JP2016116214A - Image pickup apparatus - Google Patents
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Abstract
【課題】隣り合って配される二つの画素行において、互いの電荷蓄積期間が重ならない場合の電荷の漏れこみによるノイズを低減する。【解決手段】画素部は、複数の第1画素行と、各々が第1画素行に隣り合って配された複数の第2画素行とを有し、隣り合って配された第1画素行と第2画素行のうち、第2画素行の電荷蓄積期間の終了t12から、第1画素行の画素からの信号が出力される出力期間の終了までの少なくとも一部の期間t17‐t18に、第2画素行の画素の光電変換部に蓄積された電荷をリセットする。【選択図】図6To reduce noise caused by charge leakage when charge accumulation periods do not overlap in two adjacent pixel rows. A pixel unit includes a plurality of first pixel rows and a plurality of second pixel rows each arranged adjacent to the first pixel row, and the first pixel rows arranged adjacent to each other. Among the second pixel rows, at least part of a period t17-t18 from the end t12 of the charge accumulation period of the second pixel row to the end of the output period in which the signal from the pixel of the first pixel row is output, The charges accumulated in the photoelectric conversion units of the pixels in the second pixel row are reset. [Selection] Figure 6
Description
本発明は、複数の画素群を有する撮像装置において、各画素群ごとにまとめて信号を読み出す構成に関するものである。 The present invention relates to a configuration in which signals are read collectively for each pixel group in an imaging apparatus having a plurality of pixel groups.
撮像面に、撮像用画素行からなる画素群と焦点検出用画素行からなる画素群とを設けて、それぞれの信号を読み出す撮像装置が知られている。特許文献1には、このような撮像装置として、焦点検出用画素行を飛び越して、撮像用画素行の走査をまとめて行い、その後焦点検出用画素行の走査をまとめて行う撮像装置が記載されている。 2. Description of the Related Art There is known an imaging apparatus that provides a pixel group including an imaging pixel row and a pixel group including a focus detection pixel row on an imaging surface and reads out respective signals. Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-228561 describes an imaging apparatus that skips the focus detection pixel rows and collectively scans the imaging pixel rows, and then collectively scans the focus detection pixel rows. ing.
特許文献1に記載された撮像装置において、焦点検出用画素行は、撮像用画素行に隣り合って配されている。そして、1フレームの画像を得る際に、焦点検出用画素行を飛び越して撮像用画素行を順次走査した後、焦点検出用画素行を順次走査する。通常の撮像装置では、隣り合って配される画素行は順次走査されるため、それぞれの画素行の電荷蓄積期間は重なりをもつ。これに対し、特許文献1に記載された走査を行なうと、隣り合って配される撮像用画素行と焦点検出用画素行とで電荷蓄積期間が重ならない。この場合、例えば、撮像用画素行と焦点検出用画素行のうちの一方の画素行の電荷蓄積期間の際には、他方の画素行は電荷蓄積期間にはない。このような状態で、撮像用画素行および焦点検出用画素行の画素に光が照射されていると、他方の画素行の画素には信号に用いられない電荷が発生することになる。このような場合には、一方の画素行の画素に、他方の画素行の画素から電荷がもれこみ、この電荷に起因したノイズが生じる恐れがあった。
In the imaging apparatus described in
本発明は上記課題に鑑み、隣り合って配される二つの画素行において、互いの電荷蓄積期間が重ならない際に、電荷の漏れこみによるノイズを低減させることを可能とする撮像装置を提供することを目的とする。 In view of the above problems, the present invention provides an imaging device capable of reducing noise due to charge leakage when charge accumulation periods of two adjacent pixel rows do not overlap each other. For the purpose.
本発明の撮像装置は、光電変換部を有する画素が行列状に複数配された画素部を有し、電子シャッタ動作により各画素の電荷蓄積期間が制御され、前記電荷蓄積期間に生じた電荷に基づく信号を、画素行を順次走査することで出力する撮像装置であって、前記画素部は、複数の第1画素行を有する第1画素群と、各々が、前記第1画素行に隣り合って配された、複数の第2画素行を有する第2画素群と、を有し、隣り合って配された前記第1画素行と前記第2画素行の各々の電荷蓄積期間は、一方の画素行に含まれる各光電変換部の電荷蓄積期間が終了した後に他方の画素行に含まれる各光電変換部の電荷蓄積期間が開始するように制御され、前記第1画素群の複数の前記第1画素行を順次走査した後に前記第2画素群の複数の第2画素行を順次走査することで、前記複数の第1画素行の信号と前記複数の第2画素行の信号が出力され、隣り合って配された前記第1画素行と前記第2画素行のうち、当該第2画素行の前記電荷蓄積期間の終了から、当該第1画素行の画素からの信号が出力される出力期間が終了する前までの間の少なくとも一部の期間に、前記第2画素行の画素の前記光電変換部に蓄積された電荷をリセットすることを特徴とする。 The imaging device of the present invention has a pixel portion in which a plurality of pixels each having a photoelectric conversion portion are arranged in a matrix, and the charge accumulation period of each pixel is controlled by an electronic shutter operation, and the charge generated during the charge accumulation period is An image pickup device that outputs a signal based on a pixel row by sequentially scanning the pixel row, wherein the pixel unit includes a first pixel group having a plurality of first pixel rows, each adjacent to the first pixel row. A second pixel group having a plurality of second pixel rows, and each of the charge accumulation periods of the first pixel row and the second pixel row arranged adjacent to each other is The charge storage period of each photoelectric conversion unit included in the other pixel row is controlled to start after the charge storage period of each photoelectric conversion unit included in the pixel row ends, and the plurality of the first pixel groups in the first pixel group are controlled. After sequentially scanning one pixel row, a plurality of second pixel rows of the second pixel group are By performing the next scanning, the signals of the plurality of first pixel rows and the signals of the plurality of second pixel rows are output, and the first pixel row and the second pixel row arranged adjacent to each other, In at least a part of the period from the end of the charge accumulation period of the second pixel row to before the end of the output period in which signals from the pixels of the first pixel row are output, The charge accumulated in the photoelectric conversion unit of the pixel is reset.
隣り合って配される二つの画素行において、互いの電荷蓄積期間が重ならない場合の電荷の漏れこみによるノイズ低減が可能となる。 In two pixel rows arranged adjacent to each other, it is possible to reduce noise due to charge leakage when the charge accumulation periods do not overlap each other.
以下、本発明の実施形態における固体撮像装置について、図面を参照しながら説明する。図面において、同様な機能を有する要素には同一の符号を付し、重複した説明は省略する。 Hereinafter, a solid-state imaging device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the drawings, elements having similar functions are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
(実施例1)
図1〜図6を用いて本実施例の撮像装置10を説明する。図1、2で説明する撮像装置の構成は他の実施例にも適用することができる。
Example 1
The
図1に本実施例の撮像装置10のブロック図を示す。撮像装置10は、画素部100、駆動パルス生成部160、垂直走査回路120、信号線115、列回路140、水平走査回路150、出力部170を有している。
FIG. 1 shows a block diagram of an
画素部100は、光を電荷信号へ変換し、変換した電気信号を出力する画素101を複数有している。複数の画素101は行列状に配されている。
The
駆動パルス生成部160は制御パルスを生成し、垂直走査回路120は駆動パルス生成部160からの制御パルスを受け、各画素行V1〜Vnに駆動パルスを供給する。ここで供給される駆動パルスは、後述する転送トランジスタを駆動するpTX、リセットトランジスタを駆動するpRES、選択トランジスタを駆動するpSELである。列回路140はAD変換部を有しており、AD変換部は、単位画素から出力されたアナログ信号である画素信号をデジタル信号に変換する。そして、水平走査回路150は、列回路140で並列に処理された信号を列ごとに出力部170に出力する。なお、列回路140は他にアンプ、ノイズ除去回路を有していてもよい。
The
図2に画素等価回路の一例を示す。本実施形態では、信号電荷を電子とし、各トランジスタはN型のトランジスタとして説明する。ただし、信号電荷としてホールを用い、画素のトランジスタとしてP型のトランジスタを用いてもよい。 FIG. 2 shows an example of a pixel equivalent circuit. In this embodiment, the signal charge is assumed to be electrons, and each transistor is described as an N-type transistor. However, holes may be used as signal charges, and P-type transistors may be used as pixel transistors.
また、等価回路はこれに限られるものではなく、一部の構成を複数の画素で共有してもよい。 Further, the equivalent circuit is not limited to this, and a part of the configuration may be shared by a plurality of pixels.
画素101は、光電変換部103、転送トランジスタ104、リセットトランジスタ105、増幅トランジスタ106、フローティングディフュージョン(以下FD)108、選択トランジスタ107を有する。
The
光電変換部103は、入射光量に応じた量の電荷対を光電変換により生じさせ電子を蓄積する。光電変換部103には、例えばフォトダイオードが用いられる。
The
転送トランジスタ104は光電変換部103で蓄積された電子をFD108へ転送する。転送トランジスタ104のゲートには駆動パルスpTXが供給され、オン状態、オフ状態が切り替えられる。FD108は、転送トランジスタ104により転送された電子を保持する。
The
増幅トランジスタ106は、そのゲートがFD108に接続されており、転送トランジスタ104によってFD108に転送された電子に基づく信号を増幅して出力する。より具体的には、FD108に転送された電子は、その量に応じた電圧に変換され、その電圧に応じた電気信号が増幅トランジスタ106を介して信号線115へ出力される。増幅トランジスタ106は、不図示の電流源とともにソースフォロア回路を構成している。
The
リセットトランジスタ105は、増幅トランジスタ106の入力ノードの電位をリセットする。また、リセットトランジスタ105と転送トランジスタ104とのそれぞれのオン期間を重ねることにより、光電変換部103に蓄積された電荷をリセットする(光電変換部103を所定の電位にリセットする)リセット動作が行われる。リセットトランジスタ105のゲートには駆動パルスpRESが供給され、オン状態、オフ状態が切り替えられる。ただし、ここでは光電変換部103をリセットするために転送トランジスタ104を介する構成としたが、直接リセットトランジスタ105を光電変換部103に接続し、光電変換部103をリセットする構成としてもよい。
The
選択トランジスタ107は、1つの信号線115に対して複数設けられている画素101の信号を、1画素ずつもしくは複数画素ずつ出力させる。選択トランジスタ107のドレインは、増幅トランジスタ106のソースに接続され、選択トランジスタ107のソースは信号線115に接続されている。
The
本実施例の構成に代えて、選択トランジスタ107を増幅トランジスタ106のドレインと、電源電圧が供給されている電源配線との間に設けてもよい。選択トランジスタ107は、増幅トランジスタ106と信号線115との電気的導通を制御するように配されればよい。選択トランジスタ107のゲートには、駆動パルスpSELが供給され、選択トランジスタ107のオン状態、オフ状態が切り替えられる。
Instead of the configuration of this embodiment, the
なお、選択トランジスタ107を設けずに、増幅トランジスタ106のソースと信号線115を接続し、増幅トランジスタ106のドレインもしくは増幅トランジスタ106のゲートの電位を切り替えることにより、選択状態、非選択状態を切り替えてもよい。これらは、以下の各実施例においても同様である。
Note that without selecting the
次に図3を用いて画素部100に配された複数の画素行V1〜Vnの配置について説明する。ここでは、12行の画素行(V1からV12)について説明する。画素部100には、画像を取得するための画素が行として配された第1画素行(以下、撮像用画素行)201と、焦点検出用の信号を取得するための画素が行として配された第2画素行(以下、焦点検出用画素行)202とが配されている。画像を取得するための画素が撮像用画素であり、焦点検出用の信号を取得するための画素が焦点用画素である。これらの画素行はそれぞれ複数配されており、複数の撮像用画素行201は第1画素群(以下、撮像用画素群)を構成し、複数の焦点検出用画素行202は第2画素群(以下、焦点検出用画素群)を構成する。本実施例では、図3に示すように、焦点検出用画素行202は撮像用画素行201に隣り合って配されている。また、本実施例では、焦点検出用画素行の数が撮像用画素行の数よりも少なく、2つの焦点検出用画素行(V4とV8)の間に複数の撮像用画素行(V5からV7)が配されている。
Next, the arrangement of a plurality of pixel rows V1 to Vn arranged in the
図3において、3つの画素行V4、V8、V12は焦点検出用画素行であり、他の画素行は撮像用画素行である。撮像用画素行は撮像用画素を含んで構成され、焦点検出用画素行は焦点検出用画素を含んで構成されている。撮像用画素行は撮像用画素だけでなく他の用途の画素(例えば焦点検出用画素)を含んでいてもよいが、この場合には撮像用画素の数が他の用途の画素の数よりも多い。同様に、焦点検出用画素行は焦点検出用画素だけでなく他の用途の画素(例えば撮像用画素)を含んでいてもよいが、この場合には焦点検出用画素の数が他の用途の画素の数よりも多い。 In FIG. 3, three pixel rows V4, V8, and V12 are focus detection pixel rows, and the other pixel rows are imaging pixel rows. The imaging pixel row includes an imaging pixel, and the focus detection pixel row includes a focus detection pixel. The imaging pixel row may include not only imaging pixels but also other use pixels (for example, focus detection pixels). In this case, the number of imaging pixels is larger than the number of other use pixels. Many. Similarly, the focus detection pixel row may include not only the focus detection pixels but also pixels for other purposes (for example, imaging pixels). In this case, the number of focus detection pixels is different from that for other uses. More than the number of pixels.
ここで、1つの焦点検出用画素は、1つのマイクロレンズに対応して、光電変換部が複数の領域に分割された構成(あるいは1つのマイクロレンズに対応して複数の光電変換部を設けた構成)や、光電変換部の一部が遮光された構成を用いることができる。これらの焦点検出用の画素の信号を用いて周知の位相差検出型の焦点検出を行なうことができる。 Here, one focus detection pixel has a configuration in which the photoelectric conversion unit is divided into a plurality of regions corresponding to one microlens (or a plurality of photoelectric conversion units corresponding to one microlens is provided. Configuration) or a configuration in which a part of the photoelectric conversion unit is shielded from light. Using these focus detection pixel signals, well-known phase difference detection type focus detection can be performed.
図4は図3で示した各画素群の信号読出しシーケンスを示す図である。図4において、縦方向に画素行の番号を示し、横方向は時間を示している。画素行は平面視においてこの番号の順に配置されている。本実施例では、画素部100は電子シャッタ動作によって電荷蓄積期間Tsが制御される。本実施例では、1つの画素または1つの画素行について見ると、画素の光電変換部のリセットによって電荷蓄積期間を開始し、所定期間経過後、光電変換部の電荷を転送することで電荷蓄積期間を終了する。
FIG. 4 is a diagram showing a signal reading sequence of each pixel group shown in FIG. In FIG. 4, pixel row numbers are shown in the vertical direction, and time is shown in the horizontal direction. The pixel rows are arranged in this order in plan view. In the present embodiment, the charge accumulation period Ts of the
複数の撮像用画素行の各々の電荷蓄積期間は、各撮像用画素行の画素の光電変換部に蓄積された電荷を1行毎に順次リセットすることで開始する。そして複数の撮像用画素行の各々の電荷蓄積期間は、各撮像用画素行の画素の光電変換部に蓄積された電荷を1行毎に順次転送することで終了する。 The charge accumulation period of each of the plurality of imaging pixel rows starts by sequentially resetting the charges accumulated in the photoelectric conversion units of the pixels of each imaging pixel row for each row. Then, the charge accumulation period of each of the plurality of imaging pixel rows ends by sequentially transferring the charges accumulated in the photoelectric conversion units of the pixels of each imaging pixel row for each row.
一方、複数の焦点検出用画素行の各々の電荷蓄積期間は、各焦点検出用画素行の画素の光電変換部に蓄積された電荷を1行毎に順次リセットすることで開始する。そして、複数の焦点検出用画素行の各々の電荷蓄積期間は、各焦点検出用画素行の画素の光電変換部に蓄積された電荷を1行毎に順次転送することで終了する。 On the other hand, the charge accumulation period of each of the plurality of focus detection pixel rows starts by sequentially resetting the charge accumulated in the photoelectric conversion units of the pixels of each focus detection pixel row for each row. Then, the charge accumulation period of each of the plurality of focus detection pixel rows ends by sequentially transferring the charges accumulated in the photoelectric conversion units of the pixels of each focus detection pixel row for each row.
電荷蓄積期間が終了した後、、複数の画素行を1行毎に順次走査して、電荷蓄積期間に光電変換部に生じた電荷に基づく信号を各画素行ごとに順次信号線115へ出力する。以下では、所定画素行の電荷蓄積期間が終了した時点から信号線115への所定画素行の各々の光電変換部に生じた電荷に基づく信号の出力が終了した時点までの期間を出力期間Topと呼ぶ。図4の矢印の始点と終点とで示す期間は、各行における電荷蓄積期間Tsと出力期間Topとを合わせた期間を示している。
After the charge accumulation period ends, a plurality of pixel rows are sequentially scanned for each row, and a signal based on the charge generated in the photoelectric conversion unit during the charge accumulation period is sequentially output to the
図4では、画素部100を構成する全画素行の電荷蓄積期間の開始から出力期間の終了までを含む期間を1つのフレーム期間としている。そして、フレーム期間が複数連続している場合に、各フレーム期間を第1フレーム期間FR1、第2フレーム期間FR2としてあらわしており、図4ではFR3以降は省略している。
In FIG. 4, a period including from the start of the charge accumulation period of all the pixel rows constituting the
第1フレーム期間内(FR1内)には、第1期間S1と第2期間S2が設けられており、第2フレーム期間内(FR2内)には、第3期間S3と第4期間S4が設けられている。第1期間S1及び第3期間S3は焦点検出用画素行202を飛び越して撮像用画素群の読み出し動作を行う期間である。また、第2期間S2及び第4期間S4は第1期間S1及び第3期間S3で読み出し動作が行われなかった焦点検出用画素群の読出し動作を行う期間である。そして、このようなフレーム期間を所定期間繰り返して行うことで動画撮影が可能となる。
The first period S1 and the second period S2 are provided in the first frame period (in FR1), and the third period S3 and the fourth period S4 are provided in the second frame period (in FR2). It has been. The first period S1 and the third period S3 are periods in which the readout operation of the imaging pixel group is performed by skipping the focus
ここで説明する読出し動作は、所定の画素行の蓄積期間Tsの開始(より詳細にはリセット期間Tresの開始)から出力期間Topの終了までの期間の動作を指す。したがって、図4の例では、1つのフレーム期間は、画素部100を構成する全ての画素行の蓄積期間Ts(より詳細にはリセット期間Tresの開始)の開始から出力期間Topの終了までの期間である。そして、第1期間S1及び第3期間S3は、複数の第1画素行の蓄積期間Ts(より詳細にはリセット期間Tresの開始)の開始から出力期間Topの終了までの期間である。同様に、第2期間S2及び第4期間S4は、複数の第2画素行の蓄積期間Ts(より詳細にはリセット期間Tresの開始)の開始から出力期間Topの終了までの期間である。
The readout operation described here refers to an operation in a period from the start of the accumulation period Ts of a predetermined pixel row (more specifically, the start of the reset period Tres) to the end of the output period Top. Therefore, in the example of FIG. 4, one frame period is a period from the start of the accumulation period Ts (more specifically, the start of the reset period Tres) to the end of the output period Top of all the pixel rows constituting the
次に、まず、図5を用いて、図4に示した画素行の信号読み出しシーケンスのうち、撮像用画素行201と焦点検出用画素行202が隣り合って配されている部分(図4のV3からV5の画素行)を抜き出し、本実施例の課題を説明する。図5の縦方向にはV3からV5の各画素行の駆動パルスを示しており、横方向に時間の経過を示している。水平同期パルスにより水平走査期間HDが設定される。そして、水平走査期間HDにその水平走査期間HDに撮像装置から信号が読み出される画素101の選択トランジスタがオン状態となる。
Next, with reference to FIG. 5, in the signal readout sequence of the pixel row shown in FIG. 4, the part where the
図5において、各駆動パルスがハイレベルの期間において各トランジスタがオン状態となる。また、各トランジスタの駆動パルスにおいて、実線で示された期間には、その画素行の各トランジスタに垂直走査回路120から各駆動パルス(pRES、pTX、pSEL)が供給されている。破線で示された期間は垂直走査回路120から各信号が供給されておらず、各制御配線の電位が寄生容量によって保持されていることを意味する。ただし、破線で示された部分においても、垂直走査回路120から駆動パルスが供給されていてもよい。
In FIG. 5, each transistor is turned on during a period when each drive pulse is at a high level. In the drive pulse of each transistor, each drive pulse (pRES, pTX, pSEL) is supplied from the
まず、時刻t0において、水平同期パルスにより、第1水平走査期間HD1が開始する。この時、画素行V3の駆動パルスpRES3及び駆動パルスpTX3がハイレベルになる。次に時刻t1において、駆動パルスpRES3および駆動パルスpTX3がローレベルとなる。これにより光電変換部103がリセットされ、画素行V3を構成する各画素の光電変換部103における電荷蓄積期間Tsが開始する。即ち、時刻t1は画素行V3の電荷蓄積期間Tsの開始時刻である。
First, at time t0, the first horizontal scanning period HD1 starts with a horizontal synchronization pulse. At this time, the drive pulse pRES3 and the drive pulse pTX3 of the pixel row V3 become high level. Next, at time t1, the drive pulse pRES3 and the drive pulse pTX3 become low level. As a result, the
期間t0‐t1までが光電変換部103のリセット動作が行われるリセット期間Tresとよぶ。ここでは図示していないが、第1水平走査期間HD1の一部の期間において水平走査回路150により、所定の画素行(例えば図4の画素行V1)の画素の信号が撮像装置外へ読み出される場合がある。そして時刻t2に第1水平走査期間HD1が終了する。
The period from t0 to t1 is called a reset period Tres in which the reset operation of the
時刻t3に第2水平走査期間HD2が開始する。この時、画素行V5の駆動パルスpRES5及び駆動パルスpTX5がハイレベルになる。次に時刻t4において、駆動パルスpRES5および駆動パルスpTX5がローレベルとなる。これにより光電変換部103がリセットされ、画素行V5の画素の光電変換部における電荷蓄積期間Tsが開始する。即ち、時刻t4は画素行V5の電荷蓄積期間Tsの開始時刻である。そして、時刻t5に第2水平走査期間HD2が終了する。
The second horizontal scanning period HD2 starts at time t3. At this time, the drive pulse pRES5 and the drive pulse pTX5 of the pixel row V5 are at a high level. Next, at time t4, the drive pulse pRES5 and the drive pulse pTX5 are at a low level. As a result, the
時刻t6に第3水平走査期間HD3が開始し、画素行V3の駆動パルスpSEL3およびpRES3がハイレベルになる。そして、時刻t7に、pRES3がローレベルとなる。駆動パルスpSEL3がハイレベルになることで、選択トランジスタ107がオン状態となる。また駆動パルスpRES3がハイレベルになることでFDがリセットされる。
At time t6, the third horizontal scanning period HD3 starts, and the drive pulses pSEL3 and pRES3 of the pixel row V3 become high level. At time t7, pRES3 becomes low level. When the driving pulse pSEL3 becomes high level, the
このため、期間t7‐t8には、画素行V3のノイズ信号が信号線115に出力されていることになる。
Therefore, the noise signal of the pixel row V3 is output to the
時刻t8に駆動パルスpTX3がハイレベルとなり、時刻t9に駆動パルスpTX3がローレベルとなる。この動作により光電変換部103に蓄積された電荷がFD108に転送される。時刻t1から時刻t9までの期間t1−19が画素行V3の電荷蓄積期間Tsとなる。
At time t8, the drive pulse pTX3 becomes high level, and at time t9, the drive pulse pTX3 becomes low level. By this operation, the electric charge accumulated in the
そして時刻t10に駆動パルスpSELがローレベルになりオフ状態となり、第3水平走査期間HD3が終了する。 At time t10, the drive pulse pSEL becomes a low level and is turned off, and the third horizontal scanning period HD3 ends.
このため、時刻t9から時刻t10までの期間t9−t10には、電荷蓄積期間Tsに画素行V3の各画素を構成する光電変換部で生じた電荷に基づく信号が信号線115に出力されていることになる。ここで、期間t9−t10を出力期間Topとよぶ。
For this reason, in a period t9-t10 from time t9 to time t10, a signal based on the charge generated in the photoelectric conversion unit included in each pixel of the pixel row V3 in the charge accumulation period Ts is output to the
なお列回路140もしくは不図示のCDS回路(相関2重サンプリング回路)により、期間t7−t8に出力した信号と、期間t9−t10に出力した信号との差分処理を行なうことでノイズを除去した信号を取得することができる。
A signal from which noise has been removed by performing differential processing between the signal output during the period t7-t8 and the signal output during the period t9-t10 by the
また、電荷蓄積期間Tsが終了した時刻t9から画素行V3の第2フレーム期間のリセット動作の開始である時刻t19までの期間は、画素行V3の光電変換部103に電荷が蓄積され得る状態となる。しかし、この期間に画素行V3の各光電変換部103に蓄積された電荷は画素行V3から出力する信号に用いないため、この期間を、画素行V3を構成する画素の無効期間Tnuとよぶ。
Further, during a period from time t9 when the charge accumulation period Ts ends to time t19 which is the start of the reset operation in the second frame period of the pixel row V3, a state in which charges can be accumulated in the
なお、画素行V3のリセット期間Tresの後、次の水平走査期間である第2水平走査期間HD2で画素行V5の電荷蓄積動作が開始される(第2水平走査期間HD2に、画素行V5のリセット期間Tresが行われる)。 Note that after the reset period Tres of the pixel row V3, the charge accumulation operation of the pixel row V5 is started in the second horizontal scanning period HD2 which is the next horizontal scanning period (in the second horizontal scanning period HD2, the pixel row V5 Reset period Tres is performed).
そして、第1期間S1(撮像用画素群の読み出し動作の期間)が終了すると、時刻t14から第2期間S2(焦点検出用画素群の読出し動作の期間)が開始される。第2期間S2では、図5を用いて説明した第1期間S1に行われる撮像用画素群の読出し動作と同様の動作を、焦点検出用画素群(複数の焦点検出用画素行V4、V8、V12)に対して行う。 Then, when the first period S1 (period of readout operation of the imaging pixel group) ends, the second period S2 (period of readout operation of the focus detection pixel group) starts from time t14. In the second period S2, the same operation as the readout operation of the image pickup pixel group performed in the first period S1 described with reference to FIG. 5 is performed as a focus detection pixel group (a plurality of focus detection pixel rows V4, V8,. V12).
この例では、撮像用画素行(V3、V5、V7、V9、V11)と焦点検出用画素行(V4、V8、V12)は隣り合うように配されている。そして、隣り合って配された撮像用画素行と焦点検出用画素行の各々の電荷蓄積期間は、一方の画素行に含まれる各光電変換部の電荷蓄積期間が終了した後に他方の画素行に含まれる各光電変換部の電荷蓄積期間が開始するように制御されている。 このような画素部100の信号読み出しシーケンスを行なうと、例えば、第1期間S1において、画素行V4から画素行V4と隣り合うように配された画素行V3およびV5に電荷の漏れこみが生じる。そのため、画素行V4と隣り合うように配された画素行(V3、V5)から信号線115に出力される信号にノイズなどの望まない影響を与えるおそれがある。
In this example, the imaging pixel rows (V3, V5, V7, V9, V11) and the focus detection pixel rows (V4, V8, V12) are arranged adjacent to each other. The charge accumulation periods of the imaging pixel row and the focus detection pixel row arranged adjacent to each other are changed to the other pixel row after the charge accumulation period of each photoelectric conversion unit included in the one pixel row ends. Control is performed so that the charge accumulation period of each photoelectric conversion unit included starts. When such a signal readout sequence of the
尚、この影響は、図4の様に、複数の撮像用画素行の中(第1画素群の中)で最後に読出し動作が行われる(或いは最後に電荷蓄積期間Tsが開始される)画素行V11と、複数の焦点検出用画素行の中(第2画素群の中)で最初に読出し動作が行われる(或いは最初に電荷蓄積期間Tsが開始される)焦点検出用画素行V4との間に、撮像用画素行のうちの他の撮像用画素行(V5からV10)が配されている場合に、より大きくなる。上記した影響は、特に高輝度な被写体を撮像した場合や、電荷蓄積期間Tsに対して無効期間Tnuが長い場合等、光電変換部103の電荷蓄積可能な電荷量に対して、受光量が過大な時に発生することが多い。上記現象は、電子シャッター動作によって各画素の電荷蓄積期間を制御する場合に発生することが多い。しかしながら、高輝度な被写体を撮像した場合などのように、上記影響は電子シャッター動作を行う場合にのみ生じ得るものではない。
Note that, as shown in FIG. 4, this influence is caused by a pixel in which a read operation is finally performed (or a charge accumulation period Ts is finally started) in a plurality of imaging pixel rows (in the first pixel group). A row V11 and a focus detection pixel row V4 in which a read operation is first performed (or the charge accumulation period Ts is first started) in the plurality of focus detection pixel rows (in the second pixel group). It becomes larger when other imaging pixel rows (V5 to V10) among the imaging pixel rows are arranged therebetween. The above-described influence is that the amount of received light is excessive with respect to the amount of charge that can be stored in the
図4および図5に示したように、第1期間S1において、画素行V4(焦点検出用画素行)は無効期間Tnuとなる。そのため、画素行(焦点検出用画素行)V4と隣り合う画素行(撮像用画素行)V3とV5の読出し動作を行う際に、画素行V4の画素から、画素行V3とV5の画素に電荷が漏れこみ、画素行V3とV5から読みだされる信号に臨まない影響を与えてしまう場合がある。 As shown in FIGS. 4 and 5, in the first period S1, the pixel row V4 (focus detection pixel row) is in the invalid period Tnu. For this reason, when performing the read operation of the pixel rows (imaging pixel rows) V3 and V5 adjacent to the pixel row (focus detection pixel row) V4, the charges from the pixels of the pixel row V4 to the pixels of the pixel rows V3 and V5 are charged. May leak, and may adversely affect signals read from the pixel rows V3 and V5.
次に図6に本実施例の駆動タイミングを示す。図5の駆動タイミングとの違いは、画素行V3の出力期間Topの間(出力期間Topが終了する前迄)に、画素行V3に隣合う画素行V4の画素に対してリセットを行なう点である。つまり、図6の例は、隣り合う2つの画素行(V3とV4又はV4とV5)のうち、一方の画素行の電荷蓄積期間の開始から出力期間Topが終了する前迄に、他方の画素行の各光電変換部のリセットを行っている。 Next, FIG. 6 shows the drive timing of this embodiment. The difference from the drive timing of FIG. 5 is that the pixels of the pixel row V4 adjacent to the pixel row V3 are reset during the output period Top of the pixel row V3 (until the output period Top ends). is there. That is, in the example of FIG. 6, of the two adjacent pixel rows (V3 and V4 or V4 and V5), the other pixel is from the start of the charge accumulation period of one pixel row to the end of the output period Top. The photoelectric conversion units in the row are reset.
具体的には、以下の3つの動作のうち少なくとも1つを行なうことが本実施例の特徴となる。 Specifically, it is a feature of this embodiment that at least one of the following three operations is performed.
まず1つ目は、画素行V3の出力期間Top(期間t9−t10)の間(出力期間Topが終了する前迄)に、画素行V4の光電変換部をリセットする動作である。具体的には、駆動パルスpRES4およびpTX4をハイレベルにしている。これにより画素行V4から画素行V3への電荷の漏れこみを低減させることが可能となる。特に画素行V3の出力期間においては、画素行V3を構成する各画素101から信号線115へ出力される信号はFD108に転送された電荷に依存する。このため、上記リセット動作により、画素行V4の光電変換部から画素行V3のFDへの電荷の漏れ込みを低減することを可能にしている。
The first is an operation of resetting the photoelectric conversion unit of the pixel row V4 during the output period Top (period t9-t10) of the pixel row V3 (until the output period Top ends). Specifically, the drive pulses pRES4 and pTX4 are set to the high level. As a result, it is possible to reduce the leakage of charges from the pixel row V4 to the pixel row V3. In particular, in the output period of the pixel row V3, the signal output from each
2つ目は、画素行V5の出力期間Top(期間t12‐t13)の間(出力期間Topが終了する前迄)に、画素行V4の光電変換部をリセットする動作である(不図示)。具体的には、期間t12−t13に駆動パルスpRES4およびpTX4をハイレベルにする。これにより、画素行V4から画素行V5への電荷の漏れこみを低減することが可能となる。 The second is an operation of resetting the photoelectric conversion unit of the pixel row V4 during the output period Top (period t12-t13) of the pixel row V5 (until the end of the output period Top) (not shown). Specifically, the drive pulses pRES4 and pTX4 are set to the high level during the period t12-t13. As a result, leakage of charges from the pixel row V4 to the pixel row V5 can be reduced.
3つ目は、画素行V4の出力期間Top(期間t17‐t18)の間(出力期間Topが終了する前迄)に、画素行V3、V5のうち少なくとも一方の画素行の光電変換部をリセットする動作である。具体的には、期間t17−t18に駆動パルスpRES3およびpTX3もしくはpRES5及びpTX5をハイレベルにする。これにより、画素行V3、V5のうち少なくとも一方から画素行V3への電荷の漏れこみを低減することが可能となる。 Thirdly, during the output period Top (period t17-t18) of the pixel row V4 (until the end of the output period Top), the photoelectric conversion unit of at least one of the pixel rows V3 and V5 is reset. It is an operation to do. Specifically, the drive pulses pRES3 and pTX3 or pRES5 and pTX5 are set to the high level during the period t17 to t18. Thereby, it is possible to reduce the leakage of charges from at least one of the pixel rows V3 and V5 to the pixel row V3.
ここで、1つ目の動作と2つ目の動作とを比較した場合には、先に読出し動作を行う画素行V3の出力期間に画素行V4のリセットを行った方がよい。これにより隣り合う画素行V3、V5の両方に上記した効果を生じさせることができるためである。これは以下の実施例においても同様である。 Here, when the first operation and the second operation are compared, it is better to reset the pixel row V4 in the output period of the pixel row V3 that performs the read operation first. This is because the above-described effect can be produced in both the adjacent pixel rows V3 and V5. The same applies to the following embodiments.
更に、上述の3つの動作を全て行ってもよいが、より好ましくは1つ目の動作のみを行なうのがよい。なぜならば、焦点検出用画素から出力される信号は撮像用画素から出力される信号に比べて精度が求められないためであり、2つ目の動作よりも1つ目の動作がよいのは、上述したとおりである。 Further, although all the above three operations may be performed, it is more preferable to perform only the first operation. This is because the signal output from the focus detection pixel is not required to be more accurate than the signal output from the imaging pixel, and the first operation is better than the second operation. As described above.
本実施例のリセット動作は、画素行V4と同じ第2期間S2に読出し動作が行われるV8、V12にも適用可能である。 The reset operation of this embodiment is also applicable to V8 and V12 in which the read operation is performed in the same second period S2 as the pixel row V4.
また、第1期間S1および第3期間S3において読出し動作を行う画素群を撮像用画素群、第2期間S2および第4期間S4において読出し動作を行う画素群を焦点検出用画素群としたが、逆であってもよい。即ち、1つのフレーム期間内に設けられている第1期間と第2期間の前後関係についてはどちらが先でもよく、第1期間S1の前または後に第2期間S2を設けることができる。 In addition, the pixel group that performs the reading operation in the first period S1 and the third period S3 is the imaging pixel group, and the pixel group that performs the reading operation in the second period S2 and the fourth period S4 is the focus detection pixel group. The reverse may be possible. In other words, the first period and the second period provided within one frame period may be preceded by either one, and the second period S2 can be provided before or after the first period S1.
そして、本実施例では、撮像用画素群の読出し動作を行った後に焦点検出用画素群の読出し動作をを行っているが、この順番に限定されるものではないではない。例えば、一方の画素群の読出し動作を複数回繰り返した後にもう一方の画素群の読出し動作を行ってもよい。この場合は、例えば、1フレーム期間は第1期間S1の後に再度第1期間S1が行われ、その後に、第2期間S2が行われることになる。 In this embodiment, the readout operation of the focus detection pixel group is performed after the readout operation of the imaging pixel group. However, the present invention is not limited to this order. For example, the readout operation for the other pixel group may be performed after the readout operation for one pixel group is repeated a plurality of times. In this case, for example, in one frame period, the first period S1 is performed again after the first period S1, and then the second period S2 is performed.
さらに、本実施例では、画素部100を構成する画素を撮像用画素と焦点検出用画素とした例を示したが、撮像用画素または焦点検出用画素のどちらかのみの場合でも本実施例で説明した効果を奏する。例えば、画素部100を複数の撮像用画素行のみで構成し、第1期間S1では一部の画素行を除く残りの画素行の読出し動作を行い、第2期間S2では上記一部の画素行の読出し動作を行う場合にも本実施例のリセット動作を行うことで上述した効果を奏する。
Furthermore, in the present embodiment, an example in which the pixels constituting the
本実施例によれば、ある画素行の出力期間Topに、当該画素行の隣に位置する画素行が無効期間Tnuであった際に、上記ある画素行から信号線に出力される信号にノイズなどの影響を与えることを低減することが可能となる。 According to the present embodiment, in the output period Top of a certain pixel row, when the pixel row located next to the pixel row is in the invalid period Tnu, noise is generated in the signal output from the certain pixel row to the signal line. It is possible to reduce the influence of such as.
(実施例2)
図7を用いて本実施例の撮像装置を説明する。
(Example 2)
The imaging apparatus of the present embodiment will be described with reference to FIG.
図7に示した本実施例の駆動タイミングと実施例1で示した図6の駆動タイミングとの違いは、リセットを行なうタイミングである。本実施例においては、撮像用画素行の電荷蓄積期間を開始するリセット動作と同時に、当該撮像用画素行と隣り合う、焦点検出用画素行V4の光電変換部をリセットする。具体的には撮像用画素行V3のリセット期間Tresである期間t0‐t1に、焦点検出用画素行V4の駆動パルスpRES4およびpTX4をハイレベルにする。
The difference between the drive timing of this embodiment shown in FIG. 7 and the drive timing of FIG. 6 shown in
これにより画素行V3の電荷蓄積期間Tsの開始と画素行V4の無効期間Tnuの開始を揃えることが可能となる。そのため撮像用画素行V3の電荷蓄積期間Tsに、画素行V3に画素行V4から電荷が漏れこむ可能性を低減させることができる。 Thereby, it is possible to align the start of the charge accumulation period Ts of the pixel row V3 and the start of the invalid period Tnu of the pixel row V4. Therefore, it is possible to reduce the possibility of charges leaking from the pixel row V4 to the pixel row V3 during the charge accumulation period Ts of the imaging pixel row V3.
また、画素行V4の電荷蓄積期間Tsを開始するリセット動作と同時に、撮像用画素行V3、V5の少なくとも一方をリセットすることもできる。具体的には図7に示したように、画素行V4のリセット期間Tres(期間t14‐t15)に撮像用画素行V3、V5のリセットを行なえばよい。 At the same time as the reset operation for starting the charge accumulation period Ts of the pixel row V4, at least one of the imaging pixel rows V3 and V5 can be reset. Specifically, as shown in FIG. 7, the imaging pixel rows V3 and V5 may be reset in the reset period Tres (period t14-t15) of the pixel row V4.
本実施例によれば、実施例1と同様の効果を得ることができる。さらに、本実施例では、画素行V4に隣接する画素行V3の制御信号pTX3、pRES3もしくは画素行V5の制御信号pTX5、pRES5を画素行V4の制御信号pTX4,pRES4に利用する。これにより駆動パルス生成部160が新たな制御信号を生成する必要がなくなる。
According to the present embodiment, the same effect as in the first embodiment can be obtained. Further, in this embodiment, the control signals pTX3 and pRES3 of the pixel row V3 adjacent to the pixel row V4 or the control signals pTX5 and pRES5 of the pixel row V5 are used as the control signals pTX4 and pRES4 of the pixel row V4. This eliminates the need for the
(実施例3)
図8を用いて本実施例の撮像装置を説明する。図8に示した本実施例の駆動タイミングと実施例1で示した図6の駆動タイミングとの違いは、撮像用画素行V3の電荷蓄積期間Ts(期間t1‐t9)に、焦点検出用画素行V4の光電変換部のリセットを行なう点である。本実施例によっても、焦点検出用画素行V4の画素から撮像用画素行V3の画素への電荷の漏れ込みを低減できる。また上述の実施例と同様に、焦点検出用画素行の電荷蓄積期間Ts(期間t15−t17)において、撮像用画素行V3,V5の光電変換部のリセットを行なってもよい。尚、焦点検出用画素行の電荷蓄積期間Tsにおける撮像用画素行V3と撮像用画素行V5のそれぞれの画素行の光電変換部のリセットは、同時に行うことが好ましい。
(Example 3)
The image pickup apparatus of the present embodiment will be described with reference to FIG. The difference between the driving timing of the present embodiment shown in FIG. 8 and the driving timing of FIG. 6 shown in FIG. 8 is that the focus detection pixel in the charge accumulation period Ts (period t1-t9) of the imaging pixel row V3. The photoelectric conversion unit in row V4 is reset. Also according to this embodiment, it is possible to reduce the leakage of charges from the pixels in the focus detection pixel row V4 to the pixels in the imaging pixel row V3. Similarly to the above-described embodiment, the photoelectric conversion units of the imaging pixel rows V3 and V5 may be reset in the charge accumulation period Ts (period t15 to t17) of the focus detection pixel row. Note that it is preferable to simultaneously reset the photoelectric conversion units of the pixel rows V3 and V5 in the charge accumulation period Ts of the focus detection pixel row.
本実施例においても上述の実施例と同様の効果を得ることができる。 Also in this embodiment, the same effect as the above-described embodiment can be obtained.
(実施例4)
図9を用いて本実施例の撮像装置を説明する。
Example 4
The image pickup apparatus of the present embodiment will be described with reference to FIG.
図9に示した本実施例の駆動タイミングと実施例1で示した図6の駆動タイミングとの違いは、リセットを行なうタイミングにある。具体的には、焦点検出用画素行V4の出力期間Topの終了時刻t18から撮像用画素行V3のリセット期間Tresの開始時刻t19までの少なくとも一部の期間に画素行V4の光電変換部のリセットを行なう点である。本実施例によっても、焦点検出用画素行V4の画素から撮像用画素行V3の画素への電荷の漏れ込みを低減できる。また、撮像用画素行V3の出力期間Topの終了である時刻t10から焦点検出用画素行V4のリセット期間Tresの開始である時刻t14までの少なくとも一部の期間に画素行V3の光電変換部のリセットを行なってもよい。さらには、撮像用画素行V5の出力期間Topの終了である時刻t13から焦点検出用画素行V4のリセット期間Tresの開始である時刻t14までの少なくとも一部の期間に画素行V5の光電変換部のリセットを行なってもよい。
The difference between the drive timing of this embodiment shown in FIG. 9 and the drive timing of FIG. 6 shown in
本実施例においても、実施例1と同様の効果を得ることができる。
Also in this embodiment, the same effect as that of
(実施例5)
図10を用いて本実施例の撮像装置を説明する。
(Example 5)
The imaging apparatus of the present embodiment will be described with reference to FIG.
図10に示した本実施例の駆動タイミングと実施例1で示した図6の駆動タイミングとの違いは、焦点検出用画素行V4の電荷蓄積期間Tsと出力期間Topを除くすべての期間に渡って、画素行V4の光電変換部のリセットをし続ける点である。本実施例によれば、画素行V4の無効期間Tnuに発生した電荷の多くはリセットされるため、画素行V4に隣り合う画素行V3とV5への電荷の漏れ込みは上記実施例に比べて少なくすることができる。
The difference between the drive timing of the present embodiment shown in FIG. 10 and the drive timing of FIG. 6 shown in
さらに、図10に示すように、撮像用画素行V3、V5に対しても、上記した画素行V4に対するリセットと同様な動作を行なってもよい。 Further, as shown in FIG. 10, the same operation as the reset for the pixel row V4 described above may be performed for the imaging pixel rows V3 and V5.
以上本発明を具体的な実施例を挙げて説明したが本発明は各実施例に限定されることなく、その思想の範囲内で適宜変更、組み合わせすることが可能となる。 Although the present invention has been described with reference to specific embodiments, the present invention is not limited to the embodiments, and can be appropriately changed and combined within the scope of the idea.
実施例1〜4ではそれぞれ異なる期間でのリセットを示しているが、各リセットの期間を適宜組み合わせて実施してもよい。 In the first to fourth embodiments, resets in different periods are shown, but the reset periods may be appropriately combined.
また、各実施例ではリセット動作を各画素行毎に順次行っているため、電荷蓄積期間が1画素行ずつ異なるローリングシャッタ動作により信号の読出しを行なっている。しかしながら、グローバル電子シャッタ動作でもよい。もしくは複数画素行ごとに電荷蓄積期間が異なる動作としてもよい。 In each embodiment, since the reset operation is sequentially performed for each pixel row, the signal is read by the rolling shutter operation in which the charge accumulation period is different for each pixel row. However, a global electronic shutter operation may be used. Alternatively, an operation in which the charge accumulation period is different for each of the plurality of pixel rows may be performed.
グローバル電子シャッタ動作では、例えば、全ての撮像用画素行の蓄積期間Tsの開始時刻を同一にし、また全ての撮像用画素行の蓄積期間Tsの終了時刻を同一に設定すればよい。また、焦点検出用画素行についても、撮像用画素行の蓄積期間Tsとは異なる期間(重ならない期間)に、全ての焦点検出用画素行の蓄積期間Tsの開始時刻を同一にし、蓄積期間Tsの終了時刻を同一に設定すればよい。 In the global electronic shutter operation, for example, the start time of the accumulation period Ts of all the imaging pixel rows may be set to be the same, and the end time of the accumulation period Ts of all the imaging pixel rows may be set to be the same. Also, for the focus detection pixel rows, the start times of the accumulation periods Ts of all focus detection pixel rows are made the same in a period (non-overlapping period) different from the accumulation period Ts of the imaging pixel rows, and the accumulation period Ts. May be set to the same end time.
また、上記各実施例では、2つの撮像用画素行(V3とV5)の間に1つの焦点検出用画素行(V4)を配した例を示したが、2つの撮像用画素行(V3とV5)の間に複数の焦点検出用画素行(V4)を配することもできる。 In each of the above-described embodiments, an example in which one focus detection pixel row (V4) is arranged between two imaging pixel rows (V3 and V5) has been described, but two imaging pixel rows (V3 and V3) are arranged. A plurality of focus detection pixel rows (V4) may be arranged between V5).
さらに、撮像用画素行の少なくともいずれか1つと隣り合っていれば焦点検出用画素行の位置は特に限定されるものではない。例えば、2つの撮像用画素行(V3とV5)の間に配さずに、画素部100の最も端に、1乃至複数行設ける形態であっても良い。例えば、画素部100にn行の画素行(V1からVn)が設けられている場合に、画素行V1およびまたは画素行Vnを焦点検出用の画素行に設定しても良い。さらには、例えば、画素行V1からV5、およびまたは、画素行Vn−4から画素行Vn、を焦点検出用の画素行としても良い。また上記各実施例では、各画素群の組み合わせとして撮像用画素群と焦点検出用画素群としたがこれに限られるものではない。たとえば、焦点検出用画素群を、温度を検出するための画素群や、近赤外を検出するための画素群で置き換えてもよい。
Further, the position of the focus detection pixel row is not particularly limited as long as it is adjacent to at least one of the imaging pixel rows. For example, one or a plurality of rows may be provided at the extreme end of the
(実施例6)
本変形例の駆動タイミングとして例として図7の駆動タイミングの変形例図11を示す。ここでは例として図7を挙げるが必ずしも図7である必要はない。また、図7の駆動タイミング図と同様の駆動に関しては説明を省略する。
(Example 6)
As an example of the drive timing of this modification, FIG. 11 shows a modification of FIG. Here, FIG. 7 is given as an example, but it is not always necessary to be FIG. Further, description of the driving similar to the driving timing chart of FIG. 7 is omitted.
本実施例では、図3に示す撮像用画素行V1の画素と撮像用画素行V2の画素とがFD108を共有する。撮像用画素行V3の画素と焦点検出用画素行V4の画素とがFD108を共有する。そして以下の画素行も同様の順に2つの画素でFD108を共有している。したがって、複数の撮像画素行のうちの一部は、焦点検出用画素行の画素とFD108を共有している。
In the present embodiment, the pixels in the imaging pixel row V1 and the pixels in the imaging pixel row V2 shown in FIG. The pixels in the imaging pixel row V3 and the pixels in the focus detection pixel row V4 share the FD. The following pixel rows also share the
そして複数の撮像用画素行のうちの他の一部(例えばV1)の画素は、撮像画素行の画素どうしでFDを共有する。そのほかにも、撮像用画素行のうちの一部の画素が撮像用や焦点検出用以外の画素行の画素とFD108を共有する構成であっても良い。
The other part (for example, V1) of the plurality of imaging pixel rows shares the FD among the pixels in the imaging pixel row. In addition, a configuration in which some of the pixels in the imaging pixel row share the
本実施例において、FD108を共有する画素は、リセットトランジスタ105と、増幅トランジスタ106と、選択トランジスタ107を共有する。そのため撮像用画素行V3と焦点検出用画素行V4には、駆動パルスpSEL3とpRES3を共有する。
In this embodiment, pixels sharing the
第1期間S1において、撮像用画素行V3およびV4のFD108をリセットする駆動パルスpRES3がオフになる時刻t7から、出力期間Topの終了する時刻t10までの期間t7−t10においては、駆動パルスpTX3をオンにし、駆動パルスpTX4をオフにする。これにより焦点検出用画素行V3の信号のみをFD108に出力する。
In the first period S1, during the period t7-t10 from the time t7 when the driving pulse pRES3 for resetting the
これにより、撮像用画素行V3のノイズ信号の出力時や撮像用画素行V3の信号の出力時に焦点検出用画素行V4の信号が混合することを抑制する。ここでは例として第1期間を用いて説明したが。第2期間S2においては、期間t22−t18において、駆動パルスpTX3をオフにすることで同様の効果が得られる。 This suppresses mixing of the signals of the focus detection pixel row V4 when outputting the noise signal of the imaging pixel row V3 or when outputting the signal of the imaging pixel row V3. Here, the first period has been described as an example. In the second period S2, the same effect can be obtained by turning off the drive pulse pTX3 in the period t22-t18.
もし第1期間S1において駆動パルスpTX4をオンからオフにする時刻が、信号が出力される出力期間に最も近いFD108のリセット動作を終了する時刻t7と同じ時刻である場合には、転送トランジスタ103のゲートとFD108とのカップリング容量や、転送トランジスタ103をオフする際の戻り電荷により、FD108の電位が変動し、ノイズとなる恐れがある。
If the time at which the drive pulse pTX4 is turned off from the first period S1 is the same as the time t7 at which the reset operation of the
そこで、第1期間S1において駆動パルスpTX4をオフにする期間t7−t10の開始時刻を時刻t7よりも前にするほうがよい。 Therefore, it is better to set the start time of the period t7-t10 in which the drive pulse pTX4 is turned off in the first period S1 before the time t7.
好ましくは、各画素行の一部の画素からの信号が出力される出力期間に最も近いFD108のリセット動作を終了する時刻t7を含む水平走査期間HD3では駆動パルスpTX4をオンからオフにする動作を行わない。この場合、例えば水平走査期間HD1やHD2など水平走査期間HD3よりも前の水平走査期間で駆動パルスpTX4をオンからオフにする動作を行う。これにより、FDの電位が変位することによって生じるノイズを抑制することができる。
Preferably, in the horizontal scanning period HD3 including the time t7 when the reset operation of the
なお、第2期間S2においては、駆動パルスpTX3をオフにする期間t22−t18の開始時刻を時刻t22よりも前にするほうがよい。好ましくは各画素行の一部の画素からの信号が出力される出力期間に最も近いFD108のリセット動作を終了する時刻t22を含む水平走査期間HD10では駆動パルスpTX3をオンからオフにする動作を行わない。この場合、例えば水平走査期間HD8やHD9など水平走査期間HD10よりも前の水平走査期間でpTX3をオンからオフにする動作を行う。
In the second period S2, it is better to set the start time of the period t22-t18 in which the drive pulse pTX3 is turned off before the time t22. Preferably, in the horizontal scanning period HD10 including the time t22 when the reset operation of the
あるいは、FDの容量が3fF〜6fFの場合に図12に示すように第1期間S1においては、期間t7−t10の開始時刻を時刻t7から9μsec以上前にする方がよい。つまり、時刻t7から9μsec以上前から時刻t10までは駆動パルスpTX4をオンからオフにする動作を行わない。同様に第2期間S2においては、期間t22−t18の開始時刻を時刻t22から9μsec以上前にするほうがよい。つまり、時刻t22から9μsec以上前から時刻t18までは駆動パルスpTX3をオンからオフにする動作を行わない。 Alternatively, when the capacity of the FD is 3 fF to 6 fF, as shown in FIG. 12, in the first period S1, it is better to set the start time of the period t7-t10 at least 9 μsec before the time t7. That is, the operation for turning the drive pulse pTX4 from on to off is not performed from time t7 or more before 9 μsec to time t10. Similarly, in the second period S2, it is better that the start time of the period t22-t18 is 9 μsec or more before the time t22. That is, the operation for turning the drive pulse pTX3 from on to off is not performed from time t22 or more before 9 μsec to time t18.
このような構成によれば、pTX4もしくはpTX3をオフにすることで生じるFD108の電位変動が、抑制される。これにより、出力された信号に含まれるkTCノイズを抑制することができる。
According to such a configuration, the potential fluctuation of the
10 撮像装置
100 画素部
101 画素
DESCRIPTION OF
Claims (18)
電子シャッタ動作により各画素の電荷蓄積期間が制御され、前記電荷蓄積期間に生じた電荷に基づく信号を、画素行を順次走査することで出力する撮像装置であって、
前記画素部は、
複数の第1画素行を有する第1画素群と、
各々が、前記第1画素行に隣り合って配された、複数の第2画素行を有する第2画素群と、を有し、
隣り合って配された前記第1画素行と前記第2画素行の各々の電荷蓄積期間は、一方の画素行に含まれる各光電変換部の電荷蓄積期間が終了した後に他方の画素行に含まれる各光電変換部の電荷蓄積期間が開始するように制御され、
前記第1画素群の複数の前記第1画素行を順次走査した後に前記第2画素群の複数の第2画素行を順次走査することで、前記複数の第1画素行の信号と前記複数の第2画素行の信号が出力され、
隣り合って配された前記第1画素行と前記第2画素行のうち、当該第2画素行の前記電荷蓄積期間の終了から、当該第1画素行の画素からの信号が出力される出力期間が終了する前までの間の少なくとも一部の期間に、前記第2画素行の画素の前記光電変換部に蓄積された電荷をリセットすることを特徴とする撮像装置。 A pixel unit having a plurality of pixels each having a photoelectric conversion unit arranged in a matrix;
An image pickup apparatus in which a charge accumulation period of each pixel is controlled by an electronic shutter operation, and a signal based on the charge generated in the charge accumulation period is output by sequentially scanning pixel rows,
The pixel portion is
A first pixel group having a plurality of first pixel rows;
Each having a second pixel group having a plurality of second pixel rows arranged adjacent to the first pixel row,
The charge accumulation periods of the first pixel row and the second pixel row arranged adjacent to each other are included in the other pixel row after the charge accumulation period of each photoelectric conversion unit included in the one pixel row ends. Controlled to start the charge accumulation period of each photoelectric conversion unit,
By sequentially scanning the plurality of first pixel rows of the first pixel group and then sequentially scanning the plurality of second pixel rows of the second pixel group, the signals of the plurality of first pixel rows and the plurality of the plurality of first pixel rows are scanned. The signal of the second pixel row is output,
An output period in which signals from the pixels of the first pixel row are output from the end of the charge accumulation period of the second pixel row of the first pixel row and the second pixel row arranged adjacent to each other. The image pickup apparatus is characterized in that the charge accumulated in the photoelectric conversion unit of the pixels in the second pixel row is reset during at least a part of the period before the process ends.
各第1画素行の画素の前記光電変換部に蓄積された電荷を行毎に順次リセットすることで開始され、各第1画素行の画素の光電変換部に蓄積された電荷を行毎に順次転送することで終了され、
前記複数の第2画素行の前記電荷蓄積期間は、
各第2画素行の画素の前記光電変換部に蓄積された電荷を行毎に順次リセットすることで開始され、各第2画素行の画素の光電変換部に蓄積された電荷を行毎に順次転送することで終了されることを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。 The charge accumulation period of the plurality of first pixel rows is:
This is started by sequentially resetting the charges accumulated in the photoelectric conversion units of the pixels of each first pixel row for each row, and the charges accumulated in the photoelectric conversion units of the pixels of each first pixel row are sequentially changed for each row. It ends by transferring,
The charge accumulation period of the plurality of second pixel rows is:
Starting by sequentially resetting the charges accumulated in the photoelectric conversion units of the pixels in each second pixel row for each row, the charges accumulated in the photoelectric conversion units of the pixels in each second pixel row are sequentially changed for each row. The imaging apparatus according to claim 1, wherein the imaging apparatus is terminated by transferring.
前記複数の画素行は、複数の第1画素行からなる第1画素群と複数の第2画素行からなる第2画素群とを含み、
前記複数の第1画素行のうちの少なくとも1つの画素行と隣り合うように前記複数の第2画素行のうちの1つの画素行が配されており、
前記第1画素群と前記第2画素群は、前記第1画素群の各光電変換部での電荷蓄積期間を終了した後に、前記第2画素群の各光電変換部での電荷蓄積期間を開始するように制御され、
前記複数の第1画素行のうちの前記少なくとも1つの画素行の各光電変換部での電荷蓄積期間を開始するために当該画素行の各光電変換部をリセットすると同時に、当該画素行と隣り合うように配された前記複数の第2画素行のうちの1つの画素行の各光電変換部をリセットすることを特徴とする撮像装置。 An imaging apparatus in which each pixel array includes a plurality of pixel rows each having a photoelectric conversion unit,
The plurality of pixel rows include a first pixel group composed of a plurality of first pixel rows and a second pixel group composed of a plurality of second pixel rows,
One pixel row of the plurality of second pixel rows is arranged adjacent to at least one pixel row of the plurality of first pixel rows,
The first pixel group and the second pixel group start a charge accumulation period in each photoelectric conversion unit of the second pixel group after ending a charge accumulation period in each photoelectric conversion unit of the first pixel group Controlled to
At the same time as resetting each photoelectric conversion unit of the pixel row to start a charge accumulation period in each photoelectric conversion unit of the at least one pixel row of the plurality of first pixel rows, adjacent to the pixel row An image pickup apparatus comprising: resetting each photoelectric conversion unit of one pixel row of the plurality of second pixel rows arranged in this manner.
前記複数の画素行は、第1画素行と当該画素行と隣り合うように配された第2画素行とを含み、
1つのフレーム期間内に、前記第1画素行の各光電変換部での電荷の蓄積の開始から前記第1画素行の各光電変換部で蓄積された電荷に基づく信号の前記第1画素行からの読出しを終える迄の第1の期間と、前記第2画素行の各光電変換部での電荷の蓄積の開始から前記第2画素行の各光電変換部で蓄積された電荷に基づく信号の前記第2画素行からの読出しを終える迄の第2の期間とが、前記第1の期間が終了した後に前記第2の期間が開始されるように制御され、
前記第1の期間内であって、前記第1画素行からの前記信号の読出しを終えるよりも前に、前記第2画素行の各光電変換部をリセットすることを特徴とする撮像装置。 An imaging apparatus in which a plurality of pixel rows each having a plurality of pixels each having a photoelectric conversion unit are arranged,
The plurality of pixel rows include a first pixel row and a second pixel row disposed adjacent to the pixel row,
From the first pixel row of the signal based on the charge accumulated in each photoelectric conversion unit of the first pixel row from the start of charge accumulation in each photoelectric conversion unit of the first pixel row within one frame period Of the signal based on the charge accumulated in each photoelectric conversion unit in the second pixel row from the start of charge accumulation in each photoelectric conversion unit in the second pixel row from the first period until the reading of The second period until the reading from the second pixel row is completed is controlled so that the second period starts after the first period ends,
An imaging apparatus comprising: resetting each photoelectric conversion unit in the second pixel row within the first period and before reading out the signal from the first pixel row.
前記複数の第2画素行の各々の隣に、前記複数の第1画素行のうちのいずれか1つの画素行が配されていることを特徴とする請求項11または12に記載の撮像装置。 The plurality of pixel rows include a plurality of first pixel rows and a plurality of second pixel rows less than the number of the first pixel rows;
The imaging device according to claim 11, wherein any one of the plurality of first pixel rows is arranged next to each of the plurality of second pixel rows.
前記複数の第1画素行のうちの一部の画素は、前記複数の第2画素行の一部の画素とフローティングディフュージョンを共有することを特徴とする請求項10に記載の撮像装置。 Each of the plurality of pixels has a floating diffusion,
The imaging device according to claim 10, wherein some of the pixels in the plurality of first pixel rows share floating diffusion with some of the pixels in the plurality of second pixel rows.
当該第1画素行の一部の画素からの信号が出力される出力期間に最も近い前記フローティングディフュージョンのリセット動作の終了から前記出力期間が終了する期間までに、当該第2画素行の一部の画素の前記フローティングディフュージョンへの電荷の転送を行わないことを特徴とする請求項17に記載の撮像装置。 In some pixels of the first pixel row and some pixels of the second pixel row sharing the floating diffusion,
From the end of the reset operation of the floating diffusion that is closest to the output period in which signals from some pixels in the first pixel row are output, from the end of the output period, to a part of the second pixel row The image pickup apparatus according to claim 17, wherein charge transfer to the floating diffusion of a pixel is not performed.
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