JP7183009B2 - Imaging element and imaging device - Google Patents
Imaging element and imaging device Download PDFInfo
- Publication number
- JP7183009B2 JP7183009B2 JP2018220672A JP2018220672A JP7183009B2 JP 7183009 B2 JP7183009 B2 JP 7183009B2 JP 2018220672 A JP2018220672 A JP 2018220672A JP 2018220672 A JP2018220672 A JP 2018220672A JP 7183009 B2 JP7183009 B2 JP 7183009B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- count value
- timing
- reset
- counter
- synchronization
- 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.)
- Active
Links
Images
Description
本発明は、撮像素子および撮像装置に関する。 The present invention relates to an imaging device and an imaging device.
従来、リセット動作や読み出し動作を制御するための駆動パルスを発生させるタイミングを決定するために、垂直カウンタおよび水平カウンタを備える回路を有する撮像素子が知られている。このような構成において撮像素子の露光時間を制御するためには、垂直カウンタおよび水平カウンタのカウント値をリセットするタイミングを適切に制御する必要がある。従来、垂直カウンタおよび水平カウンタのカウント値のリセットをそれぞれ、撮像素子の外部から入力される垂直同期信号および水平同期信号によって行う構成において、垂直同期信号と水平同期信号の出力タイミングを制御する方法が提案されている。 2. Description of the Related Art Conventionally, an imaging device is known that has a circuit including a vertical counter and a horizontal counter for determining the timing of generating drive pulses for controlling reset operation and readout operation. In order to control the exposure time of the imaging element in such a configuration, it is necessary to appropriately control the timing of resetting the count values of the vertical counter and the horizontal counter. Conventionally, in a configuration in which the count values of a vertical counter and a horizontal counter are reset by a vertical synchronizing signal and a horizontal synchronizing signal respectively input from the outside of an image sensor, there is a method of controlling the output timing of the vertical synchronizing signal and the horizontal synchronizing signal. Proposed.
特許文献1には、水平走査をアサートされた水平同期信号に基づいて行い、垂直同期信号がアサートされる間隔である1垂直期間内に所定回数の水平同期信号をアサートすることによって画像の1フレームを取得する撮像装置が開示されている。特許文献1の撮像装置では、水平同期信号がアサートされる間隔が2種類存在する場合、間隔が長い水平期間は間隔が短い水平期間の間に設定される。これにより、画面全体で均すと、均一なタイミングで水平走査を行うことが可能となる。
In
特許文献2には、垂直同期信号の発生間隔と所定数の水平同期信号を発生させるまでに要する時間とが異なる場合、垂直同期信号の発生間隔を水平同期信号の発生間隔の整数倍にするために水平同期信号の発生間隔を変更する撮像装置が開示されている。特許文献2の撮像装置では、全ての水平走査を同一の時間で行い、画面内で露光時間を均一に保つことができる。
In Japanese Patent Laid-Open No. 2002-200002, when the interval of generation of vertical synchronization signals is different from the time required to generate a predetermined number of horizontal synchronization signals, the interval of generation of vertical synchronization signals is set to an integral multiple of the interval of generation of horizontal synchronization signals. discloses an imaging device that changes the generation interval of the horizontal synchronizing signal. In the imaging apparatus of
従来、カウンタと異なるクロックで動作する信号発生器から生成されるパルスに同期してカウント値をリセットして読み出しを行う構成が知られている。この場合、全く同じデバイスをクロック源として用いたとしてもデバイスの個体差に起因するクロックの周期のずれが発生する。同期信号の生成タイミングと各種カウンタのリセットタイミングを非同期のクロックで制御する構成では、同期信号の入力に同期してカウント値のリセットを行うと、カウント値のリセット周期がずれてしまう。そのため、カウント値のリセット周期に従う読み出し走査およびリセット走査のタイミングを常に一定のタイミングに制御することができなくなる。その結果、同期の前後で画面内の露光時間に差が生じてしまい、画面内に露光段差が発生してしまう。特許文献1,2に開示された撮像装置は、カウント値をリセットするタイミングを司る同期信号を、そのカウンタと同じクロックで動作する同期信号発生回路から発生させるため、このような課題を解決することができない。
Conventionally, a configuration is known in which a count value is reset and read out in synchronization with a pulse generated by a signal generator that operates with a clock different from that of the counter. In this case, even if exactly the same device is used as a clock source, clock cycle deviation occurs due to individual differences between devices. In a configuration in which the generation timing of a synchronous signal and the reset timing of various counters are controlled by asynchronous clocks, if the count value is reset in synchronization with the input of the synchronous signal, the reset cycle of the count value is shifted. Therefore, it becomes impossible to always control the timing of the read scanning and the reset scanning according to the reset cycle of the count value to a constant timing. As a result, a difference occurs in the exposure time in the screen before and after the synchronization, and an exposure step occurs in the screen. The image capturing apparatuses disclosed in
本発明は、各種カウンタと非同期で入力される垂直同期信号に同期した撮像を行いつつ、リセット走査および読み出し走査のタイミングを適切に制御可能な撮像素子およびこれを備える撮像装置を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide an imaging device capable of appropriately controlling the timing of reset scanning and readout scanning while performing imaging in synchronization with a vertical synchronization signal input asynchronously with various counters, and an imaging apparatus having the same. and
本発明の一側面としての撮像素子は、行列状に配置された複数の画素と、第1の周期または第1の周期外の第1のタイミングで第1のカウント値をリセットする第1のカウンタと、第2の周期または第2の周期外の第2のタイミングで第2のカウント値をリセットする第2のカウンタと、外部から入力された垂直同期信号を検出する検出手段と、第1のカウント値または第2のカウント値に基づいて、複数の画素を駆動するためのパルスを生成する生成手段と、を有し、生成手段は、第1のカウント値または第2のカウント値のうち、第1のカウンタおよび第2のカウンタとは異なるカウンタのカウント値に基づいて選択されたカウント値に同期してパルスを生成することを特徴とする。 An imaging device as one aspect of the present invention includes a plurality of pixels arranged in a matrix and a first counter that resets a first count value at a first period or at a first timing outside the first period. a second counter for resetting a second count value at a second timing in the second period or at a second timing outside the second period; detecting means for detecting an externally input vertical synchronizing signal; generating means for generating a pulse for driving the plurality of pixels based on the count value or the second count value, the generating means generating one of the first count value and the second count value, A pulse is generated in synchronization with a count value selected based on a count value of a counter different from the first counter and the second counter.
本発明によれば、各種カウンタと非同期で入力される垂直同期信号に同期した撮像を行いつつ、リセット走査および読み出し走査のタイミングを適切に制御可能な撮像素子およびこれを備える撮像装置を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide an imaging device capable of appropriately controlling the timing of reset scanning and readout scanning while performing imaging in synchronization with a vertical synchronization signal that is input asynchronously with various counters, and an imaging apparatus having the same. can be done.
以下、本発明の好ましい実施の形態を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。各図において、同一の部材については同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。 Preferred embodiments of the present invention will now be described in detail with reference to the accompanying drawings. In each figure, the same reference numerals are given to the same members, and overlapping descriptions are omitted.
図1は、本発明の実施形態に係る撮像装置1の構成を示すブロック図である。撮像装置1は、1つ以上のレンズを備える撮像光学系を有する。第1のレンズ100は、撮像光学系の先端側(被写体側)に配置されている。絞り101は、絞り駆動回路119により絞りアクチュエータ120を介して開口径を制御され、撮影時の光量調節を行う。第2レンズ102および第3レンズ103は、CPU110の出力に基づいてフォーカス駆動回路117によりフォーカスアクチュエータ118を介して制御され、光軸に沿って進退することで撮像光学系の焦点位置を調節する。
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of an
フォーカルプレーンシャッタ104は、シャッター駆動回路116により制御され、静止画撮影時に露光秒時を調節する。光学的ローパスフィルタ105は、撮影画像の偽色やモアレを低減する。撮像素子106は、撮像光学系で形成された被写体の光学像を電気信号に光電変換する。撮像素子106は、第1のクロック生成回路107によって生成されたクロックによって動作し、CPU110によって制御される。
A
DSP(Digital Signal Processor)108は、撮像素子106で撮影された画像データに対する補正・圧縮等の処理を行う画像処理部である。RAM109は、撮像素子106からの出力データを保持する信号保持手段の機能、DSP108で処理された画像データを記憶する画像データ記憶手段の機能、およびCPU110が動作を行う際のワークメモリの機能を有する。なお、本実施例ではこれらの機能を、RAM109を用いて実現するが、アクセス速度が十分に速く、動作上問題のないレベルのメモリを用いて実現してもよい。また、本実施例では、RAM109はDSP108やCPU110の外部に設けられているが、RAM109の一部または全部の機能をDSP108やCPU110に内蔵してもよい。
A DSP (Digital Signal Processor) 108 is an image processing unit that performs processing such as correction and compression on image data captured by the
CPU110は、第2のクロック生成回路111によって生成されるクロックによって動作し、撮像装置1の動作を統括的に制御する。CPU110は、撮像装置1の各部の動作を制御するためのプログラムを実行する。また、CPU110は、撮像素子106に対して垂直同期信号を出力することによって、撮像素子106の撮像タイミングを制御する機能を有する。
The
表示部112は、撮影した静止画像や動画像、およびメニュー等の表示を行う。操作部113は、撮影命令や撮影条件等の設定をCPU110に対して行う。記録媒体114は、静止画データおよび動画データを記録するための、撮像装置1に着脱可能な記録媒体である。ROM115は、CPU110が撮像装置1の各部の動作を制御するために実行するプログラムを格納する。
The
図2を参照して、本実施例の撮像素子106について説明する。図2は、本実施例の撮像素子106の説明図である。
The
まず、図2(a)を参照して、撮像素子106の構成について説明する。図2(a)は、撮像素子106の回路ブロック図である。画素アレイ200には、行列状に複数の単位画素201が配置されている。具体的には、水平方向に(m+1)個、垂直方向に(n+1)個の単位画素201が配置されている。なお、m,nともに自然数である。駆動パルス生成回路202は、第1のHカウンタ210または第2のHカウンタ211のカウント値に従って単位画素201のリセットや、単位画素201で光電変換により生成された画素信号の読み出しを行うためのパルスを生成する。生成されたパルスは、画素駆動回路204に供給される。行選択回路203は、第1のVカウンタ212または第2のVカウンタ213のカウント値に従って、駆動パルス生成回路202によって生成されたパルスを供給する行(特定行)を選択し、画素駆動回路204に選択した行を設定する。画素駆動回路204は、行選択回路203によって設定された行に、駆動パルス生成回路202によって生成されたパルスを供給する。
First, the configuration of the
画素信号は、画素駆動回路204から供給されるパルスに応じて垂直出力線205に行ごとに出力される。定電流源206は、画素アンプ用トランジスタ221と組み合わさってソースフォロワ回路を形成する。AD変換回路(以下、ADC)207は、垂直出力線205に出力されたアナログ出力を、その出力に応じたデジタル値に変換する。ADC207の動作タイミングは、第1のHカウンタ210または第2のHカウンタ211によって制御される。ADC207によって変換された画素信号は、水平走査回路208によって第1のHカウンタ210または第2のHカウンタ211のカウントタイミングに同期しながら順に選択されて、出力部209に転送される。出力部209は、ノイズ信号を減算した画素信号を外部に出力する。
Pixel signals are output to the
同期カウンタ215は、第1のHカウンタ210、第2のHカウンタ211、第1のVカウンタ212、第2のVカウンタ213およびフレームカウンタ214を有し、第1のクロック生成回路107によって生成されたクロックで動作する。第1のHカウンタ210は、クロックの入力に伴って第1のHカウント値をカウントアップさせる。第1のHカウント値は、所定の周期経過時またはフレームカウンタ214のカウント値が偶数にカウントアップされるタイミングでリセットされる。第2のHカウンタ211は、クロックの入力に伴って第2のHカウント値をカウントアップさせる。第2のHカウント値は、所定の周期経過時またはフレームカウンタ214のカウント値が奇数にカウントアップされるタイミングでリセットされる。ここで、所定の周期とは、例えば、CPU110によって設定される周期である。第1のVカウンタ212は、第1のHカウント値がリセットされるタイミングに同期して第1のVカウント値をカウントアップするカウンタである。第1のVカウント値は、フレームカウンタ214のカウント値が偶数にカウントアップされるタイミングでリセットされる。第2のVカウンタ213は、第2のHカウント値がリセットされるタイミングに同期して第2のVカウント値をカウントアップするカウンタである。第2のVカウント値は、フレームカウンタ214のカウント値が奇数にカウントアップされるタイミングでリセットされる。フレームカウンタ214は、同期信号検出回路216によってCPU110から入力された垂直同期信号を検出したタイミングに同期してカウント値をカウントアップするカウンタである。フレームカウンタ214のカウント値は、少なくとも第1の状態または第2の状態に遷移可能である。本実施例では、フレームカウンタ214が第3のカウンタとして機能する。
A
なお、本実施例では、画素駆動回路204やADC207は、撮像素子106に内蔵されているが、撮像素子106とは別のチップに設けられてもよい。
Although the
次に、図2(b)を参照して、単位画素201の回路構成について説明する。図2(b)は、単位画素201の回路図である。フォトダイオード(PD)217は、マイクロレンズ下で単位画素201を構成する素子であり、光電変換部を構成する。光電変換部転送スイッチ218は、信号φptxによって制御される。信号φptxの値をHigh(以下、H)にすることによって、光電変換部に蓄積された光電荷をフローティングディフュージョン部(FD)219に転送することができる。
Next, the circuit configuration of the
リセットスイッチ220は、FD219を初期化するように信号φpresによって制御される。画素アンプ用トランジスタ221は、セレクトスイッチ222、および垂直出力線205を介して定電流源206に接続されている。セレクトスイッチ222の入力信号φpselの値がHになると、画素アンプ用トランジスタ221は定電流源206に接続され、画素アンプを形成する。FD219はこの画素アンプに接続されているため、PD217からFD219に転送された電荷は、画素アンプによって電荷量に応じた電圧値に変換され、垂直出力線205に画素信号として出力される。
Reset switch 220 is controlled by signal φpres to initialize
以下、図3を参照して、単位画素201の駆動方法について説明する。図3は、画素駆動回路204による単位画素201の駆動方法を示すタイミングチャートである。パルスが変化するタイミングとして以下で説明される時刻は全て、第1のHカウンタ210または第2のHカウンタ211のカウントタイミングに同期している。図中、第1のHカウンタ210の第1のHカウント値または第2のHカウンタ211の第2のHカウント値として0が記入されているタイミングが、第1または第2のHカウント値がリセットされるタイミングを示している。リセットされるタイミング以外の第1または第2のHカウント値の表記は、省略されている。なお、図3では、リセットされるタイミングを分かりやすくするためにリセットされるタイミングのHカウント値、すなわち0であるHカウント値を他のHカウント値よりも大きく記載しているが、実際にはHカウント値は等間隔でカウントアップされる。
A method of driving the
図3(a)は、リセット動作を示すタイミングチャートである。時刻t300では、信号φptxの値をHとし、PD217がFD219に接続される。このとき、信号φpresの値はHのままであるから、単位画素201は電源に接続されてリセット状態になる。時刻t301では、信号φptxの値をLow(以下、L)とし、単位画素201のリセット状態が解除される。時刻t301以降、単位画素201の蓄積が開始される。図3(a)のタイミングチャートに対応する動作は、Hカウント値がリセットされる周期よりも短い期間で行われる。
FIG. 3(a) is a timing chart showing the reset operation. At time t300, the value of signal φptx is set to H, and PD217 is connected to FD219. At this time, since the value of the signal φpres remains H, the
図3(b)は、1行の読み出し動作を示すタイミングチャートである。時刻t302では、信号φpselの値をHとし、行が選択される。時刻t303では、信号φpresの値をLとし、FD219のリセットが解除される。時刻t304から時刻t305までの間において、ADC207によってFD219のリセットレベルがAD変換される。このAD変換によって、リセットレベルのデジタル値であるN信号が得られる。時刻t305では、信号φptxをHとし、PD217がFD219に接続され、PD217で発生した光電荷がFD219に転送される。時刻t306では、信号φptxの値をLとし、転送が終了する。ここで、時刻t305でのHカウント値と図3(a)の時刻t300でのHカウント値が同じとなるように設定されている。また、時刻t306での第1または第2のHカウント値と図3(a)の時刻t301での第1または第2のHカウント値が同じとなるように設定されている。このように設定することで、単位画素201がリセットされてから読み出されるまでの蓄積時間が、正確に第1または第2のHカウント値がリセットされる周期の整数倍になるように制御することができる。
FIG. 3B is a timing chart showing the read operation of one row. At time t302, the value of signal φpsel is set to H and a row is selected. At time t303, the value of the signal φpres is set to L, and the reset of the
時刻t306から時刻t307までの間において、ADC207によってFD219のリセットレベルがAD変換される。このAD変換によって、PD217に蓄積された光電荷に応じた出力のデジタル値であるS信号が得られる。時刻t308では、信号φhsr_0の値をHとする。これにより、選択された行の第0列目のADC207が出力部209に接続される。出力部209がS信号からN信号を差し引いて出力することで、第0列目の単位画素201に蓄積された光電荷のデジタル値が得られる。時刻t309では、信号φhsr_0の値をL、信号φhsr_1の値をHとし、第1列目の単位画素201のデジタル値が得られる。時刻t310では、信号φhsr_1の値をL、不図示の信号φhsr_2の値をHとする。以降逐次的に水平走査を行い、時刻t311から時刻t312までの間において第m列目の単位画素201の転送が終わり、水平転送が終了する。水平転送が終了すると同時に、信号φpresの値をHとし、選択行のFD219のリセットが行われる。時刻t313では、信号φpselの値をLとし、行の選択が終了する。図3(b)のタイミングチャートに対応する動作は、第1または第2のHカウント値がリセットされる周期よりも短い期間で行われる。
Between time t306 and time t307, the
以上説明したように、所定の行のリセット動作および読み出し動作が、第1または第2のHカウント値がリセットされる周期よりも短い期間で行われる。リセット動作および読み出し動作を上の行から順次行うことによって、画像を取得することができる。 As described above, the reset operation and read operation of a predetermined row are performed in a period shorter than the cycle in which the first or second H count value is reset. An image can be acquired by sequentially performing the reset operation and the readout operation from the top row.
以下、図4を参照して、フレームカウンタ214のカウント値が偶数にカウントアップされる場合の画素アレイ200のリセット走査と読み出し走査について説明する。図4は、画素アレイ200のリセット走査と読み出し走査のタイミングチャートである。時刻t400では、同期信号検出回路216は、CPU110から撮像素子106に入力された垂直同期信号(以下、外部VD)を検出する。外部VDの検出(入力)に同期して、フレームカウンタ214のカウント値は偶数にカウントアップされる。このとき、第1のHカウンタ210の第1のHカウント値および第1のVカウンタ212の第1のVカウント値がリセットされる。CPU110によって設定された時刻t401では、画素アレイ200の第0行目のリセット動作が開始される。リセット動作は、第1のHカウント値に同期して図3(a)のタイミングチャートに沿って実行される。時刻t401から所定周期経過後、第1のHカウント値はリセットされ、それに伴って第1のVカウント値はカウントアップされる。第1のVカウント値がカウントアップされると、行選択回路203は次の行を選択し、次の行のリセット走査が開始される。このようにして、行単位で順次、リセット動作が行われる。
Reset scanning and readout scanning of the
時刻t402では、第n-2行目のリセット動作が開始される。時刻t403では、同期信号検出回路216は、外部VDを検出する。外部VDの検出に同期して、フレームカウンタ214のカウント値は奇数にカウントアップされる。そのため、第2のHカウンタ211の第2のHカウント値および第2のVカウンタ213の第2のVカウント値がリセットされ、第1のHカウント値および第1のVカウント値はリセットされない。したがって、リセット動作は、中断されることなく続行される。時刻t404では、第1のHカウント値がリセットされる。時刻t404は、時刻t403で外部VDが検出されてから初めて第1のHカウント値がリセットされるタイミングである。本実施例では、このタイミングで読み出し動作が開始される。読み出し動作は、第1のHカウント値に同期して図3(b)のタイミングチャートに沿って実行される。蓄積時間は、CPU110によって設定された時刻t401と、時刻t404との時間差となる。
At time t402, the reset operation of the (n-2)th row is started. At time t403, the sync
このような動作を行うことによって、外部VDの検出に同期してリセット走査および読み出し走査を行いつつ、次の外部VDの検出により走査は中断されなくなる。その結果、外部VDの検出タイミングの前後でも画面内の露光時間には差は発生せず、画面内の露光段差も生じない。 By performing such an operation, reset scanning and read scanning are performed in synchronization with the detection of the external VD, and scanning is not interrupted by the next detection of the external VD. As a result, even before and after the detection timing of the external VD, no difference occurs in the exposure time within the screen, and no exposure step occurs within the screen.
なお、フレームカウンタ214のカウント値が奇数にカウントアップされる場合、第1のHカウンタ210と第2のHカウンタ211の役割が入れ替わり、第1のVカウンタ212と第2のVカウンタ213の役割が入れ替わる。
When the count value of the
図5は、複数のフレームにおける画素アレイ200のリセット走査と読み出し走査のタイミングチャートである。時刻t550では、フレームカウンタ214のカウント値が2k(k:自然数)にカウントアップされ、第1のHカウンタ210の第1のHカウント値がリセットされる。時刻t551では、第1のHカウント値のリセットタイミングに同期してリセット走査500が開始される。時刻t552では、フレームカウンタ214のカウント値が2k+1にカウントアップされ、第2のHカウンタ211の第2のHカウント値がリセットされる。このとき、第1のHカウント値はリセットされないので、リセット走査500は中断されない。時刻t553では、第1のHカウント値のリセットタイミングに同期して読み出し走査501が開始される。
FIG. 5 is a timing chart of reset scanning and read scanning of the
時刻t554では、第2のHカウント値のリセットタイミングに同期してリセット走査502が開始される。時刻t555では、フレームカウンタ214のカウント値が2k+2にカウントアップされ、第1のHカウント値がリセットされる。このとき、第2のHカウント値はリセットされないので、リセット走査502は中断されない。時刻t556では、第2のHカウント値のリセットタイミングに同期して読み出し走査503が開始される。
At time t554, reset scanning 502 is started in synchronization with the reset timing of the second H count value. At time t555, the count value of the
以上説明したように、本実施例の構成によれば、各種カウンタと非同期で入力される垂直同期信号に同期した撮像を行いつつも、その同期の前後でリセット走査および読み出し走査の周期が変わらないように撮像素子を駆動させることができる。 As described above, according to the configuration of this embodiment, while performing imaging in synchronization with vertical synchronization signals input asynchronously with various counters, the cycles of reset scanning and readout scanning do not change before and after the synchronization. The image pickup device can be driven like this.
本実施例では、第1のHカウンタ210の第1のHカウント値と第2のHカウンタ211の第2のHカウント値は同一周期でリセットされるが、必ずしも同一の周期でリセットされなくてもよい。例えば、第1のHカウント値のリセット周期を動画用のリセット走査および読み出し走査に最適な周期に設定し、第2のHカウント値のリセット周期を静止画用のリセット走査および読み出し走査に最適な周期に設定してもよい。この場合、フレームカウンタ214のカウント値が偶数にカウントアップされるタイミングで、第1のHカウント値に従って動画のリセット走査および読み出し走査が行われる。また、フレームカウンタ214のカウント値が奇数にカウントアップされるタイミングで、第2のHカウント値に従って静止画のリセット走査および読み出し走査が行われる。このような制御により、連続するフレームで異なる種類のデータを取得することができる。
In this embodiment, the first H count value of the
また、本実施例では、第1のHカウント値および第2のHカウント値の周期が常に一定であるが、本発明はこれに限定されない。同一フレームでは、周期を一定に保つ必要があるが、複数のフレームでは、周期を一定に保つ必要はない。例えば、フレームカウンタ214のカウント値が4k,4k+1,4k+2にカウントアップされるタイミングで同期されるカウンタを動画用の周期、4k+3にカウントアップされるタイミングで同期されるカウンタを静止画用の周期で動作させる。このような制御により、連続する4フレームの中で1つのフレームでは静止画を取得し、他のフレームでは動画を取得することができる。
Moreover, in this embodiment, the cycles of the first H count value and the second H count value are always constant, but the present invention is not limited to this. The period should be kept constant in the same frame, but it is not necessary to keep the period constant in a plurality of frames. For example, the counter synchronized at the timing when the count value of the
図6を参照して、本実施例の撮像素子106の構成について説明する。図6は、本実施例の撮像素子106の回路ブロック図である。本実施例では、実施例1と同一の構成要素については同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。本実施例では、第1のVカウンタ212が第3のカウンタとして機能する。
The configuration of the
第1のHカウンタ210の第1のHカウント値は、所定の周期経過時または同期信号検出回路216によってCPU110から撮像素子106に入力された垂直同期信号(以下、外部VD)が検出されたタイミングでリセットされる。第1のVカウンタ212は、第1のHカウント値がリセットされるタイミングに同期して第1のVカウント値をカウントアップさせる。第1のVカウント値は、同期信号検出回路216によって外部VDが検出されたタイミングでリセットされる。
The first H count value of the
第2のHカウンタ211の第2のHカウント値は、所定の周期経過時またはリセットパルス生成回路601でリセットパルスが生成されたタイミングに同期してリセットされる。第2のVカウンタ213は、第2のHカウント値がリセットされるタイミングに同期して第2のVカウント値をカウントアップさせる。第2のVカウント値は、リセットパルス生成回路601でリセットパルスが生成されたタイミングに同期してリセットされる。
The second H count value of the
リセットタイミング設定手段600は、例えば、CPU110から設定された値(所定値)を保持する。リセットパルス生成回路601は、第1のVカウント値と、リセットタイミング設定手段600が保持する値とを比較し、両者が一致した場合にリセットパルスを出力する。そのため、第1のVカウント値とリセットタイミング設定手段600が保持する値とが一致したタイミングに同期して第2のHカウント値および第2のVカウント値がリセットされる。
The reset timing setting means 600 holds a value (predetermined value) set by the
図7は、本実施例の画素アレイ200のリセット走査と読み出し走査のタイミングチャートである。なお、一例として、リセットタイミング設定手段600が設定された値として「p-1」を保持している場合について説明する。
FIG. 7 is a timing chart of reset scanning and readout scanning of the
時刻t700では、同期信号検出回路216は、外部VDを検出する。外部VDの検出(入力)に同期して、第1のHカウント値および第1のVカウント値はリセットされる。CPU110によって設定された時刻t701では、画素アレイ200の第0行目のリセット動作が開始される。リセット動作は、第1のHカウント値に同期して図3(a)のタイミングチャートに沿って実行される。時刻t701から所定周期経過後、第1のHカウント値はリセットされ、それに伴って第1のVカウント値はカウントアップされる。第1のVカウント値がカウントアップされると、行選択回路203は次の行を選択し、次の行のリセット走査が開始される。このようにして、行単位で順次、リセット動作が行われる。
At time t700, sync
時刻t702では、第1のVカウント値が「p-1」にカウントアップされると、リセットタイミング設定手段600が保持する値と一致する。そのため、リセットパルス生成回路601はリセットパルスを生成し、第2のHカウント値および第2のVカウント値は所定周期外のタイミングでリセットされる。このタイミングから、リセット動作は第2のHカウント値に同期して行われる。また、行選択は、第2のVカウント値に基づいて行われる。時刻t702から所定周期経過後、第2のHカウント値はリセットされ、第2のVカウント値はカウントアップされる。第2のVカウント値がカウントアップされると、行選択回路203は次の行を選択し、次の行のリセット走査が開始される。
At time t 702 , when the first V count value is counted up to “p−1”, it matches the value held by reset timing setting means 600 . Therefore, the reset
時刻t703では、同期信号検出回路216は、外部VDを検出する。外部VDの検出に同期して、第1のHカウント値は所定周期外でリセットされる。しかしながら、このタイミングにおけるリセット動作は第2のHカウント値に従って実行されているため、リセット動作が中断されることはない。時刻t704では、第2のHカウント値のリセットタイミングに同期して読み出し動作が開始される。読み出し動作は、第2のHカウント値に同期して図3(b)のタイミングチャートに沿って実行される。
At time t703, the sync
上述したように、時刻t701のリセット動作の開始から、時刻t704の読み出し動作の開始まで、外部VDの検出が行われる前後でも走査周期は変わらない。そのため、どの行においても蓄積時間は、CPU110によって設定された時刻t701と時刻t704との時間差となり、面内で一定の蓄積時間となる。その結果、同期の前後でも画面内の露光時間には差は発生せず、画面内の露光段差も生じない。
As described above, from the start of the reset operation at time t701 to the start of the readout operation at time t704, the scanning period does not change even before and after the detection of the external VD. Therefore, the accumulation time for any row is the time difference between time t701 and time t704 set by the
以上説明したように、本実施例の構成によれば、各種カウンタと非同期で入力される垂直同期信号に同期した撮像を行いつつも、読み出し走査およびリセット走査の制御を適切に行うことができるようになる。また、読み出し走査が必ず第2のHカウンタ211に同期して行うことができるようになるため、実施例1の構成と比較して、駆動パルス生成回路を簡略化することができる。
As described above, according to the configuration of this embodiment, it is possible to appropriately control readout scanning and reset scanning while performing imaging in synchronization with vertical synchronization signals input asynchronously with various counters. become. In addition, since read scanning can always be performed in synchronization with the
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。 Although preferred embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to these embodiments, and various modifications and changes are possible within the scope of the gist.
106 撮像素子
201 単位画素
202 駆動パルス生成回路(生成手段)
210 第1のHカウンタ(第1のカウンタ)
211 第2のHカウンタ(第2のカウンタ)
216 同期信号検出回路(検出手段)
106
210 first H counter (first counter)
211 second H counter (second counter)
216 synchronization signal detection circuit (detection means)
Claims (9)
第1の周期または前記第1の周期外の第1のタイミングで第1のカウント値をリセットする第1のカウンタと、
第2の周期または前記第2の周期外の第2のタイミングで第2のカウント値をリセットする第2のカウンタと、
外部から入力された垂直同期信号を検出する検出手段と、
前記第1のカウント値または前記第2のカウント値に基づいて、前記複数の画素を駆動するためのパルスを生成する生成手段と、を有し、
前記生成手段は、前記第1のカウント値または前記第2のカウント値のうち、前記第1のカウンタおよび前記第2のカウンタとは異なるカウンタのカウント値に基づいて選択されたカウント値に同期して前記パルスを生成することを特徴とする撮像素子。 a plurality of pixels arranged in a matrix;
a first counter that resets a first count value at a first period or at a first timing outside the first period;
a second counter that resets a second count value at a second period or at a second timing outside the second period;
detection means for detecting a vertical synchronizing signal input from the outside;
generating means for generating a pulse for driving the plurality of pixels based on the first count value or the second count value;
The generating means synchronizes with a count value selected from the first count value or the second count value based on a count value of a counter different from the first counter and the second counter. and generating the pulse.
前記第3のカウント値は、少なくとも第1の状態または第2の状態に遷移可能であり、
前記第1のタイミングは、前記第3のカウント値が前記第1の状態に遷移したタイミングであり、
前記第2のタイミングは、前記第3のカウント値が前記第2の状態に遷移したタイミングであり、
前記複数の画素のうち前記第1のカウント値に同期してリセット動作が行われた画素の読み出し動作は、前記第1のカウント値に同期して行われ、
前記複数の画素のうち前記第2のカウント値に同期してリセット動作が行われた画素の読み出し動作は、前記第2のカウント値に同期して行われることを特徴とする請求項1に記載の撮像素子。 further comprising a third counter that counts up a third count value in synchronization with detection of the vertical synchronization signal by the detection means;
the third count value can transition to at least a first state or a second state;
the first timing is the timing at which the third count value transitions to the first state;
the second timing is the timing at which the third count value transitions to the second state;
a readout operation of a pixel for which a reset operation is performed in synchronization with the first count value among the plurality of pixels is performed in synchronization with the first count value;
2. The method according to claim 1, wherein a readout operation of a pixel for which a reset operation is performed in synchronization with said second count value among said plurality of pixels is performed in synchronization with said second count value. image sensor.
前記第2の状態は、前記第3のカウント値が奇数である状態であることを特徴とする請求項2に記載の撮像素子。 the first state is a state in which the third count value is an even number;
3. The imaging device according to claim 2, wherein the second state is a state in which the third count value is an odd number.
前記第1のタイミングは、前記検出手段による前記垂直同期信号の検出されたタイミングであり、
前記第2のタイミングは、前記第3のカウント値が所定値に一致したタイミングであり、
前記複数の画素のうち前記第1のカウント値に同期して開始された画素のリセット動作は、前記第2のカウント値が前記第2のタイミングでリセットされた後、第2のカウント値に同期して行われ、前記画素の読み出し動作は、前記第2のカウント値に同期して行われることを特徴とする請求項1に記載の撮像素子。 further comprising a third counter that counts up a third count value at the timing when the first count value is reset;
the first timing is the timing at which the vertical synchronization signal is detected by the detection means;
The second timing is timing when the third count value matches a predetermined value,
The reset operation of the pixels among the plurality of pixels started in synchronization with the first count value is synchronized with the second count value after the second count value is reset at the second timing. 2. The image pickup device according to claim 1, wherein the readout operation of the pixels is performed in synchronization with the second count value.
前記第1および第2のカウンタの動作するためのクロックとは非同期のクロックで動作し、前記垂直同期信号を生成する生成手段と、を有することを特徴とする撮像装置。
An imaging device according to any one of claims 1 to 8;
and generating means for generating the vertical synchronization signal by operating with a clock asynchronous to clocks for operating the first and second counters.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018220672A JP7183009B2 (en) | 2018-11-26 | 2018-11-26 | Imaging element and imaging device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018220672A JP7183009B2 (en) | 2018-11-26 | 2018-11-26 | Imaging element and imaging device |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2020088609A JP2020088609A (en) | 2020-06-04 |
JP7183009B2 true JP7183009B2 (en) | 2022-12-05 |
Family
ID=70909117
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2018220672A Active JP7183009B2 (en) | 2018-11-26 | 2018-11-26 | Imaging element and imaging device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP7183009B2 (en) |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001211347A (en) | 2000-01-27 | 2001-08-03 | Fuji Photo Film Co Ltd | Timing generator |
JP2011217280A (en) | 2010-04-01 | 2011-10-27 | Canon Inc | Solid-state image pickup device and method of driving the same |
-
2018
- 2018-11-26 JP JP2018220672A patent/JP7183009B2/en active Active
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001211347A (en) | 2000-01-27 | 2001-08-03 | Fuji Photo Film Co Ltd | Timing generator |
JP2011217280A (en) | 2010-04-01 | 2011-10-27 | Canon Inc | Solid-state image pickup device and method of driving the same |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2020088609A (en) | 2020-06-04 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8026961B2 (en) | Solid-state image pickup apparatus having effective and non-effective pixel portions, and driving method therefor | |
US9635290B2 (en) | Solid-state image sensing device and electronic device | |
US10630912B2 (en) | Image sensor, image capturing apparatus, and method for controlling image sensor | |
JP6884064B2 (en) | Imaging device and its control method, program, storage medium | |
JP6872956B2 (en) | Imaging system and control method of imaging system | |
JP2008042714A (en) | Solid-state imaging apparatus | |
JP2008147713A (en) | Imaging apparatus, and decision method | |
JP2010093729A (en) | Imaging apparatus and method of imaging | |
JP4637029B2 (en) | Imaging apparatus and control method thereof | |
US8853607B2 (en) | Solid-state image pickup apparatus and image pickup system | |
WO2020080013A1 (en) | Imaging device, method of controlling imaging device, and electronic apparatus | |
JP7183009B2 (en) | Imaging element and imaging device | |
JP2016092792A (en) | Imaging apparatus | |
JP2016029759A (en) | Defective pixel detection method for imaging device | |
JP2020088608A (en) | Image pickup device and imaging apparatus | |
JP2008042573A (en) | Imaging apparatus, its control method, imaging system, and program | |
JP5127510B2 (en) | IMAGING DEVICE AND IMAGING DEVICE CONTROL METHOD | |
JP2008118378A (en) | Photographing device and its driving method | |
JP2020057883A (en) | Imaging apparatus | |
JP2016092786A (en) | Imaging apparatus | |
JP2015126367A (en) | Image processing apparatus, control method thereof, and control program, and imaging apparatus | |
US11368610B2 (en) | Image capture apparatus and control method therefor | |
JP6261334B2 (en) | Image processing apparatus, control method thereof, control program, and imaging apparatus | |
US11496683B2 (en) | Image capturing apparatus and control method thereof, and image capturing system | |
US20230171489A1 (en) | Control apparatus, control method, image capturing apparatus, and image capturing system |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20211112 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20221006 |
|
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: 20221025 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20221122 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 7183009 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |