JP2006109037A - Solid-state imaging device - Google Patents
Solid-state imaging device Download PDFInfo
- Publication number
- JP2006109037A JP2006109037A JP2004292217A JP2004292217A JP2006109037A JP 2006109037 A JP2006109037 A JP 2006109037A JP 2004292217 A JP2004292217 A JP 2004292217A JP 2004292217 A JP2004292217 A JP 2004292217A JP 2006109037 A JP2006109037 A JP 2006109037A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- solid
- imaging device
- state imaging
- period
- timing
- 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.)
- Withdrawn
Links
Images
Landscapes
- Studio Devices (AREA)
Abstract
【課題】フォーカルプレーン読み出し方式の固体撮像素子を用いた固体撮像装置において、動く物体を撮像した時に生じる画像の歪みを防止する。
【解決手段】遮光手段1と固体撮像素子2とタイミング発生手段3と蓄積手段4とをそなえ、固体撮像素子2を1フィールドまたは1フレーム期間よりも短い期間で高速に読み出し、その読み出し期間中は遮光手段1により入射する光信号を遮断する。固体撮像素子2から出力された信号は蓄積手段4により1フィードまたは1フレームの期間かけて出力される。
【選択図】図1
An object of the present invention is to prevent distortion of an image that occurs when a moving object is imaged in a solid-state imaging device using a solid-state imaging device of a focal plane readout system.
A solid-state image pickup device, a solid-state image pickup device 2, a timing generation device 3 and a storage device 4 are provided to read out the solid-state image pickup device 2 at a high speed in a period shorter than one field or one frame period. An incident optical signal is blocked by the light blocking means 1. The signal output from the solid-state image sensor 2 is output by the storage means 4 over a period of one feed or one frame.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、固体撮像装置にかかわり、特にフォーカルプレーン読出し方式の固体撮像素子を用いた固体撮像装置に関する。 The present invention relates to a solid-state imaging device, and more particularly to a solid-state imaging device using a focal plane readout type solid-state imaging device.
撮像領域内で撮像時期がラインやピクセル(画素)によって異なるフォーカルプレーン読み出し方式の固体撮像素子として、例えば増幅型固体撮像素子、X−Yアドレス型固体撮像素子等が知られている。 As solid-state image sensors of the focal plane readout method in which the imaging time varies depending on lines and pixels within the imaging region, for example, an amplification type solid-state image sensor, an XY address type solid-state image sensor, and the like are known.
例えば、増幅型固体撮像素子は、画素毎に光信号を増幅するための画素トランジスタを備え、画素等に蓄積された電荷を画素トランジスタの電流変調として信号を読み出すものである。図3は、容量負荷動作方式の増幅型固体撮像素子の回路構成を示す図である。この増幅型固体撮像素子5は、複数の単位画素を構成する受光素子、即ち画素トランジスタ、例えば画素MOSトランジスタ6が行列状に配置され、各画素トランジスタ6の行毎のゲートがシフトレジスタ等から構成される垂直走査回路7からの垂直走査信号(即ち垂直選択パルス)ΦV[ΦV1,・・・・ΦVi,ΦVi+1,・・・・]にて選択される垂直選択線8に接続され、その列毎のソースが垂直信号線9に接続される。
For example, an amplification type solid-state imaging device includes a pixel transistor for amplifying an optical signal for each pixel, and reads out a signal using electric charge accumulated in the pixel or the like as current modulation of the pixel transistor. FIG. 3 is a diagram illustrating a circuit configuration of an amplification type solid-state imaging device of a capacitive load operation method. In this amplifying solid-
垂直信号線9には、動作MOSスイッチ10を介して信号電圧(電荷)を保持する負荷容量素子11が接続される。負荷容量素子11は垂直選択線8と接地電位との間に接続される。動作MOSスイッチ10のゲートには動作パルスΦDPSが印加される。
A load capacitance element 11 that holds a signal voltage (charge) is connected to the vertical signal line 9 via an
画素MOSトランジスタ6のソースと動作MOSスイッチ10間の垂直信号線9は、負荷容量素子11のリセットと垂直信号線のリセットを兼ねるリセットMOSスイッチ12を介してリセットバイアス電圧供給端子ΦRBに接続される。リセットMOSスイッチ12のゲートにはリセットパルスΦRSTが供給されるようになされる。
Vertical signal between the source and the
水平走査回路13はシフトレジスタ等から構成されており、この水平走査回路13は水平信号線14に接続された水平MOSスイッチ15のゲートへ順次水平走査パルスΦH[ΦH1,・・・・ΦHn,ΦHn+1,・・・・]を供給している。
The
この増幅型固体撮像素子5では、図4の駆動タイミングチャートに示すように、まず、水平ブランキング期間HBK中において、画素MOSトランジスタ6の読出し動作期間T2の前に、即ちリセット期間T1において垂直信号線9と負荷容量素子11をリセットバイアス電圧VRBにリセットする。即ちリセットパルスΦRSTと動作パルスΦDSPを与えてリセットMOSスイッチ12と動作MOSスイッチ10とを同時にオンする。この結果、画素MOSトランジスタ6のの読み出し動作期間T2前の垂直信号線9と負荷容量素子11の初期電圧は、リセットバイアス電圧VRBにリセットされる。
In the amplification type solid-
この後、リセットMOSスイッチ12をオフして、垂直選択線、例えばi行の垂直選択線8に垂直選択パルスΦViが与えられる。このとき、動作パルスΦDSPは引き続き与えられ、動作MOSスイッチ12はオン状態となっている。この時点で選択されたi行の画素トランジスタ6の1水平ライン分の信号電圧が夫々の負荷容量素子11に保持される。水平ブランキング期間HBKの終わりの画素リセット期間T3で例えば基板に基板パルスΦSUBが印加され、画素MOSトランジスタ6に蓄積されている信号電荷が基板側に排出される。
Thereafter, the
次いで、これら負荷容量素子11に保持された信号電圧が、水平走査期間TA中に水平走査回路13からの水平走査信号ΦH[ΦH1,・・・・ΦHn,ΦHn+1,・・・・]で順次水平MOSスイッチ15をオンすることによって、信号電荷として水平信号線14に流れ、出力回路を通じて信号電圧として出力される。
Next, the signal voltages held in these load capacitance elements 11 are sequentially leveled by the horizontal scanning signals ΦH [ΦH1,... ΦHn, ΦHn + 1,. When the
i行の画素トランジスタ6が負荷容量素子11に読み出された後、次のi+1行等順次各行の画素MOSトランジスタが負荷容量素子11に読み出される。画素MOSトランジスタ6は、水平ブランキング期間HBKに負荷容量素子11に読み出された後は、露光期間に入る。
After the i-th row of
図5は、上記増幅型固体撮像素子の通常動作における各水平ライン毎の露光、読み出し状態を示す図である。この例はインターレース読み出しの方式の場合で、第1フィールドでは一方の垂直方向に隣り合う2画素の信号を混合して読み出し、第2フィールドでは他方の垂直方向に隣り合う2画素の信号を混合して読み出すものである。1フィールドに対応する画素は1フィールド期間(例えば1/60秒)かけて読み出される。1番目のラインからn番目のラインが第1フィールドに対応し、n+1番目のラインから2n番目のラインが第2フィールドに対応し、第1フィールドおよび第2フィールドで1フレームが形成される。各水平ラインの露光時間Ta1は、1フィールド期間に対応すると共に、読み出し期間の1水平ブランキング期間HBKと有効走査期間TAからなる1水平期間だけ順次ずれている。 FIG. 5 is a diagram showing exposure and readout states for each horizontal line in the normal operation of the amplification type solid-state imaging device. In this example, the interlaced readout method is used. In the first field, signals of two pixels adjacent in one vertical direction are mixed and read out, and in the second field, signals of two pixels adjacent in the other vertical direction are mixed. Read out. Pixels corresponding to one field are read out over one field period (for example, 1/60 seconds). The nth line from the first line corresponds to the first field, the 2nth line from the (n + 1) th line corresponds to the second field, and one frame is formed by the first field and the second field. The exposure time Ta1 of each horizontal line corresponds to one field period and is sequentially shifted by one horizontal period consisting of one horizontal blanking period HBK and effective scanning period TA in the readout period.
図6は、電子シャッタ動作をしたときの各水平ラインの露光、読み出し状態を示す図である。斜線の期間Tbで蓄積電荷が排出され、残りの期間が露光時間Ta2となる。即ち、通常の電子シャッタは、通常の動作で読み出し速度を変えずに露光時間を短くしただけの動作となる。 FIG. 6 is a diagram showing exposure and readout states of each horizontal line when the electronic shutter operation is performed. The accumulated charge is discharged in the hatched period Tb, and the remaining period is the exposure time Ta2. In other words, the normal electronic shutter is an operation in which the exposure time is shortened without changing the reading speed in the normal operation.
このような方式では、上のラインと下のラインとで読み出し時期が異なる。特に、電子シャッタ動作を行うと、図6に示すように、露光期間に対する読み出し時期の差が大きくなってしまう。 In such a system, the readout time differs between the upper line and the lower line. In particular, when an electronic shutter operation is performed, as shown in FIG. 6, the difference in readout timing with respect to the exposure period becomes large.
このため、動く物体、又は撮像装置自体が動いた場合、撮像した画像の上下で時差が生じ、その結果、図7に示すように、実際の被写体に対し、撮像した画像は歪んでしまう。特に、電子シャッタ動作を行った時にひずみが顕著にあらわれる。 For this reason, when a moving object or the imaging apparatus itself moves, a time difference occurs between the top and bottom of the captured image, and as a result, the captured image is distorted with respect to an actual subject as shown in FIG. In particular, distortion is noticeable when an electronic shutter operation is performed.
このような歪みを低減させるために、特開平9−181986号公報に記載されたものが知られている。その構成を示すブロック図を図8に示す。図8において固体撮像素子16は図3に示す増幅型固体撮像素子であり、タイミング発生部17は増幅型固体撮像素子の動作タイミングを規定するタイミング信号を生成し、固体撮像素子16に入力する。メモリ18は固体撮像素子16の出力が入力され、蓄積された後、入力と異なった速度で出力される。
In order to reduce such distortion, one described in JP-A-9-181986 is known. A block diagram showing the configuration is shown in FIG. In FIG. 8, the solid-
次に、図9を用いてこの動作を説明する。図9はインターレース読み出し方式の増幅型固体撮像素子において、電子シャッタ動作した場合の露光、読み出し状態を示す図である。図9に示すように1フィールドあたりの画素読み出しを、1フィールド期間よりも短い期間で高速に読み出す。そしてその出力はメモリ18に入力される。メモリ18はこの信号を1フィールドに対応する期間かけて読み出す。
Next, this operation will be described with reference to FIG. FIG. 9 is a diagram showing exposure and readout states when an electronic shutter operation is performed in an amplification type solid-state imaging device of an interlace readout type. As shown in FIG. 9, pixel readout per field is read at high speed in a period shorter than one field period. The output is input to the
上述のようにすれば、読み出し速度を1フィールド期間よりも短い期間で高速に行うために、上のラインと下のラインの露光時期の差を通常動作に比べ、少なくできる。このため、動く物体や撮像装置自体を動かした時に生じる撮像画像の歪みを低減させることができるのである。
しかしながら上記の従来の構成では、上と下のラインの露光時間はの差はゼロにはならないため、動く被写体を撮像した場合に生じる歪みは完全にはなくならない。特に電子シャッタ機能を使用して露光時間を短くすればするほど、生じる歪みはより顕著になる。 However, in the above-described conventional configuration, the difference between the exposure times of the upper and lower lines does not become zero, so the distortion that occurs when a moving subject is imaged is not completely eliminated. In particular, the shorter the exposure time using the electronic shutter function, the more noticeable distortion occurs.
本発明は、上記従来の問題点を解決するもので、動く被写体を撮像しても歪みを全く生じない固体撮像装置を提供することを目的とする。 The present invention solves the above-mentioned conventional problems, and an object thereof is to provide a solid-state imaging device that does not cause any distortion even when a moving subject is imaged.
本発明の請求項1に記載の発明は、
光信号を電気信号に変換して1フィールドまたは1フレーム期間よりも短い期間で出力する固体撮像素子と、前記固体撮像素子に入射する光信号を所定時間遮光する遮光手段と、前記固体撮像素子の読出しタイミングと前記遮光手段の遮光タイミングを規定するタイミング発生手段と、前記固体撮像素子の出力を蓄積して、1フィールドまたは1フレーム期間で出力する蓄積手段と、を有し、前記固体撮像素子の読出し期間中は前記遮光手段により、入射光が遮光されることを特徴とする固体撮像装置である。
The invention described in
A solid-state imaging device that converts an optical signal into an electrical signal and outputs the electrical signal in a period shorter than one field or one frame period; a light-shielding unit that shields an optical signal incident on the solid-state imaging device for a predetermined time; A timing generation means for defining a read timing and a light shielding timing of the light shielding means; and an accumulation means for accumulating the output of the solid-state imaging device and outputting it in one field or one frame period. In the solid-state imaging device, incident light is shielded by the light shielding means during a reading period.
本発明の請求項2に記載の発明は、露光時間を可変できる電子シャッタ機能を有することを特徴とする請求項1記載の固体撮像装置である。
The invention according to
以上のように本発明によれば、画像の上のラインと下のラインの露光時間が全く同一になるため、動く被写体を撮像して、電子シャッタを用いてどんなに露光時間を短くしても歪みを全く生じないというすぐれた効果が得られる。 As described above, according to the present invention, since the exposure time of the upper line and the lower line of the image are exactly the same, no matter how much the exposure time is shortened using the electronic shutter, the moving subject is imaged. The excellent effect of not producing any is obtained.
以下、本発明の実施の形態について図1と図2を用いて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2.
(実施の形態1)
図1は本発明の固体撮像装置の構成の一例を示すブロック図である。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a block diagram showing an example of the configuration of the solid-state imaging device of the present invention.
図1において、2は例えば従来技術で説明したような増幅型固体撮像素子であり、ライン毎に露光時期が異なるような方式の固体撮像素子である。1は固体撮像素子2に入射する光信号を所定時間遮光する遮光手段であり、例えば、機械的なシャッタや、液晶のような透過光を制御できるような電子デバイス等を用いれば容易に実現できる。3は固体撮像素子2の読み出しタイミングと遮光手段1の遮光タイミングを規定するタイミング発生部であり、例えば、固体撮像素子2の読み出し開始タイミング、および遮光手段1の遮光タイミングパルスを出力することにより、各々のタイミングを制御する。4は固体撮像素子2の出力を入力し、一定時間蓄積した後、入力と異なった速度で出力する蓄積手段であり、メモリ等を用いれば容易に実現できる。
In FIG. 1,
以上のように構成された固体撮像装置について、図2を用いて、その動作を説明する。図2はインターレース読み出し方式の増幅型固体撮像素子において、電子シャッタ動作した場合の露光、読み出し状態を示す図である。図2に示すように1フィールドあたりの画素読み出しを、1フィールド期間よりも短い期間で高速に読み出し、その出力は蓄積手段4に入力され、蓄積手段4はこの信号を1フィールドに対応する期間かけて読み出す。ここまでの動作については従来の動作と同一である。本発明の実施の形態1の動作においてはこの固体撮像素子2の高速に読み出されている期間、遮光手段2によって入射される光信号が遮光され、さらに、蓄積電荷の排出動作が全てのラインの画素で同一タイミングで行われる。このため、露光時間が全てのラインにおいて同一時期となり、従来のようなラインによる時差を全く生じなくなる。
The operation of the solid-state imaging device configured as described above will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a diagram showing exposure and readout states when an electronic shutter operation is performed in an amplification type solid-state imaging device of an interlace readout type. As shown in FIG. 2, pixel readout per field is read out at a high speed in a period shorter than one field period, and the output is input to the storage means 4, and the storage means 4 applies this signal to the period corresponding to one field. Read out. The operation so far is the same as the conventional operation. In the operation of the first embodiment of the present invention, during the period when the solid-
以上のように本実施の形態によれば、固体撮像素子の読み出しを1フィールド期間よりも短い期間で高速に行い、さらにその読み出し期間中は遮光しているため、全ての画素における露光時間が全く同一になる。よって、動く被写体を撮像して露光時間をどんなに短くしても、歪みのない良好な映像を撮像することができる。 As described above, according to the present embodiment, readout of the solid-state imaging device is performed at a high speed in a period shorter than one field period, and light is shielded during the readout period. Be the same. Therefore, no matter how much the exposure time is shortened by imaging a moving subject, a good image without distortion can be imaged.
本発明における固体撮像装置は、動く被写体を撮像して、電子シャッタを用いてどんなに露光時間を短くしても歪みを全く生じないというすぐれた効果を有しており、動画を撮像するのに使用する固体撮像装置として有用である。 The solid-state imaging device according to the present invention has an excellent effect of imaging a moving subject and causing no distortion no matter how much the exposure time is shortened using an electronic shutter, and is used for imaging a moving image. It is useful as a solid-state imaging device.
1 遮光手段
2 固体撮像素子
3 タイミング発生手段
4 蓄積手段
5 増幅型固体撮像素子
6 画素MOSトランジスタ
7 垂直走査回路
8 垂直選択線
9 垂直信号線
10 動作MOSスイッチ
11 負荷容量素子
12 リセットMOSスイッチ
13 水平走査回路
14 水平信号線
15 水平MOSスイッチ
16 固体撮像素子
17 タイミング発生手段
18 メモリ
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記固体撮像素子に入射する光信号を所定時間遮光する遮光手段と、
前記固体撮像素子の読出しタイミングと前記遮光手段の遮光タイミングを規定するタイミング発生手段と、
前記固体撮像素子の出力を蓄積して、1フィールドまたは1フレーム期間で出力する蓄積手段と、を有し、
前記固体撮像素子の読出し期間中は前記遮光手段により、入射光が遮光されることを特徴とする固体撮像装置。 A solid-state imaging device that converts an optical signal into an electrical signal and outputs it in a period shorter than one field or one frame period;
Light shielding means for shielding a light signal incident on the solid-state imaging device for a predetermined time;
Timing generation means for defining the readout timing of the solid-state imaging device and the light shielding timing of the light shielding means;
Storage means for storing the output of the solid-state imaging device and outputting it in one field or one frame period;
A solid-state imaging device, wherein incident light is shielded by the light shielding means during a readout period of the solid-state imaging device.
2. The solid-state imaging device according to claim 1, further comprising an electronic shutter function capable of varying an exposure time.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2004292217A JP2006109037A (en) | 2004-10-05 | 2004-10-05 | Solid-state imaging device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2004292217A JP2006109037A (en) | 2004-10-05 | 2004-10-05 | Solid-state imaging device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2006109037A true JP2006109037A (en) | 2006-04-20 |
Family
ID=36378244
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2004292217A Withdrawn JP2006109037A (en) | 2004-10-05 | 2004-10-05 | Solid-state imaging device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2006109037A (en) |
-
2004
- 2004-10-05 JP JP2004292217A patent/JP2006109037A/en not_active Withdrawn
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US9054009B2 (en) | Solid-state image pickup device in which charges overflowing a memory during a charge transfer period are directed to a floating diffusion and method of driving same | |
| KR101459146B1 (en) | Image sensor, electronic device, and method of driving electronic device | |
| KR101424033B1 (en) | Solid-state imaging device, method for driving solid-state imaging device, and imaging device | |
| US7825974B2 (en) | Solid-state image sensor and imaging system | |
| US7499091B2 (en) | Solid-state imaging device and method for driving same | |
| JP3554224B2 (en) | Photoelectric conversion device | |
| JP4701975B2 (en) | Solid-state imaging device and imaging device | |
| JP2013005396A (en) | Solid-state imaging apparatus, driving method of the same and electronic apparatus | |
| CN102656879B (en) | Image pickup apparatus and image sensor | |
| JP2006319951A (en) | Amplification type solid-state imaging device | |
| JP5058090B2 (en) | Solid-state imaging device | |
| JP4692196B2 (en) | Solid-state imaging device, driving method of solid-state imaging device, and imaging device | |
| JP5906596B2 (en) | Imaging device | |
| JP4742666B2 (en) | Solid-state imaging device | |
| JP2013197697A (en) | Solid-state image pickup device and electronic apparatus | |
| JP4391843B2 (en) | Solid-state imaging device | |
| JP4758318B2 (en) | Solid-state imaging device | |
| JPH09181986A (en) | Solid-state imaging device | |
| JP5402993B2 (en) | Solid-state imaging device, driving method of solid-state imaging device, and electronic apparatus | |
| JP2006109037A (en) | Solid-state imaging device | |
| JP6213596B2 (en) | Imaging device | |
| JP2011097632A (en) | Solid-state imaging apparatus, and imaging apparatus | |
| JP5306906B2 (en) | Solid-state imaging device, driving method of solid-state imaging device, and electronic apparatus | |
| JPH1093868A (en) | Solid-state imaging device and driving method thereof | |
| JP6019295B2 (en) | Solid-state imaging device and camera system |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A761 | Written withdrawal of application |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761 Effective date: 20070730 |