレイの各列には、第1の方向と交差する第2の方向(図1において縦方向、一例では垂直方向)に延在して、出力線16が配されている。出力線16は、第2の方向に並ぶ単位画素12にそれぞれ接続され、これら単位画素12に共通の信号線をなしている。本明細書では、出力線16の延在する第2の方向を、列方向と表記することがある。   A control line 14 is disposed on each unit pixel row of the pixel array of the pixel area 10 so as to extend in a first direction (horizontal direction in FIG. 1, in one example, horizontal direction). The control lines 14 are respectively connected to the unit pixels 12 arranged in the first direction, and a signal line common to the unit pixels 12 is formed. In the present specification, the first direction in which the control line 14 extends may be referred to as a row direction. Further, in each column of the pixel array of the pixel area 10, the output line 16 is disposed so as to extend in a second direction (vertical direction in FIG. 1, an example vertical direction in FIG. 1) intersecting the first direction. There is. The output lines 16 are respectively connected to the unit pixels 12 arranged in the second direction, and a signal line common to the unit pixels 12 is formed. In the present specification, the second direction in which the output line 16 extends may be referred to as the column direction.

各単位画素行の制御線14は、垂直走査回路20に接続されている。垂直走査回路20は、単位画素12から画素信号を読み出す際に単位画素12内の読み出し回路を駆動するための制御信号を、制御線14を介して単位画素12に供給する回路部である。各列の出力線16の一端は、列読み出し回路30に接続されている。単位画素12から読み出された画素信号は、出力線16を介して列読み出し回路30に入力される。列読み出し回路30は、単位画素12から読み出された画素信号に対して所定の信号処理、例えば増幅処理やAD変換処理等の信号処理を実施する回路部である。列読み出し回路30は、差動増幅回路、サンプルホールド回路、AD変換回路等を含み得る。   The control line 14 of each unit pixel row is connected to the vertical scanning circuit 20. The vertical scanning circuit 20 is a circuit unit that supplies a control signal for driving a readout circuit in the unit pixel 12 to the unit pixel 12 via the control line 14 when reading out a pixel signal from the unit pixel 12. One end of the output line 16 of each column is connected to the column readout circuit 30. The pixel signal read out from the unit pixel 12 is input to the column readout circuit 30 via the output line 16. The column readout circuit 30 is a circuit unit that performs predetermined signal processing, such as amplification processing and AD conversion processing, on pixel signals read out from the unit pixels 12. The column readout circuit 30 may include a differential amplifier circuit, a sample hold circuit, an AD converter circuit, and the like.

水平走査回路40は、列読み出し回路30で処理された画素信号を列毎に順次、出力回路50に転送するための制御信号を、列読み出し回路30に供給する回路部である。出力回路50は、バッファアンプ、差動増幅器などから構成され、列読み出し回路30から読み出された画素信号を固体撮像装置100の外部の信号処理部に出力するための回路部である。制御回路60は、垂直走査回路20、列読み出し回路30、水平走査回路40及び出力回路50の動作やそのタイミングを制御する制御信号を供給するための回路部である。制御回路60は、垂直走査回路20、列読み出し回路30、水平走査回路40及び出力回路50の動作やそのタイミングを制御する制御信号の少なくとも一部は、固体撮像装置100の外部から供給してもよい。   The horizontal scanning circuit 40 is a circuit unit that supplies control signals for transferring the pixel signals processed by the column readout circuit 30 sequentially to the output circuit 50 for each column to the column readout circuit 30. The output circuit 50 includes a buffer amplifier, a differential amplifier, and the like, and is a circuit unit for outputting the pixel signal read from the column readout circuit 30 to a signal processing unit outside the solid-state imaging device 100. The control circuit 60 is a circuit unit for supplying control signals for controlling the operation of the vertical scanning circuit 20, the column readout circuit 30, the horizontal scanning circuit 40, and the output circuit 50 and the timing thereof. The control circuit 60 supplies at least a part of control signals for controlling the operation of the vertical scanning circuit 20, the column reading circuit 30, the horizontal scanning circuit 40, and the output circuit 50 and the timing thereof from outside the solid-state imaging device 100. Good.

それぞれの単位画素12は、例えば図2に示す回路により構成され得る。図2に示す単位画素12は、光電変換部DA,DBと、転送トランジスタM1A,M1Bと、リセットトランジスタM2と、増幅トランジスタM3と、選択トランジスタM4とを含む。   Each unit pixel 12 can be configured by, for example, the circuit shown in FIG. The unit pixel 12 shown in FIG. 2 includes photoelectric conversion units DA and DB, transfer transistors M1A and M1B, a reset transistor M2, an amplification transistor M3, and a selection transistor M4.

光電変換部DA,DBは、例えばフォトダイオードである。光電変換部DAは、アノードが接地ノードに接続され、カソードが転送トランジスタM1Aのソースに接続されている。光電変換部DBは、アノードが接地ノードに接続され、カソードが転送トランジスタM1Bのソースに接続されている。   The photoelectric conversion units DA, DB are, for example, photodiodes. The photoelectric conversion unit DA has an anode connected to the ground node and a cathode connected to the source of the transfer transistor M1A. The photoelectric conversion unit DB has an anode connected to the ground node and a cathode connected to the source of the transfer transistor M1B.

転送トランジスタM1A,M1Bのドレインは、リセットトランジスタM2のソース及び増幅トランジスタM3のゲートに接続されている。転送トランジスタM1A,M1Bのドレイン、リセットトランジスタM2のソース及び増幅トランジスタM3のゲートの接続ノードは、いわゆるフローティングディフュージョン(FD)ノードである。FDノードが有する容量成分は、光電変換部DA,DBから転送される電荷の保持部として機能するとともに、電荷電圧変換部としても機能する。   The drains of the transfer transistors M1A and M1B are connected to the source of the reset transistor M2 and the gate of the amplification transistor M3. A connection node of the drains of the transfer transistors M1A and M1B, the source of the reset transistor M2, and the gate of the amplification transistor M3 is a so-called floating diffusion (FD) node. The capacitance component of the FD node functions as a holding unit of charges transferred from the photoelectric conversion units DA and DB, and also functions as a charge voltage conversion unit.

リセットトランジスタM2のドレイン及び増幅トランジスタM3のドレインは、電圧VDDを供給する電源ノードに接続されている。増幅トランジスタM3のソースは、選択トランジスタM4のドレインに接続されている。選択トランジスタM4のソースは、出力線16に接続されている。出力線16には、電流源18が接続されている。   The drain of the reset transistor M2 and the drain of the amplification transistor M3 are connected to a power supply node that supplies the voltage VDD. The source of the amplification transistor M3 is connected to the drain of the selection transistor M4. The source of the selection transistor M4 is connected to the output line 16. A current source 18 is connected to the output line 16.

図2に示す単位画素12の場合、制御線14は、転送ゲート信号線TXA,TXB、リセット信号線RES、選択信号線SELを含む。転送ゲート信号線TXAは、転送トランジスタM1Aのゲートに接続される。転送ゲート信号線TXBは、転送トランジスタM1Bのゲートに接続される。リセット信号線RESは、リセットトランジスタM2のゲートに接続される。選択信号線SELは、選択トランジスタM4のゲートに接続される。   In the case of the unit pixel 12 shown in FIG. 2, the control line 14 includes transfer gate signal lines TXA and TXB, a reset signal line RES, and a selection signal line SEL. The transfer gate signal line TXA is connected to the gate of the transfer transistor M1A. The transfer gate signal line TXB is connected to the gate of the transfer transistor M1B. The reset signal line RES is connected to the gate of the reset transistor M2. The selection signal line SEL is connected to the gate of the selection transistor M4.

光電変換部DA,DBは、入射光をその光量に応じた量の電荷に変換(光電変換)するとともに、生じた電荷を蓄積する。転送トランジスタM1Aは、オンすることにより光電変換部DAの電荷をFDノードに転送する。転送トランジスタM1Bは、オンすることにより光電変換部DBの電荷をFDノードに転送する。転送トランジスタM1A,M1Bは、光電変換部DA,DBの電荷をFDノードに転送する電荷転送部を構成する。   The photoelectric conversion units DA and DB convert incident light into charges of an amount according to the light amount (photoelectric conversion), and accumulate the generated charges. The transfer transistor M1A transfers the charge of the photoelectric conversion unit DA to the FD node by being turned on. The transfer transistor M1B transfers the charge of the photoelectric conversion unit DB to the FD node by being turned on. The transfer transistors M1A and M1B constitute a charge transfer unit that transfers the charge of the photoelectric conversion units DA and DB to the FD node.

FDノードは、その容量による電荷電圧変換によって、光電変換部DA,DBから転送された電荷の量に応じた電圧となる。増幅トランジスタM3は、ドレインに電圧VDDが供給され、ソースに選択トランジスタM4を介して電流源18からバイアス電流が供給される構成となっており、ゲートを入力ノードとする増幅部(ソースフォロワ回路)を構成する。これにより増幅トランジスタM3は、FDノードの電圧に基づく信号を、選択トランジスタM4を介して出力線16に出力する。リセットトランジスタM2は、オンすることによりFDノードを電圧VDDに応じた電圧にリセットする。この際、転送トランジスタM1A,M1Bがオンすることにより、光電変換部DA,DBのリセットも可能である。リセットトランジスタM2は、転送トランジスタM1A,M1Bとともに、光電変換部DA,DBをリセットするリセット部を構成する。   The FD node has a voltage corresponding to the amount of charge transferred from the photoelectric conversion units DA and DB by charge-voltage conversion by the capacitance. The amplification transistor M3 has a configuration in which the voltage VDD is supplied to the drain and the bias current is supplied from the current source 18 to the source via the selection transistor M4, and an amplification unit (source follower circuit) having a gate as an input node Configure Thus, the amplification transistor M3 outputs a signal based on the voltage of the FD node to the output line 16 via the selection transistor M4. The reset transistor M2 is turned on to reset the FD node to a voltage corresponding to the voltage VDD. At this time, by turning on the transfer transistors M1A and M1B, reset of the photoelectric conversion units DA and DB is also possible. The reset transistor M2, together with the transfer transistors M1A and M1B, constitutes a reset unit that resets the photoelectric conversion units DA and DB.

光電変換部DA,DBの光入射方向には共通の1つのマイクロレンズMLが配されており、瞳分割された光が光電変換部DAと光電変換部DBとにそれぞれ入射するようになっている。例えば、図3に示すように、光電変換部DA,DBの上にはカラーフィルタCF及びマイクロレンズMLが配されている。撮像レンズの瞳70を通過した光は、マイクロレンズML及びカラーフィルタCFを通過して、光電変換部DA,DBへと入射する。このとき、光電変換部DAには、撮像レンズの瞳70のうちの一部の瞳領域72aを通過した光束が入射するようになっている。また、光電変換部DBには、撮像レンズの瞳70のうちの他の一部の瞳領域72bを通過した光束が入射するようになっている。一例では、光電変換部DAと光電変換部DBとは、行方向に並べて配置される。他の例では、光電変換部DAと光電変換部DBとは、列方向に並べて配置される。   One common micro lens ML is disposed in the light incident direction of the photoelectric conversion units DA and DB, and light divided by the pupil is made to be incident on the photoelectric conversion unit DA and the photoelectric conversion unit DB, respectively. . For example, as shown in FIG. 3, color filters CF and microlenses ML are disposed on the photoelectric conversion units DA and DB. The light having passed through the pupil 70 of the imaging lens passes through the microlens ML and the color filter CF, and enters the photoelectric conversion units DA and DB. At this time, the light flux that has passed through a partial pupil region 72a of the pupil 70 of the imaging lens is incident on the photoelectric conversion unit DA. Further, the light flux that has passed through the other part of the pupil region 72b of the pupil 70 of the imaging lens is incident on the photoelectric conversion unit DB. In one example, the photoelectric conversion units DA and the photoelectric conversion units DB are arranged in the row direction. In another example, the photoelectric conversion units DA and the photoelectric conversion units DB are arranged in the column direction.

光電変換部DAにより取得される被写体像をA像、光電変換部DBにより取得される被写体像をB像とすると、A像とB像との相対位置を検出することで、被写体像のピントずれ量(デフォーカス量)を検出することができる。すなわち、位相差方式の焦点検出が可能になる。また、光電変換部DAで生成された電荷に基づく信号と、光電変換部DBで生成された電荷に基づく信号とを合算した信号は、撮像信号として利用可能である。   Assuming that the subject image acquired by the photoelectric conversion unit DA is the A image and the subject image acquired by the photoelectric conversion unit DB is the B image, the relative position of the A and B images is detected to thereby shift the focus of the object image. The amount (defocus amount) can be detected. That is, it is possible to perform phase difference focus detection. A signal obtained by adding the signal based on the charge generated by the photoelectric conversion unit DA and the signal based on the charge generated by the photoelectric conversion unit DB can be used as an imaging signal.

図4は、垂直走査回路20の任意の第m行の駆動に関わる部分の構成を示す回路図である。なお、図4の説明における1行の単位は、単位画素行ではなく、画素行である。   FIG. 4 is a circuit diagram showing a configuration of a portion related to driving of an arbitrary m-th row of vertical scanning circuit 20. Referring to FIG. The unit of one row in the description of FIG. 4 is not a unit pixel row but a pixel row.

垂直走査回路20は、図4に示すように、デコーダ部22と、画素領域10の画素行毎に設けられた走査回路部24とを有している。走査回路部24は、論理生成部26と、論理生成部26の出力信号や外部信号に応じて単位画素12の制御信号を生成する論理回路とを有している。   As shown in FIG. 4, the vertical scanning circuit 20 has a decoder unit 22 and a scanning circuit unit 24 provided for each pixel row of the pixel area 10. The scanning circuit unit 24 includes a logic generation unit 26 and a logic circuit that generates a control signal of the unit pixel 12 according to an output signal of the logic generation unit 26 or an external signal.

制御回路60は、デコーダ部22及び走査回路部24に、所定の制御信号を供給する。デコーダ部22は、制御回路60から供給された制御信号をもとに行アドレスを選択する。例えば、第m行目の走査回路部24には、デコーダ部22からデコーダ信号DEC[m]が供給される。制御回路60から総ての行の走査回路部24に供給される複数の制御信号のうち、一定の間隔で行の選択を行うための行選択ラッチパルスは、共通配線から各行の走査回路部24へと供給される。   The control circuit 60 supplies a predetermined control signal to the decoder unit 22 and the scanning circuit unit 24. The decoder unit 22 selects a row address based on the control signal supplied from the control circuit 60. For example, the decoder signal DEC [m] is supplied from the decoder unit 22 to the scanning circuit unit 24 in the m-th row. Among the plurality of control signals supplied from the control circuit 60 to the scan circuits 24 of all the rows, the row selection latch pulse for selecting the rows at regular intervals is transmitted from the common wiring to the scan circuit 24 of each row. Supplied to

論理生成部26は、デコーダ部22から供給されるデコーダ信号DEC[m]と制御回路60から供給される行選択ラッチパルスとに応じて、配線111に行選択信号を出力する。走査回路部24は、この行選択信号と外部PSEL信号との論理積をとり、選択信号線SELに供給される制御信号pSEL[m]を生成する。また、走査回路部24は、行選択信号と外部PRESB信号との否定論理積をとり、リセット信号線RESに供給される制御信号pRES[m]を生成する。   The logic generation unit 26 outputs a row selection signal to the wiring 111 in accordance with the decoder signal DEC [m] supplied from the decoder unit 22 and the row selection latch pulse supplied from the control circuit 60. The scanning circuit unit 24 takes the logical product of the row selection signal and the external PSEL signal to generate the control signal pSEL [m] supplied to the selection signal line SEL. Further, the scanning circuit unit 24 takes the NAND of the row selection signal and the external PRESB signal, and generates the control signal pRES [m] supplied to the reset signal line RES.

また、論理生成部26は、デコーダ信号DEC[m]と行選択ラッチパルスとに応じて、配線113,114にそれぞれシャッタ動作用信号を出力する。走査回路部24は、配線113に出力されたシャッタ動作用信号と外部PTXA信号との論理積をとり、制御信号pTXA[m]を生成する。また、走査回路部24は、配線114に出力されたシャッタ動作用信号と外部PTXB信号との論理積をとり、制御信号pTXB[m]を生成する。   Further, the logic generation unit 26 outputs a shutter operation signal to the wirings 113 and 114 in accordance with the decoder signal DEC [m] and the row selection latch pulse. The scanning circuit unit 24 takes a logical product of the shutter operation signal output to the wiring 113 and the external PTXA signal to generate a control signal pTXA [m]. Further, the scanning circuit unit 24 takes the logical product of the shutter operation signal output to the wiring 114 and the external PTXB signal to generate a control signal pTXB [m].

なお、外部PSEL信号、外部PRESB信号、外部PTXA信号及び外部PTXB信号は、制御回路60から供給してもよい。   The external PSEL signal, the external PRESB signal, the external PTXA signal, and the external PTXB signal may be supplied from the control circuit 60.

次に、本実施形態による固体撮像装置の駆動方法について、図5乃至図10を用いて説明する。図5及び図8は、本実施形態による固体撮像装置の駆動方法における各画素行の動作を示す模式図である。図6は、撮像走査及びAF走査のタイミングを示す模式図である。図7は、リセット動作、撮像行の読み出し動作及びAF行の読み出し動作を示すタイミングチャートである。図9は、参考例による固体撮像装置の駆動方法を示すタイミングチャートである。図10は、本実施形態による固体撮像装置の駆動方法を示すタイミングチャートである。   Next, a method of driving the solid-state imaging device according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 5 and 8 are schematic views showing the operation of each pixel row in the method of driving the solid-state imaging device according to the present embodiment. FIG. 6 is a schematic view showing timings of imaging scanning and AF scanning. FIG. 7 is a timing chart showing a reset operation, an imaging row reading operation, and an AF row reading operation. FIG. 9 is a timing chart showing a driving method of the solid-state imaging device according to the reference example. FIG. 10 is a timing chart showing a driving method of the solid-state imaging device according to the present embodiment.

図5は、画素領域10を構成する単位画素行V1から単位画素行Vnのうち、単位画素行V1から単位画素行V12までの動作を模式的に示したものである。   FIG. 5 schematically shows the operation from the unit pixel row V1 to the unit pixel row V12 among the unit pixel row V1 to the unit pixel row Vn configuring the pixel area 10.

本実施形態による固体撮像装置の駆動方法では、単位画素行を単位として4行周期で所定の動作を行うものとする。すなわち、単位画素行V1,V2,V3,V5,V6,V7,V9,V10,V11は、撮像用の信号を取得する行(以下、「撮像行」と呼ぶ)である。単位画素行V4,V8,V12は、焦点検出用の信号を取得する焦点検出行(以下、「AF行」と呼ぶ)である。   In the method of driving the solid-state imaging device according to the present embodiment, the predetermined operation is performed in a cycle of four rows in units of unit pixel rows. That is, unit pixel rows V1, V2, V3, V5, V6, V7, V9, V10, and V11 are rows for acquiring imaging signals (hereinafter, referred to as "imaging rows"). The unit pixel rows V4, V8, and V12 are focus detection rows (hereinafter referred to as "AF rows") for acquiring a signal for focus detection.

図6は、撮像走査及びAF走査のタイミングを示す模式図である。図6において、横軸は時間であり、縦軸は行走査方向を示している。   FIG. 6 is a schematic view showing timings of imaging scanning and AF scanning. In FIG. 6, the horizontal axis represents time, and the vertical axis represents the row scanning direction.

各画素行における動作は、リセット動作(「シャッタ動作」とも言う)と、読み出し動作とを含む。リセット動作は、光電変換部DA,DBの電荷をリセットする動作である。光電変換部DA,DBのリセット状態を解除することで電荷の蓄積期間が開始され、所定の蓄積時間の経過後、光電変換部DA,DBの電荷をFDノードに転送することで電荷の蓄積期間が終了する。光電変換部DA,DBからFDノードへの電荷の転送が、読み出し動作に対応する。この一連の動作は、撮像行及びAF行において共通に行われる。   The operation in each pixel row includes a reset operation (also referred to as “shutter operation”) and a read operation. The reset operation is an operation of resetting the charge of the photoelectric conversion units DA and DB. The charge accumulation period is started by releasing the reset state of the photoelectric conversion units DA and DB, and after a predetermined accumulation time has elapsed, the charge accumulation period is transferred by transferring the charges of the photoelectric conversion units DA and DB to the FD node. Ends. Transfer of charge from the photoelectric conversion units DA and DB to the FD node corresponds to the read operation. This series of operations is performed commonly for the imaging row and the AF row.

撮像行におけるリセット動作及び読み出し動作、AF行におけるリセット動作及び読み出し動作は、それぞれ行順次で行われる。各行のリセット動作と読み出し動作とのタイミングにより蓄積時間が決定される。このような駆動は、いわゆるローリングシャッター駆動である。   The reset operation and the read operation in the imaging row, and the reset operation and the read operation in the AF row are performed row-sequentially, respectively. The accumulation time is determined by the timing of the reset operation and the read operation of each row. Such driving is so-called rolling shutter driving.

本明細書では、撮像行のリセット動作を行順次で行う一連の動作を、「撮像リセット走査」を呼ぶものとする。また、撮像行の読み出し動作を行順次で行う一連の動作を、「撮像リード走査」と呼ぶものとする。また、撮像リセット走査と撮像リード走査とを一括して「撮像走査」と呼ぶものとする。同様に、AF行のリセット動作を行順次で行う一連の動作を、「AFリセット走査」を呼ぶものとする。また、AF行の読み出し動作を行順次で行う一連の動作を、「AFリード走査」を呼ぶものとする。また、AFリセット走査とAFリード走査とを一括して「焦点検出走査(AF走査)」と呼ぶものとする。   In this specification, a series of operations in which the reset operation of the imaging row is performed in a row-sequential manner is referred to as “imaging reset scan”. Further, a series of operations for performing the reading operation of the imaging row in a row-sequential manner shall be referred to as “imaging lead scanning”. Further, the imaging reset scanning and the imaging lead scanning are collectively referred to as “imaging scanning”. Similarly, a series of operations for performing the reset operation of the AF row in a row-sequential manner shall be called "AF reset scan". In addition, a series of operations for performing the reading operation of the AF row in a row-sequential manner shall be referred to as "AF read scan". Further, the AF reset scan and the AF lead scan are collectively referred to as "focus detection scan (AF scan)".

本実施形態の駆動方法において、撮像走査とAF走査とは独立して実行する。図6において、撮像行のリセット動作のタイミングから読み出し動作のタイミングまでの期間が、撮像行における電荷の蓄積時間である。同様に、AF行のリセット動作のタイミングから読み出し動作のタイミングまでの期間が、AF行における電荷の蓄積時間である。なお、図6には、撮像行の読み出しを行った後にAF行の読み出しを行う例を示しているが、AF行の読み出しを行った後に撮像行の読み出しを行ってもよい。   In the driving method of the present embodiment, the imaging scan and the AF scan are performed independently. In FIG. 6, a period from the timing of the reset operation of the imaging row to the timing of the reading operation is the charge accumulation time in the imaging row. Similarly, the period from the timing of the reset operation of the AF row to the timing of the read operation is the charge accumulation time in the AF row. Although FIG. 6 shows an example in which the AF row is read after reading the imaging row, the reading of the imaging row may be performed after reading the AF row.

図7は、1つの画素行における基本的な動作を示すタイミングチャートである。図7(a)は撮像行及びAF行におけるリセット動作を示し、図7(b)は撮像行における読み出し動作を示し、図7(c)はAF行における読み出し動作を示している。   FIG. 7 is a timing chart showing a basic operation in one pixel row. 7A shows the reset operation in the imaging row and the AF row, FIG. 7B shows the reading operation in the imaging row, and FIG. 7C shows the reading operation in the AF row.

リセット動作では、図7(a)に示すように、制御信号pSELがローレベル、制御信号pRESがハイレベルの状態で、垂直走査信号pVに応じた所定のタイミングで制御信号pTXA,pTXBをハイレベルにする。これにより、転送トランジスタM1A,M1Bがオンになり、光電変換部DA,DBが電圧VDDに応じた所定の電位にリセットされる。   In the reset operation, as shown in FIG. 7A, when the control signal pSEL is low and the control signal pRES is high, the control signals pTXA and pTXB are high at a predetermined timing according to the vertical scanning signal pV. Make it As a result, the transfer transistors M1A and M1B are turned on, and the photoelectric conversion units DA and DB are reset to a predetermined potential corresponding to the voltage VDD.

撮像行の読み出し動作では、図7(b)に示すように、垂直走査信号pVに応じた所定のタイミングで制御信号pSELをハイレベルにして、選択トランジスタM4をオンにする。その際、制御信号pRESはハイレベルであり、FDノードはリセットされている。制御信号pRESをローレベルにした後、制御信号pSHnをハイレベルにすることで、選択トランジスタM4を介して出力線16に出力されたリセット信号を、N信号用のサンプルホールド容量に保持する。制御信号pSHnは、N信号用のサンプルホールド容量の接続と非接続とを制御するスイッチの制御信号である。次いで、制御信号pTXA,pTXBを同時にハイレベルにし、光電変換部DA,DBに蓄積された信号電荷をFDノードに転送する。その際、制御信号pSHsをハイレベルにすることで、選択トランジスタM4を介して出力線16に出力された光信号を、S信号用のサンプルホールド容量に保持する。制御信号pSHsは、S信号用のサンプルホールド容量の接続と非接続とを制御するスイッチの制御信号である。次いで、水平転送信号pHを列毎に順次オンにして、サンプルホールド容量に保持されたS信号とN信号とを出力回路50へと転送する。出力回路50においてS信号とN信号との差分を算出して出力することで、S/N比の良好な画素信号を取得することができる。   In the read operation of the imaging row, as shown in FIG. 7B, the control signal pSEL is set to the high level at a predetermined timing according to the vertical scanning signal pV, and the selection transistor M4 is turned on. At this time, the control signal pRES is at high level, and the FD node is reset. After setting the control signal pRES to low level, by setting the control signal pSHn to high level, the reset signal output to the output line 16 through the selection transistor M4 is held in the sample and hold capacitor for N signal. The control signal pSHn is a control signal of a switch that controls connection and disconnection of the sample and hold capacitor for the N signal. Then, the control signals pTXA and pTXB are simultaneously set to the high level, and the signal charges accumulated in the photoelectric conversion units DA and DB are transferred to the FD node. At this time, by setting the control signal pSHs to a high level, the optical signal output to the output line 16 through the selection transistor M4 is held in the sample and hold capacitor for the S signal. The control signal pSHs is a control signal of a switch that controls connection and disconnection of the sample and hold capacitor for the S signal. Then, the horizontal transfer signal pH is sequentially turned on for each column to transfer the S signal and the N signal held in the sample and hold capacitor to the output circuit 50. By calculating and outputting the difference between the S signal and the N signal in the output circuit 50, it is possible to obtain a pixel signal with a good S / N ratio.

AF行の読み出し動作では、図7(c)に示すように、撮像行の読み出し動作と同様の手順で、制御信号pTXAのみをハイレベルにする動作と、制御信号pTXBのみをハイレベルにする動作とを別々に行う。これにより、焦点検出用信号として、光電変換部DAに蓄積された信号電荷のみに基づくA像信号と、光電変換部DBに蓄積された信号電荷のみに基づくB像信号とを、別々に取得することができる。   In the reading operation of the AF row, as shown in FIG. 7C, an operation of setting only the control signal pTXA to high level and an operation of setting only the control signal pTXB to high level in the same procedure as the reading operation of the imaging row. And separately. Thereby, as focus detection signals, an A image signal based on only the signal charge stored in the photoelectric conversion unit DA and a B image signal based on only the signal charge stored in the photoelectric conversion unit DB are separately acquired. be able to.

前述のように、リセット動作では制御信号pSELがローレベルであり、画素信号は出力線16に出力されない。したがって、異なる行のリセット動作と読み出し動作とは、同じタイミングで行うことが可能である。   As described above, in the reset operation, the control signal pSEL is at the low level, and the pixel signal is not output to the output line 16. Therefore, the reset operation and the read operation of different rows can be performed at the same timing.

図8は、本実施形態による固体撮像装置の駆動方法における各画素行の動作を示す模式図である。図8において縦方向は、図5と同様の単位画素行V1〜V12を示している。撮像行及びAF行の繰り返し周期も、図5の場合と同様である。図8において横方向は時間軸であり、走査する行を選択するための制御信号、すなわち行選択ラッチパルスの間隔(1水平期間)を基準単位として、期間H1、期間H2、…、期間H10を定義している。   FIG. 8 is a schematic view showing the operation of each pixel row in the method of driving a solid-state imaging device according to the present embodiment. The vertical direction in FIG. 8 indicates unit pixel rows V1 to V12 similar to those in FIG. The repetition period of the imaging row and the AF row is also the same as in the case of FIG. In FIG. 8, the horizontal direction is a time axis, and a control signal for selecting a row to be scanned, that is, a period H 1, a period H 2,... It is defined.

例えば、撮像行である単位画素行V1の画素は、期間H1が信号電荷を蓄積する期間(蓄積状態)であり、期間H2が撮像信号の読み出し動作を行う期間であり、期間H3から期間H10が信号電荷となる電荷を蓄積しない期間(非蓄積状態)である。また、AF行である単位画素行V4の画素は、期間H1が光電変換部DA,DBをリセットするリセット動作を行う期間であり、期間H2から期間H10は蓄積状態である。本明細書では、リセット動作が実行される水平期間を「リセット期間」、読み出し動作が実行される水平期間を「読み出し期間」と表記することがある。   For example, in the pixel of the unit pixel row V1 which is an imaging row, a period H1 is a period for accumulating signal charges (accumulation state), a period H2 is a period for performing an imaging signal readout operation, and a period H3 to a period H10 are It is a period (non-accumulation state) in which the charge to be the signal charge is not accumulated. The pixel in the unit pixel row V4 that is an AF row is a period in which the period H1 performs a reset operation for resetting the photoelectric conversion units DA and DB, and the period H2 to the period H10 are accumulation states. In this specification, a horizontal period in which a reset operation is performed may be referred to as a “reset period”, and a horizontal period in which a read operation is performed may be referred to as a “read period”.

次に、本実施形態による固体撮像装置の駆動方法が解決しようとする課題について、図9を用いて説明する。図9は、単位画素行V4,V5,V6,V7の期間H5、期間H6及び期間H7における動作を示すタイミングチャートの一例である。   Next, problems to be solved by the driving method of the solid-state imaging device according to the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 9 is an example of a timing chart showing operations in period H5, period H6 and period H7 of unit pixel rows V4, V5, V6 and V7.

図9では、単位画素行V4,V5,V6,V7の選択トランジスタM4を駆動する制御信号を、それぞれpSEL4,pSEL5,pSEL6,pSEL7で表している。また、単位画素行V4,V5,V6,V7のリセットトランジスタM2を駆動する制御信号を、それぞれpRES4,pRES5,pRES6,pRES7で表している。また、単位画素行V4,V5,V6,V7の転送トランジスタM1A,M1Bを駆動する制御信号を、それぞれpTX4,pTX5,pTX6,pTX7で表している。なお、各画素行の転送トランジスタM1A,M1Bは、AF行の読み出し動作では図7(c)に示したように別々のタイミングで動作されるが、図9に示す範囲の動作では同じタイミングで動作されるため、図9には1つの信号として表している。   In FIG. 9, control signals for driving the selection transistors M4 of the unit pixel rows V4, V5, V6, and V7 are represented by pSEL4, pSEL5, pSEL6, and pSEL7, respectively. Further, control signals for driving the reset transistors M2 of the unit pixel rows V4, V5, V6 and V7 are represented by pRES4, pRES5, pRES6 and pRES7, respectively. Further, control signals for driving the transfer transistors M1A and M1B of the unit pixel rows V4, V5, V6 and V7 are represented by pTX4, pTX5, pTX6 and pTX7, respectively. The transfer transistors M1A and M1B of each pixel row are operated at different timings as shown in FIG. 7C in the readout operation of the AF row, but are operated at the same timing in the operation shown in FIG. Therefore, FIG. 9 shows one signal.

行選択ラッチパルスは、図4を用いて説明した通り、制御回路60から垂直走査回路20に供給される。そして、垂直走査回路20の内部において、行選択ラッチパルスとセンサの外部から供給される外部PSEL信号との論理をとり、各行の選択を行う。そのため、ここでは行選択ラッチパルスの立ち上がりを基準として、行選択ラッチパルスの間の期間をそれぞれ、期間H5、期間H6、期間H7と定義している。すなわち、図9において、時刻t0から時刻t6までの期間が期間H5であり、時刻t6から時刻t12までの期間が期間H6であり、時刻t12から時刻t18までの期間が期間H7である。   The row selection latch pulse is supplied from the control circuit 60 to the vertical scanning circuit 20 as described with reference to FIG. Then, in the vertical scanning circuit 20, the row selection latch pulse and the external PSEL signal supplied from the outside of the sensor are logically selected to select each row. Therefore, the period between the row selection latch pulses is defined as a period H5, a period H6, and a period H7, respectively, based on the rising of the row selection latch pulse. That is, in FIG. 9, the period from time t0 to time t6 is period H5, the period from time t6 to time t12 is period H6, and the period from time t12 to time t18 is period H7.

期間H5において、AF行である単位画素行V4及び撮像行である単位画素行V6,V7は、図8に示すように蓄積状態であり、各行の制御信号pSEL,pRES,pTXは、所定のレベルに保持される。一方、期間H5において、撮像行である単位画素行V5は、図8に示すように読み出し動作を行う期間であり、以下に説明する動作が行われる。   In period H5, unit pixel row V4 which is an AF row and unit pixel rows V6 and V7 which are imaging rows are in an accumulation state as shown in FIG. 8, and control signals pSEL, pRES and pTX of each row have predetermined levels. Will be held by On the other hand, in the period H5, the unit pixel row V5 which is an imaging row is a period in which the reading operation is performed as shown in FIG. 8, and the operation described below is performed.

時刻t0において、制御信号pRES5はハイレベルになっており、単位画素行V5のFDノードは、リセット状態である。   At time t0, the control signal pRES5 is at high level, and the FD node of the unit pixel row V5 is in the reset state.

時刻t1において、垂直走査回路20により制御信号pSEL5がハイレベルに制御されることで、単位画素行V5の選択トランジスタM4がオンとなり、単位画素行V5の単位画素12から出力線16への信号の読み出しが可能な状態となる。すなわち、単位画素行V5が選択される。   At time t1, the control signal pSEL5 is controlled to the high level by the vertical scanning circuit 20, so that the selection transistor M4 of the unit pixel row V5 is turned on, and the signal from the unit pixel 12 to the output line 16 of the unit pixel row V5. It becomes possible to read out. That is, the unit pixel row V5 is selected.

時刻t2において、垂直走査回路20により制御信号pRES5がローレベルに制御されることで、単位画素行V5のFDノードのリセットが解除される。リセット解除後のFDノードの電圧に基づく画素信号は、リセット信号(N信号)として出力線16を介して出力される。   At time t2, the vertical scanning circuit 20 controls the control signal pRES5 to a low level, whereby the reset of the FD node of the unit pixel row V5 is released. The pixel signal based on the voltage of the FD node after reset release is output as a reset signal (N signal) through the output line 16.

時刻t3において、垂直走査回路20により制御信号pTX5がハイレベルに制御され、単位画素行V5の光電変換部DA,DBに蓄積されている信号電荷がFDノードへと転送される。信号電荷の転送後のFDノードの電圧に基づく画素信号は、光信号(S信号)として出力線16を介して出力される。   At time t3, the control signal pTX5 is controlled to the high level by the vertical scanning circuit 20, and the signal charges accumulated in the photoelectric conversion units DA and DB of the unit pixel row V5 are transferred to the FD node. The pixel signal based on the voltage of the FD node after transfer of the signal charge is output as an optical signal (S signal) through the output line 16.

時刻t4において、垂直走査回路20により制御信号pRES5がハイレベルに制御されることで、単位画素行V5のFDノードの電位がリセットされる。   At time t4, the control signal pRES5 is controlled to the high level by the vertical scanning circuit 20, whereby the potential of the FD node of the unit pixel row V5 is reset.

時刻t5において、垂直走査回路20により制御信号pSEL5がローレベルに制御されることで、単位画素行V5の選択トランジスタM4がオフとなり、単位画素行V5の単位画素12が出力線16から切り離される。すなわち、単位画素行V5の選択が解除される。   At time t5, the control signal pSEL5 is controlled to a low level by the vertical scanning circuit 20, so that the selection transistor M4 of the unit pixel row V5 is turned off, and the unit pixel 12 of the unit pixel row V5 is disconnected from the output line 16. That is, the selection of the unit pixel row V5 is cancelled.

時刻t6から開始される期間H6において、AF行である単位画素行V4及び撮像行である単位画素行V7は、図8に示すように蓄積状態であり、各行の制御信号pSEL,pRES,pTXは、所定のレベルに保持される。一方、期間H6において、撮像行である単位画素行V5は、図8に示すように非蓄積状態の期間であり、また、撮像行である単位画素行V6は、図8に示すように読み出し動作を行う期間であり、以下に説明する動作が行われる。   In a period H6 started from time t6, the unit pixel row V4 as the AF row and the unit pixel row V7 as the imaging row are in the accumulation state as shown in FIG. 8, and the control signals pSEL, pRES, pTX of each row are , Is held at a predetermined level. On the other hand, in period H6, unit pixel row V5 which is an imaging row is a period of a non-accumulation state as shown in FIG. 8, and unit pixel row V6 which is an imaging row is a reading operation as shown in FIG. Period, and the operation described below is performed.

時刻t6において、行選択パルスの立ち上がりに応じて、垂直走査回路20により制御信号pTX5がハイレベルに制御される。これにより、単位画素行V5の転送トランジスタM1A,M1Bがオンとなり、光電変換部DA,DBがリセットされる。単位画素行V5の光電変換部DA,DBは、転送トランジスタM1A,M1Bがオフになるまでリセット状態を維持する。すなわち、単位画素行V5は非蓄積状態となる。   At time t6, the vertical scanning circuit 20 controls the control signal pTX5 to the high level in response to the rising of the row selection pulse. As a result, the transfer transistors M1A and M1B of the unit pixel row V5 are turned on, and the photoelectric conversion units DA and DB are reset. The photoelectric conversion units DA and DB of the unit pixel row V5 maintain the reset state until the transfer transistors M1A and M1B are turned off. That is, the unit pixel row V5 is in the non-accumulated state.

時刻t7において、垂直走査回路20により制御信号pSEL6がハイレベルに制御されることで、単位画素行V6の選択トランジスタM4がオンとなり、単位画素行V6の単位画素12から出力線16への信号の読み出しが可能な状態となる。すなわち、単位画素行V6が選択される。   At time t7, the control signal pSEL6 is controlled to the high level by the vertical scanning circuit 20, so that the selection transistor M4 of the unit pixel row V6 is turned on, and the signal from the unit pixel 12 to the output line 16 of the unit pixel row V6 is It becomes possible to read out. That is, the unit pixel row V6 is selected.

時刻t8において、垂直走査回路20により制御信号pRES6がローレベルに制御されることで、単位画素行V6のFDノードのリセットが解除される。リセット解除後のFDノードの電圧に基づく画素信号は、リセット信号(N信号)として出力線16を介して出力される。   At time t8, the vertical scanning circuit 20 controls the control signal pRES6 to a low level, whereby the reset of the FD node of the unit pixel row V6 is released. The pixel signal based on the voltage of the FD node after reset release is output as a reset signal (N signal) through the output line 16.

時刻t9において、垂直走査回路20により制御信号pTX6がハイレベルに制御され、単位画素行V6の光電変換部DA,DBに蓄積されている信号電荷がFDノードへと転送される。信号電荷の転送後のFDノードの電圧に基づく画素信号は、光信号(S信号)として出力線16を介して出力される。   At time t9, the control signal pTX6 is controlled to the high level by the vertical scanning circuit 20, and the signal charges accumulated in the photoelectric conversion units DA and DB of the unit pixel row V6 are transferred to the FD node. The pixel signal based on the voltage of the FD node after transfer of the signal charge is output as an optical signal (S signal) through the output line 16.

時刻t10において、垂直走査回路20により制御信号pRES6がハイレベルに制御されることで、単位画素行V6のFDノードの電位がリセットされる。   At time t10, the control signal pRES6 is controlled to the high level by the vertical scanning circuit 20, whereby the potential of the FD node of the unit pixel row V6 is reset.

時刻t11において、垂直走査回路20により制御信号pSEL6がローレベルに制御されることで、単位画素行V6の選択トランジスタM4がオフとなり、単位画素行V6の単位画素12が出力線16から切り離される。すなわち、単位画素行V6の選択が解除される。   At time t11, the control signal pSEL6 is controlled to low level by the vertical scanning circuit 20, so that the selection transistor M4 of the unit pixel row V6 is turned off, and the unit pixel 12 of the unit pixel row V6 is disconnected from the output line 16. That is, the selection of the unit pixel row V6 is cancelled.

時刻t12から開始される期間H7において、AF行である単位画素行V4は、図8に示すように蓄積状態であり、制御信号pSEL4,pRES4,pTX4は、所定のレベルに保持される。一方、期間H7において、撮像行である単位画素行V5,V6は、図8に示すように非蓄積状態の期間であり、また、撮像行である単位画素行V7は、図8に示すように読み出し動作を行う期間であり、以下に説明する動作が行われる。   In a period H7 started from time t12, the unit pixel row V4 which is the AF row is in the storage state as shown in FIG. 8, and the control signals pSEL4, pRES4 and pTX4 are held at predetermined levels. On the other hand, in period H7, unit pixel rows V5 and V6 which are imaging rows are in a non-accumulation state as shown in FIG. 8, and unit pixel rows V7 which are imaging rows are as shown in FIG. During a read operation, the operation described below is performed.

時刻t12において、行選択パルスの立ち上がりに応じて、垂直走査回路20により制御信号pTX6がハイレベルに制御される。これにより、単位画素行V6の転送トランジスタM1A,M1Bがオンとなり、光電変換部DA,DBがリセットされる。単位画素行V6の光電変換部DA,DBは、転送トランジスタM1A,M1Bがオフになるまでリセット状態を維持する。すなわち、単位画素行V6は非蓄積状態となる。   At time t12, the control signal pTX6 is controlled to the high level by the vertical scanning circuit 20 according to the rise of the row selection pulse. As a result, the transfer transistors M1A and M1B of the unit pixel row V6 are turned on, and the photoelectric conversion units DA and DB are reset. The photoelectric conversion units DA and DB of the unit pixel row V6 maintain the reset state until the transfer transistors M1A and M1B are turned off. That is, the unit pixel row V6 is in the non-accumulated state.

時刻t13において、垂直走査回路20により制御信号pSEL7がハイレベルに制御されることで、単位画素行V7の選択トランジスタM4がオンとなり、単位画素行V7の単位画素12から出力線16への信号の読み出しが可能な状態となる。すなわち、単位画素行V7が選択される。   At time t13, the vertical scanning circuit 20 controls the control signal pSEL7 to the high level, so that the selection transistor M4 of the unit pixel row V7 is turned on, and the signal from the unit pixel 12 to the output line 16 of the unit pixel row V7 is output. It becomes possible to read out. That is, unit pixel row V7 is selected.

時刻t14において、垂直走査回路20により制御信号pRES7がローレベルに制御されることで、単位画素行V7のFDノードのリセットが解除される。リセット解除後のFDノードの電圧に基づく画素信号は、リセット信号(N信号)として出力線16を介して出力される。   At time t14, the vertical scanning circuit 20 controls the control signal pRES7 to a low level, whereby the reset of the FD node of the unit pixel row V7 is released. The pixel signal based on the voltage of the FD node after reset release is output as a reset signal (N signal) through the output line 16.

時刻t15において、垂直走査回路20により制御信号pTX7がハイレベルに制御され、単位画素行V7の光電変換部DA,DBに蓄積されている信号電荷がFDノードへと転送される。信号電荷の転送後のFDノードの電圧に基づく画素信号は、光信号(S信号)として出力線16を介して出力される。   At time t15, the control signal pTX7 is controlled to the high level by the vertical scanning circuit 20, and the signal charges accumulated in the photoelectric conversion units DA and DB of the unit pixel row V7 are transferred to the FD node. The pixel signal based on the voltage of the FD node after transfer of the signal charge is output as an optical signal (S signal) through the output line 16.

時刻t16において、垂直走査回路20により制御信号pRES7がハイレベルに制御されることで、単位画素行V7のFDノードの電位がリセットされる。   At time t16, the control signal pRES7 is controlled to the high level by the vertical scanning circuit 20, whereby the potential of the FD node of the unit pixel row V7 is reset.

時刻t17において、垂直走査回路20により制御信号pSEL7がローレベルに制御されることで、単位画素行V7の選択トランジスタM4がオフとなり、単位画素行V7の単位画素12が出力線16から切り離される。すなわち、単位画素行V7の選択が解除される。   At time t17, the control signal pSEL7 is controlled to the low level by the vertical scanning circuit 20, so that the selection transistor M4 of the unit pixel row V7 is turned off, and the unit pixel 12 of the unit pixel row V7 is disconnected from the output line 16. That is, the selection of the unit pixel row V7 is cancelled.

しかしながら、図9に示す駆動方法では、単位画素行V5の読み出し時の状態と単位画素行V6,V7の読み出し時の状態との間に差が発生してしまう。すなわち、単位画素行V5の読み出し動作を行う期間H5において、単位画素行V5に隣接する単位画素行V4,V6は蓄積状態であり、画素回路は動作していない。一方、単位画素行V6の読み出し動作を行う期間H6において、単位画素行V6に隣接する単位画素行V5では、光電変換部DA,DBのリセット動作が開始される。また、単位画素行V7の読み出し動作を行う期間H7において、単位画素行V7に隣接する単位画素行V6では、光電変換部DA,DBのリセット動作が開始される。   However, in the driving method shown in FIG. 9, a difference is generated between the reading state of the unit pixel row V5 and the reading state of the unit pixel rows V6 and V7. That is, in the period H5 in which the reading operation of the unit pixel row V5 is performed, the unit pixel rows V4 and V6 adjacent to the unit pixel row V5 are in the storage state, and the pixel circuit is not operating. On the other hand, in the period H6 in which the reading operation of the unit pixel row V6 is performed, the reset operation of the photoelectric conversion units DA and DB is started in the unit pixel row V5 adjacent to the unit pixel row V6. In addition, in a period H7 in which the reading operation of the unit pixel row V7 is performed, in the unit pixel row V6 adjacent to the unit pixel row V7, the reset operation of the photoelectric conversion units DA and DB is started.

このような場合において、隣接する単位画素行の単位画素12の間で容量結合(カップリング)が生じていると、読み出し動作を行う期間に隣接する単位画素行においてリセット動作が開始されたときにその影響が読み出し信号に伝わり、ノイズになることがある。隣接する単位画素行の単位画素12同士のカップリングは、特に限定されるものではないが、例えば、これら単位画素12の浮遊拡散部(FDノード)同士の容量結合等によって生じ得る。   In such a case, when capacitive coupling (coupling) occurs between unit pixels 12 of adjacent unit pixel rows, when the reset operation is started in the unit pixel rows adjacent to the period in which the read operation is performed. The influence is transmitted to the read signal and may be noise. Coupling between unit pixels 12 in adjacent unit pixel rows is not particularly limited, but may occur due to, for example, capacitive coupling between floating diffusion portions (FD nodes) of these unit pixels 12 or the like.

例えば、単位画素行V6の読み出しが行われる期間H6では、期間H5で読み出しが終了した単位画素行V5の単位画素12の光電変換部DA,DBのリセット動作が開始される。このとき、単位画素行V5の単位画素12の光電変換部DA,DBのリセット開始による影響が単位画素行V6の単位画素12からの読み出し信号に伝わり、出力信号にノイズとして重畳してしまう場合がある。   For example, in the period H6 in which the reading of the unit pixel row V6 is performed, the reset operation of the photoelectric conversion units DA and DB of the unit pixels 12 of the unit pixel row V5 whose reading is completed in the period H5 is started. At this time, an influence of reset start of the photoelectric conversion units DA and DB of the unit pixel 12 of the unit pixel row V5 is transmitted to the readout signal from the unit pixel 12 of the unit pixel row V6, and may be superimposed on the output signal as noise. is there.

同様に、単位画素行V7の読み出しが行われる期間H7では、期間H6で読み出しが終了した単位画素行V6の単位画素12の光電変換部DA,DBのリセット動作が開始される。このとき、単位画素行V6の単位画素12の光電変換部DA,DBのリセット開始による影響が単位画素行V7の単位画素12からの読み出し信号に伝わり、出力信号にノイズとして重畳してしまう場合がある。   Similarly, in the period H7 in which the reading of the unit pixel row V7 is performed, the reset operation of the photoelectric conversion units DA and DB of the unit pixels 12 of the unit pixel row V6 whose reading is completed in the period H6 is started. At this time, the influence of the start of resetting of the photoelectric conversion units DA and DB of the unit pixel 12 of the unit pixel row V6 is transmitted to the readout signal from the unit pixel 12 of the unit pixel row V7 and superimposed as noise on the output signal. is there.

この結果、単位画素行V5から読み出した信号と単位画素行V6,V7から読み出した信号との間に、重畳するノイズ成分の違いに起因した出力差が生じ、画質を低下する原因となる。   As a result, an output difference occurs due to the difference in noise component to be superimposed between the signal read out from the unit pixel row V5 and the signal read out from the unit pixel rows V6 and V7, which causes the image quality to deteriorate.

このような観点から、本実施形態では、例えば図10に示すタイミングチャートに従って、固体撮像装置を駆動する。   From this point of view, in the present embodiment, the solid-state imaging device is driven according to, for example, the timing chart shown in FIG.

図10に示すタイミングチャートは、非蓄積状態の単位画素行において単位画素12の光電変換部DA,DBのリセット動作を開始するタイミングが、図9のタイミングチャートとは異なっている。   The timing chart shown in FIG. 10 is different from the timing chart shown in FIG. 9 in the timing for starting the reset operation of the photoelectric conversion units DA and DB of the unit pixel 12 in the unit pixel row in the non-accumulation state.

具体的には、単位画素行V5においては、非蓄積状態で単位画素12の光電変換部DA,DBのリセット動作を開始する時刻を時刻t6から時刻t12にシフトしている。同様に、単位画素行V6においては、非蓄積状態で単位画素12の光電変換部DA,DBのリセット動作を開始する時刻を時刻t12から時刻t18にシフトしている。このようにすることで、単位画素行V5,V6,V7について、読み出し動作が行われる水平期間における隣接画素の動作状態を揃えることができる。   Specifically, in the unit pixel row V5, the time to start the reset operation of the photoelectric conversion units DA and DB of the unit pixel 12 in the non-accumulation state is shifted from time t6 to time t12. Similarly, in the unit pixel row V6, the time to start the reset operation of the photoelectric conversion units DA and DB of the unit pixel 12 in the non-accumulation state is shifted from time t12 to time t18. By doing this, for the unit pixel rows V5, V6, and V7, the operation states of the adjacent pixels in the horizontal period in which the read operation is performed can be made uniform.

これにより、非蓄積状態での光電変換部DA,DBのリセット動作を行いながら、その影響を受ける単位画素12と受けない単位画素12とが生じることによる画質悪化を低減することが可能となる。   As a result, while performing the reset operation of the photoelectric conversion units DA and DB in the non-accumulated state, it is possible to reduce the image quality deterioration due to the occurrence of the unit pixel 12 affected and the unit pixel 12 not affected.

このように、本実施形態によれば、撮像行及び焦点検出行の非蓄積期間における光電変換部のリセット動作による画質の劣化を低減することができる。   As described above, according to this embodiment, it is possible to reduce the deterioration of the image quality due to the reset operation of the photoelectric conversion unit in the non-accumulation period of the imaging row and the focus detection row.

[第2実施形態]
本発明の第2実施形態による固体撮像装置及びその駆動方法について、図11乃至図15を用いて説明する。第1実施形態による固体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
A solid-state imaging device and a method of driving the same according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The same members of the present embodiment as those of the solid-state imaging device according to the first embodiment are represented by the same reference numbers not to repeat or to simplify their explanation.

本実施形態による固体撮像装置は、単位画素12の構成が異なるほかは、第1実施形態による固体撮像装置と同様である。   The solid-state imaging device according to the present embodiment is the same as the solid-state imaging device according to the first embodiment except that the configuration of the unit pixel 12 is different.

図11は、本実施形態による固体撮像装置の単位画素の構成例を示す回路図である。本実施形態による固体撮像装置の単位画素12は、光電変換部DA1,DB1,DA2,DB2と、転送トランジスタM1A1,M1B1,M1A2,M1B2と、リセットトランジスタM2と、増幅トランジスタM3と、選択トランジスタM4とを含む。   FIG. 11 is a circuit diagram showing a configuration example of a unit pixel of the solid-state imaging device according to the present embodiment. The unit pixel 12 of the solid-state imaging device according to the present embodiment includes photoelectric conversion units DA1, DB1, DA2, DB2, transfer transistors M1A1, M1B1, M1A2, M1B2, a reset transistor M2, an amplification transistor M3, and a selection transistor M4. including.

光電変換部DA1,DB1,DA2,DB2は、例えばフォトダイオードである。光電変換部DA1は、アノードが接地ノードに接続され、カソードが転送トランジスタM1A1のソースに接続されている。光電変換部DB1は、アノードが接地ノードに接続され、カソードが転送トランジスタM1B1のソースに接続されている。光電変換部DA2は、アノードが接地ノードに接続され、カソードが転送トランジスタM1A2のソースに接続されている。光電変換部DB2は、アノードが接地ノードに接続され、カソードが転送トランジスタM1B2のソースに接続されている。   The photoelectric conversion units DA1, DB1, DA2, and DB2 are, for example, photodiodes. The photoelectric conversion unit DA1 has an anode connected to the ground node and a cathode connected to the source of the transfer transistor M1A1. The photoelectric conversion unit DB1 has an anode connected to the ground node and a cathode connected to the source of the transfer transistor M1B1. The photoelectric conversion unit DA2 has an anode connected to the ground node and a cathode connected to the source of the transfer transistor M1A2. The photoelectric conversion unit DB2 has an anode connected to the ground node and a cathode connected to the source of the transfer transistor M1B2.

転送トランジスタM1A1,M1B1,M1A2,M1B2のドレインは、リセットトランジスタM2のソース及び増幅トランジスタM3のゲートに接続されている。転送トランジスタM1A1,M1B1,M1A2,M1B2のドレイン、リセットトランジスタM2のソース及び増幅トランジスタM3のゲートの接続ノードは、FDノードである。FDノードが有する容量成分は、光電変換部DA1,DB1,DA2,DB2から転送される電荷の保持部として機能するとともに、電荷電圧変換部としても機能する。   The drains of the transfer transistors M1A1, M1B1, M1A2 and M1B2 are connected to the source of the reset transistor M2 and the gate of the amplification transistor M3. A connection node of the drains of the transfer transistors M1A1, M1B1, M1A2, and M1B2, the source of the reset transistor M2, and the gate of the amplification transistor M3 is an FD node. The capacitance component of the FD node functions as a holding unit of charges transferred from the photoelectric conversion units DA1, DB1, DA2, and DB2, and also functions as a charge-voltage conversion unit.

リセットトランジスタM2のドレイン及び増幅トランジスタM3のドレインは、電圧VDDを供給する電源ノードに接続されている。増幅トランジスタM3のソースは、選択トランジスタM4のドレインに接続されている。選択トランジスタM4のソースは、出力線16に接続されている。出力線16には、電流源18が接続されている。   The drain of the reset transistor M2 and the drain of the amplification transistor M3 are connected to a power supply node that supplies the voltage VDD. The source of the amplification transistor M3 is connected to the drain of the selection transistor M4. The source of the selection transistor M4 is connected to the output line 16. A current source 18 is connected to the output line 16.

図11に示す単位画素12の場合、制御線14は、転送ゲート信号線TXA1,TXB1,TXA2,TXB2、リセット信号線RES、選択信号線SELを含む。転送ゲート信号線TXA1は、転送トランジスタM1A1のゲートに接続される。転送ゲート信号線TXB1は、転送トランジスタM1B1のゲートに接続される。転送ゲート信号線TXA2は、転送トランジスタM1A2のゲートに接続される。転送ゲート信号線TXB2は、転送トランジスタM1B2のゲートに接続される。リセット信号線RESは、リセットトランジスタM2のゲートに接続される。選択信号線SELは、選択トランジスタM4のゲートに接続される。   In the case of the unit pixel 12 shown in FIG. 11, the control line 14 includes transfer gate signal lines TXA1, TXB1, TXA2, TXB2, a reset signal line RES, and a selection signal line SEL. The transfer gate signal line TXA1 is connected to the gate of the transfer transistor M1A1. The transfer gate signal line TXB1 is connected to the gate of the transfer transistor M1B1. The transfer gate signal line TXA2 is connected to the gate of the transfer transistor M1A2. The transfer gate signal line TXB2 is connected to the gate of the transfer transistor M1B2. The reset signal line RES is connected to the gate of the reset transistor M2. The selection signal line SEL is connected to the gate of the selection transistor M4.

光電変換部DA1,DB1,DA2,DB2は、入射光をその光量に応じた量の電荷に変換(光電変換)するとともに、生じた電荷を蓄積する。転送トランジスタM1A1は、オンすることにより光電変換部DA1の電荷をFDノードに転送する。転送トランジスタM1B1は、オンすることにより光電変換部DB1の電荷をFDノードに転送する。転送トランジスタM1A2は、オンすることにより光電変換部DA2の電荷をFDノードに転送する。転送トランジスタM1B2は、オンすることにより光電変換部DB2の電荷をFDノードに転送する。転送トランジスタM1A1,M1B1,M1A2,M1B2は、光電変換部DA1,DB1,DA2,DB2の電荷をFDノードに転送する電荷転送部を構成する。   The photoelectric conversion units DA1, DB1, DA2, DB2 convert (photoelectrically convert) incident light into an amount of charge corresponding to the light amount, and accumulate the generated charge. The transfer transistor M1A1 is turned on to transfer the charge of the photoelectric conversion unit DA1 to the FD node. The transfer transistor M1B1 is turned on to transfer the charge of the photoelectric conversion unit DB1 to the FD node. The transfer transistor M1A2 is turned on to transfer the charge of the photoelectric conversion unit DA2 to the FD node. The transfer transistor M1B2 is turned on to transfer the charge of the photoelectric conversion unit DB2 to the FD node. The transfer transistors M1A1, M1B1, M1A2, and M1B2 form a charge transfer unit that transfers the charges of the photoelectric conversion units DA1, DB1, DA2, and DB2 to the FD node.

FDノードは、その容量による電荷電圧変換によって、光電変換部DA1,DB1,DA2,DB2から転送された電荷の量に応じた電圧となる。増幅トランジスタM3は、ドレインに電圧VDDが供給され、ソースに選択トランジスタM4を介して電流源18からバイアス電流が供給される構成となっており、ゲートを入力ノードとする増幅部(ソースフォロワ回路)を構成する。これにより増幅トランジスタM3は、FDノードの電圧に基づく信号を、選択トランジスタM4を介して出力線16に出力する。リセットトランジスタM2は、オンすることによりFDノードを電圧VDDに応じた電圧にリセットする。この際、転送トランジスタM1A1,M1B1,M1A2,M1B2がオンすることにより、光電変換部DA1,DB1,DA2,DB2のリセットも可能である。リセットトランジスタM2は、転送トランジスタM1A1,M1B1,M1A2,M1B2とともに、光電変換部DA1,DB1,DA2,DB2をリセットするリセット部を構成する。   The FD node has a voltage corresponding to the amount of charge transferred from the photoelectric conversion units DA1, DB1, DA2, and DB2 by charge-voltage conversion by the capacitance. The amplification transistor M3 has a configuration in which the voltage VDD is supplied to the drain and the bias current is supplied from the current source 18 to the source via the selection transistor M4, and an amplification unit (source follower circuit) having a gate as an input node Configure Thus, the amplification transistor M3 outputs a signal based on the voltage of the FD node to the output line 16 via the selection transistor M4. The reset transistor M2 is turned on to reset the FD node to a voltage corresponding to the voltage VDD. At this time, when the transfer transistors M1A1, M1B1, M1A2, and M1B2 are turned on, the photoelectric conversion units DA1, DB1, DA2, and DB2 can be reset. The reset transistor M2, together with the transfer transistors M1A1, M1B1, M1A2, and M1B2, form a reset unit that resets the photoelectric conversion units DA1, DB1, DA2, and DB2.

光電変換部DA1,DB1の光入射方向には共通のマイクロレンズML1が配されており、瞳分割された光が光電変換部DA1と光電変換部DB1とにそれぞれ入射するようになっている。同様に、光電変換部DA2,DB2の光入射方向には共通のマイクロレンズML2が配されており、瞳分割された光が光電変換部DA2と光電変換部DB2とにそれぞれ入射するようになっている。   A common micro lens ML1 is disposed in the light incident direction of the photoelectric conversion units DA1 and DB1, and light divided into pupils is respectively incident on the photoelectric conversion units DA1 and DB1. Similarly, the common micro lens ML2 is disposed in the light incident direction of the photoelectric conversion units DA2 and DB2, and the light divided by the pupil is respectively incident on the photoelectric conversion units DA2 and DB2. There is.

一例では、光電変換部DA1と光電変換部DB1とは、行方向に並べて配置される。また、光電変換部DA2と光電変換部DB2とは、行方向に並べて配置される。光電変換部DA1及び光電変換部DB1(マイクロレンズML1)と、光電変換部DA2及び光電変換部DB2(マイクロレンズML2)とは、列方向に並べて配置される。   In one example, the photoelectric conversion units DA1 and the photoelectric conversion units DB1 are arranged in the row direction. The photoelectric conversion units DA2 and the photoelectric conversion units DB2 are arranged in the row direction. The photoelectric conversion unit DA1 and the photoelectric conversion unit DB1 (microlens ML1), and the photoelectric conversion unit DA2 and the photoelectric conversion unit DB2 (microlens ML2) are arranged in the column direction.

なお、光電変換部DA1と光電変換部DB1、光電変換部DA2と光電変換部DB2は、列方向に並べて配置されていてもよい。また、光電変換部DA1及び光電変換部DB1(マイクロレンズML1)と、光電変換部DA2及び光電変換部DB2(マイクロレンズML2)とは、行方向に並べて配置されていてもよい。   The photoelectric conversion unit DA1 and the photoelectric conversion unit DB1, and the photoelectric conversion unit DA2 and the photoelectric conversion unit DB2 may be arranged in the column direction. The photoelectric conversion unit DA1 and the photoelectric conversion unit DB1 (microlens ML1), and the photoelectric conversion unit DA2 and the photoelectric conversion unit DB2 (microlens ML2) may be arranged in the row direction.

光電変換部DA1,DB1と光電変換部DA2,DB2とは、互いに異なるマイクロレンズML1,ML2を通過した光に基づく信号を出力するものであり、互いに異なる画素の要素でもある。換言すると、それぞれの単位画素12は、光電変換部DA1,DB1を含む瞳分割画素と、光電変換部DA2,DB2を含む瞳分割画素とを有している。光電変換部DA1,DB1を含む画素と、光電変換部DA2,DB2を含む画素とは、FDノード、リセットトランジスタM2、増幅トランジスタM3及び選択トランジスタM4を共有している。また、それぞれの単位画素行は、光電変換部DA1,DB1を含む画素が複数配された画素行と、光電変換部DA2,DB2を含む画素が複数配された画素行との2つの画素行を有しているといえる。この場合、画素領域10の画素アレイに含まれる画素行の数は、2n行となる。1つの単位画素行に属する画素のうち、同じ列に配された光電変換部DA1,DB1を含む画素と光電変換部DA2,DB2を含む画素とは、保持部(FDノード)を共有している。換言すると、複数の画素行は、保持部を単位とする複数の単位画素行を構成している。   The photoelectric conversion units DA1 and DB1 and the photoelectric conversion units DA2 and DB2 output signals based on light having passed through different microlenses ML1 and ML2, and are also elements of different pixels. In other words, each unit pixel 12 has pupil division pixels including the photoelectric conversion units DA1 and DB1 and pupil division pixels including the photoelectric conversion units DA2 and DB2. The pixel including the photoelectric conversion units DA1 and DB1 and the pixel including the photoelectric conversion units DA2 and DB2 share the FD node, the reset transistor M2, the amplification transistor M3, and the selection transistor M4. Each unit pixel row includes two pixel rows of a pixel row in which a plurality of pixels including photoelectric conversion units DA1 and DB1 are arranged and a pixel row in which a plurality of pixels including photoelectric conversion units DA2 and DB2 are arranged. It can be said that it has. In this case, the number of pixel rows included in the pixel array of the pixel area 10 is 2n. Among the pixels belonging to one unit pixel row, the pixels including the photoelectric conversion units DA1 and DB1 arranged in the same column and the pixels including the photoelectric conversion units DA2 and DB2 share the holding unit (FD node) . In other words, the plurality of pixel rows constitute a plurality of unit pixel rows in units of holding units.

以下の説明において、単位画素12の2つの画素を区別する必要のない場合には、光電変換部DA1,DB1又は光電変換部DA2,DB2を、光電変換部DA,DBと表記することがある。また、転送トランジスタM1A1,M1B1又は転送トランジスタM1A2,M1B2を、転送トランジスタM1A,M1Bと、表記することがある。   In the following description, when it is not necessary to distinguish two pixels of the unit pixel 12, the photoelectric conversion units DA1 and DB1 or the photoelectric conversion units DA2 and DB2 may be referred to as the photoelectric conversion units DA and DB. The transfer transistors M1A1 and M1B1 or the transfer transistors M1A2 and M1B2 may be referred to as transfer transistors M1A and M1B.

次に、本実施形態による固体撮像装置の駆動方法について、図12乃至図15を用いて説明する。図12及び図14は、本実施形態による固体撮像装置の駆動方法における各画素行の動作を示す模式図である。図13は、撮像走査及びAF走査のタイミングを示す模式図である。図15は、本実施形態による固体撮像装置の駆動方法を示すタイミングチャートである。   Next, a method of driving the solid-state imaging device according to the present embodiment will be described with reference to FIG. 12 to FIG. 12 and 14 are schematic views showing the operation of each pixel row in the method of driving the solid-state imaging device according to the present embodiment. FIG. 13 is a schematic view showing timings of imaging scanning and AF scanning. FIG. 15 is a timing chart showing a method of driving the solid-state imaging device according to the present embodiment.

図12は、画素領域10を構成する単位画素行V1から単位画素行Vnのうち、単位画素行V1から単位画素行V10までの動作を模式的に示したものである。それぞれの単位画素行は、前述の通り、2つの画素行を含む。ここでは、それぞれの単位画素行の符号に枝番を付し、これらに属する2つの画素行を区別するものとする。例えば、単位画素行V1に含まれる2つの画素行については、「V1−1」、「V1−2」と表記している。単位画素行V2以降についても同様である。   FIG. 12 schematically shows the operation from the unit pixel row V1 to the unit pixel row V10 among the unit pixel row V1 to the unit pixel row Vn constituting the pixel area 10. Each unit pixel row includes two pixel rows as described above. Here, it is assumed that the code of each unit pixel row is assigned a branch number to distinguish two pixel rows belonging to these. For example, two pixel rows included in the unit pixel row V1 are described as "V1-1" and "V1-2". The same applies to the unit pixel row V2 and thereafter.

ここで、各画素行の画素には、いわゆるベイヤー配列で所定の色のカラーフィルタが配されているものとする。例えば、画素行V1−1,V2−1,V3−1,V4−1,V5−1,V6−1,V7−1,V8−1,V9−1,V10−1の画素にはR又はGrのカラーフィルタが配されている。また、画素行V1−2,V2−2,V3−2,V4−2,V5−2,V6−2,V7−2,V8−2,V9−2,V10−2の画素には、Gb又はBのカラーフィルタが配置されている。   Here, it is assumed that color filters of predetermined colors are arranged in a so-called Bayer arrangement in the pixels of each pixel row. For example, R or Gr is applied to the pixels in the pixel row V1-1, V2-1, V3-1, V4-1, V5-1, V 6-1, V7-1, V8-1, V9-1, and V10-1. Color filters are arranged. In addition, in the pixel rows V1-2, V2-2, V3-2, V4-2, V5-2, V6-2, V7-2, V8-2, V9-2, V10-2, Gb or A color filter of B is arranged.

本実施形態による固体撮像装置の駆動方法では、画素行を単位として3行周期で所定の動作を行うものとする。すなわち、画素行V1−1,V2−2,V4−1,V5−2,V7−1,V8−2、V10−1は、第1の撮像行である。画素行V1−2,V3−1,V4−2,V6−1,V7−2,V9−1,V10−2は、AF行又は非読み出し行である。画素行V2−1,V3−2,V5−1,V6−2,V8−1,V9−2は、第2の撮像行である。画素行V1−1と画素行V2−1、画素行V2−2と画素行V3−2、画素行V4−1と画素行V5−1、画素行V5−2と画素行V6−2、画素行V7−1と画素行V8−1、画素行V8−2と画素行V9−2は、それぞれ同じカラーフィルタ配列を備える。ここでは、画素行V1−2,V3−1,V4−2が非読み出し行であり、画素行V6−1,V7−2,V9−1,V10−2がAF行である場合を想定する。   In the method of driving the solid-state imaging device according to the present embodiment, the predetermined operation is performed in a cycle of three rows in units of pixel rows. That is, the pixel rows V1-1, V2-2, V4-1, V5-2, V7-1, V8-2, and V10-1 are first imaging rows. The pixel rows V1-2, V3-1, V4-2, V6-1, V7-2, V9-1, and V10-2 are AF rows or non-readout rows. The pixel rows V2-1, V3-2, V5-1, V6-2, V8-1, and V9-2 are second imaging rows. Pixel row V1-1 and pixel row V2-1, pixel row V2-2 and pixel row V3-2, pixel row V4-1 and pixel row V5-1, pixel row V5-2 and pixel row V6-2, pixel row V7-1 and the pixel row V8-1, and the pixel row V8-2 and the pixel row V9-2 respectively have the same color filter array. Here, it is assumed that the pixel rows V1-2, V3-1, and V4-2 are non-readout rows, and the pixel rows V6-1, V7-2, V9-1, and V10-2 are AF rows.

図13は、撮像走査及びAF走査のタイミングを示す模式図である。図13において、横軸は時間であり、縦軸は行走査方向を示している。   FIG. 13 is a schematic view showing timings of imaging scanning and AF scanning. In FIG. 13, the horizontal axis represents time, and the vertical axis represents the row scanning direction.

図6を用いて第1実施形態で説明したように、各画素行における動作は、リセット動作と、読み出し動作とを含む。撮像行におけるリセット動作及び読み出し動作、AF行におけるリセット動作及び読み出し動作は、それぞれ行順次で行われる。撮像行のリセット動作を行順次で行う一連の動作が撮像リセット走査であり、撮像行の読み出し動作を行順次で行う一連の動作が撮像リード走査である。同様に、AF行のリセット動作を行順次で行う一連の動作がAFリセット走査であり、AF行の読み出し動作を行順次で行う一連の動作がAFリード走査である。図13におけるAF領域開始位置が、図12における画素行V6−1に相当する。各行のリセット動作と読み出し動作とのタイミングにより、蓄積時間が決定される。   As described in the first embodiment using FIG. 6, the operation in each pixel row includes the reset operation and the read operation. The reset operation and the read operation in the imaging row, and the reset operation and the read operation in the AF row are performed row by row, respectively. A series of operations for performing the reset operation of the imaging row in a row-sequential manner is imaging reset scanning, and a series of operations for performing the reading operation of the imaging row in a row-sequential manner is imaging lead scanning. Similarly, a series of operations for performing the reset operation of the AF row in a row-sequential manner is an AF reset scan, and a series of operations for performing a readout operation of the AF row in a row-sequential manner is an AF read scan. The AF area start position in FIG. 13 corresponds to the pixel row V6-1 in FIG. The accumulation time is determined by the timing of the reset operation and the read operation of each row.

本実施形態による固体撮像装置では、前述のように、1つの単位画素行に属する画素のうち、同じ列に配された光電変換部DA1,DB1を含む画素と光電変換部DA2,DB2を含む画素とは、保持部(FDノード)を共有している。   In the solid-state imaging device according to the present embodiment, as described above, among the pixels belonging to one unit pixel row, the pixels including the photoelectric conversion units DA1 and DB1 disposed in the same column and the pixels including the photoelectric conversion units DA2 and DB2 And share the holding unit (FD node).

例えば必要な画角に合わせる場合など、総ての画素行を読み出さず一部の行を間引きながら読み出すような場合、非読み出し行の画素の光電変換部DA,DBは、非蓄積状態とするためにリセットする。ところが、同じ単位画素行に属する2つの画素行のうち一方が読み出し行であり他方が非読み出し行である場合、これら2つの画素行の画素で共有している保持部(FDノード)は、読み出しを行う一方の画素行の読み出し時に使用する必要がある。そのため、当該一方の画素行の読み出しを行う期間には、非読み出し行である他方の画素行における非蓄積状態のリセットを一旦解除する必要がある。一方で、非蓄積状態のリセットの解除タイミングが読み出しタイミングに近いと、出力信号に影響を及ぼすことも分かっている。   For example, when matching with a required angle of view, when reading out while thinning out some rows without reading out all the pixel rows, the photoelectric conversion units DA and DB of the pixels in the non-readout row are in the non-accumulation state Reset to However, when one of two pixel rows belonging to the same unit pixel row is a readout row and the other is a non-readout row, the holding unit (FD node) shared by the pixels of these two pixel rows is read out Needs to be used when reading out one of the pixel rows. Therefore, in the period in which the one pixel row is read, it is necessary to temporarily cancel the reset of the non-accumulation state in the other pixel row which is the non-readout row. On the other hand, it is also known that when the release timing of reset in the non-accumulated state is close to the read timing, it affects the output signal.

このような観点から、本実施形態では、保持部(FDノード)を共有する画素を含む2つの画素行のうち、一方の画素行が蓄積状態(読み出し期間を含む)である場合、他方の画素行についてはその間だけ光電変換部DA,DBのリセットを解除する。すなわち、非蓄積状態のリセットは、保持部(FDノード)を共有する画素行がともに蓄積状態ではないとき(図13中、「非蓄積」と表記した網掛けの期間)に実行する。このように構成することにより、当該一方の画素行からの読み出しを行うとともに、非蓄積状態のリセットの解除に起因する出力信号への影響を抑制することができる。   From this point of view, in the present embodiment, in the case where one of the two pixel rows including the pixels sharing the storage unit (FD node) is in the accumulation state (including the readout period), the other pixel row is included. For the row, reset of the photoelectric conversion units DA and DB is released only during that time. That is, the reset in the non-accumulation state is performed when neither of the pixel rows sharing the holding unit (FD node) is in the accumulation state (shaded period indicated as “non-accumulation” in FIG. 13). With this configuration, it is possible to perform reading from the one pixel row and to suppress the influence on the output signal due to the release of the reset of the non-accumulation state.

図14は、図12に示す各画素行の動作をより具体的に示した模式図である。図14において縦方向は、図12と同様の画素行V1−1〜V10−2を示している。第1の撮像行、AF行(非読み出し行)、第2の撮像行の繰り返し周期も、図12の場合と同様である。図14において横方向は時間軸であり、行選択ラッチパルスの間隔(1水平期間)を基準単位として、期間H1、期間H2、…、期間H10を定義している。本実施形態では、同色のカラーフィルタを持つ画素(例えば、画素行V1−1の画素と画素行V2−1の画素)の信号を同じタイミングで同じ出力線16に出力する構成をとるものとする。   FIG. 14 is a schematic diagram more specifically showing the operation of each pixel row shown in FIG. The vertical direction in FIG. 14 indicates the pixel rows V1-1 to V10-2 similar to those in FIG. The repetition period of the first imaging row, the AF row (non-readout row), and the second imaging row is also the same as in the case of FIG. In FIG. 14, the horizontal direction is a time axis, and a period H1, a period H2,..., A period H10 are defined with the interval (one horizontal period) of row selection latch pulses as a reference unit. In this embodiment, signals of pixels (for example, pixels in pixel row V1-1 and pixels in pixel row V2-1) having color filters of the same color are output to the same output line 16 at the same timing. .

図14の模式図に示すように、同じ単位画素行に属する2つの画素行のうち、一方の画素行が蓄積状態又は読み出し動作時である場合に、他方の画素行が非蓄積状態のときは、光電変換部DA,DBのリセット(PDリセット)を解除する動作を行う。   As shown in the schematic view of FIG. 14, when one of the two pixel rows belonging to the same unit pixel row is in the accumulation state or at the time of the reading operation, the other pixel row is in the non-accumulation state An operation of canceling reset (PD reset) of the photoelectric conversion units DA and DB is performed.

図15は、画素行V4−1,V4−2,V5−1,V5−2,V6−1,V6−2,V7−1,V7−2の期間H5から期間H7までにおける動作を示すタイミングチャートの一例である。   FIG. 15 is a timing chart showing an operation from period H5 to period H7 of pixel rows V4-1, V4-2, V5-1, V5-2, V6-1, V6-2, V7-1, V7-2. An example of

図15では、単位画素行V4,V5,V6,V7の選択トランジスタM4を駆動する制御信号を、それぞれpSEL4,pSEL5,pSEL6,pSEL7で表している。また、単位画素行V4,V5,V6,V7のリセットトランジスタM2を駆動する制御信号を、それぞれpRES4,pRES5,pRES6,pRES7で表している。また、画素行V4−1,V5−1,V6−1,V7−1の転送トランジスタM1A1,M1B1を駆動する制御信号を、それぞれpTX4−1,pTX5−1,pTX6−1,pTX7−1で表している。また、画素行V4−2,V5−2,V6−2,V7−2の転送トランジスタM1A2,M1B2を駆動する制御信号を、それぞれpTX4−2,pTX5−2,pTX6−2,pTX7−2で表している。なお、各画素行の転送トランジスタM1A,M1Bは、AF行の読み出し動作では図8(c)に示したように別々のタイミングで動作されるが、図16に示す範囲の動作では同じタイミングで動作されるため、図15には1つの信号として表している。   In FIG. 15, control signals for driving the selection transistors M4 of the unit pixel rows V4, V5, V6, and V7 are represented by pSEL4, pSEL5, pSEL6, and pSEL7, respectively. Further, control signals for driving the reset transistors M2 of the unit pixel rows V4, V5, V6 and V7 are represented by pRES4, pRES5, pRES6 and pRES7, respectively. Further, control signals for driving the transfer transistors M1A1 and M1B1 of the pixel rows V4-1, V5-1, V6-1, and V7-1 are represented by pTX4-1, pTX5-1, pTX6-1, and pTX7-1, respectively. ing. Further, control signals for driving the transfer transistors M1A2 and M1B2 of the pixel rows V4-2, V5-2, V6-2, and V7-2 are represented by pTX4-2, pTX5-2, pTX6-2, and pTX7-2, respectively. ing. The transfer transistors M1A and M1B in each pixel row are operated at different timings as shown in FIG. 8C in the readout operation of the AF row, but are operated at the same timing in the operation shown in FIG. In FIG. 15, they are represented as one signal.

図15において、時刻t0から時刻t6までの期間が期間H5であり、時刻t6から時刻t12までの期間が期間H6であり、時刻t12から時刻t18までの期間が期間H7である。   In FIG. 15, the period from time t0 to time t6 is period H5, the period from time t6 to time t12 is period H6, and the period from time t12 to time t18 is period H7.

期間H5では、同色の組のカラーフィルタを備えた画素を含む撮像行である画素行V4−1及び画素行V5−1に対して同時刻に読み出し動作が行われる。これら画素行の各列の2つの画素から読み出された信号は、加算され、同じ出力線16から出力される。   In the period H5, the read operation is performed at the same time on the pixel row V4-1 and the pixel row V5-1 which are imaging rows including pixels provided with color filters of the same color set. The signals read from the two pixels in each column of the pixel rows are added and output from the same output line 16.

具体的には、時刻t1において制御信号pSEL4,pSEL5がハイレベルとなり、単位画素行V4,V5が選択される。時刻2において制御信号pRES4,pRES5がローレベルとなり、単位画素行V4,V5の単位画素12のFDノードのリセットが解除される。時刻t3において制御信号pTX4−1,pTX5−1がハイレベルとなり、画素行V4−1の画素の光電変換部DA1,DB1の電荷及び画素行V5−1の画素の光電変換部DA1,DB1の電荷が、FDノードへと転送される。これにより、各列の出力線16に、画素行V4−1の画素から読み出された信号と画素行V5−1の画素から読み出された信号とを加算した信号が出力される。   Specifically, at time t1, the control signals pSEL4 and pSEL5 become high level, and the unit pixel rows V4 and V5 are selected. At time 2, the control signals pRES4 and pRES5 become low level, and the reset of the FD node of the unit pixel 12 of the unit pixel row V4 and V5 is released. At time t3, the control signals pTX4-1 and pTX5-1 become high level, and the charges of the photoelectric conversion units DA1 and DB1 of the pixels in the pixel row V4-1 and the charges of the photoelectric conversion units DA1 and DB1 of the pixels in the pixel row V5-1 Are transferred to the FD node. Thus, a signal obtained by adding the signal read from the pixel in the pixel row V4-1 and the signal read from the pixels in the pixel row V5-1 is output to the output line 16 of each column.

期間H6では、同色の組のカラーフィルタを備えた画素を含む撮像行である画素行V4−2及び画素行V6−2に対して同時刻に読み出し動作が行われる。これら画素行の各列の2つの画素から読み出された信号は、加算され、同じ出力線16から出力される。   In the period H6, the read operation is performed at the same time on the pixel row V4-2 and the pixel row V6-2, which are imaging rows including pixels provided with color filters of the same color set. The signals read from the two pixels in each column of the pixel rows are added and output from the same output line 16.

具体的には、時刻t7において制御信号pSEL5,pSEL6がハイレベルとなり、単位画素行V5,V6が選択される。時刻8において制御信号pRES5,pRES6がローレベルとなり、単位画素行V5,V6の単位画素12のFDノードのリセットが解除される。時刻t9において制御信号pTX5−2,pTX6−2がハイレベルとなり、画素行V5−2の画素の光電変換部DA2,DB2の電荷及び画素行V6−2の画素の光電変換部DA2,DB2の電荷が、FDノードへと転送される。これにより、各列の出力線16に、画素行V5−2の画素から読み出された信号と画素行V6−2の画素から読み出された信号とを加算した信号が出力される。   Specifically, at time t7, the control signals pSEL5 and pSEL6 become high level, and the unit pixel rows V5 and V6 are selected. At time 8, the control signals pRES5 and pRES6 become low level, and the reset of the FD node of the unit pixel 12 of the unit pixel rows V5 and V6 is released. At time t9, the control signals pTX5-2 and pTX6-2 become high level, and the charges of the photoelectric conversion units DA2 and DB2 of the pixels of the pixel row V5-2 and the charges of the photoelectric conversion units DA2 and DB2 of the pixels of the pixel row V6-2 Are transferred to the FD node. Thus, a signal obtained by adding the signal read from the pixel of the pixel row V5-2 and the signal read from the pixels of the pixel row V6-2 is output to the output line 16 of each column.

期間H5において読み出し動作が終了した画素行V4−1,V5−1の画素は非蓄積状態へと移行する。この際、保持部(FDノード)を共有する画素行V4−1と画素行V4−2は、ともに蓄積状態ではないため、制御信号pRES4はハイレベルに保持され、非蓄積状態における光電変換部DA,DBのリセットが行われる。一方、保持部(FDノード)を共有する画素行V5−1,V5−2のうち画素行V5−2は蓄積状態(読み出し動作期間)であるため、画素行V5−1については非蓄積状態における光電変換部DA,DBのリセットは行わない。   The pixels in the pixel rows V4-1 and V5-1 for which the read operation is completed in the period H5 shift to the non-accumulation state. At this time, since neither the pixel row V4-1 and the pixel row V4-2 sharing the holding portion (FD node) are in the storage state, the control signal pRES4 is held at the high level, and the photoelectric conversion portion DA in the non-storage state , DB is reset. On the other hand, of the pixel rows V5-1 and V5-2 sharing the holding portion (FD node), the pixel row V5-2 is in the storage state (read operation period), and thus the pixel row V5-1 is in the non-storage state. The photoelectric conversion units DA and DB are not reset.

期間H7では、同色の組のカラーフィルタを備えた画素を含む撮像行である画素行V7−1及び画素行V8−1に対して同時刻に読み出し動作が行われる。これら画素行の各列の2つの画素から読み出された信号は、加算され、同じ出力線16から出力される。   In the period H7, the read operation is performed at the same time on the pixel row V7-1 and the pixel row V8-1, which are imaging rows including pixels provided with color filters of the same color set. The signals read from the two pixels in each column of the pixel rows are added and output from the same output line 16.

具体的には、時刻t13において制御信号pSEL7及び図示しない制御信号pSEL8がハイレベルとなり、単位画素行V7,V8が選択される。時刻14において制御信号pRES7及び図示しないpRES8がローレベルとなり、単位画素行V7,V8の単位画素12のFDノードのリセットが解除される。時刻t15において制御信号pTX7−1及び図示しない制御信号pTX8−1がハイレベルとなり、画素行V7−1の画素の光電変換部DA1,DB1の電荷及び画素行V8−1の画素の光電変換部DA1,DB1の電荷が、FDノードへと転送される。これにより、各列の出力線16に、画素行V7−1の画素から読み出された信号と画素行V8−1の画素から読み出された信号とを加算した信号が出力される。   Specifically, at time t13, the control signal pSEL7 and the control signal pSEL8 (not shown) become high level, and the unit pixel rows V7 and V8 are selected. At time 14, the control signal pRES7 and the unshown pRES8 become low level, and the reset of the FD node of the unit pixel 12 of the unit pixel rows V7 and V8 is released. At time t15, the control signal pTX7-1 and the control signal pTX8-1 (not shown) become high level, and the charge of the photoelectric conversion units DA1 and DB1 of the pixel of the pixel row V7-1 and the photoelectric conversion unit DA1 of the pixel of the pixel row V8-1 , DB1's charge is transferred to the FD node. Thus, a signal obtained by adding the signal read from the pixel of the pixel row V7-1 and the signal read from the pixels of the pixel row V8-1 is output to the output line 16 of each column.

期間H6において読み出し動作が終了した画素行V5−2,V6−2の画素は非蓄積状態へと移行する。この際、保持部(FDノード)を共有する画素行V5−1と画素行V5−2は、ともに蓄積状態ではないため、制御信号pRES5はハイレベルに保持され、非蓄積状態における光電変換部DA,DBのリセットが行われる。一方、保持部(FDノード)を共有する画素行V6−1,V6−2のうち画素行V6−1はAF行として蓄積状態となっているため、画素行V6−2については非蓄積状態における光電変換部DA,DBのリセットは行わない。   The pixels in the pixel rows V5-2 and V6-2 for which the read operation has been completed in the period H6 shift to the non-accumulation state. At this time, since the pixel row V5-1 and the pixel row V5-2 sharing the holding portion (FD node) are not in the storage state, the control signal pRES5 is held at the high level, and the photoelectric conversion portion DA in the non-storage state. , DB is reset. On the other hand, of the pixel rows V6-1 and V6-2 sharing the holding portion (FD node), the pixel row V6-1 is in the accumulation state as the AF row, and the pixel row V6-2 is in the non-accumulation state. The photoelectric conversion units DA and DB are not reset.

各期間における画素行の読み出し時の状態を比較すると、期間H5に読み出し動作が行われる画素行V4−1及び画素行V5−1では、隣接する単位画素行V3において非蓄積状態における光電変換部DA,DBのリセットが行われる。同様に、期間H6に読み出し動作が行われる画素行V5−2及び画素行V6−2では、隣接する単位画素行V4において非蓄積状態における光電変換部DA,DBのリセットが行われる。一方、期間H7に読み出し動作が行われる画素行V7−1及び画素行V8−1では、隣接する単位画素行V6において非蓄積状態における光電変換部DA,DBのリセットは行われない。そのため、第1実施形態で説明したように、期間H5,H6で読み出した信号と期間H7で読み出した信号との間に、重畳するノイズ成分の違いに起因した出力差が生じ、画質を低下する原因となる。   When the states at the time of readout of the pixel row in each period are compared, in the pixel row V4-1 and the pixel row V5-1 in which the readout operation is performed in the period H5, the photoelectric conversion units DA in the non-accumulation state in the adjacent unit pixel row V3. , DB is reset. Similarly, in the pixel row V5-2 and the pixel row V6-2 in which the read operation is performed in the period H6, the photoelectric conversion units DA and DB in the non-accumulation state are reset in the adjacent unit pixel row V4. On the other hand, in the pixel row V7-1 and the pixel row V8-1 in which the readout operation is performed in the period H7, the photoelectric conversion units DA and DB in the non-accumulation state are not reset in the adjacent unit pixel row V6. Therefore, as described in the first embodiment, an output difference occurs due to a difference in noise components to be superimposed between the signals read out in the periods H5 and H6 and the signal read out in the period H7, thereby degrading the image quality. It becomes a cause.

このような観点から、本実施形態においても、単位画素行V4における非蓄積状態の光電変換部DA,DBのリセットを、時刻t6から開始している。同様に、単位画素行V5における非蓄積状態の光電変換部DA,DBのリセットを、時刻t12から開始している。これにより、非蓄積状態での光電変換部DA,DBのリセット動作を行いながら、その影響を受ける単位画素12と受けない単位画素12とが生じることによる画質悪化を低減することが可能となる。また、本実施形態では、間引かれる行を減らし複数の画素行の信号を加算して同時刻に読み出すように構成しているため、モアレの低減を図ることも可能である。   From this point of view, also in the present embodiment, the reset of the photoelectric conversion units DA and DB in the non-accumulated state in the unit pixel row V4 is started from time t6. Similarly, the reset of the photoelectric conversion units DA and DB in the non-accumulated state in the unit pixel row V5 is started from time t12. As a result, while performing the reset operation of the photoelectric conversion units DA and DB in the non-accumulated state, it is possible to reduce the image quality deterioration due to the occurrence of the unit pixel 12 affected and the unit pixel 12 not affected. Further, in the present embodiment, since the lines to be thinned out are reduced and the signals of a plurality of pixel lines are added and read out at the same time, it is possible to reduce moiré.

このように、本実施形態によれば、撮像走査行及び焦点検出走査行の非蓄積期間における光電変換部のリセット動作による画質の劣化を低減することができる。   As described above, according to this embodiment, it is possible to reduce the deterioration of the image quality due to the reset operation of the photoelectric conversion unit in the non-accumulation period of the imaging scanning line and the focus detection scanning line.

[第3実施形態]
本発明の第3実施形態による固体撮像装置及びその駆動方法について、図16乃至図19を用いて説明する。第1及び第2実施形態による固体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。
Third Embodiment
A solid-state imaging device and a method of driving the same according to a third embodiment of the present invention will be described using FIGS. 16 to 19. The same members of the present embodiment as those of the solid-state imaging device according to the first and the second embodiments are represented by the same reference numerals, and the description will be omitted or simplified.

本実施形態では、第1実施形態による固体撮像装置において、位相差検出信号を出力する画素を含む画素行から、位相差検出信号と撮像信号とを取得する駆動例を説明する。   In the present embodiment, a driving example will be described in which a phase difference detection signal and an imaging signal are acquired from a pixel row including pixels that output a phase difference detection signal in the solid-state imaging device according to the first embodiment.

図16は、画素領域10を構成する単位画素行V1から単位画素行Vnのうち、単位画素行V1から単位画素行V5までの動作を模式的に示したものである。   FIG. 16 schematically shows the operation from the unit pixel row V1 to the unit pixel row V5 among the unit pixel row V1 to the unit pixel row Vn constituting the pixel area 10.

本実施形態による固体撮像装置の駆動方法では、単位画素行を単位として3行周期で所定の動作を行うものとする。すなわち、単位画素行V1,V3,V4は、撮像用の信号を取得する行(以下、「撮像行」と呼ぶ)である。単位画素行V2,V5は、撮像用の信号を取得するとともに、焦点検出用の信号を取得する撮像・焦点検出行(以下、「撮像・AF行」と呼ぶ)である。   In the driving method of the solid-state imaging device according to the present embodiment, it is assumed that the predetermined operation is performed in a cycle of three rows in units of unit pixel rows. That is, the unit pixel rows V1, V3, and V4 are rows for acquiring imaging signals (hereinafter, referred to as "imaging rows"). The unit pixel rows V2 and V5 are imaging / focus detection rows (hereinafter referred to as “imaging / AF rows”) that acquire signals for imaging and acquire signals for focus detection.

図17は、図16に示す各画素行の動作をより具体的に示した模式図である。図17において縦方向は、図16と同様の単位画素行V1〜V5を示している。撮像行、撮像・AF行の繰り返し周期も、図15の場合と同様である。図17において横方向は時間軸であり、行選択ラッチパルスの間隔(1水平期間)を基準単位として、期間H1、期間H2、…、期間H10を定義している。   FIG. 17 is a schematic diagram more specifically showing the operation of each pixel row shown in FIG. The vertical direction in FIG. 17 indicates unit pixel rows V1 to V5 similar to those in FIG. The repetition period of the imaging row and the imaging / AF row is also the same as in the case of FIG. In FIG. 17, the horizontal direction is a time axis, and a period H1, a period H2,..., A period H10 are defined with the interval (one horizontal period) of row selection latch pulses as a reference unit.

例えば、単位画素行V1では、期間H1にリセット動作を行い、期間H2から期間H3で蓄積を行い、期間H4で撮像信号の読み出し動作を行う。期間H5以降は非蓄積状態における光電変換部DA,DBのリセットを行う。   For example, in the unit pixel row V1, the reset operation is performed in the period H1, the accumulation is performed in the period H2 to the period H3, and the image signal readout operation is performed in the period H4. After the period H5, the photoelectric conversion units DA and DB in the non-accumulation state are reset.

また、単位画素行V2では、期間H3にリセット動作を行い、期間H4で蓄積を行い、期間H5及び期間H6で読み出し動作を行う。期間H7以降は非蓄積状態における光電変換部DA,DBのリセットを行う。単位画素行V2の動作が単位画素行V1の動作と異なる点は、撮像用の信号の読み出しを行う期間H6の1水平期間前のH5期間に焦点検出用の信号の読み出し動作を行う点である。   In the unit pixel row V2, the reset operation is performed in the period H3, the storage is performed in the period H4, and the read operation is performed in the periods H5 and H6. After the period H7, the photoelectric conversion units DA and DB in the non-accumulation state are reset. The operation of the unit pixel row V2 is different from the operation of the unit pixel row V1 in that the signal for focus detection is read out in the H5 period one horizontal period before the period H6 in which the signal for image pickup is read out. .

図18は、単位画素行V1から単位画素行V5の期間H1から期間H10までにおける動作を示すタイミングチャートの一例である。図18には、単位画素行V1,V2,V3,V4,V5の転送トランジスタM1Aを駆動する制御信号を、それぞれpTX1−A,pTX2−A,pTX3−A,pTX4−A,pTX5−Aで表している。また、単位画素行V1,V2,V3,V4,V5の転送トランジスタM1Bを駆動する制御信号を、それぞれpTX1−B,pTX2−B,pTX3−B,pTX4−B,pTX5−Bで表している。   FIG. 18 is an example of a timing chart showing an operation from period H1 to period H10 of unit pixel row V1 to unit pixel row V5. In FIG. 18, control signals for driving the transfer transistors M1A of unit pixel rows V1, V2, V3, V4 and V5 are represented by pTX1-A, pTX2-A, pTX3-A, pTX4-A, and pTX5-A, respectively. ing. Control signals for driving the transfer transistors M1B of the unit pixel rows V1, V2, V3, V4, and V5 are represented by pTX1-B, pTX2-B, pTX3-B, pTX4-B, and pTX5-B, respectively.

単位画素行V1では、期間H1において、制御信号pTX1_A,pTX1_Bをハイレベルに制御して光電変換部DA,DBのリセット動作を同時に行い、信号電荷の蓄積を開始する。期間H2,H3の蓄積期間を経過後、期間H4において、制御信号pTX1_A,pTX1_Bを同時にハイレベルに制御し、光電変換部DA,DBに蓄積された信号電荷をFDノードに転送して加算し、撮像情報として読み出す。   In the unit pixel row V1, in the period H1, the control signals pTX1_A and pTX1_B are controlled to the high level to simultaneously perform the reset operation of the photoelectric conversion units DA and DB, and start accumulation of signal charges. After the accumulation periods H2 and H3 have elapsed, the control signals pTX1_A and pTX1_B are simultaneously controlled to the high level in the period H4, and the signal charges accumulated in the photoelectric conversion units DA and DB are transferred to the FD node and added. Read out as imaging information.

単位画素行V2では、期間H3において、制御信号pTX2_A,pTX2_Bをハイレベルに制御して光電変換部DA,DBのリセット動作を同時に行い、信号電荷の蓄積を開始する。期間H4の蓄積期間を経過後、期間H5において、制御信号pTX2_Aをハイレベルに制御し、光電変換部DAに蓄積された信号電荷をFDノードに転送し、焦点検出情報(A信号)として読み出す。この後、FDノードに光電変換部DAから転送された電荷を保持したままの状態で、期間H6において、制御信号pTX2_A,pTX2_Bを同時にハイレベルに制御し、光電変換部DA,DBに蓄積された信号電荷をFDノードに転送する。これにより、期間H4,H5の2水平期間の間に光電変換部DA,DBで生成された信号電荷をFDノードで加算し、撮像情報(A+B信号)として読み出す。このようにして取得したA信号とA+B信号からB信号を得ることで、A信号とB信号とに基づき位相差検出を行うことが可能となる。   In the unit pixel row V2, in period H3, the control signals pTX2_A and pTX2_B are controlled to the high level to perform reset operations of the photoelectric conversion units DA and DB simultaneously, and start accumulation of signal charges. After the accumulation period of the period H4, the control signal pTX2_A is controlled to the high level in the period H5, the signal charge accumulated in the photoelectric conversion unit DA is transferred to the FD node, and read out as focus detection information (A signal). Thereafter, while holding the charge transferred from the photoelectric conversion unit DA to the FD node, the control signals pTX2_A and pTX2_B are simultaneously controlled to the high level in the period H6, and stored in the photoelectric conversion units DA and DB. Transfer the signal charge to the FD node. As a result, the signal charges generated by the photoelectric conversion units DA and DB during the two horizontal periods of the periods H4 and H5 are added at the FD node and read as imaging information (A + B signal). By obtaining the B signal from the A signal and the A + B signal thus acquired, it becomes possible to perform phase difference detection based on the A signal and the B signal.

このとき、単位画素行V2の読み出しが行われる期間H6では、単位画素行V2に隣接する単位画素行V1は非蓄積状態であり、光電変換部DA,DBのリセットが行われている。一方、単位画素行V3の読み出しが行われる期間H7では、単位画素行V3に隣接する単位画素行V2が非蓄積状態となり、光電変換部DA,DBのリセットが開始される。そのため、第1実施形態において説明したように、単位画素行V2の非蓄積状態における光電変換部DA,DBのリセットの開始に起因するノイズが、単位画素行V3から読み出した信号に重畳する懸念がある。   At this time, in the period H6 in which the reading of the unit pixel row V2 is performed, the unit pixel row V1 adjacent to the unit pixel row V2 is in the non-accumulation state, and the photoelectric conversion units DA and DB are reset. On the other hand, in the period H7 in which the reading of the unit pixel row V3 is performed, the unit pixel row V2 adjacent to the unit pixel row V3 is in the non-accumulation state, and the reset of the photoelectric conversion units DA and DB is started. Therefore, as described in the first embodiment, there is a concern that noise caused by the start of resetting of the photoelectric conversion units DA and DB in the non-accumulated state of the unit pixel row V2 is superimposed on the signal read from the unit pixel row V3. is there.

このような観点から、本実施形態においては、例えば図19に示すタイミングチャートに従い、固体撮像装置を駆動する。図19に示すタイミングチャートでは、非蓄積状態における光電変換部DA,DBのリセットの開始を、図18の場合よりも2水平期間(2H期間)遅らせている。このように構成することで、どの単位画素行の読み出し時においても隣接する単位画素行で非蓄積状態における光電変換部DA,DBのリセットが行われなくなり、ノイズ混入による画質の悪化を低減できる。   From such a viewpoint, in the present embodiment, the solid-state imaging device is driven in accordance with, for example, the timing chart shown in FIG. In the timing chart shown in FIG. 19, the start of the reset of the photoelectric conversion units DA and DB in the non-accumulation state is delayed by two horizontal periods (2H period) than in the case of FIG. With this configuration, reset of the photoelectric conversion units DA and DB in the non-accumulation state is not performed in adjacent unit pixel rows at the time of reading of any unit pixel row, and deterioration in image quality due to noise mixing can be reduced.

これにより、非蓄積状態での光電変換部DA,DBのリセット動作を行いながら、その影響を受ける単位画素12と受けない単位画素12とが生じることによる画質悪化を低減することが可能となる。   As a result, while performing the reset operation of the photoelectric conversion units DA and DB in the non-accumulated state, it is possible to reduce the image quality deterioration due to the occurrence of the unit pixel 12 affected and the unit pixel 12 not affected.

このように、本実施形態によれば、撮像走査行及び焦点検出走査行の非蓄積期間における光電変換部のリセット動作による画質の劣化を低減することができる。   As described above, according to this embodiment, it is possible to reduce the deterioration of the image quality due to the reset operation of the photoelectric conversion unit in the non-accumulation period of the imaging scanning line and the focus detection scanning line.

[第4実施形態]
本発明の第4実施形態による撮像システムについて、図20を用いて説明する。第1乃至第3実施形態による固体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。図20は、本実施形態による撮像システムの概略構成を示すブロック図である。
Fourth Embodiment
An imaging system according to a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The same members of the present embodiment as those of the solid-state imaging device according to the first to third embodiments are represented by the same reference numbers not to repeat or to simplify their explanation. FIG. 20 is a block diagram showing a schematic configuration of an imaging system according to the present embodiment.

上記第1乃至第3実施形態で述べた固体撮像装置100は、種々の撮像システムに適用可能である。適用可能な撮像システムの例としては、デジタルスチルカメラ、デジタルカムコーダ、監視カメラ、複写機、ファックス、携帯電話、車載カメラ、観測衛星などが挙げられる。また、レンズなどの光学系と固体撮像装置とを備えるカメラモジュールも、撮像システムに含まれる。図20には、これらのうちの一例として、デジタルスチルカメラのブロック図を例示している。   The solid-state imaging device 100 described in the first to third embodiments is applicable to various imaging systems. Examples of applicable imaging systems include digital still cameras, digital camcorders, surveillance cameras, copiers, fax machines, mobile phones, in-vehicle cameras, observation satellites and the like. In addition, a camera module including an optical system such as a lens and a solid-state imaging device is also included in the imaging system. FIG. 20 illustrates a block diagram of a digital still camera as an example of these.

図20に例示した撮像システム200は、撮像装置201、被写体の光学像を撮像装置201に結像させるレンズ202、レンズ202を通過する光量を可変にするための絞り204、レンズ202の保護のためのバリア206を有する。レンズ202及び絞り204は、撮像装置201に光を集光する光学系である。撮像装置201は、第1乃至第3実施形態で説明した固体撮像装置100であって、レンズ202により結像された光学像を画像データに変換する。   The imaging system 200 illustrated in FIG. 20 includes an imaging device 201, a lens 202 for forming an optical image of a subject on the imaging device 201, a diaphragm 204 for changing the amount of light passing through the lens 202, and protection of the lens 202. Barrier 206. The lens 202 and the diaphragm 204 are optical systems that condense light on the imaging device 201. The imaging device 201 is the solid-state imaging device 100 described in the first to third embodiments, and converts an optical image formed by the lens 202 into image data.

撮像システム200は、また、撮像装置201より出力される出力信号の処理を行う信号処理部208を有する。信号処理部208は、撮像装置201が出力するアナログ信号をデジタル信号に変換するAD変換を行う。また、信号処理部208はその他、必要に応じて各種の補正、圧縮を行って画像データを出力する動作を行う。信号処理部208の一部であるAD変換部は、撮像装置201が設けられた半導体基板に形成されていてもよいし、撮像装置201とは別の半導体基板に形成されていてもよい。また、撮像装置201と信号処理部208とが同一の半導体基板に形成されていてもよい。   The imaging system 200 also includes a signal processing unit 208 that processes an output signal output from the imaging device 201. The signal processing unit 208 performs AD conversion for converting an analog signal output from the imaging device 201 into a digital signal. In addition, the signal processing unit 208 performs an operation of outputting image data by performing various corrections and compressions as necessary. The AD conversion unit which is a part of the signal processing unit 208 may be formed on the semiconductor substrate provided with the imaging device 201, or may be formed on a semiconductor substrate different from the imaging device 201. In addition, the imaging device 201 and the signal processing unit 208 may be formed on the same semiconductor substrate.

撮像システム200は、さらに、画像データを一時的に記憶するためのメモリ部210、外部コンピュータ等と通信するための外部インターフェース部(外部I/F部)212を有する。さらに撮像システム200は、撮像データの記録又は読み出しを行うための半導体メモリ等の記録媒体214、記録媒体214に記録又は読み出しを行うための記録媒体制御インターフェース部(記録媒体制御I/F部)216を有する。なお、記録媒体214は、撮像システム200に内蔵されていてもよく、着脱可能であってもよい。   The imaging system 200 further includes a memory unit 210 for temporarily storing image data, and an external interface unit (external I / F unit) 212 for communicating with an external computer or the like. The imaging system 200 further includes a recording medium 214 such as a semiconductor memory for recording or reading imaging data, and a recording medium control interface unit (recording medium control I / F unit) 216 for recording or reading the recording medium 214. Have. The recording medium 214 may be built in the imaging system 200 or may be removable.

さらに撮像システム200は、各種演算とデジタルスチルカメラ全体を制御する全体制御・演算部218、撮像装置201と信号処理部208に各種タイミング信号を出力するタイミング発生部220を有する。ここで、タイミング信号などは外部から入力されてもよく、撮像システム200は少なくとも撮像装置201と、撮像装置201から出力された出力信号を処理する信号処理部208とを有すればよい。   The imaging system 200 further includes an overall control / calculation unit 218 that controls various operations and the entire digital still camera, and a timing generation unit 220 that outputs various timing signals to the imaging device 201 and the signal processing unit 208. Here, timing signals and the like may be input from the outside, and the imaging system 200 may have at least the imaging device 201 and a signal processing unit 208 that processes an output signal output from the imaging device 201.

撮像装置201は、撮像信号を信号処理部208に出力する。信号処理部208は、撮像装置201から出力される撮像信号に対して所定の信号処理を実施し、画像データを出力する。信号処理部208は、撮像信号を用いて、画像を生成する。   The imaging device 201 outputs an imaging signal to the signal processing unit 208. The signal processing unit 208 performs predetermined signal processing on the imaging signal output from the imaging device 201 and outputs image data. The signal processing unit 208 generates an image using the imaging signal.

第1乃至第3実施形態による固体撮像装置100を適用することにより、ノイズの少ない良質な画像を取得しうる撮像システムを実現することができる。   By applying the solid-state imaging device 100 according to the first to third embodiments, an imaging system capable of acquiring a high quality image with little noise can be realized.

[第5実施形態]
本発明の第5実施形態による撮像システム及び移動体について、図21を用いて説明する。図21は、本実施形態による撮像システム及び移動体の構成を示す図である。
Fifth Embodiment
An imaging system and a mobile unit according to a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 21 is a diagram showing the configuration of an imaging system and a mobile according to the present embodiment.

図21(a)は、車戴カメラに関する撮像システムの一例を示したものである。撮像システム300は、撮像装置310を有する。撮像装置310は、上記第1乃至第3実施形態のいずれかに記載の固体撮像装置100である。撮像システム300は、撮像装置310により取得された複数の画像データに対し、画像処理を行う画像処理部312と、撮像システム300により取得された複数の画像データから視差(視差画像の位相差)の算出を行う視差取得部314を有する。また、撮像システム300は、算出された視差に基づいて対象物までの距離を算出する距離取得部316と、算出された距離に基づいて衝突可能性があるか否かを判定する衝突判定部318と、を有する。ここで、視差取得部314や距離取得部316は、対象物までの距離情報を取得する距離情報取得手段の一例である。すなわち、距離情報とは、視差、デフォーカス量、対象物までの距離等に関する情報である。衝突判定部318はこれらの距離情報のいずれかを用いて、衝突可能性を判定してもよい。距離情報取得手段は、専用に設計されたハードウェアによって実現されてもよいし、ソフトウェアモジュールによって実現されてもよい。また、FPGA(Field Programmable Gate Array)やASIC(Application Specific Integrated circuit)等によって実現されてもよいし、これらの組合せによって実現されてもよい。   FIG. 21 (a) shows an example of an imaging system related to a vehicle camera. The imaging system 300 includes an imaging device 310. The imaging device 310 is the solid-state imaging device 100 according to any one of the first to third embodiments. The imaging system 300 performs image processing on a plurality of image data acquired by the imaging device 310, and the parallax (phase difference of parallax image) from the plurality of image data acquired by the imaging system 300. It has the parallax acquisition part 314 which performs calculation. In addition, the imaging system 300 calculates the distance to the object based on the calculated parallax, and the collision determination unit 318 determines whether there is a possibility of collision based on the calculated distance. And. Here, the parallax acquisition unit 314 and the distance acquisition unit 316 are an example of a distance information acquisition unit that acquires distance information to an object. That is, the distance information is information related to the parallax, the defocus amount, the distance to the object, and the like. The collision determination unit 318 may use any of the distance information to determine the collision possibility. The distance information acquisition means may be realized by hardware designed specifically, or may be realized by a software module. Also, it may be realized by an FPGA (Field Programmable Gate Array), an ASIC (Application Specific Integrated Circuit) or the like, or may be realized by a combination of these.

撮像システム300は車両情報取得装置320と接続されており、車速、ヨーレート、舵角などの車両情報を取得することができる。また、撮像システム300は、衝突判定部318での判定結果に基づいて、車両に対して制動力を発生させる制御信号を出力する制御装置である制御ECU330が接続されている。また、撮像システム300は、衝突判定部318での判定結果に基づいて、ドライバーへ警報を発する警報装置340とも接続されている。例えば、衝突判定部318の判定結果として衝突可能性が高い場合、制御ECU330はブレーキをかける、アクセルを戻す、エンジン出力を抑制するなどして衝突を回避、被害を軽減する車両制御を行う。警報装置340は音等の警報を鳴らす、カーナビゲーションシステムなどの画面に警報情報を表示する、シートベルトやステアリングに振動を与えるなどしてユーザに警告を行う。   The imaging system 300 is connected to the vehicle information acquisition device 320, and can acquire vehicle information such as a vehicle speed, a yaw rate, and a steering angle. Further, the imaging system 300 is connected to a control ECU 330, which is a control device that outputs a control signal for generating a braking force to the vehicle based on the determination result of the collision determination unit 318. The imaging system 300 is also connected to an alarm device 340 that issues an alarm to the driver based on the determination result of the collision determination unit 318. For example, when the possibility of collision is high as the determination result of the collision determination unit 318, the control ECU 330 performs vehicle control to avoid a collision and reduce damage by applying a brake, returning an accelerator, suppressing an engine output or the like. The alarm device 340 sounds an alarm such as a sound, displays alarm information on a screen of a car navigation system or the like, gives a vibration to a seat belt or a steering wheel, or the like to warn the user.

本実施形態では、車両の周囲、例えば前方又は後方を撮像システム300で撮像する。図21(b)に、車両前方(撮像範囲350)を撮像する場合の撮像システムを示した。車両情報取得装置320が、撮像システム300ないしは撮像装置310に指示を送る。このような構成により、測距の精度をより向上させることができる。   In the present embodiment, the imaging system 300 captures an image of the surroundings of the vehicle, for example, the front or the rear. The imaging system in the case of imaging a vehicle front (imaging range 350) was shown in FIG.21 (b). The vehicle information acquisition device 320 sends an instruction to the imaging system 300 or the imaging device 310. Such a configuration can further improve the accuracy of distance measurement.

上記では、他の車両と衝突しないように制御する例を説明したが、他の車両に追従して自動運転する制御や、車線からはみ出さないように自動運転する制御などにも適用可能である。さらに、撮像システムは、自車両等の車両に限らず、例えば、船舶、航空機あるいは産業用ロボットなどの移動体(移動装置)に適用することができる。加えて、移動体に限らず、高度道路交通システム(ITS)等、広く物体認識を利用する機器に適用することができる。   Although an example in which control is performed so as not to collide with another vehicle has been described above, the present invention is also applicable to control for automatically driving following other vehicles, and control for automatically driving so as not to get out of a lane. . Furthermore, the imaging system is not limited to a vehicle such as a host vehicle, but can be applied to, for example, a mobile object (mobile device) such as a ship, an aircraft, or an industrial robot. In addition, the present invention can be applied not only to mobiles but also to devices that widely use object recognition, such as Intelligent Transport System (ITS).

[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。
[Modified embodiment]
The present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications are possible.

例えば、何れかの実施形態の一部の構成を、他の実施形態に追加した形態、或いは他の実施形態の一部の構成と置換した形態も本発明の実施形態である。   For example, a configuration in which part of the configuration of any of the embodiments is added to another embodiment or a configuration in which a part of the configuration of the other embodiment is replaced is also an embodiment of the present invention.

また、上記実施形態では、FDノードの電位の変動の影響が隣り合う単位画素行の間で生じる場合を例にして説明したが、FDノードの電位の変動の影響は、隣り合う単位画素行の範囲を超えて生じることもある。したがって、少なくともリセット動作に伴うFDノードの電位の変動による影響が及ぶ範囲にある単位画素行では、上記実施形態で説明した駆動方法を適用することが好ましい。   In the above embodiment, although the case where the influence of the fluctuation of the potential of the FD node occurs between adjacent unit pixel rows is described as an example, the influence of the fluctuation of the potential of the FD node is the same as that of the adjacent unit pixel rows. It may occur out of range. Therefore, it is preferable to apply the driving method described in the above embodiment to at least a unit pixel row in which the influence of the fluctuation of the potential of the FD node accompanying the reset operation is affected.

また、上記実施形態では、1つの画素の2つの光電変換部DA,DBで1つのマイクロレンズMLを共有する構成とすることで瞳分割を行ったが、遮光膜や配線層によって一部の瞳領域を遮光した光電変換部を有する2つの画素によって瞳分割を行ってもよい。   Further, in the above embodiment, the pupil division is performed by sharing one microlens ML with two photoelectric conversion units DA and DB of one pixel. However, a part of the pupil is formed by the light shielding film and the wiring layer The pupil division may be performed by two pixels having a photoelectric conversion unit that shields the area.

また、上記実施形態では、画素領域10に配された総ての画素を瞳分割画素としたが、必ずしも総ての画素を瞳分割画素にする必要はない。例えば、少なくともAF行に属する画素の少なくとも一部が瞳分割画素であればよい。   Further, in the above embodiment, all pixels arranged in the pixel area 10 are pupil divided pixels, but it is not necessary to set all pixels as pupil divided pixels. For example, at least a part of the pixels belonging to at least the AF row may be pupil divided pixels.

また、上記実施形態では、各列に1つの出力線16を配したが、各列に複数の出力線16を配するようにしてもよい。この場合、一の撮像行に対する読み出し動作と他の撮像行に対する読み出し動作とを同時に実行し、一の撮像行に属する画素から読み出した画素信号と他の撮像行に属する画素から読み出した画素信号とを、同じ列に配された別々の出力線に出力することができる。   Further, although one output line 16 is disposed in each column in the above embodiment, a plurality of output lines 16 may be disposed in each column. In this case, the reading operation for one imaging row and the reading operation for another imaging row are simultaneously executed, and the pixel signal read from the pixels belonging to the one imaging row and the pixel signal read from the pixels belonging to the other imaging row Can be output to separate output lines arranged in the same column.

また、上記実施形態に示した撮像システムは、本発明の固体撮像装置を適用しうる撮像システム例を示したものであり、本発明の固体撮像装置を適用可能な撮像システムは図20及び図21に示した構成に限定されるものではない。   Further, the imaging system shown in the above embodiment is an example of an imaging system to which the solid-state imaging device of the present invention can be applied, and an imaging system to which the solid-state imaging device of the present invention can be applied is shown in FIGS. It is not limited to the configuration shown in FIG.

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。   In addition, the said embodiment only shows the example of embodiment in the case of implementing this invention, and the technical scope of this invention should not be limitedly interpreted by these. That is, the present invention can be implemented in various forms without departing from the technical concept or the main features thereof.

DA,DB,DA1,DB1,DA2,DB2…光電変換部
M1A,M1B,M1A1,M1B1,M1A2,M1B2…転送トランジスタ
M2…リセットトランジスタ
M3…増幅トランジスタ
M4…選択トランジスタ
10…画素領域
12…単位画素
14…制御線
16…出力線
20…垂直走査回路
60…制御回路
100…固体撮像装置
DA, DB, DA1, DB1, DA2, DB2 ... photoelectric conversion units M1A, M1B, M1A1, M1B1, M1A2, M1B2 ... transfer transistor M2 ... reset transistor M3 ... amplification transistor M4 ... selection transistor 10 ... pixel area 12 ... unit pixel 14 ... Control line 16 ... Output line 20 ... Vertical scanning circuit 60 ... Control circuit 100 ... Solid-state imaging device

Claims (9)

複数の画素行を構成するように配され、各々が、光電変換により電荷を生成する複数の光電変換部と、前記複数の光電変換部のいずれかで生じた電荷を保持する保持部と、前記保持部が保持する電荷の量に基づく画素信号を出力する増幅部と、前記光電変換部をリセットするリセット部と、を含む複数の画素と、
前記複数の画素に対して、前記画素行ごとに、前記画素の前記光電変換部のリセット動作と、前記光電変換部で生じた電荷を前記保持部へ転送する電荷転送を含み、前記光電変換部で生じた電荷に基づく画素信号の読み出し動作とを行う走査回路と、を有し、
前記複数の画素行は、少なくとも1つの画素行をそれぞれが含み、前記保持部を単位とする複数の単位画素行を構成し、
前記走査回路は、前記複数の画素行のそれぞれにおける前記リセット動作の開始のタイミングが、当該リセット動作が行われる画素行の属する単位画素行の隣の単位画素行に属する画素行において前記読み出し動作が行われる期間と重ならないように、前記リセット動作を実行する
ことを特徴とする固体撮像装置。
A plurality of photoelectric conversion units arranged to form a plurality of pixel rows, each of which generates an electric charge by photoelectric conversion; a holding unit which holds the electric charge generated in any of the plurality of photoelectric conversion units; A plurality of pixels including an amplification unit that outputs a pixel signal based on the amount of charge held by the holding unit, and a reset unit that resets the photoelectric conversion unit;
The photoelectric conversion unit includes, for each of the plurality of pixels, a reset operation of the photoelectric conversion unit of the pixel and charge transfer for transferring the charge generated in the photoelectric conversion unit to the holding unit for each pixel row. And a scanning circuit for reading out a pixel signal based on the charge generated in
Each of the plurality of pixel rows includes at least one pixel row, and configures a plurality of unit pixel rows having the holding unit as a unit,
The scanning circuit performs the read operation in a pixel row belonging to a unit pixel row next to a unit pixel row to which the pixel row to which the reset operation is performed belongs in a timing of starting the reset operation in each of the plurality of pixel rows. A solid-state imaging device characterized in that the reset operation is performed so as not to overlap with a period to be performed.
前記リセット動作が行われる前記画素行の属する単位画素行の画素の保持部と、当該リセット動作が行われる前記画素行の属する単位画素行の隣の単位画素行の画素の保持部とが、隣り合っている
ことを特徴とする請求項1記載の固体撮像装置。
The holding portion of the pixel of the unit pixel row to which the pixel row to which the reset operation is performed belongs and the holding portion of the pixel of the unit pixel row next to the unit pixel row to which the pixel row to which the reset operation is performed are adjacent. The solid-state imaging device according to claim 1, which matches.
前記複数の画素行は、隣り合う2つの画素行ごとに前記単位画素行を構成しており、それぞれの前記単位画素行を構成する前記2つの画素行のうちの一方に属する画素と他方に属する画素とが、前記保持部及び前記増幅部を共有しており、
前記走査回路は、前記単位画素行を構成する前記2つの画素行のうちの前記一方に属する画素と前記他方に属する画素とがともに蓄積期間ではないときに、前記リセット動作を実行する
ことを特徴とする請求項1又は2記載の固体撮像装置。
The plurality of pixel rows constitute the unit pixel row by two adjacent pixel rows, and the pixels belong to one of the two pixel rows constituting the unit pixel row and the other pixel row. The pixel shares the holding unit and the amplification unit,
The scanning circuit executes the reset operation when neither a pixel belonging to the one of the two pixel rows constituting the unit pixel row nor a pixel belonging to the other is an accumulation period. The solid-state imaging device according to claim 1 or 2.
前記複数の画素行は、撮像信号を取得する複数の撮像行と、焦点検出用信号を取得する複数の焦点検出行と、を含み、
前記走査回路は、前記複数の撮像行からの信号の後に前記複数の焦点検出行の信号が出力されるように、前記複数の撮像行に対して前記リセット動作および前記読み出し動作を行う撮像走査と、前記複数の焦点検出行に対して前記リセット動作および前記読み出し動作を行う焦点検出走査とを独立して実行する
ことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の固体撮像装置。
The plurality of pixel rows include a plurality of imaging rows acquiring imaging signals and a plurality of focus detection rows acquiring focus detection signals.
The scanning circuit performing the reset operation and the reading operation on the plurality of imaging rows such that the signals of the plurality of focus detection rows are output after the signals from the plurality of imaging rows; The solid-state imaging device according to any one of claims 1 to 3, wherein a focus detection scan for performing the reset operation and the readout operation is independently performed on the plurality of focus detection rows. .
前記複数の画素の各々が有する前記複数の光電変換部は、マイクロレンズを共有する第1の光電変換部及び第2の光電変換部を含み、
前記複数の画素行は、撮像信号を取得する複数の撮像行と、撮像信号及び焦点検出用信号を取得する複数の撮像・焦点検出行と、を含み、
前記走査回路は、前記複数の撮像・焦点検出行のそれぞれにおいて、第1の水平期間に、前記第1の光電変換部で生じた電荷に基づく画素信号の読み出し動作を実行し、前記第1の水平期間の次の第2の水平期間に、前記第1の光電変換部及び前記第2の光電変換部で生じた電荷に基づく画素信号の読み出し動作を実行する
ことを特徴とする請求項1又は2記載の固体撮像装置。
The plurality of photoelectric conversion units included in each of the plurality of pixels include a first photoelectric conversion unit and a second photoelectric conversion unit sharing a microlens.
The plurality of pixel rows include a plurality of imaging rows acquiring imaging signals, and a plurality of imaging / focus detection rows acquiring imaging signals and focus detection signals.
The scanning circuit performs a read operation of a pixel signal based on the charge generated in the first photoelectric conversion unit in the first horizontal period in each of the plurality of imaging and focus detection rows, and performs the first operation. The pixel signal readout operation based on the charge generated in the first photoelectric conversion unit and the second photoelectric conversion unit is performed in a second horizontal period following the horizontal period. The solid-state imaging device according to 2.
前記走査回路は、一の画素行に対する前記読み出し動作と、他の画素行に対する前記読み出し動作とを同時に実行し、前記一の画素行に属する画素から読み出した画素信号と、前記他の画素行に属する画素から読み出した画素信号とを、同じ出力線に出力する
ことを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の固体撮像装置。
The scanning circuit simultaneously executes the reading operation for one pixel row and the reading operation for another pixel row, and a pixel signal read from pixels belonging to the one pixel row and the other pixel row The solid-state imaging device according to any one of claims 1 to 5, wherein a pixel signal read out from a pixel to which the pixel belongs is output to the same output line.
前記走査回路は、一の画素行に対する前記読み出し動作と、他の画素行に対する前記読み出し動作とを同時に実行し、前記一の画素行に属する画素から読み出した画素信号と、前記他の画素行に属する画素から読み出した画素信号とを、同じ列に配された別々の出力線に出力する
ことを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の固体撮像装置。
The scanning circuit simultaneously executes the reading operation for one pixel row and the reading operation for another pixel row, and a pixel signal read from pixels belonging to the one pixel row and the other pixel row The solid-state imaging device according to any one of claims 1 to 5, wherein a pixel signal read out from a pixel to which the pixel belongs is output to separate output lines arranged in the same column.
請求項1乃至7のいずれか1項に記載の固体撮像装置と、
前記固体撮像装置の前記画素から出力される信号を処理する信号処理部と
を有することを特徴とする撮像システム。
A solid-state imaging device according to any one of claims 1 to 7,
And a signal processing unit configured to process a signal output from the pixel of the solid-state imaging device.
移動体であって、
請求項1乃至7のいずれか1項に記載の固体撮像装置と、
前記固体撮像装置からの信号に基づく視差画像から、対象物までの距離情報を取得する距離情報取得手段と、
前記距離情報に基づいて前記移動体を制御する制御手段と
を有することを特徴とする移動体。
It is a mobile and
A solid-state imaging device according to any one of claims 1 to 7,
Distance information acquisition means for acquiring distance information to an object from a parallax image based on a signal from the solid-state imaging device;
A control unit configured to control the movable body based on the distance information.
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