JP7321741B2 - Imaging device and its control method - Google Patents
Imaging device and its control method Download PDFInfo
- Publication number
- JP7321741B2 JP7321741B2 JP2019072278A JP2019072278A JP7321741B2 JP 7321741 B2 JP7321741 B2 JP 7321741B2 JP 2019072278 A JP2019072278 A JP 2019072278A JP 2019072278 A JP2019072278 A JP 2019072278A JP 7321741 B2 JP7321741 B2 JP 7321741B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- photoelectric conversion
- signal
- pixel
- unit
- output
- 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、光電変換部の出力に基づく信号を計数する計数部を備える撮像装置とその制御方法に関する。 The present invention relates to an image pickup apparatus having a counting section that counts signals based on the output of a photoelectric conversion section, and a control method thereof.
撮像装置において被写体の撮像画像をリアルタイムに表示するライブビュー動作時には、撮像素子からの読み出しデータ量を削減し、フレームレートの向上と消費電力の低減を実現している。 During live view operation, in which the captured image of the subject is displayed in real time by the imaging device, the amount of data read from the imaging device is reduced, improving the frame rate and reducing power consumption.
一方、特許文献1に記載されているように画素毎に1bit型AD変換部とカウンタを有する撮像素子が提案されている。このような撮像素子では受光素子の信号に対して画素毎にAD変換が行われるので、列毎にAD変換を行う撮像素子の持つ走査線数と読み出し速度とのトレードオフを解消可能である。 On the other hand, as described in Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2002-200010, an image pickup device having a 1-bit AD converter and a counter for each pixel has been proposed. In such an image sensor, since AD conversion is performed for each pixel on the signal of the light receiving element, it is possible to eliminate the trade-off between the number of scanning lines and the readout speed of the image sensor that performs AD conversion for each column.
特許文献1の撮像素子では、上記したライブビュー動作時においても読み出しデータを削減することができず、結果としてフレームレートの向上や消費電力の低減も実現できない。
本発明に係る撮像装置は、画素部が有する光電変換部の出力に基づく信号を計数する計数部を備える。本発明は、回路規模の増大を抑えつつ、全画素における一部の画素から信号の読み出しを行うモードにおいて、読み出しデータの削減が可能な撮像装置を提供することを目的とする。
With the image pickup device of
An imaging device according to the present invention includes a counting section that counts a signal based on an output of a photoelectric conversion section included in a pixel section. SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide an imaging apparatus capable of reducing readout data in a mode in which signals are read out from some of all pixels while suppressing an increase in circuit size.
本発明の実施形態の装置は、複数の画素部を有する撮像素子を備える撮像装置であって、前記画素部が有するアバランシェ効果を用いた光電変換部の出力から生成される信号を計数して保持する計数手段と、前記計数手段を制御する制御手段と、前記計数手段の出力を用いて信号処理を行う信号処理手段と、を備える。複数の前記光電変換部のうち、第1の光電変換部の信号を読み出し、第2の光電変換部の信号を読み出さないことで前記光電変換部の出力に基づく信号に対する間引き読み出し動作を行うモードにて前記制御手段は、前記第1の光電変換部に対応する第1の前記計数手段によって撮像画像に係る現フレームでの第1の計数値を保持し、前記第2の光電変換部に対応する第2の前記計数手段によって前記撮像画像に係る前フレームでの前記第1の計数値に相当する第2の計数値を保持する制御を行い、前記信号処理手段は、前記第1および第2の計数値を用いて信号処理を行う。
A device according to an embodiment of the present invention is an imaging device including an imaging device having a plurality of pixel units, in which a signal generated from an output of a photoelectric conversion unit using the avalanche effect of the pixel unit is counted and held. counting means for controlling the counting means, control means for controlling the counting means, and signal processing means for performing signal processing using the output of the counting means. A mode is set in which the signal of the first photoelectric conversion unit among the plurality of photoelectric conversion units is read and the signal of the second photoelectric conversion unit is not read, thereby performing a thinning readout operation for the signal based on the output of the photoelectric conversion unit. The control means holds a first count value in the current frame of the captured image by the first counting means corresponding to the first photoelectric conversion section, and the second counting means corresponds to the second photoelectric conversion section. The second counting means performs control to hold a second count value corresponding to the first count value in the previous frame of the captured image, and the signal processing means controls the first and second count values. Signal processing is performed using the count value.
本発明によれば、回路規模の増大を抑えつつ、全画素における一部の画素群から信号の読み出しを行うモードにおいて、読み出しデータの削減が可能な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 reducing readout data in a mode in which signals are read out from some pixel groups of all pixels while suppressing an increase in circuit size.
以下に、本発明の好ましい実施形態を、添付図面に基づいて詳細に説明する。
[第1実施形態]
図1を参照して、本実施形態に係る固体撮像素子を構成する画素アレイの構成要素である単位画素100について説明する。図1は単位画素100の構成を示す図である。単位画素100は、アバランシェフォトダイオード(以下、APDと記す)101、クエンチ抵抗102、波形整形回路103、カウンタ104により構成される。
Preferred embodiments of the present invention are described in detail below with reference to the accompanying drawings.
[First embodiment]
A
光電変換素子としてのAPD101はアバランシェ効果を利用した半導体素子である。APD101のカソードはクエンチ抵抗102を介して逆バイアス電圧VAPDの電圧源と接続され、APD101のアノードは接地されている。APD101は、光子の入射によりアバランシェ増倍による電荷を発生させる。発生した電荷はクエンチ抵抗102を介して排出される。
The APD 101 as a photoelectric conversion element is a semiconductor element utilizing the avalanche effect. The cathode of
波形整形回路103は、その入力端子がAPD101のカソードに接続されており、光子の入射に応じた電荷の生成・排出に伴う電位の変化に対し、増幅とエッジ検出を行うことにより、電圧パルスを生成する。このようにAPD101、クエンチ抵抗102、波形整形回路103は、光子の入射の有無を電圧パルスに変換することにより、1bit型AD変換部として機能する。
The
カウンタ104は、波形整形回路103が出力する電圧パルスの数を計数して計数結果(計数値)を出力する。これにより、露光期間中の画素値を多ビットで出力することが可能である。カウンタ104は、単位画素100に入力されるイネーブル信号CNT_EN、制御信号LOAD_ENおよびデータ信号LOAD_DATAに基づいて、後述のフリップフロップ(図2:400)にデータを設定する。
The
図2を参照して、カウンタ104の具体的な構成および動作について説明する。カウンタ104は、フリップフロップ(以下、FFとも記す)400、加算部401、カウンタ選択部402、AND素子403を備える。イネーブル信号CNT_ENと波形整形回路103が出力する電圧パルスPLSがAND素子403に入力され、論理積演算が行われる。イネーブル信号CNT_ENは、電圧パルスPLSを計数するかどうかを決定する制御信号である。カウンタ104はイネーブル信号CNT_ENに基づいて電圧パルスのカウントを行う。
A specific configuration and operation of
加算部401は、AND素子403の出力とFF400の出力とを加算してカウンタ選択部402に出力する。カウンタ選択部402には、加算部401の出力とデータ信号LOAD_DATAが入力される。カウンタ選択部402は制御信号LOAD_ENに基づいて、データ信号LOAD_DATAに設定するか、または加算部401の出力に設定するかを決定する。
FF400はカウンタ選択部402により決定された出力信号を保持し、保持した信号に対応するカウンタ値(計数値)を出力する。FF400は非同期リセット信号によってクロックに非同期で初期値ゼロに初期化される。なお、本実施形態にてクロックおよび非同期リセット信号は撮像素子の撮像部全体で共通の信号である。
The FF 400 holds the output signal determined by the
続いて図3を参照して、本実施形態に係る撮像素子300の構成を説明する。撮像素子300は、複数の単位画素100を二次元アレイ状に配置した構成である。図3では便宜上、画素アレイにおける3列×4行の画素群のみを示す。図3の上から1行目および3行目の単位画素100に対するデータ信号LOAD_DATAにはゼロが設定されている。また、図3の上から2行目および4行目の単位画素100に対するデータ信号LOAD_DATAには、同列の1行目および3行目の単位画素100のカウンタ値が設定される。つまり、自然数の変数i,jを用いると、第2×i行第j列の単位画素には、第2×i-1行第j列の単位画素100のカウンタ値に相当するデータ信号が入力される。
Next, with reference to FIG. 3, the configuration of the
各単位画素100の出力については、図3の左から右に向かう方向を基準方向として以下のように定義する。
・1行目においてCNT00、CNT01、CNT02。
・2行目においてCNT10、CNT11、CNT12。
・3行目においてCNT20、CNT21、CNT22。
・4行目においてCNT30、CNT31、CNT32。
本実施形態では、間引き読み出しを行う際の垂直方向における間引き率を1/2とし、2行目および4行目の画素値を間引いて読み出す処理が行われるものとする。
The output of each
・CNT00, CNT01, CNT02 in the first line.
- CNT10, CNT11, and CNT12 in the second line.
- CNT20, CNT21, and CNT22 in the third line.
· CNT30, CNT31, and CNT32 in the fourth line.
In the present embodiment, the thinning rate in the vertical direction is set to 1/2 when thinning readout is performed, and pixel values in the second and fourth rows are thinned out and read out.
撮像素子300は、複数のスイッチ素子301,303、水平選択回路302、タイミングジェネレータ(TGとも記す)304、制御部305、圧縮部306、垂直選択回路307、制御信号線308,310,311、ラインメモリ309を備える。制御信号線308には、制御部305から制御信号LOAD_ENが出力され、1行目と2行目、3行目と4行目の同列の単位画素は2つ単位でシフトレジスタのように動作する。制御信号LOAD_ENの出力に係る制御は、制御部305が内部に備える不図示のスイッチ素子を用いて行われる。
The
制御信号線310,311には、制御部305から各単位画素のカウンタ104での計数を行うかどうかを制御するイネーブル信号CNT_ENが出力される。制御部305は、制御信号線310を介して1行目および3行目のイネーブル信号CNT_ENを単位画素に供給し、制御信号線311を介して2行目および4行目のイネーブル信号CNT_ENを単位画素に供給する。撮像素子300の間引き読み出し動作を行うモード時には、蓄積動作中に制御信号線310に出力されるイネーブル信号CNT_ENのみがハイ(H)レベルとなるように制御される。また、全画素読み出し動作を行うモード時には、蓄積動作中に制御信号線310および311の各々に出力されるイネーブル信号CNT_ENが同じタイミングでHレベルとなるように制御される。
An enable signal CNT_EN for controlling whether or not the
TG304は不図示のカウンタに基づいて、撮像期間や転送期間等のタイミングの通知用信号を生成して垂直選択回路307、水平選択回路302に出力する。また、信号読み出しが行われている画素の座標が奇数行であるか、または偶数行であるかを判別するためにTG304は、読み出しが行われている垂直方向のライン番号をラインメモリ309、圧縮部306に通知する。
Based on a counter (not shown), the
垂直選択回路307は、TG304によって通知されたタイミングに基づいて、垂直伝送路に対する、複数のスイッチ素子301のON/OFFを制御する。スイッチ素子301がONになったときに、当該スイッチ素子301に対応する垂直伝送路へ単位画素100の計数結果が伝送される。
The
水平選択回路302は、TG304によって通知されたタイミングに基づいて水平伝送路に対する、複数のスイッチ素子303を制御する。スイッチ素子303がONになったときに垂直伝送路の出力が水平伝送路へ順次に伝送される。
The
制御部305は、TG304によって通知された撮像期間およびフレームのカウントに基づいて、単位画素100に制御信号線308,310,311を介して供給される制御信号LOAD_EN、イネーブル信号CNT_ENの制御を行う。
The
ラインメモリ309は、TG304によって通知されたタイミングに基づいて、水平伝送路に出力された画素データを記憶する。圧縮部306は、TG304によって通知されたタイミングに基づいて、水平伝送路に出力された画素データおよびラインメモリ309からの画素データを取得して圧縮処理を行う。
A
図4を参照して、本実施形態の撮像装置の駆動方法について説明する。図4は、撮像素子300の間引き読み動作を説明するタイミングチャートである。図4では単位画素100における撮像駆動を示しており、撮像駆動を複数の単位画素100にて並列して行うことにより、光学像がデジタル信号に変換される。図4において、CNT00に対応する単位画素100が備えるAPD101およびクエンチ抵抗102により生成される波形をAPD00と表記し、波形整形回路103から出力される電圧パルスをPLS00と表記する。また、制御信号線308に出力される制御信号をLOAD_EN308と表記し、制御信号線310,311に出力されるイネーブル信号をCNT_EN310,CNT_EN311と表記する。さらに、水平伝送路の出力データをREAD_DATAと表記する。なお、CNT00からCNT32については図3で説明済みである。スイッチ素子301および303の制御によって垂直伝送路および水平伝送路を介して単位画素100の計数結果が順次に出力される。
A method of driving the imaging device according to the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a timing chart for explaining the thinning reading operation of the
図4に示す時刻t200から時刻t210は、単位画素100の駆動に関する各種のタイミングを表している。時刻t200から時刻t203までの期間は初期化期間であり、時刻t203から時刻t204までの期間は第1の撮像期間である(第1フレーム)。時刻t204から時刻t207までの期間は第1の読み出しおよび初期化期間である。時刻t207から時刻t208までの期間は第2の撮像期間である(第2フレーム)。時刻t208以降の所定期間は第2の読み出しおよび初期化期間である。
Time t200 to time t210 shown in FIG. 4 represent various timings related to the driving of the
時刻t200は、単位画素100のFF400の値の初期化を開始するタイミングを表し、この時点で制御信号LOAD_EN308がHレベルとなる。この時、CNT00~CNT32の値は不定(Xと表記する)である。
Time t200 represents the timing of starting initialization of the value of the
次の時刻t201では、不図示のクロックに同期して、1行目のCNT00~CNT02に対応する単位画素および3行目のCNT20~CNT22に対応する単位画素にそれぞれ、ゼロがロードされる。また、2行目のCNT10~CNT12に対応する単位画素および4行目のCNT30~32に対応する単位画素にはそれぞれ、1行目および3行目における同列の単位画素のCNT出力がロードされる。時刻t201では、時刻t200での1行目および3行目の各単位画素の計数出力がXであるため、偶数行目の各単位画素にXがロードされる。 At the next time t201, zeros are loaded into the unit pixels corresponding to CNT00 to CNT02 on the first row and the unit pixels corresponding to CNT20 to CNT22 on the third row in synchronization with a clock (not shown). Also, the CNT outputs of the unit pixels in the same columns in the first and third rows are loaded into the unit pixels corresponding to CNT10 to CNT12 in the second row and the unit pixels corresponding to CNT30 to 32 in the fourth row, respectively. . At time t201, since the count output of each unit pixel of the first and third rows at time t200 is X, X is loaded into each unit pixel of even-numbered rows.
時刻t202にて、2行目のCNT10~CNT12に対応する単位画素および4行目のCNT30~CNT32に対応する単位画素にはそれぞれ、1行目および3行目の同列の単位画素の出力値であるゼロがロードされて初期化が行われる。同じタイミング(時刻t202)で制御信号LOAD_EN308の信号レベルはLとなる。 At time t202, the unit pixels corresponding to CNT10 to CNT12 in the second row and the unit pixels corresponding to CNT30 to CNT32 in the fourth row are respectively output values of the unit pixels in the same columns in the first and third rows. Initialization is done by loading some zeros. At the same timing (time t202), the signal level of the control signal LOAD_EN308 becomes L.
時刻t203でイネーブル信号CNT_EN310の信号レベルがHとなり、露光期間が開始する。APD101に光が入射され、電圧パルスPLS00が立ち上がることで、略同一のタイミングでCNT00の値は初期値に対して1を加算した値に変化する。1行目のCNT01とCNT02、および3行目のCNT20からCNT22においても、それぞれ対応する単位画素のAPD101の変化によって同様の処理が行われる。
At time t203, the signal level of the enable signal CNT_EN310 becomes H, and the exposure period starts. When light is incident on the
時刻t204でイネーブル信号CNT_EN310の信号レベルがLとなり、露光期間が完了する(第1の撮像期間の終了)。CNT00~CNT02の計数結果はC00~C02としてそれぞれ読み出しが開始され、CNT20~CNT22の計数結果はC20~C22としてそれぞれ読み出しが開始される。1行目のスイッチ素子301が有効(ON)となると、各列の垂直伝送路にCNT00~CNT02の値が出力される。以降、1列目のスイッチ素子303から3列目のスイッチ素子303が順次に有効になることで1行目の画素データが水平伝送路に出力される。同様にして4行目まで動作が行われて、各画素データがラインメモリ309および圧縮部306に出力される。
At time t204, the signal level of the enable signal CNT_EN310 becomes L, and the exposure period ends (end of the first imaging period). Reading of the counting results of CNT00 to CNT02 is started as C00 to C02, respectively, and reading of the counting results of CNT20 to CNT22 is started as C20 to C22, respectively. When the
時刻t205で制御信号LOAD_EN308の信号レベルがHとなり、1行目と3行目で初期化が開始される。時刻t206では、1行目のCNT00からCNT02に対応する単位画素および3行目のCNT20からCNT22に対応する単位画素にそれぞれ、ゼロがロードされる。また2行目のCNT10からCNT12に対応する単位画素にはC00からC02がロードされ、4行目のCNT30~CNT32に対応する単位画素にはC20からC22がロードされる。同じタイミング(時刻t206)で制御信号LOAD_EN308の信号レベルがLとなる。 At time t205, the signal level of the control signal LOAD_EN308 becomes H, and initialization is started in the first and third rows. At time t206, zero is loaded into the unit pixels corresponding to CNT00 to CNT02 on the first row and the unit pixels corresponding to CNT20 to CNT22 on the third row. C00 to C02 are loaded to the unit pixels corresponding to CNT10 to CNT12 on the second row, and C20 to C22 are loaded to the unit pixels corresponding to CNT30 to CNT32 on the fourth row. At the same timing (time t206), the signal level of the control signal LOAD_EN308 becomes L.
時刻t207で、イネーブル信号CNT_EN310の信号レベルがHとなり、時刻t203と同様に露光期間が開始される。時刻t208では、時刻t204と同様に露光期間が完了し、読み出し動作が開始される。つまり、1行目および3行目の単位画素100からは今回の露光によって得られた計数結果が出力される。2行目および4行目の単位画素100からは前回の露光によって得られた計数結果が出力される。時刻t209では、時刻t205と同様に初期化が開始され、時刻t210で時刻t206と同様に初期化が実行される。
At time t207, the signal level of the enable signal CNT_EN310 becomes H, and the exposure period starts as at time t203. At time t208, similarly to time t204, the exposure period is completed and the readout operation is started. That is, the counting results obtained by the current exposure are output from the
このように処理が行われることで、間引き読み出しにおいて特別なフレームメモリを設ける必要がなくなる。すなわち、前フレームの単位画素100の出力と現フレームの単位画素100の出力を、1フレームのデータの中でラインメモリ309および圧縮部306に出力することが可能である。
By performing processing in this way, it is not necessary to provide a special frame memory for thinning readout. That is, it is possible to output the output of the
ラインメモリ309は、水平伝送路を介して読み出された1行目および3行目の画素データを保持し、2行目および4行目の画素データが読み出されている期間に同期して保持している画素データを圧縮部306に出力する。
The
次に、図5および図6を参照して、圧縮部306について詳細に説明する。図5は圧縮部306の構成を示すブロック図である。圧縮部306は量子化部500、エントロピー符号化部501、符号量計測部503、符号量制御部502、減算器505、選択部506を備える。減算器505は、ラインメモリ309から読み出された1行目および3行目の画素データから、2行目および4行目の画素データを減算して、差分を算出する。選択部506は、フレーム間差分選択信号に基づいて、減算器505からのフレーム間差分信号を出力するか否かを決定する。フレーム間差分選択信号はフレーム間差分信号を出力する期間に対応する信号である。
Next, the
2行目および4行目の単位画素100の読み出しデータは、前フレームの1行目および3行目の同列に配置された単位画素100の出力するデータである。そのため、1行目および3行目と2行目および4行目との各読み出しデータの差分はフレーム間差分データとなる。
The readout data of the
選択部506は、2行目および4行目の単位画素100から出力される期間にフレーム間差分信号を出力する。一方、1行目および3行目の単位画素100からデータが入力されている期間に選択部506は、無効データであるデータ0を出力する。この場合、圧縮部306は符号化データを出力しない。なお、最初のフレームでは、時刻t202(図4)で前フレームの出力である2行目および4行目の単位画素の出力はゼロとなっている。そのため、フレーム間の差分出力については現フレームの出力とゼロとの差分となるので、現フレームのみの出力と同義である。
The
本実施形態では、時刻t202で2行目および4行目の単位画素の初期化を行う構成を説明したが、その限りではない。例えば、最初のフレームのみ現フレームの出力を選択するように構成することで、最初のフレームではフレーム内圧縮を行うことが可能となる。また、所定のフレーム数単位で現フレームのみの圧縮を行うことで、GOP(Group Of Picture)の構成が可能となる。 In this embodiment, the configuration in which the unit pixels in the second and fourth rows are initialized at time t202 has been described, but this is not the only option. For example, by selecting the output of the current frame only for the first frame, intra-frame compression can be performed for the first frame. Also, by compressing only the current frame in units of a predetermined number of frames, it is possible to construct a GOP (Group Of Picture).
図5に示す量子化部500は、符号化ブロック内において互いに隣接する画素間の差分値を算出し、差分値の量子化データを生成する。エントロピー符号化部(以下、単に符号化部という)501は、量子化された差分値に対して符号を割り当てて符号化データを生成する。エントロピー符号化の方式としては、ゴロム符号化やハフマン符号化が知られているが、任意の符号化方式を用いることができる。符号量計測部503は符号化ブロック単位の符号化データ量を計測する。符号量制御部502は、符号量計測部503により計測された符号化データ量に基づいて、符号量の制御を行う。
A
図6は、圧縮部306における量子化部500とこれ以降の構成要素が行う、一連の処理を説明するフローチャートである。量子化部500以降の構成要素は、符号化部501、符号量制御部502、符号量計測部503である。図6において圧縮処理が開始されると、符号化ブロック単位の画素データは量子化部500に入力される。
FIG. 6 is a flowchart for explaining a series of processes performed by the
最初にS1101で量子化部500は、符号化ブロック内の隣接画素間の差分値を算出する。次にS1102で量子化部500は、S1101で算出された差分値に対し、所定の値を用いて量子化処理を行う。所定の値とは量子化ステップを決定するパラメータであり、符号量制御部502によって動的に決定される。以降、前記所定の値をQP(Quantization Parameter:量子化パラメータ)と呼称する。算出された差分値はQPで除算され、除算結果の小数部を四捨五入することによって量子化される。
次にS1103で符号化部501は、S1102で量子化された差分値に対して符号の割り当てを行う。次にS1104で符号量計測部503は、符号化されたデータの量(符号化データ量)を計測する。符号量計測部503は、符号化データ量が目標となるデータ量(以下、目標符号化データ量という)以内に収まっているか否かを判定する。本実施形態においては、目標符号化データ量には撮像素子300の出力帯域に収まる符号化データ量が設定される。
First, in S1101, the
Next, in S1103, the
S1104において、符号化データ量が目標符号化データ量以内に収まっていないと判定された場合、S1105の処理へ進み、符号化データ量が目標符号化データ量以内に収まっていると判定された場合にはS1106の処理へ進む。 If it is determined in S1104 that the encoded data amount is not within the target encoded data amount, the process proceeds to S1105, and if it is determined that the encoded data amount is within the target encoded data amount , the process proceeds to S1106.
S1105に示すQ値制御では、符号量制御部502によってQPの選択が行われる。一般的に、QPについては、自然画に対する圧縮率は高いが画質の低下が著しいパラメータと、圧縮率は低いが画質の低下があまりないパラメータがある。固定長圧縮では、このような複数の量子化パラメータを用いて、目標とする圧縮が達成できなかった場合に再度QPを変更して圧縮処理が実施される。S1105の処理後にS1102に戻って処理を続行し、符号化データ量と目標符号化データ量との差分に対応して符号の割り当てが再び行われる。
In the Q value control shown in S1105, the code
また、S1104からS1106へ進む場合には、S1106で符号化データの出力処理が行われる。なお、出力時には各符号化ブロックの量子化に用いたQPや符号化の際の符号割り当て情報(符号化パラメータ)と、フレーム内圧縮であるかフレーム間圧縮であるかを表すフラグ信号が、出力データ(符号化データ)と対応づけて出力される。
このように処理を行うことで、撮像素子300の出力においてフレーム間の情報を参照した圧縮を、フレームメモリを持つことなく処理することが可能となる。
Also, when proceeding from S1104 to S1106, output processing of encoded data is performed in S1106. At the time of output, the QP used for quantization of each encoded block, code allocation information (encoding parameter) at the time of encoding, and a flag signal indicating whether intra-frame compression or inter-frame compression are output. It is output in association with data (encoded data).
By performing processing in this way, it is possible to perform compression with reference to information between frames in the output of the
本実施形態では、水平伝送路を1系統のみ有する構成の説明を行ったが、その限りではない。例えば撮像素子300の構成として、水平伝送路が2系統あって2行同時に読み出すことが可能な構成を想定する。この場合にはラインメモリ309を削除し、奇数ラインと偶数ラインのデータを同期して圧縮部306に入力することで、さらなるメモリの削減が可能となる。また、本実施形態では垂直方向における1/2の間引き率で行う処理を説明したが、垂直方向の間引き率を限定するものではない。例えば、垂直方向における1/4の間引き率で処理を行う撮像素子においては4フレーム分のデータを同時に出力可能となる。垂直方向の間引き処理だけではなく、水平方向の間引き処理へ適用してもよい。
In this embodiment, the configuration having only one horizontal transmission line has been described, but this is not the only option. For example, as a configuration of the
また、機能画素を備える撮像素子において、機能画素に割り当てられるカウンタを活用してもよい。機能画素とは、例えば1つのマイクロレンズを共有する複数の副画素(光電変換部)を有する瞳分割型撮像素子において、その一部の副画素などである。例えば1つの画素部はマイクロレンズと、マイクロレンズを介して被写体からの光を受光して光電変換を行う第1および第2の光電変換部を有する。第1の光電変換部の出力と第2の光電変換部の出力から相関演算により位相差信号を取得し、また第1および第2の光電変換部の各出力の加算により撮像信号を取得することができる。 Further, in an image pickup device having functional pixels, counters assigned to functional pixels may be utilized. A functional pixel is, for example, a part of sub-pixels in a split-pupil imaging device having a plurality of sub-pixels (photoelectric conversion units) sharing one microlens. For example, one pixel section has a microlens, and first and second photoelectric conversion sections that receive light from an object via the microlens and perform photoelectric conversion. Acquiring a phase difference signal from the output of the first photoelectric conversion unit and the output of the second photoelectric conversion unit by correlation calculation, and acquiring the imaging signal by adding each output of the first and second photoelectric conversion units. can be done.
続いて、図7を参照して、撮像素子300を用いた撮像装置600の構成の概要について説明する。光学系ユニット601は、焦点調節を行うためのフォーカスレンズや、撮像光学系を構成する可動レンズ(シフトレンズ等)、固定レンズ、シャッタ、絞り、レンズ制御部等で構成される。光学系ユニット601は撮像素子300上に光学像を結像する。撮像素子300は、光学系ユニット601によって結像された被写体像を光電変換して電気信号とし、さらに圧縮部306により画素値のデータ圧縮を行った信号を伸長部602に出力する。
Next, with reference to FIG. 7, an overview of the configuration of an
伸長部602は、圧縮部306で圧縮データと対応づけられた符号化パラメータやフレーム内圧縮かフレーム間圧縮かを表すフラグ信号に基づいて伸長処理を行う。伸長部602は、偶数行と奇数行の伸長結果を1枚の画像データに合成してキャプチャー部603に出力する。この時、フレーム内圧縮を表すフラグ信号があった場合、伸長部602は不図示の記憶部から前フレームの画像データを読み出さずにフレーム内圧縮データの伸長結果をキャプチャー部603および不図示の記憶部に出力する。またフレーム間圧縮を表すフラグ信号があった場合、伸長部602は不図示の記憶部に記憶されている前フレームの伸長結果を読み出してフレーム間参照を行い、現フレームの伸長処理を行う。
The
キャプチャー部603は画素信号の有効期間および種別を判定し、デジタル信号処理部604にデータを出力する。デジタル信号処理部604は、キャプチャー部603から取得したデータに対して所定の処理を行う。所定の処理とは、ホワイトバランス補正や同時化処理、動画像の符号化処理等に代表されるデジタル信号処理である。デジタル信号処理部604が処理した画像データ(ストリームデータ)は外部表示装置605に出力される。外部表示装置605は液晶ディスプレイ等の表示デバイスを備え、デジタル信号処理部604から出力された画像データにしたがって画像を画面上に表示する。
The
本実施形態では、間引き読み出しモードにおいて使用しないカウンタのフリップフロップに、別行の同列のカウンタの出力を所定のタイミングでロードすることによって、1フレーム前のカウンタの出力を記憶する構成である。本実施形態によれば、間引き読み出しモードを備える、1bit型AD変換部とカウンタを有する撮像素子において、フレームメモリを用いずにフレーム間の信号を参照した圧縮が可能である。このような構成を取ることで撮像画像の伝送路のスループットに起因するフレームレートの低下や、撮像素子の読み出しによる消費電力を低減することができる。 In this embodiment, the flip-flops of the counters not used in the thinning readout mode are loaded with the output of the counter in the same column of another row at a predetermined timing, thereby storing the output of the counter one frame before. According to the present embodiment, in an imaging device having a 1-bit AD conversion section and a counter and having a thinning readout mode, compression can be performed by referring to signals between frames without using a frame memory. By adopting such a configuration, it is possible to reduce the frame rate drop due to the throughput of the transmission path of the captured image and the power consumption due to the readout of the image sensor.
[第2実施形態]
次に、本発明の第2実施形態を説明する。本実施形態では、カウンタの出力を別のフリップフロップにロードする構成以外の例として、波形整形回路103からの出力パルスについて、計数先のカウンタを切り替えることによって第1実施形態と同様の効果が得られる撮像素子を説明する。以下では第1実施形態との相違点を説明し、第1実施形態と同様の事項については既に使用した符号や記号を用いることによって、それらの詳細な説明を省略する。
[Second embodiment]
Next, a second embodiment of the invention will be described. In this embodiment, as an example other than the configuration in which the output of the counter is loaded into another flip-flop, the effect similar to that of the first embodiment can be obtained by switching the counting destination counter for the output pulse from the
図8から図10を参照して、本実施形態における撮像素子の構成について説明する。本実施形態の単位画素700は、第1実施形態で説明した図1の単位画素100と同様の構成を有するが、複数のAPD101、クエンチ抵抗102、波形整形回路103、カウンタ702を備える点で第1実施形態と相違する。つまり単位画素700は第1実施形態における2画素分の構成要素を有する。
The configuration of the imaging element in this embodiment will be described with reference to FIGS. 8 to 10. FIG. A
図8の上側に示す第1の画素構成部は第1のAPD101、第1のクエンチ抵抗102、第1の波形整形回路103、出力切替部701、第1のカウンタ702を有し、常時読み出される画素に対応している。一方、図8の下側に示す第2の画素構成部は第2のAPD101、第2のクエンチ抵抗102、第2の波形整形回路103、AND素子703、OR素子704、第2のカウンタ702を有し、間引き対象の画素に対応している。
The first pixel configuration section shown on the upper side of FIG. 8 has a
第1のカウンタ702にはイネーブル信号CNT_ENと、リセット信号SRESET0と、出力切替部701の出力信号が入力される。第1のカウンタ702にはリセット信号SRESET0でゼロがロードされる。出力切替部701は波形整形回路103の出力先を切り替えて、第1のカウンタ702またはOR素子704に信号を出力する。
The enable signal CNT_EN, the reset signal SRESET0, and the output signal of the
また第2のカウンタ702にはイネーブル信号CNT_ENと、リセット信号SRESET1と、OR素子704の出力信号が入力される。第2のカウンタ702にはリセット信号SRESET1でゼロがロードされる。AND素子703は間引き読み出しモードかどうかに応じた制御を行うための論理素子である。OR素子704は出力切替部701の出力とAND素子703の出力との論理和演算を行う論理素子である。
Also, the enable signal CNT_EN, the reset signal SRESET1, and the output signal of the
各部の動作について説明する。第1の画素構成部の出力切替部701は、制御部305から出力される選択信号CNT_SELに基づいて、第1の波形整形回路103の出力を2つあるカウンタ702のどちらに出力するかを切り替える。選択信号CNT_SELの信号レベルがLであるときに出力切替部701は、第1のカウンタ702にパルスを出力する。また出力切替部701は選択信号CNT_SELの信号レベルがHであるときにOR素子704を介して第2のカウンタ702にパルスを出力する。
The operation of each part will be described. The
AND素子703には、間引きモードであることを示す制御信号MBK_ENと、第2の波形整形回路103の出力が入力される。AND素子703は、制御信号MBK_ENの信号レベルがHであるときに間引き対象の画素に対応した第2の波形整形回路103の出力をマスクする。またAND素子703は、制御信号MBK_ENの信号レベルがLのときに第2の波形整形回路103の出力をそのまま通過させてOR素子704に出力する。
A control signal MBK_EN indicating the thinning mode and the output of the second
OR素子704には、出力切替部701からの出力と、AND素子703の出力とが入力される。OR素子704は、選択信号CNT_SELに基づいて動作する出力切替部701の出力と、第2の波形整形回路103に基づくパルスとの論理和演算の結果を表す信号を第2のカウンタ702に出力する。
The output from the
図9を参照して、カウンタ702の構成を説明する。第1および第2のカウンタ702は同じ構成であるため、まとめて説明する。図2に示す構成との相違点は、第1実施形態で説明したカウンタ選択部402が、カウンタ選択部1002に変更されている点である。
The configuration of the
カウンタ選択部1002には加算部401の出力と、データ0が入力され、リセット信号SRESET(SRESET0またはSRESET1)に応じて選択される信号をFF400に出力する。カウンタ選択部1002はリセット信号SRESETが入力されると、不図示のクロックに同期してデータ0を選択する。それにより、FF400に保持されている値をゼロに設定する制御が行われる。またカウンタ選択部1002は、リセット信号SRESETが入力されないときには加算部401の出力を選択してFF400に出力する。
The output of the
次に図10を参照して、撮像素子800の構成について説明する。第1実施形態で説明した撮像素子300との相違点は、奇数行と偶数行の画素をそれぞれ、列単位に2画素ずつ、つまり第1および第2の画素構成部を有する単位画素700で構成している点である。例えば、図10に示す6個の単位画素700のうち、上側の左端に示す単位画素700は、図3に示す12個の単位画素100のうち、第1行および第2行の左端に示す2個の単位画素に対応している。制御部305は制御信号MBK_EN、選択信号CNT_SEL、リセット信号SRESET0およびSRESET1の各信号を単位画素700にそれぞれ出力する。
Next, referring to FIG. 10, the configuration of the
図11のタイミングチャートを参照して、撮像素子800の間引き読み出し動作を説明する。図11は1つの単位画素700における撮像駆動を示しており、撮像駆動を複数の単位画素700にて並行して行うことにより光学像がデジタル信号に変換される。図11に示す記号については、図4で使用した表記法を踏襲する。
The thinning readout operation of the
図11に示す時刻t900から時刻t909は、単位画素700の駆動に関する各種のタイミングを表している。時刻t900から時刻t902までの期間は初期化期間であり、時刻t902から時刻t903までの期間は第1の撮像期間である(第1フレーム)。時刻t903から時刻t906までの期間は第1の読み出しおよび初期化期間である。時刻t906から時刻t907までの期間は第2の撮像期間である(第2フレーム)。時刻t907以降の所定期間は第2の読み出しおよび初期化期間である。
Time t900 to time t909 shown in FIG. 11 represent various timings related to the driving of the
CNT00に対応する単位画素700において、常時読み出しを行う第1の画素構成部が有する第1のAPD101およびクエンチ抵抗102により生成される波形をAPD00で表す。第1の波形整形回路103から出力される電圧パルスを同様にPLS00で表す。
In the
時刻t900は単位画素700におけるFF400の値を初期化するタイミングであって、奇数行の同期リセットを行うリセット信号SRESET0の信号レベルがHとなる。この時、CNT00~CNT32の値はX(不定)である。また、間引き読み出しモードの設定として制御信号MBK_ENの信号レベルが時刻t900からHに設定される。
Time t900 is the timing for initializing the value of
時刻t901において、不図示のクロックに同期して1行目のCNT00~CNT02および3行目のCNT20~CNT22を出力しているカウンタのFF400にはゼロがロードされ、リセット信号SRESET0の信号レベルがLとなる。 At time t901, zero is loaded into FF400 of the counter that outputs CNT00 to CNT02 on the first row and CNT20 to CNT22 on the third row in synchronization with a clock (not shown), and the signal level of the reset signal SRESET0 becomes L. becomes.
時刻t902では初期化期間が完了し、イネーブル信号CNT_ENの信号レベルがHとなり、露光期間が開始する。APD101に光が入射され、電圧パルスPLS00が立ち上がることで、略同一のタイミングでCNT00の値は初期値に対して1を加算した値に変化する。1行目のCNT01、CNT02および3行目のCNT20からCNT22においても対応する画素構成部のAPD101の変化によって同様の処理が行われる。
At time t902, the initialization period is completed, the signal level of the enable signal CNT_EN becomes H, and the exposure period starts. When light is incident on the
時刻t903ではイネーブル信号CNT_ENの信号レベルがLとなり、露光期間が完了する。CNT00~CNT02の計数結果はC00~C02として、またCNT20~CNT22の計数結果はC20~C22として読み出しが開始される。1行目のスイッチ素子301が有効(ON)となると、各列の垂直伝送路にCNT00~CNT02の値が出力される。以降、1列目のスイッチ素子303から3列目のスイッチ素子303が順次に有効(ON)になることで1行目の画素データが水平伝送路に出力される。これ以降、4行目まで同様の動作が行われる。画素データはラインメモリ309および圧縮部306に出力される。
At time t903, the signal level of the enable signal CNT_EN becomes L, and the exposure period is completed. Reading out of the count results of CNT00 to CNT02 is started as C00 to C02, and the count result of CNT20 to CNT22 is started as C20 to C22. When the
本実施形態では、第1実施形態とは異なり、1フレーム目では偶数行の計数結果がゼロとならない。そのため、奇数行の出力についてはラインメモリ309からの出力との差分を算出せずに、奇数行の出力を量子化部500に入力することでフレーム内圧縮を行う事が可能となる。あるいは、時刻t900でリセット信号SRESET1の信号レベルをHに設定し、時刻t901で当該信号レベルをLとすることで、奇数行と同様に偶数行の初期化処理が可能である。
In this embodiment, unlike the first embodiment, the counting result of the even-numbered rows does not become zero in the first frame. Therefore, it is possible to perform intra-frame compression by inputting the odd-numbered row output to the
時刻t904ではリセット信号SRESET1の信号レベルがHとなり、偶数行の初期化が開始される。またCNT_SELの信号レベルがHに設定されることで、計数先が間引かれる画素(第2の画素構成部)に対応した第2のカウンタのFF400に変更される。時刻t905において、不図示のクロックに同期して2行目のCNT10~CNT12および4行目のCNT30~CNT32を出力しているカウンタのFF400にはゼロがロードされ、リセット信号SRESET1の信号レベルがLとなる。 At time t904, the signal level of the reset signal SRESET1 becomes H, and initialization of the even-numbered rows is started. Also, by setting the signal level of CNT_SEL to H, the count destination is changed to FF400 of the second counter corresponding to the pixels to be thinned out (second pixel component). At time t905, zero is loaded into the FF400 of the counter that outputs CNT10 to CNT12 on the second row and CNT30 to CNT32 on the fourth row in synchronization with a clock (not shown), and the signal level of the reset signal SRESET1 becomes L. becomes.
時刻t906では、時刻t902と同様にイネーブル信号CNT_ENの信号レベルがHとなり、露光期間が開始する。APD101に光が入射されて電圧パルスPLS00が立ち上がることで、略同一のタイミングでCNT10の値は初期値に対して1を加算した値に変化する。2行目のCNT11、CNT12および4行目のCNT30~CNT32においても対応する第2の画素構成部のAPD101の変化によって同様に処理が行われる。
At time t906, the signal level of the enable signal CNT_EN becomes H as at time t902, and the exposure period starts. When light is incident on the
時刻t907で露光期間が完了し、イネーブル信号CNT_ENの信号レベルがLとなり、読み出しが開始される。時刻t903では1行目から4行目のカウンタのFF400の出力について順次転送が行われたが、2フレーム目では2行目、1行目、4行目、3行目の順番で読み出す制御が行われる。その理由は、1フレーム目では奇数行が現フレームの計数結果であるのに対して、2フレーム目では計数先のFF400が偶数行の画素に対応したFF400に代わっているためである。このように制御することで、READ_DATAに出力されるデータの並びを、毎フレームで揃えることが可能となる。
At time t907, the exposure period is completed, the signal level of the enable signal CNT_EN becomes L, and reading is started. At time t903, the first to fourth
時刻t908では選択信号CNT_SELの信号レベルがLとなり、またリセット信号SRESET0の信号レベルがHとなり、初期化が開始される。時刻t909では、1行目および3行目の各カウンタのFF400にゼロが設定され、リセット信号SRESET0の信号レベルがLとなる。以降、説明を行った時刻t902から時刻t909での動作制御が繰り返し行われる。 At time t908, the signal level of the selection signal CNT_SEL becomes L, the signal level of the reset signal SRESET0 becomes H, and initialization starts. At time t909, the FF400 of each counter in the first and third rows is set to zero, and the signal level of the reset signal SRESET0 becomes L. Thereafter, the operation control from time t902 to time t909 described above is repeated.
本実施形態では、計数先であるカウンタをフレーム単位で切り替える制御が行われる。よって、第1実施形態と同様に撮像素子の信号の間引き読み出しにおいてフレームメモリを有することなく、前フレームと現フレームの計数結果を1フレームのデータの中で読み出すことが可能となる。 In the present embodiment, control is performed to switch the counter, which is the counting destination, on a frame-by-frame basis. Therefore, as in the first embodiment, the counting results of the previous frame and the current frame can be read out in one frame of data without using a frame memory for thinning out the signals of the image sensor.
[その他の実施形態]
前記実施形態では奇数行と偶数行について同時に信号を読み出し、撮像素子の出力前の圧縮部でライン間のデータを参照し、前フレームのデータを出力しないことで間引いて撮像素子から出力している。しかしながら、本発明は消費電力の低減等を目的としてデータ圧縮を行う場合のみに適用されるものではない。例えば偶数フレームでは長秒露光を行い、奇数フレームでは短秒露光を行う実施形態にて、HDR(ハイダイナミックレンジ)処理のように暗部と明部での画像データを画像合成部により合成することで情報量を削減してもよい。
[Other embodiments]
In the above-described embodiment, signals are read out simultaneously for odd-numbered rows and even-numbered rows, data between lines are referred to in the compression unit before output from the image sensor, and the data of the previous frame is thinned out and output from the image sensor by not outputting the data. . However, the present invention is not applied only to data compression for the purpose of reducing power consumption. For example, in an embodiment in which long-time exposure is performed in even-numbered frames and short-time exposure is performed in odd-numbered frames, image data in dark and bright areas are synthesized by an image synthesizing unit like HDR (high dynamic range) processing. The amount of information may be reduced.
HDR処理はダイナミックレンジを拡大する処理として周知技術であるので、簡単な説明のみ行う。まず、撮像部における短秒露光時間をt1と表記し、長秒露光時間をt2と表記する。この場合、短秒露光によって取得された信号に対してt2/t1に相当するゲイン値を乗算する処理が行われる。次に画素値を上限値と比較する処理が行われる。例えば、画素値の上限値を12ビット相当の値とする。長秒露光によって取得された画像の画素値が上限値を超えている場合に、短秒露光により取得された信号に対して前記ゲイン値を乗算した画像の画素値を選択する処理が行われる。また長秒露光によって取得された画像の画素値が上限値以下である場合には、当該長秒露光による画像の画素値を選択する処理が行われる。 HDR processing is a well-known technique for expanding the dynamic range, so only a brief description will be given. First, the short-second exposure time in the imaging unit is denoted as t1, and the long-second exposure time is denoted as t2. In this case, a process of multiplying the signal acquired by short-second exposure by a gain value corresponding to t2/t1 is performed. Next, a process of comparing the pixel value with the upper limit value is performed. For example, the upper limit of pixel values is set to a value corresponding to 12 bits. When the pixel value of the image obtained by the long-second exposure exceeds the upper limit value, the process of selecting the pixel value of the image obtained by multiplying the signal obtained by the short-second exposure by the gain value is performed. Further, when the pixel values of the image obtained by the long-second exposure are equal to or less than the upper limit value, a process of selecting the pixel values of the image obtained by the long-second exposure is performed.
前記実施形態では画素部のカウンタが備えるFF400からなるレジスタ群を用いる構成を説明した。つまり、レジスタ群は、画素アレイにおける行方向または列方向にて周期的に配列される複数の画素部に対応しており、各画素部が有するカウンタのフリップフロップによって構成される。本発明の技術的範囲はこのような例に限定されない。信号の計数値を保持可能な各種の記憶素子(SRAM等)を用いてレジスタ群を構成した実施形態が可能である。
In the above embodiment, the configuration using the register group composed of the
また、前記実施形態では撮像素子300が内部に信号処理部(圧縮部306)を備える構成例を示した。本発明はこの例に限定されず、撮像素子300の外部に信号処理部を設けた構成に適用可能である。あるいは積層型撮像素子において、撮像層の基板部が多数の単位画素100または700からなる画素アレイを備え、回路層の基板部が信号処理部を備える構成に適用できる。
Further, in the above-described embodiment, the configuration example in which the
瞳分割型撮像素子を備える撮像装置への適用例では、各画素部がマイクロレンズと、該マイクロレンズを介して受光して光電変換を行う複数の光電変換部を有する。例えば、第1および第2の光電変換部を有する2分割の構成では、第1のレジスタ群は、複数の第1の光電変換部にそれぞれ対応する複数のカウンタが備えるレジスタにより構成される。第2のレジスタ群は、複数の第2の光電変換部にそれぞれ対応する複数のカウンタが備えるレジスタにより構成される。撮像面位相差検出により算出されるデフォーカス量に基づく焦点調節を行うことや、第1および第2の光電変換部の各出力に基づいて視点の異なる複数の画像信号を取得して立体視表示等を行うことができる。 In an example of application to an imaging device having a split-pupil imaging device, each pixel unit has a microlens and a plurality of photoelectric conversion units that receive light through the microlens and perform photoelectric conversion. For example, in a two-part configuration having first and second photoelectric conversion units, the first register group is composed of registers provided with a plurality of counters respectively corresponding to the plurality of first photoelectric conversion units. The second register group is configured by registers included in a plurality of counters respectively corresponding to the plurality of second photoelectric conversion units. Performing focus adjustment based on the defocus amount calculated by imaging plane phase difference detection, acquiring a plurality of image signals from different viewpoints based on each output of the first and second photoelectric conversion units, and performing stereoscopic display. etc.
前記実施形態によれば、画素アレイの構成要素である単位画素がそれぞれ1bit型AD変換部とカウンタを有する撮像装置において、全画素における一部の画素群から信号の読み出しを行うモードにて回路規模の増大と製造コストの上昇を抑制できる。撮像画像に係る現フレームおよび前フレームの信号を参照することによって、データ圧縮や画像合成等に代表される信号処理が可能な撮像装置を提供できる。 According to the above-described embodiment, in an imaging device in which each unit pixel, which is a constituent element of a pixel array, has a 1-bit type AD converter and a counter, a circuit scale is set in a mode in which signals are read out from some pixel groups in all pixels. It is possible to suppress the increase in the production cost and the increase in the production cost. By referring to the signals of the current frame and the previous frame related to the captured image, it is possible to provide an imaging device capable of signal processing represented by data compression, image synthesis, and the like.
100,700 単位画素
101 APD(アバランシェフォトダイオード)
104,702 カウンタ
300,800 撮像素子
305 制御部
306 圧縮部
100,700
104,702 counter 300,800
Claims (11)
前記画素部が有するアバランシェ効果を用いた光電変換部の出力から生成される信号を計数して保持する計数手段と、
前記計数手段を制御する制御手段と、
前記計数手段の出力を用いて信号処理を行う信号処理手段と、を備え、
複数の前記光電変換部のうち、第1の光電変換部の信号を読み出し、第2の光電変換部の信号を読み出さないことで前記光電変換部の出力に基づく信号に対する間引き読み出し動作を行うモードにて前記制御手段は、前記第1の光電変換部に対応する第1の前記計数手段によって撮像画像に係る現フレームでの第1の計数値を保持し、前記第2の光電変換部に対応する第2の前記計数手段によって前記撮像画像に係る前フレームでの前記第1の計数値に相当する第2の計数値を保持する制御を行い、
前記信号処理手段は、前記第1および第2の計数値を用いて信号処理を行う
ことを特徴とする撮像装置。 An imaging device comprising an imaging element having a plurality of pixel units,
counting means for counting and holding a signal generated from an output of a photoelectric conversion unit using an avalanche effect of the pixel unit;
a control means for controlling the counting means;
A signal processing means for performing signal processing using the output of the counting means,
A mode is set in which the signal of the first photoelectric conversion unit among the plurality of photoelectric conversion units is read and the signal of the second photoelectric conversion unit is not read, thereby performing a thinning readout operation for the signal based on the output of the photoelectric conversion unit. The control means holds a first count value in the current frame of the captured image by the first counting means corresponding to the first photoelectric conversion section, and the second counting means corresponds to the second photoelectric conversion section. performing control to hold a second count value corresponding to the first count value in the previous frame of the captured image by the second counting means;
The imaging apparatus, wherein the signal processing means performs signal processing using the first and second count values.
前記計数手段は前記計数値を保持するレジスタを有しており、
第1のレジスタ群は、前記画素アレイにおける第1の行または列に属する複数の画素部に対応する前記計数手段が有する前記レジスタにより構成され、
第2のレジスタ群は、前記画素アレイにおける第2の行または列に属する複数の画素部に対応する前記計数手段が有する前記レジスタにより構成され、
前記モードにて、前記第1のレジスタ群は前記第1の計数値をそれぞれ保持し、前記第2のレジスタ群は前記第2の計数値をそれぞれ保持する
ことを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。 The imaging element has a pixel array in which the plurality of pixel units are arranged,
the counting means has a register holding the count value;
a first register group comprising the registers of the counting means corresponding to a plurality of pixel portions belonging to a first row or column in the pixel array;
a second register group comprising the registers of the counting means corresponding to a plurality of pixel portions belonging to a second row or column in the pixel array;
2. The method of claim 1, wherein in said mode said first register group holds said first count value respectively and said second register group holds said second count value respectively. imaging device.
ことを特徴とする請求項2に記載の撮像装置。 3. The control means controls reset timing for the pixel section, and transfers the plurality of the first count values held by the first register group to the second register group. 3. The imaging device according to 2.
ことを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の撮像装置。 2. The control means initializes or sets the count value by outputting a signal for controlling counting operation or a signal for loading data to the counting means. 4. The imaging device according to any one of 3.
前記制御手段は前記切替手段を制御することによって、複数の前記光電変換部のうち、前記第1の光電変換部からの信号を、複数の前記計数手段のうちの第1の計数手段へ出力するか、または前記第1の光電変換部からの信号を、複数の前記計数手段のうちの第2の計数手段へ出力する
ことを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。 each of the pixel units includes a plurality of photoelectric conversion units, a plurality of counting means, and a switching means for switching a signal output from the photoelectric conversion unit for each frame and outputting the signal to the plurality of counting means;
The control means outputs a signal from the first photoelectric conversion section among the plurality of photoelectric conversion sections to the first counting section among the plurality of counting sections by controlling the switching section. 2. The imaging apparatus according to claim 1, wherein the signal from the first photoelectric conversion unit is output to second counting means among the plurality of counting means.
ことを特徴とする請求項5に記載の撮像装置。 6. The method according to claim 5, wherein in said mode, said control means outputs a control signal to said pixel section, and performs control such that a signal from said second photoelectric conversion section is not inputted to said second counting means. The imaging device described.
ことを特徴とする請求項1から6のいずれか1項に記載の撮像装置。 7. The signal processing means according to any one of claims 1 to 6, wherein the signal processing means obtains the first and second count values and compresses the image data or performs processing for expanding a dynamic range. 10. The image pickup device according to claim 1.
前記第1および第2のレジスタ群は、前記画素アレイにおける行方向または列方向にて周期的に配列される複数の前記画素部に対応している
ことを特徴とする請求項2に記載の撮像装置。 The pixel unit has the photoelectric conversion unit and counting means,
3. The imaging according to claim 2, wherein the first and second register groups correspond to the plurality of pixel units periodically arranged in the row direction or the column direction in the pixel array. Device.
前記第1のレジスタ群は、複数の前記第1の光電変換部にそれぞれ対応する複数の前記計数手段が有するレジスタにより構成され、前記第2のレジスタ群は、複数の前記第2の光電変換部にそれぞれ対応する複数の前記計数手段が有するレジスタにより構成される
ことを特徴とする請求項2に記載の撮像装置。 The pixel section has a microlens and the first and second photoelectric conversion sections that perform photoelectric conversion by receiving light through the microlens,
The first register group includes registers included in the plurality of counting means corresponding to the plurality of first photoelectric conversion units, and the second register group includes the plurality of second photoelectric conversion units. 3. The image pickup apparatus according to claim 2, wherein the register comprises a plurality of registers of the counting means respectively corresponding to .
ことを特徴とする請求項1から9のいずれか1項に記載の撮像装置。 The image pickup apparatus according to any one of claims 1 to 9 , wherein the image pickup element includes the signal processing means.
前記撮像装置は、
前記画素部が有するアバランシェ効果を用いた光電変換部の出力から生成される信号を計数して保持する計数手段と、
前記計数手段を制御する制御手段と、
前記計数手段の出力を用いて信号処理を行う信号処理手段と、を備え、
前記制御方法は、
複数の前記光電変換部のうち、第1の光電変換部の信号を読み出し、第2の光電変換部の信号を読み出さないことで前記光電変換部の出力に基づく信号に対する間引き読み出し動作を行うモードにて前記制御手段が、前記第1の光電変換部に対応する第1の前記計数手段によって撮像画像に係る現フレームでの第1の計数値を保持し、前記第2の光電変換部に対応する第2の前記計数手段によって前記撮像画像に係る前フレームでの前記第1の計数値に相当する第2の計数値を保持する制御を行う工程と、
前記信号処理手段が前記第1および第2の計数値を用いて信号処理を行う工程と、を有する
ことを特徴とする撮像装置の制御方法。
A control method executed by an imaging device including an imaging device having a plurality of pixel units,
The imaging device is
counting means for counting and holding a signal generated from an output of a photoelectric conversion unit using an avalanche effect of the pixel unit;
a control means for controlling the counting means;
A signal processing means for performing signal processing using the output of the counting means,
The control method is
A mode is set in which the signal of the first photoelectric conversion unit among the plurality of photoelectric conversion units is read and the signal of the second photoelectric conversion unit is not read, thereby performing a thinning readout operation for the signal based on the output of the photoelectric conversion unit. and the control means holds a first count value in the current frame of the captured image by the first counting means corresponding to the first photoelectric conversion section, and corresponding to the second photoelectric conversion section. a step of controlling to hold a second count value corresponding to the first count value in the previous frame of the captured image by the second counting means;
and a step of performing signal processing by the signal processing means using the first and second count values.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2019072278A JP7321741B2 (en) | 2019-04-04 | 2019-04-04 | Imaging device and its control method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2019072278A JP7321741B2 (en) | 2019-04-04 | 2019-04-04 | Imaging device and its control method |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2020170970A JP2020170970A (en) | 2020-10-15 |
JP7321741B2 true JP7321741B2 (en) | 2023-08-07 |
Family
ID=72747115
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2019072278A Active JP7321741B2 (en) | 2019-04-04 | 2019-04-04 | Imaging device and its control method |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP7321741B2 (en) |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003527610A (en) | 2000-03-14 | 2003-09-16 | プランメド オイ | Digital X-ray imaging method and sensor device |
JP2009239693A (en) | 2008-03-27 | 2009-10-15 | Canon Inc | Solid-state imaging apparatus, imaging system and method for driving solid-state imaging apparatus |
JP2018042139A (en) | 2016-09-08 | 2018-03-15 | ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 | Imaging element, operation method of imaging element, imaging apparatus, and electronic equipment |
JP2018046324A (en) | 2016-09-12 | 2018-03-22 | キヤノン株式会社 | Imaging sensor, control method therefor, and imaging apparatus |
JP2018157387A (en) | 2017-03-17 | 2018-10-04 | キヤノン株式会社 | Imaging apparatus and imaging system |
US20180343406A1 (en) | 2017-05-24 | 2018-11-29 | Canon Kabushiki Kaisha | Solid-state image pickup element, image pickup apparatus, and image pickup method |
-
2019
- 2019-04-04 JP JP2019072278A patent/JP7321741B2/en active Active
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003527610A (en) | 2000-03-14 | 2003-09-16 | プランメド オイ | Digital X-ray imaging method and sensor device |
JP2009239693A (en) | 2008-03-27 | 2009-10-15 | Canon Inc | Solid-state imaging apparatus, imaging system and method for driving solid-state imaging apparatus |
JP2018042139A (en) | 2016-09-08 | 2018-03-15 | ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 | Imaging element, operation method of imaging element, imaging apparatus, and electronic equipment |
JP2018046324A (en) | 2016-09-12 | 2018-03-22 | キヤノン株式会社 | Imaging sensor, control method therefor, and imaging apparatus |
JP2018157387A (en) | 2017-03-17 | 2018-10-04 | キヤノン株式会社 | Imaging apparatus and imaging system |
US20180343406A1 (en) | 2017-05-24 | 2018-11-29 | Canon Kabushiki Kaisha | Solid-state image pickup element, image pickup apparatus, and image pickup method |
JP2018198388A (en) | 2017-05-24 | 2018-12-13 | キヤノン株式会社 | Solid-state image sensor, imaging apparatus, and imaging method |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2020170970A (en) | 2020-10-15 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2521604C2 (en) | Solid-state image forming apparatus and control method therefor | |
USRE41664E1 (en) | Solid-state imaging device, driving method therefor, and imaging apparatus | |
US11539907B2 (en) | Image sensor and image capturing apparatus | |
US20180352184A1 (en) | Image sensor and image capturing apparatus | |
CN102891967B (en) | Imaging device | |
KR101391978B1 (en) | Physical quantity detecting device, solid-state imaging device, and imaging apparatus | |
CN111133750B (en) | Image sensor and image pickup apparatus | |
KR20080067963A (en) | Solid-state imaging device and imaging apparatus | |
CN112188106B (en) | Information processing apparatus, information processing method, and computer program | |
US8896736B2 (en) | Solid-state imaging device, imaging apparatus and signal reading method having photoelectric conversion elements that are targets from which signals are read in the same group | |
KR20050055044A (en) | Area image sensor | |
JP2018182543A (en) | Imaging apparatus, imaging system, and control method for imaging element | |
JP7321741B2 (en) | Imaging device and its control method | |
JP7289635B2 (en) | IMAGING DEVICE AND METHOD OF CONTROLLING IMAGING DEVICE | |
JP2017216649A (en) | Imaging device, imaging apparatus and imaging signal processing method | |
JP7277242B2 (en) | Imaging device and its control method | |
JP2019017065A (en) | Solid-state imaging device, imaging apparatus, and imaging method | |
JP7339779B2 (en) | Imaging device | |
US10623642B2 (en) | Image capturing apparatus and control method thereof with change, in exposure period for generating frame, of conversion efficiency | |
JP2020028115A (en) | Imaging apparatus | |
JP6393087B2 (en) | Imaging device and imaging apparatus | |
JP2019033442A (en) | Imaging element and method for controlling the same | |
US20230188847A1 (en) | Image sensor and image capturing apparatus | |
JP2012019491A (en) | Solid-state image pickup device and camera system | |
JP5578008B2 (en) | Solid-state imaging device, driving method of solid-state imaging device, and imaging device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20220325 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20230222 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20230307 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20230501 |
|
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: 20230627 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20230726 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 7321741 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |