JP2007013245A - Solid-state imaging device, driving method of solid-state imaging device, and imaging device - Google Patents
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Abstract
【課題】従来のインターレース2行加算読み出し方式は、斜め画素ずらし配列の固体撮像装置に対してそのまま適用できない。
【解決手段】インターレース2行加算読み出し方式を採用し、斜め画素ずらし配列構成の固体撮像装置において、読み出しのために2行ずつを選択するのと同時に、特定の行の各画素については読み出しを伴わないリセット動作を実行することで、全ての行の画素における信号電荷の蓄積時間を等しくする、具体的には(1V−1H)に統一する。これにより、インターレース動画撮像時に画素の蓄積時間の違いから生じる動画表示における画像のちらつきを解消する。
【選択図】図10A conventional interlaced two-row addition readout method cannot be applied as it is to a solid-state imaging device having an oblique pixel shift arrangement.
In a solid-state imaging device adopting an interlaced two-row addition readout method and having an oblique pixel shift arrangement, two rows are selected for readout, and at the same time, readout is performed for each pixel in a specific row. By executing a non-reset operation, the signal charge accumulation times in the pixels of all rows are made equal, specifically, (1V-1H). This eliminates image flickering in moving image display caused by a difference in pixel accumulation time during interlaced moving image capturing.
[Selection] Figure 10
Description
本発明は、固体撮像装置、固体撮像装置の駆動方法および撮像装置に関し、特にインターレース2行加算読み出し方式を採用する固体撮像装置、当該固体撮像装置の駆動方法および撮像装置に関する。 The present invention relates to a solid-state imaging device, a driving method of the solid-state imaging device, and an imaging device, and more particularly, to a solid-state imaging device that employs an interlaced two-row addition readout method,
固体撮像装置、例えばCMOSイメージセンサにおいて、光電変換素子を含む画素が行列状に2次元配置されてなる画素アレイ部の各画素から信号を読み出す走査方式として、動画表示のちらつきを抑えるのに有効なインターレース走査方式と、高精細表示に有利なプログレッシブ走査方式とがある。 In a solid-state imaging device, for example, a CMOS image sensor, as a scanning method for reading a signal from each pixel of a pixel array unit in which pixels including photoelectric conversion elements are two-dimensionally arranged in a matrix, it is effective in suppressing flickering of moving image display. There are an interlace scanning method and a progressive scanning method advantageous for high-definition display.
インターレース走査方式は、1回の画面表示を奇数行目と偶数行目の2回の走査に分けて行うことで実現できる。ただし、単純に奇数行目と偶数行目を交互に走査して画面表示を行うと、フレーム間の重心のズレが生じてしまい動画のちらつきが出てくる。なお、ここでいう「フレーム」は、例えばNTSC方式の1/60[秒]単位のフィールドに相当するものとする。 The interlaced scanning method can be realized by dividing one screen display into two scans of odd and even lines. However, if screen display is performed by simply scanning odd and even rows alternately, the center of gravity shifts between frames, resulting in flickering of moving images. The “frame” here corresponds to a field in units of 1/60 [second] of the NTSC system, for example.
上述したフレーム間の重心のズレに起因して生ずる動画のちらつきを解消するために、従来は、1回の画面表示を、隣り合う上下の2行間において画素の信号を加算し、次の回では隣り合う上下の行の組み合わせを1行ずらし、この1行ずれた上下の2行間において画素の信号を加算する2回の走査に分けて行うインターレース2行加算読み出し方式が採られていた(例えば、特許文献1参照)。 In order to eliminate the flickering of the moving image caused by the deviation of the center of gravity between the frames described above, conventionally, the screen display of one time is performed by adding pixel signals between two adjacent upper and lower lines. An interlaced two-row addition readout method is adopted in which the combination of adjacent upper and lower rows is shifted by one row and divided into two scans in which pixel signals are added between the upper and lower two rows shifted by one row (for example, Patent Document 1).
しかしながら、上記従来技術は、光電変換素子を含む画素を、水平方向(画素行に沿った方向;行方向)および垂直方向(画素列に沿った方向;列方向)で等しい画素ピッチとなるように正方格子状に配列した画素配列を前提として為されたものである。 However, in the above prior art, pixels including photoelectric conversion elements have the same pixel pitch in the horizontal direction (direction along the pixel row; row direction) and the vertical direction (direction along the pixel column; column direction). This is based on the premise of a pixel array arranged in a square lattice.
そのため、画素の実効的集積度を高めることを目的として、各画素を1行ごとおよび1列ごとに画素ピッチの1/2ずらして配置した、即ち画素を奇数行と偶数行とで水平方向に画素ピッチの1/2だけ、奇数列と偶数列とで画素ピッチの1/2だけそれぞれずらして配置した、いわゆる斜め画素ずらし配列の固体撮像装置に対しては、上記従来技術をそのまま適用することはできない。 Therefore, for the purpose of increasing the effective integration degree of the pixels, each pixel is arranged by shifting the pixel pitch by 1/2 of every row and every column, that is, the pixels are horizontally arranged in the odd and even rows. The above-described conventional technique is applied as it is to a solid-state imaging device having a so-called diagonal pixel shift arrangement in which the pixel pitch is shifted by ½ of the pixel pitch in the odd-numbered and even-numbered columns. I can't.
そこで、本発明は、インターレース2行加算読み出し方式を斜め画素ずらし配列に対しても適用できるようにした固体撮像装置、固体撮像装置の駆動方法および撮像装置を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a solid-state imaging device, a driving method for the solid-state imaging device, and an imaging device that can apply the interlaced two-row addition readout method to an oblique pixel shift arrangement.
上記目的を達成するために、本発明では、光電変換素子を含む画素が行列状に2次元配置され、各画素が1行ごとおよび1列ごとに画素ピッチの1/2ずれて配置された斜め画素ずらし配列の画素アレイ部を具備する固体撮像装置において、インターレース複数行加算読み出しを行うために、前記画素アレイ部の各画素を複数行ずつ行単位で選択走査しつつ、前記画素から信号を読み出すために選択する前記複数行以外で、特定の行の前記画素に対して画素リセットを実行する構成を採っている。 In order to achieve the above object, in the present invention, pixels including photoelectric conversion elements are two-dimensionally arranged in a matrix, and each pixel is arranged obliquely with a pixel pitch shifted by 1/2 of every row and every column. In a solid-state imaging device including a pixel array unit with a pixel shift arrangement, in order to perform interlaced multiple row addition reading, signals are read from the pixels while selectively scanning each pixel of the pixel array unit in units of rows. Therefore, a configuration is adopted in which pixel reset is performed on the pixels in a specific row other than the plurality of rows to be selected.
インターレース複数行加算読み出し方式を採用し、斜め画素ずらし配列構成の固体撮像装置において、画素から信号を読み出すために複数行ずつを選択するのと同時に、特定の行の各画素については信号の読み出しを伴わない画素リセットを実行することで、1フレーム期間を1V、1水平期間を1Hとすると、全ての行の画素における信号電荷の蓄積時間が(1V−1H)となるために、全ての行の蓄積時間を等しくすることができる。 In a solid-state imaging device that employs an interlaced multiple-row addition readout method and has an oblique pixel shift arrangement, multiple rows are selected to read signals from the pixels, and at the same time, signals are read from each pixel in a specific row. By executing pixel reset without accompanying, if one frame period is 1V and one horizontal period is 1H, the signal charge accumulation time in all rows of pixels is (1V-1H). The accumulation time can be made equal.
本発明によれば、インターレース複数行加算読み出し方式を採用し、斜め画素ずらし配列構成の固体撮像装置において、全ての行における信号電荷の蓄積時間を等しくすることができるために、インターレース動画撮像時に蓄積時間の違いから生じる動画表示における画像のちらつきを解消することができる。 According to the present invention, in a solid-state imaging device adopting an interlaced multiple-row addition readout method and having an oblique pixel shift arrangement configuration, the signal charge accumulation time in all rows can be made equal. It is possible to eliminate the flicker of the image in the moving image display caused by the difference in time.
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は、本発明の一実施形態に係る固体撮像装置、例えばCMOSイメージセンサの構成の概略を示すブロック図である。 FIG. 1 is a block diagram showing an outline of a configuration of a solid-state imaging device, for example, a CMOS image sensor according to an embodiment of the present invention.
本実施形態に係るCMOSイメージセンサは、画素の各々から信号を読み出す走査方式として、インターレース複数行加算読み出し方式、例えば1回の画面表示を、隣り合う上下の2行間において画素の信号を加算し、次の回では隣り合う上下の行の組み合わせを1行ずらし、この1行ずれた上下の2行間において画素の信号を加算する2回の走査に分けて行うインターレース2行加算読み出し方式を採るものとし、また各画素が色フィルタを持たない構成となっている。 In the CMOS image sensor according to the present embodiment, as a scanning method for reading out signals from each pixel, an interlaced multiple row addition reading method, for example, a single screen display, adds pixel signals between two adjacent upper and lower rows, In the next round, an interlaced two-row addition readout method is adopted in which the combination of adjacent upper and lower rows is shifted by one row and divided into two scans in which pixel signals are added between the upper and lower two rows shifted by one row. In addition, each pixel does not have a color filter.
図1に示すように、本実施形態に係るCMOSイメージセンサ10は、画素アレイ部11と当該画素アレイ部11の周辺回路、例えば垂直走査回路12、電圧レベルシフト回路13、カラム回路(列並列信号処理回路)14、水平走査回路15、出力回路16およびタイミングジェネレータ17を有し、これら周辺回路12〜17が画素アレイ部11と同一の半導体チップ(図示せず)上に集積された構成となっている。
As shown in FIG. 1, a
画素アレイ部11は、光電変換素子を含む画素20が行列状に多数2次元配置されるとともに、各画素20が1行ごとおよび1列ごとに画素ピッチの1/2ずれて配置された、即ち画素20が奇数行と偶数行とで水平方向に画素ピッチの1/2だけずれ、奇数列と偶数列とで画素ピッチの1/2だけずれて配置された斜め画素ずらし配列の構成となっており、この斜め画素ずらしの画素配列に対して、画素列ごとに垂直信号線31が配線され、画素行ごとに例えば3本の制御線32,33,34が配線されている。斜め画素ずらし配列は、画素の実効的集積度を高めることができるという特長をもっている。
In the
(画素回路)
図2は、画素20の回路構成の一例を示す回路図である。
(Pixel circuit)
FIG. 2 is a circuit diagram illustrating an example of a circuit configuration of the
図2に示すように、本回路例に係る画素20は、光電変換素子、例えばフォトダイオード21に加えて、例えば転送トランジスタ22、リセットトランジスタ23、増幅トランジスタ24の3つのトランジスタを有する画素回路となっている。ここでは、これらトランジスタ22〜24として、例えばNチャネルのMOSトランジスタを用いている。この画素20に対して、先述した制御線32〜34、即ち転送制御線32、リセット制御線33およびセレクト制御線34が同一行の画素に対して共通に配線されている。
As shown in FIG. 2, the
図2において、フォトダイオード21は、受光した光をその光量に応じた電荷量の光電荷(ここでは、電子)に光電変換する。フォトダイオード21のカソードは、転送トランジスタ22を介して増幅トランジスタ24のゲートと電気的に接続されている。この増幅トランジスタ24のゲートと電気的に繋がったノードをFD(フローティングディフュージョン)部25と呼ぶ。このFD部25は、電荷を電圧に変換する作用をなす。
In FIG. 2, the
転送トランジスタ22は、フォトダイオード21のカソードとFD部25との間に接続され、ゲートに転送制御線32を介して与えられる転送パルスTGがアクティブ(本例では、画素電源電圧である“H”レベル)になることによってオン状態となり、フォトダイオード21で光電変換され、当該フォトダイオード21内に蓄積された光電荷をFD部25に転送する。
The
リセットトランジスタ23は、ドレインがセレクト制御線34に、ソースがFD部25にそれぞれ接続され、ゲートにリセット制御線33を介して与えられるリセットパルスRSTがアクティブになることによってオン状態となり、フォトダイオード21からFD部25への信号電荷の転送に先立って、FD部25の電荷をセレクト制御線34に掃き捨てることによって当該FD部25をリセット(初期化)する。セレクト制御線34の電位は通常グランドレベル(0V)にあり、この電位がFD部25のリセットレベルとなる。
The
増幅トランジスタ24は、ゲートがFD部25に、ドレインがセレクト制御線34に、ソースが信号線31にそれぞれ接続され、セレクト制御線34を介してドレインに与えられる選択パルスSELが画素電源電圧(“H”レベル)になることによって動作状態(選択状態)となり、リセットトランジスタ23によってリセットされた後のFD部25の電位をリセットレベルとして垂直信号線31に出力する(いわゆる、P相読み出し)。
The amplifying
増幅トランジスタ24はさらに、転送トランジスタ22によってフォトダイオード21から信号電荷を転送された後のFD部25の電位を信号レベルとして垂直信号線31に出力する(いわゆる、D相読み出し)。なお、垂直信号線31の各一端には、定電流源35が接続されている。したがって、リセットレベルおよび信号レベルは、垂直信号線31の各々に電流の変化として読み出される。
Further, the
本実施形態に係るCMOSイメージセンサ10では、インターレース2行加算読み出し方式を採ることから、上述した読み出し動作は、後述する垂直走査回路12による制御の下に、画素アレイ部11の各画素20に対して2行ずつ順次実行されることになる。
Since the
そして、選択されたある2行の画素20からの信号の読み出しは、1水平期間(1H)内の水平ブランキング期間に行われる。つまり、水平ブランキング期間においては、垂直走査回路12による垂直走査によって選択された2行の各画素20からの信号が垂直信号線31の各々に読み出され、これら垂直信号線31を通して列並列でカラム回路14に供給される。
The readout of signals from the selected two rows of
また、水平ブランキング期間においては、上述したP相読み出しおよびD相読み出しの各動作が行われた後、画素リセットの動作が行われる。この画素リセットは、転送パルスTGとリセットパルスRSTが同時にアクティブ(本例では、“H”レベル)になることによって実行される。 In the horizontal blanking period, the pixel reset operation is performed after the above-described P-phase readout and D-phase readout operations are performed. This pixel reset is executed when the transfer pulse TG and the reset pulse RST become active simultaneously (in this example, “H” level).
すなわち、上記構成の画素20において、転送パルスTGおよびリセットパルスRSTが同時に“H”レベルになることで、図3に示すように、フォトダイオード21に蓄積されている電荷が転送トランジスタ22を介してFD部25へ、さらにFD部25内の電荷がリセットトランジスタ23を介してセレクト制御線34へ掃き出される。これにより、フォトダイオード21およびFD部25の初期化、即ち画素リセットが行われる。
That is, in the
なお、画素20としては、上記の3トランジスタ構成、即ち画素選択をなす選択トランジスタとして増幅トランジスタ24を兼用した構成のものに限られるものではなく、増幅トランジスタ24とは別に選択トランジスタを設けた4トランジスタ構成のものなどを用いることも可能である。
Note that the
図1に説明を戻す。垂直走査回路12は、アドレスデコーダなどによって構成され、タイミングジェネレータ17から与えられるアドレス信号A〈X:0〉に基づいて、画素アレイ部11の各画素20を行単位で選択走査し、その選択行に対して論理回路レベルの駆動パルス、即ち先述した転送パルスTG、リセットパルスRSTおよび選択パルスSELを出力する。
Returning to FIG. The
ここでは、図示を省略するが、垂直走査回路12は、画素20を行単位で順に選択して当該選択行の各画素20の信号を読み出す読み出し動作を行うための読み出し走査系と、当該読み出し走査系による読み出し走査よりもシャッタ速度に対応した時間分だけ前に同じ行の画素20のフォトダイオード21にそれまでに蓄積された電荷を捨てる(リセットする)電子シャッタ動作を行うための電子シャッタ走査系を有する構成となっている。
Although not shown here, the
そして、電子シャッタ走査系によるシャッタ走査によってフォトダイオード21の不要な電荷がリセットされたタイミングから、読み出し走査系による読み出し走査によって画素20の信号が読み出されるタイミングまでの期間が、画素20における信号電荷の蓄積時間(露光時間)となる。すなわち、電子シャッタ動作とは、フォトダイオード21に蓄積された信号電荷をリセットし、新たに信号電荷の蓄積を開始する動作である。
The period from the timing when the unnecessary charge of the
本実施形態に係るCMOSイメージセンサ10においては、インターレース2行加算読み出し方式を採り、このインターレース2行加算読み出し方式の動作は、垂直走査回路12による制御の下に実行される。すなわち、垂直走査回路12は、インターレース2行加算読み出し方式の場合、画素アレイ部11の各画素20を2行ずつ同時に選択走査する。このインターレース2行加算読み出し方式を実行するための垂直走査回路12の具体的な構成および動作については後述する。
The
電圧レベルシフト回路13は、垂直走査回路12から出力される論理回路レベルの転送パルスTG、リセットパルスRSTおよび選択パルスSELを、画素駆動レベルの電圧にレベルシフトした後、転送制御線32、リセット制御線33およびセレクト制御線34を通して選択行の画素20に供給する。
The voltage
インターレース2行加算読み出し方式の場合は、垂直走査回路12による垂直走査によって2行ずつ同時に選択走査が行われることから、当該選択された2行の各画素20から垂直信号線31の各々に信号が読み出されることによってこれら垂直信号線31上で2行分の画素の信号が加算され、これら加算された信号が垂直信号線31の各々を通して列並列でカラム回路14に供給される。
In the case of the interlaced two-row addition reading method, since selective scanning is performed simultaneously by two rows by vertical scanning by the
カラム回路14は、画素アレイ部11の例えば画素列ごとに、即ち画素列に対して1対1の対応関係をもって対し単位回路が配置され、1行分の各画素20から出力される信号を画素列ごとに受けて、その信号に対して画素固有の固定パターンノイズを除去するためのCDS(Correlated Double Sampling;相関二重サンプリング)や信号増幅などの信号処理を行う。カラム回路14に、A/D(アナログ/デジタル)変換機能を持たせた構成を採ることも可能である。
The
水平走査回路15は、シフトレジスタなどによって構成され、1H(1水平期間)内の読み出し期間において、カラム回路14の各単位回路の出力側に設けられた水平選択スイッチ(図示せず)を順に選択することにより、カラム回路14の各単位回路で信号処理後の1行分の信号を水平信号線18に順番に出力させる。
The
出力回路16は、カラム回路14から水平信号線18を通して順に供給される信号に対して種々の信号処理、例えばAGC(Automatic Gain Control)処理やクランプ処理等を施して、1水平期間の画像信号OUTとして出力する。
The
上述した各回路部分での一連の動作、即ち水平ブランキング期間でのP相読み出し、D相読み出しおよび画素リセット、並びに水平読み出し期間での水平走査によるカラム回路14からの信号の読み出しおよび出力回路16による信号処理の各動作が、1フレーム期間において1H周期で行われることで、1フレームの撮像信号が得られることになる。
A series of operations in each circuit portion described above, that is, P-phase readout in the horizontal blanking period, D-phase readout and pixel reset, and readout of signals from the
タイミングジェネレータ17は、垂直同期信号、水平同期信号およびマスタークロックに基づいて、垂直走査回路12、カラム回路14、水平走査回路15および出力回路16などの動作の基準となるクロック信号や制御信号などを生成し、これら各回路12,14〜16に対して与える。
The
ここで、上記構成の斜め画素ずらし配列のCMOSイメージセンサ10において、インターレース2行加算読み出し方式の場合の動作(以下、「インターレース2行加算読み出し動作」と記述する)時の1フレームシャッタについて考える。ここで、1フレームシャッタとは、1フレーム期間に1回電子シャッタと画素リセットを行う動作のことを言う。
Here, in the
[参考例]
先ず、斜め画素すらし配列における一般的な垂直方向の走査のやり方について、参考例として説明する。そのやり方としては、図4に示すように、1→2→3→4→……、と走査していく。図4において、数字は行番号を示している。この際に、画素ズレし配列の場合では、図5に示すように、奇数行で読み出された信号と偶数行で読み出された信号を同時に水平走査回路15で走査することによって同時に読み出すことが可能なことが特徴である。
[Reference example]
First, a general method of scanning in the vertical direction in the diagonal pixel array will be described as a reference example. As the method, as shown in FIG. 4, scanning is performed in the order of 1 → 2 → 3 → 4 →. In FIG. 4, the numerals indicate the line numbers. At this time, in the case of the pixel misalignment arrangement, as shown in FIG. 5, the signals read in the odd rows and the signals read in the even rows are simultaneously read out by scanning with the
この点を考慮して考えると、図6より、1フレーム目で、(1行+3行)と(2行+4行)→(5行+7行)と(6行+8行)→(9行+11行)と(10行+12行)→……と加算読み出しを行い、次の2フレーム目では、(3行+5行)と(4行+6行)→(7行+9行)と(8行+10行)→(11行+13行)と(12行+14行)→……と加算読み出しを行うことで、インターレース読み出しを実行していく。その際、1フレーム目から2フレーム目の間が蓄積動作(リセット期間)となる。 Considering this point, from FIG. 6, in the first frame, (1 line + 3 line) and (2 line + 4 line) → (5 line + 7 line) and (6 line + 8 line) → (9 line + 11). (Line) and (10 line + 12 line) →... Are added and read, and in the next second frame, (3 line + 5 line), (4 line + 6 line) → (7 line + 9 line) and (8 line + 10). Interlaced readout is performed by performing addition readout of (row) → (11 row + 13 row) and (12 row + 14 row) →. At that time, the accumulation operation (reset period) is performed between the first frame and the second frame.
奇数行にのみ着目すると、1フレーム目の3行→2フレーム目の3行間のリセット期間は1V期間(Vはフレーム期間/垂直期間)、1フレーム目の5行→2フレーム目の5行間のリセット期間は(1V−1H)期間、1フレーム目の7行→2フレーム目の7行間のリセット期間は1V期間、1フレーム目の9行→2フレーム目の9行間のリセット期間は(1V−1H)期間となる。 Focusing only on the odd-numbered rows, the reset period between the 3rd row of the first frame and the 3rd row of the 2nd frame is a 1V period (V is a frame period / vertical period). The reset period is (1V-1H), the reset period between the 7th row of the first frame and the 7th row of the second frame is the 1V period, the reset period between the 9th row of the first frame and the 9th row of the second frame is (1V- 1H) period.
奇数行と同時に偶数行も読み出されるため、今度は偶数行にのみ着目すると、1フレーム目の4行→2フレーム目の4行間のリセット期間は1V期間、1フレーム目の6行→2フレーム目の6行間のリセット期間は(1V−1H)期間、1フレーム目の8行→2フレーム目の8行間のリセット期間は1V期間、1フレーム目の10行→2フレーム目の10行間のリセット期間は(1V−1H)期間となる。 Since even-numbered rows are read simultaneously with odd-numbered rows, if attention is paid only to even-numbered rows, the reset period between the 4th row of the first frame and the 4th row of the second frame is a 1V period, the 6th row of the first frame → the second frame The reset period between the six rows is (1V-1H), the reset period between the 8th row of the first frame → the 8th row of the second frame is the 1V period, the 10th row of the first frame → the reset period between the 10th row of the second frame Is a (1V-1H) period.
続いて、2フレーム目から3フレーム目について考える。先ず、奇数行にのみ着目すると、2フレーム目の3行→3フレーム目の3行間のリセット期間は1V期間、2フレーム目の5行→3フレーム目の5行間のリセット期間は(1V+1H)期間、2フレーム目の7行→3フレーム目の7行間のリセット期間は1V期間、2フレーム目の9行→3フレーム目の9行間のリセット期間は(1V+1H)期間となる。 Next, consider the second to third frames. First, focusing only on the odd-numbered rows, the reset period between the 3rd row of the 2nd frame and the 3rd row of the 3rd frame is a 1V period, and the reset period between the 5th row of the 2nd frame and the 5th row of the 3rd frame is a (1V + 1H) period. The reset period between the 7th row of the second frame and the 7th row of the third frame is a 1V period, and the reset period between the 9th row of the second frame and the 9th row of the third frame is a (1V + 1H) period.
奇数行と同時に偶数行も読み出されるため、今度は偶数行にのみ着目すると、2フレーム目の4行→3フレーム目の4行間のリセット期間は1V期間、2フレーム目の6行→3フレーム目の6行間のリセット期間は(1V+1H)期間、2フレーム目の8行→3フレーム目の8行間のリセット期間は1V期間、2フレーム目の10行→3フレーム目の10行間のリセット期間は(1V+1H)期間となる。 Since even-numbered rows are read simultaneously with odd-numbered rows, if attention is paid only to even-numbered rows, the reset period between the 4th row of the 2nd frame and the 4th row of the 3rd frame is the 1V period, the 6th row of the 2nd frame → the 3rd frame The reset period between the 6th row is (1V + 1H) period, the reset period between the 8th row of the 2nd frame → the 8th row of the 3rd frame is the 1V period, the 10th row of the 2nd frame → the reset period between the 10th row of the 3rd frame is ( 1V + 1H) period.
上述したように、斜め画素ずらし配列のCMOSイメージセンサ10において、インターレース2行加算読み出し動作時に、垂直方向の走査のやり方として、参考例のように、1→2→3→4→……、と走査していくと、各フレーム間において、また同一フレーム内でも各行間において最小(1V−1H)、最大(1V+1H)、即ち2H分の時間が画素20の信号電荷の蓄積時間に差として出てしまうことになる。この蓄積時間の差は、インターレース動画撮像時に動画表示における画像のちらつきとなって現れる。
As described above, in the
これに対して、本実施形態に係るCMOSイメージセンサ10では、インターレース2行加算読み出し動作時に生ずる不具合、即ち各フレーム間において、また同一フレーム内でも各行間において生ずる画素20の蓄積時間の違いを解消するために、画素20から信号を読み出すために選択する行(2行)以外で、特定の行の画素に対して画素リセットを実行させる構成を採っている。
On the other hand, in the
先述したように、信号読み出しのために選択された行の画素においては、読み出し時に画素リセットの動作も行われるが、本実施形態に係るCMOSイメージセンサ10では、画素20から信号を読み出すために2行を選択するのと同時に、特定の行の各画素については読み出しを伴わない画素リセットを実行させる。これにより、全ての行における画素20の信号電荷の蓄積時間を等しくし、蓄積時間の違いから生じる動画表示における画像のちらつきを解消することができる。
As described above, in the pixels in the row selected for signal readout, the pixel reset operation is also performed at the time of readout. However, in the
[実施例]
このようなインターレース2行加算読み出し動作、即ち画素20から信号を読み出すために選択する行(2行)以外で、特定の行の画素に対して画素リセットを実行させるための動作は、垂直走査回路12による制御の下に実行される。
[Example]
Such an interlaced two-row addition reading operation, that is, an operation for executing pixel reset for pixels in a specific row other than the row (two rows) selected for reading signals from the
以下に、かかるインターレース2行加算読み出し動作を実行するための垂直走査回路12の具体的な実施例について説明する。先述したように、垂直走査回路12は、選択行のリセットパルスRSTをアクティブにすることでP相読み出しを実行させ、転送パルスTGをアクティブにすることでD相読み出しを実行させる。また、リセットパルスRSTと転送パルスTGを同時にアクティブにすることで画素リセットを実行させる。
A specific example of the
ここで、垂直走査回路12では、走査選択方式としてアドレスデコーダを用いたアドレスデコード方式を採っており、当該アドレスデコード方式は、同一のフレーム期間内では1つのリセット行(リセット動作を行う行)しか選択できない。そのため、本実施例に係る垂直走査回路12では、アドレスデコーダを複数個用意し、同一フレーム内で同時に複数のリセット行を選択できるようにしている。
Here, the
図7は、垂直走査回路12の基本形の構成例を示すブロック図である。図4に示すように、本基本形に係る垂直走査回路12は、電子シャッタ動作でリセットトランジスタ23を選択するためのリセットアドレスデコーダ121と転送トランジスタ22を選択するためのリセットアドレスデコーダ122の2系統のデコーダ(A,B)と、実際の読み出し動作時にリセットトランジスタ23と転送トランジスタ22を選択するための読み出しアドレスデコーダ123の1系統のデコーダ(C)によって構成され、デコーダ121〜123の出力の論理和(OR)をとることにより、選択行を決定するようになっている。
FIG. 7 is a block diagram showing an example of the basic configuration of the
読み出しアドレスデコーダ123は、画素アレイ部11の各画素20から信号の読み出しを行う行を選択するデコーダである。すなわち、この読み出しアドレスデコーダ123により、ある行が読み出し行として選択される。そして、読み出しアドレスデコーダ123からは、その選択行の各画素20に対してP相読み出し、D相読み出しおよび画素リセットが行われるように、転送パルスTGおよびリセットパルスRSTが発生される。
The
一方、リセットアドレスデコーダ121,122は、画素リセットのみを行う行を選択するデコーダである。なお、画素リセットは通常読み出しを行った行において、読み出し直後に実行される。これに対して、本例では、読み出しのために選択される行(2行)以外で、特定の行の画素をリセットするために、リセットアドレスデコーダ121,122によって、読み出しを伴わないで画素リセットのみが行われる行が発生することになる。
On the other hand, the
なお、電子シャッタ動作に対応したデコーダ(121,122)の系統数は、仕様によって決まる。 The number of decoders (121, 122) corresponding to the electronic shutter operation is determined by the specification.
図8は、垂直走査回路12の具体的な構成例を示すブロック図である。なお、上述したように、リセットアドレスデコーダは実際には2系統以上設けられることになるが、ここでは、図面の簡略化のために、1系統のリセットアドレスデコーダ121のみを代表して示している。また、ここでは、n行目の1行分の回路構成のみを示している。
FIG. 8 is a block diagram showing a specific configuration example of the
(リセットアドレスデコーダ)
図8において、リセットアドレスデコーダ121は、リセット行選択デコーダ41と、1行につき2個の2入力NAND回路42,43とによって構成されている。
(Reset address decoder)
In FIG. 8, the
リセット行選択デコーダ41には、リセットする行を指定するアドレス(以下、「リセットアドレス」と記述する)RST−Adが、タイミングジェネレータ17から与えられる。リセット行選択デコーダ41は、画素アレイ部11の各行(1行〜n行)に対応してn個の出力端子を有し、リセットアドレスRST−Adによって指定された行、即ちn個の出力端子のうちで選択された端子から、“H”レベルのリセット行選択パルスRS1〜RSnを発生させる。
The reset row selection decoder 41 is given from the
2入力NAND回路42は、リセット行選択パルスRSnを第1の入力とし、タイミングジェネレータ17から供給されるTG制御パルスSHTGを第2の入力としている。TG制御パルスSHTGは、画素リセットのタイミングを規定する。2入力NAND回路43は、リセット行選択パルスRSnを第1の入力とし、タイミングジェネレータ17から供給されるTG制御パルスSHRSTを第2の入力としている。TG制御パルスSHRSTは、画素リセットのタイミングを規定する。NAND回路42,43の各出力は、読み出しアドレスデコーダ122に供給される。
The 2-
(読み出しアドレスデコーダ)
一方、読み出しアドレスデコーダ122は、読み出し行選択デコーダ51と、1行につき2個ずつの3入力NAND回路52,53およびインバータ54,55とによって構成されている。
(Read address decoder)
On the other hand, the
読み出し行選択デコーダ51には、選択する行を指定するアドレス(以下、「読み出しアドレス」と記述する)RD−Adが、タイミングジェネレータ17から与えられる。読み出し行選択デコーダ51は、画素アレイ部11の各行に対応してn個の出力端子を有し、読み出しアドレスRD−Adによって指定された行、即ちn個の出力端子のうちで選択された端子から、“H”レベルの読み出し行選択パルスRD1〜RDnを発生させる。
An address (hereinafter referred to as “read address”) RD-Ad that designates a row to be selected is supplied from the
3入力NAND回路52は、読み出し行選択パルスRDnを第1の入力とし、NAND回路42の出力を第2の入力とし、タイミングジェネレータ17からインバータ61を介して供給されるTG制御パルスTRTGを第3の入力としている。NAND回路52の出力は、インバータ54を介して転送パルスTGとして電圧レベルシフト回路13へ供給される。すなわち、TG制御パルスTRTGは、1H周期ごとに、水平ブランキング期間内でD相読み出しのために転送パルスTGをアクティブにするタイミングを規定する。
The 3-
3入力NAND回路53は、読み出し行選択パルスRDnを第1の入力とし、NAND回路43の出力を第2の入力とし、タイミングジェネレータ17からインバータ62を介して供給されるTG制御パルスTRRSTを第3の入力としている。NAND回路53の出力は、インバータ55を介してリセットパルスRSTとして電圧レベルシフト回路13へ供給される。すなわち、TG制御パルスTRRSTは、1H周期ごとに、水平ブランキング期間内でP相読み出しのためにリセットパルスRSTをアクティブにするタイミングを規定する。
The 3-
図9に、TG制御パルスSHRST、TG制御パルスSHTG、TG制御パルスTRRST、TG制御パルスTRTG、リセットパルスRSTおよび転送パルスTGのタイミング関係を示す。このタイミングチャートから明らかなように、水平(H)ブランキング期間にリセットレベルを読み出すP相読み出しが行われ、次に信号レベルを読み出すD相読み出しが行われ、しかる後リセットレベルと信号レベルの差分がとられ、その差分がノイズ除去後の信号レベルとして読み出し期間(水平転送期間)に水平走査によって出力されることになる。 FIG. 9 shows a timing relationship among the TG control pulse SHRST, the TG control pulse SHTG, the TG control pulse TRRST, the TG control pulse TRTG, the reset pulse RST, and the transfer pulse TG. As is clear from this timing chart, P-phase reading for reading the reset level is performed in the horizontal (H) blanking period, D-phase reading for reading the signal level is performed next, and then the difference between the reset level and the signal level. The difference is output as a signal level after noise removal by horizontal scanning in the readout period (horizontal transfer period).
通常、1フレームシャッタ(1フレーム期間に1回電子シャッタと画素リセットを行う動作)では、読み出し時にアクティブになる読み出しアドレスデコーダ123によって選択された行が、(1)リセット読み出し(FD部25をリセット→読み出し)→(2)転送トランジスタ22をオン、信号読み出し→(3)画素リセット(このとき、フォトダイオード21もリセット)という動作シーケンスで、選択行の各画素20が最終的にリセットされ、その時点から次のフレームまで電荷が画素20、具体的にはフォトダイオード21に蓄積される。
Normally, in a one-frame shutter (an operation that performs electronic shutter and pixel reset once in one frame period), the row selected by the
この動作シーケンスでは、先述した通り、各フレーム間において画素20の蓄積時間に違いが生じることになる。この蓄積時間の違いを防止するために、本実施形態に係るCMOSイメージセンサ10では、例えば2系統のリセットアドレスデコーダ(A)121,(B)122を設け、これらのいずれか1つのデコーダをアクティブにしてシャッタ動作させたい行を選択できるようにしている。
In this operation sequence, as described above, there is a difference in the accumulation time of the
(蓄積時間の違いを解消させるシャッタ動作)
以下に、本実施形態に係るCMOSイメージセンサ10において、インターレース2行加算読み出し動作における画素20の蓄積時間の違いを解消させるシャッタ動作(=画素リセットの動作)について、図10を用いて具体的に説明する。図10には、1フレーム→2フレーム→3フレームと2行加算読み出し動作で行が選択される様子を示している。
(Shutter operation to eliminate the difference in accumulation time)
Hereinafter, in the
(A)1フレームから2フレーム(奇数行列)
蓄積時間は、3行、7行、11行、……で1V(1フレームまたは1/60[秒])になり、5行、9行、13行、……で1V−1H(=1/60[秒]−(1/60[秒]/V数)となる。この−1H分の蓄積時間の違いを無くすために、あえて1V期間で蓄積を実現できる行を1H期間だけ短く(−1H)して、全ての行の蓄積時間を1V−1Hとするシャッタ動作のかけ方を行う。
(A) 1 to 2 frames (odd matrix)
The accumulation time is 1V (1 frame or 1/60 [second]) at 3 rows, 7 rows, 11 rows,..., And 1 V-1H (= 1/1/5 rows, 9 rows, 13 rows,... 60 [seconds]-(1/60 [seconds] / number of V.) In order to eliminate this difference in accumulation time of -1H, a row that can be accumulated in 1V period is intentionally shortened by 1H period (-1H Then, the shutter operation for setting the accumulation time of all the rows to 1V-1H is performed.
具体的には、1フレーム目で、(1)(1行+3行)を読み出し、→(2)(5行+7行)を読み出すと同時に3行目をリセットアドレスデコーダ(A)121または(B)122で選択し、シャッタ動作を行う。次いで、(3)(7行+9行)を読み出すと同時に5行目をリセットアドレスデコーダ(A)121または(B)122で選択し、シャッタ動作を行う。この動作シーケンスによって、全ての行の蓄積時間を1V−1Hに揃えることができる。 Specifically, in the first frame, (1) (1 row + 3 rows) is read, and (2) (5 rows + 7 rows) is read, and at the same time, the reset address decoder (A) 121 or (B ) Select at 122 and perform the shutter operation. Next, (3) (7 rows + 9 rows) is read out, and at the same time, the fifth row is selected by the reset address decoder (A) 121 or (B) 122, and a shutter operation is performed. With this operation sequence, the accumulation times of all the rows can be made equal to 1V-1H.
(B)1フレームから2フレーム(偶数行列)
蓄積時間は、4行、8行、12行、……で1V(1フレームまたは1/60[秒])になり、6行、10行、14行、……で1V−1H(=1/60[秒]−(1/60[秒]/V数)となる。この−1H分の蓄積時間の違いを無くすために、あえて1V期間で蓄積を実現できる行を1H期間だけ短く(−1H)して、全ての行の蓄積時間を1V−1Hとするシャッタ動作のかけ方を行う。
(B) 1 frame to 2 frames (even number matrix)
The accumulation time is 1V (1 frame or 1/60 [second]) at 4th, 8th, 12th,..., And 1V-1H (= 1/1) at 6th, 10th, 14th,. 60 [seconds]-(1/60 [seconds] / number of V.) In order to eliminate this difference in accumulation time of -1H, a row that can be accumulated in 1V period is intentionally shortened by 1H period (-1H Then, the shutter operation for setting the accumulation time of all the rows to 1V-1H is performed.
具体的には、1フレーム目で、(1)(2行+4行)を読み出し、→(2)(6行+8行)を読み出すと同時に4行目をリセットアドレスデコーダ(A)121または(B)122で選択し、シャッタ動作を行う。次いで、(3)(10行+12行)を読み出すと同時に8行目をリセットアドレスデコーダ(A)121または(B)122で選択し、シャッタ動作を行う。この動作シーケンスによって、全ての行の蓄積時間を1V−1Hに揃えることができる。 Specifically, in the first frame, (1) (2 rows + 4 rows) is read, and (2) (6 rows + 8 rows) is read, and at the same time, the fourth row is reset address decoder (A) 121 or (B ) Select at 122 and perform the shutter operation. Next, (3) (10 rows + 12 rows) is read, and at the same time, the eighth row is selected by the reset address decoder (A) 121 or (B) 122, and a shutter operation is performed. With this operation sequence, the accumulation times of all the rows can be made equal to 1V-1H.
(C)2フレームから3フレーム(奇数行列)
蓄積時間は、3行、7行、11行、……で1V(1フレームまたは1/60[秒])になり、5行、9行、13行、……で1V+1H(=1/60[秒]+(1/60[秒]/V数)となる。この+1H分の蓄積時間の違いを無くすために、あえて1V期間で蓄積を実現できる行を−1Hあるいは−2Hして、全ての行の蓄積時間を1V−1Hとするシャッタ動作のかけ方を行う。
(C) 2 to 3 frames (odd matrix)
The accumulation time is 1V (1 frame or 1/60 [second]) at 3 rows, 7 rows, 11 rows,..., And 1 V + 1H (= 1/60 [= 1] at 5 rows, 9 rows, 13 rows,. Second] + (1/60 [seconds] / number of V.) In order to eliminate this difference in the accumulation time of + 1H, a line that can be accumulated in 1V period is intentionally set to -1H or -2H, and all A shutter operation for setting the row accumulation time to 1V-1H is performed.
具体的には、2フレーム目で、(1)(3行+5行)を読み出し、→(2)(7行+9行)を読み出すと同時に3行目をリセットアドレスデコーダ(A)121または(B)122で選択し、シャッタ動作を行う。次いで、(3)(11行+13行)を読み出すと同時に5行目と7行目をリセットアドレスデコーダ(A)121または(B)122で選択し、シャッタ動作を行う。この動作シーケンスによって、全ての行の蓄積時間を1V−1Hに揃えることができる。 Specifically, in the second frame, (1) (3 rows + 5 rows) is read out, and (2) (7 rows + 9 rows) is read out, and at the same time the third row is read with the reset address decoder (A) 121 or (B ) Select at 122 and perform the shutter operation. Next, (3) (11th row + 13th row) is read out, and at the same time, the fifth and seventh rows are selected by the reset address decoder (A) 121 or (B) 122, and the shutter operation is performed. With this operation sequence, the accumulation times of all the rows can be made equal to 1V-1H.
(D)2フレームから3フレーム(偶数行列)
蓄積時間は、4行、8行、12行、……で1V(1フレームまたは1/60[秒])になり、6行、10行、14行、……で1V+1H(=1/60[秒]+(1/60[秒]/V数)となる。この+1H分の蓄積時間の違いを無くすために、あえて1V期間で蓄積を実現できる行を−1Hあるいは−2Hして、全ての行の蓄積時間を1V−1Hとするシャッタ動作のかけ方を行う。
(D) 2 to 3 frames (even number matrix)
The accumulation time is 1V (1 frame or 1/60 [second]) at 4th, 8th, 12th,..., And 1V + 1H (= 1/60 [= 1] at 6th, 10th, 14th,. Second] + (1/60 [seconds] / number of V.) In order to eliminate this difference in the accumulation time of + 1H, a line that can be accumulated in 1V period is intentionally set to -1H or -2H, and all A shutter operation for setting the row accumulation time to 1V-1H is performed.
具体的には、2フレーム目で、(1)(4行+6行)を読み出し、→(2)(8行+10行)を読み出すと同時に4行目をリセットアドレスデコーダ(A)121または(B)122で選択し、シャッタ動作を行う。次いで、(3)(12行+14行)を読み出すと同時に6行目と8行目をリセットアドレスデコーダ(A)121または(B)122で選択し、シャッタ動作を行う。この動作シーケンスによって、全ての行の蓄積時間を1V−1Hに揃えることができる。 Specifically, in the second frame, (1) (4 rows + 6 rows) is read, and (2) (8 rows + 10 rows) is read, and at the same time, the fourth row is reset address decoder (A) 121 or (B ) Select at 122 and perform the shutter operation. Next, (3) (12 rows + 14 rows) is read out, and at the same time, the sixth and eighth rows are selected by the reset address decoder (A) 121 or (B) 122, and the shutter operation is performed. With this operation sequence, the accumulation times of all the rows can be made equal to 1V-1H.
これ以降は、(A)/(B)と(C)/(D)の各動作の繰り返しとなる。図11に、1フレーム目の5行+7行を読み出すときに、3行目にシャッタ動作をさせるためのタイミング関係を示す。 Thereafter, the operations (A) / (B) and (C) / (D) are repeated. FIG. 11 shows a timing relationship for performing the shutter operation on the third row when reading out the fifth row + 7th row of the first frame.
ここでは、1フレーム目において、3行目がシャッタ動作、5行目と7行目が読み出し動作を行うときの、TG制御パルスSHRST、TG制御パルスSHTG、TG制御パルスTRRST、TG制御パルスTRTG、リセットパルスRSTおよび転送パルスTGのタイミング関係を示している。また、リセットパルスRSTおよび転送パルスTGにおける〈3〉,〈5〉,〈7〉は行番号を示している。 Here, in the first frame, the TG control pulse SHRST, the TG control pulse SHTG, the TG control pulse TRRST, and the TG control pulse TRTG when the third row performs the shutter operation, and the fifth and seventh rows perform the read operation. The timing relationship between the reset pulse RST and the transfer pulse TG is shown. Further, <3>, <5>, <7> in the reset pulse RST and the transfer pulse TG indicate row numbers.
上述した一連のシャッタ動作により、インターレース2行加算読み出し動作時に生ずる不具合、即ち各フレーム間において、また同一フレーム内でも各行間において生ずる画素20における信号電荷の蓄積時間の違いを解消することができる。すなわち、各フレーム間において、また同一フレーム内でも各行間において画素20の蓄積時間を揃えることができる。
By the series of shutter operations described above, it is possible to eliminate a problem that occurs during the interlaced two-row addition reading operation, that is, a difference in signal charge accumulation time in the
ただし、リセットアドレスデコーダ(A)121/(B)122による制御の下に上述した一連のシャッタ動作を実行するためには、本CMOSイメージセンサ10の外部のフレーム判定回路(図示せず)で、現フレームが偶数フレームであるか奇数フレームであるかを判定し(フレーム認識機能)、その判定結果に応じてアドレスの切り替え方を変更する信号を、リセットアドレスRST−Adを発生するタイミングジェネレータ17に与えて、フレームに応じたリセット行を選択する必要がある。
However, in order to perform the series of shutter operations described above under the control of the reset address decoder (A) 121 / (B) 122, a frame determination circuit (not shown) outside the
以上説明したように、インターレース2行加算読み出し方式を採用し、斜め画素ずらし配列構成のCMOSイメージセンサ10において、上述した一連のシャッタ動作を実行させることで、即ち読み出しのために2行ずつを選択するのと同時に、特定の行の各画素については読み出しを伴わない画素リセット動作を実行することで、全ての行の画素における信号電荷の蓄積時間が(1V−1H)となり、全ての行の蓄積時間を等しくすることができるために、インターレース動画撮像時に蓄積時間の違いから生じる動画表示における画像のちらつきを解消することができる。
As described above, the
なお、上記実施形態では、インターレース2行加算読み出し方式を例に挙げて説明したが、インターレース2行加算読み出し方式の場合に限らず、3行以上の複数行の画素の信号を同時に読み出して加算するインターレース複数行加算方式の場合でも、画素の蓄積時間のバラツキが発生することが想定されることから、リセットアドレスデコーダの数を増やし、画素リセットの動作をさせる行を適切に選択することで、上記実施形態と同様の作用効果を得ることができる。 In the above embodiment, the interlaced 2-row addition readout method has been described as an example. However, the present invention is not limited to the interlaced 2-row addition readout method, and signals of pixels in a plurality of rows of three or more rows are simultaneously read and added. Even in the case of the interlaced multiple-row addition method, it is assumed that variations in the accumulation time of pixels occur.Therefore, by increasing the number of reset address decoders and appropriately selecting a row for pixel reset operation, The same effect as the embodiment can be obtained.
また、上記実施形態では、固体撮像装置として、CMOSイメージセンサを例に挙げて説明したが、CMOSイメージセンサへの適用に限られるものではなく、MOSイメージセンサなど、斜め画素ずらし配列で、かつ、画素の選択を行単位で行いつつ、選択行の各画素から信号を列並列で読み出す構成の固体撮像装置全般に適用可能である。 In the above embodiment, the CMOS image sensor has been described as an example of the solid-state imaging device, but the present invention is not limited to the application to the CMOS image sensor, and an oblique pixel shift arrangement such as a MOS image sensor, and The present invention is applicable to all solid-state imaging devices configured to read out signals from each pixel in a selected row in a column in parallel while performing pixel selection in units of rows.
上記実施形態に係るCMOSイメージセンサ10は、各画素20が色フィルタを持たない構成であることから、イメージセンサを1個用いる単板式のモノクロ撮像装置、あるいは、R(赤),G(緑),B(青)の各色ごとにイメージセンサを用いる3板式のカラー撮像装置などに適用される。
Since the
ここに、撮像装置とは、撮像デバイスとしての固体撮像装置(イメージセンサ)、当該固体撮像装置の撮像面(受光面)上に被写体の像光を結像させる光学系および当該固体撮像装置の信号処理系を含むカメラモジュールや、当該カメラモジュールを搭載したカメラシステムを言うものとする。 Here, the imaging device is a solid-state imaging device (image sensor) as an imaging device, an optical system that forms image light of a subject on an imaging surface (light-receiving surface) of the solid-state imaging device, and a signal of the solid-state imaging device A camera module including a processing system and a camera system including the camera module are referred to.
[適用例]
図12は、本発明の適用例に係る撮像装置、例えば3板式撮像装置の構成例を示すブロック図である。図12中、一点鎖線は光線を、実線は信号線をそれぞれ示している。
[Application example]
FIG. 12 is a block diagram illustrating a configuration example of an imaging apparatus according to an application example of the present invention, such as a three-plate imaging apparatus. In FIG. 12, an alternate long and short dash line indicates a light beam, and a solid line indicates a signal line.
図12において、被写体(図示せず)からの像光(入射光)は、撮像レンズ61を含む光学系を透して3色分解プリズム62に入射する。3色分解プリズム62は、3個のプリズムブロック62A,62B,62Cで構成され、ブロック62Aと62Bの境界部分に青色光を反射、赤色光、緑色光を透過するダイクロイック層63Aが、ブロック62Bと62Cの境界部分に赤色光を反射、緑色光を透過するダイクロイック層63Bがそれぞれ設けられている。
In FIG. 12, image light (incident light) from a subject (not shown) passes through an optical system including an
3色分解プリズム62で分解された赤色、緑色、青色の各光は、3色分解プリズム62の出射面に近接して設けられた3個の撮像デバイス64R,64G,64Bにそれぞれ入射する。これら撮像デバイス64R,64G,64Bとして、先述した実施形態に係る固体撮像装置、具体的にはインターレース2行加算読み出し方式を採用し、斜め画素ずらし配列構成のCMOSイメージセンサ10が用いられる。
The red, green, and blue lights separated by the three-color separation prism 62 are incident on three
撮像デバイス64R,64G,64Bは、コントローラ65による制御の下に、モード設定部66で設定された動作モード、例えば静止画モードや動画モニタリングモードに応じた撮像動作を行う。具体的には、静止画モードが設定されたときには、全画素の信号を独立に読み出する動作を行い、動画モニタリングモードが設定されたときには、先述したインターレース2行加算読み出し動作を行う。
Under the control of the
動画モニタリングモード時にインターレース2行加算読み出し動作を行うことで、フレーム間の重心のズレに起因して生ずる動画のちらつきを解消することができ、また読み出しのために2行ずつを選択するのと同時に、特定の行の各画素については読み出しを伴わないリセット動作を実行することで、全ての行の蓄積時間を等しくすることができるために、インターレース動画撮像時に蓄積時間の違いから生じる動画表示における画像のちらつきを解消することができる。 By performing the interlaced 2-line addition readout operation in the video monitoring mode, it is possible to eliminate the video flicker caused by the deviation of the center of gravity between the frames, and at the same time as selecting every two rows for readout. Since each pixel in a specific row performs a reset operation that does not involve reading, the accumulation time of all the rows can be made equal, so that an image in a moving image display resulting from a difference in accumulation time during interlaced moving image capturing The flicker can be eliminated.
撮像デバイス64R,64G,64Bの各出力信号は、信号処理回路67で所定の信号処理が行われる。具体的には、信号処理回路67は、撮像デバイス64R,64G,64Bの画素欠陥を補正する欠陥補正、撮像レンズ61の周辺光量落ちを補正するシェーディング補正などの補正処理を行うとともに、輝度(Y)信号および色差信号R−Y,B−Yを生成する信号処理などを行う。また、動画モニタリングモードが設定時には、本撮像装置付属のモニタ(液晶表示装置やEL(electro luminescence) 表示装置等)に対して信号処理回路67からモニタ用の映像信号が供給される。
The output signals of the
10…CMOSイメージセンサ、11…画素アレイ部、12…垂直走査回路、13…電圧レベルシフト回路、14…カラム回路、15…水平走査回路、16…出力回路、17…タイミングジェネレータ、20…画素、21…フォトダイオード、22…転送トランジスタ、23…リセットトランジスタ、24…増幅トランジスタ、31…信号線、32…転送制御線、33…リセット制御線、121…リセットアドレスデコーダ(A)、122…リセットアドレスデコーダ(B)、123…読み出しアドレスデコーダ(C)
DESCRIPTION OF
Claims (7)
インターレース複数行加算読み出しを行うために、前記画素アレイ部の各画素を複数行ずつ行単位で選択走査する垂直走査手段とを備え、
前記垂直走査手段は、前記画素から信号を読み出すために選択する前記複数行以外で、特定の行の前記画素に対して画素リセットを実行させる
ことを特徴とする固体撮像装置。 Pixel array including photoelectric conversion elements are two-dimensionally arranged in a matrix, and each pixel is arranged at an offset of ½ of the pixel pitch for each row and for each column;
In order to perform interlaced multiple row addition reading, it comprises vertical scanning means for selectively scanning each pixel of the pixel array section in units of rows,
The solid-state imaging device, wherein the vertical scanning unit performs pixel reset on the pixels in a specific row other than the plurality of rows selected for reading signals from the pixels.
前記画素から信号を読み出す前記複数行を選択する読み出しアドレスデコーダと、
前記画素リセットを実行させる前記特定の行を選択するリセットアドレスデコーダとを有する
ことを特徴とする請求項1記載の固体撮像装置。 The vertical scanning means includes
A read address decoder for selecting the plurality of rows for reading signals from the pixels;
The solid-state imaging device according to claim 1, further comprising: a reset address decoder that selects the specific row for executing the pixel reset.
1フレーム目で(1行+3行)→(5行+7行)→(9行+11行)→……のように、かつ同時に、(2行+4行)→(6行+8行)→(10行+12行)→……のように2行加算して読み出し、
次に2フレーム目で(3行+5行)→(7行+9行)→(11行+13行)→……のように、かつ同時に、(4行+6行)→(8行+10行)→(12行+14行)→……のように2行加算して読み出し、
以降これら2行加算読み出しを繰り返して行うことで、インターレース2行加算読み出しを実行する
ことを特徴とする請求項2記載の固体撮像装置。 The read address decoder
In the first frame, (1 line + 3 lines) → (5 lines + 7 lines) → (9 lines + 11 lines) →... And simultaneously (2 lines + 4 lines) → (6 lines + 8 lines) → (10 (Line + 12 lines) → Add 2 lines like
Next, in the second frame, (3 lines + 5 lines) → (7 lines + 9 lines) → (11 lines + 13 lines) →... And simultaneously (4 lines + 6 lines) → (8 lines + 10 lines) → (12 lines + 14 lines) → Add 2 lines like
3. The solid-state imaging device according to claim 2, wherein the interlaced two-row addition reading is executed by repeating the two-row addition reading thereafter.
ことを特徴とする請求項2記載の固体撮像装置。 3. The reset address decoder includes a plurality of address decoders, and the pixel reset is simultaneously performed on a plurality of rows in the same frame by row selection by the plurality of address decoders. Solid-state imaging device.
ことを特徴とする請求項2記載の固体撮像装置。 The solid-state imaging device according to claim 2, wherein the reset address decoder selects the specific row for executing the pixel reset according to whether the current frame is an odd frame or an even frame.
インターレース複数行加算読み出しを行うために、前記画素アレイ部の各画素を複数行ずつ行単位で選択走査しつつ、
前記画素から信号を読み出すために選択する前記複数行以外で、特定の行の前記画素に対して画素リセットを実行する
ことを特徴とする固体撮像装置の駆動方法。 Solid-state imaging comprising a pixel array section in which pixels including photoelectric conversion elements are two-dimensionally arranged in a matrix and each pixel is arranged with a shift of ½ the pixel pitch for each row and for each column. A method for driving an apparatus, comprising:
In order to perform interlaced multiple-row addition readout, while selectively scanning each pixel of the pixel array section in units of rows,
A method for driving a solid-state imaging device, wherein pixel reset is executed for the pixels in a specific row other than the plurality of rows selected for reading signals from the pixels.
インターレース複数行加算読み出しを行うために、前記画素アレイ部の各画素を複数行ずつ行単位で選択走査しつつ、前記画素から信号を読み出すために選択する前記複数行以外で、特定の行の前記画素に対して画素リセットを実行させる垂直走査手段と
を具備する固体撮像装置を撮像デバイスとして用いた
ことを特徴とする撮像装置。
Pixel array including photoelectric conversion elements are two-dimensionally arranged in a matrix, and each pixel is arranged at an offset of ½ of the pixel pitch for each row and for each column;
In order to perform interlaced multi-row addition readout, each pixel of the pixel array section is selectively scanned in units of rows, and the pixels of a specific row other than the plurality of rows selected to read out signals from the pixels are selected. An imaging apparatus comprising: a solid-state imaging device that includes a vertical scanning unit that performs pixel reset on a pixel.
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