JP2017069887A - Imaging apparatus and imaging system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、CMOSイメージセンサに代表される固体撮像素子、およびカメラシステムに関する。 The present invention relates to a solid-state imaging device represented by a CMOS image sensor and a camera system.
近年、CMOS型固体撮像装置の発展が目覚しい。CMOS型固体撮像装置の画素は、フォトダイオードと、転送スイッチにより転送された電荷を電圧信号に変換するフローティングディフュージョン(以下FDという)、増幅アンプ、FDをリセットするリセットスイッチで構成されている。CMOS型固体撮像装置の多画素化と画素の縮小が年々進んでいる。この傾向に対応するために、複数のフォトダイオードに対してそれぞれ転送スイッチを有し、その転送した電荷を1つのFD領域へ転送する手法が知られている(特許文献1)。同手法によれば、1画素当たりのソースフォロアアンプ、リセットスイッチの数を削減し、フォトダイオード面積を広く確保することができる。 In recent years, the development of CMOS type solid-state imaging devices has been remarkable. A pixel of the CMOS type solid-state imaging device includes a photodiode, a floating diffusion (hereinafter referred to as FD) that converts the charge transferred by the transfer switch into a voltage signal, an amplification amplifier, and a reset switch that resets the FD. The increase in the number of pixels and the reduction in pixels of CMOS type solid-state imaging devices are progressing year by year. In order to cope with this tendency, a technique is known in which each of a plurality of photodiodes has a transfer switch, and the transferred charges are transferred to one FD region (Patent Document 1). According to this method, the number of source follower amplifiers and reset switches per pixel can be reduced, and a large photodiode area can be secured.
特許文献1に記載された、複数のフォトダイオードの電荷を共通のFD領域へ転送する方法について説明する。2つのフォトダイオードが1つのFD領域を共有している場合、FDはまず、リセットスイッチがHIGH状態になることが続くことでリセット状態が維持される。第1のフォトダイオードの信号が読み出される時刻になると、リセットスイッチがLOWとなった後に、第1のフォトダイオードと接続されている転送スイッチがHIGHになりFDに信号電荷が転送される。その後、再びリセットスイッチがHIGHすることでFDがリセットされる。その後、第2のフォトダイオードと接続されている転送スイッチをHIGHにすることで、FDに信号電荷が転送される。以上のような動作が順次行われることで、全画素の信号が読み出される。 A method for transferring charges of a plurality of photodiodes described in Patent Document 1 to a common FD region will be described. When two photodiodes share one FD region, the FD is first maintained in the reset state by continuing the reset switch to be in the HIGH state. At the time when the signal of the first photodiode is read, after the reset switch becomes LOW, the transfer switch connected to the first photodiode becomes HIGH and the signal charge is transferred to the FD. After that, the FD is reset when the reset switch becomes HIGH again. Thereafter, the signal charge is transferred to the FD by setting the transfer switch connected to the second photodiode to HIGH. By sequentially performing the above operations, signals of all pixels are read out.
特許文献1の技術では、第1のフォトダイオードからFDへの電荷転送動作前にFDリセットの静定時間にかけられる時間が長くとれる。それに対し第2のフォトダイオードからFDへの電荷転送前に第1のフォトダイオードからFDへの電荷転送動作がある。そのためFDリセット期間の静定時間にとれる時間が短い。前記静定時間の差により電位差を生じる可能性がある。この差異が画像出力の差異となり画質を低下させる可能性がある。 In the technique of Patent Document 1, it takes a long time to settle the FD reset before the charge transfer operation from the first photodiode to the FD. On the other hand, there is a charge transfer operation from the first photodiode to the FD before the charge transfer from the second photodiode to the FD. Therefore, the time taken for the settling time of the FD reset period is short. There is a possibility that a potential difference is caused by the difference in the settling time. This difference becomes a difference in image output and may reduce image quality.
本発明の目的は、全撮影モードで電位をそろえて良好な画質を得ることができる撮像装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide an imaging apparatus capable of obtaining a good image quality by aligning potentials in all imaging modes.
上記の目的を達成するために、本発明に係る撮像装置は、
複数の画素が2次元に配列され、各画素に光を電荷に変換する光電変換素子と、光電変換素子からのに電荷を転送するための転送スイッチと、少なくとも垂直方向の前記複数画素で転送スイッチが1つのフローティングディフュージョンに接続されるとともに、前記フローティングディフュージョンと前記各画素の光電変換部をリセットするためのリセットスイッチを共有する共有画素構造と、前記光電変換素子から電荷を転送する制御をおこなう読出し走査制御部と、読出し走査制御部による共有画素構造の光電変換素子の読出し走査において、共有する画素構造の各行の読出し制御の間に前記フローティングフローティングデヒュージョンをリセットする期間があり、前記リセット期間に応じて 前記共有画素構造の先頭行の画素の読出し制御の一定時間前に前記フローティングディフュージョンのリセット解除を制御するフローティングディフュージョンリセット解除走査制御部とを有する撮像素子と、撮影モード選択手段を有し、前記撮影モード選択手段により選択された撮影モードに応じて全行フローティングディフュージョンリセット解除走査をするか否かを切り替えることを特徴とする。
In order to achieve the above object, an imaging apparatus according to the present invention includes:
A plurality of pixels are arranged two-dimensionally, a photoelectric conversion element that converts light into electric charge in each pixel, a transfer switch for transferring electric charge from the photoelectric conversion element, and a transfer switch at least in the plurality of pixels in the vertical direction Is connected to one floating diffusion, and a shared pixel structure sharing a reset switch for resetting the floating diffusion and the photoelectric conversion unit of each pixel, and reading for performing control for transferring charges from the photoelectric conversion element In the readout scanning of the photoelectric conversion element having the shared pixel structure by the scanning control unit and the readout scanning control unit, there is a period in which the floating floating diffusion is reset during readout control of each row of the shared pixel structure, and the reset period In response, reading out pixels in the first row of the shared pixel structure According to a shooting mode selected by the shooting mode selection unit, including an imaging device having a floating diffusion reset release scanning control unit that controls reset release of the floating diffusion a predetermined time before the control, and a shooting mode selection unit In this case, whether or not to perform the all-row floating diffusion reset cancel scanning is switched.
本発明に係る撮像装置によれば、モードによらずFDを複数の画素で共有している撮像素子で第1のフォトダイオード出力と第2のフォトダイオード出力の差が少ない良好な画質を得ることができる。さらに読出し動作モード時のみに前記FDの電位をそろえる駆動を実現できるので回路が簡易にできる。 According to the imaging apparatus according to the present invention, it is possible to obtain a good image quality in which the difference between the first photodiode output and the second photodiode output is small with an imaging element sharing the FD with a plurality of pixels regardless of the mode. Can do. Further, since the drive for aligning the potential of the FD can be realized only in the read operation mode, the circuit can be simplified.
以下に、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。図1は本発明の実施形態にかかわる撮像装置のブロック図である。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a block diagram of an imaging apparatus according to an embodiment of the present invention.
100は画像処理装置、200はメモリーカードやハードディスク等の記録媒体、300はレンズユニットである。 Reference numeral 100 denotes an image processing apparatus, 200 denotes a recording medium such as a memory card or a hard disk, and 300 denotes a lens unit.
続いて前記ブロックの詳細について説明する。 Next, details of the block will be described.
まず画像処理装置100の内部について説明する。12は撮像素子1400に入る光量を制御するシャッター、1400は光学像を電気信号に変換する撮像素子である。撮像素子1400内部には撮像素子内部を駆動するタイミングジェネレーター1401を含む。またアナログ信号をデジタル信号に変換するA/D変換器1402も内蔵する。 First, the inside of the image processing apparatus 100 will be described. A shutter 12 controls the amount of light entering the image sensor 1400, and an image sensor 1400 converts an optical image into an electrical signal. The image sensor 1400 includes a timing generator 1401 that drives the image sensor. An A / D converter 1402 for converting an analog signal into a digital signal is also incorporated.
130、はミラーであり、131はペンタプリズムである。104は光学ファインダであり、130が光束にあるときはレンズを通った入射光を結像して、ユーザーが撮影する静止画の構図を確認することが可能である。 130 is a mirror, and 131 is a pentaprism. Reference numeral 104 denotes an optical viewfinder. When 130 is in the light beam, the incident light that has passed through the lens is imaged, and the composition of the still image taken by the user can be confirmed.
1700は撮像素子1400から出力されるデジタル信号に信号処理をするデジタルフロントエンドである。 Reference numeral 1700 denotes a digital front end that performs signal processing on a digital signal output from the image sensor 1400.
1200は液晶モニターであり、ライブビュー(LV)画像の表示や、撮影した静止画像を表示することが可能である。 A liquid crystal monitor 1200 can display a live view (LV) image or a captured still image.
50は画像処理を含む撮像装置100全体を制御するシステム制御回路(以下CPU)である。 Reference numeral 50 denotes a system control circuit (hereinafter referred to as CPU) that controls the entire imaging apparatus 100 including image processing.
61はシャッタースイッチである。シャッタースイッチ61は2段階になっていて、ユーザーが1段目まで浅く押すことを半押しといい、2段目まで深く押すことを全押しという。半押しによりCPU50が検知して自動ピント合わせや、撮影前の状態における自動露出機構によるシャッター速度と絞り数値の設定が行われる。全押しはシャッター12が動作し撮影動作が実施される。 Reference numeral 61 denotes a shutter switch. The shutter switch 61 has two stages. When the user presses lightly to the first step, it is called half-press, and when the user presses deeply to the second step, it is called full press. When the CPU 50 is half-pressed, automatic focusing is performed, and the shutter speed and aperture value are set by the automatic exposure mechanism in a state before photographing. When fully pressed, the shutter 12 operates and the photographing operation is performed.
62はLVのスタート・ストップスイッチであり、ユーザーからスタート指示されたら連続して動画記録動作を行う。 Reference numeral 62 denotes an LV start / stop switch, which continuously performs a moving image recording operation when instructed to start by the user.
63はISO感度設定スイッチであり、ユーザーの指示に従いCPU50が撮像装置100の光の量に対する感度が設定する。 63 is an ISO sensitivity setting switch, and the CPU 50 sets the sensitivity of the imaging apparatus 100 with respect to the amount of light according to a user instruction.
64は電源スイッチであり、ユーザーの指示に従いCPU50が撮像装置100の電源オン、電源オフの切り替えを行う。又、撮像装置100に接続されたレンズユニット300、記録媒体200等の各種付属装置の電源オン、電源オフの設定も合わせて切り替え設定可能である。 Reference numeral 64 denotes a power switch, and the CPU 50 switches between power-on and power-off of the imaging apparatus 100 in accordance with a user instruction. In addition, the power-on and power-off settings of various accessory devices such as the lens unit 300 and the recording medium 200 connected to the imaging device 100 can be switched.
70は画像データを一時的に記録する揮発性メモリ(以下RAM)である。またCPU50のワークメモリとしての機能ももつ。 Reference numeral 70 denotes a volatile memory (hereinafter referred to as RAM) for temporarily recording image data. It also has a function as a work memory of the CPU 50.
71は不揮発性メモリ(ROM)でありCPU50が動作を行う際のプログラムを格納している。 Reference numeral 71 denotes a nonvolatile memory (ROM) that stores a program used when the CPU 50 operates.
72は静止画の補正・圧縮等の処理を行う画像処理部である。 An image processing unit 72 performs processing such as still image correction / compression.
73は撮影モードを制御する撮影モード制御部である。 Reference numeral 73 denotes a shooting mode control unit that controls the shooting mode.
74は撮像素子の動作モードを制御する動作モード制御部である。 An operation mode control unit 74 controls the operation mode of the image sensor.
80は電源制御部であり、電池検出回路、DC−DCコンバータ、通電するブロックを切り替えるスイッチ回路等から構成されている。さらに電池の装着の有無、電池の種類、電池残量の検出を行い、その検出結果及びシステム制御回路50の指示に基づいてDC−DCコンバータを制御し、必要な電圧を必要な期間、記録媒体を含む各部に供給する。 A power control unit 80 includes a battery detection circuit, a DC-DC converter, a switch circuit that switches a block to be energized, and the like. Further, the presence / absence of a battery, the type of battery, the remaining battery level are detected, the DC-DC converter is controlled based on the detection result and the instruction of the system control circuit 50, and the necessary voltage is recorded for a necessary period. Supply to each part including
82及び84はコネクタ、86はアルカリ電池やリチウム電池等の一次電池、Li電池などの二次電池、ACアダプタ等から成る電源部である。 Reference numerals 82 and 84 denote connectors, and 86 denotes a power supply unit including a primary battery such as an alkaline battery or a lithium battery, a secondary battery such as a Li battery, an AC adapter, or the like.
90はメモリーカードードやハードディスク等の記録媒体とのインターフェース、92はメモリーカードやハードディスク等の記録媒体との接続を行うコネクタである。 Reference numeral 90 denotes an interface with a recording medium such as a memory card or hard disk, and reference numeral 92 denotes a connector for connecting to a recording medium such as a memory card or hard disk.
200はメモリーカードやハードディスク等の記録媒体である。記録媒体200は、半導体メモリや磁気ディスク等から構成される記録部201、撮像装置100とのインターフェース202を有している。 Reference numeral 200 denotes a recording medium such as a memory card or a hard disk. The recording medium 200 includes a recording unit 201 composed of a semiconductor memory, a magnetic disk, and the like, and an interface 202 with the imaging apparatus 100.
300はレンズユニットであり、310は撮影レンズ、312は絞り、316、106はレンズを接続するレンズマウントである。320はレンズ制御部であり、322はレンズユニット300を撮像装置100と電気的に接続するコネクタである。レンズ制御部320はコネクタ322、122とインターフェース120を介して、撮像装置100からの信号を受ける。前記信号により撮像レンズ310の光軸上での位置を変更しフォーカスを制御する。同じようにレンズ制御部320は画像処理装置100からの信号を受け、絞り312の口径の大きさを制御する。 Reference numeral 300 denotes a lens unit, 310 denotes a photographing lens, 312 denotes an aperture, and 316 and 106 denote lens mounts for connecting the lenses. Reference numeral 320 denotes a lens control unit, and reference numeral 322 denotes a connector that electrically connects the lens unit 300 to the imaging apparatus 100. The lens control unit 320 receives a signal from the imaging apparatus 100 via the connectors 322 and 122 and the interface 120. The position of the imaging lens 310 on the optical axis is changed by the signal to control the focus. Similarly, the lens control unit 320 receives a signal from the image processing apparatus 100 and controls the size of the aperture of the diaphragm 312.
図2は撮像素子1400の簡易構成図である。 FIG. 2 is a simplified configuration diagram of the image sensor 1400.
撮像素子1400には画素205が2次元に配置されている。マトリクス状に配置されており、垂直方向の並びを「列」と呼び、水平方向の並びを「行」と呼ぶ。208は列、行すべて集めた画素群である。204は垂直走査回路であり、選択行を読みだすための行選択と各行に電荷の読み出しに必要な信号を各画素の回路に出力する。垂直走査回路204内には、読出し走査回路209と、後述する動作を行う予備リセット解除走査回路210が内蔵されている。 Pixels 205 are two-dimensionally arranged on the image sensor 1400. Arranged in a matrix, the vertical arrangement is called a “column” and the horizontal arrangement is called a “row”. Reference numeral 208 denotes a pixel group in which all columns and rows are collected. Reference numeral 204 denotes a vertical scanning circuit, which outputs a signal necessary for row selection for reading a selected row and readout of electric charge in each row to the circuit of each pixel. In the vertical scanning circuit 204, a reading scanning circuit 209 and a preliminary reset cancellation scanning circuit 210 for performing an operation to be described later are incorporated.
垂直出力線310に出力された信号は各垂直出力線につながっている列回路207を介して水平走査回路203に出力される。水平走査回路203は1行分の信号出力を水平方向に順次出力する。なお列回路には列ゲインや列アナログ/デジタル変換回路が含まれる。 The signal output to the vertical output line 310 is output to the horizontal scanning circuit 203 via the column circuit 207 connected to each vertical output line. The horizontal scanning circuit 203 sequentially outputs the signal output for one row in the horizontal direction. The column circuit includes a column gain and a column analog / digital conversion circuit.
図3は画素205の等価回路図である。 FIG. 3 is an equivalent circuit diagram of the pixel 205.
205_1、205_2、205_3は単位画素であり、単位画素205_1はフォトダイオード311A_1およびフォトダイオード311B_1を有する。また単位画素205_2フォトダイオード311A_2およびフォトダイオード311B_2を有する。単位画素205_3はフォトダイオード311A_3およびフォトダイオード311B_3を有する。 205_1, 205_2, and 205_3 are unit pixels, and the unit pixel 205_1 includes a photodiode 311A_1 and a photodiode 311B_1. In addition, the pixel includes a unit pixel 205_2 photodiode 311A_2 and a photodiode 311B_2. The unit pixel 205_3 includes a photodiode 311A_3 and a photodiode 311B_3.
フォトダイオード311A_1、311B_1にて発生および蓄積された電荷を、転送制御信号301_1を制御して転送スイッチ305A_1を、転送制御信号302_1を制御して転送スイッチ305B_1を、制御してFD307_1に転送する。ソースフォロアアンプ308_1はFD307_1に蓄積された電荷に基づく電圧信号を増幅して、画素信号として出力する。前記ソースフォロアアンプの出力を行選択制御信号304_1が行選択スイッチ309_1を制御して垂直出力線310へ接続する。 The charges generated and accumulated in the photodiodes 311A_1 and 311B_1 are transferred to the FD 307_1 by controlling the transfer control signal 301_1, the transfer switch 305A_1, the transfer control signal 302_1, and the transfer switch 305B_1. The source follower amplifier 308_1 amplifies a voltage signal based on the electric charge accumulated in the FD 307_1 and outputs it as a pixel signal. A row selection control signal 304_1 controls a row selection switch 309_1 to connect the output of the source follower amplifier to the vertical output line 310.
FD307_1に蓄積されている不要電荷をリセットする場合はリセット制御信号303_1によりリセットスイッチ306_1を制御する。さらにフォトダイオード311A_1、311B_1、のリセットをする際はリセットスイッチ306_1と共に、転送制御信号301_1を制御して転送スイッチ305A_1を、転送制御信号302_1を制御して転送スイッチ305B_1を、制御してリセットを実行する。 In the case of resetting unnecessary charges accumulated in the FD 307_1, the reset switch 306_1 is controlled by a reset control signal 303_1. Further, when resetting the photodiodes 311A_1 and 311B_1, together with the reset switch 306_1, the transfer control signal 301_1 is controlled to control the transfer switch 305A_1, the transfer control signal 302_1 is controlled to control the transfer switch 305B_1, and the reset is executed. To do.
また単位画素205_1と205_2はFDを共有している。205_2のフォトダイオード311A_2、311B_2にて発生および蓄積された電荷を、転送制御信号301_2を制御して転送スイッチ305A_2を、転送制御信号302_2を制御して転送スイッチ305B_2を制御してFD307_1に転送する。FD307_1から垂直線への信号出力は画素203_1のときと同じである。 The unit pixels 205_1 and 205_2 share an FD. Charges generated and accumulated in the photodiodes 311A_2 and 311B_2 of 205_2 are transferred to the FD 307_1 by controlling the transfer control signal 301_2 and the transfer switch 305A_2 by controlling the transfer control signal 302_2 and controlling the transfer switch 305B_2. The signal output from the FD 307_1 to the vertical line is the same as that of the pixel 203_1.
フォトダイオード311A_2、311B_2、のリセットをする際はリセットスイッチ306_1と共に、転送制御信号301_2を制御して転送スイッチ305A_2を、転送制御信号302_2を制御して転送スイッチ305B_2を、制御してリセットを実行する。 When resetting the photodiodes 311A_2 and 311B_2, together with the reset switch 306_1, the transfer control signal 301_2 is controlled to control the transfer switch 305A_2, the transfer control signal 302_2 is controlled to control the transfer switch 305B_2, and the reset is executed. .
単位画素205_3は単位画素205_1と同じ構成であり、単位画素205_1の読出しやリセット動作と同じように制御する。図示しない単位画素205_4は単位画素205_2と同じ構成であり、単位画素205_2の読出しやリセット動作と同じように制御する。 The unit pixel 205_3 has the same configuration as the unit pixel 205_1 and is controlled in the same manner as the reading and reset operations of the unit pixel 205_1. The unit pixel 205_4 (not shown) has the same configuration as the unit pixel 205_2, and is controlled in the same manner as the reading and reset operations of the unit pixel 205_2.
図4は従来の読み出しのタイミングチャートである。尚このタイミングチャートは本発明では使用しない参考のためのタイミングチャートである。 FIG. 4 is a timing chart of conventional reading. This timing chart is a reference timing chart that is not used in the present invention.
タイミングT400の前の期間は読出し前の状態であり、リセット制御信号303_1はHIGHになっておりFD307_1がリセットされている状態である。 The period before the timing T400 is a state before reading, and the reset control signal 303_1 is HIGH and the FD 307_1 is reset.
タイミングT400でCPU50が撮像素子1400内のTG1401を制御して行選択制御信号304_1をHIGHにする。 At timing T400, the CPU 50 controls the TG 1401 in the image sensor 1400 to set the row selection control signal 304_1 to HIGH.
タイミングT401ではリセット制御信号303_1をLOWにしてFD307_1をリセット解除状態にする。 At timing T401, the reset control signal 303_1 is set to LOW so that the FD 307_1 is in a reset release state.
タイミングT402では単位画素205_1の転送制御信号301_1と302_1をHIGHに設定してフォトダイオード311A_1、311B_1の電荷がFD307_1に送られる。ソースフォロアアンプ308_1はFD307_1に蓄積された電荷に基づく電圧信号を増幅して、画素信号として出力する。 At timing T402, the transfer control signals 301_1 and 302_1 of the unit pixel 205_1 are set to HIGH, and the charges of the photodiodes 311A_1 and 311B_1 are sent to the FD 307_1. The source follower amplifier 308_1 amplifies a voltage signal based on the electric charge accumulated in the FD 307_1 and outputs it as a pixel signal.
タイミングT403では転送制御信号301_1と302_1をLOWに設定する。 At timing T403, the transfer control signals 301_1 and 302_1 are set to LOW.
タイミングT404ではリセット制御信号303_1をHIGHにしてFD307_1をリセットする。 At a timing T404, the reset control signal 303_1 is set to HIGH to reset the FD307_1.
タイミングT405では行選択制御信号304_1をLOWにする。 At timing T405, the row selection control signal 304_1 is set to LOW.
これにより画素共有している先頭行目の読出しを終える。 As a result, reading of the first row sharing pixels is completed.
タイミングT406でCPU50が撮像素子1400内のTG1401を制御して行選択制御信号304_1をHIGHにする。 At timing T406, the CPU 50 controls the TG 1401 in the image sensor 1400 to set the row selection control signal 304_1 to HIGH.
タイミングT407ではリセット制御信号303_1をLOWにしてFD307_1をリセット解除状態にする。 At timing T407, the reset control signal 303_1 is set to LOW so that the FD 307_1 is in a reset release state.
タイミングT408では単位画素205_2の転送制御信号301_2と302_2をHIGHに設定してフォトダイオード311A_2、311B_2の電荷がFD307_1に送られる。ソースフォロアアンプ308_1はFD307_1に蓄積された電荷に基づく電圧信号を増幅して、画素信号として出力する。 At timing T408, the transfer control signals 301_2 and 302_2 of the unit pixel 205_2 are set to HIGH, and the charges of the photodiodes 311A_2 and 311B_2 are sent to the FD 307_1. The source follower amplifier 308_1 amplifies a voltage signal based on the electric charge accumulated in the FD 307_1 and outputs it as a pixel signal.
タイミングT409では転送制御信号301_2と302_2をLOWに設定する。 At timing T409, the transfer control signals 301_2 and 302_2 are set to LOW.
タイミングT410ではリセット制御信号303_1をHIGHにしてFD307_1をリセットする。 At timing T410, the reset control signal 303_1 is set to HIGH to reset the FD 307_1.
タイミングT411では行選択制御信号304_1をLOWにする。 At timing T411, the row selection control signal 304_1 is set to LOW.
これにより画素共有している2行目の読出しを終える。以下このように2行毎に繰り返すことで読出し動作が実現できる。 This completes the readout of the second row sharing the pixels. Hereinafter, the read operation can be realized by repeating every two rows as described above.
タイミングT412でCPU50が撮像素子1400内のTG1401を制御して行選択制御信号304_3をHIGHにする。 At timing T412, the CPU 50 controls the TG 1401 in the image sensor 1400 to set the row selection control signal 304_3 to HIGH.
タイミングT413ではリセット制御信号303_3をLOWにしてFD307_3をリセット解除状態にする。 At timing T413, the reset control signal 303_3 is set to LOW, and the FD 307_3 is set to the reset release state.
タイミングT414では単位画素205_3の転送制御信号301_3と302_3をHIGHに設定してフォトダイオード311A_3、311B_3の電荷がFD307_3に送られる。ソースフォロアアンプ308_3はFD307_3に蓄積された電荷に基づく電圧信号を増幅して、画素信号として出力する。 At timing T414, the transfer control signals 301_3 and 302_3 of the unit pixel 205_3 are set to HIGH, and the charges of the photodiodes 311A_3 and 311B_3 are sent to the FD 307_3. The source follower amplifier 308_3 amplifies a voltage signal based on the electric charge accumulated in the FD 307_3 and outputs it as a pixel signal.
タイミングT415では転送制御信号301_3と302_3をLOWに設定する。 At timing T415, the transfer control signals 301_3 and 302_3 are set to LOW.
タイミングT416ではリセット制御信号303_3をHIGHにしてFD307_3をリセットする。 At timing T416, the reset control signal 303_3 is set to HIGH to reset the FD 307_3.
タイミングT417では行選択制御信号304_3をLOWにする。 At a timing T417, the row selection control signal 304_3 is set to LOW.
タイミングT418でCPU50が撮像素子1400内のTG1401を制御して行選択制御信号304_3をHIGHにする。 At timing T418, the CPU 50 controls the TG 1401 in the image sensor 1400 to set the row selection control signal 304_3 to HIGH.
タイミングT419ではリセット制御信号303_3をLOWにしてFD307_3をリセット解除状態にする。 At timing T419, the reset control signal 303_3 is set to LOW, and the FD 307_3 is set to the reset release state.
タイミングT420では単位画素205_4の転送制御信号301_4と302_4をHIGHに設定してフォトダイオード311A_4、311B_4の電荷がFD307_3に送られる。ソースフォロアアンプ308_3はFD307_3に蓄積された電荷に基づく電圧信号を増幅して、画素信号として出力する。 At timing T420, the transfer control signals 301_4 and 302_4 of the unit pixel 205_4 are set to HIGH, and the charges of the photodiodes 311A_4 and 311B_4 are sent to the FD 307_3. The source follower amplifier 308_3 amplifies a voltage signal based on the electric charge accumulated in the FD 307_3 and outputs it as a pixel signal.
タイミングT421では転送制御信号301_4と302_4をLOWに設定する。 At timing T421, the transfer control signals 301_4 and 302_4 are set to LOW.
タイミングT422ではリセット制御信号303_3をHIGHにしてFD307_3をリセットする。 At timing T422, the reset control signal 303_3 is set to HIGH to reset the FD 307_3.
タイミングT423では行選択制御信号304_3をLOWにする。 At a timing T423, the row selection control signal 304_3 is set to LOW.
図4では単位画素205_3の読みだす前までのリセット時間はタイミングT400の前からT413までと長い。それに対し単位画素205_4を読み出す前までのリセット時間はT416からT419までであり単位画素205_3と読みだす前よりも短い。そのためFDリセット期間の静定時間について、205_1と205_2を送る際の画素のFD307_1電位には差がでる。この差異が画像出力の差異となり画質を低下させる可能性があるという課題をもつ。以下の説明で前記課題を解決するための動作を説明する。 In FIG. 4, the reset time until the unit pixel 205_3 is read out is long from before the timing T400 to T413. On the other hand, the reset time before reading out the unit pixel 205_4 is from T416 to T419, which is shorter than before reading out the unit pixel 205_3. Therefore, there is a difference in the FD307_1 potential of the pixel when sending 205_1 and 205_2 with respect to the settling time of the FD reset period. This difference becomes a difference in image output, and there is a problem that the image quality may be lowered. In the following description, an operation for solving the above problem will be described.
図5は撮像装置100で静止画撮影するときの状態遷移図と行走査図である。 FIG. 5 is a state transition diagram and a row scanning diagram when a still image is captured by the imaging apparatus 100.
静止画撮影時はCPU50が撮影モード制御部を制御して静止画のためのシーケンスを駆動する。まずCPU50が動作モード制御部を介して撮像素子を制御する。タイミングT510以前に撮像素子1400を起動して全行リセットの後に蓄積モードにする。蓄積モード中にシャッター12が空いている間、光の量に応じてフォトダイオード311に電荷が発生する。タイミングT511でCPU50が撮像素子1400を読出しモードに入れる。タイミングT511でL1からCPU50が読出し走査制御部209を制御して読出し走査をスタートする。さらにタイミングT511でCPU50が予備リセット解除走査回路210を制御して予備リセット解除動作を3行目である行L3から走査する。つまり静止画像駆動時はCPU50が撮像素子1400の垂直走査回路204を制御して、読出し走査はするが予備リセット解除走査をしない2行、L1とL2の2ラインを設けている。 At the time of still image shooting, the CPU 50 controls the shooting mode control unit to drive a sequence for still images. First, the CPU 50 controls the image sensor via the operation mode control unit. Prior to timing T510, the image sensor 1400 is activated, and is set to the accumulation mode after resetting all rows. While the shutter 12 is open during the accumulation mode, electric charge is generated in the photodiode 311 according to the amount of light. At timing T511, the CPU 50 puts the image sensor 1400 into the reading mode. At timing T511, the CPU 50 starts the reading scan by controlling the reading scanning control unit 209 from L1. Further, at timing T511, the CPU 50 controls the preliminary reset cancellation scanning circuit 210 to scan the preliminary reset cancellation operation from the third row L3. In other words, when driving a still image, the CPU 50 controls the vertical scanning circuit 204 of the image sensor 1400 to provide two rows, L1 and L2, which perform reading scanning but not preliminary reset cancellation scanning.
図6は静止画撮影で予備リセット解除走査をするときの読み出しのタイミングチャートである。 FIG. 6 is a read timing chart when the preliminary reset cancellation scan is performed in still image shooting.
タイミングT511とT600の間の期間は読出し前の状態であり、リセット制御信号303_1はHIGHになっておりFD307_1がリセットされている状態である。 A period between timings T511 and T600 is a state before reading, and the reset control signal 303_1 is HIGH and the FD 307_1 is reset.
タイミングT600でCPU50が撮像素子1400内のTG1401を制御して行選択制御信号304_1をHIGHにする。 At timing T600, the CPU 50 controls the TG 1401 in the image sensor 1400 to set the row selection control signal 304_1 to HIGH.
タイミングT601ではリセット制御信号303_1をLOWにしてFD307_1をリセット解除状態にする。さらにリセット制御信号303_3をLOWにしてFD307_3をリセット解除状態にする。 At timing T601, the reset control signal 303_1 is set to LOW so that the FD 307_1 is in a reset release state. Further, the reset control signal 303_3 is set to LOW, and the FD 307_3 is set to the reset release state.
タイミングT602では単位画素205_1の転送制御信号301_1と302_1をHIGHに設定してフォトダイオード311A_1、311B_1の電荷がFD307_1に送られる。ソースフォロアアンプ308_1はFD307_1に蓄積された電荷に基づく電圧信号を増幅して、画素信号として出力する。 At timing T602, the transfer control signals 301_1 and 302_1 of the unit pixel 205_1 are set to HIGH, and the charges of the photodiodes 311A_1 and 311B_1 are sent to the FD 307_1. The source follower amplifier 308_1 amplifies a voltage signal based on the electric charge accumulated in the FD 307_1 and outputs it as a pixel signal.
タイミングT603では転送制御信号301_1と302_1をLOWに設定する。 At timing T603, the transfer control signals 301_1 and 302_1 are set to LOW.
タイミングT604ではリセット制御信号303_1をHIGHにしてFD307_1をリセットする。さらにリセット制御信号303_3をHIGHにしてFD307_3をリセットする。 At timing T604, the reset control signal 303_1 is set to HIGH to reset the FD 307_1. Further, the reset control signal 303_3 is set to HIGH to reset the FD 307_3.
タイミングT605では行選択制御信号304_1をLOWにする。 At timing T605, the row selection control signal 304_1 is set to LOW.
これにより画素共有している先頭行目の読出しを終える。 As a result, reading of the first row sharing pixels is completed.
タイミングT606でCPU50が撮像素子1400内のTG1401を制御して行選択制御信号304_1をHIGHにする。 At timing T606, the CPU 50 controls the TG 1401 in the image sensor 1400 to set the row selection control signal 304_1 to HIGH.
タイミングT607ではリセット制御信号303_1をLOWにしてFD307_1をリセット解除状態にする。さらにリセット制御信号303_3をLOWにしてFD307_3をリセット解除状態にする。 At timing T607, the reset control signal 303_1 is set to LOW so that the FD 307_1 is in a reset release state. Further, the reset control signal 303_3 is set to LOW, and the FD 307_3 is set to the reset release state.
タイミングT608では単位画素205_2の転送制御信号301_2と302_2をHIGHに設定してフォトダイオード311A_2、311B_2の電荷がFD307_1に送られる。ソースフォロアアンプ308_1はFD307_1に蓄積された電荷に基づく電圧信号を増幅して、画素信号として出力する。 At timing T608, the transfer control signals 301_2 and 302_2 of the unit pixel 205_2 are set to HIGH, and the charges of the photodiodes 311A_2 and 311B_2 are sent to the FD 307_1. The source follower amplifier 308_1 amplifies a voltage signal based on the electric charge accumulated in the FD 307_1 and outputs it as a pixel signal.
タイミングT609では転送制御信号301_2と302_2をLOWに設定する。
タイミングT610ではリセット制御信号303_1をHIGHにしてFD307_1をリセットする。さらにリセット制御信号303_3をHIGHにしてFD307_3をリセットする。
At timing T609, the transfer control signals 301_2 and 302_2 are set to LOW.
At timing T610, the reset control signal 303_1 is set to HIGH to reset the FD 307_1. Further, the reset control signal 303_3 is set to HIGH to reset the FD 307_3.
タイミングT611では行選択制御信号304_1をLOWにする。 At timing T611, the row selection control signal 304_1 is set to LOW.
これにより画素共有している2行目の読出しと次に読みだす行のFDリセット解除動作を終える。以下このように2行毎に繰り返すことで読出し動作が実現できる。 As a result, the readout of the second row sharing the pixels and the FD reset release operation of the next row to be read out are completed. Hereinafter, the read operation can be realized by repeating every two rows as described above.
タイミングT612でCPU50が撮像素子1400内のTG1401を制御して行選択制御信号304_3をHIGHにする。 At timing T612, the CPU 50 controls the TG 1401 in the image sensor 1400 to set the row selection control signal 304_3 to HIGH.
タイミングT613ではリセット制御信号303_3をLOWにしてFD307_3をリセット解除状態にする。 At timing T613, the reset control signal 303_3 is set to LOW, and the FD 307_3 is set to the reset release state.
タイミングT614では単位画素205_3の転送制御信号301_3と302_3をHIGHに設定してフォトダイオード311A_3、311B_3の電荷がFD307_3に送られる。ソースフォロアアンプ308_3はFD307_3に蓄積された電荷に基づく電圧信号を増幅して、画素信号として出力する。 At timing T614, the transfer control signals 301_3 and 302_3 of the unit pixel 205_3 are set to HIGH, and the charges of the photodiodes 311A_3 and 311B_3 are sent to the FD 307_3. The source follower amplifier 308_3 amplifies a voltage signal based on the electric charge accumulated in the FD 307_3 and outputs it as a pixel signal.
タイミングT615では転送制御信号301_3と302_3をLOWに設定する。 At timing T615, the transfer control signals 301_3 and 302_3 are set to LOW.
タイミングT616ではリセット制御信号303_3をHIGHにしてFD307_3をリセットする。 At timing T616, the reset control signal 303_3 is set to HIGH to reset the FD 307_3.
タイミングT617では行選択制御信号304_3をLOWにする。 At timing T617, the row selection control signal 304_3 is set to LOW.
タイミングT618でCPU50が撮像素子1400内のTG1401を制御して行選択制御信号304_3をHIGHにする。 At timing T618, the CPU 50 controls the TG 1401 in the image sensor 1400 to set the row selection control signal 304_3 to HIGH.
タイミングT619ではリセット制御信号303_3をLOWにしてFD307_3をリセット解除状態にする。 At timing T619, the reset control signal 303_3 is set to LOW, and the FD 307_3 is set to the reset release state.
タイミングT620では単位画素205_4の転送制御信号301_4と302_4をHIGHに設定してフォトダイオード311A_4、311B_4の電荷がFD307_3に送られる。ソースフォロアアンプ308_3はFD307_3に蓄積された電荷に基づく電圧信号を増幅して、画素信号として出力する。 At timing T620, transfer control signals 301_4 and 302_4 of the unit pixel 205_4 are set to HIGH, and the charges of the photodiodes 311A_4 and 311B_4 are sent to the FD 307_3. The source follower amplifier 308_3 amplifies a voltage signal based on the electric charge accumulated in the FD 307_3 and outputs it as a pixel signal.
タイミングT621では転送制御信号301_4と302_4をLOWに設定する。 At timing T621, the transfer control signals 301_4 and 302_4 are set to LOW.
タイミングT622ではリセット制御信号303_3をHIGHにしてFD307_3をリセットする。 At timing T622, the reset control signal 303_3 is set to HIGH to reset the FD 307_3.
タイミングT623では行選択制御信号304_3をLOWにする。 At timing T623, the row selection control signal 304_3 is set to LOW.
尚タイミングT601でリセット制御信号303_3をLOWにしているがこれは読出し走査に合わせて実施しているものである。そのためタイミングT607のリセット解除動作が実現していれば、タイミングT601からT604までの期間ではリセット制御信号303_3をHIGHにしてFD307_3をリセットしたままでもかまわない。 Note that the reset control signal 303_3 is set to LOW at timing T601, but this is performed in accordance with the reading scan. Therefore, if the reset release operation at the timing T607 is realized, the reset control signal 303_3 may be set to HIGH during the period from the timing T601 to T604, and the FD 307_3 may be reset.
図4と図6のタイミングチャートを比べると、図4では単位画素205_3の読みだす前までのリセット時間はタイミングT400の前からT413までと長い。それに対し単位画素205_4を読み出す前までのリセット時間はT416からT419までであり単位画素205_3と読みだす前よりも短い。それに対し図6では単位画素205_3の読みだす前までのリセットがT610からT613までの期間で、単位画素205_4を読み出す前のリセットがT616からT619までの期間で、両方とも同じ期間になっている。このリセットスイッチ306_3を読み出し開始より前に一度リセット解除する動作を行ごとに行うことが予備リセット解除走査である。これによりL503より先の読出し行はFDを共有している画素N行目とN+1行目のFDのリセット解除時の状態を同じにすることができる。 Comparing the timing charts of FIG. 4 and FIG. 6, in FIG. 4, the reset time before reading out the unit pixel 205_3 is long from before the timing T400 to T413. On the other hand, the reset time before reading out the unit pixel 205_4 is from T416 to T419, which is shorter than before reading out the unit pixel 205_3. On the other hand, in FIG. 6, the reset before reading the unit pixel 205_3 is a period from T610 to T613, and the reset before reading the unit pixel 205_4 is a period from T616 to T619, both of which are the same period. Preliminary reset cancellation scanning is performed for each row to reset the reset switch 306_3 once before the start of reading. As a result, the readout rows prior to L503 can have the same state at the time of reset cancellation of the FDs of the pixel Nth row and the N + 1th row sharing the FD.
次に図7に撮像装置100で動画像を撮影するときの状態遷移図と行走査図である。動画撮影時はCPU50が読出しモード制御部を制御して静止画のためのシーケンスを駆動する。まずCPU50が撮像素子1400を立ち上げてに連続読出し動作に入る。T700ではフレームn−1の読出しを行う。T701では読出しフレームnの読出し前に、予備リセット解除走査を開始する。その後T702において読出しフレームnの読出しを開始する。 Next, FIG. 7 is a state transition diagram and a row scanning diagram when a moving image is captured by the imaging apparatus 100. At the time of moving image shooting, the CPU 50 controls the read mode control unit to drive a sequence for a still image. First, the CPU 50 starts up the image sensor 1400 and starts a continuous reading operation. At T700, frame n-1 is read. In T701, a preliminary reset release scan is started before reading the read frame n. Thereafter, reading of the reading frame n is started at T702.
図8は動画像撮影で予備リセット解除走査をするときの読み出しのタイミングチャートである。 FIG. 8 is a timing chart for reading when preliminary reset cancellation scanning is performed in moving image shooting.
タイミングT800の前の期間は読出し前の状態であり、リセット制御信号303_1はHIGHになっておりFD307_1がリセットされている状態である。 The period before the timing T800 is a state before reading, and the reset control signal 303_1 is HIGH and the FD 307_1 is reset.
タイミングT800ではCPU50が撮像素子1400内のTG1401を制御してリセット制御信号303_1をLOWにしてFD307_1をリセット解除状態にする。
タイミングT801ではリセット制御信号303_1をHIGHにしてFD307_1をリセットする。
At timing T800, the CPU 50 controls the TG 1401 in the image sensor 1400, sets the reset control signal 303_1 to LOW, and sets the FD 307_1 to the reset release state.
At timing T801, the reset control signal 303_1 is set to HIGH, and the FD 307_1 is reset.
タイミングT802ではリセット制御信号303_1をLOWにしてFD307_1をリセット解除状態にする。 At timing T802, the reset control signal 303_1 is set to LOW, and the FD 307_1 is set to the reset release state.
タイミングT803ではリセット制御信号303_1をHIGHにしてFD307_1をリセットする。 At a timing T803, the reset control signal 303_1 is set to HIGH to reset the FD 307_1.
これにより最初に読みだす行のFDリセット解除動作を終える。 As a result, the FD reset release operation for the first row to be read is completed.
タイミングT701で撮像素子1400をnフレーム目の読出し走査開始する動作モードに入れる。 At timing T701, the image sensor 1400 is put into an operation mode in which readout scanning starts for the nth frame.
タイミングT804でCPU50が撮像素子1400内のTG1401を制御して行選択制御信号304_1をHIGHにする。 At timing T804, the CPU 50 controls the TG 1401 in the image sensor 1400 to set the row selection control signal 304_1 to HIGH.
タイミングT805ではリセット制御信号303_1をLOWにしてFD307_1をリセット解除状態にする。さらにリセット制御信号303_3をLOWにしてFD307_3をリセット解除状態にする。 At timing T805, the reset control signal 303_1 is set to LOW so that the FD 307_1 is in a reset release state. Further, the reset control signal 303_3 is set to LOW, and the FD 307_3 is set to the reset release state.
タイミングT806では単位画素205_1の転送制御信号301_1と302_1をHIGHに設定してフォトダイオード311A_1、311B_1の電荷がFD307_1に送られる。ソースフォロアアンプ308_1はFD307_1に蓄積された電荷に基づく電圧信号を増幅して、画素信号として出力する。 At timing T806, the transfer control signals 301_1 and 302_1 of the unit pixel 205_1 are set to HIGH, and the charges of the photodiodes 311A_1 and 311B_1 are sent to the FD 307_1. The source follower amplifier 308_1 amplifies a voltage signal based on the electric charge accumulated in the FD 307_1 and outputs it as a pixel signal.
タイミングT807では転送制御信号301_1と302_1をLOWに設定する。 At timing T807, the transfer control signals 301_1 and 302_1 are set to LOW.
タイミングT808ではリセット制御信号303_1をHIGHにしてFD307_1をリセットする。さらにリセット制御信号303_3をHIGHにしてFD307_3をリセットする。 At timing T808, the reset control signal 303_1 is set to HIGH and the FD 307_1 is reset. Further, the reset control signal 303_3 is set to HIGH to reset the FD 307_3.
タイミングT809では行選択制御信号304_1をLOWにする。 At timing T809, the row selection control signal 304_1 is set to LOW.
これにより画素共有している先頭行目の読出しを終える。 As a result, reading of the first row sharing pixels is completed.
タイミングT810でCPU50が撮像素子1400内のTG1401を制御して行選択制御信号304_1をHIGHにする。 At timing T810, the CPU 50 controls the TG 1401 in the image sensor 1400 to set the row selection control signal 304_1 to HIGH.
タイミングT811ではリセット制御信号303_1をLOWにしてFD307_1をリセット解除状態にする。さらにリセット制御信号303_3をLOWにしてFD307_3をリセット解除状態にする。 At timing T811, the reset control signal 303_1 is set to LOW so that the FD 307_1 is in a reset release state. Further, the reset control signal 303_3 is set to LOW, and the FD 307_3 is set to the reset release state.
タイミングT812では単位画素205_2の転送制御信号301_2と302_2をHIGHに設定してフォトダイオード311A_2、311B_2の電荷がFD307_1に送られる。ソースフォロアアンプ308_1はFD307_1に蓄積された電荷に基づく電圧信号を増幅して、画素信号として出力する。 At timing T812, the transfer control signals 301_2 and 302_2 of the unit pixel 205_2 are set to HIGH, and the charges of the photodiodes 311A_2 and 311B_2 are sent to the FD 307_1. The source follower amplifier 308_1 amplifies a voltage signal based on the electric charge accumulated in the FD 307_1 and outputs it as a pixel signal.
タイミングT813では転送制御信号301_2と302_2をLOWに設定する。 At timing T813, the transfer control signals 301_2 and 302_2 are set to LOW.
タイミングT814ではリセット制御信号303_1をHIGHにしてFD307_1をリセットする。さらにリセット制御信号303_3をHIGHにしてFD307_3をリセットする。 At timing T814, the reset control signal 303_1 is set to HIGH to reset the FD 307_1. Further, the reset control signal 303_3 is set to HIGH to reset the FD 307_3.
タイミングT815では行選択制御信号304_1をLOWにする。 At timing T815, the row selection control signal 304_1 is set to LOW.
これにより画素共有している2行目の読出しと次に読みだす行のFDリセット解除動作を終える。以下このように2行毎に繰り返すことで読出し動作が実現できる。 As a result, the readout of the second row sharing the pixels and the FD reset release operation of the next row to be read out are completed. Hereinafter, the read operation can be realized by repeating every two rows as described above.
タイミングT816でCPU50が撮像素子1400内のTG1401を制御して行選択制御信号304_3をHIGHにする。 At timing T816, the CPU 50 controls the TG 1401 in the image sensor 1400 to set the row selection control signal 304_3 to HIGH.
タイミングT817ではリセット制御信号303_3をLOWにしてFD307_3をリセット解除状態にする。 At timing T817, the reset control signal 303_3 is set to LOW, and the FD 307_3 is set to the reset release state.
タイミングT818では単位画素205_3の転送制御信号301_3と302_3をHIGHに設定してフォトダイオード311A_3、311B_3の電荷がFD307_3に送られる。ソースフォロアアンプ308_3はFD307_3に蓄積された電荷に基づく電圧信号を増幅して、画素信号として出力する。 At timing T818, the transfer control signals 301_3 and 302_3 of the unit pixel 205_3 are set to HIGH, and the charges of the photodiodes 311A_3 and 311B_3 are sent to the FD 307_3. The source follower amplifier 308_3 amplifies a voltage signal based on the electric charge accumulated in the FD 307_3 and outputs it as a pixel signal.
タイミングT819では転送制御信号301_3と302_3をLOWに設定する。
タイミングT820ではリセット制御信号303_3をHIGHにしてFD307_3をリセットする。
At timing T819, the transfer control signals 301_3 and 302_3 are set to LOW.
At timing T820, the reset control signal 303_3 is set to HIGH to reset the FD 307_3.
タイミングT821では行選択制御信号304_3をLOWにする。 At timing T821, the row selection control signal 304_3 is set to LOW.
タイミングT822でCPU50が撮像素子1400内のTG1401を制御して行選択制御信号304_3をHIGHにする。 At timing T822, the CPU 50 controls the TG 1401 in the image sensor 1400 to set the row selection control signal 304_3 to HIGH.
タイミングT823ではリセット制御信号303_3をLOWにしてFD307_3をリセット解除状態にする。 At timing T823, the reset control signal 303_3 is set to LOW so that the FD 307_3 is in a reset release state.
タイミングT824では単位画素205_4の転送制御信号301_4と302_4をHIGHに設定してフォトダイオード311A_4、311B_4の電荷がFD307_3に送られる。ソースフォロアアンプ308_3はFD307_3に蓄積された電荷に基づく電圧信号を増幅して、画素信号として出力する。 At timing T824, the transfer control signals 301_4 and 302_4 of the unit pixel 205_4 are set to HIGH, and the charges of the photodiodes 311A_4 and 311B_4 are sent to the FD 307_3. The source follower amplifier 308_3 amplifies a voltage signal based on the electric charge accumulated in the FD 307_3 and outputs it as a pixel signal.
タイミングT825では転送制御信号301_4と302_4をLOWに設定する。 At timing T825, the transfer control signals 301_4 and 302_4 are set to LOW.
タイミングT826ではリセット制御信号303_3をHIGHにしてFD307_3をリセットする。 At timing T826, the reset control signal 303_3 is set to HIGH to reset the FD 307_3.
タイミングT827では行選択制御信号304_3をLOWにする。 At a timing T827, the row selection control signal 304_3 is set to LOW.
図6と図8のタイミングチャートを比べると図6ではFD307_1もFD307_3と同じように予備リセット解除走査を実施することができる。 Comparing the timing charts of FIG. 6 and FIG. 8, in FIG. 6, the FD 307_1 can also perform the preliminary reset release scanning in the same manner as the FD 307_3.
図9には実施例1のフローチャートを示す。 FIG. 9 shows a flowchart of the first embodiment.
起動した後にCPU50が静止画撮影か動画撮影動作かを判別し(s900)、静止画撮影時は設定するためCPU50が読出し走査回路209と予備リセット解除走査回路210を制御してリセット解除走査しない読出し行の設定をする(s901)。その後CPU50がTG1401を制御して予備リセット解除走査を読出し走査と同時に行う設定をして(s902)、静止画読み出しを実施する(s903)。動画撮影時は動画用の予備リセット解除走査を読出し2行分前から開始する設定をして(s904)、動画用読出しを実施する(s905)。撮影終了かどうかの判別をし(s906)、撮影終了の場合はそのまま終了する。再度撮影される場合は、静止画撮影か動画撮影動作かを判別に戻る。 After the activation, the CPU 50 determines whether still image shooting or moving image shooting operation is performed (s900), and the CPU 50 controls the reading scanning circuit 209 and the preliminary reset cancellation scanning circuit 210 to set during still image shooting. A line is set (s901). Thereafter, the CPU 50 controls the TG 1401 to perform setting for performing the preliminary reset release scanning simultaneously with the readout scanning (s902), and performs the still image readout (s903). At the time of moving image shooting, setting is made to start the preliminary reset release scanning for moving images two lines before (s904), and reading for moving images is performed (s905). It is determined whether or not the shooting is finished (s906). If the image is shot again, the process returns to the determination of still image shooting or moving image shooting operation.
以上のように本実施例では予備リセット解除走査を実現するため、静止画撮影では読出し走査はするが予備リセット解除走査をしない行を2ライン設けている。動画撮影では読出し走査の1フレーム前の期間から予備リセット解除走査を開始することで実現している。このように静止画撮影と動画撮影の間で操作方法を切り替えることで、撮影モードによらずFDに複数のフォトダイオードが接続される撮像素子で適切な出力が得ることができる。さらに読出し走査時のみに予備リセット解除走査が実現できるので予備リセット解除走査の回路を簡易化することができる。 As described above, in this embodiment, in order to realize the preliminary reset release scanning, two lines are provided in the still image shooting, which perform reading scanning but not preliminary reset cancellation scanning. In moving image shooting, the preliminary reset cancellation scan is started from the period one frame before the readout scan. By switching the operation method between still image shooting and moving image shooting in this way, an appropriate output can be obtained with an image sensor in which a plurality of photodiodes are connected to the FD regardless of the shooting mode. Further, since the preliminary reset cancellation scanning can be realized only during the reading scanning, the preliminary reset cancellation scanning circuit can be simplified.
100 撮像装置、204 垂直走査回路、205 画素部、
307 フローティングディフュージョン、1400 第1の撮像素子
100 imaging device, 204 vertical scanning circuit, 205 pixel unit,
307 Floating diffusion, 1400 First image sensor
Claims (6)
各画素に光を電荷に変換する光電変換素子と、
光電変換素子からのに電荷を転送するための転送スイッチと、
少なくとも垂直方向の前記複数画素で転送スイッチが1つのフローティングディフュージョンに接続されるとともに、前記フローティングディフュージョンと前記各画素の光電変換部をリセットするためのリセットスイッチを共有する共有画素構造と、
前記光電変換素子から電荷を転送する制御をおこなう読出し走査制御部と、
読出し走査制御部による共有画素構造の光電変換素子の読出し走査において、共有する画素構造の各行の読出し制御の間に前記フローティングフローティングデヒュージョンをリセットする期間があり、前記リセット期間に応じて 前記共有画素構造の先頭行の画素の読出し制御の一定時間前に前記フローティングディフュージョンのリセット解除を制御するフローティングディフュージョンリセット解除走査制御部とを有する撮像素子と、撮影モード選択手段を有し、
前記撮影モード選択手段により選択された撮影モードに応じて全行フローティングディフュージョンリセット解除走査をするか否かを切り替えることを特徴とする撮像装置。 A plurality of pixels are arranged two-dimensionally,
A photoelectric conversion element that converts light into electric charge for each pixel;
A transfer switch for transferring charge from the photoelectric conversion element;
A shared pixel structure in which a transfer switch is connected to one floating diffusion at least in the plurality of pixels in the vertical direction and shares a reset switch for resetting the floating diffusion and the photoelectric conversion unit of each pixel;
A read scanning control unit that performs control of transferring charges from the photoelectric conversion element;
In readout scanning of a photoelectric conversion element having a shared pixel structure by a readout scanning control unit, there is a period in which the floating floating diffusion is reset during readout control of each row of the shared pixel structure, and the shared pixel is set according to the reset period. An imaging element having a floating diffusion reset release scanning control unit for controlling reset release of the floating diffusion a predetermined time before the readout control of the pixels in the first row of the structure, and an imaging mode selection unit,
An imaging apparatus that switches whether or not to perform all-row floating diffusion reset cancellation scanning according to the imaging mode selected by the imaging mode selection means.
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