JP3870004B2 - Image pickup device and image pickup apparatus including the image pickup device - Google Patents

Image pickup device and image pickup apparatus including the image pickup device Download PDF

Info

Publication number
JP3870004B2
JP3870004B2 JP2000133596A JP2000133596A JP3870004B2 JP 3870004 B2 JP3870004 B2 JP 3870004B2 JP 2000133596 A JP2000133596 A JP 2000133596A JP 2000133596 A JP2000133596 A JP 2000133596A JP 3870004 B2 JP3870004 B2 JP 3870004B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
signal
pixel
output
image pickup
signals
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2000133596A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2001320718A (en
Inventor
誠二 橋本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Canon Inc filed Critical Canon Inc
Priority to JP2000133596A priority Critical patent/JP3870004B2/en
Publication of JP2001320718A publication Critical patent/JP2001320718A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3870004B2 publication Critical patent/JP3870004B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
  • Color Television Image Signal Generators (AREA)

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、撮像素子及びその撮像素子を用いた撮像装置に係わり、内部にアナログ画像信号処理回路を内蔵した撮像素子及びその撮像素子を用いた撮像装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
撮像素子から読出された信号はAD変換され、そのデータをカメラDSP(Digital Signal Processor)で画像処理するのが普通である。しかし、今後、IMT−2000の通信インフラが整備されると携帯電話等に動画像が配信される様になる。
【0003】
携帯電話等は、特に小型、低消費電力が要求される。近年発売された携帯電話に搭載された撮像素子はCCDが主流であるが、今後CMOSセンサが低消費電力性および周辺回路の内蔵による特徴ゆえに主流になる可能性がある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は撮像素子に最適な信号読出し方法を提供することにより高解像度で低モアレの画質を得ることにある。
【0005】
また本発明の他の目的は、撮像素子に最適な周辺回路構成を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明の撮像素子は、二次元状に配列された、複数色の色信号を出力する複数の画素を有する画素部と、
前記画素が一方向に配されて構成される画素群の複数から色信号を画素群ごとに、該一方向と異なる他方向に複数画素づつ順次出力させる走査手段と、
前記走査手段により順次出力される、少なくとも2つの前記画素群から出力される複数色の色信号を同時化する同時化手段と、
有し、
前記走査手段は、順次出力する複数画素の組み合わせを出力毎に前記一方向に1つづつずらして、同一画素の信号が重複して出力されるように走査を行い、後に出力される該同一画素の信号を非破壊読み出しによって読み出してなり、
前記非破壊読み出しされる信号は、前回の同画素信号読み出し時のブランキング期間に読み出した同画素のノイズ信号を用いてノイズ補正が行われてなる撮像素子である。
【0007】
上記本発明について図2の実施形態を参照して説明すると、本発明の撮像素子は、二次元状に配列された、複数色の色信号を出力する複数の画素10を有する画素部と、画素10が一方向(図2では行方向;すなわち、画素G11,B21,G31…の配列方向)に配されて構成される画素群(例えば、一つの画素群は画素G11,B21,G31…からなる)の複数から色信号を画素群ごとに、該一方向と異なる他方向(図2では列方向;すなわち、画素G11,R12,G13…の配列方向)に複数画素(例えば画素G 11 と画素B 21 、画素R 12 と画素G 22 )づつ順次出力させる走査手段102,103と、走査手段102,103により順次出力される、少なくとも2つの画素群(例えば、画素G11,B21,G31…からなる画素群と画素R12,G22,R32…からなる画素群)から出力される複数色の色信号(例えば、画素G22,B21,R12からの色信号)を同時化する同時化手段と、を有し、走査手段102,103は、順次出力する複数画素の組み合わせを出力毎に前記一方向に1つづつずらして(先の出力を画素G 11 と画素B 21 からとすると、後の出力を画素B 21 と画素G 31 とする)、同一画素の信号が重複して出力されるように走査を行い、後に出力される該同一画素(画素B 21 )の信号を非破壊読み出しによって読み出してなる撮像素子である。
【0012】
【実施例】
以下、本発明の実施例について図面を用いて詳細に説明する。
【0013】
本発明の撮像装置の全体ブロック図を図1に示す。
【0014】
図1において、100はアナログ処理回路,ADコンバータ等を、例えば、CMOSプロセス等で同一半導体基板上に集積化した撮像素子、200は汎用マイコンでMPUやメモリ、I/Fを内蔵している。300は表示系であり撮像素子100からの信号により撮影状況をモニタするためにある。
【0015】
本撮像素子100により、カメラDSP−ICは不要で、マイコンとの組合せで携帯機器に利用できる簡便性がある。
【0016】
撮像素子100は、被写体像を撮像して、撮像によって生じた信号を読み出す撮像部として、エリア状に設けられた画素部104と画素部104を駆動する垂直(V)走査回路103、画素のバラツキを補正し、光電変換信号を一時的に蓄積する一時メモリ105、一時メモリ105に蓄積された信号の水平読出し制御を行う水平(H)走査回路102、読出されたR(赤)信号、G(緑)信号、B(青)信号の増幅と同時化を行うアンプ・同時化回路106を有し、又撮像部からの信号に対して色処理を行う色処理部として、R,G,B信号から求めたAE情報により、ゲインをコントロールするAGC(オートゲインコントロール)回路107、R,G,B信号のホワイトバランスを調整するホワイトバランス(WB)回路108、γ補正回路109、γ補正されたR,G,B信号の演算により輝度信号Yの形成と、色差信号R−Y,B−Yを形成するマトリックス回路110を有し、さらに輝度信号、色差信号をアナログ・デジタル変換するADコンバータ112、マトリックス回路110の出力から表示装置300の駆動信号を形成するドライバ111、撮像素子100内のタイミングパルスを発生し、タイミングを調整するタイミングジェネレータ101、ADコンバータ112からの信号を撮像素子外部に出力するための出力部400、ドライバ111からの信号を撮像素子外部に出力するための出力部500、を有する。
【0017】
次に画素部104、一時メモリ105、アンプ・同時化回路106をより詳しく説明するための回路ブロック図を図2に示す。画素部104にはR,G,B各色のフィルタがモザイク状に配置されている。
【0018】
ここで水平ラインの画素行V1とV2が選択駆動されるとして説明する。
【0019】
一時メモリ105には垂直2画素分の画素バラツキ補正と補正後の信号をメモリする回路ブロック20が水平方向画素数分ある。
【0020】
回路ブロック20−1では画素G11と画素B21の画素バラツキが補正された信号が一時蓄積され、回路ブロック20−2では画素R12と画素G22の画素バラツキが補正された信号が一時蓄積される。これらの信号を1列分毎にG11/B21,G22/R12が順次アンプ・同時化回路106内のアンプ114に読出される。アンプ114では4つの信号G11,B21,G22,R12が増幅され、後段のスイッチ(SW)回路115とサンプルホールド(S/H)回路116,117に入力される。この信号の模式図を図3に示す。
【0021】
V1行のG11信号とV2行のG22信号はスイッチ回路115で水平クロック毎にスイッチングされ点順次信号に変換される。R12信号とB21信号は1列毎に存在するので水平クロックの1/2の繰り返し周波数であるが、サンプルホールド回路116,117で1クロック分サンプルホールドされ、結果的に図3の様にR,G,B信号は同時化されたことになる。
【0022】
すなわち、アンプ・同時化回路106には、まずG11,B21信号が入力され、次にR12,G12信号が入力されるが、B21信号はサンプルホールド回路116で1クロック分サンプルホールドされ、G22,B21,R12信号が同時化されてアンプ・同時化回路106から出力される。次にG13,B23信号が入力されるが、R12信号はサンプルホールド回路117で1クロック分サンプルホールドされ、G13,B23,R12信号が同時化されてアンプ・同時化回路106から出力される。
【0023】
このようにして、2画素行分のR,G,B信号が同時化されたので各色毎にAGC,WB,γ処理が可能となる。
【0024】
次に図4に画素と一時メモリの具体的実施例を示す回路図を、図5に図4の回路のタイミング図を示す。なお、ここでは1つのフォトダイオードに対して増幅用トランジスタやリセット用トランジスタを1つづつ配置して画素を構成した例を示したが、例えば図10に示すように、複数の(ここでは4つ)フォトダイオードに対して増幅用トランジスタやリセット用トランジスタ等の共通回路部分をを1つづつ配置して共有してもよい。この場合は4つの画素が一つの単位セルを構成する構成となる。
【0025】
一つの画素は、光電変換素子となるフォトダイオードPD、フォトダイオードPDからの信号を転送する転送用トランジスタMTX、転送された信号を増幅して読み出す増幅用トランジスタMSF、画素を選択して増幅用トランジスタMSFから信号を読み出すための選択用トランジスタMSEL、増幅用トランジスタMSFの入力部をリセットするリセット用トランジスタMRESから構成される。制御信号φP,φC,φSはそれぞれ転送用トランジスタMTX,リセット用トランジスタMRES,選択用トランジスタMSELを制御する信号である。
【0026】
一方向に配列された画素(G11,B21,…)は一本の垂直出力線VLに接続され、垂直出力線VLは一時メモリの回路ブロック20に接続され、各画素からの信号が順次一時メモリの回路ブロック20に入力される。
【0027】
一時メモリの回路ブロック20は、各画素(G11,B21,…)からの信号の画素バラツキを除去した後に、画素バラツキが除去された信号を蓄積容量CT2,CT1に保持し、蓄積容量CT2,CT1から二行分の信号(G11とB21,…)を同時に二本の水平出力線HL1,HL2にそれぞれ出力するものである。
【0028】
ここでは回路ブロック20の画素バラツキ補正回路はクランプ型バラツキ補正方式を構成例としてあげた。この回路では、クランプ容量CP2(CP1)の他端(蓄積容量CT2接続側)を短絡した状態で、画素のバラツキ(N)をクランプ容量CP2(CP1)の入力端(画素接続側)に転送し、この後他端を開放し、次に画素バラツキ成分を含む画素信号(S+N)をクランプ容量の入力端に転送した時に、他端には画素のバラツキ成分が補正された光電変換信号(S)のみが現れ、その光電変換信号が蓄積容量CT2 (CT1 )に蓄積される。
【0029】
図5において、φV1期間には上記画素バラツキ補正とG11,R12信号のメモリが行われる。
【0030】
まず、t1期間において、制御信号φC,φS,φT2,φCT2をHレベルとして、リセット用トランジスタMRES,選択用トランジスタMSEL,トランジスタM21,トランジスタM22をオンして、容量CP2の他端(容量CT2接続側)を所定の電位とした状態で、画素リセット時の信号(画素バラツキ)をクランプ容量CP2の入力端(画素接続側)に転送する。その後、制御信号φCT2をLレベルとして、トランジスタM22をオフしてクランプ容量CP2の他端(容量CT2接続側)を浮遊状態とする。
【0031】
次に、t2期間において、制御信号φPをHレベルとして転送用トランジスタMTXをオンしてフォトダイオードPDからの信号を増幅用トランジスタMSFの入力部に転送し、増幅用トランジスタMSFにより増幅された信号をクランプ容量CP2の入力端(画素接続側)に転送する。このとき、上述したようにクランプ容量CP2の他端(容量CT2接続側)には画素バラツキが補正された光電変換信号のみが現れ、メモリCT2に画素バラツキが補正された光電変換信号が蓄積される。
【0032】
次のφV2期間に同様に、画素バラツキ補正とB21,G22信号のメモリが行われる。
【0033】
メモリされた信号は次の水平有効走査線期間にアンプ・同時化回路106に読出される。
【0034】
次のφV3,φV4期間に同様な動作が行われ、メモリされた信号が同様にアンプ・同時化回路106に読出される。
【0035】
図6のタイミング図により本撮像素子の非破壊読出しを利用した垂直解像度向上について述べる。
【0036】
図5のタイミング図では垂直走査の組合せをV1とV2,V3とV4と2列の画素行毎に駆動する例を述べた。
【0037】
図6のタイミング図では垂直走査の組合せをV1とV2,V2とV3…と1行毎に画素行の組合せを変える場合である。1行毎に画素行の組合せを変える(画素ズラシ駆動)ので、垂直走査線数は図5の駆動方法に対し2倍になる。
【0038】
本実施例では2画素行の中で1画素行は同じ信号を使う必要がある。図5のタイミング図では、フォトダイオードからの光電変換信号の読み出しの前に増幅トランジスタMSFの入力部をリセットするので、次のブランキング期間において、同一画素から同じ信号を読み出すことができず、同じ信号を別のメモリに蓄積しておく必要がある。同じ信号を別のメモリに蓄積させるには最低もう1列のバラツキ補正メモリが必要で、さらにその回路の出力を複雑に切換える必要がある。
【0039】
図6の実施例では、クランプ回路のバラツキ保存性を利用し、信号は非破壊読出しを行うことにより、画素ズラシ駆動を可能とした。
【0040】
図6の1水平走査期間のブランキング期間(HBLK1)にφV1,φV2走査を行ない、次の水平走査期間のブランキング期間(HBLK2)にφV2走査に関しては画素信号の非破壊読出し、φV3走査も次のブランキング期間(HBLK3)で非破壊読出しを行なっている。すなわち、ブランキング期間(HBLK2)におけるφV2走査においては、制御信号φCをHレベルとせず、リセットを行わずにクランプ容量に保持されている信号を、画素B21,G22からの信号として読み出す(非破壊読み出しを行う)。ブランキング期間(HBLK2)におけるφV3走査はリセットを伴う信号読み出しを行う。次のブランキング期間(HBLK3)におけるφV3走査においても同様な非破壊読み出しを行う。
【0041】
本タイミングにより一時メモリ回路を増設することなく画素ズラシ駆動が可能となった。
【0042】
図7は本発明の他のバラツキ補正回路を利用した実施例の回路図を示す。
【0043】
図7のバラツキ補正回路はスライス型ノイズ補正回路と呼ばれており、特開平09−247546号公報に詳しく述べられている。図8の等価回路、図9のタイミング図は前記公開公報のそれぞれ図3、図5に記載された図である。
【0044】
図7はそのバラツキ補正回路を改良した実施例であり、図6のタイミングと同じ様な動作で、非破壊読出しする画素の画素バラツキを2度利用する。
【0045】
以下、図7を用いてその構成及び動作を説明する。
【0046】
図7に示すように、垂直出力線VLはトランジスタM41のゲートに接続される。トランジスタM41のドレイン側は容量CP及びトランジスタM42が接続され、トランジスタM41のソース側は、それぞれトランジスタM43、M44を介して容量CT1、CT2に接続される。
【0047】
バラツキを補正するには、ブランキング期間(HBLK1)のφV1期間において、トランジスタM42 をオンし、さらにトランジスタM43、M44、M45、M46をオンしリセットした後、画素G11からのリセットノイズ転送期間に容量CPに負パルスを印加してトランジスタM41のチャネル電位φnを超えた電荷を容量CT1に転送し、この電荷をトランジスタM45をオンして排出する。ここで、容量CPにはリセットノイズが転送される。
【0048】
画素G11からの信号出力期間に再度、容量CPに負パルスを印加してトランジスタM41のチャネル電位φsを超えた電荷を容量CT1に転送する。ここで容量CT1に転送された電荷はCP×(φs−φn)となりノイズが除去(バラツキが補正)された信号となる。
【0049】
同様にして、ブランキング期間(HBLK1)のφV2期間において、画素B21からノイズが除去(バラツキが補正)された信号が容量CT2に蓄積される。その後、ノイズが除去された画素G11からの信号、ノイズが除去された画素B21からの信号が容量CT1,CT2から水平出力線に順次出力される。
【0050】
ブランキング期間(HBLK2)のφV2期間において、図6に示したタイミングと同様な動作で非破壊読み出しを行う。
【0051】
この実施例ではバラツキ電圧が保存されるので非破壊読出しを行なっても高精度なバラツキ補正が可能である。さらにバラツキ電圧を保存する蓄積容量を2回読みに兼用するので回路規模を小さくする効果がある。
【0052】
なお本発明による色信号の同時化は、補色の色信号、すなわちYe(黄),Cy(シアン),Mg(マゼンダ),G(緑)信号についても適用することができる。
【0053】
以上の様に、モザイクフィルタを用いたカラー信号分離方式であっても一時メモリ等の回路規模は増さずにアナログ信号処理が可能となる。
【0054】
また画像の垂直相関性を利用した画素ズラシ駆動により垂直解像度が向上するとともにモアレなどの発生を抑制できる。
【0055】
また撮像素子内に表示装置駆動用のドライバを内蔵したので新たに表示ドライバが不要となる。
【0056】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、撮像部の後段に対して最適な読み出し信号を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の撮像装置の一実施例の全体ブロック図である。
【図2】画素部、一時メモリ、アンプ・同時化回路の構成を説明するための回路ブロック図である。
【図3】アンプ・同時化回路の信号同時化動作を示す図である。
【図4】画素と一時メモリの具体的実施例を示す回路図である。
【図5】図4の回路の動作を示すタイミング図である。
【図6】非破壊読出しを利用する場合の回路の動作を示すタイミング図である。
【図7】本発明の他のバラツキ補正回路を利用した実施例の回路図である。
【図8】特開平09−247546号公報に述べられたスライス型ノイズ補正回路を示す等価回路である。
【図9】図8の回路のタイミングを示す図である。
【図10】本発明に用いられる他の画素部の構成を示す図である。
【符号の説明】
100 撮像素子
101 タイミングジェネレータ
102 水平走査回路
103 垂直走査回路
104 画素部
105 一時メモリ
106 アンプ・同時化処理回路
107 AGC回路
108 ホワイトバランス回路
109 γ補正回路
110 マトリックス回路
111 ドライバ
112 ADコンバータ
200 汎用マイコン
300 表示系
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an imaging device and an imaging device using the imaging device, and more particularly to an imaging device having an analog image signal processing circuit built therein and an imaging device using the imaging device.
[0002]
[Prior art]
A signal read from the image sensor is AD-converted, and the data is usually processed by a camera DSP (Digital Signal Processor). However, when the IMT-2000 communication infrastructure is developed in the future, moving images will be distributed to mobile phones and the like.
[0003]
Mobile phones and the like are particularly required to be small and have low power consumption. CCDs are the mainstream of image pickup devices mounted on mobile phones released in recent years, but there is a possibility that CMOS sensors will become mainstream in the future due to low power consumption and the features of built-in peripheral circuits.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
An object of the present invention is to provide a high-resolution and low-moire image quality by providing a signal readout method optimal for an image sensor.
[0005]
Another object of the present invention is to provide an optimum peripheral circuit configuration for an image sensor.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The imaging device of the present invention includes a pixel unit having a plurality of pixels that are arranged in a two-dimensional shape and that output color signals of a plurality of colors,
Scanning means for sequentially outputting a color signal from a plurality of pixel groups configured by arranging the pixels in one direction for each pixel group in a different direction different from the one direction;
Synchronization means for simultaneously synchronizing color signals of a plurality of colors output from at least two of the pixel groups sequentially output by the scanning means;
Have
The scanning unit shifts a combination of a plurality of pixels to be sequentially output one by one in the one direction for each output, performs scanning so that signals of the same pixel are output repeatedly, and the same pixel to be output later Is read by non-destructive readout,
The non-destructive readout signal is an image sensor in which noise correction is performed using the noise signal of the same pixel read out during the blanking period at the previous readout of the same pixel signal.
[0007]
The above-described present invention will be described with reference to the embodiment of FIG. 2. An image pickup device according to the present invention includes a pixel unit that includes a plurality of pixels 10 that output a color signal of a plurality of colors and that is two-dimensionally arranged. 10 is a pixel group (for example, one pixel group is composed of pixels G11, B21, G31...) 10 arranged in one direction (the row direction in FIG. 2; that is, the arrangement direction of the pixels G11, B21, G31. ) For each pixel group, a plurality of pixels (for example, the pixel G 11 and the pixel B ) are arranged in another direction different from the one direction (the column direction in FIG. 2; that is, the arrangement direction of the pixels G 11, R 12, G 13...). 21 , the pixel R 12 and the pixel G 22 ) are sequentially output by the scanning means 102, 103, and the pixel consisting of at least two pixel groups (for example, pixels G 11, B 21, G 31,... ) Sequentially output by the scanning means 102, 103. It consists of a group and pixels R12, G22, R32 ... A plurality of colors of color signals output from the pixel group) (e.g., a synchronizing means for synchronizing a color signal) from the pixel G22, B21, R12, and scanning means 102 and 103, a plurality of sequentially outputs The pixel combinations are shifted one by one in the one direction for each output (if the previous output is from the pixel G 11 and the pixel B 21 , the subsequent output is the pixel B 21 and the pixel G 31 ). This is an imaging device that performs scanning so that signals are output in duplicate and reads out the signal of the same pixel (pixel B 21 ) that is output later by nondestructive readout.
[0012]
【Example】
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0013]
An overall block diagram of the imaging apparatus of the present invention is shown in FIG.
[0014]
In FIG. 1, reference numeral 100 denotes an analog processing circuit, an AD converter, and the like, for example, an image pickup element integrated on the same semiconductor substrate by a CMOS process or the like. Reference numeral 200 denotes a general-purpose microcomputer that incorporates an MPU, a memory, and an I / F. Reference numeral 300 denotes a display system for monitoring the photographing situation by a signal from the image sensor 100.
[0015]
The imaging device 100 eliminates the need for a camera DSP-IC and can be used in a portable device in combination with a microcomputer.
[0016]
The image pickup device 100 picks up a subject image and reads out a signal generated by the image pickup, and the pixel portion 104 provided in an area, a vertical (V) scanning circuit 103 that drives the pixel portion 104, and pixel variations. And a horizontal (H) scanning circuit 102 for performing horizontal readout control of signals accumulated in the temporary memory 105, a read R (red) signal, G ( An R / G / B signal is provided as a color processing unit having an amplifier / synchronization circuit 106 that performs amplification and synchronization of a green signal and a B (blue) signal, and performs color processing on a signal from the imaging unit. AGC (automatic gain control) circuit 107 that controls gain, white balance (WB) circuit 108 that adjusts white balance of R, G, and B signals, γ compensation The circuit 109 includes a matrix circuit 110 that forms a luminance signal Y by calculation of R, G, and B signals subjected to γ correction and forms color difference signals RY and BY. Further, the luminance signal and the color difference signal are analogized. The AD converter 112 that performs digital conversion, the driver 111 that forms the drive signal of the display device 300 from the output of the matrix circuit 110, the timing pulse in the image sensor 100, the timing generator 101 that adjusts the timing, and the AD converter 112 An output unit 400 for outputting a signal to the outside of the image sensor and an output unit 500 for outputting a signal from the driver 111 to the outside of the image sensor.
[0017]
Next, a circuit block diagram for explaining the pixel portion 104, the temporary memory 105, and the amplifier / synchronization circuit 106 in more detail is shown in FIG. In the pixel portion 104, filters of R, G, and B colors are arranged in a mosaic pattern.
[0018]
Here, a description will be given on the assumption that the pixel rows V1 and V2 of the horizontal line are selectively driven.
[0019]
In the temporary memory 105, there are circuit blocks 20 for storing pixel variation correction for two vertical pixels and a signal after correction for the number of pixels in the horizontal direction.
[0020]
In the circuit block 20-1, a signal in which the pixel variation of the pixel G11 and the pixel B21 is corrected is temporarily accumulated, and in the circuit block 20-2, a signal in which the pixel variation of the pixel R12 and the pixel G22 is corrected is temporarily accumulated. G11 / B21 and G22 / R12 of these signals are sequentially read out to the amplifier 114 in the amplifier / synchronization circuit 106 for each column. In the amplifier 114, four signals G11, B21, G22, and R12 are amplified and input to the switch (SW) circuit 115 and the sample hold (S / H) circuits 116 and 117 in the subsequent stage. A schematic diagram of this signal is shown in FIG.
[0021]
The G11 signal in the V1 row and the G22 signal in the V2 row are switched by the switch circuit 115 for each horizontal clock and converted to a dot sequential signal. Since the R12 signal and the B21 signal exist in each column, the repetition frequency is ½ of the horizontal clock. However, the R12 signal and the B21 signal are sampled and held by one clock by the sample and hold circuits 116 and 117. As a result, as shown in FIG. The G and B signals are synchronized.
[0022]
That is, the G11 and B21 signals are first input to the amplifier / synchronization circuit 106, and then the R12 and G12 signals are input. The B21 signal is sampled and held for one clock by the sample and hold circuit 116, and G22 and B21. , R12 signals are synchronized and output from the amplifier / synchronization circuit 106. Next, the G13 and B23 signals are inputted. The R12 signal is sampled and held by one clock in the sample and hold circuit 117, and the G13, B23 and R12 signals are synchronized and outputted from the amplifier / synchronization circuit 106.
[0023]
In this manner, since the R, G, and B signals for two pixel rows are synchronized, AGC, WB, and γ processing can be performed for each color.
[0024]
Next, FIG. 4 is a circuit diagram showing a specific embodiment of the pixel and the temporary memory, and FIG. 5 is a timing chart of the circuit of FIG. Here, an example is shown in which a pixel is configured by arranging one amplification transistor and one reset transistor for one photodiode. However, for example, as shown in FIG. ) Common circuit portions such as an amplifying transistor and a resetting transistor may be arranged and shared one by one with respect to the photodiode. In this case, the four pixels constitute one unit cell.
[0025]
One pixel includes a photodiode PD serving as a photoelectric conversion element, a transfer transistor M TX for transferring a signal from the photodiode PD, an amplifying transistor M SF for amplifying and reading the transferred signal, and selecting and amplifying the pixel. selection transistor M SEL for reading a signal from the use transistors M SF, composed of the reset transistor M RES for resetting an input portion of the amplifying transistor M SF. Control signals φP, φC, and φS are signals for controlling the transfer transistor M TX , the reset transistor M RES , and the selection transistor M SEL , respectively.
[0026]
The pixels (G11, B21,...) Arranged in one direction are connected to one vertical output line VL, and the vertical output line VL is connected to the circuit block 20 of the temporary memory, and signals from each pixel are sequentially stored in the temporary memory. Are input to the circuit block 20.
[0027]
The circuit block 20 of the temporary memory removes the pixel variation of the signal from each pixel (G11, B21,...) And then holds the signal from which the pixel variation is removed in the storage capacitors CT2 and CT1, and stores the storage capacitors CT2 and CT1. , Two rows of signals (G11 and B21,...) Are simultaneously output to two horizontal output lines HL1 and HL2, respectively.
[0028]
Here, the pixel variation correction circuit of the circuit block 20 is exemplified by the clamp type variation correction method. In this circuit, the pixel variation (N) is transferred to the input end (pixel connection side) of the clamp capacitor CP2 (CP1) while the other end (storage capacitor CT2 connection side) of the clamp capacitor CP2 (CP1) is short-circuited. Then, the other end is opened, and then when the pixel signal (S + N) including the pixel variation component is transferred to the input end of the clamp capacitor, the other end of the photoelectric conversion signal (S) in which the pixel variation component is corrected Only appears, and the photoelectric conversion signal is stored in the storage capacitor CT2. (CT1 ).
[0029]
In FIG. 5, the pixel variation correction and the G11 and R12 signal memories are performed in the φV1 period.
[0030]
First, in the period t1, the control signal [phi] C, .phi.S, .phi.T2, the φCT2 the H level, the reset transistor M RES, selection transistor M SEL, the transistors M21, by turning the transistor M22, the other end of the capacitor C P2 (capacity With the CT2 connection side) at a predetermined potential, a pixel reset signal (pixel variation) is transferred to the input terminal (pixel connection side) of the clamp capacitor CP2. Thereafter, the control signal φCT2 is set to L level, the transistor M22 is turned off, and the other end of the clamp capacitor CP2 (capacitor CT2 connection side) is brought into a floating state.
[0031]
Then, in period t2, and turns on the transfer transistor M TX control signal φP the H level to transfer signals from the photodiode PD to the input portion of the amplifying transistor M SF, is amplified by the amplifying transistor M SF The transferred signal is transferred to the input terminal (pixel connection side) of the clamp capacitor CP2 . At this time, appeared only photoelectric conversion signals pixel variation is corrected to the other end of the clamp capacitor C P2 (capacitance CT2 connection side) as described above, the photoelectric conversion signal pixel variation is corrected in the memory CT2 is accumulated The
[0032]
Similarly, pixel variation correction and B21 and G22 signal memory are performed in the next φV2 period.
[0033]
The stored signal is read to the amplifier / synchronization circuit 106 in the next horizontal effective scanning line period.
[0034]
The same operation is performed in the next φV3 and φV4 periods, and the stored signal is similarly read to the amplifier / synchronization circuit 106.
[0035]
The vertical resolution improvement using nondestructive readout of this image sensor will be described with reference to the timing chart of FIG.
[0036]
In the timing chart of FIG. 5, an example in which a combination of vertical scanning is driven for each of V1 and V2, V3 and V4, and two pixel rows.
[0037]
In the timing chart of FIG. 6, the combination of vertical scanning is V1, V2, V2, V3... And the pixel row combination is changed for each row. Since the combination of pixel rows is changed for each row (pixel shift driving), the number of vertical scanning lines is doubled with respect to the driving method of FIG.
[0038]
In the present embodiment, one pixel row needs to use the same signal in two pixel rows. In the timing diagram of FIG. 5, since the reset input of the amplifier transistor M SF before reading the photoelectric conversion signal from the photodiode, in the next blanking period, it is impossible to read the same signal from the same pixel, It is necessary to store the same signal in another memory. In order to store the same signal in another memory, at least another line of variation correction memory is required, and the output of the circuit needs to be switched in a complicated manner.
[0039]
In the embodiment of FIG. 6, pixel shift driving is made possible by using non-destructive readout of signals by utilizing the variation preservation of the clamp circuit.
[0040]
The φV1 and φV2 scans are performed during the blanking period (HBLK1) of one horizontal scanning period in FIG. 6, and the non-destructive readout of pixel signals and φV3 scanning are performed for the φV2 scanning during the blanking period (HBLK2) of the next horizontal scanning period. Non-destructive reading is performed during the blanking period (HBLK3). That is, in φV2 scanning in the blanking period (HBLK2), the control signal φC is not set to H level, and the signal held in the clamp capacitor without being reset is read as a signal from the pixels B21 and G22 (non-destructive) Read). In the blanking period (HBLK2), φV3 scanning performs signal readout with reset. The same nondestructive reading is performed in the φV3 scan in the next blanking period (HBLK3).
[0041]
This timing makes it possible to drive the pixel shift without adding a temporary memory circuit.
[0042]
FIG. 7 shows a circuit diagram of an embodiment using another variation correction circuit of the present invention.
[0043]
The variation correction circuit of FIG. 7 is called a slice type noise correction circuit and is described in detail in Japanese Patent Application Laid-Open No. 09-247546. The equivalent circuit of FIG. 8 and the timing diagram of FIG. 9 are those described in FIGS. 3 and 5 of the above-mentioned publication.
[0044]
FIG. 7 shows an embodiment in which the variation correction circuit is improved, and the pixel variation of the pixel to be read nondestructively is used twice by the same operation as the timing of FIG.
[0045]
The configuration and operation will be described below with reference to FIG.
[0046]
As shown in FIG. 7, the vertical output line VL is connected to the gate of the transistor M41. The drain side of the transistor M41 is connected to the capacitor CP and the transistor M42, and the source side of the transistor M41 is connected to the capacitors CT1 and CT2 via the transistors M43 and M44, respectively.
[0047]
To correct the variation, the transistor M42 is turned on and the transistors M43, M44, M45, and M46 are turned on and reset during the φV1 period of the blanking period (HBLK1), and then the capacitance is set during the reset noise transfer period from the pixel G11. A negative pulse is applied to CP to transfer the charge exceeding the channel potential φn of the transistor M41 to the capacitor CT1, and this charge is discharged by turning on the transistor M45. Here, reset noise is transferred to the capacitor CP.
[0048]
During the signal output period from the pixel G11, a negative pulse is again applied to the capacitor CP to transfer the charge exceeding the channel potential φs of the transistor M41 to the capacitor CT1. Here, the charge transferred to the capacitor CT1 becomes CP × (φs−φn), which is a signal from which noise is removed (variation is corrected).
[0049]
Similarly, in the φV2 period of the blanking period (HBLK1), a signal from which noise has been removed (corrected for variation) from the pixel B21 is accumulated in the capacitor CT2. Thereafter, a signal from the pixel G11 from which noise has been removed and a signal from the pixel B21 from which noise has been removed are sequentially output from the capacitors CT1 and CT2 to the horizontal output line.
[0050]
In the φV2 period of the blanking period (HBLK2), non-destructive reading is performed by the same operation as the timing shown in FIG.
[0051]
In this embodiment, since the variation voltage is preserved, highly accurate variation correction can be performed even if nondestructive reading is performed. Furthermore, since the storage capacity for storing the variation voltage is also used for reading twice, there is an effect of reducing the circuit scale.
[0052]
The color signal synchronization according to the present invention can also be applied to complementary color signals, that is, Ye (yellow), Cy (cyan), Mg (magenta), and G (green) signals.
[0053]
As described above, even with a color signal separation method using a mosaic filter, analog signal processing can be performed without increasing the circuit scale of a temporary memory or the like.
[0054]
Further, the pixel resolution driving utilizing the vertical correlation of the image can improve the vertical resolution and suppress the occurrence of moire and the like.
[0055]
In addition, since a driver for driving the display device is built in the image sensor, a new display driver is not required.
[0056]
【The invention's effect】
As described above , according to the present invention, an optimum readout signal can be obtained for the subsequent stage of the imaging unit.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an overall block diagram of an embodiment of an imaging apparatus of the present invention.
FIG. 2 is a circuit block diagram for explaining a configuration of a pixel portion, a temporary memory, and an amplifier / synchronization circuit.
FIG. 3 is a diagram illustrating a signal synchronization operation of an amplifier / synchronization circuit;
FIG. 4 is a circuit diagram showing a specific example of a pixel and a temporary memory.
FIG. 5 is a timing chart showing the operation of the circuit of FIG. 4;
FIG. 6 is a timing chart showing the operation of the circuit when using nondestructive reading.
FIG. 7 is a circuit diagram of an embodiment using another variation correction circuit of the present invention.
FIG. 8 is an equivalent circuit showing a slice type noise correction circuit described in Japanese Patent Laid-Open No. 09-247546.
FIG. 9 is a diagram illustrating timing of the circuit of FIG.
FIG. 10 is a diagram showing a configuration of another pixel portion used in the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Image pick-up element 101 Timing generator 102 Horizontal scanning circuit 103 Vertical scanning circuit 104 Pixel part 105 Temporary memory 106 Amplifier and simultaneous processing circuit 107 AGC circuit 108 White balance circuit 109 Gamma correction circuit 110 Matrix circuit 111 Driver 112 AD converter 200 General-purpose microcomputer 300 Display system

Claims (8)

二次元状に配列された、複数色の色信号を出力する複数の画素を有する画素部と、
前記画素が一方向に配されて構成される画素群の複数から色信号を画素群ごとに、該一方向と異なる他方向に複数画素づつ順次出力させる走査手段と、
前記走査手段により順次出力される、少なくとも2つの前記画素群から出力される複数色の色信号を同時化する同時化手段と、
有し、
前記走査手段は、順次出力する複数画素の組み合わせを出力毎に前記一方向に1つづつずらして、同一画素の信号が重複して出力されるように走査を行い、後に出力される該同一画素の信号を非破壊読み出しによって読み出してなり、
前記非破壊読み出しされる信号は、前回の同画素信号読み出し時のブランキング期間に読み出した同画素のノイズ信号を用いてノイズ補正が行われてなる撮像素子。
A pixel portion having a plurality of pixels that are arranged two-dimensionally and that output color signals of a plurality of colors;
Scanning means for sequentially outputting a color signal from a plurality of pixel groups configured by arranging the pixels in one direction for each pixel group in a different direction different from the one direction;
Synchronization means for simultaneously synchronizing color signals of a plurality of colors output from at least two of the pixel groups sequentially output by the scanning means;
Have
The scanning unit shifts a combination of a plurality of pixels to be sequentially output one by one in the one direction for each output, performs scanning so that signals of the same pixel are output repeatedly, and the same pixel to be output later Is read by non-destructive readout,
The non-destructive readout signal is an image sensor in which noise correction is performed using the noise signal of the same pixel read out during the blanking period at the time of the previous readout of the same pixel signal.
請求項1に記載の撮像素子において、同時化される前記複数色の色信号は、G(緑)信号、R(赤)信号、B(青)信号であることを特徴とする撮像素子。  2. The image pickup device according to claim 1, wherein the color signals to be synchronized are a G (green) signal, an R (red) signal, and a B (blue) signal. 請求項2に記載の撮像素子において、前記G(緑)信号は複数の画素群から、R(赤),B(青)信号はそれぞれ1つの画素群から出力された信号であることを特徴とする撮像素子。  The image pickup device according to claim 2, wherein the G (green) signal is a signal output from a plurality of pixel groups, and the R (red) and B (blue) signals are signals output from one pixel group, respectively. An image sensor. 請求項1に記載の撮像素子において、前記同時化手段は、前記走査手段により先に出力された少なくとも一つの色信号をサンプルホールドすることで同時化を行うことを特徴とする撮像素子。  2. The imaging device according to claim 1, wherein the synchronization unit performs synchronization by sample-holding at least one color signal previously output by the scanning unit. 請求項1に記載の撮像素子において、前記画素部の画素からのセンサ信号又はノイズ信号を任意の期間記憶する記憶手段を有する撮像素子。  The imaging device according to claim 1, further comprising a storage unit that stores a sensor signal or a noise signal from a pixel of the pixel unit for an arbitrary period. 請求項1に記載の撮像素子において、前記同時化された複数の色信号に基づく輝度信号および色差信号のアナログ出力とデジタル出力とを出力することを特徴とする撮像素子。  The image pickup device according to claim 1, wherein the image pickup device outputs an analog output and a digital output of a luminance signal and a color difference signal based on the plurality of synchronized color signals. 請求項1に記載の撮像素子において、前記同時化された複数の色信号に基づく画像表示用信号出力を出力することを特徴とする撮像素子。  The image pickup device according to claim 1, wherein an image display signal output based on the synchronized color signals is output. 請求項1から請求項のいずれかの1項の撮像素子を備えた撮像装置。An imaging apparatus having an imaging device of any one of claims 1 to 7.
JP2000133596A 2000-05-02 2000-05-02 Image pickup device and image pickup apparatus including the image pickup device Expired - Fee Related JP3870004B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000133596A JP3870004B2 (en) 2000-05-02 2000-05-02 Image pickup device and image pickup apparatus including the image pickup device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000133596A JP3870004B2 (en) 2000-05-02 2000-05-02 Image pickup device and image pickup apparatus including the image pickup device

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2005242725A Division JP4241695B2 (en) 2005-08-24 2005-08-24 Image pickup device and image pickup apparatus including the image pickup device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2001320718A JP2001320718A (en) 2001-11-16
JP3870004B2 true JP3870004B2 (en) 2007-01-17

Family

ID=18642063

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2000133596A Expired - Fee Related JP3870004B2 (en) 2000-05-02 2000-05-02 Image pickup device and image pickup apparatus including the image pickup device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3870004B2 (en)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006140576A (en) * 2004-11-10 2006-06-01 Sony Corp Imaging apparatus
KR100680471B1 (en) * 2004-11-24 2007-02-08 매그나칩 반도체 유한회사 System on a chip camera system employing complementary color filter
KR100636969B1 (en) * 2004-12-30 2006-10-19 매그나칩 반도체 유한회사 image sensor with built-in ISP and dual camera system
JP4844305B2 (en) * 2005-09-12 2011-12-28 日本ビクター株式会社 Imaging device

Also Published As

Publication number Publication date
JP2001320718A (en) 2001-11-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4611296B2 (en) Charge binning image sensor
US6784928B1 (en) Solid state image pickup device and signal reading method thereof
EP1687970B1 (en) Pixel signal binning and interpolation in column circuits of a sensor circuit
US8023018B2 (en) Drive method for solid-state imaging device, solid-state imaging device, and imaging apparatus
US8384804B2 (en) Imaging apparatus for processing noise signal and photoelectric conversion signal
US20080218598A1 (en) Imaging method, imaging apparatus, and driving device
JP4499348B2 (en) Solid-state imaging device and signal readout method thereof
US8754971B2 (en) Image sensing apparatus and image capturing system
JP2006174325A (en) Solid-state imaging apparatus and method for driving the same
JP3501682B2 (en) Color imaging apparatus and imaging system using the same
JP2001292453A (en) Color image pickup device and image pickup system using it
JP2008278453A (en) Image sensing apparatus and image capturing system
JP2002165136A (en) Imaging apparatus and imaging system
JP4677228B2 (en) Imaging device
JP5526342B2 (en) Solid-state imaging device
JP3870004B2 (en) Image pickup device and image pickup apparatus including the image pickup device
JP2000106678A (en) Image pickup device
JP3501686B2 (en) Color imaging apparatus and imaging system using the same
JP4241695B2 (en) Image pickup device and image pickup apparatus including the image pickup device
JP2000059687A (en) Device and system for picking up image
JP3985275B2 (en) Imaging apparatus and imaging method
US8054364B2 (en) Image apparatus and drive control method for image pickup device with horizontal addition of pixel data
JP4228755B2 (en) Solid-state image sensor and driving method of solid-state image sensor
JP2931531B2 (en) Solid-state imaging device
JP4133455B2 (en) Television camera and pixel signal readout method

Legal Events

Date Code Title Description
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20050616

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20050627

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20050824

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20060928

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20061016

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091020

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101020

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101020

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111020

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111020

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121020

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131020

Year of fee payment: 7

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees